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摘要在软弱地基上修筑市政道路和公路，地基的承载力和路基的沉降和将直接影响工程质量和运营安全， PHC桩以其具有高强度、抗弯、抗裂性能好、施工速度快等优良特点作为地基处理的有效措施，在软弱地基处理中逐渐被推广利用。本文通过介绍PHC桩的特点及其施工方法，希望此项技术能得到更广泛的应用。
中图分类号：TU37 文献标识码： A
关键词PHC桩预应力高强混凝土管桩软土地基施工
1 概述
预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩)，是在近代高性能混凝土(HPC)和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件，它是建设部科技成果重点推广项目。PHC桩是专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆筒体的等截面构件，运往施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。这是一种新型的基桩，由于它的卓越性能，得到了建筑界人士的青睐，在国外发展迅速，日本、港澳地区及东南亚各国使用都很广泛。国内在八十年代开始研制生产PHC桩，到现在已有生产厂近百家，一年产量超过一千万米，可用于各类工业与民用建筑基础、设备基础、桥梁和港口码头基础等，尤其适用于软土地基桩基材料。
2 PHC桩的特点
2.1强度高，价格便宜
桩身混凝土强度等级不低于C80级，具有高强性能，φ600的PHC桩的单桩允许承载力达到2500～3200KN。可作为高层、超高层建筑的基础。其单位承载力的造价比预制混凝土方桩和钻孔灌注桩低，且仅为钢桩的1/3～2/3，并节省钢材。
2.2桩身耐锤击和抗裂性好，穿透力强
PHC桩选用高强度、低松驰的阴螺纹钢筋作为预应力主筋，使桩身具有较高的预压应力，其抗弯、抗裂性能良好，PHC桩穿透力强，能穿透密实的砂层，能适应复杂的环境与地理条件。
2.3成桩质量可靠
沉桩后桩长和桩身质量可用直接手段进行监测。
2.4设计范围广
在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩
的承载能力。
2.5施工速度快，文明施工
PHC桩在工厂商品化生产，能按施工要求及时供桩，施工前期准备时间短，一般能缩短
工期一～二月。施工现场无砂石、水泥，无泥浆污染，对施工现场狭窄的工程特别有利。
3 设计选用要点
3.1管桩持力层选择：强风化岩层、坚硬的粘土层、密实的沙层。
3.2桩尖选用
桩尖又称桩靴，通常分为十字桩尖、锥形桩尖、开口桩尖等三种类型，应根据地质条件和设计要求选用适合的桩尖以满足施打要求，一般桩尖强度不低于桩身强度。
4 施工准备
4.1PHC桩专项施工组织设计
PHC桩专项施工组织设计主要考虑施工方法、桩机与桩锤的选择等。
施工方法：根据打桩施工区域内的地质情况和基础几何形状，要合理选择打桩顺序，对周围建筑物采取预防措施。
桩机可按PHC桩的设计长度与施工成本，并结合实际现场情况选择。
选择桩锤时，应根据桩的规格、设计承载力和实际地质情况合理选锤，当桩施打到设计的预定深度时，应注意测量最后贯入度及瞬时弹性变形值。正常情况下最后贯入度不宜小于20mm/10击，每根桩的总锤击数不宜超过2500击，过度的锤击会损坏桩身。
4.2验桩
PHC桩的质量验收项目主要有外观质量、尺寸偏差、砼抗压强度和抗弯性能等四项。只有验收合格的成品桩才可沉桩。
4.3吊装与运输
PHC桩混凝土强度宜超过80%时才能吊装，吊装有两种方法：当桩长大于13m的PHC 桩宜采用支点法，两支点设在离桩两端0.21L处；当桩长小于等于13m时，可采用直接进行水平起吊，采用专用吊钩钩住管桩两端内壁直接进行水平起吊。
PHC桩强度达到100%时方可运输，运输装载时应将大桩、长桩置于下层，支撑悬臂不可超过桩长的1/5；汽车运输时须绑牢固，并应避免颠簸过大，造成断桩或裂桩。
PHC桩工地堆放场地应平整，且堆放高度一般不宜超过二层，且最下层要在两支点下放垫木，且垫木支撑点应在同一平面上。
PHC 桩的吊装、运输及堆放过程中应轻起轻放，应避免振动、碰撞、滚落。
5 PHC桩沉桩施工
5.1施工顺序
沉桩施工顺序一般宜采用先长桩后短桩，先大径后小径的原则，自中间分两边对称前进， 或自中间向四周进行。
5.2测放桩位
测放的桩位经测量监理复测无误后方可进行沉桩，并且每天施工前要检查即将施打的桩位与邻桩之间的尺寸是否正确。为便于送桩高度控制设一定数量的水准点。
5.3桩机就位
检查桩机，确保设备正常运转后移动设备就位、对中、调直。
5.4插桩
桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查，若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角，即用两个方向(互成90°)的经纬仪使导架保持垂直。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整。经纬仪应设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。
5.5锤打
因地层较软，初打时可能下沉量较大，宜低锤轻打，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩弯扭破坏。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下。
5.6接桩
接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1～1．2m时，即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊4～6点加以固定，然后拆除导向箍。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行；施焊第一层时，宜适当加大電流，加大熔深。采用手工焊接，第一层用ф3．2或ф4．0的 E4320型焊条，第二层以后用ф4．0～ф5．0的E4320型焊条，要保证焊接质量。
5.7送桩
为将管桩打到设计标高，需要采用送桩器，送桩器用钢板制作，长4m。设计送桩器的原则是打入阻力不能太大，容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。
5.8在沉桩过程中碰到下列情况应暂停打桩，查明原因后再按处理方案施工：
(1) 沉桩过程中桩的贯入度发生突变；
(2) 桩头混凝土剥落、破碎；
(3) 桩身突然倾斜、跑位；
(4) 地面明显隆起、临桩上浮或桩位水平移动过大；
(5) 贯入度或锤击数与试验成果明显不符；
(6) 桩身回弹曲线不规则。
6 成果记录整理
打桩过程中应详细记录各种作业时间，每打入0.5～1m的锤击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯入度和最后1m的锤击数等。按规范要求整理成表并进行质量评价，必要时进行静载与动载试验。
7 PHC管桩与基础底板连接技术
为有效防止基础上浮并保证基础和桩基的整体协同工作，在筏板基础钢筋绑扎前，采用了如下的作法，从而保证管桩与基础的连接。土方开挖至设计标高露出管桩后，清理管桩孔内的垃圾及污物，用十一夹板作底模，用12号铁丝悬吊于孔内，钢筋按要求绑扎，用不低于C40的混凝土灌筑，混凝土中微掺UEA膨胀剂(掺量10％)。待基础底板钢筋绑扎时，管桩锚筋与基础底板钢筋要焊牢，基础底板钢筋与管桩桩头也要焊牢。
8 施工体会
8.1 “重锤低打”能有效降低锤击应力。桩锤对桩头的锤击速度越快，在桩身上产生的应力波强度也越高，即打桩应力与锤击速度成正比，所以为降低锤击应力并保持较好的贯入度，采用了较重的桩锤和较低的速度施打，效果良好。
8.2 PHC桩强度高，抗弯性能好，穿透力强，抗裂性好，因此成桩质量可靠，不易损坏，实际施工中，无一根桩破裂报废，这是其它预制桩所不具有的特点。
8.3 采用PHC桩，可做到现场清洁，文明施工，特别适合工期短、城市环境条件下的桩基施工。
8.4桩头衬垫效应对锤击应力也有直接影响。为延长锤击作用时间、降低锤击速度，并借以降低锤击应力，选用软厚适宜的木桩垫，收到良好效果。
8.5选择合理的打桩施工顺序，能减小桩的侧向位移，对周围建筑物不会有大的影响。应根据基础形状和长应先里后外，先深后浅，由中心逐渐往外侧对称施工。
中图分类号：TU37 文献标识码： A
关键词PHC桩预应力高强混凝土管桩软土地基施工
1 概述
预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩)，是在近代高性能混凝土(HPC)和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件，它是建设部科技成果重点推广项目。PHC桩是专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆筒体的等截面构件，运往施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。这是一种新型的基桩，由于它的卓越性能，得到了建筑界人士的青睐，在国外发展迅速，日本、港澳地区及东南亚各国使用都很广泛。国内在八十年代开始研制生产PHC桩，到现在已有生产厂近百家，一年产量超过一千万米，可用于各类工业与民用建筑基础、设备基础、桥梁和港口码头基础等，尤其适用于软土地基桩基材料。
2 PHC桩的特点
2.1强度高，价格便宜
桩身混凝土强度等级不低于C80级，具有高强性能，φ600的PHC桩的单桩允许承载力达到2500～3200KN。可作为高层、超高层建筑的基础。其单位承载力的造价比预制混凝土方桩和钻孔灌注桩低，且仅为钢桩的1/3～2/3，并节省钢材。
2.2桩身耐锤击和抗裂性好，穿透力强
PHC桩选用高强度、低松驰的阴螺纹钢筋作为预应力主筋，使桩身具有较高的预压应力，其抗弯、抗裂性能良好，PHC桩穿透力强，能穿透密实的砂层，能适应复杂的环境与地理条件。
2.3成桩质量可靠
沉桩后桩长和桩身质量可用直接手段进行监测。
2.4设计范围广
在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩
的承载能力。
2.5施工速度快，文明施工
PHC桩在工厂商品化生产，能按施工要求及时供桩，施工前期准备时间短，一般能缩短
工期一～二月。施工现场无砂石、水泥，无泥浆污染，对施工现场狭窄的工程特别有利。
3 设计选用要点
3.1管桩持力层选择：强风化岩层、坚硬的粘土层、密实的沙层。
3.2桩尖选用
桩尖又称桩靴，通常分为十字桩尖、锥形桩尖、开口桩尖等三种类型，应根据地质条件和设计要求选用适合的桩尖以满足施打要求，一般桩尖强度不低于桩身强度。
4 施工准备
4.1PHC桩专项施工组织设计
PHC桩专项施工组织设计主要考虑施工方法、桩机与桩锤的选择等。
施工方法：根据打桩施工区域内的地质情况和基础几何形状，要合理选择打桩顺序，对周围建筑物采取预防措施。
桩机可按PHC桩的设计长度与施工成本，并结合实际现场情况选择。
选择桩锤时，应根据桩的规格、设计承载力和实际地质情况合理选锤，当桩施打到设计的预定深度时，应注意测量最后贯入度及瞬时弹性变形值。正常情况下最后贯入度不宜小于20mm/10击，每根桩的总锤击数不宜超过2500击，过度的锤击会损坏桩身。
4.2验桩
PHC桩的质量验收项目主要有外观质量、尺寸偏差、砼抗压强度和抗弯性能等四项。只有验收合格的成品桩才可沉桩。
4.3吊装与运输
PHC桩混凝土强度宜超过80%时才能吊装，吊装有两种方法：当桩长大于13m的PHC 桩宜采用支点法，两支点设在离桩两端0.21L处；当桩长小于等于13m时，可采用直接进行水平起吊，采用专用吊钩钩住管桩两端内壁直接进行水平起吊。
PHC桩强度达到100%时方可运输，运输装载时应将大桩、长桩置于下层，支撑悬臂不可超过桩长的1/5；汽车运输时须绑牢固，并应避免颠簸过大，造成断桩或裂桩。
PHC桩工地堆放场地应平整，且堆放高度一般不宜超过二层，且最下层要在两支点下放垫木，且垫木支撑点应在同一平面上。
PHC 桩的吊装、运输及堆放过程中应轻起轻放，应避免振动、碰撞、滚落。
5 PHC桩沉桩施工
5.1施工顺序
沉桩施工顺序一般宜采用先长桩后短桩，先大径后小径的原则，自中间分两边对称前进， 或自中间向四周进行。
5.2测放桩位
测放的桩位经测量监理复测无误后方可进行沉桩，并且每天施工前要检查即将施打的桩位与邻桩之间的尺寸是否正确。为便于送桩高度控制设一定数量的水准点。
5.3桩机就位
检查桩机，确保设备正常运转后移动设备就位、对中、调直。
5.4插桩
桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查，若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角，即用两个方向(互成90°)的经纬仪使导架保持垂直。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整。经纬仪应设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。
5.5锤打
因地层较软，初打时可能下沉量较大，宜低锤轻打，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩弯扭破坏。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下。
5.6接桩
接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1～1．2m时，即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊4～6点加以固定，然后拆除导向箍。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行；施焊第一层时，宜适当加大電流，加大熔深。采用手工焊接，第一层用ф3．2或ф4．0的 E4320型焊条，第二层以后用ф4．0～ф5．0的E4320型焊条，要保证焊接质量。
5.7送桩
为将管桩打到设计标高，需要采用送桩器，送桩器用钢板制作，长4m。设计送桩器的原则是打入阻力不能太大，容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。
5.8在沉桩过程中碰到下列情况应暂停打桩，查明原因后再按处理方案施工：
(1) 沉桩过程中桩的贯入度发生突变；
(2) 桩头混凝土剥落、破碎；
(3) 桩身突然倾斜、跑位；
(4) 地面明显隆起、临桩上浮或桩位水平移动过大；
(5) 贯入度或锤击数与试验成果明显不符；
(6) 桩身回弹曲线不规则。
6 成果记录整理
打桩过程中应详细记录各种作业时间，每打入0.5～1m的锤击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯入度和最后1m的锤击数等。按规范要求整理成表并进行质量评价，必要时进行静载与动载试验。
7 PHC管桩与基础底板连接技术
为有效防止基础上浮并保证基础和桩基的整体协同工作，在筏板基础钢筋绑扎前，采用了如下的作法，从而保证管桩与基础的连接。土方开挖至设计标高露出管桩后，清理管桩孔内的垃圾及污物，用十一夹板作底模，用12号铁丝悬吊于孔内，钢筋按要求绑扎，用不低于C40的混凝土灌筑，混凝土中微掺UEA膨胀剂(掺量10％)。待基础底板钢筋绑扎时，管桩锚筋与基础底板钢筋要焊牢，基础底板钢筋与管桩桩头也要焊牢。
8 施工体会
8.1 “重锤低打”能有效降低锤击应力。桩锤对桩头的锤击速度越快，在桩身上产生的应力波强度也越高，即打桩应力与锤击速度成正比，所以为降低锤击应力并保持较好的贯入度，采用了较重的桩锤和较低的速度施打，效果良好。
8.2 PHC桩强度高，抗弯性能好，穿透力强，抗裂性好，因此成桩质量可靠，不易损坏，实际施工中，无一根桩破裂报废，这是其它预制桩所不具有的特点。
8.3 采用PHC桩，可做到现场清洁，文明施工，特别适合工期短、城市环境条件下的桩基施工。
8.4桩头衬垫效应对锤击应力也有直接影响。为延长锤击作用时间、降低锤击速度，并借以降低锤击应力，选用软厚适宜的木桩垫，收到良好效果。
8.5选择合理的打桩施工顺序，能减小桩的侧向位移，对周围建筑物不会有大的影响。应根据基础形状和长应先里后外，先深后浅，由中心逐渐往外侧对称施工。