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摘 要：高强度预应力混凝土管桩（PHC）以其桩身混凝土强度高，适应性广，耐冲击性能好，穿透力强，具有承载力高，抗弯抗裂性能好，施工快捷、方便，质量稳定可靠，耐久性好等优点，而被广泛应用于高层建筑基础。本文探讨了管桩施工中的技术措施。
关键词：管桩施工；技术操作；桩基处理
引言
目前，高强度预应力混凝土管桩已被推广应用于房屋建筑和桥梁、码头等工程中。高强度预应力混凝土管桩（PHC）以其桩身混凝土强度高，适应性广，耐冲击性能好，穿透力强，具有承载力高，抗弯抗裂性能好，施工快捷、方便，质量稳定可靠，耐久性好等优点，而被广泛应用于高层建筑基础。管桩属挤土桩，施工速度快，软土地区大量施打后，土体超孔隙水压力较大，开挖时如未进行有效控制，将会引起偏桩、断桩等的质量事故发生。因此，必须针对软土地质特点，在管桩施工、土方开挖方面采取有效技术措施，保证桩基质量和挖土进度。
1工艺原理
软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大，竖向、水平方向的挤压均容易产生变形。同时，由于其含水量大，透水性差，受到挤压容易产生较大的超孔隙水压力，并且难以在短时间内消散。其固结系数小、固结时间长的特点又使其土体受到扰动后难以迅速恢复。
高强度预应力混凝土管桩为挤土桩型，施工速度比较快，由此造成施工区域内的挤土效应。管桩自身抗压强度较高，但抗弯强度较低，不同土层间水平力的作用容易引起桩身断裂。因此，软土地区管桩的施工对土方开挖有着极大的影响。挖土的部署以及采取的技术措施，都应围绕“避免土体应力过快释放，避免土体施工荷载过大，合理控制土体位移与应力释放”这样的原则进行。
2 操作要点
2.1 挖土部署
①软土地区预应力管桩基础置换率一般在4％左右，土方开挖前应切实了解以下情况，据此编制挖土施工方案，明确挖土部署和技术措施：a场地地质情况，b周边邻近建（构）筑物及需保护管线情况，c围护设计，d桩长、桩间距、置换率等桩基设计情况，e打桩顺序、压桩记录等桩基施工情况。②土方开挖宜分皮进行，每皮厚度应控制在2m左右（土钉墙围护结构基坑根据土钉墙分层厚度控制），上皮挖除后再开挖下皮。坑内分级挖土留设台阶时，台阶宽度与台阶下挖土深度之比应在5以上。坑内土方坡道设置应避开塘泥等软弱区块，坡道两侧土体放坡系数在1:1.5以内应考虑喷射砼护坡，土质特别差的应加设Φ6.5@200×200钢筋网片。应尽量避免工程桩位于土方坡道两侧斜坡上，如桩基较密无法避免应考虑灌芯或喷锚加固，或改用钢结构栈桥作为土方坡道。③禁止边压桩边开挖，开挖与桩基全部完成间隔时间应在15天以上（钻打法10天以上）。④承台、地梁位置如土质仍较差，宜采用人工挖土，避免挖机荷载及震动对土体的影响。⑤截桩安排应提前考虑。开挖前，应对露出表面的桩先行截除；开挖过程中，应根据挖土流程分段截除。⑥挖机、车辆选择应尽量避免采用大型设备。应尽量选择小挖机，如PC100以下。坑内运土车辆避免使用10t大车。
2.2挖土技术措施
①挖土应逐层均匀进行，桩两侧土体高差不得大于1m。②禁止挖机碰撞桩身。机械开挖至桩顶30cm时桩两侧1m内土体采用人工开挖。③挖机、土方车辆行走路线及两侧工程桩应视具体情况采取喷锚、铺路基箱、填塘渣、换土等加固措施。④坡区及坡顶内外侧3米范围内，管桩内放入6米长6Φ14钢筋笼，箍筋为Φ6@300，钢筋笼顶标高位于桩顶以下1米处，在钢筋笼范围内灌入C20微膨胀混凝土。⑤在场地软硬土层交界处标高上下2m范围内，也可采取管桩内加筋灌砼的措施。⑥为减少静力压桩的挤土效应对土方开挖的影响，可选用以下措施：a设置袋装砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象。袋装砂井直径一般为70～80mm，间距l～1.5m，深度10～12m。塑料排水板的深度、间距与袋装砂井相同。b应力释放孔，直径400，均匀布置，深度10m左右或为桩长的0.8倍。
2.3桩基问题的处理
2.3.1开挖后如面临桩偏位、倾斜问题，可根据动测情况判定桩身质量，分别加以处理。如果桩身无断裂，可采用千斤顶推（拉）并灌芯的方法进行处理。千斤顶推（拉）力不得大于单桩水平承载力。如果桩身有裂缝，可采用接桩、补锚桩的方法进行处理。如果桩身裂缝较深，且桩倾斜较大，沉井接桩也无法实施。同时，锚桩长度25m承载力不够。此时，可考虑底板相应位置留孔，待底板完成后，打设钻孔桩。
2.3.2管桩打入时的挤土作用会使附近已打好的桩及原有建筑物或周围其他设施产生破坏。挤土程度的大小除了与桩的截面积及某处与桩间的距离有关外，还与桩长、桩型、打桩速率及打桩顺序有较大关系。
2.3.3考虑到管桩施工产生的挤土效应对土方开挖情况的影响较大，为做好预控，提出几点对管桩施工技术措施建议：
①桩机自重与场地软弱土层承载力以ZYJ－500液压静力压桩机为例，桩机自重506T，平面尺寸12m×8.4m，平均压力约5T/m2。如表层或接近表层的土质物理力学性能较差，桩机行走和施打时容易沉陷，不仅不利于施工，而且，表层的深陷导致深层土体的位移、周边土体的隆起，容易引起管桩偏移、倾斜，甚至桩身断裂。因此，在桩机选型和确定打桩路线时，应考虑到表层土地基承载力和软弱下卧层地基沉降问题。采用表层铺设塘渣、枕木、路基箱等方式加固地基，分散桩机荷载。②减小挤土效应技术措施a据工程经验，白天打桩引起的土体位移增加值会在夜晚停歇时有约25％的回落，如夜晚继续打桩，挤土效应引起的土体水平、竖向位移会一直增加不回落。因此，应避免24小时不停歇的打桩安排。b桩基置换率大于4％时可采用预钻孔沉桩，孔径约比桩径小50～100mm，深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，深度宜为桩长的1/3～1/2（不超过12m），施工时应随钻随打。c工程周边、分期施工的区块周边可考虑应力释放孔、隔震沟、砂井等措施。③沉桩线路的选定 沉桩线路应尽量采取“走长线蛇形线路”，在邻近建筑物或需保护管线区域应考虑“由近及远”的施工方向。由此，可以给超孔隙水压力消散提供尽量长的时间，避免其累积叠加，减小挤土影响。④压桩速度控制沉桩速度一般控制在lm/min左右为宜，使各层土体能正确反映其抗剪能力。当地基表层中存在大块石头等障碍物时，要避免压偏。
2.3.4施工现场应备有应急措施的砂袋、钢管、钢筋、水泥、注浆机、发电机等施工工具。地面出现裂缝采取灌浆修补，防止地表水渗入，并及时组织项目部和有关专家查明裂缝产生原因。当出现边坡水平位移超过警戒值，应立即停止相应范围内的土方开挖，必要时采取回填或设置临时支撑松木桩钢板桩加固，以控制变形发展。
综上所述，软弱土地质条件下，土方开挖过程中施工部署和技术措施的合理安排，以及管桩施工减小挤土效应的有效控制，可以有效地避免土体位移引起的管桩偏移、断桩、周边道路、建筑物沉降等问题，社会效益显著。同时，减少桩基问题的处理也减少了费用的支出。
关键词：管桩施工；技术操作；桩基处理
引言
目前，高强度预应力混凝土管桩已被推广应用于房屋建筑和桥梁、码头等工程中。高强度预应力混凝土管桩（PHC）以其桩身混凝土强度高，适应性广，耐冲击性能好，穿透力强，具有承载力高，抗弯抗裂性能好，施工快捷、方便，质量稳定可靠，耐久性好等优点，而被广泛应用于高层建筑基础。管桩属挤土桩，施工速度快，软土地区大量施打后，土体超孔隙水压力较大，开挖时如未进行有效控制，将会引起偏桩、断桩等的质量事故发生。因此，必须针对软土地质特点，在管桩施工、土方开挖方面采取有效技术措施，保证桩基质量和挖土进度。
1工艺原理
软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大，竖向、水平方向的挤压均容易产生变形。同时，由于其含水量大，透水性差，受到挤压容易产生较大的超孔隙水压力，并且难以在短时间内消散。其固结系数小、固结时间长的特点又使其土体受到扰动后难以迅速恢复。
高强度预应力混凝土管桩为挤土桩型，施工速度比较快，由此造成施工区域内的挤土效应。管桩自身抗压强度较高，但抗弯强度较低，不同土层间水平力的作用容易引起桩身断裂。因此，软土地区管桩的施工对土方开挖有着极大的影响。挖土的部署以及采取的技术措施，都应围绕“避免土体应力过快释放，避免土体施工荷载过大，合理控制土体位移与应力释放”这样的原则进行。
2 操作要点
2.1 挖土部署
①软土地区预应力管桩基础置换率一般在4％左右，土方开挖前应切实了解以下情况，据此编制挖土施工方案，明确挖土部署和技术措施：a场地地质情况，b周边邻近建（构）筑物及需保护管线情况，c围护设计，d桩长、桩间距、置换率等桩基设计情况，e打桩顺序、压桩记录等桩基施工情况。②土方开挖宜分皮进行，每皮厚度应控制在2m左右（土钉墙围护结构基坑根据土钉墙分层厚度控制），上皮挖除后再开挖下皮。坑内分级挖土留设台阶时，台阶宽度与台阶下挖土深度之比应在5以上。坑内土方坡道设置应避开塘泥等软弱区块，坡道两侧土体放坡系数在1:1.5以内应考虑喷射砼护坡，土质特别差的应加设Φ6.5@200×200钢筋网片。应尽量避免工程桩位于土方坡道两侧斜坡上，如桩基较密无法避免应考虑灌芯或喷锚加固，或改用钢结构栈桥作为土方坡道。③禁止边压桩边开挖，开挖与桩基全部完成间隔时间应在15天以上（钻打法10天以上）。④承台、地梁位置如土质仍较差，宜采用人工挖土，避免挖机荷载及震动对土体的影响。⑤截桩安排应提前考虑。开挖前，应对露出表面的桩先行截除；开挖过程中，应根据挖土流程分段截除。⑥挖机、车辆选择应尽量避免采用大型设备。应尽量选择小挖机，如PC100以下。坑内运土车辆避免使用10t大车。
2.2挖土技术措施
①挖土应逐层均匀进行，桩两侧土体高差不得大于1m。②禁止挖机碰撞桩身。机械开挖至桩顶30cm时桩两侧1m内土体采用人工开挖。③挖机、土方车辆行走路线及两侧工程桩应视具体情况采取喷锚、铺路基箱、填塘渣、换土等加固措施。④坡区及坡顶内外侧3米范围内，管桩内放入6米长6Φ14钢筋笼，箍筋为Φ6@300，钢筋笼顶标高位于桩顶以下1米处，在钢筋笼范围内灌入C20微膨胀混凝土。⑤在场地软硬土层交界处标高上下2m范围内，也可采取管桩内加筋灌砼的措施。⑥为减少静力压桩的挤土效应对土方开挖的影响，可选用以下措施：a设置袋装砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象。袋装砂井直径一般为70～80mm，间距l～1.5m，深度10～12m。塑料排水板的深度、间距与袋装砂井相同。b应力释放孔，直径400，均匀布置，深度10m左右或为桩长的0.8倍。
2.3桩基问题的处理
2.3.1开挖后如面临桩偏位、倾斜问题，可根据动测情况判定桩身质量，分别加以处理。如果桩身无断裂，可采用千斤顶推（拉）并灌芯的方法进行处理。千斤顶推（拉）力不得大于单桩水平承载力。如果桩身有裂缝，可采用接桩、补锚桩的方法进行处理。如果桩身裂缝较深，且桩倾斜较大，沉井接桩也无法实施。同时，锚桩长度25m承载力不够。此时，可考虑底板相应位置留孔，待底板完成后，打设钻孔桩。
2.3.2管桩打入时的挤土作用会使附近已打好的桩及原有建筑物或周围其他设施产生破坏。挤土程度的大小除了与桩的截面积及某处与桩间的距离有关外，还与桩长、桩型、打桩速率及打桩顺序有较大关系。
2.3.3考虑到管桩施工产生的挤土效应对土方开挖情况的影响较大，为做好预控，提出几点对管桩施工技术措施建议：
①桩机自重与场地软弱土层承载力以ZYJ－500液压静力压桩机为例，桩机自重506T，平面尺寸12m×8.4m，平均压力约5T/m2。如表层或接近表层的土质物理力学性能较差，桩机行走和施打时容易沉陷，不仅不利于施工，而且，表层的深陷导致深层土体的位移、周边土体的隆起，容易引起管桩偏移、倾斜，甚至桩身断裂。因此，在桩机选型和确定打桩路线时，应考虑到表层土地基承载力和软弱下卧层地基沉降问题。采用表层铺设塘渣、枕木、路基箱等方式加固地基，分散桩机荷载。②减小挤土效应技术措施a据工程经验，白天打桩引起的土体位移增加值会在夜晚停歇时有约25％的回落，如夜晚继续打桩，挤土效应引起的土体水平、竖向位移会一直增加不回落。因此，应避免24小时不停歇的打桩安排。b桩基置换率大于4％时可采用预钻孔沉桩，孔径约比桩径小50～100mm，深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，深度宜为桩长的1/3～1/2（不超过12m），施工时应随钻随打。c工程周边、分期施工的区块周边可考虑应力释放孔、隔震沟、砂井等措施。③沉桩线路的选定 沉桩线路应尽量采取“走长线蛇形线路”，在邻近建筑物或需保护管线区域应考虑“由近及远”的施工方向。由此，可以给超孔隙水压力消散提供尽量长的时间，避免其累积叠加，减小挤土影响。④压桩速度控制沉桩速度一般控制在lm/min左右为宜，使各层土体能正确反映其抗剪能力。当地基表层中存在大块石头等障碍物时，要避免压偏。
2.3.4施工现场应备有应急措施的砂袋、钢管、钢筋、水泥、注浆机、发电机等施工工具。地面出现裂缝采取灌浆修补，防止地表水渗入，并及时组织项目部和有关专家查明裂缝产生原因。当出现边坡水平位移超过警戒值，应立即停止相应范围内的土方开挖，必要时采取回填或设置临时支撑松木桩钢板桩加固，以控制变形发展。
综上所述，软弱土地质条件下，土方开挖过程中施工部署和技术措施的合理安排，以及管桩施工减小挤土效应的有效控制，可以有效地避免土体位移引起的管桩偏移、断桩、周边道路、建筑物沉降等问题，社会效益显著。同时，减少桩基问题的处理也减少了费用的支出。