PHC管桩在高灵敏土地区施工的研究

何冰峰

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

0 引言

在高灵敏土地区施工PHC管桩，经常出现单桩已达到了设计标高，但最终的压桩力却达不到设计承载力的现象；出现这一现象，经分析认为当PHC管桩在竖向静压力作用下沉入高灵敏土层时，PHC管桩周围的土体受到外力的作用产生剧烈的扰动，土体中孔隙水压力迅速增大，PHC管桩周围的土体隆起变形，土体受到剪切破坏，局部范围内土体产生重塑，土的抗剪强度下降，此时桩身在外力作用下极易下沉，压桩作用力主要来自桩端向下穿透土层时直接冲剪土体的阻力，该阻力并不一定随着桩体压入土深度的增加而增大，而是随着桩端土体的疏密、软硬程度而变化，遇地层变化时压力会发生突变，地层相似时基本保持不变。由于在静压桩施工过程中桩的侧摩阻力较小，压桩阻力主要来自桩端的阻力，静压桩施工结束后，随着桩周土体孔隙水压力的逐渐消散，土体重新固结，抗剪强度逐渐恢复，桩在达到设计龄期后，PHC管桩获得最终极限承载力。

1 工程概况

项目位于山西转型综改示范区，为单层工业厂房，占地面积23475.8 m2，建筑高度28.45 m，地基采用PHC管桩，共布置PHC 500AB 100-30管桩325根，桩基施工采用静压法沉桩，桩端全断面进入持力层的深度不小于1.0 m，PHC管桩混凝土强度为C80，PHC500AB100-30单桩承载力特征值不小于1800kN。

2 工艺流程

1）施工准备。正式进场前应对静压桩机进行检查，保证设备状态良好，禁止带故障设备进场。做好与PHC管桩施工相关的电缆线布置工作，保证进场后可立即投入施工，整平场地，清除地下及地上的障碍物。

2）测量、放线。施工前必须根据工程设计施工图用全站仪将各轴线控制点测设于现场，并设立半永久性引测点标记。然后根据轴线控制点引测各桩位点，定位中心点用铁钉固定在地面，铁钉要插牢并与地面平，铁钉顶部绑上红色塑料绳。工程测量放线工作完成后先自检，再请业主、监理等相关部门到现场进行验线工作并做好书面复核验收签字手续。

3）确定打桩路线及桩位编号。根据工程桩位的分布和场地情况，确定最合理的施工起点和路线，保证打桩机械不走或尽可能少走回头路和空路。并应考虑桩机进出场的方便，最大限度地提高机械工作效率。桩机的进场组装位置应尽可能地接近起始打桩点。参照桩机的打桩路线来确定桩位号，以免产生错误。

4）桩机就位。桩机就位就是依靠操作桩机的纵移机构及横移机构，移动桩机到达打桩位置。桩机移动过程中应注意场地平整，桩机机身要保持平稳，确保移机安全。移机时要注意对桩位点的保护，以免产生桩位偏差。

5）材料进场预检。管桩进场后，质量员根据有关设计要求及质量标准对管桩进行预检，对于不能满足要求的桩，要求退换货处理。

6）PHC管桩施工。使用经纬仪保证桩身的垂直度，保证桩身垂直度偏差不超过0.5%，启动压桩油缸将桩压入土层，压桩过程中，要随时观察油表读数及桩身垂直度，严格控制压桩速度，压入速度不宜超过2 m/min，接桩时采用CO2气体保护焊接桩，新接桩节与原桩节的轴线一致，预先清刷干净两施焊面上的泥土、油污、铁锈，焊接表面的钢板应清洁，接头焊好后进行外观检查，检查合格后自然冷却不小于5 min，方可继续施工。

3 单桩竖向抗压静载试验

3.1 设备安装及试验步骤

1）本次单桩竖向抗压静载试验均在工程桩施工桩顶标高处进行。

2）在桩顶放置与桩同径钢垫板，然后将液压千斤顶吊放于钢垫板之上，千斤顶所施加的荷载作用点与钢垫板形心和桩轴线重合。

3）将钢梁支座对称放置于载荷试验桩两侧（与载荷试验桩间距大于4 d），把两根钢梁并排吊放于支座之上。

4）在钢梁两侧对称放置堆载平台支墩，两个支墩的间距5.6 m，大于4 d；把堆载平台吊放于支墩之上，一次性把混凝土配重块全部均匀稳固地堆放在堆载平台上。

5）将基准桩打入地下，基准桩与试桩间距为5.4m，大于4 d。

6）安放基准梁，梁的一端固定在基准桩上，另一端简支于基准桩上。

7）在试桩的两个正交直径方向对称安放四个位移传感器，位移感器经万能表架固定于两根基准梁上。

8）用高压油管、导线分别连接液压千斤顶、油泵、压力传感器，位移传感器和PDS-JY无线静载荷试验仪主机。加载预压，预压加载量为最大试验加载量的5%，荷载维持时间不小于0.5 h。

9）卸预压荷载至零，同时将仪器调零。

10）开始逐级加载，并按规定时间测读桩顶沉降直至试验结束。

3.2 加载方法

逐级加载，在每级荷载作用下，当桩顶沉降量达到相对稳定后方可施加下一级荷载，直至达到试验要求的最大加载量。试验桩最大加载量为1800 kN，试验荷载分10级施加，每级加载值180 kN，第1级加载量取分级荷载的2倍。

3.3 单桩竖向抗压极限承载力分析

各试验点在其最大试验荷载1800 kN作用下，未达到破坏状态，由于 p（荷载）-s（沉降）、s（荷载）-lgt（时间）曲线上无明显特征点，且桩顶累计沉降量均小于40 mm，因此，依据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）第4.4.2条第5款，在本次试验的最大试验荷载下，各试验点单桩竖向抗压极限承载力取其最大试验荷载1800 kN，取最大加荷值1800 kN的一半900 kN为单桩竖向抗压承载力特征值。单桩竖向抗压静载试验成果见表1。

表1 单桩竖向抗压静载试验成果表

4 结语

高灵敏土地区土层抗剪强度及渗透系数低和压缩性、灵敏度高，通过对静压管桩施工工艺的研究，得出一套成熟有效的施工工艺，使静压管桩工艺在高灵敏土地区得以普及和应用，减短施工工期、提高工作效率、节约施工成本。

施工中收集资料、记录有效的工艺流程，遇到问题首先分析原因、提出处理方案，然后对比分析，采用合理方案，最后考核处理结果，最终形成一套行之有效的施工工法，为今后在高灵敏土地区静压管桩施工提供技术和经验支持。