PHC管桩静压施工的送桩问题探讨

PHC管桩静压施工的送桩问题探讨(2007-9-25)洛阳智达建设监理公司王晔志杨伟郝振鹏漯河市建设工程质量监督站段立亚高强预应力管桩(PHC)，单桩承载力高，耐久性好，对持力层起伏变化大的地质条件适应性强；施工周期短，噪声小，无震动，无污染；管桩工厂化生产，施工易于控制，检测直观，质量有保障；桩身耗材低、单桩造价低、综合经济效益好。从广东沿海地区开始，正在全国广泛推广。中原地区近两年开始在不少工程上应用。但是，送桩深度超过《预应力混凝土管桩基础技术规程》(GBJ／T15—22—98)(以下简称《规程》)规定的6米最大限度的施工，缺乏依据和经验。在某大厦工程实践中，最小送桩深度5．0m，最大送桩深度超过8．5m，采用桩送桩施工，取得了一些经验。1工程概况某大厦位于河南郑州郑东新区，占地9473?O，建筑面积1．9万?O，主楼12层，地下二层，前后裙房高三层，地下一层。设计为桩筏基础，共有￠500PHC桩364根，其中主楼196根，单桩设计承载力为1050KN，裙楼168根，单桩承载力为1150KN。米用静压桩施工，实际完成￠500PHC桩366根。施工场地原为耕地，场地土类型为中软土。地貌单元属黄河泛滥冲积平原。地形平坦，地面标高99．34～99．42。地质勘探表明，90m深度内地层基本稳定，属第四系堆积物组成，0～29m为第四系全新统冲积物，共分12层，第(1)层为粉土，表层为耕植土；第(2)层为粉砂，厚度变化大；第(3)～(10)层为粉土／粉质粘土／粉土；第(11)层为细砂，密实，级配好，为设计持力层；第(12)层为中砂，密实。地下水埋深5．77m，对混疑土不具腐蚀作用。2主要施工过程质量控制2．1试验桩施工根据设计的两种桩型，选取6根工程桩进行试验压桩。《规程》规定，收锤标准一般以桩端进入持力层两倍桩径和最后1m沉桩锤击数及最后三阵锤击贯入度为控制标准，对静压施工没有规定。本工程采用ZYJ800型液压静压机，根据设计单桩承载力和送桩深度，配重设为4200KN，最大表压力为13MPa。根据该工程《岩土工程勘察报告》，第一根试桩采用10+11m两根桩接桩而成，结果压入18m后，桩端阻力开始显著提高，最后压力表指达到13MPa，满载→卸载→再满载，复压20次，整个桩机全部抬起，再也无法使管桩压至设计标高，遂终止压桩，结果桩头高出地面1．2m；考虑到勘察报告的深度误差，其它5根桩用10+10m管桩配桩，表指压力均达最大的13MPa，复压次数在15次以上，直到无法沉桩为止，进入持力层深度在0．8～1．2m之间。静压检测最大加载3200KN，最大沉降量小于15mm，Q—s和s—lgt曲线未见异常。见图1。工程名称：XX大厦试验桩号：F测试日期：2006-06-03桩长径：18.7?L桩径：500?L荷载（KN）06409601280160019202240256028803200本级沉降（?L）0.001.300.761.151.271.431.322.581.631.73累计沉降（?L）0.001.302.063.214.485.917.237.2311.4413.17图1Q—S曲线S—1gt曲线根据试验桩施工和静载测试情况，设计人员要求，静压桩机配重增加到4500KN，工程桩进入桩端持力层深度不小于1．0m，复压次数大于5次，桩基回弹性小于20mm。2．2确定送桩施工方案《规程》规定，送桩深度不宜大于2．0m，送桩深度超过2．0m且不大于6．0m时应满足三个条件：①打桩机应是三点支撑履带自行式或步履式柴油打桩机；②桩端持力层顶面埋深标高应基本一致，且持力层厚度不小于4m，或持力层上面有较厚的全风化岩层、硬塑～坚硬黏土层或中密～密实砂土层；③具有拔出长桩送桩器的能力。虽然管桩施工机械已经根本不同，但是由于没有新施工规程，施工方案只能延续套用。本工程裙楼设计最小送桩长度为5．0m，主楼设计送桩长度一般为7．5m，有三分之一最大送桩长度为8．0m(实际最大送桩长度为8．6m)，所以，桩基施工单位根据《规程》规定提出，在压桩施工前先开挖3．0～4．0m厚土方，然后再压桩的施工方案。我们提出，先开挖一层土方，一是必然要求降水、支护，土方要先进场施工，增加支护、降水、挖土工期，增加工程投资；二是桩基施工和主体结构施工衔接期间要经过雨季，可能的空挡对基坑安全不利；三是静压桩机平面尺寸为14000*7900，要保证操作，必须扩大开挖面积，增加工程量还在其次，最主要的是有一边场地实际距离受到限制。施工单位认真分析后否定了原方案，提出了“用12m同规格管桩代替送桩器，在自然地面施压的新方案”。本工程要满足送桩长度不大于6．0m规定，只有增加管桩长度，这样截桩长度必然增加，将造成很大浪费。我们认为，《规程》规定的送桩深度不宜大于6．0m，是依据锤击式桩机制订的，本工程用的是静压机，文献资料指出静压施工送桩长度可以加大；打入式桩机送桩时，锤击能量在桩头部位传递不畅损失大，而静压机压桩时不产生冲击荷载，不会在桩头接桩部位引起跳动导致偏心受压，不会产生能量损失；加上本场地土层均匀，无孤石和其它埋藏物。因此，送桩8．5m可能是可行的。在实际压桩中，第一根送桩6．6m，施工正常；第一根送桩8．1m的桩施工也很正常，全部送桩施工均来发生异常情况。2．3桩送桩施工第一根做送桩器的PHC管桩，送桩48根后桩身局部混凝土破坏而报废。此后，施工单位从加快进度和降低成本出发，开始要求采用桩送桩施工。PHC管桩抗压和径向受力能力极强，抗拉能力较差。可否采用桩送桩，取决于拔出送桩管桩的力是否小于PHC管桩的抗拔承载力。根据《规程》公式：N1≤Rpl————————————————5．2．9－1Rpl≤○pcA———————————————5．2．9－2式中：N1——单桩上拔力设计值；Rpl——桩身抗拔承载力设计值；○pc——管桩混凝土有效预应力，可取3．5～4．0MPa；A——管桩的截面积。经计算，PHC桩身抗拔力设计值Rpl≥440KN。根据现场观察数根上拔送桩管桩时静压机压力表值，拔起瞬时值小于7．0MPa，正常值为4．0MPa；压桩机夹桩器空载由下限向上位运行静压机压力表值瞬时值为4．0MPa，正常值为2．0MPa(以上表值均为单缸值)；换算为桩身上拔时实际上拔力Rpl实，正常值为160KN，最大值为230KN，Rpl实小于PHC桩设计抗拔力和Rpl。观察送桩48根后报废的管桩，反复拔起40多次，桩身表面混凝土起毛，起吊位置和管桩中部破坏比较严重，在桩身中部1000mm范围内，局部混凝土起皮空鼓，锤击后脱落，最大深度小于20mm，未见横向裂纹。据此可以肯定，用桩送桩施工不会因管桩作一次送桩器而产生断桩，影响工程质量。所以，结合其他桩送桩的实践，施工中从第91根桩开始，采用桩送桩施工，增加管桩对中调直后桩身外观检查，未发现桩身破坏情况。2．4施工过程中的质量控制2．4．1严格按压桩工艺流程施工。工艺流程为：进桩→检验→桩机就位→吊装→对中调直→压桩测放桩位→验收?J?I确认压桩质量←送桩?L2．4．2重点控制管桩桩身质量。对进场管桩认真检查，有无明显纵向、环向裂缝，端部平面是否倾斜，外径、壁厚、桩身弯曲是否符合规范要求，混凝土强度是否合格，产品质保书、合格证、检测报告等是否齐全和符合要求。本工程进场检查发现弯曲超标桩二根，吊装就位后检查发现断裂桩4根，全部不合格退场。2．4．3垂直度控制。ZYJ800型静压桩机自身有纵向垂直度测量功能，每根桩就位和压桩及送桩中间，横向垂直度用铅垂线或经纬仪控制，可以很好地保证桩身垂直度。2．4．4根据压桩工程暴露的问题重点控制。压桩机手为图省事，抢进度，有些桩入土深度不是很足，就只复压5次，回弹值在20mm范围内，就报压桩完成。针对这种情况，现场规定，回弹量不得超过10mm，压桩完成必须由现场监理下达指令。2．4．5挤土影响的处理。本工程设计桩间距均不小于4D，施工中虽未出现相邻桩上浮、地面隆起等问题，但是还是有挤土现象，多次出现在压桩桩身向桩机前进方向偏移的情况。由于挤土不是特别严重，遇到这种情况，采用停止施压，将管桩拔出地面，重新对中调直再压入，有时要反复几次，直到消除挤土影响，才将管桩压入地下。3桩基检测和结论3．1土方开挖后，按《规范》要求进行了19根桩高应变、73根桩低应变检测和桩位偏差测量。结果表明，承载力全部满足设计要求，桩身完整率100％，全部为I类桩，垂直度偏差小于允许的1％，平面位置偏差最大为60mm，桩基工程合格。3．2采用静压法施工，当工程场地无孤石、埋藏物等不利地质情况，送桩深度可以达到8．5m。3．3送桩深度超过6．0m时，往往没有专用送桩器。采用同规格管桩做送桩器，对中方便，用桩送桩施工比较经济。但是要注意满足拔出送桩管桩的力小于管桩自身抗拔力的条件。3．4高强预应力管桩有很大优越性和进步性，采用液压静压桩机施工，应用越来越广泛，亟需制订国家或地区预应力混凝土管桩基础技术规范。