管桩施工工艺

1、沿海软土地区静压预应力混凝土管桩施工工法工法编号：RJGF(闽)422008福建省闽南建筑工程有限公司苏振明、黄荷山、蒋贻绅1 前 言福建泉州沿海地区是海相沉积地区，基岩埋藏较浅（约10m30m），且基岩风化严重、风化层较厚，近十余年来，为提高桩基的单桩承载力，减少桩基施工污染，尤其是提高单桩单位承载力的性价比，取得较好的经济效益和工程质量，静压预应力混凝土管桩（PC桩及PHC桩）施工工艺被大量引入。但管桩施工时，由于面层存在十余米厚的高压缩性饱和软土，出现压桩机械无法进入，或进入后由于沉桩场地处理不当，机械移位行走困难，加之管桩施工时的挤土效应，出现大量工程桩偏位及倾斜，甚至出现断桩现象。为

2、彻底解决困绕福建沿海地区静压管桩施工的难题，福建省闽南建筑工程有限公司会同有关科研院所，通过大量的工程实践，对静压预应力混凝土管桩施工技术进行研发，开发了“沿海软土地区静压预应力混凝土管桩施工工法”，并将其运用到工程实践，取得了较好的经济效益和社会效益。其工法对应的施工关键技术，经福建省建设厅组织有关专家评审，一致认为其科技含量高，是一项自主创新成果，整体水平达到国内领先水平，经济效益和社会效益显著，有极大的推广应用前景。2 工法特点 软土固结、性能改善效果好，挤土效应减弱明显； 单桩承载力高，单位承载力造价低，桩身强度高，耐久性好； 桩型规格多、桩长选择灵活、接桩速度快，施工工效高、工期短、

3、桩身耐压，适用范围广； 采购、运输、吊装方便，成桩质量可靠，监理检测方便； 静压施工无震动、无污染、无噪音，施工文明，利于环保。3 适用范围一般适用于福建沿海地区多层、小高层和25层以下的高层建筑桩基础，单桩接头数量小于三个，持力层可选择在坚硬的粘性土层、密实的砂性土层、全风化岩层及强风化岩层。但在下列地层情况下不宜使用：土层中夹有难以消除的孤石、障碍物，或含有不适宜作持力层且管桩又难以贯穿的坚硬夹层；管桩难以贯入的岩面上无适合作桩端持力层的土层，或持力层较薄且持力层的上覆土层较松软；或管桩难以贯入的岩面埋藏较浅且倾斜较大。4 工艺原理在桩基施工前，可采用开挖防挤沟、用中粗砂置换上层部分软土等

4、方法；在桩基施工期间，通过控制日压桩数量、合理安排压桩顺序、重视管桩的接头连接、钻孔取土、设置排水砂井等方法，对饱和软土层进行固结，改善其性能，保证压桩机行走移位，同时减少挤土效应，防止大量出现工程桩偏位及倾斜，甚至断桩现象。静压管桩沉桩以桩机自重及桩架上的配重作反力，利用静压桩机的液压系统，使预应力管桩在静力作用下，以平稳的沉桩速度，垂直、完整下沉至设计标高，达到设计的控制要求。5 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程静压预应力混凝土管桩的工艺流程如下：截桩送桩终压条件接桩压桩吊装定位试压桩（探桩）桩机调试就位施工准备图5.1-1压桩工艺流程示意图5.2 操作要点 施工准备4 管桩进场时，

5、应根据现场施工要求，进行合理吊装、堆放。5 管桩进场必须有厂方提供的产品合格证，运至现场后应进行外观检验。6 压桩前根据设计施工图纸，对现场桩位轴线、标高进行测定，并经过检查办理复核签证手续；根据轴线定出的桩位点，用竹签或短钢筋打好定位桩，并采用白灰进行标识。7 桩机必须按有关程序或说明书进行进场组装。压桩机的配重应平衡配置于平台上，并根据压桩力的大小进行合理配置。一般整机重量和所加配重重量的总和应大于压桩力的1.1倍。而且，压力表需经国家计量检验部门进行检测，合格后方可使用。8 根据设计图纸、地质勘察报告等资料，施工前依据场地情况考虑配桩。 桩机调试就位桩机行走就位后，调整桩机机架处于水平状

6、态，使夹桩器钳口板与地面垂直，张开钳口夹具，以便吊插预应力管桩，此时注意二次放样。桩机横向移动最大距离为600mm/次，纵向移动最大距离为3000mm/次，一次回转最大角度为90。 试压桩（探桩）工程施工前，应先进行试压桩，以确定压桩终压条件及桩长。 吊装定位1 吊装时用索具绑住桩身上部L/5处，吊车顺起吊管桩，插入桩机夹具中，夹紧夹具。2 夹桩器夹持力大小的控制十分关键。通过调整夹桩液压油缸的压力来获得合适的夹桩力（一般夹持力为压桩力的0.8倍）以避免因夹持力过大夹碎管桩或过小使夹桩器产生滑动。 静力压桩1 桩就位后，必须用经纬仪检查两个正交方向的桩身垂直度，桩插入后，垂直度偏差不得超过0.

7、5%L（L为桩长）。符合要求后方可压桩，施压速度一般不宜超过2m/min。2 压桩时，应使纵向（长船）步履着地，随时调整桩机水平，确保管桩垂直下沉；横向（短船）步履离地一般不宜超过300mm，避免发生断桩现象。3 当压桩完成一个行程，需要重新调整夹具进行压桩时，应将压桩手柄回推，使压桩压力降至0-2MPa左右，再松开夹桩油缸。4 压桩宜连续一次性将桩沉到设计标高，尽量缩短中间停顿时间，同一根桩的中间间歇时间不宜超过半小时。沉桩过程应有完整的记录。5 沉桩过程中出现压桩力异常、桩身漂移、倾斜或桩身及桩顶破损，应查明原因，进行必要的处理后，方可继续施工。6 合理确定压桩顺序：1) 对于场地地层中局

8、部含砂、碎石、卵石时，宜先对该区域进行压桩；2) 若持力层埋深或桩的人土深度差别较大时，宜先施压长桩后施压短桩；3) 根据桩的入土深度，宜先长后短、先高后低；若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施压；承台边缘的桩，待承台内其他桩压完并重新测定桩位后，再插桩施压；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构。 接桩1 接桩采用端板焊接连接或机械连接。管桩接头不宜超过三个。接桩时，宜在

9、桩头高出地面0.5m1.0m处进行且应保持上下节桩段轴线一致。2 应避免桩尖接近或处于硬持力层中接桩。在福建沿海地区接桩时，接头应放置在非液化土层中。3 管桩机械连接前应在桩端处均匀涂抹2mm3mm厚的益胶泥，确保管桩机械连接接头有效传递弹性波。4 接桩前应先将下节桩的接头处清理干净，设置导向箍以方便上节桩的正确就位，接桩时上下节桩中心线偏差不宜大于2mm，节点弯曲矢高不得大于桩段长的0.1%。5 管桩对接前，上下端板表面应用钢丝刷清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。6 焊接采用焊条（焊条宜用E4303或E4316）或焊丝（二氧化碳气体保护焊）。焊接时宜先在坡口圆周上对称电焊46点，待上下节桩

10、固定后拆除导向箍，再分层施焊，施焊宜由两个持证上岗的焊工对称进行。7 拼接处坡口槽电焊应分三层对称进行，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层，焊缝应连续饱满，其外观质量应符合二级焊缝的要求。8 电焊结束后，停歇时间应大于1min，并应对接头焊接质量进行隐蔽验收，方可继续施压。隐蔽验收焊缝质量要求见表-1。9 施焊完成的桩接头应自然冷却后才能连续沉桩，自然冷却时间不应少于10min，不得用水冷却或焊好即沉；当采用二氧化碳气体保护焊时，自然冷却时间不应少于5min。10 抗拔桩的接头焊缝应作可靠的防锈处理。11 根据同一承台桩接头不应在同一截面的要求，考虑施工配桩。表-1 焊缝质量检验表序号检查项

11、目允许偏差或允许值检查方法单位数值1上下节端部错口mm2用钢尺量2焊缝咬边深度mm0.5焊缝检查仪3焊缝加强层高度mm2焊缝检查仪4焊缝加强层宽度mm2焊缝检查仪5焊缝电焊质量外观无气孔，无焊瘤，无裂缝直观6焊缝探伤检验满足设计要求按设计要求 终压条件1 根据试沉桩情况、桩端进入持力层情况及沉桩压力等因素，结合邻近工程沉桩经验，由勘察、设计、施工、监理等有关单位共同商定。2 当管桩被压入土中一定深度，或桩尖进入持力层一定深度，达到设计要求可停止压桩，最终压桩力作为参考。3 静压法沉桩宜做试沉桩，应在有代表性的地基位置，先施工13根桩。如进入设计标高后压桩力仍较小，对粘性土或残积土待24h后采取

12、与桩的设计极限承载力相等的压桩力进行复压，如果桩身稳定，可按试沉桩的桩长和标高进行施工，否则应适当调整。压桩力可根据试桩资料和桩端进入持力层的要求来确定。4 桩端达到坚硬、硬塑的粘性土，中密以上粉土、砂土、全风化岩、风化岩等设计持力层，以最终压桩力为准。5 上段桩身处于较厚的饱和软土中，沉桩、送桩中不应以抬起桩架作为控制最终停止压桩标准，防止桩身在抬架中失稳、折断或开裂，应通过装在桩架上的压力传感器或桩机上的油压表工作压力（通过压力换算关系）控制最终压桩力。 送桩当桩顶设计标高在地面以下需要送桩时，送桩器的轴线必须与桩轴线一致，如有偏位应及时调正。在静力压桩施工中，不允许用“桩对桩”进行送桩作

13、业，应采用专用送桩器。送桩器与桩之间应加设弹性衬垫，衬垫厚度应均匀，在压桩期间应经常检查，并及时更换和补充。 截桩如果桩头高出地面一段距离，而压桩荷载已达到规定压桩值时则要截桩。由于压桩机行走方面的要求，所有高出地面的桩头都必须截断掉。截桩的方法是先用锤子或风镐把桩身四周的主筋敲出，并用气割将钢筋割断，再采用专用截桩器截桩。对于个别露出地面较短的桩头可从上到下凿除。严禁用大锤横向敲打、冲撞，严禁利用压桩机行走推力强行将桩扳断。6 材料与设备6.1 材 料本工法所采用的材料明细见表6.1-1表6.1-1 施工材料明细表序号材料名称规格主要技术指标备注1预应力混凝土管桩（PC、PHC） 300mm

14、、350mm、400mm、450mm500mm、550mm600mm、800mmA型、AB型、B型、C型2桩尖十字形、开口形、锥形3焊条或焊丝E4303、E43166.2 设 备表6.2-1 施工机具及仪器机具或仪器名称数量用途YZY500600型静力压桩机压桩带式起重机吊桩焊机2台焊接桩接头割机2台切割桩接头送桩器1支送桩经纬仪2台测量定位水准仪1台测量定位7、质量控制7.1 质量控制标准7.1.1 除按上述施工工艺进行严格操作控制外，还应满足国家和地方的有关标准、规范如下：1 预应力混凝土管桩基础技术规程（DBJ/T152298）2 建筑桩基技术规范（JGJ942008）3 建筑地基基础工

15、程施工质量验收规范（GB502022002）4 预应力钢筋混凝土管桩施工技术规程（YBJ23591）5 建筑预应力混凝土管桩基础技术规程（DBJ13592004）6 预应力混凝土管桩机械快速接头施工及验收规程（DBJ13582004）7 先张法预应力混凝土管桩（GB1347699）7.2 质量控制措施7.2.1 对于静压桩机的机械性能有如下要求：1 机身总重量加配重要求达到最大压桩力的1.1倍；2 桩机机架应坚固、稳定，有足够的承载力和刚度，沉桩时不产生颤动位移；3 夹具应有足够的刚度和硬度，夹片内的圆弧与桩径应严格匹配，夹具在工作时，夹片内侧与桩周应完整贴合，呈面接触状态，且应保证对称向心施

16、力，严防点接触和不均匀受力；抱压式桩机送桩时的施压力经计算得桩身允许抱压力增大10%进行控制。 4 压桩机行走要灵活，压桩机的底盘要能承受机械自重和配重的基本要求，底盘面积要有足够大，满足地基承载力的要求。7.2.2 对静力压桩的施工提出了下列要求：1 沉桩场地地面承载力应满足压桩机的要求，当不能满足时，应采取本工法提出的有效措施保证压桩机的稳定； 2 第一节桩下压时垂直度偏差不应大于0.5； 3 宜将每根桩一次性连续压到底，且最后一节有效桩长不宜小于5m； 4 抱压力不应大于桩身允许侧向压力的设计允许值； 5 应根据现场试压桩的试验结果确定终压力标准； 6 终压连续复压次数应根据桩长及地质条

17、件等因素确定。对于入土深度大于8.Om的桩，复压次数可为23次；对于人土深度小于8.Om的桩，复压次数可为35次；7 稳压压桩力不得小于终压力，稳定压桩的时间宜为3060s；8 控制压桩速率，一般静压桩的压桩速率控制在1m/min左右；9 测量桩的垂直度并检查桩头质量，合格后方可送桩，压、送作业应连续进行； 10 送桩应用专制钢质送桩器，不得用工程桩作送桩器； 11 当场地上多数桩较短(有效桩长L15m)或桩端持力层为风化软质岩可能需要复压时，送桩深度不宜超过1.5m；12 当桩的垂直度偏差小于1且桩的有效桩长大于l5.Om时，静压桩送桩深度不宜超过8.Om；13 重视桩的接头连接，应避免在砂

18、质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合；同一承台内的群桩，接头不宜在同一截面内，应相互错开；避免接头处于软土层、土层分界处及土层活动较多处，以防止土层活动对桩基的破坏；14 管桩的焊接接头防腐必须达到设计要求；15 由于浅层挤土效应比较明显，可采用钻孔取土来减少挤土效应，特别是对桩距较密部分的管桩施工。取土可视挤土实际情况，对部分桩取土或全部桩取土；16 可设置排水砂井加速因压桩产生的超孔隙水压力消散，减少土体的挤压位移及隆起。17 基坑支护施工必须满足预应力混凝土管桩的有关要求进行。8 安全措施 施工人员须经培训合格后持证上岗。对桩基施工作业人员进行技术及安全交底。 施工安全和文物、

19、环境保护等应按有关规定执行。施工中，施工人员应严格按有关安全技术规程进行施工，施工形成的桩孔应及时回填或做好覆盖和围栏，确保安全。 管桩的运输、吊运和现场堆放必须严格按照规程要求进行，防止管桩滚动、滑落伤人。 桩机进场施工前，必须了解地下管线的布线位置；进入现场的所有人员必须配戴安全帽，严禁酒后作业。 压桩机械进场及压桩施工过程中，严格按桩机操作规程操作，严禁违规操作。 施工现场的临时用电严格按照施工现场临时用电安全技术规范的有关规定执行。施工现场使用的手持照明灯应采用36V的安全电压。 施工现场按符合防火、防风、防雷、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善各种安全标识。 施工作业区内

20、应无高压线路；施工机械的任何部位与架空输电导线（电压60110KV）的安全距离：沿垂直方向不得少于5m，沿水平方向不得少于4m。 起重机吊桩进入夹持机构进行接桩或插桩作业中，应确认在压桩开始前吊钩已完全脱离桩体。 压桩时非作业人员应离机10m以外。起重机作业时，起重臂下严禁站人。 作业完毕应将桩机机身行至长船步履中间位置，停放在平整地面上，其余液压油缸应全部卸压。 机械设备应定期检修，不得带病作业，严禁在机械运转中加油和维修。 电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。 室内配电柜、配电

21、箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。 建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。9 环保措施9.0.1 成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。9.0.2 任务下达前，由项目工程师按国家或地方有关施工环保措施及企业环境管理体系要求，进行必要的培训。9.0.3 将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合

22、理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.0.4 设立专用排水沟，对施工污水进行有序集中排放，认真做好无害化处理，从根本上防止施工污水乱流。9.0.5 定期清运施工弃渣及其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，施工污水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。9.0.6 施工前后严格进行环境监测分析比对，一旦发现桩机施工有影响环境现象，必须停止施工，立即查找原因。 10 效益分析10.1 社会效益 福建泉州沿海地区大部分为软土地基，硬土层埋藏深度一般处在地下20m左右，

23、大部分地层为流塑淤泥与饱和的粉细砂互层，承载力约在100KPa左右，压缩性大。在这种地质条件下，小高层及高层建筑基础必须采用桩基础，而桩基础中经过技术、经济比较，只有静压预应力管桩单位承载力造价低、施工速度快、施工质量可靠、经济合理、符合环保要求，建设工地前期无砂、石料、水泥等材料的粉尘，同时静压施工可减少噪音等环境污染，尤其是较其他桩型更适合福建泉州沿海地区，特别是适应在密集的建筑群和旧城改造中进行施工。10.2 经济效益先将管桩与冲钻孔灌注桩进行经济比较如下表10.2-1：表10.2-1 冲钻孔灌注桩与静压PHC桩经济效益对比表桩型桩截面桩长（m）桩数工程量综合单价总造价（万元）单桩承载力

24、造价（元/t）冲钻孔灌注桩800273494734m3750元/m3355.056.27静压PHC桩500273499423m200元/m188.463.32从表10-1可以看出，采用静压PHC桩比冲钻孔灌注桩节约造价166.59万元，即静压PHC桩比冲钻孔灌注桩降低造价46%，同时可以看出对同一地质条件，若采用冲钻孔灌注桩获取1t承载力需6.27元，若采用静压PHC桩获取1t承载力只需3.32元，可见经济效益是相当可观。一根12m长的400PHC桩与400X400预制方桩进行技术经济比较如表10.2-2：表10.2-2 预制方桩与静压PHC桩经济效益对比表桩型混凝土强度等级混凝土用量（m3）钢材用量（KN）单桩竖向极限承载力（KN）每米综合单价（元/m）400PHC桩C801.520.7943490120400X400预制方桩C351.924.5102768165从上表可以看出，400PHC桩比400X400预制方桩承载力高20%，节省混凝土67%，用钢量仅为预制方桩的1/5，综合单价仅为预制方桩的2/3。11 应用实例 福建省漳州市厦商住宅楼工程11.0.1 工程概况福建省漳州市厦商住宅楼工程，上部建筑为十八层剪力墙结构，基础采用500、600管桩，设计桩长32m，持力层为泥质砾石，单桩设计承载力为3000KN和4000