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PHC管桩锤击法施工工艺

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：郭付印

[导读] 摘要：PHC管桩具有单桩承载力高、施工工期短等优势，已经在我国得到了广泛的应用。

        河南省交通规划设计研究院股份有限公司河南郑州 450000
        摘要：PHC管桩具有单桩承载力高、施工工期短等优势，已经在我国得到了广泛的应用。结合某高速公路桥梁基础采用PHC预制管桩，详细阐述了PHC管桩锤击法施工工艺各个环节，从施工前管桩质量的控制验收，打桩机械的选择，到插桩、沉桩、接桩、送桩、收锤等，论述了锤击法施工各个环节的具体内容及注意事项，为类似工程施工提供了可以参考的依据。
        关键词：PHC管桩；锤击法施工工艺；注意事项
        前言
        高强预应力混凝土管桩简称PHC管桩，桩身混凝土强度在C80及以上。PHC管桩具有施工周期短、力学性能优异、性价比高、施工条件限制少、节能环保等优点，在我国已经广泛应用各个工程领域，目前我国已经成为全球生产及应用PHC管桩最多的国家。
        PHC管桩施工工艺主要要锤击沉桩法、静力压桩法、中掘法和植桩法，锤击沉桩法因其具有施工较为简便、沉桩效率高、对地质适应性好等优点在时间工程中得到了广泛的应用。某高速公路部分桥梁基础采用PHC管桩，管桩型号为PHC800AB130、PHC700AB130，单根管桩桩基长度在30m左右，全线管桩施工采用锤击。
        一、锤击法施工工艺
        1、锤击机械的选择
        锤击法施工应遵循“重锤轻击”的原则，根据管桩尺寸、地质条件、管桩设计承载力等因素综合考虑选择锤击机械类型。近些年来，出于施工功效及环保考虑，传统柴油锤逐步被淘汰，液压锤开始得到广泛应用。
        锤击施工时锤击的能量需克服桩侧摩阻力及桩尖阻力，才可以将桩沉入设计深度，同时还需要考虑管桩承受击打的性能，PHC管桩的总锤击数不宜大于2000击。根据上述原则和已有项目工程实践，液压锤规格一般按照下列情况选择：管桩直径Φ600mm的，承载力在1200～2000KN，液压锤选用11～13t；管桩直径Φ800mm的，承载力在1800～2800KN，液压锤选用13～16t；管桩直径＞Φ800mm的，承载力在2800KN以上时，液压锤选用16t以上。
        2、PHC桩的成品质量验收
        预制预应力高强度混凝土管桩（PHC），管桩进场须有合格证，且进场须进行外观质量检测，检测项目、方法及标准按《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-2009中有关规定执行，同时应检查管桩桩端附近排气孔预留情况。
        3、工艺流程
        管桩的锤击法的具体施工流程如下：PHC管桩的运输、起吊和现场堆放→确定沉桩顺序和桩位放样→桩机就位→吊桩喂桩→校正→锤击沉桩→接桩→再锤击沉桩→送桩→收锤→切割桩头。
        1）PHC管桩现场起吊和堆放
        管桩吊运过程中应轻吊轻放，严禁碰撞、滚落，可采用专用吊钩钩住桩两端内壁进行水平起吊，吊绳与桩夹角应大于45°。
        在工地现场堆放时，必须选择坚实平整的场地并垫木支承应在垂直于桩身长度方向的地面上设置两到垫木，垫木支点宜分别位于距桩端0.21倍桩长处，保证管桩支点受力。
        2）确定沉桩顺序和桩位放样
        合理的沉桩顺序可以减少群桩挤土效应，减少桩的侧向位移，降低对周围建筑物的影响和沉桩难度。需要根据前期试桩结论结合现场条件综合确定。
        根据设计图纸桩位坐标放出桩中心位置，并做好标记。
        施工前应根据施工桩长，在匹配的管桩上画出以米为单位的长度标记，并按从下至上的顺序标明桩的长度，以便观察桩入土深度及记录每米沉桩锤击数。
        3）桩机就位
        桩位放样完毕后，就位桩机，调整桩架垂直度，桩机应准确定位，保证平稳、不会发生倾斜、移位，并用互成90°的两台经纬仪测量打桩机桩架的垂直度，确保桩机垂直。

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        4）吊桩喂桩及校正
        利用桩架附设的起重钩借桩机上卷扬机吊桩就位，并用桩架上夹具，调整桩身、桩锤、桩帽的中心线重合，使桩尖对准桩位中心，缓缓放下插入土中。锤与桩帽、桩帽与桩顶之间应有相应的弹性衬垫，一般采用麻袋、纸皮或木砧等衬垫材料，锤击压缩后的厚度以120-150mm为宜，在锤击过程中，应经常检查，及时更换。
        桩尖插入桩位后，先用低锤锤击一二下，桩入土一定深度后（约30-50cm），再使桩垂直稳定，须采用两台经纬仪成90°夹角双向校正，校正后桩基垂直度偏差不得大于0.5%。
        5）锤击沉桩
        管桩施打过程中，应采用“重锤轻击”原则，开始时，锤的落距应较小，待桩身进入土中较深且稳定后，再用标准落距施工。控制管桩总锤击数不宜超过2000击，最后1m沉桩锤击数不宜超过300击。打桩工程中全程检测桩身垂直度，当桩身垂直度偏差超过0.8%时，应找出原因并作纠正处理，沉桩后严禁用移动桩架的方法进行纠偏。
        桩帽套筒应与施打的管桩直径相匹配，桩帽下部套桩头用的套筒应做成圆筒形，圆筒形中心应与桩垫中心重合，筒体深度宜取350mm～400mm，内径应比管桩外径大20～30mm，锤与桩帽、桩帽与桩之间垫弹性垫，衬垫厚度应均匀，且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm，材料可选用纸板、棕绳、胶合板等材料制作，在打桩期间应经常检查，并及时更换和补充。
        同一根桩施工时，各工序应连续施工，宜将每根桩一次性连续打到底，尽量减少中间停歇时间，以免间歇时间过长造成沉桩困难。
        6）接桩及再次锤击沉桩
        当管桩需要接长时，其入土部分的桩身的桩头宜高出地面0.5m- 1.0m，方便工人焊接；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；接桩时，上、下节桩段应保持顺直，错位不超过2mm。
        焊接时宜先在坡口上对称点焊4-6 点，待上下桩节固定后再对称、分层施焊；拼接处坡口焊接应分2-3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，符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）二级焊缝的要求，焊接时现场做好防风及防火措施。
        桩接头焊接完成后应进行外观检查，检查合格后必须经自然冷却，方可继续沉桩，严禁浇水冷却或不冷却就开始沉桩，冷却时间对锤击施工一般不小于8min，当采用二氧化碳气体保护焊时，不小于3min。桩身接头焊接外露部分应做防锈处理。得冷却完成后可再次进行锤击沉桩。
        7）送桩
        当桩顶标高低于原地面时，用同桩径送桩器进行送桩。为便于控制送桩桩顶标高，送桩前要先测量出地面标高，计算出送桩深度，相应的在送桩器上做好刻度标记，精确到5cm。送桩器建议采用套筒式送桩器，套筒与桩帽套筒要求一致，送桩器与管桩之间应设置桩垫，桩垫经锤击后的厚度不宜小于60mm。送桩后遗留的桩孔应立即覆盖、围挡，保护管桩。
        8）切割桩头
        未沉桩至设计桩顶标高，需要截桩，管桩截桩应采用锯桩器，严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。
        二、总结
        1、管桩必须经过严格验收后才可进场使用，桩身露筋、断筋、脱头、合模处漏浆超过规定的严禁使用。管桩进场堆放做好支垫，管桩场内移动必须采用两端起吊，严禁拖拽。
        2、场地应平整、稳固、排水良好，保证打桩过程中桩机稳定，位置准确，桩架垂直，打桩过程中，始终保持桩锤、桩帽和桩身的中心线在同一条直线上。
        3、应按要求设置桩垫、锤垫并及时更换。
        4、桩帽筒深及套筒式送桩器套筒深度不宜过深或过浅，宜取350mm～400mm；桩帽、桩垫中部应开孔，便于打桩时管桩内部气体排出或在桩端附近设置排气孔。
        5、打桩过程中全程监控桩身垂直度，发现偏差应分析原因并及时纠正。
        参考文献：
        [1] GB 13476-2009，先张法预应力混凝土管桩[S]
        [2] JGJ/T 406-2017，预应力混凝土管桩技术标准[S]
        [3] 高鹏.免压蒸预应力高强PHC管桩关键技术研究[D].[硕士学位沦为]，南京，东南大学，2015.
        [4] 吴珍雄，徐向羽.浅谈锤击打入式PHC管桩施工技术[J].大众科技，2009（7）.