广东宏基管桩有限公司 广东中山 528400
摘要：现代社会发展迅速，各行各业都处于快节奏中，建筑工程已经发展成为我国经济的中流砥柱，因此，工程施工技术具有非常重要的意义。本次文章中，通过研究分析复杂地质条件下高强度预应力管桩静压施工期间产生的问题，解决高强度预应力管桩静压施工在复杂地质条件下的困难，并总结经验，具有极高的借鉴和应用价值。
关键词：单桩竖向承载力；压桩力；高强度预应力管桩
随着经济水平的提升，科学技术发展的速度也越来越快，各个行业都受到一定的冲击和影响。建筑工程施工中施工技术具有非常明显的提升和改进，如整体设计技术、建筑技术、材料技术等，这极大影响了建筑工程整体的进程和质量[1]。桩基础能够有效满足工程结构对水平向以及竖向的变形、承载性能的要求，是土木工程结构中的基础，在工程施工中应用广泛。高强度预应力管桩静压施工技术具有更高的项目稳定性，更短的建设周期，更小的自身噪音，并且检测方便，可工业化生产，在桩基结构建造中具有广泛的应用和发展。目前我国关于PHC桩方面的研究还有很大的进步空间，关于它的设计、施工、检测等仍旧需要改进，本次研究结合某管桩工程实际例子，系统研究PHC桩的施工技术问题和承载能力。
1.高强预应力管桩自身具备的优势
基于预应力技术和高性能混凝土基础上衍生发展所产生的，叫做高强度预应力管桩。指使用离心成型工艺和先张法预应力，之后通过蒸压养护形成的等截面构件，为空心圆筒体。高强度预应力管桩主要作为建筑物的基础，在施工中以静压或者锤击的形式将高强度预应力管桩沉入地下作为使用方法[2]。高强度预应力管桩之所以在众多工程建设过程中被广泛应用，是因为其整体可靠性高，具有稳定质量和良好的抗弯性能。并且高强度预应力管桩成本相对而言不高，还具有较高的单位承载力和单桩承载力。但在施工过程中应注意，运用高强度预应力管桩施工时，具有施工时间短，施工速度快的特点，特别适合工期较为紧张的功臣，并且还能够有效保证工程质量。但同时，传统柴油锤击缺陷也令人不容忽视，在施工过程中，产生的噪声会对施工周围的居民产生严重影响，扰乱居民正常作息和生活。传统柴油锤击期间会产生大量浓烟油雾，降低施工周围大的空气质量，严重影响周围的生态环境[3]。因此尽量不要在市区等人群聚集的地方开展，建议在人烟稀少的郊区或者其他地区进行施工。高强度预应力管桩不会对施工周围的生态环境、生产、居住环境造成明显影响，目前主要通过静压技术进行PHC桩安装，有效提升施工效率和质量，属于新型静压技术。
2.高强度预应力管桩应用目的
在沿海地区实施高强度预应力管桩，在出现桩长不符合设计要求但压桩力满足要求和压桩力不符合设计要求但是桩长满足要求的情况时，终压标准应该怎样确定。
3.设计概况
将高强度预应力管桩应用在某市地铁车辆段软基处理工程中，单桩接头全部低于三个，终压值：2000kN，单桩竖向承载力抗拔无要求，特征值要1000kN，设计桩长：二十八到三十九米，桩型：PHC400-AB-95，总设计量：40.5万米。在满足以上条件下实施高强度预应力管桩静压施工技术，具有较高的施工难度。
4.施工注意事项及工艺
施工主要包括清理场地、放样测量、调整桩机垂直度、运桩、吊桩、沉桩等，每一个步骤完成的程度都会对施工质量造成影响（施工流程如图1所示）。打桩时应注意桩的规格和入土深度，遵循先大后小，先长后短的原则[4]。根据预估桩长对桩节组合进行选择，使用焊接桩法接桩，上下桩节确定垂直，错位低于2毫米，焊接完毕后使其自然冷却，施打前需对其涂抹防腐涂料。送桩需要使用专用送桩器，深度＜3米。最后一节桩，其桩面应高于设计桩顶，方便后期进行截桩，应使用专门的截桩机进行截桩。用人工将抗拔桩中的混凝土凿去，其余预应力钢筋可将其留在承台内。
在复杂地质条件下进行管桩施工具有较高的难度，基于此次施工，总结出以下几点，在后续施工中可对本次经验进行参考和借鉴。
.png)
图1 预应力管桩静压施工流程
4.1存储
在管桩进场之前，业主、施工方、监理应对其进行质量检验。管桩在堆放时应注意按照长度、型号、类别进行放置。特别需要注意15厘米以下管桩垫木的存放，明确垫木材料的长度和宽度，应确保成品管桩在进场之前场地的平整和坚实。
4.2运输和吊装
每层管桩垫木位置应与材料一致，保证吊装温柔拿放，吊点位置范围的差尽量控制在二十毫米左右，管桩外观要求如表1所示。
表1 管桩外观要求
.png)
4.3管桩整体造价高，在桩基设计期间，应对工程上部荷载和地质条件进行充分考虑，设计出多种方案，并对其施工效果进行分析和评估，从中选出最令人满意的方案。
4.4使用引孔法打桩时，应该事先留出孔深小于桩端所处长度，直径低于D-400毫米的孔。
4.5沉桩期间应注意不要出现偏心打压，进行手工电弧焊，打压应先进行八分钟的冷却。
4.6在施工期间，控制管庄垂直度可将经纬仪架设在桩机旁边，并将垂直度控制到百分之一以内。
5.施工期间出现的难题和解决方案
本次工程开展高强度预应力管桩动工时应用ZYJ350H型桩机，过程中出现压桩力在设计要求范围之内但桩长不够和压桩力无法达到设计条件但桩长满足的现象。
出现这种现象后，施工方的技术人员立即对有关资料进行查阅翻看，通过观看研究相似地区实施高强度预应力管桩施工发现，沿海地区具有特殊的地质，由于该地区淤泥质软弱土层较厚，施工期间，桩身扰动了土体，导致土体和桩身间出现缝隙，该现象导致高强度预应力管桩和土体之间的摩擦减小，降低压桩时的压桩力。停止一段时间的施工，淤泥软弱土层会因为自己变形后恢复快的特点逐渐变回原状。通过密切接触高强度预应力管桩，从而增加管桩和土体之间的摩擦力。由于工程项目时间紧，地质情况特殊，初步勘察后设计出来的图纸不可避免的会产生实际地质情况和勘察设计不符合的情况。
通过认真研究和分析本次项目，总结出三种施工方式，具体如下：
（1）压桩力不达标，桩长达标：施工停止；
（2）压桩力不达标，桩长达标：压桩继续，压桩力达标后停止施工，管桩施工长度不用高于四十米，此时如果压桩力还不达标，应将施工停止；
（3）压桩力达标，桩长不达标：施工停止；
6.试验检测
通过埋设元件对硬塑粉质黏土层的桩侧侧阻力和桩端端阻力特征值进行测量；确定硬塑粉质黏土层极限端阻力标准值，桩周土层极限侧阻力标准值，单桩竖向承载力标准值。测定桩身应力变化，确定单桩水平承载力设计值。
此次测点确定是通过地质勘察报告提供的预估打桩深度和土层情况，因为施工的入土深度没有和预期的一样，所以关于预期深度和测点深度会有一些差距，会在一定程度上影响测试效果。
根据土层和桩长事先确定各桩测点，每根试桩上分别布置6个测点，并在管桩外壁贴上薄式电阻应变片。电阻应变片大小为4*50mm。使用YJD-17应变仪对应力进行测读。
采用QF-500KN油压千斤顶，通过百分表对位移读数进行观测，用压力传感器和数字显示仪对加荷读数进行控制。使用等时间加载法进行试验。根据设计提供荷载值的十分之一作为每级荷载加载增量。当水平位移在三十到四十毫米以上、桩身折断、达到设计的水平位移允许值时，应将试验停止。
试桩1号测点设有6个，水平推力首级：13KN，总荷载：130KN，观测读数相隔0.5，各级荷载为1h，桩身最低应力：-190kpa，最高应力：1466kpa；
试桩2号测点6个，因为桩长不达标，有效测点变为5个，其水平推力首级：20KN，总荷载：280KN，各级荷载相隔0.5h，对读数进行观测，发现桩身最低应力为74kpa，最高应力为1051kpa；
试桩3号测点6个，水平荷载首级：13KN，总荷载：143KN，观测读数相隔0.5，各级荷载稳定1h，最低应力为-73kpa，最高应力为1518kpa。
使用静载试验结果对以上进行验证，发现高强度预应力管桩静压施工的控制标准。将静载试验分别用于这三种施工方式中，从而对高强度预应力管桩单桩竖向承载力达标与否进行评判。
通过查看水平荷载作用下桩身应力测试，发现试桩出现最大拉应力的位置都是在距离地面最近的第一个测点，除此之外，其他测点应力不高，这表示桩身连接处会在一定程度上影响水平力的传递，应对桩节间的连接采取强化措施。
施工完成七天后，静载试验结果如下：前两种施工方式，其单桩竖向承载力为百分之八十，最后一种施工方式其单桩竖向承载力达标。
在施工完成十五天之后，再次对前两种施工方式进行静载试验，发现此次结果中，其单桩竖向承载力已经达标。现阶段该项目施工进度已经完成设计的三分之二，并且针对设计的试验检测数量，实施静载试验，发现所有的单桩竖向承载力均已达标。
7.结语
桩长不达标，但终压值达标，就可以进行终压；桩长达标，终压值不达标，也能够进行终压。通过进行静载试验和研究分析，发现在淤泥软弱土层较厚时，应将以上方式作为高强度预应力管桩的终压标准，如此才能够保证单桩竖向承载力达标。PHC管桩具有适用性强、节约成本、快速高效的特点，本次研究有效解决了静压施工中的技术困难，并且还降低成本，具有非常高的社会价值和经济价值。但是在实际施工过程中，还具有更多不稳定因素，稍不注意，就会导致工程质量出现问题。本文仅讲解某一管桩工程的检测措施以及施工技术，还有更多的问题值得进行进一步的完善和思考：桩管桩混凝土养护技术、一土一承台的荷载分担解决方案、桩一土共同作用的效果、管桩挤土效应、PHC如何确定承载力、确定和分析检测结果、检测方法、接桩技术、送桩工艺、管桩混凝土强度控制等。
参考文献：
[1]张正山.复杂地质条件下高强度预应力管桩静压施工技术[J].山西建筑，2019，45（08）：65-67.
[2]范宝红.深厚淤泥条件下铁路桥涵基础预应力管桩静压法施工技术[J].四川水泥，2019，000（002）：108-108.
[3]杜学平，李定忠.复杂地质条件下人工挖孔桩施工技术处理措施及其应用[C]// 2018年西南5省，市，区第二次岩石力学与工程学术大会论文集（上册：勘察与防治设计与施工）.2018.84（44）：23-24.
[4]张明亮，江波，黎志明，等.复杂地质条件下桩基选型及施工技术探讨[J].建筑技术，2018（8）：803-806.