PHC静压桩原理及问题分析

发表时间:2021/5/28   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:郭晓宽
[导读] 摘 要:近几年,随着环保政策越来越严格,桩基工程市场需要寻找新的突破点,静压管桩施工随之而生,其施工重要性不言而喻。
        中铁建设集团华北工程有限公司  天津  300000
        摘  要:近几年,随着环保政策越来越严格,桩基工程市场需要寻找新的突破点,静压管桩施工随之而生,其施工重要性不言而喻。本文首先对PHC静压桩的原理进行介绍,其次根据本工程的使用情况,对于PHC管桩施工过程中产生的问题进行总结分析,并提出行至有效的解决办法,希望对以后提升PHC管桩的施工质量提供参考。
        关键词:PHC预应力管桩;静压桩施工;措施
        1 前言
        桩基工程作为建筑物的根基,必须有足够的技术支持和有效的质量保证措施,才能确保工程质量达标,进而保障整个建筑物的安全可靠和稳固。由于预应力混凝土(PHC)管桩能在PC工厂进行标准化生产,有完善的工艺流程,成桩质量容易保证,而静压桩具有无噪声、无污染、可持续的特征,目前已被广泛地应用在桩基工程中。
        2 工程概况
        邯郸东悦城施工总承包工程项目位于邯郸市东部新城片区,北邻丛台东路,南邻娲皇路,东临廉颇大街。该工程1~2#楼桩基采用预制高强度预应力钢筋混凝土管桩(PHC500-125-AB),桩基设计等级为乙级,采用液压静压桩工法施工,施工时无桩尖。施工现场场地不平整,送桩深度约7~9m。
        桩点统计表
       
       
        图1 1#楼送桩深度
       
        图2 2#楼送桩深度
       
        图3 场地土层主要特性表
        3 PHC静压桩工艺原理
        静压预制桩通常适用于粘性土、粉土、砂土等土层,不适用于石灰岩、含孤石和障碍物多、有坚硬夹层的岩土层中应用。该工程采用抱压式液压压装机,压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力,利用夹板夹紧桩身,依靠夹板的摩擦力为管桩下沉提供动力,以实现建筑基础构造期望的水平。压桩过程中要依靠不同方向的两台经纬仪校正与跟踪监控桩身垂直度。
        静压桩工艺流程:桩位定位→桩机就位→管桩起吊→桩身对中调直→压桩→接桩→焊缝检查→继续压桩→送桩→检查验收→转移桩机。
       
        4施工中问题分析
        4.1挤土效应造成桩身上涌
        PHC静压桩的本质是通过管桩对土体的挤压,达到下沉目的。在桩间距较密的情况下,必然会产生挤土效应,由于桩对土体的挤密作用,导致先打入的桩受到水平推挤而造成桩偏移和变位,或被垂直挤拔造成浮桩,形成吊脚桩。通常在压力作用下,吊脚桩起初的承载力较弱,沉降曲线较陡,但当桩端达到持力层,承载力又有明显增加,沉降曲线又趋于平缓。
        在处理上,施工前应参考地质报告,并根据桩位、桩深等因素选择合理的压桩顺序;一般要求先压中央的桩,后压周边的桩;先沉设断面大的桩,先沉设断面小的桩;先压持力层较深的桩,后压较浅的桩;先压地层中局部含砂、碎石、卵石的区域。在压桩施工过程中应设置上涌和水平偏位观测点,定时检测偏差值,若出现桩身上涌和偏位值较大,一般应采用复压的办法使桩基按正常使用。
        4.2桩身开裂
        该工程桩底未加桩尖,对于较硬地质,桩身易产生裂纹,分析原因有:
        (1)在超规压力或复压超限下,管桩桩身因受竖向压力过大,混凝土抗拉强度不足,桩身产生垂直裂缝,严重的发生爆桩,为处理带来很大困难。
        (2)管桩由软弱土层突然进入硬土层,或者由硬土层突然进入软弱土层,由于均没有经过渡层,桩机油压未及时改变,桩身受到的应力却瞬间突变,容易引起桩身开裂。
        (3)桩身在下压过程中,如果硬持力层面不平整,桩端接触部位软硬程度相差较大,形成偏压,引起桩头折断破碎。
        (4)由于该工程PHC管桩为空心圆筒型,没有设置桩尖,压桩作业时土层会进入管桩内腔,随着入土深度的增加,进入管桩内腔的土越来越多,到一定程度时不再进入,此时管内的土会对管桩产生一个向外的张力而使管壁混凝土承受巨大的拉应力,从而导致管壁破裂。
        (5)由于地质较硬,PHC管桩无法穿透,在持续加压的过程中,压力超过静压桩机配重时,机身向上浮起,在卸荷过程中机身可能会发生摇晃,造成桩身水平方向受力,形成开裂。
        (6)送桩采用工程桩作为送桩器。
        在处理上,增加桩尖可减少桩端与土的接触面积,增强穿透能力;施工前要查看地质报告,测量桩端所处位置,在软硬土层交接处,应缓慢加压,避免大油门;送桩应采用专制钢质送桩器。
        4.3桩达不到设计标高
        PHC管桩在静压施工中,遇到管桩达不到设计标高的情况,主要原因有以下几个:
        (1)接桩时,桩端正好位于砂层中,接桩时间过长,导致摩阻力加大。
        (2)压桩机零部件损坏,例如油压阀、油泵管等易损件,但现场又无备用件,导致压桩停歇时间过长,土体收缩,造成摩阻力加大。
        (3)群桩施工时,地层中出现较厚的夹砂层,压桩阻力突然增大,砂层越挤越密,压力值甚至超过压桩机配重而使桩机上抬。
        (4)桩位密集或打桩顺序不当,土层越挤越密,使后打的桩无法达到设计深度,并使先打的桩上升涌起。
        (5)送桩时未考虑桩身回弹,导致桩顶标高偏差大。
        在处理上,施工前检查压桩设备是否运行正常,接桩时桩端应避开不利位置,并减少接桩时间;穿越硬夹层时应以最大压桩力作用在桩顶,采取迅速加压缓慢减压,反复加减压,使桩有可能缓慢下沉穿过硬夹层,若仍无法穿越,应及时与设计单位沟通,进行整体验算或采取引孔压桩法继续施工;打桩应注意顺序,应连续进行,不宜间歇时间过长,如必须间歇时,桩端应停留在软弱土层中,且停歇时间不得超过24小时;压桩终止标高可在原设计桩顶标高基础上,超送2~3cm
        4.4预应力管桩桩身倾斜
        (1)施工场地存在较大坡度,场地平整度及承载力不满足施工条件,在沉桩过程中桩机长、短船型靴的接地压强不一致,造成管桩、桩位、送桩器之间不能保证同一直线,从而导致在压桩的过程中桩身倾斜,影响后续施工工作。当施工现场地质存在较大不均匀性时,会造成因受力不平衡而引起的群桩倾斜。
        (2)场地未开挖至桩顶标高处,先进行桩基施工,以至于送桩长度较长,压完后的桩位形成孔洞,造成相邻桩施工时管桩周围应力不均,桩身向孔洞部位倾斜。
        在处理上,施工前应将场地进行平整,确保桩机施工过程中,不会因为场地不平整,造成桩机机身在施压过程中突然失稳;如果送桩长度较长,应将压完后形成的孔洞及时回填夯实,减少桩身周围土压力的不均;
        4.5桩体接桩处断裂
        该工程采用焊接接桩,若端板处表面未能充分清洁存在杂质,焊接表面不平整,焊接过程中未能严格按照对称分层的施工标准进行,或者焊好后接头未自然冷却,就开始进行压桩作业,从而造成接桩出产生断裂的现象;桩身不垂直,打入地下一定深度后,再用移动机架的方法强行纠偏,使桩身在水平推力作用下产生断裂。
        在处理上,压桩前应确保桩的垂直度和桩身接头的焊接质量。接桩时设置导向箍,确保上、下两根桩的中心对正,以防止桩身不会因偏心受压而出现折桩现象;要保证对称分层满焊并进行自然冷却后方可开始压桩作业。
        结束语
        总之,影响PHC静压桩成桩质量的不确定因素非常复杂,并不能从单一方面进行阐述,常常需要多面解决,采取措施,这些问题都需要通过大量的工程实践和深入的理论研究加以分析和解决。在今后的工作中本人将不断总结和积累经验,吸纳他人的经验,结合工程实际进行应用和创新,以求进一步提高PHC静压桩技术的应用水平。
        参考文献
        [1]孙世博.静压预应力管桩施工质量控制[J].城市建设理论研究,2016,(13):243-243
        [2]许国平.预应力混凝土管桩设计与施工中应注意的问题[J].建筑技术开发,2003,(12):25-27
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