中国建筑第五工程局有限公司 湖南长沙 410004
摘要：预制管桩为挤土桩，存在挤土效应，沉桩过程容易产生不同程度的桩身上浮，常出现桩身承载力不足的情况。本文基于工程桩施工案例，针对预制管桩承载力不足而原桩帽已破坏的工况，设计特制桩帽，采取如坑底满铺片石、打桩机行走路径下垫钢质路基板等保护性复打施工措施，进行管桩复打施工技术研究，取得了良好的施工效果，对类似工程具有借鉴意义。
关键词：桩基工程；预制管桩；桩帽；保护性复打；现场试验
1 引言
伴随着中国大规模基础建设的实施，建筑行业得到飞速发展。基础作为建筑物传递应力的重要部分，在保障建筑物安全方面有着举足轻重的地位。预应力管桩作为目前使用最为广泛的桩材之一，有着生产速度迅速、桩身制作成本低、施工速度快、承载力高及成桩质量高的特点，促进企业资金快速回笼、周转迅速，因而备受市场的青睐。但由于预应力管桩为挤土桩，存在挤土效应，沉桩过程容易产生不同程度的桩身上浮，从而可能出现桩身承载力不足的情况。
笔者基于湖南城陵矶华为新金宝高端制造基地（一期）建设项目一标段工程背景，设计特制桩帽，对处于复杂填湖地质条件下的已截桩帽管桩保护性复打的施工技术进行研究，为管桩承载力不足而原桩帽已破坏情况下如何复打提供依据。
2 特制桩帽概况
2.1 工程背景
湖南城陵矶华为新金宝高端制造基地（一期）建设项目一标段，基础桩为预应力管桩，桩基工程量大，工期紧。其中宿舍区原为湖泊，存在软弱淤泥夹层，含水率高，厚度较大，地质条件较差。设计基础为预应力管桩基础，PHC-AB600-130管桩共612根，单桩竖向承载力特征值Ra=2200kN，桩端持力层为强风化板岩，桩端进入持力层不小于1m，平均桩长约22-26m，有效桩长≥18m，桩径600mm。基坑深5.4m，采用旋挖成孔灌注桩支护。管桩施工时正值冬季，采用液压静力压桩机施工，停止送桩时抱压压桩力为5398kN。
基础及基坑施工工序为：基坑第一次开挖至冠梁顶-进行工程桩施工，搭接进行旋挖支护桩施工-桩间止水帷幕、冠梁施工-基坑分层开挖至坑底-工程桩截桩。
为配合后续基坑开挖，工程桩送桩深度达到4-5m，液压锤打桩机送桩工艺不满足要求，因此采用液压静力压桩机施工，送桩采用专用送桩器。由于工程桩送桩较深，施工时无法进行桩头位移观测。
在收到管桩承载力不足通知时：工程桩已经施工完毕，基坑土方已完成开挖，工程桩已完成截桩，造成复打较为困难，工程被迫暂停。
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（a）场地整体情况
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（b）管桩已截桩
图1 管桩原桩帽已破坏
在管桩已截桩帽的前提下，如何保证管桩复打时不损害桩体，成为研究的重点。
2.2 特制桩帽设计
由于管桩已截桩，原钢板桩帽已缺失，为防止复打时桩头破坏，需重新设置桩帽。特制桩帽为钢套筒+盖板的形式，套筒与盖板间充填硫磺胶泥，其外观如下图所示。
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（a）桩帽构造图
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（b）桩帽三维图
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（c）桩帽构造剖面图
图2 特制桩帽
特制桩帽对已截桩帽的桩头起到保护作用，在固定桩头的同时又能传递锤击能。锤击桩施工时，锤击能通过特制桩帽+硫磺胶泥传递到桩身，从而保证管桩有效复打。
3 管桩保护性复打施工试验
3.1 桩身垂直度及疑似缺陷核查
全面核查所有桩基施工垂直度检测记录，验证其垂直度控制效果，确保桩身复打前垂直（打桩时，通过调节桩身支撑的油缸来调整桩机的垂直度；采用从桩的正面和侧面进行吊锤观察，从而控制桩入土的垂直度）。
针对低应变检测结果浅层呈现疑似缺陷部位，对所有疑似缺陷桩进行施工记录复查，核实缺陷部位是否为接桩头部位。桩身浅部缺陷采用开挖验证，核实其缺陷情况，鉴别是否为管桩接头位置。疑似缺陷部位为管桩接头位置的均可进行复打，非接头部位的进行记录后反馈设计进行复核。
3.2 坑底处理
场地基坑已开挖至承台底标高，该标高土层为素填土，桩头露出基坑底约200mm。因素填土地基承载力较低，复打设备较重，为防止机械下沉造成邻近管桩受水平压力断桩，施工前，基坑底满铺300mm厚片石，打桩机行走路径下垫钢质路基板，路基板尺寸1300×5400×140。
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（a）满铺300厚片石
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（b）打桩机行走路径下垫钢质路基板
图3 坑底处理措施
3.3 桩头保护措施
复打施工时，先安装特制桩帽，再在套筒与盖板间应充填硫磺胶泥，完全约束管桩桩顶混凝土管壁，待充盈饱满的硫磺胶泥完全冷却硬化后实施复打。
桩帽安装及充填硫磺胶泥按下图所示流程施工。
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工序3-工序6所示桩帽安装照片如下图。
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（a）安装木托板及套筒
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（b）灌满硫磺胶泥
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（c）安装上盖板
图4 特制桩帽安装
下面对充填桩帽所用的硫磺胶泥进行介绍。如下图所示，硫磺胶泥为黄色固体颗粒，热塑冷硬材料，其在60℃以下为固态，加热之120-130℃会变为液态，冷却后会变为固态，冷却时间约3小时，冷却后强度可达400kg/cm2，再生后强度不变。
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（a）60℃以下：固态
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（b）120-130℃变为液态
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（c）冷却后变为固态
图5 硫磺胶泥
3.4 复打施工及复打标准
相比液压静力压桩机，锤击打桩机自重较经，场地限制条件小。复打施工采用步履式柴油打桩机，采用送桩器配合复打。每台柴油锤打桩机配置一台挖机移送路基板。
所有管桩全数复打，确保每一根管桩送桩到位，承载力达到设计值。收锤标准为：最后三阵十锤每阵击的贯入度不超过20~30mm。对于600直径管桩，采用柴油锤冲击体质量为7.2吨、冲程为2.0m。
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图6 复打施工
3.6 复打监测
复打过程中，应密切关注复打桩周边5m×5m范围内桩顶水平及竖向位移变化，观察复打对临近管桩的影响。若临近管桩上浮值超过报警值必须再次进行复打。
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图7 监测范围
3.7 验收检测
复打施工时，根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014及业主、监理的要求对复打后的管桩进行扩大检测。现场检测结果为全数合格。
复打施工现场试验有效证明，采取重新设置桩帽、坑底满铺片石、打桩机行走路径下垫钢质路基板等措施，复打后管桩成桩效果良好，达到设计承载力要求。
3.8 复打后接桩
复打后桩顶标高降低，大部分桩顶标高可能会低于设计桩顶标高，即需要根据规范及设计图纸要求进行接桩施工。
4 结语
通过设计特制桩帽，采取如坑底满铺片石、打桩机行走路径下垫钢质路基板等保护性复打施工措施，对已截桩帽的预制管桩进行保护性复打施工进行研究，有如下总结：
（1）特制桩帽加工及安装方便、经济适宜、可循环利用。
（2）复打监测及第三方检测显示该施工技术对管桩桩身无破坏，不会导致桩身产生潜在隐患，管桩成桩效果好。
（3）复打施工快捷，施工效率高，不存在其它技术难点，可应用地质条件范围广。
（4）相比于补桩设计，复打施工工程小，且能在最大程度上确保工程桩承载力满足承载力要求。
参考文献：
[1] 杨剑.浅谈预应力混凝土（PHC）管桩锤击施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（32）.