摘 要：预应力高强度混凝土管桩简称PHC管桩，相比沉管、钻孔灌注桩以及人工挖孔桩基础，PHC管桩具备竖向承载力大、质量可靠、施工进度快、成本低等优点，广泛应用于低层、中高层建筑以及铁路、公路与桥梁、港口、码头、水利、市政等构筑物工程基础。本文主要针对PHC管桩基础施工质量和成本结合实例进行探讨，在保证工程质量的情况下，如何根据工程实际情况选择PHC管桩基础。 关键词：PHC管桩；施工工艺；基础工程 1、概述 预应力混凝土管桩是采用工厂化生产的一种等截面空心圆筒型的混疑土预制构件。根据混凝土强度及壁厚分为PC、PHC(高强)、PTC(薄壁)3种类型，其中以PHC管桩应用最为广泛。PHC管桩施工工艺主要有锤击法和静压法两种，PHC管桩工艺特点：（1）质量可靠、单桩竖向承载力高；（2）工期短；（3）施工污染少、安全环保；（4）成本低、提高工程效益。 PHC管桩可适用的情况：适用于基岩埋藏深、强风化的岩层或风化残积土层厚的地质条件。管桩的持力层一般选在强风化岩层中，通常当桩尖进入强风化岩层 1～2m时即可满足设计承载力的要求，同时沉降量可与冲、钻孔灌注桩接近。可用于抗震设防烈度小于9度的地区。若施工时采用液压方法，可用于城市建筑密集区的基础施工。 PHC管桩不适用的情况：（1）对钢结构和混凝土有强腐蚀性的场地；（2）地下室或承台周边存在中等或严重液化土层的场地；（3）地下存在坚硬的隔层、石灰岩、孤石和障碍物的地区；（4）地层中土质从软弱变到坚硬的地区，桩端无法进入持力层一定深度。即所谓的“上软下硬、软硬突变”地区；（5）建筑结构无地下室（半地下室），且在承台周边存在软弱土层，结构高度超过28m（10层以上）的建筑；（6）建筑结构有一层地下室，且在地下室周边存在软弱土层，结构高度超过80m（25层以上）的建筑。（7）桩端持力层为中微风化岩、碎块状强风化岩、密实的碎卵石层，且桩端持力层以上土层均为淤泥质土层、淤泥层等软弱土层；（8）承台底以下存在较厚的淤泥层，由于桩顶处没有硬壳层，对桩身上部的约束较差，容易产生偏斜，断桩。 对于PHC管桩的选择，需设计人员很好地了解PHC管桩的工程性质，详细掌握地质勘查情况。以下是笔者所参与PHC管桩基础施工实例的工艺分析、工程效益的探讨。 2、工程概况 本工程为现正在建设的穗莞深城际轨道交通线SZH-1标的箱梁预制场临建基础工程。场地地质情况为地表1m深种植土，其下是12～16m深的淤泥层，局部地区淤泥层深度达20m，淤泥层下面为强风化泥岩。制梁基础设施工程数量较大，用于重600吨箱梁预制、运输、存放的台座和轨道均需通过桩基础传力至强风化泥岩层，桩基础工程量达2万米。 3、设计方案比选 根据梁场地质勘测情况，可选用的桩基础方式有冲孔或钻孔灌注桩、PHC管桩三种，前两种方案的工艺和成本相差不大，可按照一种方案来考虑，只需与后者比较优劣即可。 箱梁预制场内重型机械轨道总长度数量较大，且均为单排线型布置，为控制轨道梁结构和桩基础的总成本，需在轨道梁的截面和跨距之间找最经济的平衡点，使得混凝土轨道梁结构成本和冲、钻孔桩基成本之和最小。经过计算后，场内共需桩基础986根，长度约2万米，单桩竖向极限承载力要求3000kN，桩间距在3.5～4.0m时，总成本为最低。根据承载力要求最终选定桩径均为φ500mm。 根据目前广东省定额计算，φ500mm直径AB型管桩包括材料、人工、机械台班、运输等费用的承包价格约每米180～210元之间。直径φ500mm的冲、钻孔桩基础每米单价约在280～320元之间。在桩基础数量相同的情况下，单价决定成本。因此选用PHC管桩比冲、钻孔灌注桩至少节省成本35%。另外管桩施工避免了钻孔桩施工出现泥浆污染的现象，更符合文明施工要求。从工期上考虑，管桩施工工期短，冲、钻孔灌注桩工期时间长得多，桩基工程数量越大，选用管桩缩短工期的优势越明显。通过以上方案比较，洪梅梁场最终选用直径φ500mmAB型PHC管桩。 4、PHC管桩施工工艺 目前PHC管桩施工有静压法和锤击法两种工艺，静压法适合在噪音控制要求高的城区工地采用，对噪音控制无要求或要求较低的工地一般采用锤击法施工。本梁场地处城郊，采用锤击法完成PHC管桩的施工。本文仅介绍锤击法施工工艺。 4.1 桩位和垂直度控制 测量人员根据桩位布置图计算管桩桩位坐标及控制标高，对桩位进行实地放样。管桩竖立插打之前，必须做好引桩，并在插打过程中对管桩位置进行复核，引桩位置必须偏离管桩大于1.0m。管桩垂直度需通过两台相交90°经纬仪或吊垂线控制，并在插打过程中专人负责监控。桩打入过程中修正桩的垂直度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，垂直度偏差不得大于0.5％。开始要轻轻打下，认真检查，倾斜较大时需拔出重打。 4.2 锤击打桩 持力层以上土层或淤泥层几乎无承载力，初打时可能下沉量较大，宜采取低提锤，轻打下，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度 可渐增。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身保持在同一轴线上。桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合。当桩身倾斜率超过1.0％时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入持力层后，严禁移动桩架强行回扳的方法纠偏，防止管桩在地下断桩。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免后面难以继续打下。 笔者所在梁场持力层上面为淤泥层，管桩穿过1.0m厚回填土层后，基本上在无需捶打，在5吨重柴油锤压力下管桩很快插入至持力层。桩位和垂直度在桩尖入土前控制好，其后均能保证偏差在规范允许范围内。 4.3 接桩 遇有桩基础深度超过单根桩最大桩长是需要接桩。接桩时要保证新接桩节与前一桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1 ―1．2m时，即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊4―6点加以固定，然后拆除导向 箍。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行；施焊第一层时，宜适当加大电流，加大熔深。采用手工焊接需持证上岗，用φ5．0的E4320型焊条，要保证焊接质量。焊好的桩接头应自然冷却后才可继续锤击，自然冷却时间不宜小于8min；严禁用水冷却或焊好即打。 4.4 送桩 为将管桩打入到位，具备设计承载力，当桩顶打至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直并检查桩顶质量，合格后立即送桩。因送桩锤重量影响，送桩的最后贯入度应参考同一条件的桩时的最后贯入度予以修正。经验做法：贯入度比无需送桩的情况稍严格即可，如3cm/10击严格至2.5cm/10击。设计送桩锤的原则是不能增加打入阻力，容易拔出，相对管桩重量不能过大，能将冲击力有效地传到桩上，能重复使用。 另外送桩深度不宜过深，一般不超过2m，遇有丰富地下水时深度过大接桩困难，桩径较小时甚至容易被开挖机械碰断管桩。因此在变化突然的地质情况下插打管桩需准备一定数量短桩，以便及时接桩应付持力层深度突然加大而无合适长度管桩的情况，避免暂时性停工待料现象。 4.5 收锤
除设计明确规定以桩端标高控制的摩擦桩应保证设计桩长外，其他管桩应按设计、监理、施工等单位共同确定的收锤标准收锤。收锤标准应根据场地工程地质条件、单桩承载力设计值、桩的规格和长短、锤的大小和落距（冲程）等因素，综合考虑最后贯入度、桩入土深度、总锤击数、每米沉桩锤击数即最后1m沉桩锤击数、桩端持力层的岩土类别以及桩尖进入持力层深度、桩土弹性压缩量等指标后给出。收锤标准应以到达的桩端持力层、最后贯入度或最后1m沉桩锤击数为主要控制指标，其他指标可根据具体情况有所选择作为参考指标。一级及地质条件复杂的二级管桩基础的收捶标准控制指标应通过试打桩确定，其他管桩基础的收锤标准控制指标宜通过试打桩确定。未经试打桩且有应用经验时，最后贯入度可参考Hilley（海利）打桩公式的计算结果等，并综合考虑相近桩基条件的打桩经验后确定。正常情况下，最后贯入度不宜小于20mm/10击；当持力层为较薄的强风化弱岩层且上覆土层较软弱时，最后贯入度可适当减少，但不宜小于15mm/10击。 4.6 质量检查 高强砼预应力管桩质量必须符合JGJ94-2008及《建筑结构设计暂行规定》（附件）设计要求及施工规范的有关规定，并有出厂合格证。打桩的标高或贯入度，桩的接头、节点处理，桩位及垂直度检查必须符合设计要求和施工规范的规定。桩基完成后由监理单位组织设计院、甲方及施工方，确认静载试验以及动测的数量和桩号，在15d后进行静载试验和动测工作。 承载力的检测。打桩结束以后，按桩基规范要求随机抽检1％且不少于3根桩进行单桩静载荷试验，以确定单桩竖向承载力极限值。本梁场共抽检10根工程桩，在设计的300t试验荷载作用下，桩顶最大沉降值11mm，均未超过桩基规范的要求，桩基全部满足设计要求。 桩身质量检测。桩身质量采用小应变动力检测方法，按规范规定抽检不少于10％且不少于10根，本工程随机抽检100根，检测结果表明，桩身质量满足设计要求，无Ⅲ类、Ⅳ类桩，检测结果均符合设计及规范要求。 5、结语 上述的PHC管桩基础方案比选和施工工艺，可供同行参考。文章是结合笔者的观点进行简述，在具体的设计及施工过程中，还需要实际情况实际分析，以便恰当地应用PHC管桩，并有效的控制施工成本和施工质量。由于PHC管桩桩长与桩径比值较大，横向抵抗力与其他类型的桩基础要小很多，使用范围有一定局限，设计者在质量与经济之间需慎重选定PHC管桩。基础施工属隐蔽性工程，施工方需尽量优化施工工艺。 参考文献： [1] GBJ202―83 《地基与基础工程施工及验收规范》． [2] DBJ/T15-22-98 《预应力砼管桩基础技术规程》（广东省标准）． [3]徐至军,李智宇.预应力混凝土管桩设计与施工[M.北京:机械工业出版社,2005．
摘 要：预应力高强度混凝土管桩简称PHC管桩，相比沉管、钻孔灌注桩以及人工挖孔桩基础，PHC管桩具备竖向承载力大、质量可靠、施工进度快、成本低等优点，广泛应用于低层、中高层建筑以及铁路、公路与桥梁、港口、码头、水利、市政等构筑物工程基础。本文主要针对PHC管桩基础施工质量和成本结合实例进行探讨，在保证工程质量的情况下，如何根据工程实际情况选择PHC管桩基础。 关键词：PHC管桩；施工工艺；基础工程 1、概述 预应力混凝土管桩是采用工厂化生产的一种等截面空心圆筒型的混疑土预制构件。根据混凝土强度及壁厚分为PC、PHC(高强)、PTC(薄壁)3种类型，其中以PHC管桩应用最为广泛。PHC管桩施工工艺主要有锤击法和静压法两种，PHC管桩工艺特点：（1）质量可靠、单桩竖向承载力高；（2）工期短；（3）施工污染少、安全环保；（4）成本低、提高工程效益。 PHC管桩可适用的情况：适用于基岩埋藏深、强风化的岩层或风化残积土层厚的地质条件。管桩的持力层一般选在强风化岩层中，通常当桩尖进入强风化岩层 1～2m时即可满足设计承载力的要求，同时沉降量可与冲、钻孔灌注桩接近。可用于抗震设防烈度小于9度的地区。若施工时采用液压方法，可用于城市建筑密集区的基础施工。 PHC管桩不适用的情况：（1）对钢结构和混凝土有强腐蚀性的场地；（2）地下室或承台周边存在中等或严重液化土层的场地；（3）地下存在坚硬的隔层、石灰岩、孤石和障碍物的地区；（4）地层中土质从软弱变到坚硬的地区，桩端无法进入持力层一定深度。即所谓的“上软下硬、软硬突变”地区；（5）建筑结构无地下室（半地下室），且在承台周边存在软弱土层，结构高度超过28m（10层以上）的建筑；（6）建筑结构有一层地下室，且在地下室周边存在软弱土层，结构高度超过80m（25层以上）的建筑。（7）桩端持力层为中微风化岩、碎块状强风化岩、密实的碎卵石层，且桩端持力层以上土层均为淤泥质土层、淤泥层等软弱土层；（8）承台底以下存在较厚的淤泥层，由于桩顶处没有硬壳层，对桩身上部的约束较差，容易产生偏斜，断桩。 对于PHC管桩的选择，需设计人员很好地了解PHC管桩的工程性质，详细掌握地质勘查情况。以下是笔者所参与PHC管桩基础施工实例的工艺分析、工程效益的探讨。 2、工程概况 本工程为现正在建设的穗莞深城际轨道交通线SZH-1标的箱梁预制场临建基础工程。场地地质情况为地表1m深种植土，其下是12～16m深的淤泥层，局部地区淤泥层深度达20m，淤泥层下面为强风化泥岩。制梁基础设施工程数量较大，用于重600吨箱梁预制、运输、存放的台座和轨道均需通过桩基础传力至强风化泥岩层，桩基础工程量达2万米。 3、设计方案比选 根据梁场地质勘测情况，可选用的桩基础方式有冲孔或钻孔灌注桩、PHC管桩三种，前两种方案的工艺和成本相差不大，可按照一种方案来考虑，只需与后者比较优劣即可。 箱梁预制场内重型机械轨道总长度数量较大，且均为单排线型布置，为控制轨道梁结构和桩基础的总成本，需在轨道梁的截面和跨距之间找最经济的平衡点，使得混凝土轨道梁结构成本和冲、钻孔桩基成本之和最小。经过计算后，场内共需桩基础986根，长度约2万米，单桩竖向极限承载力要求3000kN，桩间距在3.5～4.0m时，总成本为最低。根据承载力要求最终选定桩径均为φ500mm。 根据目前广东省定额计算，φ500mm直径AB型管桩包括材料、人工、机械台班、运输等费用的承包价格约每米180～210元之间。直径φ500mm的冲、钻孔桩基础每米单价约在280～320元之间。在桩基础数量相同的情况下，单价决定成本。因此选用PHC管桩比冲、钻孔灌注桩至少节省成本35%。另外管桩施工避免了钻孔桩施工出现泥浆污染的现象，更符合文明施工要求。从工期上考虑，管桩施工工期短，冲、钻孔灌注桩工期时间长得多，桩基工程数量越大，选用管桩缩短工期的优势越明显。通过以上方案比较，洪梅梁场最终选用直径φ500mmAB型PHC管桩。 4、PHC管桩施工工艺 目前PHC管桩施工有静压法和锤击法两种工艺，静压法适合在噪音控制要求高的城区工地采用，对噪音控制无要求或要求较低的工地一般采用锤击法施工。本梁场地处城郊，采用锤击法完成PHC管桩的施工。本文仅介绍锤击法施工工艺。 4.1 桩位和垂直度控制 测量人员根据桩位布置图计算管桩桩位坐标及控制标高，对桩位进行实地放样。管桩竖立插打之前，必须做好引桩，并在插打过程中对管桩位置进行复核，引桩位置必须偏离管桩大于1.0m。管桩垂直度需通过两台相交90°经纬仪或吊垂线控制，并在插打过程中专人负责监控。桩打入过程中修正桩的垂直度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，垂直度偏差不得大于0.5％。开始要轻轻打下，认真检查，倾斜较大时需拔出重打。 4.2 锤击打桩 持力层以上土层或淤泥层几乎无承载力，初打时可能下沉量较大，宜采取低提锤，轻打下，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度 可渐增。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身保持在同一轴线上。桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合。当桩身倾斜率超过1.0％时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入持力层后，严禁移动桩架强行回扳的方法纠偏，防止管桩在地下断桩。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免后面难以继续打下。 笔者所在梁场持力层上面为淤泥层，管桩穿过1.0m厚回填土层后，基本上在无需捶打，在5吨重柴油锤压力下管桩很快插入至持力层。桩位和垂直度在桩尖入土前控制好，其后均能保证偏差在规范允许范围内。 4.3 接桩 遇有桩基础深度超过单根桩最大桩长是需要接桩。接桩时要保证新接桩节与前一桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1 ―1．2m时，即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊4―6点加以固定，然后拆除导向 箍。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行；施焊第一层时，宜适当加大电流，加大熔深。采用手工焊接需持证上岗，用φ5．0的E4320型焊条，要保证焊接质量。焊好的桩接头应自然冷却后才可继续锤击，自然冷却时间不宜小于8min；严禁用水冷却或焊好即打。 4.4 送桩 为将管桩打入到位，具备设计承载力，当桩顶打至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直并检查桩顶质量，合格后立即送桩。因送桩锤重量影响，送桩的最后贯入度应参考同一条件的桩时的最后贯入度予以修正。经验做法：贯入度比无需送桩的情况稍严格即可，如3cm/10击严格至2.5cm/10击。设计送桩锤的原则是不能增加打入阻力，容易拔出，相对管桩重量不能过大，能将冲击力有效地传到桩上，能重复使用。 另外送桩深度不宜过深，一般不超过2m，遇有丰富地下水时深度过大接桩困难，桩径较小时甚至容易被开挖机械碰断管桩。因此在变化突然的地质情况下插打管桩需准备一定数量短桩，以便及时接桩应付持力层深度突然加大而无合适长度管桩的情况，避免暂时性停工待料现象。 4.5 收锤
除设计明确规定以桩端标高控制的摩擦桩应保证设计桩长外，其他管桩应按设计、监理、施工等单位共同确定的收锤标准收锤。收锤标准应根据场地工程地质条件、单桩承载力设计值、桩的规格和长短、锤的大小和落距（冲程）等因素，综合考虑最后贯入度、桩入土深度、总锤击数、每米沉桩锤击数即最后1m沉桩锤击数、桩端持力层的岩土类别以及桩尖进入持力层深度、桩土弹性压缩量等指标后给出。收锤标准应以到达的桩端持力层、最后贯入度或最后1m沉桩锤击数为主要控制指标，其他指标可根据具体情况有所选择作为参考指标。一级及地质条件复杂的二级管桩基础的收捶标准控制指标应通过试打桩确定，其他管桩基础的收锤标准控制指标宜通过试打桩确定。未经试打桩且有应用经验时，最后贯入度可参考Hilley（海利）打桩公式的计算结果等，并综合考虑相近桩基条件的打桩经验后确定。正常情况下，最后贯入度不宜小于20mm/10击；当持力层为较薄的强风化弱岩层且上覆土层较软弱时，最后贯入度可适当减少，但不宜小于15mm/10击。 4.6 质量检查 高强砼预应力管桩质量必须符合JGJ94-2008及《建筑结构设计暂行规定》（附件）设计要求及施工规范的有关规定，并有出厂合格证。打桩的标高或贯入度，桩的接头、节点处理，桩位及垂直度检查必须符合设计要求和施工规范的规定。桩基完成后由监理单位组织设计院、甲方及施工方，确认静载试验以及动测的数量和桩号，在15d后进行静载试验和动测工作。 承载力的检测。打桩结束以后，按桩基规范要求随机抽检1％且不少于3根桩进行单桩静载荷试验，以确定单桩竖向承载力极限值。本梁场共抽检10根工程桩，在设计的300t试验荷载作用下，桩顶最大沉降值11mm，均未超过桩基规范的要求，桩基全部满足设计要求。 桩身质量检测。桩身质量采用小应变动力检测方法，按规范规定抽检不少于10％且不少于10根，本工程随机抽检100根，检测结果表明，桩身质量满足设计要求，无Ⅲ类、Ⅳ类桩，检测结果均符合设计及规范要求。 5、结语 上述的PHC管桩基础方案比选和施工工艺，可供同行参考。文章是结合笔者的观点进行简述，在具体的设计及施工过程中，还需要实际情况实际分析，以便恰当地应用PHC管桩，并有效的控制施工成本和施工质量。由于PHC管桩桩长与桩径比值较大，横向抵抗力与其他类型的桩基础要小很多，使用范围有一定局限，设计者在质量与经济之间需慎重选定PHC管桩。基础施工属隐蔽性工程，施工方需尽量优化施工工艺。 参考文献： [1] GBJ202―83 《地基与基础工程施工及验收规范》． [2] DBJ/T15-22-98 《预应力砼管桩基础技术规程》（广东省标准）． [3]徐至军,李智宇.预应力混凝土管桩设计与施工[M.北京:机械工业出版社,2005．