PHC管桩在设计和施工常见问题及应对措施

来源：职称驿站所属分类：建筑施工论文
发布时间：2018-03-22浏览：138次

　　PHC管桩是一种新型管桩，具有质量稳定、承载力高等优点，得到了广泛的应用，本文对PHC管桩在设计和施工中常见的问题进行了探讨。

建筑材料学报

　　《建筑材料学报》获得的荣誉主要有：2004年全国高校科技期刊优秀编辑出版质量奖;2006年上海市科技期刊编校质量优良奖;2008年第二届中国高校优秀科技期刊奖;2008年上海市新闻出版(版权)业“迎世博600天行动计划——期刊编校质量检查”优秀奖;2009年全国高校科技期刊优秀编辑质量奖;2010年第三届中国高校优秀科技期刊奖。

　　近年来，PHC管桩作为一种较新型的基础形式，由于其造价低、质量可靠、桩长可调、施工快、便于监理、污染小等优点已得到广范应用。但是，若对管桩的应用条件认识不清或对其使用方法掌握不当，也会发生严重的工程质量问题。下面就PHC管桩在设计和施工中的常见问题做一些探讨。

　　一、 PHC管桩的适用范围

　　PHC管桩适用于一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥质土、粉(砂)性土、非自重湿陷性黄土质以及强风化(全风化)的岩层、坚硬的碎石土层和砂土层中，并且不受地下水位高低的影响;在对环保要求较高的地区，特别是在城市和居民区的新建和改造工程施工中尤其适用。管桩有一定的挤土效应，对附近建筑物及地下管线有一定的影响，所以，在贴近建筑物的位置，不适宜管桩施工;由于静压机械自重较大，要求施工场地平整，对场地土地耐力要求高(要求场地表层土压强≥ 120kPa)，也不适宜用在地下障碍物较多、深层土质内存在孤石以及地下岩面坡度太陡的土层中。

　　二、PHC管桩桩身承载力设计值

　　1.预应力混凝土管桩桩身横截面承载力F

　　F=(Rc一σpc )•A

　　式中;Rc为管桩离心混凝土抗压强度(MPa);σpc为管桩混凝土有效预压应力(MPa);A为管桩桩身横截面面积( )。

　　2.管桩桩身结构竖向承载力设计值Fp

　　Fp=AR'c ψc

　　式中R'c为混凝土轴心抗压强度设计值(MPa);ψc为工作条件系数，

　　取ψ c=0.70

　　3.管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Fa

　　Fa=Fp/1.35

　　管桩外径与壁厚不同的管桩单桩，混凝土强度等级不同，其单桩设计承载力也不同。

　　三、单桩承载力不满足设计要求的原因

　　1.勘察报告提供的qs 、qp 参数不准确，如一些勘察单位提供的桩基参数过高，若设计单位据此进行桩基础设计, 有可能造成单桩承载力不足。如果提供的桩基参数过低，但试桩所得单桩承载力又很高，如何选择合理的单桩承载力就很困难。建议勘察单位针对预应力管桩存在挤土效应对不同土层的qs 、qp 进行进一步研究和实测。

　　2.持力层起伏较大，PHC管桩一般选择较硬土层作为桩端持力层，如中密以上状态的砂层、卵石层和强风化岩作为桩端持力层。由于勘察手段不合理或取样间距过大，对持力层的起伏未查清，因此虽然设计要求采取双控，但施工单位很难把握，往往控制设计深度到了，而锤击贯入度或油压值达不到;或锤击贯入度或油压值达到了，而设计深度不到。为此，建议地勘单位能提供一定精度的桩端持力层的等深线图。

　　3.预应力管桩挤土效应造成桩体上浮。对于无桩靴的预应力管桩，桩体排开的土体不可能全部进入管桩腔内或被压缩,实测表明进入管桩内的土芯长度只能达到桩长的1/ 3，挤土效应是很明显的。而有桩靴的预应力管桩挤土效应更大。如果桩段之间焊缝质量不好，挤土效应会造成焊缝拉裂现象。桩体上浮将肇致工程桩试桩变形过大，承载力降低。

　　4. PHC管桩焊接质量和接头连接问题

　　(1) 应尽可能缩小接桩时间，每个接头一般约须20分钟焊完，再等焊缝自然冷却8 分钟，才能继续锤打或压桩。焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。

　　(2) 施焊前先检查上下桩接触面：上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。

　　(3) 接桩时上下节桩应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。

　　(4) 焊接宜优先使用二氧化碳保护焊。

　　(5) 施焊时，宜先在坡口周边先行对称点焊4~6点，再分层施焊。施焊宜由两个焊工对称进行。

　　(6) 内层焊渣必须清理干净后方可在外层施焊。焊缝应饱满连续，焊接部分不得有咬边、焊瘤、夹渣、气孔、裂缝、漏焊等外观缺陷，焊缝加强层宽度及高度均应大于2mm。

　　5. 施工设备与桩型不匹配

　　管桩施工必须选择与桩型相匹配的施工设备。如果施工中设备选择不当，如小锤打大桩，由于击数增加，很容易造成桩头破损。应严格控制桩身顶压压控力和抱压压控力。另外，硬土层中采用锤击桩易造成桩身断裂，如密实的粉砂层，是预应力管桩良好的桩端持力层，能够获得较高单桩承载力。如果桩身质量不太好或使用薄壁管桩，锤击法施工很容易造成桩身断裂。当地质报告中存在孤石,或硬土层下又有软土层，必须穿过此硬土层时，也可能造成桩身沉桩或打桩时出现桩断裂现象。

　　6. 桩位偏差大

　　(1) 基坑开挖水平位移过大基坑开挖，遇到饱和软粘土时，严禁边打(压) 桩边开挖或用挖土机挖土，最好用人工挖土，保持桩侧土的高差应少于1m ，防止管桩被土的侧压力推斜，推裂或推断。如果基坑开挖采取放坡或柔性桩支护方式，将产生较大的水平位移，土体的位移必然带动坑内桩产生位移。

　　(2) 超过400T的大静压机对场地表层土的强度有一定要求，如果场地土质软，未进行处理，静压机易发生陷机，可能造成已施工的桩压偏位。为避免造成桩偏位，施工前应对场地表层土进行处理，一般采用拆房砖混凝土砌块经碾压处理即可，处理厚度不得少于50cm。

　　(3) 密集群桩施工过程中很容易产生挤土效应，后施工的桩容易将先施工的桩挤偏位。一般采取经常复测桩位的方法来避免产生偏位。同时应合理地安排打桩顺序，压桩顺序应先中间后外围，压桩时先密后疏，采用跳打方式压桩及其他有效方法降低沉桩难度和后施工桩对先施工桩的影响。

　　7. 桩尖的选择和桩端持力层遇水软化问题

　　PHC管桩常使用钢桩尖，主要有封口十字型、封口圆锥型及开口平底型三种类型，要根据桩尖所要穿越的土层及桩端持力层情况选择适当的桩尖，一般工程优先采用封口十字型，因为它加工容易、价格低、破岩能力强,但穿越砂层时,圆锥型和开口平底型较好。

　　桩端持力层若为遇水软化土层,沉桩后持力层可能进水,设计可采取以下措施：

　　(1)首节管桩用封闭混凝土桩尖;

　　(2)采用封口型桩尖，焊缝要连续饱满，不渗水;

　　(3)在终桩后立即往桩孔内灌注高度不小于1500的C20混凝土。

　　四、结束语

　　综上所述，只要我们对管桩的应用条件有清楚的认识，掌握合理的使用方法，严格把关，精心施工，就能够确保工程的进度和质量。