PHC管桩施工技术

PHC管桩施工工艺主要有锤击法和静压法两种，在管桩发展前期主要是锤击机械引领着管桩的施工作业，近几年来，随着大吨位( 8000KN ) 的液压压桩机的问世和静压沉桩施工工艺的完善，静压法施工工艺与锤击法相比具有明显的优点，因此发展十分迅速，正在逐步取代锤击法施工的工艺。

2.1质量可靠、单桩承载力高

由于管桩材料为预应力高强混凝土，高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺工厂化制作，桩身质量及沉桩长度可直接监测，管桩质量可靠；施工中采用静压桩机进行沉桩施工，压桩力可通过压力表直观、安全、准确地反映，优于锤击桩法沉桩的方式，以一惯的高度（即冲击力）在突遇复杂土层时极易将桩体打坏破损，造成质量事故。因而对桩体承载力的控制、判断精确度高；静压法沉桩与锤击法沉桩施工相比，因沉桩过程是慢速均匀加载，无冲击和反射应力波，对桩身冲击应力小，施工质量易保证。

2.2施工速度快，建设投资周期短

管桩为工厂预制混凝土构件，采用高压、蒸汽养护，生产周期短，一般3-5天即可出厂，可提前批量生产，不占用施工养护周期。静压法沉桩施工，如果场地条件许可，一台桩机每天可压入300m左右的管桩。在普通地质条件下，2-3分钟即可压入10m长一棵管桩，施工时间主要用在桩头、接桩焊接及倒运管桩、移动桩机等其他工作项目上。而且沉桩完毕后，桩体即有强度，承载力达到最终承载力的80%以上。在必要时可加快施工进度，缩短投资周期，获得良好的经济效益。

2.3施工污染少、安全环保，对周边影响小。

静压法沉桩施工管桩，因采用电力液压驱动操作，无震动、无噪音。而锤击法沉桩震动剧烈，噪音大且拌有浓烟油污，对周边环境影响大；且锤击法沉桩施工，对周边土地振动大，影响周围建筑（构）物的安全稳定。而静压由于是缓慢匀速压入，对土体振动小，为周边环境影响小。而且管桩均为成品材料，与混凝土灌注桩相比无砂石料、混凝土及泥浆等污染。

2.4适应性能好，应用较广泛。

PHC管桩能够穿透普通软土层及粉砂粘土层，配上开口型桩尖减少挤土效应后，具有良好的穿透土层能力，尤其是采用静压沉桩方式。遇到特殊土质如软硬不均、上软下硬、软硬突变的土层，穿透能力更优于锤击法沉桩方式。

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PHC管桩桩段有10-12m、13-15m一节的，也有3-4m、5-6m一节的，搭配灵活，运输吊装方便，成桩长度不受，用普通的电焊机即可实现迅速接驳。在港口码头、铁路桥涵及市政、房建工程中均能够推广应用。

2.5造价低、材料损耗小，经济效益高。

由于管桩混凝土强度高，单桩承载力大，工程造价相对于混凝土灌注桩便宜40%左右。由于静压法沉桩对桩身破坏小，送桩到位率高，截桩小，质量可靠，经济效益较高。

3、适用范围

PHC静压管桩作为一种快速兴起的一种基桩形式，适用于各类建筑物的低承台桩基础，如工业与民用建筑、铁路桥梁、机场、港口码头、水利及市政工程等；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。与锤击法沉桩方式相比尤其适应于软硬突变的土层中；由于静压无噪音，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尤其适用。

虽然管桩是空心结构，但仍有一定的挤土效应，对附近建筑物及地下管线有一定的影响，而且静压机械本身占用一定的空间，所以在贴近建筑物的位臵上，不适宜进行管桩的施工；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），同时不适宜用在地下障碍物较多、深层土质中存在孤石以及地下岩面坡度太陡的土层中。

4、技术原理

PHC管桩静压法沉桩工艺原理：在桩机就位后，利用适合吨位的吊车（或压桩机自带的起吊设施）吊起管桩进行喂桩，通过静压桩机中心的夹具对桩体进行夹抱，调整垂直后进行施压。施压时，静压桩机机身通过油缸支持安装在大小步履上的小车，小车在大小步履轨道上由油缸控制运动，抱压桩时，借助自重及配重，以器缸液压互联动力系统方式通过夹头相交压力施加压桩力，管桩在桩机自重及配重静压力作用下逐渐将桩压入地基土中，然后通过焊接将上下两节管桩连接实现接长，并通过送桩器将桩顶送到设计标高的一种成桩工艺。

5、施工工艺

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5.1 PHC管桩静压法沉桩施工工艺流程（见图5）

人、机、料进场 吊桩 桩机就位 喂桩（焊接桩尖） 对位、插桩 吊桩 压桩 定位放线 调整桩身垂直度 对桩 电焊接桩 压桩 接桩或送桩 控制桩顶标高 成 桩 转移桩机 电焊停歇、质量检查 图5 施工工艺流程图

5.2施工操作要点 5.2.1测量定位放线

1、认真复核设计图纸及设计院交桩点位，必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设臵要求布设在施工现场，标准控制点数量满足施工及测量点间互相复核的需要即可，然后依据设计图纸精确算出尺寸关系或各桩位坐标，对桩位进行精确测放。

2、可采用电子全站仪或经纬仪等测量工具建立建筑平面测量控制网，或者直接采用坐标定位方式放出桩位，并进行闭合测量程序进行复核；同时利用水准仪对场地标高进行抄平，然后反映到送桩器上，显示出送桩深度，做好桩顶标高控制工作。

3、桩位放出后，在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中,根据需要做好标识，在钢筋(或竹筷)端头系上红布条或撒上白灰,然后画出桩外皮轮廓线的圆周,便于对位、插桩。

4、为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏，针对单桩、承台以及大面积筏板基础的群桩制定不同的放线方案。当桩数比较少时，采用坐标随时复测；针对大面积群桩，在场地平整度较高的情况下，采用网格线进行控制，并在端头桩位延长线上埋设控制桩，以便复核。

5.2.2桩机就位

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在对施工场地内的表层土质试压后，确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。

桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。

5.2.3管桩的验收、堆放、吊运及插桩 1、管桩的进场验收

管桩进场后，应按照《先张法预应力砼管桩》（GB13476-1999）的国家标准或各地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。根据设计及施工规范要求等级将不符合要求的管桩清退出场。

2、管桩的堆放

现场管桩堆放场地应平整，采用软垫(木垫) 按二点法做相应支垫，且支撑点大致在同一水平面上，见5.2.3-1。当管桩在场地内堆放时，不宜超过4层；当在桩位附近准备施工时宜单层放臵，且必须设支垫。管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错。

管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，易采用吊机及平板车配合操作。如场地条件不具备时，采用拖拽的方式，需要采用滚木或者对桩头端头板采取一定的保护措施，以免在硬化地面上滑动时磨损套箍及端头板。

3、管桩吊运及插桩

单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法，管桩起吊运输过程中应平稳轻放，以免受振动、冲撞。

吊起管桩，放入桩机夹桩箱内扶正就位后，根据需要焊接开（闭）口型桩尖，对正桩位将桩插入土中0-0.5m的深度后，用两台经纬仪（在接近90度的夹角方向）双向控制桩的垂直度，条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位臵和垂直度符合要求后压桩。

4、压桩

1）压桩前，根据工程情况制定合理的压桩顺序，减少挤土效应，施工时按照压桩顺序组织施工。

2）压桩前在每节桩身上划出以米为单位的长度标记，以便观察桩的入土深度及记录对应压力值，并通过实地高程测量，在送桩器上做好最后1m及最终送桩深度标记，通

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过水准仪配合控制。

3）在压桩开始阶段，压桩速度不能过快，应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度,一般以2.0m-3.0m/min速度为宜。在初期2-3m的压桩范围内应重点观察控制状身、机架垂直度，垂直度控制应重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5％。并在压桩过程中需要经常观测桩身是否发生位移、偏移等情况并做好过程记录，并详细记录每入土1米时压力表的压力值。

4）压桩前最好将地表下的障碍物探明并清除干净，以免桩身移位倾斜。 5）接桩见图5.2.3-3

将首节管桩压至桩头距地面0.5-1.0m左右高度时停止压桩，开始进行接桩作业。接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清除浮锈及泥污，然后下放桩身进行对桩。上下两节端头板对齐并初步调整垂直后，采用手工电弧焊在坡口周围点焊4-6点，然后再次进行垂直度的调整，若端头板间隙过大，应加塞铁片。为减少焊接变形引起节点弯曲，焊接时由两名工人对称施焊，焊接层数不少于两层且焊缝应均匀饱满（焊缝与坡口平）。

焊接完成后，自然冷却5min以上，然后刷涂一层沥青防腐漆后，继续压桩。如果有多节管桩，重复以上工序即可。

6、送桩或截桩

当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩。送桩时选用的送桩器的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配，并且要有足够的强度和刚度，一般为一圆形钢柱体。送桩时，送桩器的轴线要与桩身相吻合。送桩器上根据测定的局部地面标高，事先要标出送桩深度，通过伺候在现场的水准仪跟踪观测，准确地将桩送至设计标高。同时送桩器上要标出最后1m的位臵线，详细记录最终压力值。

当管桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时，需要截桩。截桩必须用专门的截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。

送桩完成后，移动调整机械进行下一棵管桩施工。 7、管桩与承台连接

1）承台开挖可采用普通挖土机即可，但在开挖过程中注意不得碰损桩头，在挖至桩头标高附近时，停止开挖。桩间土采用人工配合进行挖除。管桩施工完毕后当天承载力没有完全达到设计强度，根据不同的土质情况，至少需要7天（以上）的嵌固期，所以承台开挖要与试验检测结合起来进行安排，保证施工连续。

2）承台是将上部结构的荷载传递给管桩基础的受力构件，所以管桩要与承台之间实

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现有效的锚固连接。一般管桩伸入承台内100mm，在施工完基础素混凝土垫层后，如管桩内有积水应排出，并用吊筋下放3mm厚的圆形钢板托板，伸入管桩内1000mm-1500mm左右，待承台浇注混凝土时一同灌入同标号混凝土增强桩头受力截面。同时在桩端头板上焊接伸入承台的锚固钢筋，伸入承台内，然后进行承台钢筋的绑扎作业。需要注意，针对截桩与不截桩有着不同的构造做法。

6、材料准备与机械设备

6.1 材料：管桩 6.2其他配合机具设备

装卸倒运管桩可采用普通汽车吊，一般选用20T即可，要考虑行走方便。 接桩及焊接桩尖采用普通直流电焊机即可，截桩采用专用的锯桩器。

测量及检测器具主要有测放桩位的电子全站仪，控制桩身垂直度的经纬仪，控制桩顶标高的水准仪，以及测量管桩外观尺寸的卷尺、游标卡尺等。

7、质量控制

7.1质量标准

PHC静压管桩施工质量验收标准，执行设计要求和国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-1999）及桩基施工的相关技术规程的规定。

PHC静压管桩质量检验标准见表7.1。

表7.1 管桩质量检验标准

项 序 主控项目 一般项

检查项目 允许偏差或允许值 单位 数值 检查方法 1 桩体质量检验 2 桩位偏差 3 承载力 成 1 品 桩 按桩基检测技术规范 按桩基检测技术规范 见规范相关标准 用钢尺量 按桩基检测技术规范 按桩基检测技术规范 无蜂窝、露筋、裂纹、色感均匀、桩顶处无直观 空隙 mm ±5 用钢尺量 6

外观 桩径 目 质 量 管壁厚度 桩尖中心线 顶面平整度 桩体弯曲 焊缝质量 电焊结束后停歇时mm mm mm ±5 ＜2 10 ＜1/1000L 用钢尺量 用钢尺量 水平尺量 用钢尺量，L为桩长 见规范相关标准 秒表测定 用钢尺量 用钢尺量，L为两节桩查产品合格证书 见规范相关标准 min mm 设计要求 ％ mm ±5 ±50 ＞1.0 ＜10 ＜2 接 桩 间 上下节平面偏差 节点弯曲矢高 1/1000L 长 查压力表读数 水准仪测量 3 电焊条质量 4 压桩压力（设计有要求时） 5 桩顶标高 7.2质量控制要点

7.2.1进场材料质量验收与控制

施工前应对成品管桩做外观尺寸及外观质量验收，并查看合格证明文件及相关外加剂的含量证明，必要时索要管桩的抗弯、抗裂性能检验报告；接桩用焊条等应有产品合格证书并送样复检，压桩用压力表也应进行检查。

对于堆放在施工场地内的成品管桩，要加强成品保护，严禁机械碰撞，合理安排管桩堆放场地及进场次序，减少二次倒运，并在二次倒运的过程中平稳、轻放，减少对桩身的振动损伤。

7.2.2场地土承载力要求

场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重重量较大，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行局部回填平整或铺垫整块钢板，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。

7.2.3桩位、垂直度及标高控制

在打桩前应调查场地土土质情况，尤其是地表土层是否有大量的废弃混凝土块等杂填土质、是否有地下废弃混凝土结构、构筑物及地下管线等障碍。需将地下障碍物清除

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干净，并分层回填夯实后再进行管桩施工。障碍物的存在、地表土质松软均易导致桩位偏移。

桩身垂直度应重点控制第一棵桩身的垂直，从十字交叉的两个方向进行观测，及时发现偏差后，拔出管桩回填后重新施工，不得强行回扳校正，以免将桩扳裂以致断桩。桩身的不垂直沉入，偏心受力容易将桩体压碎裂而降低桩体的承载力。

标高控制，通过正确引测到施工现场附近的水准控制点进行观测。将水准仪安放在离开桩机5m左右以外的位臵，测定此时水准线下需要的送桩长度，并标记在送桩器上。送桩时，设专人进行观测，当送桩器上的刻度将与水准仪的水准线重合时，放慢压桩速度直至两线重合，并结合设计要求的稳定终压值停止压桩。

7.2.4桩尖及接桩焊接质量控制

桩尖焊接时不能只进行点焊，需进行周边满焊。在设计需要桩尖的地层，如桩尖焊接不牢而发生脱落，会影响管桩穿透土层的能力。

接桩焊接质量为管桩施工质量控制的一个重点环节。焊接前需清理干净端头板上的铁锈、泥污等，对称、分层焊接，减少焊接变形而引起的节点弯曲，并保证焊缝均匀饱满。焊接结束后，确保足够的冷却停歇时间，一般不应小于5min，然后在把桩头连接部分涂刷防腐沥青漆。对于重点工程国家规范规定，还需对电焊接头作10％的焊缝探伤检查，目前对接头探伤没有很好的操作标准，超声波探伤因端头板较薄而难以实现，一般采用磁粉对焊缝表面进行外观检查。

7.2.5沉桩到位率控制

管桩没有沉入到设计位臵，需要截桩，既浪费材料，增加额外的桩头处理费用，而且会导致桩身承载力降低。设计及施工过程中，采取合理的技术措施，在满足承载力的要求下尽可能的将管桩沉入到设计标高位臵。

选择合适型号的压桩机械。根据正式工程桩施工前的试验桩资料、地质土层分布情况、桩端持力层土质情况选择合适的压桩力既选择合适型号的压桩机械,避免压力较小导致管桩压不到设计标高。

降低挤土效应带来的不良影响。由于桩体间距过小、压桩顺序不合理，地下水孔隙压力大均容易导致基础土阻力增大，管桩压不到设计位臵。

缩短送桩时间。压桩作业在进入硬土层时，压桩时应控制施工停歇时间，避免由于停歇时间过程中土的磨阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。

7.2.6终压值的确定

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静压法沉桩方式要注意最终压力值的控制。对于停止压桩的控制一般有两个指标，一个是设计桩顶标高，一个是最终压力值。两个指标可双控也可实现某一值即可停止压桩。

设计标高根据实际测量，即可控制。最终压力值一定程度上反应地基承载力，设计通过对地基土层的承载力分析，进行桩长及直径的设计，并根据沉桩方式、桩端持力土层的影响系数以及试桩提供的实测压力值及承载力值，进行综合分析确定。当桩顶标高难以达到设计要求，一般在达到设计压力值并恒压稳定后，即可停止压（送）桩。

7.2.7降低挤土效应危害的措施

管桩在压入土中后，会将桩身周围的土体向旁侧挤压，而占据原来地基土的空间，尤其在桩位较密集或者靠近既有结构的位臵，容易因原土体被扰动而产生土体隆起，导致管桩上浮，同时挤土效应产生的水平压力容易导致桩身产生水平方向的挠曲变形，影响桩体承载力。如果附近有建筑物或地下管网，容易遭到破坏。

预制桩挤土效应是无法完全消除的，只能通过一定的措施降低挤土效应带来的危害。设计方案可采取合适的桩间距、开口型桩尖降低挤土效应。施工中合理安排施工顺序，先施工中间后施工四周位臵的管桩、先施工靠近建筑物一侧的管桩后施工远离建筑物的管桩、先施工长桩后施工短桩，或采用间隔跳打法；为了减少挤土效应可采用预钻孔再压桩，根据需要控制钻土的深度及直径，一般为管桩长度及深度的2/3；为减少挤土效应，采用二次送桩的方式减缓挤土效应，既一个承台的管桩统一打到地表高度，然后再一起集中送桩。也可事先在建筑物周边设臵袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，设臵隔离板桩或地下连续墙、开挖地面排土沟等消除挤土效应给周围建筑物造成影响。

7.3成桩检测

压桩结束后，需要对桩基进行检测，桩基检测依据设计要求采用《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）及《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）进行。检测的项目主要有桩身的完整性质量检测、单桩竖向抗压极限承载力检测。

桩身质量检测，主要通过现场低引变反射波法进行，目的是对桩身缺陷进行判定，对桩身质量进行分级。根据规范分为四个等级，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类桩。其中Ⅰ类桩为桩身质量优良桩；Ⅱ类桩为合格桩；Ⅲ类桩为明显质量缺陷桩，需要与相关单位研究，确定处理方案或继续使用，按要求修补后或经研究可继续使用的视为合格桩；Ⅳ类为不合格桩。小应变动力检测数量，按规范要求抽检不少于20％且不少于10根。

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单桩承载力检测，主要通过现场静荷载试验以及高应变动力检测进行，主要检测单桩承载力是否满足设计要求。静荷载试验检测数量，按规范要求随机抽检总桩数的1％且不少于3根，因为一般静载试验是破坏性试验，故对施工前的试桩进行；对正式工程桩采取高应变动测，检测数量为总桩数的2%，且不少于10根。

由于管桩施工完毕后，单桩承载力没有完全达到设计承载力强度，至少需要7天以上的嵌固期，故单桩承载力检测宜在成桩后10-20天范围内进行。

8、安全措施

8.1静压机械进场前，需要对场地土进行预压，确保桩机平稳施工，避免发生桩机倾斜。

8.2桩机手等相关操作人员必须持证上岗，进行安全教育培训与班前安全教育。 8.3静压桩机入场后，需提供桩机配套相关合格证明文件及年检报告，每天上班前需要对钢丝绳及液压轮轴等易磨损部分加强检查，确保制动灵活，试机正常后方能施工。施工过程中加强对桩机各部件的日常检查与维修保养。

10、技术经济效益

10.1与锤击沉桩法施工比较

成桩速度及费用相近，但柴油锤击桩额外需要柴油费用；成桩质量比锤击更可靠，并降低因截桩或对处理质量问题而发生的费用；由于电力液压驱动无噪音，而锤击噪音及烟尘污染严重，比锤击环保。整体效益优于锤击法沉桩工艺。

10.2与预制方桩、混凝土灌注桩等比较

具有单桩承载力高、单位用钢及混凝土量少（约50%左右）、质量易检测控制、环保无污染、施工速度快等优点。综合经济效益节约成本40%—50%左右。

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