PHC静压桩施工工法

PHC静压管桩施工工法

执笔人：三分公司熊小武、禹宏伟

一、前言

随着人们生活水平的提高，环保意识的不断增强，以及城市对噪音、废水、废气控制越来越严格，桩基础施工必须考虑是否影响周边生活环境。目前，预应力管桩施工方法主要有静压法和锤击法，锤击法施工时产生高分贝噪音、振动等影响周边居民生活环境。静压法施工不产生震动、噪音、废水、废气，是一种环保的施工方法。

预应力高强砼管桩（PHC）在建筑市场得到广泛应用，据不完全统计占桩基市场达40%以上。PHC管桩能够获得如此大的应用市场的主要原因是它具有耐打、耐压，穿透能力强；单桩竖向承载力高，抗震性能好，耐久性好，造价适宜，施工工期短；施工现场文明整洁等特点，受到建设、施工单位和设计人员的普遍欢迎。预应力高强砼管桩有进一步发展趋势。

二、工法特点

1、施工时无噪声、无震动、无污染，对周边环境无影响。

2、人为干扰因素少，施工质量有保证。在压桩过程中，压桩力可直观、安全、准确地读出并自动记录下来，因而对桩承载力控制及判断精确度高。

3、利用电力，具有液压操作，自动化程度高；运转灵活，桩位定点精确，可提高桩基施工质量。

4、施工工期短，施工速度快，压桩速度每分钟可达2m ，比锤击法

可缩短工期1/ 3。

5、施工应力小且容易控制，可避免打碎桩头，与锤击法相比可大大降低桩头损坏的可能。

6、与锤击法相比，管桩的配筋率和混凝土强度等级均可降低一个等级，从而降低PHC 管桩的制作成本。经统计，可节约钢材约47 %，节约水泥约12 %。

三、适用范围

本工法适用于软土、填土、一般粘性土层中，特别适合于居民稠密和危房附近环境保护要求严格的工业与民用建筑的低承台桩基础,也适用于铁路、公路、水利等工程的桩基础施工。

不宜用于以下典型的工程地质条件：孤石和障碍物多的场地，有薄而坚硬夹层的场地、“上软下硬、软硬突变”，以及基岩埋藏较浅且倾斜较大的场地等，杂填土或人工扰动的地基土等。

四、工艺原理

静压法施工是通过压桩机的自重和桩架上的配重作反力将预应力管桩压人土中的一种沉桩工艺。目前市场上静力压桩机主要有顶压式和抱压式两种类型，两种压桩机工作原理大同小异，现在以抱压式静力压桩机为例说明其工作原理：利用步履式行走机构进行横向、纵向、旋转等动作使桩机移动到桩位，利用升降机构调平机身,然后用吊车将预制桩吊入桩机夹具内，通过夹持板将桩段夹紧，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被压入地基土中。当静压力克服了压桩过程中

的桩侧摩擦阻力和桩端阻力时，桩就沿着入土方向沉入土中，与此同时，桩机用它本身的重量（包括配重）用为反作用力来平衡沉桩阻力。当预制桩在垂直静压力作用下沉入土中时，桩周土体发生急速而激烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大降低，此时，桩身下沉。

五、主要材料和机具设备

1、钢筋混凝土预制管桩目前常用管桩直径为300～1000mm ，单节桩长6～15m ,，PHC 桩壁厚一般为75～130mm ，大直径桩壁厚可达150mm，PHC 桩混凝土强度等级不低于C80，短桩根据施工需要可向厂家订货。

2、焊条

一般采用E4303 或E4316 焊条，其质量应满足《碳钢焊条》GB/ T5117 的规定。

3、机械设备

液压静力压桩机、起重机、运输载重汽车。

对于静压桩机的机械性能要求：

①机身总重量加配重要求达到设计要求；

②桩机机架应坚固、稳定，并有足够刚度，沉桩时不产生颤动位移；

③夹具应有足够的刚度和硬度，夹片内的园弧与桩径应严格匹配，夹具在工作时，夹片内侧与桩周应完整贴合，呈面接触状态，且应保证对称向心施力，严防点接触和不均匀受力；

④压桩机行走要灵活，压桩机的底盘要能承受机械自重和配重的基本

要求，底盘的面积要有足够大，满足地基承载力的要求。

4、主要工具

钢丝绳吊索、撬杠、电焊机、送桩器等。

5、测量仪器

经纬仪、水准仪、全站仪、钢尺、吊线锤、1m 铝合金靠尺等。

六、工艺流程及操作要点

1、作业条件

1.1 应具有拟建场地的工程水文地质资料、周边环境的有关资料、已审查批准的施工图设计文件、可供参考的类似桩基工程的经验资料、管桩的产品合格证及说明书等。

1.2 编制完成并经监理审查通过的施工组织设计或管桩施工专项方案。

1.3 施工图纸会审工作已经完成，形成图纸会审记录。

1.4 已处理好场内影响管桩施工的高空、地面及地下障碍物；场地完成三通一平、排水畅通,并满足打桩所需的地面承载力。

1.5 已选择好压桩机型并确定压桩机械进出路线和压桩顺序,并经监理、甲方及设计院同意。

1.6 高程控制点和轴线定位点已设置完毕，并已经复查办理了签证手续。

1.7 准备好桩基工程压桩记录和隐蔽工程验收记录表格,并安排好记录。

1.8 按施工平面布置图堆放合格管桩，不合格的桩另行堆放。

1.9 正式开工前按不少于1 %工程桩数量且不少于3 根，进行试打桩，确定压桩力及桩长，并校验打桩设备和施工工艺及技术措施是否符合要求。试压桩应符合《先张法预应力混管桩基础技术规程》第6. 5 节的规定。

1.10 对于可能影响附近建(构) 筑物、道路、地下管线正常使用和安全的，应有相应保护措施，并设置观测点进行专业监测。

施工技术

2、压桩顺序编排原则

2.1 根据桩的密集程度以及周围建筑物的关系：

○1若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行。○2若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行。

○3若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从毗邻建筑物的一侧开始，由近向远进行。

2.2 根据桩型、桩长和桩顶设计标高，宜先深后浅，先长后短，先大后小。

2.3 根据建筑物的设计主次，宜先主后次。

2.4 压桩机运行线路应经济合理，方便施工。

3、工艺流程

静压桩工艺流程图

4、操作步骤

4.1 测量定位

根据桩位平面图、总平面图及建设方提供的坐标控制点,，按照“一放二核”的测量程序实施放样、复核工作，桩位放样的偏差：对单排桩≤10mm ，群桩≤20mm 。

4.2 桩机就位

桩机移动到压桩位置，调好桩机平整度，并使夹具的中心对准桩位中心。

4.3 管桩就位

首先拴好钢丝绳及索具，起吊预制桩至桩机夹具处，启动油缸，使夹具抱紧桩身，调整管桩位置，使其对中。然后提起管桩少许，进行桩尖焊接，最后逐渐加压将管桩缓缓插入土中。

4.4 压桩

4.4.1 压第1节桩应严格控制其定位和垂直度，它对整根桩的质量至关重要。压入时，首先要调平机台，同时在桩机之外的通视处用经纬仪

和吊线锤(互相垂直的两个方向) 监测下桩的垂直度，其垂直度偏差不宜大于0. 5 %。若超过偏差范围,应拔出经修正后重新插入。在压桩过程中，应进行全程监控测量，并随时对桩身进行调整、校正，以保证桩的垂直度。

4.4.2 合理调配管节长度，尽量避免接桩时桩尖处于或接近硬持力层。任一单桩接头数不宜超过3 个，同一承台桩的接头位置应相互错开。

4.4.3 在压桩过程中应认真填写施工纪录，随时检查压桩力、压入深度。当压力表读数突然上升或下降时，应停机对照地质资料进行分析，查明原因。

4.4.4 遇到下列情况之一时，应暂停压桩，并及时与地质勘探、设计、监理、业主等有关单位研究处理：

○1按设计图要求的桩长压桩，压桩力未达到设计值。

○2单桩承载力已满足设计值，压桩长度未达到设计要求。

○3地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大。

○4压力值突然下降，沉降量突然增大。

○5桩身混凝土剥落、破碎。

○6桩身突然倾斜、跑位，桩周涌水。

4.5 焊接接桩

焊接质量是静压法施工质量控制重点之一。焊接接桩应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接规程》J GJ 81的有关规定外，尚应符合下列规定：

4.5.1 管桩接长时,宜在桩头高出地面0. 5～1. 0m 处进行，便于焊接施

工操作。

4.5.2 设置导向箍以方便上节桩的正确就位，接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。

4.5.3 管桩对接前，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。

4.5.4焊接时，先对称点焊4～6 点，再由两个焊工对称施焊；焊接层数不得少于2 层，内层焊必须清理干净后方能施焊外一层；焊缝应饱满连续，其外观质量应符合二级焊缝的要求。

4.5.5 施焊完成的桩接头应自然冷却后才能连续压桩，静压法自然冷却时间不应少于10min，不得用水冷却和焊好即打；当采用二氧化碳气体保护焊时，其自然冷却时间不应少于5min。

4.5.6 管桩采用端板焊接连接，管桩接头不宜超过3个。

4.6 送桩

当桩顶压至接近地面需要送桩时，应检查管桩的垂直度和桩顶质量，以及送桩器的中心与管桩的中心线是否一致，合格后立即送桩。送至设计标高后，其在地面遗留的送桩孔洞应立即回填覆盖，以免桩机行走时引起地面沉陷。

4.7 终压

不同的建筑类型，不同的地质情况，其终压标准均不一样。终压标准的确定应根据试压桩情况、工程地质条件、设计承载力、设计标高、桩型等因素，结合邻近工程压桩经验，由勘察、设计、施工、监理等有关单位共同商定终压技术参数：压桩力和有效桩长。

桩长一般视持力层情况而定；压桩力根据地质条件和桩长，一般为单桩竖向承载力特征值的1. 3～2. 0 倍。

4.8 截桩

桩压好后，露出地面的管桩应及时截除，以免桩机行走时损坏桩管。截桩方法有人工凿桩或用混凝土切割器、液压紧箍式切断机、液压千斤顶等设备截桩。人工凿桩难度大，不易保证质量，一般不宜采用。通常采用锯桩器截割,严禁用大锤横向敲击或强行扳拉截断。4.9 施工注意事项

4.9.1 桩位放样应采用不同方法二次核样。

4.9.2 压桩机机上吊机在进行吊桩、喂桩过程中，严禁行走和调整。管桩在吊运过程中应轻起轻放，严禁抛掷、碰撞、滚落。

4.9.3 喂桩时，管桩桩身两侧合缝位置应避开夹持机构中夹具的直接接触。

4.9.4 桩身倾斜率控制：带有桩尖的第一节桩插入地面0. 5～0. 6m 时应严格调整桩的垂直度，偏差不得大于0. 5 % ，桩身垂直度偏差小于1 %。当垂直度偏差超过1 %时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入硬土层后，严禁用移动机架强行纠偏。

4.9.5 压桩过程中应经常注意观察桩身混凝土的完整性，一旦发现桩身裂缝或掉角，应立刻停机，找出原因，采取改进措施。

4.9.6 每一根桩应一次连续压到设计标高，接桩、送桩应连续进行，尽量缩短中间停顿时间，不得无故停歇，且尽可能避免在桩尖接近设计持力层时进行接桩。

4.9.7 压桩时应合理调配管桩长度，同一承台桩的接头位置应相互错开。压桩时若遇条石、块石等地下障碍物，宜采用引孔解决。

4.9.8 压桩过程中出现压桩力异常、桩身漂移、倾斜或桩身及桩顶破损，应查明原因，进行必要的处理后，方可继续施工。

4.9.9 压完一根桩后，若有露出地面的桩段，应先截桩后移机，严禁用压桩机将桩强行扳断。

4.9.10 焊接质量检查：直观无气孔、无焊瘤、无裂缝，焊缝饱满；重要工程应进行10 %焊缝探伤检查[2 ] ；并做好隐蔽工程签收工作。

4.9.11 管桩应按不同规格、长度及施工流程分类堆放,严禁混堆；管桩需叠层堆放时，外径为500～600mm的管桩不宜超过2层，外径为300～400mm 的管桩不宜超过3层。

4.9.12 施工时，应考虑挤土效应的影响。如可采取四周开挖防挤(震) 沟、采用开口型桩尖，钻孔取土后压桩，设置砂井或塑料排水板，合理安排打桩顺序等措施。

4.9.13 基坑开挖宜在打桩全部完成15d 后进行；挖土应分层进行，且桩周土体高差不宜大于1. 0m。

七、质量控制

1、严格按照坐标控制点和建筑红线图进行定位放线，做到定位准确无误，请监理验收签认，做好压桩前技术准备工作。桩位放样允许偏差为±1cm。

2、桩的强度达到设计强度及龄期后方可运输、进场及沉桩施工，管桩的起吊、装卸、运输必须做到平稳，轻起轻放，严禁抛掷，碰撞、

滚落。

3、运至现场的预制管桩，厂方必须提供其完整的有关资料及产品质量保证书，并经现场验收合格后方能使用，成品桩质量验收标准为：外观：无蜂窝、露筋、裂缝、色感均匀、桩顶处无孔隙；

管壁厚度：±5mm；桩尖中心线：∠2mm；顶面平整度10 mm；桩体弯曲：∠1/1000L（L为桩长）。

4、管桩堆放和运输时，支点应按距两端0.21L（L为桩长）处设置，堆放层数不得超过三层，堆放场地必须坚实平整，上下层支点在同一垂线上。

5、在沉桩至接近设计深度时，应注意观察，根据试桩参数、以标高和压桩力严格控制沉桩标高。

6、压桩过程中，桩架应坚实、稳固，桩帽和桩身应保持同一垂直的轴线上，保证不出现斜压的现象。

7、桩帽和送桩器的直径要比桩的直径略大，一般与桩周围的间隙应为5～10mm。

8、每节桩在接桩前，应保持对位正确，上下管桩的垂直度、同心度不得超过0.5%L，接桩就位后，施焊前用经纬仪仔细测量校正，应在距桩机20m处，成90度方向，用两台经纬仪测量挺杠和垂直度，确认无误后，再施焊。

9、焊接用的焊条规格、型号、性能等符合规范规定要求，焊条直径≥4mm。施焊时，先用点焊固定，然后分三次焊满焊缝，第二次焊时要将前一次焊缝表面的焊渣夹渣等清理干净，焊缝要饱满无夹渣、气

孔。

10、桩端钢帽要刷干净，去掉泥土等杂物，施焊时先固定四点，然后对称焊接，减少焊接变形。

11、接桩时，动作迅速，速度要快，保证连续沉桩，间歇时间不宜太长。

12、压桩时，如沉桩发生突然变化时，应注意保持桩处于轴心受压状态，如有偏移应及时调正，以免发生桩顶破碎及断桩质量事故。若发生移位，桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时，应暂停压桩，与业主、监理或设计有关人员协商后才能施工;并分析原因，采取相应措施。在施工中如出现桩的挤偏、隆起、挤断现象，应采取跳桩顺序施工、并调整压桩速度。

13、沉桩工程中，当桩尖遇到硬土层或砂层而发生沉桩阻力突然增大，甚至超过压桩机最大静压能力而使桩机桩机上抬时，这时可以最大静压力作用在桩上，采取忽停忽压的冲击施压法，可使桩缓慢下沉直至穿透硬夹砂层。

14、当沉桩阻力超过压桩机最大静压力或者由于来不及调正平衡配重，以致使压桩机发生较大上抬倾斜时，应立即停压并采取相应措施，以免造成断桩或其它事故。

15、当桩下沉至接近设计标高时，不可过早停压，否则在补压时常会发生停止下沉或难以下沉至设计标高的现象。

八、安全措施

1、液压桩机压桩前必须对液压油缸、液压泵、油路等液压系统进行检查、维修、保养。

2、压桩机吊具应检查钢丝绳是否牢固、钢丝绳卷扬系统应有保护罩。

3、桩下严禁站人，操作工人必须佩戴安全帽。

4、压桩时桩身发生裂缝应立即停止压桩，不可强行继续施工，避免断桩砸伤工人和机械设备。

5、恶劣天气注意对机械和桩的影响，必要时应停工。

6、施工时必须设专人指挥、桩的起吊、沉桩时监督桩的垂直度等工作，避免意外事故发生。

九、文明施工及环保措施

1、认真执行有关建设工程工地的环保规定，接受环保、监察及其他有关部门的监督、检查。

2、加强职工教育培训，强化职业道德修养，不断提高职工整体素质。

3、建立健全现场文明施工考核制度，严格按照总平面组织施工，做到现场材料设备堆放整齐，道路平整畅通，施工现场整洁。

4、做好职工的思想教育工作，说话文明，礼貌待人，施工中坚决做到不扰民，不野蛮作业，协调好社会各方关系，不与社会上任何方面发生矛盾。

5、现场内、外宣传牌、安全标志齐全。

6、各种临时设施卫生整洁、管理有序。

7、遵守国家和地方的各项治安法规，争创文明化、标准化示范工地。

8、工地实行封闭施工，非工地人员不得入内。

十、效益分析

PHC 管桩静压法施工技术具有操作简便、工作效率高、无噪声和气体污染、施工质量稳定、工期较短、受气候因素影响小等优势，已广泛用于我国许多城市，特别是在城市人口稠密地区，因自身独特优势和强大生命力而得到越来越广泛应用。

十一、应用实例

郑东新区中央特区一期工程5-7~15号住宅楼工程，总建筑面积84582平方米，基础采用了D=400静压预应力混凝土管桩，型号为PHC-A400（95）-16b，有效桩长为16米，桩尖进入土层第六层细砂不小于1米。仅用了12天时间就完成了总数为2800根桩的施工任务，桩基检测合格。整个施工过程中，无噪音和污染物地排放。5-13、14号楼获得2008年度中州杯。

相关施工图片附后。

吊装与静压

焊接接桩

静压桩场地