预应力管桩施工技术总结

预应力管桩施工技术总结

一、工程概况

1.设计概况

青岛北客站及相关工程ZH-1标，KDK15+150～KDK17+300段正线范围及站台范围路基地基采用预应力管桩进行处理。管桩型号为PHC-AB500(100)型，外径0.5m，壁厚0.1m，混凝土强度等级C80，采用十字钢桩尖，纵、横向间距为1.8～2.4m。

2.地质情况

段内原属于海湾沉积地貌的滨海沼泽地，濒临胶州湾东岸，地面高程一般在3～8m之间，后被辟为青岛垃圾填埋场。线路通过地段地表广泛分布建筑垃圾及生活垃圾组成，结构多疏松、松散，承载力及变形模量较小，厚度0～10m。以下为淤泥质土,软塑～流塑状，一般厚度1～5m，含较重的有机质，具有高压缩性，力学性能差。由于杂填土、淤泥质土不能满足路基工程在承载力和沉降方面的要求，需对基底进行加固处理。

3.水文情况

段内地表水主要有李村河、营子河河水、沟水、积水水塘及海潮水，水量随季节变化显著。赋积于人工弃填土和含砂类土层中的地下水，与胶州湾海水有一定的水力联系，含水量极为丰富。地下水位动态变化较大，一般水位埋深1.60～6.00m（高程4.30～1.05m）。

地表水类型有Cl-,K+,Na+型水，该水对混凝土具有弱?中等硫酸盐侵蚀，在环境作用类别为化学侵蚀环境时，水中SO42-对混凝土结构腐蚀等级为H1,Mg2+对混凝土结构侵蚀等级为H1,环境作用等级为L1;地下水为HCO3-,Cl-, Mg2+, Na+型水，对混凝土微～弱侵蚀，局部中等侵蚀，对钢筋混凝土中的钢筋及钢结构具有中等腐蚀～强侵蚀，在环

境作用类别为化学侵蚀环境时，水中SO42-对混凝土结构腐蚀等级为H1,局部为H2,Mg2+对混凝土结构无侵蚀局部为H2,氯盐环境作用等级为L2。

二、试桩情况

1.试桩位置

选择KDK15+775至KDK15+825段第五站台进行预应力管桩试桩，该处位于左中线右侧35～47m，采用PHC-AB500(100)型管桩，桩间距2.4m，按行列式布置，共计试桩105根，详见图1。

图1 试桩平面位置布置图

2.试桩时间

于2010年10月15日开始试桩，2010年10月25日试桩结束，共计试桩105根。

3.试桩工艺

本次试桩桩机采用柴油锤桩机DD40和DD63两种机型各一台，通过锤击法沉桩。施工工艺流程如下：

施工流程：清表、碾压平整场地(使桩机就位时平衡、不下沉)→

放样确定桩位、确定打桩顺序→孔位清障、桩位复核→桩机就位→起吊预制桩→校正垂直度→锤击沉桩→焊接接桩→送桩至设计标高→检测验收→下一根桩施工。

（1）机械平整场地，对垃圾层表面铺设10～30cm厚砾砂土垫层，保证桩机不下沉，平整至标高4.70左右。

（2）测量组用全站仪精确放出试桩区域共四个控制桩，根据控制桩放出各桩位，并用白灰标识。

（3）通过局指挥部公开招标，确定管桩预制厂家，管桩预制后通过汽车运送至施工现场。

（4）柴油锤桩机就位，采用锤击法锤击沉桩。采用吊车将管桩吊至施打区域，焊接十字钢桩尖，并涂刷防腐涂料。管桩配型为12m+10m，利用桩机缆绳起吊管桩，先施打12m长管桩，使管桩中心与桩位对齐，桩顶套入桩帽，调节管桩垂直度，在施打范围90°两个方向分别架设一台经纬仪，从两个方向控制桩身垂直度，垂直度偏差控制在0.5%以内，启动柴油锤，开始沉桩。

（5）沉桩至原地面以上50～100cm处，将桩锤提起，起吊10m 节管桩，开始接桩。管桩对接前，上下端板坡口上的浮锈打磨干净，表面呈现金属光泽。将两节桩垂直对位后，采用手工电弧焊和二氧化碳保护焊焊接，先对称焊接4～6个点，再分2～3层满焊。焊接完成后等待5～8分钟以上，待焊缝自然冷却后，涂刷防腐涂料，继续沉桩。

（6）通过贯入度及锤击数控制收锤标准，最后三阵贯入度（每阵10击）为20～50mm，且最后1m锤击数不大于300击。

（7）共采用DD40和DD63两种型号柴油锤桩机进行试桩，通过贯入度及桩长观测，两种机型成桩深度几乎一致。

（8）移机就位，进行下一根桩施工。为防止地表水流入及消除安全隐患，对已施打管桩管口采用编织袋装砂土封堵。

4.试桩检测

（1）低应变检测

铁道部第三勘察设计院岩土工程总公司（第三方检测单位）于10月25日对试桩区域进行了低应变检测，共计检测6根，根据《QDBZ-管-1青岛北客站路基地基处理检测中间结果》显示，根据抽检的6根桩低应变曲线分析，6根桩桩身完整或基本完整，桩身完整性类别均为Ⅰ、Ⅱ类桩，满足设计要求，详见附件。

（2）单桩荷载试验

铁道部第三勘察设计院岩土工程总公司（第三方检测单位）于11月5日对试桩区域进行了单桩荷载试验，共计检测1根，73#桩，根据《QDBZ-管-1青岛北客站路基地基处理检测中间结果》显示，73#桩单桩竖向承载力特征值为850KN，满足设计要求。

5.试桩结论

通过试桩检测，本管桩施工工艺满足设计要求，可以推广进行施工。

三、施工工艺

施工流程：清表、碾压平整场地(使桩机就位时平衡、不下沉)→放样确定桩位、确定打桩顺序→孔位清障、桩位复核→桩机就位→起吊预制桩→校正垂直度→锤击沉桩→焊接接桩→送桩至设计标高→检测验收→下一根桩施工。

1.管桩预制、运输及堆放

通过局指挥部公开招标，确定管桩预制厂家，预应力管桩必须符合《GB_13476-2009_先张法预应力混凝土管桩》中相关规定。管桩混凝土强度必须达到100%设计强度方可出厂，通过汽车运送至施工现场。管桩在运输过程中支点应符合两支点法位置，并采取可靠的防滚、

防滑措施。

管桩吊装宜采用两支点吊法或两端勾吊法，如图2、图3所示。施工时可按图4吊装。

0.21L 0.21L

0.58L 图2 两支点吊法

图3 两端勾吊法

L

管桩堆放场地应压实平整，堆放底层应在两支点法吊点位置放好垫木，垫木支承点应在同一平面上。若堆放场地地基经特殊处理，也可采用着地平放，并应采取可靠的防滚、防滑措施。产品应按规格、类型分别堆放，堆放层数应符合表2规定。

表2 管桩堆放层数

管桩的验收应符合产品标准《先张法预应力混凝土管桩GB13476-2009》的规定。管桩厂家提供质保书及产品合格证方能使用，进场后应按规定要求进行桩的外观检查，对不合格的管桩立即清理出场。

2.场地平整、测量定位

按桩帽、筏板顶标高不高于5.08m为原则采用机械平整场地，平整至设计标高位置，若表层全为垃圾软弱层，应铺设10～30cm厚砾砂土垫层，保证桩机不下沉。地面标高用水准仪测定，确保精准，对基准点加以保护并定期复测保证精准度。

测量组根据工地现场导线控制点，按照施工图纸给定的坐标，用全站仪精确放样定出控制轴线，控制点采用木桩打入土体内，桩顶钉铁钉标识，并将控制轴线引至安全位置，以便恢复轴线及检查使用，并保证控制桩施工期间不受损坏，不位移。根据控制轴线采用全站仪或经纬仪定出各桩位，插设竹签并洒白灰醒目标识，桩位偏差±20mm，测量组需向现场领工员、技术员进行测量交底。

3.打桩机械

（1）打桩机的桩架必须具有足够的强度、刚度和稳定性。并选用行走方便，走管式桩架。

（2）打桩机械采用DD40～DD63柴油锤桩机。

（3）桩帽及垫层的设置，应符合下列规定。

①桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性。

②桩帽宜做成圆筒型，套桩头用的筒体深度宜取350～400mm，内径应比管桩外径大20～30mm。

③打桩时桩帽与桩头之间应设置弹性衬垫。衬垫可采用麻袋、硬纸板、水泥纸袋、胶合板等材料制作，衬垫厚度应均匀且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm；在打桩期间经常检查，及时更换和补充。

（4）送桩器及衬垫设置应符合下列规定：

①送桩器宜做成圆筒形，并应有足够的强度、刚度和耐打性。送桩器长度应满足送桩深度的要求。

②送桩器上下两端面应平整，且与送桩器中心轴线相垂直。

③送桩器下端面应开孔，使管桩内腔与外界连通。

④桩帽和送桩器应与管桩匹配做成圆筒形，并应有足够的强度、刚度和耐打性；桩帽和送桩器下端应开孔，孔径不宜小于管桩内径的1/5～1/3，应使管桩内腔与外界接通。桩帽或送桩器应与管桩周围间隙应为5～10mm。

（5）施工现场应配备电焊机、气割工具、索具、撬棍、钢丝刷、锯桩器等施工用具；每台打桩机尚应配备两台经纬仪，可随时量测桩身垂直度。

4.管桩施打顺序

（1）自中间向两个方向或四周对称施打。

（2）当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打。

（3）根据基础的设计标高，应先深后浅。

（4）桥涵或风雨棚桩基础等结构物位置，应先施打结构物两侧管桩，再进行结构物的施工。

（5）根据桩的规格，先长后短。

5.管桩施打

桩机就位后应调整桩机垂直度，先采用吊车及其他方式将配好的管桩吊至施打现场，对堆放层数大于两层的管桩，严禁直接拖拽，必须采用吊车起吊，以免损坏桩体。

按设计要求焊接十字钢桩尖，对十字钢桩尖及桩端法兰盘金属部分涂刷防腐涂料，防腐涂料采用沥青清漆。

利用桩机缆风绳起吊管桩，管桩插入时的垂直度不得超过0.5%，做到就位准确，插桩垂直三点一线（即锤、桩帽、桩），不得偏移。插桩定位和接桩时均要用全站仪、经纬仪或线垂在桩的正面和侧面两个方向作垂直观测，确保垂直度。第一节管桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于0.5%，倾斜度较大时必须校正后再施打，必要时，宜拔出重插。根据设计标高和原地面高程，计算桩的入土深度，

在送桩杆上用红油漆画上标线进行标识，当送桩接近设计标高时，通过水准仪的观测来控制桩顶的标高。

管桩施工过程中，桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合。当桩身倾斜率超过0.5%时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入硬土层后，严禁用移动桩架等强行回扳的方法纠偏。

在较厚的全风岩层中施打管桩，应将每根桩一次性连续打到底，尽量减少中间休歇时间，且尽可能避免粗砂至砾砂层或在接近设计深度时进行接桩。

桩在打入过程中，发生下列情况时，应及时与有关方面研究，确定能否继续施工。

（1）打入过程中贯入度突然变小，桩身出现严重回弹。

（2）桩身突然发生显著的偏斜和水平方向移动。

（3）桩身严重裂缝，产生露筋或桩顶砼破碎。

（4）周围建筑或管线发现异常情况。

（5）地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大。

打桩时应由专职记录员及时准确地填写管桩施工记录表，并经当班监理人员验证签名后方可作为有效施工记录。

6.管桩接桩

接桩时，其入土部分管桩的桩头应高出原地面50～100cm。上下两节桩应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm，上下节桩因施工误差出现的间隙应用厚薄适当并加工成楔形的铁片全部垫实焊牢。

管桩对接前，上下端板表面应保持清洁，端板坡口上的浮锈应清除干净，表面呈现金属光泽。

焊接时，先在坡口圆周上对称焊4～6点，再分层对称施焊，焊条宜采用E43。焊接宜采用二氧化碳气体保护焊，也可采用手工电弧焊。焊缝应连续饱满，采用二氧化碳气体保护焊时，焊接层数不小于2层，采用手工电弧焊时，焊接层数不小于3层。内层焊渣必须清理

干净后方可施焊外一层。

二氧化碳保护焊焊接大样图手工电弧焊焊接大样图

焊接完成的桩接头必须等待5～8分钟，待焊缝自然冷却后，对法兰盘金属外露部分涂刷防腐涂料，防腐涂料采用沥青清漆，再开始打桩，严禁用水冷却或焊好即打。

每根桩焊接完毕经现场领工员或技术员检查合格签字后方可开始沉桩。

7.送桩

送桩应注意以下几点：

（1）送桩器的规格和强度应能适应桩顶，桩锤及桩帽的构造要求，其外形不致使贯入阻力明显增大，且易于拔出，又尽可能少带起土体。

（2）送桩器伸出导杆末端的长度最多不宜超过三分之二送桩总长度，以保证送桩施工时桩锤、送桩和桩三者的轴线在一直线上，以减少偏心影响。

（3）送桩器下端宜设置桩垫，要求厚薄均匀，并尽量与桩顶全断面接触，以免桩顶受力不均匀而发生桩顶破损现象。

8.收锤标准及截桩

锤击成桩在桩尖标高进入持力层且接近设计标高时，或打至设计标高时，最后贯入度或最后1.0m沉桩锤击数为控制收锤的主要指标。单桩总锤击数不宜超过2500击，最后1.0m的锤击数不宜超过300击，当持力层为较薄的强风化覆盖层，且上覆土层较软弱时，最后贯入度

可适当减小，最后三阵（每阵为10击）贯入度为20～50mm时即可收锤。如未到达设计标高而出现沉桩困难，需待监理、设计和业主到场分析原因确定是否可截桩。

打桩的最后贯入度应在下列条件下测量：

（1）桩头完好无损；柴油锤跳动正常。

（2）桩锤、桩帽、送桩器及桩身中心线重合。

（3）桩帽衬垫厚度等正常。

（4）打桩结束前立即测定。

施工时按有关规定严格做好记录，内容有：总贯入锤击数、单节贯入锤击数、入土深度、最后10击贯入度、最后1m锤击数、焊接外观检查记录、桩的垂直度等。

9.截桩

截桩头宜用锯桩器截割，严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。需要截桩时，应采取有效措施确保截桩后管桩质量，截桩宜采用锯桩器。若采用人工截桩，应先将不需截除的桩身端部用钢箍抱紧，然后沿钢抱箍上缘剔除沟槽、逐步凿除。钢筋可用气割法切断。严禁使用大锤敲击或强行扒拉截桩。

四、管桩检测

（1）低应变检测

管桩施工后即可进行低应变检测，抽检率10%。

（2）单桩荷载试验

管桩施工完成25天后，进行单桩荷载试验，单桩荷载试验抽检率2‰，分区不少于3根。单桩竖向承载力特征值为850KN。

五、质量通病及预控对策

预应力管桩施工常见质量通病及预控对策，详见下表：

六、技术经济分析

1.单桩承载力高

预应力管桩桩身混凝土强度高，有的高达80Mpa，并可打入密实的砂层及强风化层，桩尖进入强风化层或密实砂层后，经过强烈的挤压，桩尖附近的强风化层或密实砂层已不是原始状态，桩端承载力可比原状提高80-100%，所以管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高，如Φ100-500管桩，最高设计承载力用到

2700KN，相当于Φ600和Φ700的钻（冲）孔灌注桩。

2.设计选用范围广

管桩规格多，一般的厂家均可生产Φ300-Φ600管桩，个别还可生产Φ800及Φ1000管桩；单桩承载力从600KN到4500KN，既适用于多层建筑，也适用于地质条件差的地基处理，还可以根据柱荷载的大小采用不同直径的管桩，既容易解决设计布桩问题，也可充分发挥每根桩的最大承载力，并使桩基沉降均匀。

3.对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强

因为管桩桩节长短不一，常用10-12m一节，也有15-16m一节，也有4-5m、6-7m的短节，搭配灵活，接长方便，在施工现场可随时根据地质条件的变化调整接桩长度，节省用桩量，不会像普通的预制混凝土方桩那样容易出现桩长不足或者余桩林立的现象。

4.单桩承载力造价便宜

衡量桩基的经济效益，以每米造价或者以单方混凝土造价作对比都是不科学的，应用单位承载力（每吨或每KN）的造价作对比。虽然管桩每米造价比沉管灌注桩贵，但单桩承载力高，结果每吨承载力造价还是比沉管灌注桩便宜；虽然管桩单方混凝土造价比人工挖孔桩和钻孔桩高，但持力层比人工挖孔桩和钻孔灌注桩浅，所以每吨承载力的造价在正常情况下还是比挖孔桩和钻孔桩便宜，在一般情况下，预应力管桩的单位承载力造价在诸多桩型中是比较便宜的一种。

5.运输吊装方便，接桩快捷

管桩节长一般在13m以内，桩身又有预应力，起吊时用特制的吊钩勾住管桩的两端就可以方便地吊起来。接桩采用电焊法，一个接头约20分钟左右就可以焊好。

6.成桩长度不受施工机械的限制

由于管桩搭配灵活，成桩长度可长可短，不像沉管灌注桩受施工机械的限制，也不像人工挖孔桩那样受地质条件限制。

7.施工速度快，功效高，工期短

施工前期准备时间短，PHC桩从生产到使用的最短时间只需3-4天。施工速度快，单根桩施工时间在半个小时左右。检测时间短，2-3个星期便可检测。

七、结束语

目前，预应力管桩已广泛应用于工业与民用建筑的低承台桩基础，铁路、公路与桥梁、港口、水利，市政、构筑物等工程的地基处理。已成为工程中最为普遍的地基处理技术之一。