浅谈基础工程预应力管桩施工技术

孟庆贵

(中铁十八局集团有限公司，天津300222)

1 工程概况

中铁·北城华府项目1标段施工总承包工程建筑面积：88 528.482 m2，其中，5#、6#、7#、9#主楼为18层剪力墙结构；层高为2.9 m，建筑总高度56.1 m。主楼为二类18层建筑，地下车库为地下一层，耐火等级均为一级，地下室、屋面防水等级均为Ⅱ级。地基为预应力管桩。建筑结构形式为车库独立柱基础及主楼钢筋混凝土框架剪力墙结构，本工程设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。设计地震分组为第三组。设计使用年限为50年。

本工程采用锤击预应力混凝土管桩φ500×125的A型管桩2 230根，单桩承载力为1 600 kN，平均桩长约40 m，总工程量89 200 m，计划安排8台HD50型柴油锤击机进场施工。本文以中铁·北城华府项目1标段预应力管桩为例，简要阐述预应力管桩的施工方案及施工方法。

2 施工方案及施工工艺

2.1 施工方案

预制管桩采用锤击法施工，投入柴油打桩机8台。打桩过程中，桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合。当桩身倾斜率超过0.8%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。

接桩焊接时要由两人同时对称施焊，焊缝应连续、饱满，不得有施工缺陷，如咬边、夹渣、焊瘤等。烧焊至少有两层或两层以上，焊渣应用小锤敲掉。烧焊完成后，应冷却8分钟以上。焊接用的电焊条需选用E42或以上的焊条。

2.2 施工工艺

打桩的施工工艺流程如图1。

图1 施工工艺

2.3 锤击沉桩施工流程的主要环节的实施方法

2.3.1 测量放线定桩位

测量放线必须严格把关，反复校核，务求不出任何差错。

首先要根据设计图纸进行室内计算，对建设单位提供的水准点和控制点进行校对，在图纸上标明。然后利用全站仪进行精确测量放线，复核基准水准点和控制点，并根据施工现场的具体情况定出控制网，并将复核结果和自己设立的控制网交监理审核。如监理审核通过，则今后的测量放线均按复核结果及控制网进行。如未获监理认可，则需继续复核，直至监理审核通过为止。并以监理最终审核通过结果作为施工放线测量的依据。

经过监理认可的控制点和水准点要用水泥砂浆固定或在其四周用砖堆砌以严加保护，防止发生偏位和变形。

根据复核控制网计算出每条桩桩中坐标并利用经纬仪放出桩位。测量放出桩位后，用30 cm长φ10钢筋在桩位位置打入土中，钢筋中上部用两道红绳绑扎牢固，留出约30 cm长红绳在地面，施工时根据红绳即可找到精确的桩位，以防止错、漏施工。对将要施工的桩位用石灰粉按桩径大小划一个圆圈，桩位放线后的打桩过程中，考虑到土体的挤压移位，在打桩前需对桩位进行复核。

2.3.2 预制管桩的制作

由于本工程采用的是预应力混凝土管桩，桩型为PHC AB600 120，钢靴长0.3 m。结合工程施工的条件和工期要求，所有管桩均使用厂家预制完成的成品桩。

2.3.3 预制管桩的堆放与验收

预制管桩从管桩厂运输过来卸至现场堆放，地点选择要根据压桩的情况和有利于放大镜的原则进行堆放。堆放现场地要求平整，根据地面的坚实情况，可用枕木作支点，进行两点或三点支垫。管桩最高堆放层数三层，根据用桩计划，先用的桩应放上面，避免翻动桩堆。

施工过程中，现场施工计划负责人根据当天桩机的施工情况统计出第二天可能施工的工作量及配桩要求以确定当天晚上的进料量。管桩每天进一批，现场施工计划负责人及施工管理人员要准确确定每天的进料量并报签监理工程师。

管桩进场后，材料员、质检员根据规范要求严格检查桩身的外观尺寸和外观质量，防止断桩、严重裂缝的桩用于施工，同时要收集与每批管桩数量相对应的合格证、产品检验报告及出厂证明等资料。如发现不合格的管桩严禁使用，并向有关部门报告。

管桩进场时，如有要求需监理工程师在场接收，质检员需会同监理工程师一同验收。

2.3.4 施工机械的配备

根据本工程现场的实际情况和设计管桩的类型和数量以及施工经验，本工程采用8台HD50柴油打桩机进行施工。另外，还将配备电焊机、气割工具、索具、撬棍、钢丝刷、锯桩器等施工用具；每台桩机配备一把长条水准尺，可随时测量桩身的垂直度。

2.3.5 打桩的顺序确定原则

(1)根据桩的密集程序，打桩顺序可采取从中间向两边对称施打；或从中间向四周施打；或从一侧向另一侧施打。

(2)根据基础设计标高，宜先深后浅进行施打。

(3)根据桩的规格，宜先大后小、先长后短进行施打。

(4)根据桩位与原有建筑物的距离，宜先近后远进行施打。

2.3.6 管桩的拼接

管桩的拼接在施工现场完成，管节拼接成整桩采用端板焊接联接。

在焊接以前，必须先要检查管节是否合格，端板是否合格平整，端板坡口上的浮锈和污物是否清理干净。管节的焊接采用手工焊焊接，根据坡口和焊缝的高度要求，焊缝分为3～4层施焊完毕。第一层施焊必须使用φ3.2 mm电焊条打底，从第二层开始后，才可使用较粗的焊条(φ4.0 mm或φ5.0 mm)施焊。

为了控制整桩的拼接质量，在施焊过程中要施焊一层，检查一次，做到及时发现和解决偏差。对于每一层焊缝，可以采用对称间断焊接，最后闭合焊缝的工艺完成，从而达到管节焊接变形各向均匀。坡口槽的焊缝满焊，焊缝高度要超过坡口槽1 mm。

焊缝施焊完毕以后，要通过自然冷却，杜绝使用其他方法加速冷却，冷却时间不得小于8 min，在雨天施工时，施焊的小环境必须有遮雨措施，确保焊缝质量。

焊缝的检查：焊缝施焊每一层时，均要对上层的施焊质量进行检查。对有夹渣、裂纹、气孔等缺陷的焊缝，需要采取必要的措施处理合格后方可施工下一层，每层施焊完成后，焊渣和药皮必须清理干净。

2.3.7 试桩

结合工程桩位布置，共需要试桩6根，每栋高层2根。

为了达到试桩的目的，压桩的设备和工艺必须和正式压桩相同。安装图纸要求，本工程采用静压法压桩，压桩机采用ZYJ 9000静力压桩机。压桩工艺：

(1)静压预制桩的施工，采用分段压入、逐段接长的方法。其施工的工序为：测量定位→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→切割桩头。

(2)压桩时，桩机就位采用自身的行走就位装置完成。

(3)静压预制桩每节长度一般控制在12 m以内，插桩时先用起重机吊运至桩机附近，再利用桩机上的自身设置的工作吊机将预制混凝土桩吊入夹持器内中，夹持油缸从侧面夹紧，即可开动压桩油缸。先将桩压入土中1 m左右后停止。调正桩在两个方向的垂直度以后，继续压桩。等夹持器伸长完以后，夹持油缸回油，松开夹持器，然后压桩油缸回程，再重复上述夹紧、压桩、复位等动作，直至把桩压入设计预定土层内。

在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数，并结合入土深度和压力表的关系进行分析，以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时，要停机对照地质资料进行分析，并通知监理和设计单位，作出判断。

(4)压桩应连续进行，如需接桩，可将下节桩压至桩顶距地面0.8～1.0 m时，停止压桩，使用压桩机将上节桩吊入就位，严格调直后焊接联接。焊接完毕后，要等焊缝自然冷却，最少8 min，才能继续压桩。接桩的人员、设备必须在压桩现场待命，以保证接桩工作顺利进行。

(5)压桩结束：当预制管桩压入预定深度且压力表读数达到预先设定值，便可结束压桩。如果出现其他情况，需及时通知监理、设计单位，并将压桩记录同时提交，待设计决定。

2.3.8 压桩和截桩

等试桩完成以后，将试桩的施工记录及时提交监理、设计单位，经过设计单位分析和调整后，开始正式预制桩的压桩施工。

压桩的方法和工艺同试桩。

如需截桩时，应先将不需要截除的桩身端部使用钢抱箍抱紧，然后使用锯桩器在截桩部位锯桩，严禁使用大锤硬砸。

压桩质量的检查按照静力压桩质量检验标准执行。

2.3.9 沉桩防护

压桩施工过程中，需要对周围的环境进行监测，确保沉桩对周围环境的影响控制在有关规范要求之内。当累计位移量超过20 mm或日位移量超过3 mm时，应停压，待采取有效措施后，方可继续施工。

压桩的先后顺序：先施工临近马路一侧，然后向地下车库方向展开。

开始压桩时，压桩速度控制在每天3～5根，原则上背离保护建筑物及管线方向施工，同时，还要结合监测情况进行适当的调整，最大沉桩速率不超过8根。

2.3.10 管桩施工控制

在正式打桩之前，要认真检查打桩设备各部份的性能，以保证正常运作。另外，打桩前应在桩身一面标上每1 m标记，以便打桩时记录。第一节桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于0.5%，并用长条水准尺或其他测量仪器校正，必要时，要拔出重插。

施工过程中，桩帽和桩身的中心线应重合，当桩身倾斜率超过0.8%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。

第一节桩顶离地面0.5 m左右时，进行桩底混凝土浇灌，按设计要求为C20混凝土1 m高，可在现场拌制。配桩时，上下节桩错位偏差不超过2 mm。配桩时要参考地质资料和附近已施工管桩的长度，并保证送桩深度不超过桩顶设计标高。

2.3.11 管桩的收锤

当管桩施打至设计要求的持力层或达到设计要求的贯入度值时，则可收锤。贯入度值的测量以桩头完好无损、柴油锤跳动正常为前提。贯入度的测量采用收锤纸进行收锤测验，绘出管桩收锤时的回弹曲线，以测出最后贯入度值及回弹值，以便真实记录和反映收锤情况，有助于保证和提高打桩质量。

2.3.12 质量检查

管桩基础地工程桩成桩质量检查包括桩身垂直度、桩顶标高、桩身质量，应符合下列规定。

(1)桩身垂直度允许偏差为1%；

(2)截桩后的桩顶标高允许偏差为±10 mm；

(3)桩顶平面位置偏差应符合表1的规定。

表1 桩顶平面位置偏差

(4)承载力检测方法应符合预应力混凝土管桩基础技术规程(DBJ/T 15-22-98)有关规定，同业主、设计、监理等共同研究采取检测手段(如单桩竖向抗压静载试验，单桩竖向抗拔静载试验低应变法、高应变法)。

3 预应力管桩施工质量控制措施

3.1 原材料控制

预应力方桩进场时必须三证齐全，并通过外观质量验收和监理工程师检验，质量有缺陷的桩不得使用。管桩脱模放张后即可在厂内进行吊运。在吊运的过程中应轻起轻放，始终保持平稳，谨防碰撞或滚落。管桩的堆放场地应坚实平整，堆放时在管桩两端按桩长的0.21L处分别放置垫木。直径和长度相同的管桩可重叠堆放，两端对齐，层数不宜超过5层，并设置可靠的防滚动措施。

3.2 桩长控制及检查

在方桩的端部用红色油漆作出长度和桩位标记，在桩身上画出以1 m为单位的长度标记，在压后一排桩之前检查前一排桩的偏位情况，打桩结束后，通过锤球法检查桩的打入深度，并纪录每个桩位的实测深度。

3.3 沉桩到位率控制

选择合适型号的打桩机械，避免锤体质量过小导致方桩打不到设计标高。打桩在进入硬土层时，控制施工停歇时间，避免停歇过程中土的摩阻力增大影响桩机施工，造成打桩困难。

3.4 施工过程控制及检查

方桩起吊时，检查堆放场地、起吊方法，防止桩断裂或环裂，检查桩身垂直度、焊缝质量。送桩时应检查送桩深度，并复核桩头标高是否达到设计要求。

当打桩过程中遇到贯入度突变、桩头桩身混凝土破裂、桩身突然倾斜跑位、锤击过多引起地面及高速边坡隆起开裂、邻桩上浮等情况，应暂停打桩，及时查明原因，并采取相应措施。

3.5 桩施工结束后质量控制

方桩施工结束后，若有高出地面的桩头，应小心保护，严防机械碰撞。机械挖土时，应控制铲斗入土深度。打桩完毕后进行验收，合格后进行下道工序施工。

3.6 成桩检测

打桩结束后，检测桩身的完整性、单桩竖向承载力及复合地基承载力。

3.7 施工节约技术措施

施工方始终站在业主的角度，树立工程全局观念，通过优秀的人才、科学的管理、先进的技术和设备、经济合理的施工方案和工艺、科学的策划和部署、有效的组织、管理、协调和控制，使该工程成本和造价得到最为有效的控制；同业主、设计院，监理公司和工程相关各方共同努力，优化施工组织和安排，使工程各个环节衔接紧密，高效顺利地向前推进；从图纸设计、材料设备选型和工程招标、现场施工组织、管理、协调与控制等方面，提出行之有效的合理建议与方案，加强“过程”、“程序”和“环节”控制，追求：“过程精品”，避免不必要的拆改、浪费，尽最大能力减少和节省工程成本和造价，使业主的投资发挥最佳的效益。通过长期的工程实践，使我 我们充分认识到只有整个工程成本和造价得到良好的控制，才能对整个工程有利、对业主有利。

4 结束语

在中铁·北城华府项目1标段项目的施工中，我们按照上述要点对预应力管桩进行了严格的控制，取得了很好的效果，现在以此文与大家交流，希望对其他工程的预应力管桩的施工及质量控制有所帮助。

[1] GB 13476-1999先张法预应力钢筋混凝土管桩[S]

[2] DBJ/T 15-22-98预应力混凝土管桩基础技术规程[S]

[3] DBJ 15-201-91建筑地基基础施工及验收规程[S]