高强预应力混凝土空心方桩(PHS)的施工及监理

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摘要：

高强预应力混凝土空心方桩具有单桩承载力高、施工速度快、成桩质量可靠等优点，在工业与民用建筑广泛应用，文章从监理质量控制和施工技术的角度，阐述了高强预应力混凝土方桩的施工技术和质量监理要点，并对施工中容易出现的质量问题提出了处理意见，实践证明高强度预应力混凝土方桩在该工程取得了较好的技术、经济效果。

关键词：

高强预应力混凝土空心方桩 施工技术 监理质量控制

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

正文：

前言

高强预应力混凝土空心方桩因其具有桩身砼强度高、穿透能力强、单桩承载力高、工程造价经济、成桩质量较可靠、施工速度快、工期短的优点，近年来在我国工业与民用建筑应用越来越广泛，但由于受勘察、设计、施工、桩的制作质量等因素影响，常遇到诸如承载力达不到设计要求、桩位偏移过大、桩头破碎、接桩脱开、断桩、送桩太深不能收锤等质量问题。如何保证方桩基础的施工质量，从监理质量控制的角度来，是一个值得探讨的课题。笔者以某一工业项目筒仓桩基础的施工监理为例，对高强预应力混凝土空心方桩（phs）的施工及监理质量控制，与大家共同交流与探讨。

高强预应力混凝土空心方桩的施工及监理

2.1、工程概况

某工业项目位于江苏省扬中市，该项目筒仓基础设计采用型号为“HKFZ—AB500（310）—13.12.12 b”型高强预应力混凝土空心方桩，桩尖采用十字型钢桩尖，预应力方桩混凝土强度不低于C80，工程桩桩尖持力层为13层粉砂层，桩长37m，单桩极限承载力为4600KN，每个单仓117根桩。12个仓共计1404根桩，该项目开工前已进行试桩3根。

2.2、沉桩方法、机具选择及收锤标准的确定

高强预应力混凝土空心方桩（PHS）沉桩常用方法有锤击和静压两种，锤击施工有施工灵活、进退场容易、施工速度快、操作方便、地层穿透性好。静压方法施工相比锤击施工造价要高，该项目远离市区，对噪音和污染要求不十分严格，故本工程选用锤击法。

2.2.1桩锤的选择

桩锤的种类繁多，目前我国各地锤击法施工高强预应力混凝土空心方桩均以柴油锤为主，方桩在打桩过程中受锤击作用，桩身内产生锤击应力。从桩底发射的拉应力波将使桩身产生拉应力，这种拉应力有时会大大超过桩身的砼的抗裂强度。使桩身拉裂或拉断，拉应力的大小与桩侧阻力、桩端阻力、桩顶锤击力和桩长等因素有关，桩周土强度越低（桩身摩阻力愈小），桩底土越软，桩顶锤击力愈大或桩愈长，则产生的桩身拉应力愈大。同时，锤击时冲击疲劳也是一个不容忽视的问题，每锤击一次，桩身就受到压应力和拉应力的交替作用，这将使混凝土内砂浆与粗骨料粘结面上原已存在的微裂纹逐渐扩展，强度随之降低，地下水的侵入还会使钢筋产生锈蚀作用，因此，高强度预应力混凝土空心方桩施工中的打击能量，特别是锤重的选择就显得特别重要，它不仅关系到桩基承载力和变形特性，而且还与施工后的桩身质量密切相关，施工中应采取重锤轻击，并严格控制总锤击数，总锤击数应控制2200击以内，尽量减小锤击应力。综上所述，柴油机桩锤的选择按照“重锤轻击”的原则，主要依据高强预应力混凝土空心方桩的规格和单桩竖向承载力确定。根据本工程高强预应力混凝土空心方桩边长500，单桩极限承载力4600KN的设计要求，选择锤型D72比较适宜，但综合考虑到地质条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等因素，最终选择了和D72锤型相匹配的导杆式柴油锤DD83型号，通过试打桩制定严格的收锤标准，保证了单桩的承载能力。

2.2.2、收锤标准的确定

收锤标准对打桩工程质量起着至关重要的作用，收锤标准定得恰当合理，既可满足设计要求的承载力，又可减少打桩破损率，保证桩身质量要求。一般情况下，制定收锤标准应以设计要求和试打桩资料为主，当桩到达桩端持力层，最后贯入度或最后1m沉桩锤击数为主要控制指标，最后贯入度在正常的情况下不宜小于20mm/10击，最后贯入度过小，容易打碎桩头，影响桩身质量。最后贯入度一般情况下为20～50mm/10击，本工程根据设计要求施工时应按桩长和贯入度双重控制，同时参考试打桩资料，确定收锤标准为：当有效桩长大于36m时，最后贯入度不大于30mm/10击。

2.3施工监理要点

2.3.1、高强度预应力混凝土空心方桩基础施工准备阶段的质量控制

① 组织有关单位进行图纸会审。

② 审核承包商的主要项目管理人员的资质，验证是否满足要求。

③ 检查建筑场地地下管线的分布情况，例如高压电缆、上下水管道、通讯线路和其他地下管线，如有条件尽量移出或采取保护措施，杜绝方桩施工时由于“挤土效应”造成管道开裂的问题。

④ 研究工程地质勘查报告、桩位平面布置图、桩基础结构施工图、审核承包商的施工组织设计或施工技术方案，打桩顺序应作为施工方案的审核重点之一，在天然地基中沉桩以后，在桩周围一定范围内的土壤将压缩，如果桩与桩之间的距离小于一特定范围，那么沉桩时将会使相邻的桩位产生偏移或上浮。锤击桩的挤密半径约为3～3.5米，本工程桩中心距在1.5米左右，两相比较，锤击施工时不但土壤挤密对桩位偏移不可避免，而且布桩过密时容易形成上浮桩。考虑本工程为密集群桩，故选择了自中间向四周对称施打的沉桩顺序。

⑤ 复查测量放线、桩位及场地自然标高，以便在施工中准确控制打桩深度。

2.3.2、 高强预应力混凝土空心方桩施工阶段的质量控制

① 高强预应力混凝土空心方桩的运输、吊装、堆放等成品保护在施工中必须严格控制，以避免对方桩桩身质量造成影响或破坏。

② 高强预应力混凝土空心方桩进场后，应按批提供其产品合格证、原材料试验报告、钢筋试验报告、混凝土强度试验报告，另外应进行外观质量检查，桩身裂缝的检查要加强。高强度预应力混凝土空心方桩是离心成型，从成品断面来看，混凝土分层明显，从内壁到外壁分别为浮浆层、砂浆层、混凝土层。桩身的裂缝主要有以下几类：合缝漏浆缝、收缩裂缝以及起吊、装运、堆放引起的裂缝，收缩缝不含龟裂、水纹及浮浆层裂纹。对于这几类裂缝；桩身合缝漏浆缝的缝隙大小合格与否规范中有所规定；起吊、装运、堆放引起裂缝的桩严禁用于施工中。收缩裂缝主要是由于水灰比控制或养护不当造成的，一般分布于桩身自端头算起2.5米范围的内壁。有过多、过深内壁裂缝的方桩，如用于施工中，在锤击、焊接、锤重、落距、贯入度控制不当时，裂缝尖端在受到集中应力的作用下，导致其进一步扩展，甚至形成贯通裂缝。结果使桩身存在或轻微、或明显、或严重的缺陷，进而影响桩身的完整性及承载力。为此，监理在方桩进场后的外观质量检查验收时，一定要严格把关，不能让有过多、过深裂缝的方桩用于工程中，不给基础留下安全隐患。

③ 方桩就位时，桩身垂直度偏差不应大于0.5%，桩身、桩帽、桩锤的中心线必须重合，否则应进行调整，必要时应拔出重打，直至符合上述要求。打桩过程中要随时监测桩身垂直度，防止偏心打桩，如有偏差应及时纠正。

④ 高强预应力混凝土空心方桩接桩。高强度预应力混凝土空心方桩现在全部采用端头板电焊连接，当底桩桩头被沉至离地面0.5～1.0m时，可用钢丝刷将两个对接桩头上的泥土、铁锈刷净，露出金属光泽，然后在四周均匀对称点焊4～6点，检查上下桩的错位偏差不大于2mm后施焊。焊接应对称进行，焊接层数不少于2层，内层焊渣必须清理干净方能施焊外面一层，焊缝应饱满、连续。必要时可对焊缝进行探伤检测。焊好的接头必须冷却8～10min 后，才能继续锤击，严禁用水冷却或焊好即打。

⑤ 旁站监理时应对送桩深度及方式进行控制，对承载力较大摩擦端承桩送桩深度不宜超过2m,送桩太深会给接下来开挖及接桩作业，特别是在淤泥或淤泥质土中的作业带来较大的质量隐患及施工安全上的风险。在施工旁站监理时，有时会看到一种不好送桩的现象；当桩接近地面，桩接近收锤时，施工单位为了节约时间，直接用桩帽送桩，而不用送桩器，这是不允许的。监理发现这种情况时应制止。因为桩帽入土与地面接触后，锤击能量因传递不顺畅而损失大，收锤贯入度数值也就不能真实反映收锤标准，送桩不到位，为基础质量埋下隐患。

⑥ 在较厚的粘土、砂质粘土、粉质土中施打多节桩，宜连续施打，一次完成，避免因间歇时间过长，桩周土体固结而再次打入困难。

⑦ 对出现的桩顶位移、垂直度突变、桩头被打碎、送桩到一定深度后不能收锤、断桩、桩身跳动、桩锤回弹应及时认定和处理。桩头易被打碎是锤击方桩施工容易出现的问题。结合本工程分析原因有以下几点：（1）、桩身制作质量原因。高强度预应力混凝土空心方桩在生产过程中桩头部位由于生产工艺的原因，易产生桩头不密实、漏浆等质量缺陷，所以在方桩制作和进场时要严格把关，不得出现桩头混凝土不密实、疏松、漏浆等不良缺陷。必要时桩头部位可加设钢箍；（2）地层原因，本工程桩尖持力层为13层粉砂层，这种地层会随着施工桩数的增加发生挤密现象，造成沉桩难度加大。如果施工中把桩送至设计标高，则部分桩身进入持力层约3～4米。这样锤击数就会增加，造成最后一节桩桩头疲劳破坏，所以施工以贯入度控制为主，设计标高控制为辅。

⑧ 在施工过程中应对桩顶和地面土体的竖向和水平位移进行系统观测（不少于总桩数的10%），出现异常，应采取措施。如出现上浮桩，要复打。

⑨ 打桩时应由专职记录员及时准确的填写施工记录并经旁站监理人员验证签字认可。

2.3.3 方桩基础施工质量验收

① 方桩基础施工结束后，应及时进行施工质量验收。其桩位允许偏差，桩顶标高和桩身质量应符合下列规定：a、截桩后的桩顶标高允许偏差为10mm；b、桩顶平面位置偏差为最外边桩桩边长的1/3或中间桩桩边长的1/2；c、桩身无破损、裂纹。

② 单桩竖向承载力检测和桩身完整性检测。方桩基础单桩竖向承载力检测一般采用静载试验或高应变动测法，本工程采用静载试验检测方法。桩身完整性检测采用低应变动测法。静载试验检测15根，低应变动测法检测281根，全部合格。

结语

综上所述，尽管方桩的施工隐蔽性高，发现质量问题难，事故处理难，但其质量控制的重要性是不言而喻的。作为监理，有责任加深对现行规范规程的理解和准确执行。相信建设、勘察、设计、监理、施工单位各方在履行好自身的责任和义务后，桩基的质量和安全是有保证的。

参考文献：1.建筑桩基技术规范JGJ94-2008

2.徐至均，李智宇.预应力混凝土管桩基础设计与施工.北京：机械工业出版社，2005.

3.杨 武.PHC管桩锤击施工监理应注意的问题.北京：中国建筑工业出版社，2003.