预引孔植桩工艺在PHC管桩静压施工中的应用实例

预引孔植桩工艺在PHC管桩静压施工中的应用实例

作者：李云峰 邢启璘

来源：《建筑建材装饰》2015年第02期

摘要：本文主要介绍预引孔植桩工艺在预应力高强混凝土预制管桩静压施工中的实际应用，保证预应力管桩施工质量，以满足规范与设计要求。 关键词：预应力高强砼管桩；静压施工；预引孔植桩工艺 前言

近年来，随着混凝土预应力管桩（PHC）的不断推广，城市建设中采用预应力管桩基础的工程越来越多。PHC管桩深受业主、施工单位和设计人员的欢迎，主要原因是它具有单桩竖向承载力高、施工质量可靠、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优点。

但在管桩施工中常常会碰到沉桩的压力超过管桩本身的设计极限承载力，而桩尖尚未达到设计标高的现象，或是在有浅层淤泥质土层中施工管桩时，淤泥质土层中的水平挤土效应对工地周边的建筑物、构筑物产生水平挤力，造成周围房屋、道路开裂及下水道等移位等问题，这时就需要采用预引孔植桩技术措施来处理。 1预应力管桩引孔工艺

桩基引孔，即在桩基原位预钻孔，在桩位原位对浅层土进行钻孔取土，根据施工规范要求，引孔直径应小于桩身直径。预钻孔植桩工艺的采用，减少了施工阶段桩身上部对浅层土的挤密效应，降低施工难度，使既定的施工机械能达到设计对沉桩标高的要求。

采用引孔植桩工艺的优点如下：（1）因为阻力减小，沉桩速度加快，平均速度可达1m/min以上（不含接桩焊接时间）；（2）桩身的损伤和桩头爆裂、桩身偏斜等问题大幅减少；（3）对地基的地质结构和岩石土质情况提前了解清楚，有效减少了静压施工时沉降过大和承载力低等问题，施工质量更可靠；（4）减少了沉桩时的挤土效应，有利于对已施工完毕的邻桩和周边既有构筑物、建筑物的保护。 2工程概况

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御品江山项目位于景洪市景亮路南侧，场地东南侧紧邻道路及六层民房，西北侧邻景亮路，总建筑面积16万m2，地下一层，地上27层。设计时采用了PHC管桩基础，共2258根桩。桩型为PHC500—AB125，设计桩长约12～18m，每节桩长约8～12m，以卵石层为桩端持力层，要求桩端全断面进入代号⑤2的卵石层≥0.5m，单桩竖向承载力设计值为1900KN，压桩力为2倍单桩竖向承载力设计值。因现有道路（景亮路）已埋设地下给排水管道，且周边建筑物密集，为尽量减少或消除挤土效应对周边建筑物的影响，同时为了减少噪声对居民生活的干扰，本项目的预应力管桩拟采用静压沉桩方式。

根据岩土工程勘察报告，该工程场地自上而下主要由素填土（Q41）、冲积层（Q3a1）粉质粘土、粉土、粉砂、卵石组成，场地地下水位埋深7.5m～9.3m。场地地基土工程特性评价如下：

代号④的地层为粉砂，场区内遍布，埋深3.40～17.50m，厚0.60～13.20m，平均厚度4.89m，中密，局部夹薄层卵石，强度中硬。该土层含水量（w）平均值为20.70%，压缩模量（Es0.1-0.2）平均值为12.11（MPa），孔隙比（e）平均值为0.593，标贯击数（杆长校正后）平均值N=16.6击。

代号⑤1的地层为卵石，粒径一般为20～80mm，坚硬，圆锥动力触探试验锤击数（杆长校正后）平均值N63.5=12.4击，据所取6件样品分析情况表明：粒径>20mm为62.4%。合金钻头钻进较难。中密～密实，分选性好，级配差，整个场地均有分布，埋深13.85～18.60m，厚0.60～2.10m。

代号⑤2的地层为的地层为卵石，粒径一般为20～100mm，坚硬～极坚硬，圆锥动力触探试验锤击数（杆长校正后）平均值N63.5=1=27.0击，据所取14件样品分析情况表明：粒径>20mm为93.2%。合金钻头无法钻进，金刚石钻头钻进较难。中密～密实，分选性好，级配差，整个场地均有分布，埋深14.90～19.40m，揭露厚度1.15～20.30m。

地勘报告显示该工程场地复杂、特殊，持力层标高变化很大，依据本场地地质状况，如果采用静压沉桩方式施工，管桩难以穿透代号④的粉砂层和代号⑤1的卵石层，则需辅以引孔及加桩尖措施，以保证桩端进入持力层。 3引孔方式确定

本地引孔方式习惯采用长螺旋钻干作业引孔，孔直径为480mm，引孔深度初步考虑入持力层0.5m，引孔深度和单桩承载力特征值现场试验确定。

根据地勘报告和桩位图，初步测算地面至持力层0.5m处平均厚度约18.2m，长螺旋钻引孔长度大约18.1m，有效桩长大约为13.2m。引孔费用为20元/m，预计增加引孔费18.1m/根×2258根×20元/m=81.73万元。

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4试桩施工及检测

综合设计、建设、桩基础施工单位意见，试桩一共24根，位置按桩数比例平均分配在各栋。单桩承载力特征值初步按1900KN考虑，压桩终压值按3800KN复压三次施工，桩尖采用开口桩尖，引孔孔径为480mm，引孔深度进入持力层0.5m左右，具体引孔深度和单桩承载力特征值试桩结果确定。静压桩机选择YZY800型静力式压桩机，压桩机功率150KW，最大压力8000KN；螺旋钻机选用CFG长螺旋钻机，功率110KW，最大引孔深度24m。为确保场地有足够承载力满足压桩机作业，决定先在原始地面进行管桩施工，待管桩施工结束后再开挖土方。24根试桩平均引孔深度17.9m，平均压桩长度18.3m，均采用两根桩焊接。试桩完成后，对全部24根管桩分别进行了单桩竖向抗压静载试验， 按设计要求，最大试验荷载为3800KN（单桩设计承载力特征值的2倍）。经检测，有5根试验荷载为3420KN，19根达到3800KN，相对沉降量，经检测单桩竖向承载力值及相对沉降量符合《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106-2014）要求。 5试桩总结

通过试桩数据及静载试验报告，总结如下：

若本场地不引孔，静压桩难以穿透代号④的粉砂层和代号⑤1的卵石层，所以必须引孔施工。

场地地下水位埋深7.5m～9.3m，因此桩尖采用了开口桩尖。

引孔深度进入持力层0.3m，若静压桩压桩深度不能超过引孔深度，则该引孔方式不成功。原因为持力层上覆卵石层，压桩过程中孔壁土体掉落及孔底沉渣、地下水的影响导致静压桩深度不能超过引孔深度，桩的设计承载力由于孔底水、土的存在而形成土塞效应，桩端水土压力的消散将会导致桩身受荷后沉降过大而达不到承载力的设计要求。

引孔深度进入持力层0.3m，静压桩全部进入持力层，压桩深度超过引孔深度，则该引孔沉桩方式成功，桩基正式施工时按引孔深度进入持力层0.2～0.5m控制。

监理、业主、设计、地勘、施工单位对压桩全过程监控，当桩静载试验结果出现异常时立即现场会商处理，不存在施工质量问题，压桩压力值是特征值的2倍，同地勘报告结论场地复杂吻合，则卵石层可作为桩的持力层，单桩承载力特征值可按1900KN考虑。

本项目单栋建筑物占地面积小，但设计载荷较大，根据试桩结果及业主意见，确定的单桩承载力特征值按1900KN设计。 6引孔及静压桩施工注意事项

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孔位定位放线应精确，用全站仪反复校核各桩位点，钻机钻杆应垂直，垂直度

引孔作业和压桩作业应连续进行，间歇时间不得超过4小时。在应用桩基引孔技术后，工程桩沉桩的速率也应进行控制，以免沉桩过快导致桩尖的阻力超高，降低桩基引孔的效果。 引孔机施钻引孔过程中，必须根据桩顶标高和工程地质资料，准确控制好引孔深度，同时不得超钻而穿透桩端持力层。观察取土土壤的状况和色泽，分辨土质、测量引孔深度是否达到要求。

压桩施工前，桩的长度配置必须同时考虑桩的引孔深度和工程地质资料反映的桩端持力层深度，合理配置桩长。

终压成桩时，当油压值达到终压值3800KN后，复压3次，每次为5～10s，在复压时设专人测量沉降量，当累计沉降量不大于10mm时，即可成桩，否则，继续复压，直到满足沉降量要求为止。

施工完成的引孔，应及时用木板遮盖，防止坠落事故。

由于静压桩机功率150KW，CFG长螺旋钻机功率110KW，用电量大，临时变压器及临时电缆应根据桩机及螺旋钻机数量合理设置，否则无法满足施工。 7桩基施工及检测结果

我司按照试桩总结全面组织施工，YZY800型静力式压桩机配备2台，CFG长螺旋钻机配备2台，2013年10月22日开始施工，2013年3月30日结束，共施工管桩2258根，因场地未开挖土方，均采取地面送桩作业。桩的有效长度12.0m～14.4m，送桩深度为4.2m～6.8m，桩长变化不大。全过程共爆桩17根，根据设计意见，改在相邻位置补桩，及时解决。 桩身完整性检测640根，其中Ⅰ类桩578根，Ⅱ类桩62根，Ⅰ类桩占检测总数的90.3%，Ⅱ类桩占检测总数的9.7%。

静载力试验检测33根桩，试验桩入土深度为17.7m～20.4m，最大试验荷载3800KN，桩顶沉降量大部分为10.17mm～19.82mm，仅一根桩入土深度19.7m沉降量为31.6mm，沉降量在规范允许范围，Q-S曲线平缓，无陡降段，S-1gt曲线呈平缓规则排列，此33根桩的单桩竖向抗压极限承载力均为Ra≥1710KN。

该项目在实施引孔技术后，减小了桩尖穿透持力层上方砂层和卵石层的阻力，提高了施工效率，同时保证桩身完整和管桩设计承载力的要求。 8结语

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对于场地复杂特殊地质条件的场地，静压桩有难以穿透土层时，可通过先引孔后压桩施工措施解决，压桩深度需超过引孔深度，PHC管桩桩端需进入持力层；当单栋建筑物占地面积大，静压桩入土深度较浅时，由于桩长较短，单桩承载力可能会很较小，建议试桩后静载试验确定单桩竖向承载力值，否则很容易出现单桩竖向承载力值不能满足设计要求。 参考文献：

[1]JGJ94―94建筑桩基技术规范[S] [2]GB5007―2002建筑地基基础设计规范[S] [3]JGJ106―2003建筑桩基检测技术规范[S]

[4]GB50202―2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]