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摘要：对预应力混凝土管桩施工的质量控制进行总结和探讨，阐述了管樁的选择及应用条件、施工程序及优缺点、质量控制的重点与难点、常见问题预防与处理等。
关键词：管桩施工质量控制；焊接接桩；成本低；施工速度快
Abstract: Quality control of the construction of prestressed concrete pipe pile are summarized and discussed, the choice and application conditions, advantages and disadvantages of tubular pile construction procedure and quality control, the key and difficult points, prevention and treatment of common problems.
Key words: construction quality control of pipe; welding pile; low cost; high construction speed
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1 前言
桩基础作为重要的基础形式，在天津、上海、广州等地质情况复杂，地基土承载力较低的沿海城市广泛应用。预应力管桩基础和使用最为广泛的钢筋混凝土灌注桩相比，具有成本低，节约材料（中空）、施工速度快等特点，使用于层高不高，结构相对简单的建筑。
2 施工工艺原理
通过预应力管桩预制，现场压桩施工、接桩，桩头焊接锚筋，桩头混凝土灌实，以及必要的检测手段，保证预应力管桩基础的承载力。
3 主要施工设备
ZAXIS200挖掘机、50t汽车吊车、5t 的DCB60-15型柴油锤桩机、GTS-711S拓普康全站仪、TDJ2E光学经纬仪、C30Ⅱ水准仪
4 施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程
测量放线→桩机就位→喂桩→桩对位、调直→压桩→接桩→送桩→检查验收→桩头焊锚固筋→桩头灌混凝土
4.2桩位及标高控制：
桩点施放应根据桩位平面图、建筑红线和主要基轴线，采用全站仪定向及确距，点位误差应小于20mm。
架设水准仪，依据水准点高程计算出水准仪高程，根据有效桩顶标高计算出桩顶到水准视线基点的距离（既送桩深度），并在送桩器上做出标记，作为控制桩顶标高的依据。
4.3桩机就位
打桩顺序：从楼的一边向另一边施工；在桩位复核无误后，桩机按照规定的打桩顺序就位。沉桩时桩机定位应准确、水平、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。
4.4喂桩
4.4.1选用吊车将桩送至距桩机距离的适当位置，排放平顺，保证桩机起吊平稳。
4.4.2在喂桩的过程中，确保安全、平稳，防止桩体磕碰损坏、伤人和伤机。
4.4.3喂桩前，要仔细检查，确保所使用桩的质量、型号准确无误。
4.5桩的对位、调直
4.5.1直接将桩吊入井口，用抱柱器将桩抱紧。将桩尖对准桩位插入，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%，必要时宜拔出重插。
4.5.2应采用经纬仪或线坠等方法观测桩体的垂直度，并在压桩过程中跟踪观察，随时调整垂直度偏差。
4.6压桩
4.6.1在确认桩位准确无误后，方可加压使桩体连续下沉。
4.6.2在压桩过程中，当遇到压力值急剧增加，桩体突然发生倾斜、移位，桩顶或桩体出现严重裂缝、破碎等情况时，应暂停压桩，并分析原因，采取相应措施。
4.6.3在压桩过程中准确记录沉桩过程中的各种情况和变化，详细记录沉桩的压力读数、压桩时间和桩位编号及桩的质量情况。
4.7接桩
4.7.1严格按照设计同意的几种配桩形式调配管节长度，避免接桩时桩尖处于或接近硬持力层。
4.7.2接桩时上节桩与下节桩应对直，下节桩不得已呈倾斜状态时，上节桩仍应以轴线垂直为准，下、下两块端桩轴向错位量应小于10mm，坡口根部间隙小于4mm，若根部间隙过大，应用铁片填实再行施焊。
4.7.3接桩采用钢端板焊接法，桩节顶端距地面1m左右就可接桩。
4.7.4焊接工艺应符合如下规定：
①上、下端板应除污、除锈。坡口处呈金属光泽方可施焊；
②选用焊条直径应能满足焊透坡口根部的要求，一般规定根部打底须用直径3－4mm的焊条，其余部分可用4－5mm的焊条；
③焊接时分层对称均匀连续施焊，焊接道数不少于2道，每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷，根部必须须焊透。焊接部分不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣、裂缝等有害缺陷。表面加强焊缝堆高应饱满。焊接后应进行外观检查，发现有缺陷应返工修整，同一道焊缝返修次数不得超过2次。
④接桩宜设导向箍就位上节桩，上下应顺直，接桩时上下节桩的中心线偏差不宜大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。焊接遍数不得少于二遍，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层。焊接时先在坡口圆周上对称点焊4点，然后对称焊接，两人同时对角对称进行，焊缝应连续饱满，桩端处间隙采用厚薄适当、最好加工成楔形的铁片填实焊牢。尽可能缩小接桩时间，焊后自然冷却8分钟。焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。
⑤因本场地地下水对钢结构有弱腐蚀性，接桩钢零件应涂刷冷底子油进行防腐蚀处理。
⑥大风天气，应有可靠的防风措施，否则不得进行焊接施工。
4.8 截桩
管桩一般不宜截桩，若因地质较硬，管桩无法压到位而高出设计标高时需要截桩，宜采用锯桩机进行截桩，若采用手工截桩，应先将不需要截桩的桩身端部用钢箍抱紧，尔后沿钢箍上缘剔凿沟槽、截断，钢筋可用气割法切断，严禁使用硬砸。
4.9 特殊情况处理
遇下列特殊情况之一应暂停打桩，并及时与设计、监理等有关人员研究处理：
①压桩力突变；
②沉桩入土深度与设计要求差异较大；
③桩头混凝土剥落、破碎，或桩身混凝土出现裂缝或破碎；
④桩身突然倾斜、跑位；
⑤地面明显隆起、邻桩上浮或位移过大；
⑥压桩不到位
沉桩后，试桩桩头高出地表部分应小心保护，严禁施工机械碰碰撞或将桩头用作拉锚点。沉桩后，管桩孔洞应做好覆盖等措施，防止坠人坠物事件的发生。
4.10管桩施工过程配备桩尖形式由设计选用,其形式见图1、2所示。
图1 十字型钢桩尖结构图图2 开口型钢桩尖结构图
4.11管桩施工完成后低于设计标高接桩形式见下图3所示。
图3 接桩详图
5 效益分析
5.1工期
施工速度快、周期短，可省去后期养护时间。桩基检测简单、方便，检测速度快。总工期是普通灌注桩桩基础施工工期的一半。
5.2成本
5.2.1与钻孔灌注桩工艺相比，管桩有着显著的经济效益和较高的单桩承载力。其经济性主要来源于其较少的材料用料（由于其有着较高的单桩承载力，故单桩长度和桩总数可相应减少）。一般管桩的承载力是同直径钻孔灌注桩的2-3倍，使建筑物的桩数减少，承台体积减少，基础造价降低
5.2.2施工所需设备较少，设备周转快，利润率高。
5.2.3采用管桩的经济效益主要体现在设计成本和工期成本上，按每米管桩比直径800mm人工挖孔桩节约造价30%以上，人工挖孔桩总成本按350元/每米计算，而管桩施工成本价一般为240元/每米，每米可节约100元，工期成本因工程而异，采用管桩基础施工工期明显缩短。
5.3 社会效益
环保，对施工现场环境的破坏小。尤其是采用静压工艺后，既避免了噪声扰民，也杜绝了某些现场灌注工艺带来的泥浆外流造成的环境污染以及余土外运等现象。
6 应用实例
团泊新城西区管铺头村民还迁保障房工程总建筑面积23.89万平方米，其中地下2.53万平方米、地上21.36万平方米，包括新建还迁住宅楼包括地上5层、半地下室1层建筑57栋、层高3米，结构类型为砖混结构；地上11层建筑18栋、层高3米，结构类型为剪力墙结构，均采用预应力混凝土管桩基础。
该工程室外地坪相当于大沽高程3.550米，五层砖混结构±0.000相当于大沽高程5.000米，十一层剪力墙结构±0.000相当于大沽高程4.000米。
五层砖混结构预应力管桩工程桩型号为PHC A 400 80 9 10，桩长19m，桩径400mm，壁厚80mm，桩顶标高-3.600米（相当于大沽高程1.400米），单桩竖向极限承载力为1100KN，共7187根；预应力管桩试桩型号为PHC A 400 80 11 10，桩长21m，桩径400mm，壁厚80mm，桩顶标高为-1.600米（相当于大沽高程3.400米），试桩扣除承台底垫层以上樁长单桩竖向极限承载力不小于1300KN，共171根，以8层的粉质粘土为桩端持力层。
十一层剪力墙结构预应力管桩工程桩和试桩型号均为PHC A 500 100 13 10，桩长23m，桩径500mm，壁厚100mm，桩顶标高-2.450米（相当于大沽高程1.550米），工程桩单桩竖向极限承载力为2000KN，共1596根，36708米，试桩单桩竖向极限承载力不小于2200KN，共54根，1242米，以9层的粉土为桩端持力层。
采用管桩基础施工能够缩短工期、节约成本、环保等特点在团泊新城西区管铺头村民还迁保障房工程中有所体现。
参考文献：
[1]陈坚和《预应力管桩设计理论》《中国城市经济》2011年06期
[2]刘永超《预应力混凝土管桩结构性能研究及新桩型开发》《天津大学》2009年
[3]吕才能 冯庆华《预应力管桩沉桩过程中的常见问题分析及施工处理措施》《中小企业管理与科技》2009年8月下旬刊
[4]《预应力混凝土管桩》03SG409中国建筑标准设计研究院出版 2003
关键词：管桩施工质量控制；焊接接桩；成本低；施工速度快
Abstract: Quality control of the construction of prestressed concrete pipe pile are summarized and discussed, the choice and application conditions, advantages and disadvantages of tubular pile construction procedure and quality control, the key and difficult points, prevention and treatment of common problems.
Key words: construction quality control of pipe; welding pile; low cost; high construction speed
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1 前言
桩基础作为重要的基础形式，在天津、上海、广州等地质情况复杂，地基土承载力较低的沿海城市广泛应用。预应力管桩基础和使用最为广泛的钢筋混凝土灌注桩相比，具有成本低，节约材料（中空）、施工速度快等特点，使用于层高不高，结构相对简单的建筑。
2 施工工艺原理
通过预应力管桩预制，现场压桩施工、接桩，桩头焊接锚筋，桩头混凝土灌实，以及必要的检测手段，保证预应力管桩基础的承载力。
3 主要施工设备
ZAXIS200挖掘机、50t汽车吊车、5t 的DCB60-15型柴油锤桩机、GTS-711S拓普康全站仪、TDJ2E光学经纬仪、C30Ⅱ水准仪
4 施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程
测量放线→桩机就位→喂桩→桩对位、调直→压桩→接桩→送桩→检查验收→桩头焊锚固筋→桩头灌混凝土
4.2桩位及标高控制：
桩点施放应根据桩位平面图、建筑红线和主要基轴线，采用全站仪定向及确距，点位误差应小于20mm。
架设水准仪，依据水准点高程计算出水准仪高程，根据有效桩顶标高计算出桩顶到水准视线基点的距离（既送桩深度），并在送桩器上做出标记，作为控制桩顶标高的依据。
4.3桩机就位
打桩顺序：从楼的一边向另一边施工；在桩位复核无误后，桩机按照规定的打桩顺序就位。沉桩时桩机定位应准确、水平、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。
4.4喂桩
4.4.1选用吊车将桩送至距桩机距离的适当位置，排放平顺，保证桩机起吊平稳。
4.4.2在喂桩的过程中，确保安全、平稳，防止桩体磕碰损坏、伤人和伤机。
4.4.3喂桩前，要仔细检查，确保所使用桩的质量、型号准确无误。
4.5桩的对位、调直
4.5.1直接将桩吊入井口，用抱柱器将桩抱紧。将桩尖对准桩位插入，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%，必要时宜拔出重插。
4.5.2应采用经纬仪或线坠等方法观测桩体的垂直度，并在压桩过程中跟踪观察，随时调整垂直度偏差。
4.6压桩
4.6.1在确认桩位准确无误后，方可加压使桩体连续下沉。
4.6.2在压桩过程中，当遇到压力值急剧增加，桩体突然发生倾斜、移位，桩顶或桩体出现严重裂缝、破碎等情况时，应暂停压桩，并分析原因，采取相应措施。
4.6.3在压桩过程中准确记录沉桩过程中的各种情况和变化，详细记录沉桩的压力读数、压桩时间和桩位编号及桩的质量情况。
4.7接桩
4.7.1严格按照设计同意的几种配桩形式调配管节长度，避免接桩时桩尖处于或接近硬持力层。
4.7.2接桩时上节桩与下节桩应对直，下节桩不得已呈倾斜状态时，上节桩仍应以轴线垂直为准，下、下两块端桩轴向错位量应小于10mm，坡口根部间隙小于4mm，若根部间隙过大，应用铁片填实再行施焊。
4.7.3接桩采用钢端板焊接法，桩节顶端距地面1m左右就可接桩。
4.7.4焊接工艺应符合如下规定：
①上、下端板应除污、除锈。坡口处呈金属光泽方可施焊；
②选用焊条直径应能满足焊透坡口根部的要求，一般规定根部打底须用直径3－4mm的焊条，其余部分可用4－5mm的焊条；
③焊接时分层对称均匀连续施焊，焊接道数不少于2道，每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷，根部必须须焊透。焊接部分不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣、裂缝等有害缺陷。表面加强焊缝堆高应饱满。焊接后应进行外观检查，发现有缺陷应返工修整，同一道焊缝返修次数不得超过2次。
④接桩宜设导向箍就位上节桩，上下应顺直，接桩时上下节桩的中心线偏差不宜大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。焊接遍数不得少于二遍，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层。焊接时先在坡口圆周上对称点焊4点，然后对称焊接，两人同时对角对称进行，焊缝应连续饱满，桩端处间隙采用厚薄适当、最好加工成楔形的铁片填实焊牢。尽可能缩小接桩时间，焊后自然冷却8分钟。焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。
⑤因本场地地下水对钢结构有弱腐蚀性，接桩钢零件应涂刷冷底子油进行防腐蚀处理。
⑥大风天气，应有可靠的防风措施，否则不得进行焊接施工。
4.8 截桩
管桩一般不宜截桩，若因地质较硬，管桩无法压到位而高出设计标高时需要截桩，宜采用锯桩机进行截桩，若采用手工截桩，应先将不需要截桩的桩身端部用钢箍抱紧，尔后沿钢箍上缘剔凿沟槽、截断，钢筋可用气割法切断，严禁使用硬砸。
4.9 特殊情况处理
遇下列特殊情况之一应暂停打桩，并及时与设计、监理等有关人员研究处理：
①压桩力突变；
②沉桩入土深度与设计要求差异较大；
③桩头混凝土剥落、破碎，或桩身混凝土出现裂缝或破碎；
④桩身突然倾斜、跑位；
⑤地面明显隆起、邻桩上浮或位移过大；
⑥压桩不到位
沉桩后，试桩桩头高出地表部分应小心保护，严禁施工机械碰碰撞或将桩头用作拉锚点。沉桩后，管桩孔洞应做好覆盖等措施，防止坠人坠物事件的发生。
4.10管桩施工过程配备桩尖形式由设计选用,其形式见图1、2所示。
图1 十字型钢桩尖结构图图2 开口型钢桩尖结构图
4.11管桩施工完成后低于设计标高接桩形式见下图3所示。
图3 接桩详图
5 效益分析
5.1工期
施工速度快、周期短，可省去后期养护时间。桩基检测简单、方便，检测速度快。总工期是普通灌注桩桩基础施工工期的一半。
5.2成本
5.2.1与钻孔灌注桩工艺相比，管桩有着显著的经济效益和较高的单桩承载力。其经济性主要来源于其较少的材料用料（由于其有着较高的单桩承载力，故单桩长度和桩总数可相应减少）。一般管桩的承载力是同直径钻孔灌注桩的2-3倍，使建筑物的桩数减少，承台体积减少，基础造价降低
5.2.2施工所需设备较少，设备周转快，利润率高。
5.2.3采用管桩的经济效益主要体现在设计成本和工期成本上，按每米管桩比直径800mm人工挖孔桩节约造价30%以上，人工挖孔桩总成本按350元/每米计算，而管桩施工成本价一般为240元/每米，每米可节约100元，工期成本因工程而异，采用管桩基础施工工期明显缩短。
5.3 社会效益
环保，对施工现场环境的破坏小。尤其是采用静压工艺后，既避免了噪声扰民，也杜绝了某些现场灌注工艺带来的泥浆外流造成的环境污染以及余土外运等现象。
6 应用实例
团泊新城西区管铺头村民还迁保障房工程总建筑面积23.89万平方米，其中地下2.53万平方米、地上21.36万平方米，包括新建还迁住宅楼包括地上5层、半地下室1层建筑57栋、层高3米，结构类型为砖混结构；地上11层建筑18栋、层高3米，结构类型为剪力墙结构，均采用预应力混凝土管桩基础。
该工程室外地坪相当于大沽高程3.550米，五层砖混结构±0.000相当于大沽高程5.000米，十一层剪力墙结构±0.000相当于大沽高程4.000米。
五层砖混结构预应力管桩工程桩型号为PHC A 400 80 9 10，桩长19m，桩径400mm，壁厚80mm，桩顶标高-3.600米（相当于大沽高程1.400米），单桩竖向极限承载力为1100KN，共7187根；预应力管桩试桩型号为PHC A 400 80 11 10，桩长21m，桩径400mm，壁厚80mm，桩顶标高为-1.600米（相当于大沽高程3.400米），试桩扣除承台底垫层以上樁长单桩竖向极限承载力不小于1300KN，共171根，以8层的粉质粘土为桩端持力层。
十一层剪力墙结构预应力管桩工程桩和试桩型号均为PHC A 500 100 13 10，桩长23m，桩径500mm，壁厚100mm，桩顶标高-2.450米（相当于大沽高程1.550米），工程桩单桩竖向极限承载力为2000KN，共1596根，36708米，试桩单桩竖向极限承载力不小于2200KN，共54根，1242米，以9层的粉土为桩端持力层。
采用管桩基础施工能够缩短工期、节约成本、环保等特点在团泊新城西区管铺头村民还迁保障房工程中有所体现。
参考文献：
[1]陈坚和《预应力管桩设计理论》《中国城市经济》2011年06期
[2]刘永超《预应力混凝土管桩结构性能研究及新桩型开发》《天津大学》2009年
[3]吕才能 冯庆华《预应力管桩沉桩过程中的常见问题分析及施工处理措施》《中小企业管理与科技》2009年8月下旬刊
[4]《预应力混凝土管桩》03SG409中国建筑标准设计研究院出版 2003