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【摘要】本文以沪宁城际铁路工程昆山制梁场的箱梁制存梁台座实例，阐述了PHC管桩在制存梁台座软土地基处理中的应用，介绍了管桩承载力的检算、施工工艺和质量控制要点。
【关键词】制梁场 PHC管桩 单桩承载力 工艺和质量
中图分类号：U238文献表示码：A
pick to 】 this article to shanghai-nanjing intercity railway engineering system of kunshan beam field of box girder to save liang pedestal as an example, this paper expounds the PHC pipe pile in application of soft soil foundation treatment beam pedestal, introduces the bearing capacity of pile is checked, the key points of construction technology and quality control.
【 key words 】 for single pile bearing capacity of beam field PHC pipe pile production and quality
1前言
PHC管桩是空心圆柱形先张法预应力钢筋混凝土预制桩，多用于沿海地区软土地基施工，但随着现代铁路的发展，铁路桥梁已由过去的T梁发展到大型箱梁，传统制存梁台座基础的软基处置方式已无法满足使用需求，因此采用PHC管桩作为制存梁台座基础是近几年一项新的软基处理方式，在合宁、广珠、京沪等国内大型铁路项目上广泛应用，施工技术逐步完善。
2工程概况
沪宁城际铁路工程昆山制梁场承担沪宁城际铁路DK257～DK278段范围内577孔无碴轨道箱梁预制、架设施工任务。
3工程地质条件
3.1 地形地貌及地层岩性
制梁场区原为农田，地形较为平整。场地所处地貌类型为冲积平原，现场勘探揭露和室内土工试验结果，主要分布有植物层（Qpd）和第四系冲积层（Qal）。
3.2岩土工程勘察地质资料如下表：
4PHC管桩基础承载力检算
4.1总体布置方案
4.1.1制梁台座荷载设计：按每片箱梁700t、底侧模120t、内模80t设计，安全系数1.2。
4.1.2存梁台座荷载设计：按每片箱梁700t设计，安全系数1.2。
4.2台座桩基设置
4.2.1制梁台座结构设计：每个制梁台座基础设2个承台，每个承台下均布13根直径30cm的管桩。
4.2.2存梁台座结构设计：存梁台座采用4点受力，每处双层存梁支点下设5根直径30cm的管桩。
4.3管桩受力检算
4.3.1单桩承载力计算公式
根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》：（6.2.2-1）
[P]=1/2(U∑aifili+λARa)
式中：[P] ---桩的容许承载力（KN）
U---管桩周长（m）；
A---桩底支承面积（m2）；
ai、a---震动沉桩对各土层桩周摩擦力和桩底承压力的影响系数，取值为1.0；
fi---桩周土的极限摩擦阻力；（kPa）
λ---系数；
Li---各土層厚度；
4.3.2制梁台座管桩受力检算
(1)荷载计算：
单片梁自重W1=7000KN
模型重W2=2000/32*5=312.5KN
制梁台座混凝土重量为W3=2.5×190×10=4750KN
每根管桩自重为W4=2.5×3.14×21×(0.3/2)2×10=37.1KN
制梁台座的施工荷载W5=100KN
总荷载W总= W1+W2+W3+26W4+W5=13127.1KN
取安全系数为1.2
则计算荷载N=1.2×13127.1K =15752.52KN
每个承台所承受荷载P2=15752.52÷2=7876.26KN
(2)张拉前基础整体受力（长为34m，宽为6.3m），地基平均应力为：σ=P/S=15752.52KN/(34×6.3)=73.5KN/m2＜120kpa
基底通过换填夯实处理后能满足应力要求。
(3)桩基承载力检算
桩尖土的极限承载力Ra=8000kPa，查表（6.2.2-1）λ=1。取桩打入深度21m计算,单桩承载力P为：
P=1/2(U∑aifili+λARa)
=1/2[3.14×0.3×(25×1.81+18×2.86+20×4.13+80×3.71+40×2.55+40×2.94+55×1.05)+1×3.14×(0.3/2)2×8000]=646KN
13P=8398KN﹥P2=7876.26KN
每个制梁台座设置26根长20m管桩能满足承载要求。
4.3.3双层存梁台座管桩受力检算
(1)荷载计算：
2片箱梁自重W1=7000×2=14000KN。
每个承台混凝土整体重量为W2=2.5×4.41（截面积）×1.0×10=110.3KN
每根管桩自重为W3=2.5×3.14×30×(0.3/2)2÷4×10=54.7KN
存梁区梁体的施工荷载W4=10 KN
总荷载W总= W1+4W2+20W3+W4=15545.2KN
取安全系数为1.2
则计算荷载N=1.2×15545.2=18654.24KN
每个承台所承受的荷载P2=18654.24÷4=4663.56KN
(2)桩基承载力检算
桩尖土的极限承载力Ra=8000kPa，查表（6.2.2-1）λ=1。取桩打入深度30.5m计算,则单桩承载力p为：
P=1/2(U∑aifili+λARa)
=1/2[3.14×0.3×(25×1.81+18×2.86+20×4.13+80×3.71+40×2.55+40×2.94+55×6.3+80×4.75)+1×3.14×(0.3/2)2×8000]=942KN
5P=4710KN﹥P2=4663.56KN
每个双层存梁台座设置20根长30.5m的管桩能满足承载要求。
5PHC管桩静载检测
静载检测2根，根据《建筑基桩检测技术规范》要求，试验荷载按单桩竖向承载力1.5倍加载，即制梁台座20m桩1050KN、双层存台座30.5m桩1400KN加载。
5.1 加载方式
采用慢速维持荷载法电动油泵逐级加载，分级荷载为最大加载量的1/10，卸载分级进行，逐级等量卸载。采用由主梁、工字钢和跳板搭成的压重反力平台，由钢筋混凝土块堆积，压重量为最大试验荷载的1.2倍。
图 1 PHC管桩进行静载试验
5.2 检测结果
所抽取的2根工程桩（C1-5-N10#、C1-3-N5#）加载到最大试验荷载时，终止加载，其总沉降量分别为7.76mm、6.26mm，总沉降量小于40mm，而Q～s曲线平缓，无明显陡降段，s～lgt曲线呈平缓规则排列，因此C1-5-N10#、 C1-3-N5#单桩竖向抗压极限承载力满足设计要求。检测结果见下表：
表2Q～s曲线
表3s～lgt曲线
表4 试验结果汇总表
6管桩施工工艺要点
6.1机械设备配置
选用 2 台液压式多功能静压桩机，相应的接桩、吊装等配套机械设备及仪器见下表：
表5 机械设备及仪器表
图 2ZYJ250A液压静力压桩机
图3 ZYJ120A液压静力压桩机
6.2施工工艺流程
采用静压桩机进行施工，具体施工工艺流程如下：
图 5施工工艺流程图
6.3施工程序和质量要求
6.3.1定位放样：
按平面布置图准确放出桩位控制桩，然后进行施工桩位放桩，桩位偏差不得大于10mm。
6.3.2压桩顺序：
为确保压桩的垂直度和桩位正确，避免压桩挤土而引起的桩的偏斜和位移，压桩时按先内后外、先中间后两边的原则进行编号，按编号顺序进行压桩作业。
6.3.3桩体运输
为防止移桩断裂，吊装应缓慢，吊点适宜。当管桩叠放在2层以下时可采用打桩机拖拉取桩，超过2层应采用吊机取桩（三点支撑自行式打桩机不得拖拉取桩）。
6.3.4静压沉桩
(1)静压沉桩时，地基承载力不应小于压桩机接地压强的1.2倍，场地应平整。
(2)压桩过程中应测量桩身的垂直度。当桩身垂直度偏差大于1％时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。
(3) 出现下列情况之一时，应暂停压桩作业，并分析原因，采用相应措施：
① 压力表读数显示情况与勘察报告中的土层性质明显不符；
② 桩难以穿越具有软弱下卧层的硬夹层；
③实际桩长与设计桩长相差较大；
④出现异常响声,压桩机械工作状态出现异常；
⑤桩身出现纵向裂缝和桩头混凝土出现剥落等异常现象；
⑥夹持机构打滑；
⑦ 压桩机下陷。
6.3.5接桩
(1)下节管桩压入后，上端距离地面约 800～1000mm，以便上节接桩。
(2)接桩时上下节桩段应保持顺直，控制上桩的正确位置，使之不偏不斜，错位偏差不大2mm。
(3)桩对接前，上下端板表面应采用铁刷清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。
(4)在焊接前用经纬仪复测垂直度，在吻合口周围快速电焊，焊毕冷却后进行验收，合格后继续沉桩，至设计桩顶标高，桩顶标高采用水准仪进行控制。
表6桩位的允许偏差
7施工质量保证措施
7.1严格按照桩基布置图进行定位放线，做到定位准确无误，由工程技术人员和监理验收签认。
7.2桩的强度达到设计强度及龄期（常压养护为 28 天，压蒸养护为 1天）后方可运输、进场及沉桩施工，管桩的起吊、装卸、运输必须做到平稳，轻起轻放，严禁抛掷，碰撞、滚落。
7.3运至现场的预制管桩，厂方须提供完整的产品质量保证书，并经现场验收合格后方能使用，成品樁质量验收标准为：
表7成品桩质量验收标准
7.4管桩堆放和运输时，支点应按距两端 0.2L（L 为桩长）处设置，堆放层数不得超过三层，堆放场地须坚实平整，上下层支点在同一垂线上。
7.5在沉桩至接近设计深度时，应注意观察，根据试桩参数、以标高和压桩力严格控制沉桩标高。
7.6焊接用的焊条符合规范规定要求，焊条直径≥4mm。施焊时，先用点焊固定，然后分三次焊满焊缝，第二次焊时要将前一次焊缝表面的焊渣清理干净，焊缝要饱满无夹渣、气孔，施焊时对称焊接，减少焊接变形。
7.7沉桩工程中，当桩尖遇到硬土层或砂层而发生沉桩阻力突然增大，甚至超过压桩机最大静压能力而使桩机桩机上抬时，这时可以最大静压力作用在桩上，采取忽停忽压的冲击施压法，可使桩缓慢下沉直至穿透硬夹砂层。
7.8当沉桩阻力超过压桩机最大静压力或者由于来不及调正平衡配重，以致使压桩机发生较大上抬倾斜时，应立即停压并采取相应措施，以免造成断桩或其它事故。
8结束语
预应力混凝土管桩施工方便，承载力可靠，检测便利，是一种比较成熟的基础结构，广泛应用于制梁场台座基础。通过在昆山制梁场制存梁台座基础上的应用，使我们在管桩承载力检算、施工工艺和质量控制上取得较为可贵经验和成果，达到了预期目标。
参考文献:
[1]《铁路桥涵地基和基础设计规范》 （TB10002.5-2005）
[2]《建筑桩基技术规程》 （JGJ 94-2008）
[3]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 （GB 50202-2002）
[4]《建筑桩基检测技术规程》 （JGJ 106-2003）
[5]《路桥施工计算手册》 人民交通出版社 周水兴
[6]《岩土工程勘察报告》 昆山华一岩土勘测工程有限公司
【关键词】制梁场 PHC管桩 单桩承载力 工艺和质量
中图分类号：U238文献表示码：A
pick to 】 this article to shanghai-nanjing intercity railway engineering system of kunshan beam field of box girder to save liang pedestal as an example, this paper expounds the PHC pipe pile in application of soft soil foundation treatment beam pedestal, introduces the bearing capacity of pile is checked, the key points of construction technology and quality control.
【 key words 】 for single pile bearing capacity of beam field PHC pipe pile production and quality
1前言
PHC管桩是空心圆柱形先张法预应力钢筋混凝土预制桩，多用于沿海地区软土地基施工，但随着现代铁路的发展，铁路桥梁已由过去的T梁发展到大型箱梁，传统制存梁台座基础的软基处置方式已无法满足使用需求，因此采用PHC管桩作为制存梁台座基础是近几年一项新的软基处理方式，在合宁、广珠、京沪等国内大型铁路项目上广泛应用，施工技术逐步完善。
2工程概况
沪宁城际铁路工程昆山制梁场承担沪宁城际铁路DK257～DK278段范围内577孔无碴轨道箱梁预制、架设施工任务。
3工程地质条件
3.1 地形地貌及地层岩性
制梁场区原为农田，地形较为平整。场地所处地貌类型为冲积平原，现场勘探揭露和室内土工试验结果，主要分布有植物层（Qpd）和第四系冲积层（Qal）。
3.2岩土工程勘察地质资料如下表：
4PHC管桩基础承载力检算
4.1总体布置方案
4.1.1制梁台座荷载设计：按每片箱梁700t、底侧模120t、内模80t设计，安全系数1.2。
4.1.2存梁台座荷载设计：按每片箱梁700t设计，安全系数1.2。
4.2台座桩基设置
4.2.1制梁台座结构设计：每个制梁台座基础设2个承台，每个承台下均布13根直径30cm的管桩。
4.2.2存梁台座结构设计：存梁台座采用4点受力，每处双层存梁支点下设5根直径30cm的管桩。
4.3管桩受力检算
4.3.1单桩承载力计算公式
根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》：（6.2.2-1）
[P]=1/2(U∑aifili+λARa)
式中：[P] ---桩的容许承载力（KN）
U---管桩周长（m）；
A---桩底支承面积（m2）；
ai、a---震动沉桩对各土层桩周摩擦力和桩底承压力的影响系数，取值为1.0；
fi---桩周土的极限摩擦阻力；（kPa）
λ---系数；
Li---各土層厚度；
4.3.2制梁台座管桩受力检算
(1)荷载计算：
单片梁自重W1=7000KN
模型重W2=2000/32*5=312.5KN
制梁台座混凝土重量为W3=2.5×190×10=4750KN
每根管桩自重为W4=2.5×3.14×21×(0.3/2)2×10=37.1KN
制梁台座的施工荷载W5=100KN
总荷载W总= W1+W2+W3+26W4+W5=13127.1KN
取安全系数为1.2
则计算荷载N=1.2×13127.1K =15752.52KN
每个承台所承受荷载P2=15752.52÷2=7876.26KN
(2)张拉前基础整体受力（长为34m，宽为6.3m），地基平均应力为：σ=P/S=15752.52KN/(34×6.3)=73.5KN/m2＜120kpa
基底通过换填夯实处理后能满足应力要求。
(3)桩基承载力检算
桩尖土的极限承载力Ra=8000kPa，查表（6.2.2-1）λ=1。取桩打入深度21m计算,单桩承载力P为：
P=1/2(U∑aifili+λARa)
=1/2[3.14×0.3×(25×1.81+18×2.86+20×4.13+80×3.71+40×2.55+40×2.94+55×1.05)+1×3.14×(0.3/2)2×8000]=646KN
13P=8398KN﹥P2=7876.26KN
每个制梁台座设置26根长20m管桩能满足承载要求。
4.3.3双层存梁台座管桩受力检算
(1)荷载计算：
2片箱梁自重W1=7000×2=14000KN。
每个承台混凝土整体重量为W2=2.5×4.41（截面积）×1.0×10=110.3KN
每根管桩自重为W3=2.5×3.14×30×(0.3/2)2÷4×10=54.7KN
存梁区梁体的施工荷载W4=10 KN
总荷载W总= W1+4W2+20W3+W4=15545.2KN
取安全系数为1.2
则计算荷载N=1.2×15545.2=18654.24KN
每个承台所承受的荷载P2=18654.24÷4=4663.56KN
(2)桩基承载力检算
桩尖土的极限承载力Ra=8000kPa，查表（6.2.2-1）λ=1。取桩打入深度30.5m计算,则单桩承载力p为：
P=1/2(U∑aifili+λARa)
=1/2[3.14×0.3×(25×1.81+18×2.86+20×4.13+80×3.71+40×2.55+40×2.94+55×6.3+80×4.75)+1×3.14×(0.3/2)2×8000]=942KN
5P=4710KN﹥P2=4663.56KN
每个双层存梁台座设置20根长30.5m的管桩能满足承载要求。
5PHC管桩静载检测
静载检测2根，根据《建筑基桩检测技术规范》要求，试验荷载按单桩竖向承载力1.5倍加载，即制梁台座20m桩1050KN、双层存台座30.5m桩1400KN加载。
5.1 加载方式
采用慢速维持荷载法电动油泵逐级加载，分级荷载为最大加载量的1/10，卸载分级进行，逐级等量卸载。采用由主梁、工字钢和跳板搭成的压重反力平台，由钢筋混凝土块堆积，压重量为最大试验荷载的1.2倍。
图 1 PHC管桩进行静载试验
5.2 检测结果
所抽取的2根工程桩（C1-5-N10#、C1-3-N5#）加载到最大试验荷载时，终止加载，其总沉降量分别为7.76mm、6.26mm，总沉降量小于40mm，而Q～s曲线平缓，无明显陡降段，s～lgt曲线呈平缓规则排列，因此C1-5-N10#、 C1-3-N5#单桩竖向抗压极限承载力满足设计要求。检测结果见下表：
表2Q～s曲线
表3s～lgt曲线
表4 试验结果汇总表
6管桩施工工艺要点
6.1机械设备配置
选用 2 台液压式多功能静压桩机，相应的接桩、吊装等配套机械设备及仪器见下表：
表5 机械设备及仪器表
图 2ZYJ250A液压静力压桩机
图3 ZYJ120A液压静力压桩机
6.2施工工艺流程
采用静压桩机进行施工，具体施工工艺流程如下：
图 5施工工艺流程图
6.3施工程序和质量要求
6.3.1定位放样：
按平面布置图准确放出桩位控制桩，然后进行施工桩位放桩，桩位偏差不得大于10mm。
6.3.2压桩顺序：
为确保压桩的垂直度和桩位正确，避免压桩挤土而引起的桩的偏斜和位移，压桩时按先内后外、先中间后两边的原则进行编号，按编号顺序进行压桩作业。
6.3.3桩体运输
为防止移桩断裂，吊装应缓慢，吊点适宜。当管桩叠放在2层以下时可采用打桩机拖拉取桩，超过2层应采用吊机取桩（三点支撑自行式打桩机不得拖拉取桩）。
6.3.4静压沉桩
(1)静压沉桩时，地基承载力不应小于压桩机接地压强的1.2倍，场地应平整。
(2)压桩过程中应测量桩身的垂直度。当桩身垂直度偏差大于1％时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。
(3) 出现下列情况之一时，应暂停压桩作业，并分析原因，采用相应措施：
① 压力表读数显示情况与勘察报告中的土层性质明显不符；
② 桩难以穿越具有软弱下卧层的硬夹层；
③实际桩长与设计桩长相差较大；
④出现异常响声,压桩机械工作状态出现异常；
⑤桩身出现纵向裂缝和桩头混凝土出现剥落等异常现象；
⑥夹持机构打滑；
⑦ 压桩机下陷。
6.3.5接桩
(1)下节管桩压入后，上端距离地面约 800～1000mm，以便上节接桩。
(2)接桩时上下节桩段应保持顺直，控制上桩的正确位置，使之不偏不斜，错位偏差不大2mm。
(3)桩对接前，上下端板表面应采用铁刷清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。
(4)在焊接前用经纬仪复测垂直度，在吻合口周围快速电焊，焊毕冷却后进行验收，合格后继续沉桩，至设计桩顶标高，桩顶标高采用水准仪进行控制。
表6桩位的允许偏差
7施工质量保证措施
7.1严格按照桩基布置图进行定位放线，做到定位准确无误，由工程技术人员和监理验收签认。
7.2桩的强度达到设计强度及龄期（常压养护为 28 天，压蒸养护为 1天）后方可运输、进场及沉桩施工，管桩的起吊、装卸、运输必须做到平稳，轻起轻放，严禁抛掷，碰撞、滚落。
7.3运至现场的预制管桩，厂方须提供完整的产品质量保证书，并经现场验收合格后方能使用，成品樁质量验收标准为：
表7成品桩质量验收标准
7.4管桩堆放和运输时，支点应按距两端 0.2L（L 为桩长）处设置，堆放层数不得超过三层，堆放场地须坚实平整，上下层支点在同一垂线上。
7.5在沉桩至接近设计深度时，应注意观察，根据试桩参数、以标高和压桩力严格控制沉桩标高。
7.6焊接用的焊条符合规范规定要求，焊条直径≥4mm。施焊时，先用点焊固定，然后分三次焊满焊缝，第二次焊时要将前一次焊缝表面的焊渣清理干净，焊缝要饱满无夹渣、气孔，施焊时对称焊接，减少焊接变形。
7.7沉桩工程中，当桩尖遇到硬土层或砂层而发生沉桩阻力突然增大，甚至超过压桩机最大静压能力而使桩机桩机上抬时，这时可以最大静压力作用在桩上，采取忽停忽压的冲击施压法，可使桩缓慢下沉直至穿透硬夹砂层。
7.8当沉桩阻力超过压桩机最大静压力或者由于来不及调正平衡配重，以致使压桩机发生较大上抬倾斜时，应立即停压并采取相应措施，以免造成断桩或其它事故。
8结束语
预应力混凝土管桩施工方便，承载力可靠，检测便利，是一种比较成熟的基础结构，广泛应用于制梁场台座基础。通过在昆山制梁场制存梁台座基础上的应用，使我们在管桩承载力检算、施工工艺和质量控制上取得较为可贵经验和成果，达到了预期目标。
参考文献:
[1]《铁路桥涵地基和基础设计规范》 （TB10002.5-2005）
[2]《建筑桩基技术规程》 （JGJ 94-2008）
[3]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 （GB 50202-2002）
[4]《建筑桩基检测技术规程》 （JGJ 106-2003）
[5]《路桥施工计算手册》 人民交通出版社 周水兴
[6]《岩土工程勘察报告》 昆山华一岩土勘测工程有限公司