郑国新
安徽省路港工程有限责任公司安徽合肥230051
摘要：本文结合工程实例概况，介绍了PHC管桩锤击法施工工与桥位区地形地貌及工程地质条件，针对施工质量问题进行了详细探讨，并对桥梁锤击PHC管桩桩基检测结果进行了总结。
关键词：公路桥梁；PHC管桩；施工技术
前言
预应力高强混凝土管桩（简称PHC桩），是在高性能混凝土（HPC）和预应力技术的基础上发展起来的预制构件，PHC桩是在专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的等截面构件，在施工现场通过锤击或静压的方法沉入地下作为建（构）筑物的基础，由于卓越性能，得到了建筑界人士的青睐，被国内外广泛地应用，在工程建设中发挥了愈来愈大的作用。
一、工程概况：
徐明高速公路05标长沟枢纽互通立交，与泗宿高速公路互通，桥梁上部结构为现浇普通砼、预应力砼等截面连续箱梁，下部结构柱式墩、肋式台，基础原设计钻孔灌注桩，主线桥Z0~6、Z10~19、Y0~6、Y10~20号墩台、A匝道桥0~4号墩台、B匝道桥0~2号墩台、C匝道桥0~2、5~8号墩台和E匝道桥0~3、6~8号墩台钻孔灌注桩基础，经优化设计变更为PHC600（130）开口型C80高强砼管桩基础。管桩桩长通过计算结合现场试桩确定为12m，管桩竖向设计承载力1800KN，水平承载力为150KN，采用锤击法施工。
二、桥位区地形地貌及工程地质条件：
桥位区地处安徽东北部淮北平原，地势平坦，属冲洪积地貌，地质情况见表1：
表1
三、工程试桩
施工前按设计要求在主线桥12#墩右侧施打桩长15米试桩4根，目的是了解桩的可打性和检验单桩承载力，验证所选打桩机型、锤重是否合理，确定控制贯入度和合理桩长，用于指导后续规模施工。
试验过程情况：根据设计桩长、桩径、地质情况和查阅相关技术资料，结合继往施工经验，按照重锤轻击原则，选用DF-80柴油打桩机，锤重8吨，锤击行程1.8-2.0米。0-3米粉质粘土层每米平均锤击数25-35击，4-6米粘土至细砂层每米平均锤击数40-70击，7-9米细砂层每米平均锤击数70-100击，10-12米细砂层每米平均锤击数100-150击，13-17米粉质粘土层每米平均锤击数100-50击，每桩锤击总数在1550击左右，最后一阵贯入度在2-3cm。桩的入土每米锤击数变化情况：0-12米粉质粘土层、细砂层随着桩入土深度加深每米平均锤击数增大，特别是进入7-12米密实细砂层后，每米平均锤击数显著增大，最小贯入度仅为0.7mm，穿过细砂层进入4层粉质粘土层后，平均锤击数从150击/米下降至50击/米左右维持稳定。试桩打桩完成后一周，委托有资质检测公司进行了桩身小应变检测和单桩竖向、水平静载荷试验。
试验成果表明：单桩竖向静载荷试验结果符合<<建筑桩基检测技术规范>>（JGJ106-2003）第4.4.4条规定：单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值；单桩水平静载荷试验结果符合第6.4.6-2条规定：单位工程同一条件下的单桩水平承载力特征值取水平临界荷载统计值的0.8倍，满足设计要求，小应变检测结果均为I类桩。鉴于承载力安全储备过大，设计单位根据试验结果，确定工程桩桩长为12米，控制贯入度3-5cm，地质资料第三层密实细砂层和第四层粉质粘土层均可作为持力层，对于管桩在密实细砂层中沉入困难的情况，建议采取加开口桩靴引孔措施，以防锤击数过多造成桩身受损。
试桩施工结果：选用打桩设备、锤重、落距、施工工艺满足要求，可指导后续规模施工。
四、PHC管桩基础施工工艺
1、施工工艺流程
管桩进场验收→施工准备→测量定位→桩机就位调平→桩位复核→成品桩起吊→桩身垂直度调校→桩位校正、插桩→打桩→送桩→基础开挖截成桩检测→桩顶填芯砼浇筑→承台施工。
2、施工准备：修筑桥位区施工便道，清理、平整、压实场地，清除障碍物，接通电源；用全站仪准确测放出桩中心线、桩周线；桩机就位，根据现场情况确定沉桩顺序，逐根检查管桩有无外观质量，在桩身上画上以米为单位的长度标记。
3、吊装、插桩：用25T汽车吊配合将存放于场内的管桩移至打桩机作业范围内，用索具捆绑住桩端0.3L处，启动机器起吊管桩，使桩尖对准桩位中心，缓缓放下插入土中30-50cm，再在桩顶扣上桩帽，调整好桩的垂直度，然后松掉索具，方可施打。
4、打桩：沉桩开始时，下沉量较大，可控制供油量减少锤击能量，低提锤轻打，桩入土一定深度并保持稳定后，再次校核桩的垂直度无误，继续施打，随着沉桩加深，沉速减慢，逐渐加大冲击能量，至达到桩的入土深度和贯入度符合设计要求为止，在整个打桩过程中，桩锤、桩帽、桩身中心线应重合。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心、桩垫桩帽是否合适，每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免因土的固结作用难以继续打下。
5、送桩：由于桩顶标高低于施工场地标高，为将管桩打到设计标高，需用送桩器送桩，送桩器用壁厚2cm无缝钢管制作，长度比原地面至桩顶设计标高距离长0.3--0.5m，送桩器紧接桩顶部分，安装保护桩顶的硬木垫层，桩与送桩器的纵轴线要尽量保持在同一轴线上，送桩必须与打桩一样连续打到规定标高，不得中断。
6、截桩：当管桩由于某种原因无法施打至设计标高时，在征得设计单位同意后，对于高出设计标高的部分进行截除，截除桩头宜用锯桩器截割，严禁用大锤横向敲击或强行扳拉截桩。
7、填芯砼浇筑：为保证桩基的整体协同受力，提高基桩的抗拔性能，管桩与承台基础必须有效连接，填芯砼浇筑质量直接影响管桩与承台的连接质量，因此填芯砼浇筑是管桩基础施工的关键环节之一。砼浇筑前要将管桩内壁浮浆彻底清除、凿毛并冲洗干净，然后用掺入微膨胀剂的C40砼灌注饱满、振捣密实，以确保填芯砼与桩体的粘结强度和效果。
五、质量检验及验收
1、管桩生产厂选择、管桩构件质量检验
生产厂家应本着优先选择规模大、信誉好、生产工艺成熟先进企业的原则，本项目选择了国内最大的建华管桩控股有限公司下属安徽建华管桩有限公司，从源头上控制产品质量。
型式检验与出厂检验应符合<<先张法预应力砼管桩>>GB13476及<<先张法预应力砼簿壁管桩>>JC888的有关规定。检验项目包括砼抗压强度、外观质量、尺寸偏差、保护层厚度、抗弯和抗剪性能检验，主要检查管桩的出厂合格证产品检验报告，外观质量尺寸允许偏差需符合表2、3要求检验，不符合要求的管桩不得用于工程实体。
2、成桩质量验收
管桩工程质量验收主要内容包括：桩顶标高、桩位允许偏差、桩身垂直度、桩身完整性检测、单桩承载力检测。
桩顶标高允许偏差10mm；平面位置允许偏差d/2（d为管桩外径）；桩身完整性检测采用低应变动测法，检测频率100%；采用静载荷试验检测单桩竖向承载力，检测频率不少于2%，采用大应变检测单桩水平承载力，检测频率不少于3%。
六、工程桩检测结果
工程桩施工结束后对全部560根桩进行低应变检测，检测结果全部为I类桩，占施工桩数的100%，对没有沉至设计标高和打爆桩头进行截桩的根桩，另外进行高应变检测，检测结果均满足设计规范要求。
结语：
1、PHC管桩施工工程试桩非常必要，用于验证桩的可打性和检验单桩承载力，验证所选打桩机型、锤重是否合理，确定控制贯入度和合理桩长。
2、PHC管桩施工质量控制重点是要把好管桩产品质量检验验收关、施工过程质量控制关和成桩质量验收关。
3、PHC管桩与承台的连接是施工质量控制的薄弱环节，要严格控制桩芯钢筋、砼的施工质量，为检验连接效果，建议按一定频率做单桩竖向静载抗拔试验。
4、PHC管桩施工工期短、工艺简单、质量可靠、污染小、造价低，在场地、地质条件允许的情况下应优先选用PHC管桩基础方案。
5、应加强对地质情况的研究预判，对于产生可能沉桩困难的情况，可考虑采用管内助沉、预成孔工艺，在密实的砂土、碎石土、砂砾的土层中用锤击法、振动沉桩法有困难时，可采用射水作为辅助手段进行沉桩施工，保证设计桩长和避免打爆桩头，消除质量隐患。
参考文献：
[1]JTG024-85公路桥涵地基与基础设计规范
[2]JTG/TF50-2011公路桥涵施工技术规范
[3]GB13476-2009先张法预应力砼管桩
[4]JGJ106-2003建筑桩基检测技术规范
[5]吴建民PHC管桩在高速公路桥梁中的应用公路交通科技2012（6）
[6]曾文PHC管桩桩身缺陷的填芯补强建筑技术201041（10）