1、摘 要 ： 管 桩 作 为 一 种 在 沿 海 一 带 使 用 比 较 广 泛 的 建 筑 基 础 材 料 ， 具 有 桩身 质 量 有 保 障 ， 抗 弯 、 抗 震 性 能 好 的 优 点 。 通 过 在 武 汉 市 轨 道 交 通 一 号 线一 期 工 程 的 试 验 桩 和 工 程 桩 施 工 ， 体 现 了 其 在 一 定 条 件 下 具 有 施 工 速 度 快 、成 桩 质 量 好 、 节 省 费 用 的 优 势 ， 取 得 了 良 好 的 效 果 。关 键 词 ： 管 桩 一 期 工 程 静 压 法 施 工 技 术 经 济 分 析 比 较 一 、 PHC 管 桩 基 本 概 念
2、与 发 展PHC 管 桩 即 高 强 预 应 力 管 桩 是 一 种 采 用 预 应 力 （ 通 常 采 用 先 张 法 ） 工 艺 、经 离 心 成 型 、 常 压 高 压 蒸 汽 养 护 工 艺 ， 在 工 厂 标 准 化 、 规 模 化 生 产 制 造的 预 应 力 中 空 圆 筒 体 细 长 混 凝 土 预 制 件 。 主 要 由 桩 身 、 端 头 板 和 钢 套 箍 等组 成 ， 其 混 凝 土 强 度 等 级 不 低 于 C80， 并 根 据 管 体 混 凝 土 有 效 预 应 力 即抗 裂 弯 矩 的 大 小 分 为 A、 AB、 B、 C 四 种 型 号 。PHC 管 桩 首
3、 先 由 日 本 在 1970年 开 发 使 用 。 我 国 最 早 应 用 的 是 台 湾 地 区 ，90年 代 初 期 广 东 珠 江 三 角 洲 地 区 及 江 浙 、 上 海 等 沿 海 地 区 开 始 使 用 这 项 新型 基 础 材 料 。 由 于 采 用 工 厂 化 生 产 ， 桩 身 质 量 稳 定 可 靠 ， 并 具 有 良 好 的 抗弯 、 抗 震 性 能 ， 且 施 工 速 度 快 ， 费 用 节 省 等 优 点 。 经 过 10多 年 的 迅 猛 发展 ， PHC 管 桩 正 逐 渐 取 代 现 场 灌 注 桩 、 预 制 方 桩 等 ， 成 为 这 些 地 区 尤 其
4、 是珠 江 三 角 洲 地 区 建 筑 基 础 材 料 的 主 导 。我 国 在 1999年 修 订 实 施 管 桩 产 品 国 家 标 准 先 张 法 预 应 力 混 凝 土 管 桩 （ GB13467-99） 。 在 应 用 比 较 广 泛 的 广 东 省 制 定 实 施 了 预 应 力 混 凝 土管 桩 基 础 技 术 规 程 （ DBJ/T15-22-99） ， 成 为 我 国 第 一 部 省 级 管 桩 综 合 规程 。二 、 PHC 管 桩 在 武 汉 市 轨 道 交 通 一 号 线 一 期 工 程 的 试 验 桩 与 检 测1999年 前 ， 武 汉 市 建 筑 桩 基 础 普
5、遍 采 用 钻 孔 灌 注 桩 或 预 制 方 桩 ， PHC 管桩 极 少 使 用 。 在 武 汉 市 轨 道 交 通 一 号 线 一 期 工 程 初 步 设 计 阶 段 ， 为 验 证 其能 否 用 于 轨 道 交 通 高 架 桥 基 础 ， 于 1999年 底 至 2000年 初 ， 在 大 智 路 车 站进 行 了 PHC 管 桩 的 试 验 桩 施 工 与 检 测 工 作 ， 目 的 是 获 取 成 桩 质 量 ， 单 桩 竖向 、 水 平 向 承 载 力 ， 水 平 抗 力 系 数 等 试 验 数 据 ， 为 工 程 桩 的 设 计 提 供 依 据 。此 次 试 验 桩 共 四 根
6、 600PHC 管 桩 ， 用 于 单 桩 竖 向 、 水 平 向 承 载 力 试 验 各二 根 ， 使 用 YZY-600型 静 压 桩 机 沉 桩 ， 桩 端 持 力 层 为 粉 砂 （ 地 层 序 号 4-2） 。 单 桩 竖 向 承 载 力 采 用 静 载 试 验 和 高 应 变 动 力 检 测 法 ， 水 平 承 载 力 和 地基 土 的 横 向 抗 力 系 数 采 用 水 平 向 静 载 试 验 法 ， 并 在 静 载 试 验 和 高 应 变 动 力检 测 完 成 后 进 行 了 桩 身 完 整 性 复 测 （ 试 验 结 果 见 表 1） 。从 表 1看 出 ， 此 次 试 验
7、桩 的 各 项 检 测 结 果 都 比 较 理 想 ， 单 桩 竖 向 、 水 平 向 极 限 承 载 力标 准 值 均 能 满 足 设 计 要 求 ， 可 以 作 为 工 程 桩 使 用 ， 试 桩 达 到 了 预 期 目 的 。三 、 PHC 管 桩 工 程 桩 的 设 计武 汉 市 轨 道 交 通 一 号 线 一 期 工 程 场 地 地 层 主 要 是 第 四 系 全 新 冲 积 饱 和 软 塑状 粉 质 粘 土 、 饱 和 硬 塑 状 粘 土 、 饱 和 软 塑 状 粉 质 粘 土 夹 饱 和 流 塑 状 淤 泥 质粉 质 粘 土 、 饱 和 中 密 状 粉 砂 夹 薄 层 粉 土 、
8、 饱 和 中 密 状 粉 细 砂 、 饱 和 密 实 状砾 卵 石 层 含 中 粗 砂 。 地 层 层 位 稳 定 ， 厚 度 有 差 异 。考 虑 到 PBC 管 桩 的 使 用 对 施 工 场 地 条 件 的 要 求 ， 初 步 设 计 阶 段 拟 在 桥 口 路站 以 西 至 太 平 洋 站 区 间 和 三 阳 路 以 东 地 段 采 用 ， 但 由 于 PHC 管 桩 在 武 汉地 区 没 有 生 产 ， 需 从 外 地 采 购 等 原 因 ， 施 工 图 设 计 阶 段 最 终 仅 在 桥 口 站以 西 的 83号 111号 区 间 使 用 。 实 际 施 工 过 程 中 ， 由 于
9、 部 分 桥 墩 与 自 来 水 主干 管 、 周 边 房 屋 太 近 无 法 施 工 ， 而 改 为 钻 孔 灌 注 桩 ， 只 在 94号 101号 、105号 108号 12个 桥 墩 使 用 了 PHC 管 桩 ， 共 78根 桩 2188m。PHC 管 桩 设 计 分 为 6桩 承 台 和 8桩 承 台 （ 3个 ） 二 种 ， 桩 径 600， 桩 长25m 29m， 摩 擦 桩 设 计 ， 桩 端 持 力 层 为 饱 和 中 密 状 粉 细 砂 ， 桩 身 伸 入 承 台1.2m。 6桩 沿 线 路 方 向 二 排 布 置 ， 8桩 按 梅 花 状 布 置 ， 承 台 尺 寸 均
10、 为6.2m4.8m2.5m。四 、 沉 桩 方 式 的 选 择PHC 管 桩 的 沉 桩 通 常 采 用 柴 油 锤 击 、 震 动 、 静 压 三 种 方 式 。 柴 油 锤 击 法 因产 生 噪 声 、 油 烟 扩 散 等 污 染 甚 至 引 起 周 边 建 筑 墙 体 开 裂 ； 震 动 法 易 导 致 粉砂 层 中 的 砂 体 液 化 ， 噪 声 污 染 严 重 ， 震 动 对 周 边 建 筑 的 影 响 等 ， 这 二 种 沉桩 方 式 均 不 适 合 在 城 区 中 使 用 。 静 压 法 无 噪 声 、 无 震 动 ， 并 能 有 效 减 少 桩身 、 桩 头 的 破 损 ，
11、但 由 于 其 设 备 占 地 面 积 和 自 重 过 大 ， 容 易 对 城 市 既 有 道路 造 成 破 坏 ， 此 次 设 计 使 用 的 地 段 为 京 汉 大 道 道 路 北 侧 12m 人 行 道 或 房屋 拆 迁 范 围 ， 施 工 场 地 和 地 质 条 件 适 合 采 用 静 压 法 沉 桩 。静 压 桩 机 设 备 型 号 根 据 大 智 路 站 试 验 桩 沉 桩 经 验 ， 选 择 使 用 额 定 油 压 为0 60MPa 的 YZY-600型 静 压 桩 机 ， 配 重 按 400吨 准 备 。五 、 施 工 工 艺 流 程 与 工 效1、 施 工 工 艺 流 程场
12、地 平 整 桩 位 测 量 放 线 、 复 测 压 桩 机 就 位 吊 桩 压 桩 机 调 平 桩 落 位 垂 直 度 调 整 静 压 接 桩 送 桩 至 设 计 标 高 压 桩 机 移 位 重复 压 桩 直 到 完 成 。2、 工 效施 工 中 平 均 每 天 沉 桩 4根 ， 一 个 8桩 承 台 只 需 二 天 时 间 即 可 将 管 桩 全 部 施工 完 毕 ， 静 置 2天 后 ， 随 即 进 行 承 台 开 挖 、 检 测 和 承 台 混 凝 土 施 工 ， 比 钻孔 灌 注 桩 需 28天 后 才 进 行 承 台 混 凝 土 施 工 极 大 地 缩 短 了 施 工 周 期 。六
13、、 静 压 PBC 管 桩 施 工 质 量 主 要 控 制 措 施1、 由 于 对 场 地 地 质 情 况 、 桩 位 地 层 下 无 障 碍 、 设 计 荷 载 要 求 有 详 细 的 了 解 ，施 工 前 对 压 桩 机 进 行 了 系 统 地 检 查 和 调 试 ， 配 重 准 备 充 足 ， 没 有 出 现 中 途间 断 停 歇 受 阻 的 事 故 。2、 压 桩 过 程 中 随 时 对 桩 轴 心 与 设 备 轴 心 重 合 、 设 备 水 平 情 况 进 行 检 查 ， 全部 压 入 桩 未 出 现 桩 顶 压 碎 和 断 桩 。3、 压 桩 过 程 以 油 压 与 桩 底 标 高
14、 实 施 “双 控 ”， 以 标 高 为 主 要 控 制 条 件 。4、 本 工 程 分 节 桩 的 连 接 采 用 连 接 件 人 工 施 焊 的 方 式 ， 做 到 了 焊 缝 均 匀 、 饱满 ， 并 待 焊 接 部 位 冷 却 后 再 继 续 压 入 。由 于 严 格 遵 守 施 工 操 作 规 程 ， 桩 节 均 是 连 续 顺 利 压 入 ， 每 根 桩 都 达 到 设计 标 高 要 求 。七 、 施 工 质 量 检 测 结 果由 于 管 桩 的 特 殊 性 ， 无 法 进 行 超 声 波 检 测 ， 对 其 施 工 质 量 的 检 测 进 行 了100%低 应 变 动 力 检 测
15、 、 高 应 变 动 力 检 测 抽 检 （ 检 测 结 果 见 表 2） 。检 测 结 果 表 明 ， 桩 身 质 量 完 好 ， 单 桩 极 限 承 载 力 均 达 到 设 计 承 载 力 2倍 以 上 ， 满足 设 计 要 求 。八 、 经 济 分 析 比 较根 据 区 间 桥 梁 桥 墩 桩 基 设 计 ， 一 个 600桩 径 的 6桩 PHC 管 桩 （ 桩 长30.2m） 承 台 与 800桩 径 的 4桩 钻 孔 灌 注 桩 （ 按 桩 长 45m） 均 能 满 足 设计 荷 载 要 求 ， 因 管 桩 承 台 加 大 ， 这 里 对 二 者 的 桩 基 和 承 台 施 工 费
16、 用 进 行 综合 分 析 比 较 。本 工 程 使 用 的 PHC 管 桩 是 在 2001年 从 沿 海 采 购 ， 加 上 运 输 成 本 和 施 工 费用 ， 价 格 为 437元 /m。采 用 管 桩 一 个 桥 墩 基 础 费 用 （ 含 桩 和 承 台 ） ：P 管 =30.2m/根 6根 437元 /m（ 桩 ） +74.4m3400元 / m3（ 承 台 砼 ）+1.53吨 3500元 /吨 （ 承 台 钢 筋 ） =114300元采 用 钻 孔 桩 一 个 桥 墩 基 础 费 用 （ 含 桩 和 承 台 ） ：P 钻 =45m0.54480元 /m（ 桩 ） +45m440
17、0元 /m+22.8 m3400元/ m3（ 承 台 砼 ） +0.47吨 3500元 /吨 （ 承 台 钢 筋 ） =126000元二 者 相 比 较 ， 采 用 PHC 管 桩 比 钻 孔 灌 注 桩 节 省 10%的 费 用 。PHC 管 桩 虽 然 武 汉 已 有 厂 家 生 产 ， 据 了 解 只 生 产 500以 下 桩 径 的 管 桩 ，但 由 于 石 料 强 度 原 因 ， 实 际 桩 身 强 度 达 不 到 C80， 一 般 在 C60左 右 。 最近 几 年 ， 沿 海 一 带 管 桩 市 场 竞 争 激 烈 ， 价 格 已 大 幅 下 降 ， 即 便 加 上 运 输 ，与
18、 钻 孔 桩 相 比 较 费 用 会 更 加 节 省 。综 上 所 述 ， 静 压 法 施 工 PHC 管 桩 在 武 汉 市 轨 道 交 通 一 号 线 一 期 工 程 中 的使 用 是 成 功 的 ， 充 分 体 现 出 了 其 施 工 快 速 、 成 桩 质 量 好 、 少 污 染 、 经 济 等优 点 。实 际 应 用 中 采 用 不 同 的 沉 桩 方 法 ， PHC 管 桩 可 以 广 泛 适 用 于 基 岩 埋 藏 深 、强 风 化 岩 层 或 风 化 残 积 土 层 厚 的 地 质 条 件 下 的 桩 基 础 ， 但 不 宜 在 分 布 有 孤石 和 障 碍 多 的 地 层 、 从 松 软 到 特 别 坚 硬 地 层 和 石 灰 岩 地 层 中 使 用 。 而 静 压法 施 工 通 常 适 用 于 高 压 缩 性 粘 土 层 或 砂 含 量 较 低 的 软 粘 土 地 层 ， 且 施 工 场地 能 满 足 压 桩 机 操 作 的 工 程 中 使 用 。
