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浅谈锤击式PHC预应力管桩贯入度的控制

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1. 工程概况

xxxx工程，有6栋11层~17层的小高层建筑组成。设计中全部采用PHC-AB型预应力管桩；桩位数达到700多个。存在施工场地大、地质情况差异大、桩的入土深度不同等特点；施工采用柴油锤打桩机沉桩；所以本工程的桩基施工质量管理显得非常重要。本文主要从打桩过程的贯入度控制来分析质量要点，提出质量管理措施。

2.PHC管桩锤击式沉桩工艺

PHC管桩沉桩方法有多种，目前在我国各地施工打PHC管桩以柴油锤为主。选择桩锤时，必须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、入土长度、结构形式以及土质、气象等条件，并掌握各种锤的特性。桩锤的夯击能量必须克服桩的贯入阻力，包括克服桩尖阻力、桩侧摩阻力和桩的回弹产生的能量损失等。如果桩锤的能量不能满足上述要求，则会引起桩头部的局部压曲，难以将桩送到设计标高。其施工程序：测量放线、定桩位→打桩机就位→桩机调整→底桩就位、桩尖对准桩位，扶正桩身→安好衬垫，套上桩帽，放下桩锤→桩垂直度检验、调直→锤击沉桩（图2一1）→焊接接桩（图2一2）再锤击沉桩→送桩（图2一3）→打至持力层→收锤→拔送桩器，填桩孔→桩机移位。锤击预应力管桩的施工往往会出现一些质量问题：桩位偏差及桩身倾斜超过规范要求、桩头破碎、桩身破损断裂、沉桩达不到设计的控制要求、单桩承载力达不到设计要求。这些质量问题的发生，有厂家制作上的原因，有施工操作上的原因，也有土质变化等原因。任何环节出了问题，都会影响工程桩的质量，本文就如何控制锤击PHC管桩的贯入度问题作一探讨。

图2一1

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图2一2

图2一3

3.锤型、锤重与贯入度的关系

锤的冲击部分的重量和落锤的高度不变时，桩越长，锤的总重越大，其贯入度就越小；锤的冲

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击部分的重量和桩的长度不变时，落锤的高度越大贯入度就越大；这是众所周知的道理，故在打桩前应该认真选择适合的锤重和锤型。

地基和基础工程施工验收规范GB50202-2002中建议按附录选择锤型，但规范附录四中的应当注意。

3.1锤型资料中冲击部分的重量与型号是基本一致的，但锤的总重根据生产的厂家不同相差甚多，尤其是柴油锤不分导杆式和筒式，两者总重相差明显。

3.2规范附录四中锤型5t与5.5t常用控制的贯入度均为2~3cm/10击，而实际上落锤高度相同时，锤的冲击部分的重量越重贯入度就越大。在同一根桩上做了多次现场比较试验；

3.2.1先用5t导杆式柴油锤将桩打至设计要求的贯入度15mm/10击；再换用5.5t筒式柴油锤进行三阵复锤，测得相应的贯入度为120~140mm/10击；

3.2.2用5.5t筒式柴油锤将桩打至预定的贯入度130mm/10击；然后换用5t导杆式柴油机进行三阵复锤，测得相应的贯入度为14 mm/10击，经上述几根桩的反复交换复打试验后，可以得出这样的结论：当承载能力不变、落锤高度相等时，5.5t筒式锤成桩的贯入度值相当于用5t导杆式锤成桩的十倍。

3.2.3规范附录四中没考虑桩长对贯入度的影响，桩越长其贯入度就越小，按格氏公式或其它经验计算的贯入度也是不一样的，这一点与实际情况不符，切不可用其作为选择贯入度之依据。

3.2.4在锤型规格相同、落锤高度相等的情况下，极限承载力与贯入度是成反比的，极限承载力越大，要求最终贯入度就越小。

4.单桩竖向承载力的计算

锤击法施工PHC管桩已大量应用于各种工程，然而对于设计中沉桩双控的要求（即桩长和贯入度均满足设计要求），在施工中，往往会有较大的出人，工程技术人员难以准确判断桩的实际承载力是否与设计值一致。因此需要根据施工现场的实测数据，尤其是最后三阵的平均贯入度值，来估算出实际的单桩承载力，以满足设计承载力要求。

4.1荷载传递机理

桩在荷载作用下，桩身上部首先受到压缩，一部分荷载往下部桩身传递，另一部分则在桩与桩周土之间形成摩阻力。当荷载分级逐步加到桩顶时，桩身上部受到压缩而产生相对于土的向下位移，与此同时，桩周表面受到土的向上摩阻力，桩身荷载通过桩周摩阻力传递到桩周土层中去，致使桩身荷载和桩身压缩变形随深度递减。随着荷载的增加，桩身压缩量和位移量增加，桩身下部的摩阻力随之进一步发挥出来。当桩周摩阻力全部发挥达到极限状态后，若继续增加荷载，则荷载量将全部由桩端土承担。桩的这种传递理论，是符合静压试桩实际的，且已为许多桩的荷载试验所证实。

4.2单桩竖向极限承载力标准值

单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：

Rk＝u∑qsikli＋qpkAp

式中 Rk——单桩的竖向承载力标准值；

——极限端阻力标准值；

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