PHC桩

细长空心等截面预制混凝土构件

PHC桩，即the prestressed high-intensity concrete （预应力高强混凝土），是由专业厂家生产，采用先张法预应力和掺加磨细料、高效减水剂等先进工艺，将混凝土经离心脱水密实成型，经常压、高压两次蒸汽养护而制成的一种细长空心等截面预制混凝土构件。

产品简介

运往施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。这是一种新型的基桩，在国外发展迅速，日本、港澳地区及东南亚各国使用都很广泛。国内在八十年代开始研制生产PHC桩，已有生产厂近百家，一年产量超过一千万米，应用在工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利工程等，在国家建设中发挥了愈来愈大的作用。

产品特点

1、桩身强度高：PHC桩均采用C80以上的混凝土，采用先张法预应力制作，因而承压力高，能抵抗较大的抗裂弯矩。具有较强的工作性能，桩身能在严劣的施工环境下保持完好，大大减少裂桩，断桩事故的发生。

2、PHC桩由专业厂家大批量自动化生产，桩身质量稳定可靠。

3、PHC桩穿透力强，足够的压力下，可穿越较厚的砂质土层，确保桩端嵌固于较好的持力层。

4、静压施工时，施工现场简洁，无污染、无噪音，能保障文明施工。

5、由于PHC桩的单桩承载力相对较高，其环形截面所耗混凝土量较少，因而单位承载力造价最省。

施工设计

1. PHC桩专项施工组织设计主要考虑施工方法、桩机与桩锤的选择等而。桩机可按PHC桩的设计长度与施工成本，并结合实际现场情况选择。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。施工方法：根据打桩施工区域内的地质情况和基础几何形状，要合理选择打桩顺序，对周围建筑物采取预防措施。

2. 验桩。PHC桩的质量验收项目主要有外观质量、尺寸偏差、砼抗压强度和抗弯性能等四项。只根验收合格的成品桩才可沉桩。

3. 吊装与运输。PHC桩混凝土强度宜超过80%时才能吊装，吊装有两种方法：当桩长大于13m 的PHC 桩宜采用支点法，两支点设在离桩两端0.21L 处；当桩长不大于13m时，可采用直接进行水平起吊，采用专用吊钩钩住管桩两端内壁直接进行水平起吊。PHC桩强度达到100%时方可运输，桩在运输过程中支承应满足堆放的要求，并且要绑扎牢固。 PHC桩堆放场地要坚实平整，且最下层要在两支点下放垫木，且垫木支撑点应在同一平面上。本工程PHC 桩的堆放层数不得超过四层。PHC 桩的吊装、运输及堆放过程中应轻起轻放，应避免振动、碰撞、滚落。

4 PHC 桩沉桩施工。A，施工顺序。B，沉桩施工顺序一般宜采用先长桩后短桩，先大径后小径的原则，自中间分两边对称前进，或自中间向四周进行。 C，测放桩位。测放的桩位经测量监理复测无误后方可进行沉桩，并且每天施工前要检查即将施打的桩位与邻桩之间的尺寸是否正确。为便于送桩高度控制设一定数量的水准点。 D，桩机就位。检查桩机，确保设备正常运转后移动设备就位、对中、调直。E，插桩。首先用吊车取桩，起吊前在桩身上划出以米为单位的长度标记并将开口桩尖焊接到底桩上（短桩无桩尖），起吊支点宜在桩端（无桩尖）0.3L 处；将桩吊起后，缓缓得将桩一端送入桩帽中，对位准确后，再用两台经纬仪（轴线互相垂直）双向调整桩的垂直度，通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整；插入时的垂直度偏差不得超过0.5%，确保位置及垂直度符合要求后先利用桩锤的自重将桩压入土中。F，锤击沉桩。因地层较软，初打时可能下沉量较大，宜低锤轻打，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩弯扭破坏。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下。G，接桩施工。接桩采用端板式焊接接头。当下节桩的桩头距地面0.6～0.8m 左右时，开始进行接桩。先将焊接面清刷干净，再在下节桩头上安装导向箍引导就位，当PHC桩对好后，对称点焊4～6点加以固定，然后拆除导向箍。由2 名电焊工手工对称施焊，焊接层数应大于等于二层，内层焊渣必须清理干净后再焊下一层，要保证焊缝饱满连续。焊条采用J422 焊条，焊条直径为φ4.0mm、φ3.2mm。焊接具体操作与要求按FGJ94-94 中的有关条款之规定执行。焊好的桩接头应自然冷却3～8 分钟后方可锤击沉桩。H，在沉桩过程中碰到下列情况应暂停打桩，查明原因后再按处理方案施工：(1) 沉桩过程中桩的贯入度发生突变； (2) 桩头混凝土剥落、破碎； (3) 桩身突然倾斜、跑位； (4) 地面明显隆起、临桩上浮或桩位水平移动过大； (5) 贯入度或锤击数与试验成果明显不符； (6) 桩身回弹曲线不规则。I，成果记录整理。打桩过程中应详细记录各种作业时间，每打入0.5～1m的锤击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯入度和最后1m的锤击数等。按规范要求整理成表并进行质量评价，必要时进行静载与动载试验。

注意事项

（一）桩基单桩竖向承载力的确定问题。

根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定静压PHC桩的单桩竖向极承载力标准值时，可按下式估算：

Quk=Qsk+Qpk=μp∑qsikli+qpkAp（1）

式中μp—桩身周长；

qsik—桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；

li—桩侧第i层土的厚度；

qpk———桩端极限端阻力标准值；

Ap—桩端面积。

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94），桩数不超过3根的桩基，基桩的竖向承载力设计值为：

R=Qsk/rs+Qpk/rp（2）

而对于桩数超过3根的非端承桩复合桩基，宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，其复合基桩竖向承载力设计值为：

R=ηsQsk/rs+ηpQpk/rp+ηcQck/rc（3）

式中Qsk、Qpk—分别为单桩总极限侧阻力和总极限端阻力标准值；

Qck—相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值；

ηs、ηp、ηc—分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数、承台底土阻力群桩效应系数；

rs、rp、rc———分别为桩侧阻抗力分项系数、桩端阻抗力分项系数、承台底土阻抗力分项系数。

在实际工程中，相当数量的桩基基桩数都会超过3根，按公式（3）的适用条件，虽然规范给出了ηs、ηp、rs、rp、rc等系数的经验值，但基桩是端承桩还是非端承桩，却不好判断。由于地质情况千差万别，建筑场地土层分布不均匀、土层厚薄不一、持力层埋深起伏大以及压桩先后顺序等因素的影响，使得同一承台的各基桩，有的可能表现为端承型特征，有的表现为摩擦型特征。因此，单桩竖向承载力设计值如何计取，才能较为准确，有待完善。

（二）桩身结构竖向承载力设计值的确定问题

按国标，桩身结构竖向承载力设计值的计算公式为：

Rp=Apfcψc（4）

而按福建及其他一些地区标准，则考虑预压应力的影响，桩身结构竖向承载力设计值的计算公式为：

Rp=Apfcψc-0.34Apδpc（5）

式中，Ap—为桩身横截面面积；

fc—为混凝土轴心抗压强度设计值；

ψc—为工作条件系数；

δpc—为桩身截面混凝土的有效预加应力。

对于公式（4）和公式（5）中的工作条件系数ψc，还没有能建立一个很理想的试验模型做精确试验来确定，因此各地的理解不同，取值也不尽相同。按《建筑地基基础规范》（GB50007-2002）中预制桩取为0.75，国际《预应力混凝土管桩》（03SG409）中取为0.7，上海标准取为0.6～0.7，而福建标准取0.6～0.75，并且还考虑了桩身有效预加应力的影响。这样，就会造成各地管桩生产厂家出品的管桩，给出的力学性能指标存在差异，给设计选择与施工选购带来不吻合的现象,尤其是在省际交接地区。如，因为运输成本的关系，广西梧州地区所用的PHC管桩，通常都从广东购进，即管桩生产制作按广东标准，而设计有可能按国标或广西区标选取，标准不同，得出的力学指标也不同。因此，有待进一步研究，统一标准。

（三）施工终压力问题

施工终压力应大于单桩竖向极限承载力标准值（Quk）且不致桩身破坏，又能确保桩身穿越不良土层进入合适的持力层，使桩底嵌固良好。

PHC管桩施工中较多采用静压压桩法，而静压压桩一般采用抱压或顶压，以抱压为主。抱压压桩力对桩身产生的横向力比顶压压桩力的一般大30%～50%，过大的抱压力将使桩身产生竖向裂缝。在抱压压桩力作用下，管桩内侧壁在力的作用点处产生拉应力，外壁在力的作用点处产生远大于C80混凝土抗拉强度标准值的拉应力，致使管扩开。因此，为了保证桩身不受损坏，通过限制压桩力来控制顶压力和抱压力。允许的最大抱压压桩力和顶压压桩力计算公式如下：

Pjmax≤0.45（fce-δpc）AP

Pfmax≤1.1Pjmax

式中

Pjmax—允许的管桩最大抱压压桩力；

Pfmax—允许的管桩最大顶压压桩力；

fce—管桩离心混凝土抗压强度。

但是，在实际施工中，由于压桩的挤土效应，一定数量的基桩压入后，土体中应力显著提升，后压桩的桩基竖向极限承载力标准值Quk随入土基桩数增加而不断增大，为使每根基桩都达到终压条件，压桩力也应跟随变化。所以施工终压力该取多少为宜，需要收集大量的资料收据，进行统计分析。

（四）常见的施工问题

（1）允许施工终压力下，桩端达不到持力层。压桩的挤土效应，或者桩端持力层的覆土很厚，致使施工时Quk＞Pfmax，都会出现基桩桩端达不到持力层的情况，处理的方法一般是采用预钻孔取土。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94），预钻孔沉桩，孔径约比桩径小50～100mm，深度宜为桩长的1/3～1/2。进行预钻孔时，孔径应按规范严格控制，但取土深度较难把握，按规范的1/3～1/2桩长，基桩往往达不到终压条件。因此，需要积累一定的施工数据和经验，根据地质情况综合分析，才有可能较准确地确定满足终压条件的预钻孔取土深度。

（2）同一承台相邻基桩桩底标高相差过大。造成这种情况的原因很多，也很复杂，压桩的挤土效应、预钻孔取土深度取值不当、持力层面起伏变化过大等因素，都会引起桩端参差不齐。相邻基桩桩底标高差异过大，桩底高的基桩桩端应力对低桩端的基桩产生侧向影响是肯定的，问题在于这种差异值达到多少时，影响才会产生，而且影响有多大，因涉及的因素很多，无法界定和估算，需要进行研究和完善。否则，机械地一律采用周边补桩的办法来处理，显得依据不足，也使工程造价提高，造成浪费。

（3）桩顶短接桩。这种情况，一般都在基坑开挖后进行，所以接桩质量不易保证，对结构抗震也极为不利。

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