PHC管桩基础设计与施工中若干问题的探讨

（总第１００期）　福　建　建　筑　Ｖｏｌ・１００　２００６年第４期　Ｆｕｉｉａｎ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｎｏ４・２０ｏ６　ＰＨＣ管桩基础设计与施工中若干问题的探讨　林渝榕　（福建二建建设集团公司　福州３５００１２）　摘要：本文针对在ＰＨＣ管桩基础设计与施工中存在的有关桩身抗水土腐蚀的防护、桩端持力层受水浸泡软化、抗水平力措施以　及检验批的验收等方面问题进行探讨，提出可采取的措施和建议。　关键词：ＰＨＣ管桩基础　抗腐蚀持力层软化抗水平力　检验批验收建议　中图分类－￣：ＴＵ７５３　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ００４－６１３５１２ｏｏ６１ｏ４－００５９－０３　Ａ　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＨＣ　ｐｉｐｅ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｌｉｎ　ｙｕｒｏｎｇ　（Ｆｕｊｉａｎ　Ｅ￣ｉａｎ　Ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　ＣＯ．Ｆｕｚｈｏｕ　３５００１２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｏｎ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｃｏｎｓ￣ｆｉｎｇ　ｏｆ　ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ　ｂｙ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ；ｂｅａｒｉｎｇ　ｓｔｒａｔｕｍ　ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ　ｙｂ　ｗａｔｅｒ；ｈｏｒｉ—　ｚｏｎｔｌａ　ｆｏｒｃｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ；ａｎｄ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｌｏｔ　ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＨＣ　ｐｉｐｅ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ａｄｖａｎｃｅｓ　ｓｏｍｅ　ｄｏａｂｌｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＨＣ　ｐｉｐｅ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；Ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ；Ｂｅａｒｉｎｇ　ｓｔｒａｔｕｍ　ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ；Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ；Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｌｏｔ　ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ；Ｓｕｇ－　ｇｅｓｔｉｏｎ　０　引言　生产的管桩本身具有一定的自我防护性能，材料基本不腐蚀　先张法预应力高强混凝土管桩，简称ＰＨＣ管桩。该桩型　或腐蚀较慢，可不必采取防护措施而直接使用。　具有：对不同地质条件适应性强、单位承载力工程造价低、产　腐蚀防护学的研究…表明：钢筋的腐蚀是钢筋混凝土结　品质量稳定可靠、打桩现场文明、施工速度快、承载力可靠等　构破坏的主要机理。但在通常情况下，基于混凝土对钢筋的　众多优点，目前正被广泛的应用于各类建筑的基础之中。正　物理和化学保护作用，钢筋在一定时期内处于相对干燥和缺　常使用状态下的ＰＨＣ管桩深埋于地下，桩周所处的环境千变　乏腐蚀性离子的条件下，同时水泥水化的高碱度（ＰＨ值＞　万化，而人们又很难象对上部结构那样方便的对桩基进行质　ｌ２）使钢筋表面生成一层氧化物保护性钝化膜，从而使钢筋　量监控和翻修。所以，在ＰＨＣ管桩施工阶段，事前进行预测　免受腐蚀。所以说，强度等级、水灰比和保护层厚度等指标满　分析，有针对性的采取有效的防护措施，同时理顺并强化对　足耐久性规定的钢筋混凝土结构本身就具有一定的耐腐蚀性　ＰＨＣ管桩基础施工质量的验收，对保证其安全使用功能和耐　能，这也是一些钢筋混凝土建筑物，可经受百年而完好的主要　久性具有决定性的意义。本文针对当前在ＰＨＣ管桩基础的　原因。而ＰＨＣ管桩的耐腐蚀性较普通钢筋混凝土结构更优，　设计与施工中大家普遍关注的若干问题进行探讨，提出个人　因为：　的见解。　由于采用了高效减水剂，管桩桩身混凝土原始拌合料的　１　ＰＨＣ管桩抗水土腐蚀的防护问题　水灰比可降低至０．２８～０．３０，通过高速离心后剩余０．２５～　０．２６；并且在高速离心过程中，管壁尤其是管壁外层的拌合料　在目前的工程实际中，根据《岩土工程勘察规范》　承受的密实压力高达５０ｋＰａ以上，再经过蒸养和二次蒸压养　（ＧＢ５００２１—２００１）第ｌ２．２．６条规定，当地下水（土）对建筑材　护，管壁混凝土的密实度极高。　料具有腐蚀性时，设计单位通常会在桩基设计中要求施工单　ＰＨＣ管桩施加在混凝土上的预压应力，能有效的减少管　位按照《工业建筑防腐蚀设计规范》（ＧＢ５００４６）对ＰＨＣ管桩　壁混凝土的表面裂缝。　进行抗腐蚀防护，但对于应该对哪些部位具体采取什么防护　地下土中的含氧量较大气中少了很多，而且桩打入越深，　措施却很少展开明确。这往往使得此项说明行同虚设：建设　土中的含氧量就越低，氧的缺乏使钢铁（钢筋和端头板）腐蚀　方不计价，施工方无措施，监理方不检查；并且如果现场自行　的电化学过程变得十分缓慢，以致腐蚀可忽略不计。　采用了不正确的防护措施和工艺，不但不能达到抗腐蚀的目　实践证明：在许多情况下，桩的腐蚀并不一定严重，甚至　的，而且白白耗费工期和费用。　几十年内未发现因腐蚀而破坏。　事实上，《工业建筑防腐蚀设计规范》是根据各种腐蚀介　（２）当腐蚀性等级为中等及以上时，材料有一定的或较　质对建筑材料的腐蚀性等级，相应采取不同程度的防护措施，　快的腐蚀，单靠混凝土自身防护是不够的，应该根据地下水土　联系到ＰＨＣ管桩具体可以理解为：　的腐蚀介质类别、腐蚀性等级采取相应的保护措施，主要有以　（１）当地下水、土的腐蚀性等级为弱时，鉴于按标准设计　下三个方面：　维普资讯 http://www.cqvip.com

（总第１００期）２００６年第４期　林渝榕・ＰＨＣ管桩基础设计与施工中若干问题的探讨　・６０・　在单纯ＳＯ：一腐蚀条件下，桩可采用抗硫酸盐硅酸盐水泥　或铝酸三钙含量不大于５％的普通硅酸盐水泥制作，桩表面　可不采取防护措施。　在单纯ｃｌ一离子的腐蚀条件下，可在混凝土内掺入钢筋　阻锈剂，这样桩表面亦可不采取其他防护措施。　酸性介质（ｐＨ值小于４．５）腐蚀等级为强腐蚀或中等腐　蚀时，桩需要采用表面防护措施，可采用沥青胶泥、环氧煤焦　油、油溶性聚氨酯（氰凝）的涂层。　以上两方面的措施可以通过委托管桩厂家生产耐腐蚀特　种产品的途径得到解决；而桩身防腐涂层的施工应该按照　《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（ＧＢ５０２１２—２００２）的相关　规定进行。并在设计和沉桩施工过程中注意以下几点：　单桩承载力必须通过试桩确定；　沉桩不能采用抱压工艺施工；　只适应于在细粒土层中施工；　由于露天环境很难满足对焊缝处进行涂装的环境要求，　而且涂膜的实干和自然养护时间长达数小时甚至数天，桩节　问的连接采用电焊工艺不现实，现场只能采用机械连接技术。　同样的，机械连接接头的金属零件也应经热镀锌等防腐处理，　以保证其能在恶劣的环境下长期使用，还应在接缝处涂嵌防　水胶。　２　ＰＨＣ管桩桩端持力层受水浸泡软化问题　（１）问题的提出及其意义　因ＰＨＣ管桩桩端持力层受水浸泡软化而造成工程事故　的实例在广东省披露较多，如某８层框架结构商住楼　Ｊ、广　州市某综合医院扩建工程　、广州工业大道某住宅楼工程　等。比较相关的工程资料可以发现，这些事故工程在设计和　施工过程中存在以下共同点：　均选用锤击式沉桩工艺；　场地属三角洲海陆交互冲击平原地貌，地下水蕴藏丰富，　持力层均选在强风化泥质砂岩或砂质泥岩等具有很强软化性　的岩体上；　在正式施工前，均未通过静载试验判断设计承载力取值　的合理性；　工程桩控制标准在终锤时可以得到满足，但在承载力检　测中发现有部分桩不合格；　事故处理以对全部疑似事故桩进行复打的办法为主。　此类事故在我省鲜见报道，但在沉桩工艺和地质条件相　类似的情况下，其事故教训很值得借鉴，对其事故处理的方法　和效果也有必要进行评析。　（２）桩端持力层进水途径分析　沉桩时，地下水从桩身外侧四周渗入持力层；　沉桩完成后，地下水从桩顶开口处、桩身贯通管壁的裂缝　处或桩节问的缝隙处进入管桩桩芯，并从钢桩尖的焊缝裂隙　处（开口处）渗入持力层。　（３）预防桩端持力层受水浸泡软化的办法　最根本的预防办法就是：放弃管桩基础方案，改用泥浆护　壁钻（冲）孔桩穿越该土层，将桩端支承在硬质岩上。　如果设计已确定选用ＰＨＣ管桩基础形式，就应按《建筑　地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７—２００２）中的有关要求：施工前　抽取不少于总桩数１％，且不少于３根的桩做静载荷试验，用　以验证设计持力层方案的可行性，并确定单桩抗压承载力，同　时注意采取以下防水措施：　确保桩端进入该持力层足够深度，并选用封口钢桩尖；　设计时通过验算保证管桩在受弯和受拔时不产生贯通管　壁的裂缝，施工时确保桩节问及钢桩尖的焊缝质量；　对管桩底端采用掺有膨胀剂的细石混凝土填芯封底，灌　入高度宜超过桩身进入持力层的深度，且以不应少于３ｍ为　好，必要时还可在填芯混凝土顶部再灌入一层薄沥青。　（４）事故补救办法　如果根据施工后的承载力试验结果，判定ＰＨＣ管桩的桩　端持力层有可能已受水浸泡软化，则此时可能的补救办法有　两个：复打或补桩。　虽然，相关文献花费大量的篇幅描述复打补救办法以及　达成的效果，但以本人的施工经验判断：复打补救办法只是无　奈的选择，效果十分有限，有时甚至是有害的，因为：　终锤时，以最后贯入度控制为主的管桩桩顶面或露或送，　其端头板标高恰好符合复打条件的少之又少，因此复打补救　办法只可能对少数事故桩实施；　当对管桩进行复打时，如果该桩的桩端持力层并未被软　化，那么复打对桩身完整性而言是破坏性的；　复打并不能阻断地下水进入持力层的途径，处理后的桩　端持力层在一段时间内仍有可能受水浸泡软化。　通过承载力试验重新确定单桩抗压承载力，并据此进行　补桩，才是从根本上解决问题的补救办法。对于桩端开口的　ＰＨＣ管桩，桩底注浆可能是一个好办法，但其效果也应通过　承载力试验判断。　３　ＰＨＣ管桩基础的抗水平力措施　目前，在基础的设计和施工中普遍存在以下现象：多层　与小高层建筑甚至有个别高层建筑较普遍不设置地下室；许　多设计和施工单位对承台间回填土的密实性没有予以保证；　沿海地区的管桩基础浅部往往有较厚的软弱淤泥土层。这将　造成地下室侧壁土、承台侧面土以及桩问土无法提供有效的　水平抗力，导致ＰＨＣ管桩基础的水平抗力将几乎全部都由桩　身贡献。由于ＰＨＣ管桩混凝土的破坏呈高脆性，这样的桩基　础存在震害隐患，日本地震的调查资料也显示了桩基在地震　中破坏的普遍性。因此，在ＰＨＣ管桩基础的设计与施工过程　中，抗水平力措施应予以重视和保证，具体可以从以下几个方　面落实：　（１）在地基场地许可的情况下，承台的埋深应满足低桩　承台构造要求，这是承台外土体分担水平力的先决条件。　（２）应保证承台周围土体的密实性满足设计及规范要　求，这是承台侧面土体与桩身共同承担水平力的保证，在具体　施工中有以下几种情况：　当管桩承台周围无淤泥、淤泥质土等软弱土层，而是地基　承载力不小于１００ｋＰａ的原土时，应逐个开挖承台基坑土方，　并严格控制其外形和尺寸，尽量减轻对承台周围土体的扰动，　并在承台模板拆除后，尽快组织对承台与原土之间的空隙进　行回填夯实。　当承台周围的原土由于土质或工艺的原因不能保留时，　维普资讯 http://www.cqvip.com

（总第１００期）２ＯＯ６年第４期　林渝榕・ＰＨＣ管桩基础设计与施工中若干问题的探讨　・６１・　承台间的填土应按压实填土施工，根据《建筑地基基础设计　规范》（ＧＢ５０００７—２００２）控制其施工质量，确保压实系数不小　于０．９４。　核。这就要求施工现场参验各方必须在受检桩的沉桩过程中　完成对其一般项目的检查，并注意形成有各方签认的质量检　查记录，以备将来作为填写验收记录中相关内容的书面依据。　这是ＰＨＣ管桩工程检验批验收的重要前提和关键。《福建省　需要指出的是，由于场地排水滞碍或边坡受限等客观原　因，有个别场地和工程可能无法保证承台周围压实填土的密　建筑工程文件管理规程》（ＤＢＪ１３—５６—２００４）中“钻（挖）孔　灌注桩成孔质量检查记录”的填写使用正是体现了这一思　路，ＰＨＣ管桩现场也应参照该形式完善本桩型的施工质量检　实性要求。在这种情况下，应根据《建筑抗震设计规范》　（ＧＢ５００１１—２００１）中的有关规定，对桩基进行抗震承载力验　算，并不考虑承台正面填土与桩共同承担水平地震作用。　（３）提高ＰＨＣ基桩的水平承载力　众所周知，桩所受的水平荷载部分由桩本身承担，大部分　查制度。为检验批的最后验收奠定完整、可信的基础。　由于篇幅的限制，更是为了直接说明问题，施工单位在填　写ＰＨＣ管桩分项工程检验批验收记录时，对各检查项目的评　是通过桩传给桩侧土体，其工作性能主要体现在桩与土的相　互作用上。因此，提高单桩的水平承载力可以从提高桩间土　刚度和桩身性能两方面进行考虑，具体可以采取以下措施：　管桩施工前，对承台底面以下一定深度范围内的软弱土　层进行换填或加固处理。这对刚性短桩水平承载力的加强效　果尤其明显。　对于弹性长桩，可通过加强桩顶处于淤泥、淤泥质土或液　化土层等软弱土层中的桩段来进行处理：ａ、另选较厚管壁和　预压应力较高的桩节；ｂ、加长填芯混凝土段的长度（或插入　钢管）直至穿过软弱土层。　（４）加强承台间连系梁的刚度，重视承台之间的相互拉　结。　４关于ＰＨＣ管桩分项工程检验批的验收　（１）检验批的划分　ＰＨＣ管桩分项工程一般划分为一个检验批，这已成为目　前施工现场各方的共识。但在操作实施时，应根据各桩基工　程的实际情况灵活掌握，工程中的具体划分形式可以有：　一个单体建筑的全部工程桩划分为一个检验批，这是大　多数的情况：　当建筑群中的单幢建筑设计桩数较少（如＜５０根）时，可　将几幢单体建筑的工程桩合并为一个检验批，近来风行的别　墅群项目常属这种情况；　对于建筑规模较大的单位工程，在其范围内须分段施工　时，按照施工段划分检验批，裙房后建的高层建筑便属此例。　这时，ＰＨＣ管桩分项工程所含的检验批就不止一个。　对某一个具体的桩基施工项目而言，可供选择的检验批　划分方案往往并不是唯一的，有关各方在进行检验批的划分　时，只有注意遵循以下原则，才能制定出适合于该工程的最优　方案：　应与上部施工的流水组织相协调，参照承台流水施工段　划分检验批。可以有效的避免窝工现象的发生；　应确保每个检验批内的承载力检验桩数符合基桩检测技　术规范规定。不足时应建议设计方适当增加；　严格遵循工程建设基本程序，杜绝在桩基通过验收之前　计划施工其上部的承台。　在保ｉ￥１，２　１－－－点原则的基础上，尽量压缩检验批的数量，　以节约有关的工程费用。　（２）检验批的验收　众所周知，每一根ＰＨＣ管桩实际上就是一个独立的隐蔽　工程，其一般项目的施工偏差数据在沉桩隐蔽后无法再行复　定记录应以总结性的描述为宜，一般项目的行文可采用“共　检查××处，合格率为××％”的形式，同时应注明支持该结　论的质量检查记录的编号，以备追溯查证。　（３）对ＰＨＣ管桩质量检验标准中检查项目的建议　“停锤（终压）标准”是由参建各方在试打桩时共同研究　确定的，其执行具有强制性，不容许在施工中擅自降低要求，　该检查项目不允许不合格，所以应将其由一般项目提升为主　控项目。　为了保证节间的焊缝质量，“接桩：上下平面偏差（＜　１０ｍｍ）”项宜更改为“接桩：上下节端板轴向错位偏差（＜　２ｍｍ）”。　为避免产生歧义，建议将“桩顶标高（±５０ｍｍ）”项进一　步明确为“砍（接）桩后的桩顶标高（±５０ｍｍ）”。　建议在一般项目中增加“桩身垂直度偏差（＜ｌ％）”或　“首节桩身垂直度偏差（＜０．５％）”项。　建议在一般项目中增加“复压次数或持荷时间（按设计　要求）”或“最后贯入度测量条件（按设计要求）”项。　５结语　目前，由于桩基工程的隐蔽性、地质情况的复杂性，以及　耐久性和震害破坏等实例材料的缺乏，对ＰＨＣ管桩设计和施　工中其某些方面问题的研究还是以理论推断和构造处理为　主，一些文献对现场某些管桩质量事故原因的分析和推荐的　处理方法还值得商榷，采用时应予以鉴别扬弃。只有在设计　和施工实践中，正确理解并切实认真地贯彻有关技术规范，理　顺和强化验收程序才是保证管桩基础工程质量，减少工程事　故发生的根本途径。　参考文献：　［１］洪乃丰编著．基础设施腐蚀防护和耐久性［Ｍ］．北　京：化学工业出版社。２００３　［２］沈华鑫，李家辉．持力层软化对预应力管桩承载力的　影响［Ｊ］．广东土木与建筑，２００３（６）　［３］徐天平，李素华．泥岩持力层的管桩承载力试验研究　［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００４（２）　［４］褚长有等．管桩应用中的几个问题［Ａ］．桩基工程技　术进展（２００５）［Ｃ］．刘金砺主编．北京：知识产权出版社，２００５　作者简介　林渝榕：男，１９７３年出生，建筑工程专业本科、学士、工程　师。