【摘要】本文详细分析了高层建筑基础工程中的预应力管桩的施工技术与预防控制措施。供同行参考。
【关键词】高层建筑；预应力；管桩施工
1.预应力管桩概况
目前城市建设中高层建筑越来越普遍，且越来越密集，预应力混凝土管桩基础由于自身的特点，在市区高层建筑基础中所占的比重越来越大。
预应力混凝土管桩可分为后张预应力管桩和先张法预应力管桩。预应力管桩沉入土中的第一节桩称为底桩。底桩下端部都要设置桩尖。管桩桩尖形式主要有三种：十字型、圆锥型和开口型。如果桩尖封闭，当桩沉入土层中后，桩身内腔在电灯和手电光的照射下一目了然，因此可用目测法检查成桩的桩身质量，并用直接量测法复测沉桩长度。
预应力管桩沉桩方法有多种，在我国国内施工过的方法有：锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法等，而以静压法用得最多。由于柴油锤打桩时震动剧烈、噪音大，为适应市区施工需要，我国各地开发并采用了大吨位的静力压桩机施压预应力管桩的工艺，静力压桩机可分为顶压式和抱压式，抱压式是桩机的夹板夹紧桩身进行沉桩，大吨位静力压桩机的出现大大推动了预应力管桩的应用和发展。
2.预应力管桩的特点和作业条件
2.1预应力管桩的特点
预应力混凝土管桩，系采用先张法预应力工艺和离心成型法，制成的一种空心圆柱体细长混凝土构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。预应力混凝土管桩的特点：单桩承载力高，桩端承载力可比原状土提高80%-100%；设计选用范围广，单桩承载力可从600KN—4500KN，既可适用于多层建筑，也可用于50层以下的高层建筑；桩运输吊装方便，接桩快速；桩长度不受施工机械的限制，可任意接长；桩身耐打，穿透力强，抗裂性好，其单位承载力价格仅为钢桩的1/3—2/3。预应力混凝土管桩适用范围：适用于粘性土、粉土、砂土等土层。
静力压桩是采用静力压桩机将桩分节压入地基土层中成桩。自动化程度高，行走方便，运转灵活，桩位定点精确，可提高桩基工程质量；施工无噪声、无振动、无污染；本工艺适用于软土、填土、一般粘性土层中，以及居民稠密和危房附近环境保护要求严格的地区进行施工。锤击桩与静力压桩相比，锤击桩打桩时震动，噪声和挤土量大。但是，锤击桩施工速度快，打桩机相对较轻，对场地的承载力要求低。因此，能够满足部分场地的实际情况。锤击桩适用于粘性土、粉土、砂土等土层。
2.2管桩施工作业条件
施工前应对工程地质资料、桩基施工平面图、桩基施工组织设计进行审核，对施工人员进行了技术、安全和文明施工的交底。施工用电已接至现场，场地已平整压实，能保证压桩、打桩机械在场内正常运行。雨期施工，需做好排水措施。
桩基的轴线桩和水准基点桩已设置完毕，并经过复查办理了签证手续。每根桩的桩位已经测定，用小木桩或钢筋条（一端系上标示带）打好定位桩，并用白灰做出标志。已选择和确定桩机设备的进出路线和压桩顺序。检查压桩或打桩机械设备及起重工具，铺设水、电管线，进行设备架立组装。在桩架上设置标尺或在桩侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。检查桩的质量，将需用的桩按平面布置图堆放在压桩或打桩机附近，不合格的桩另行堆放退货。施工前先进行试桩施工，以确定压桩或打桩技术参数，校验压桩或打桩设备性能和施工工艺及技术措施是否符合要求。
3.施工工艺与技术
3.1试桩
在正式施工前，必须先进行试桩，并且请勘探单位和设计单位参加，试桩数量应在整个场区范围内多点选择，至少三根，以便真实确定地质情况和桩的承载力，并且可以预防部分施工中出现的问题，如配桩、桩机状况、沉桩顺序等。经过试桩后，根据实际情况，还可以对设计作出调整，比如设计桩长过于保守，可以调整桩长为建设单位节省造价。
3.2施工要点
当采用静压桩机时，压桩机安装必须按有关程序和说明书进行。压桩机的配重应平稳配置于平台上。压桩机就位时应对准桩位，启动平台支腿油缸，校正平台处于水平状态。当管桩桩尖插入桩位后要用两台经纬仪或线锤在两个成90度的侧面观察，调整好桩的垂直度，微微启动压桩油缸，待桩入土至50cm时，再次校正桩的垂直度和平台的水平度，使桩的纵横双向垂直偏差不超过0.5%。然后再启动压桩油缸，把桩徐徐压下，控制施压速度不超过2m/min。沉桩过程中应经常检查桩身垂直度，若桩身垂直度偏差超过1%时，应找出原因，并设法纠正，当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动桩架或强行回扳方法纠正。
桩的接头采用钢端板焊接法。在桩端头埋设端头板，四周用一圈坡口进行电焊连接。当底桩桩头露出地面0.5～1.0ｍ时，即应暂停沉桩，进行管桩接长。方法是先将接头上的泥土、铁锈用钢丝刷刷净、再在底桩桩头上扣上一个特制的接桩夹具，将待接的上节桩吊入夹具内就位，调直后，先用电焊在剖口圆周上均匀对称点焊4～6点，待上、下节桩固定后卸去夹具，再由两名焊工对称、分层、连续的施焊，焊接层数不小于2层，焊缝应饱满连续，待焊缝自然冷却8～10min，始可继续沉桩，严禁用水冷却或焊好后立即施打。
当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已到达持力层时，应随即进行稳压。桩长大于15m或密实砂土为持力层时，宜取2倍设计荷载作为最后稳压力，并稳压不小少3次，每次1min。测定其最后各次稳压时的贯入度。沉桩过程中出现贯入度反常、桩身倾斜、位移、桩身破损等异常情况应立即停机压桩，待查明原因，进行必要处理后方可继续施工。
当采用打桩机施工时，首先启动门架支腿油缸，使门架作微倾15°，以便吊插管桩。起吊管桩时先拴好吊装用的钢丝绳及索具，然后应用索具捆绑桩上部约500mm处，起吊管桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓插入土中，回复门架，在桩顶扣好桩帽，卸去索具，桩帽与桩顶之间应有相适应的衬垫，一般采用硬木板，其厚度为100mm左右。桩在打入前，可在桩的侧面画上标尺，以便在沉桩时记录入土深度。桩锤、桩帽和桩身要控制在同一轴线上，桩的垂直度偏差小于L/100，可采用2台经纬仪或吊锤成90°角跟踪观测控制，经纬仪或吊锤应设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。由于桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，若有偏差应及时纠正，通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整，必要时要拔出重打。