关于PHC管桩施工桩头被击碎的原因分析及处理.docx

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关于PHC管桩施工桩头被击碎的原因分析及处理

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摘要：根据地勘报告，盐城市某项目的PHC预应力混凝土管桩选择密实粉砂层作为持力层。在工程施工过程中，遇到了桩头被击碎问题。针对该问题，结合地勘报告资料、规程规范、图集及现场实际施工打桩机械等情况进行深入分析，找出问题并进行解决，避免工程在后续施工中出现类似的问题，并对其他工程在桩基施工也有借鉴意义。

关键词：PHC管桩；桩头击碎；防治措施

1引言

该工程项目场址区域主要为农田，地形平坦，地势较低。在地勘勘探深度范围内，场区的地基岩土上部主要为第四系全新统冲积、海陆交互相沉积成因的粉质粘土、粉土、粉砂和粉质粘土夹粉土、粉土夹粉质粘土等组成，工程桩基选择粉砂层及粉质粘土夹粉土层作为持力层。

工程采用PHC600AB130型预应力混凝土管桩，施工采用锤击送桩，选择筒式柴油打桩桩锤，型号为。桩基的送桩深度为天然地面以下约7m，要求的送桩深度较深。在施工初期，送桩过程中，桩未打到设计标高，桩头被连续击碎。如下图：

PHC混凝土管桩桩头被击碎示意图

2PHC混凝土管桩施工情况

2.1施工场地情况

为了避开基本农田用地，风机机位部分位于农田灌溉沟渠内，施工前对沟渠进行清淤，分层回填分层压实，进场道路在原机耕道上铺设采用泥结碎砖作为施工路面。受施工路面及场地影响，送桩适宜采用锤击施工。待风机施工完成后，再恢复农田灌溉沟渠。

2.2桩锤选用验算

打桩过程中，锤击对管桩内部产生冲击应力。若选用的桩锤型号不正确，桩头易被击碎，对桩的危害性较大。桩内部冲击应力一般采用冲击波动方程式进行推算，能估算出接近实际的应力：

式中：为桩的冲击应力；、、A分别为锤、桩垫、桩的净截面面积；、、E分别为锤、桩垫、桩的纵向弹性模量；、、分别为锤、桩垫、桩的重度；H为落锤高度；为锤型系数；e为锤击效率数。

根据施工现场打桩选用桩头、管桩等，经验算，小于管桩有效有效预压应力值，故在正常打桩情况下，桩头不会被击碎。

2.3施工现场存在问题

2.3.1送桩器选用不合理

设计图纸要求送桩深度为天然地面以下7m左右，为了打到设计标高，施工单位采用长7m、直径约为400mm的插销式送桩器，插销长约为150mm。

2.3.1.1管桩在施打时，送桩器连续出现跳动、摇晃等问题，对打桩的不利影响主要可以概括为以下几个方面：一是可能导致送桩器打偏，桩头受到偏心荷载，应力集中处的预应力钢筋混凝土壁首先屈服，逐步发展为整个桩头预应力钢筋混凝土失效破坏；二是导致桩锤出现多余的弹跳，提升过高，导致锤击的冲量大、动量小，桩头混凝土易出现疲劳损坏后被打碎；三是容易造成送桩器失稳，失稳后，送桩器出现倾斜，导致桩头受到横向冲击荷载，桩头端板易被剪坏。

2.3.1.2送桩器插销与桩不匹配

送桩器下部的锥形插销太小，长度不满足相关规程规范要求，在送桩的过程中，易造成应力集中，在锤击的重复荷载下，桩头混凝土出现疲劳而被击碎。见下图：

送桩器插销

2.3.2未设置正确设置锤垫和桩垫

选用合适的锤垫和桩垫能有效保证打桩和送桩的施工质量。打桩过程中，由于锤头和桩帽、桩帽、送桩器与桩头之间，未设置锤垫、桩垫，或锤垫、桩垫设置不合理，失去锤垫、桩垫的缓冲，桩帽、送桩器与桩顶接触不平，造成桩头端板局部的应力集中，超过桩内力的容许值，桩头易被击碎。

2.3.3桩身垂直度不满足要求

桩身倾斜过大，导致桩头端板局部应力集中，在重复荷载的作用下，桩头混凝土出现疲劳破坏，进而桩头被击碎。

3PHC混凝土管桩施工改进措施

3.1更换送桩器

为提高送桩器的强度、刚度和满足足够的耐打性要求，送桩器采用圆柱形无缝钢管制作，横截面由400mm加大至600mm，送桩器壁厚设置为300mm，送桩器端板厚为400mm。

送桩器在焊接前，弯曲度不得大于1/1000，送桩器端板焊接时，采用直角靠尺对端板进行垂直度控制，防止端板出现偏斜。端板焊接时，为防止焊缝区域受热不均匀和焊缝周围金属约束会产生焊接应力，热膨胀过程中出现端板的塑性压缩变形，在焊接过程中，采取措施对焊接变形进行控制：一是避免连续焊接，采用间歇式焊接；二是对焊接部位采取合理的降温措施，控制降温速度，以保证端板焊接不产生过大的温度应力。

根据混凝土管桩的内腔大小，对送桩器的插销进行优化，插销式送桩器下端的插销长度为300mm，外径为310mm。可以有效防止送桩器在打桩过程中出现的跳动而导致送桩器出现偏移，使送桩偏心受力。

送桩器在下端面设置排气孔，保证管桩内腔与外界连通，孔径为管桩内腔的1/5~1/3。

3.2加强管桩的施工管理，提高施工质量

3.2.1做好施工前的图纸会审及安全、技术交底

桩基施工之前，施工单位