浅谈PHC桩在打设中遇砾卵石层的解决方法

　　摘 要：PHC桩作为近年来我国出现的一种新型预制桩,凭借其单桩承载力高,耐打性好,穿透能力强以及施工便捷、质量可靠、经济性好等优点,已经得到广泛应用。但我国北方地区应用相对较小，本文通过工程实践分析总结PHC桩在我国北方港口工程中的应用。全文包括分析解决PHC桩打设中遇砾卵石层的问题，其中还包括相关PHC桩基承载力检测的高应变试验及静载试验等。

　　关键词：PHC管桩、AGLOR、砾卵石层、检测、厚度

　　Abstract: In this paper, through the engineering practice analysis of PHC pile in ports in North China engineering application, analysis and solution of PHC pile in gravel layer in question, which also includes PHC pile bearing capacity test of high strain test and static load test.

　　Key words: PHC;AGLOR; piles of gravel layers; thickness; detection

　　中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：

　　1、引言

　　PHC桩作为近年来我国出现的一种新型预制桩,凭借其单桩承载力高,耐打性好,穿透能力强以及施工便捷、质量可靠、经济性好等优点,已经得到广泛应用。但我国北方地区应用相对较小，且PHC桩对地质有适用性的要求。有的地质并不适用，如土层中含有不宜作为持力层而且管桩又难以贯穿的坚硬土层，如较厚的砂层;土层中含有较多影响沉桩施工的孤石或其他障碍物等。本文通过工程实践分析总结PHC桩在我国北方港口工程中的应用。特别是针对北方地区海岸线易出现的砾卵石层，文中通过设计计算、打桩施工工艺及打桩记录、桩基承载力检测的高应变试验等分析总结，PHC桩遇砾卵石层的适应性及打设PHC过程中的注意事项等。

　　2、工程概况

　　2.1、工程概况

　　北方某船厂船台区共有4个船台滑道，单个船台滑道长680m。900t龙门吊轨道梁分列船台区两侧侧。900t龙门吊轨道梁轨道梁单侧长1159m。船台及900T轨道梁PHC桩总数约为1.35万根。船台滑道和900t龙门吊轨道梁均采用φ800mmPHC桩桩基基础，桩外径800mm，内径580mm，采用混凝土的强度等级为C80F350。PHC桩桩型由生产厂家提供。

　　2.2、工程地质条件

　　根据勘探资料，地层由上至下划分为：

　　素填土、粉土、细砂、中砂、粉质粘土、砾卵石、粘土、碎石、石英砂岩残积土、强风化辉绿岩、中风化辉绿岩、强风化石英砂岩、中风化石英砂岩。

　　砾卵石层、碎石层桩侧阻力和桩端阻力设计参数如下：桩的极限端阻力标准值为3500 kPa及4500 kPa，桩端阻力特征值为2000 kPa及2600 kPa。

　　3、结构的空间计算

　　以900T龙门吊(双)轨道梁的计算为例：

　　本次计算的对象为船台区900T龙门吊(双)的轨道梁及其桩基础。各构件的内力均采用目前广泛使用的有限元软件Algor进行空间计算。根据结构计算结果对桩基进行选型(PHC桩)计算，进行桩基础的单桩垂直极限承载力验算;对轨道梁进行配筋计算。经ALGOR建模计算，可知900t龙门吊(双)轨道梁φ800mmPHC桩桩基承载力满足计算要求。

　　4、PHC桩基施工

　　4.1、打桩设备及打桩要求

　　项目特点是PHC桩基数量巨大，船台及900T轨道梁PHC桩总数约为1.35万根。因为项目的主要质量控制重点及难点均在PHC桩基的质量上。PHC施工中，采用HD80型柴油锤，同时采用十字尖桩靴。打设PHC桩时桩时以贯入度控制，最后一阵10击平均贯入度小于5mm，同时通过设计桩底高程校核，方可停锤。

　　4.2、PHC打设遇砾卵石层

　　砾卵石层土层分析，卵石(Q4al+m):饱和，稍密-中密，粒径20～120mm，颗粒不均匀，磨圆度较好，呈圆形或亚圆形。钻孔揭露厚度0.3～14.40m，层底埋深5.50～29.90m，层底高程-25.54～-1.14m。卵石层下卧强风化岩层。该层在船台区和900T轨道梁均有分布。

　　针对砾卵石层PHC桩是否可以打穿;若PHC桩不能打穿砾卵石层，则砾卵石层作为本工程桩基的持力层，桩基的承载力是否能满足结构要求，在结构上是否安全可靠。这在设计中是一个重点和难点，这一课题在国内尚无更多可以借鉴的经验。因卵石层下卧强风化岩层，而非软弱夹层，这是本工程相对有利的一面，因此在设计阶段计算设计桩长的时候暂按可以打穿砾卵石层考虑。

　　施工中发现部分PHC桩无法打设至设计标高，针对部分桩的打入长度和设计桩长差别大的地区及砾卵石层区又进行了补充地勘。综合原地勘报告及补堪资料可知， 1#、2#、3#船台区靠海侧普遍存在砾卵石层，且厚度在4米以上，同时部分卵石粒径达到20cm～30cm。现场如3#船台11分段φ800PHC桩打设过程中存在难以穿透该卵石层的现象。

　　项目实施过程中设计方建议业主方要求施工单位先暂停卵(碎)石层过厚段桩的施工。同时业主组织检测单位对已打设的卵(碎)石层过厚段桩如3#船台11分段等桩位进行静载荷试验。

　　5、桩基检测

　　PHC桩在沉桩期间，分期分批进行了高应变动测、低应变桩身质量检验及静载荷检测。

　　5.1、高应变检测

　　检测测试仪器为美国PDA-PAL型高应变动力打桩分析仪，冲击设备采用HD80型柴油锤。资料分析采用实测曲线拟合法，使用程序为CAPWAP(R)2000-1WINDOWS版本。得出单桩极限承载力、桩基阻力、桩端阻力、模拟静载P-S曲线等成果。

　　5.2、桩基静载荷检测

　　1)检测对象：船台桩基工程中的S3E-11-12号桩，该桩总入土深度为18.21m，最后贯入度为3mm/10击，桩径800mm，设计承载力1863KN。

　　2)检测原理：采用慢速维持荷载法，主要检测设备为JCQ-503D静力载荷测试仪、CYB-10S油压传感器、MS-50容珊式位移传感器，按照要求对选取的工程桩，分10级逐渐加载，对此试桩的加载总值定为其设计承载力的1.6倍。

　　3)检测结果：通过现场静力载荷试验，载荷测试仪采集数据如下：最大加载值3000KN,累计沉降为19.56mm.

　　6、综合分析

　　设计方结合原地质资料、补充勘查报告和大量的打桩记录等相关资料，对持力层为卵(碎)石层的桩基进行了承载力验算，计算结果满足设计要求。同时结合某质量检测中心提交的《桩基检测报告》(静力荷载试验)结果:S3E-11-12#预制管桩(φ800PHC桩)的竖向抗压承载力设计值满足设计要求， S3E-11-12#属于持力层为卵(碎)石层的桩基。得出船台SLS区卵(碎)石层可作为桩基持力层。

　　7、结论

　　7.1、文中介绍的项目工程实例，已经通过了相关验收，并投产使用2年，船台和900T龙门吊基础稳定，未发现任何因PHC桩基基础引发的问题。PHC管桩在北方港口工程的适用性上得到了充分论证。

　　7.2、通过实践工程的地勘资料，打桩记录，设计桩基承载力的计算，桩基高应变检测等各方数据综合分析，得出如下经验供参考借鉴。针对砾卵石层(粒径20～120mm)层厚4m以下800mm直径的PHC桩采用HD80型(以上)柴油锤和十字尖桩靴基本可以打穿;若层厚4m～6m之间，则打穿有一定的概率;若层厚6m以上则很难打穿。

　　7.3、砾卵石层(粒径20～120mm)可作为桩基持力层，设计计算的桩基承载力较高应变检测的PHC桩桩基承载力偏低。因为桩基计算桩土约束力多为经验公式，在理论计算值和实测值存在一定的偏差。建议最终以一定数量的静载荷检测桩的检验结果为判定桩基承载力是否满足设计要求的主要依据。

　　7.4、试打桩对于桩基对地基土的适应性是最好最直观的体现，针对地质变化比较大的场区，做好地勘工作及试桩工作将给工程的桩基设计带来最可靠的依据，将有效的节省工程造价。

　　参考文献

　　[1] 《港口工程桩基动力检测规程》(JTJ 249-2001)

　　[2] 建筑基桩检测技术规范，JGJ 106-2003

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文章名称： 浅谈PHC桩在打设中遇砾卵石层的解决方法

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