国电常州电厂复杂地质条件下的PHC管桩施工工艺.docx

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国电常州电厂复杂地质条件下的PHC管桩施工工艺

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刘怀平

摘要：国电常州电厂位于常州市北郊18km的圩塘境内，一期工程为2×600MW国产超临界凝汽式燃煤发电机组。当地地质条件极为复杂，较为稳妥及常用的地基处理方式是灌注桩施工，但工期长，费用高。初步设计决定采用PHC高强预应力管桩作为地基处理的主要形式，但在常州地区类似地质条件下从未成功施工过PHC管桩，施工难度极大，断桩率很高，无法满足施工及质量要求。但考虑PHC管桩施工进度、造价等方面的优势，决定在施工工艺上下功夫解决保证PHC管桩的施工质量。在烟囱基础打桩时进行试验，在获得成功后，在全厂范围内推广。

关键词：复杂地质条件；PHC管桩；施工工艺

1施工工艺

桩型为PHC-AB600-110，每根桩分3节，持力层为⑧号粉砂层。其中烟囱区域171根，桩长33～37m，桩顶入土深度2～5m。主厂房及集控楼共计2512根，桩长多为34m，35m。用全液压履带式打桩机配挂柴油锤进行锤击沉桩。

1.1工艺流程

采取下面的施工流程：

定位→引孔→插桩→沉桩→接桩→沉桩→接桩→沉桩→送桩

1.2操作要点

（1）施工前合理规划施工顺序，遵循由内而外的原则。若施工顺序不合理易造成封闭桩（即该桩周围的桩都施工完），这样沉桩时压力不能扩散，桩难以送到设计标高。

（2）引孔：在试桩过程中，发现桩身断裂很大程度上是在穿过⑤⑥⑦号土层过程中发生的（见地质剖面图）。特别是在穿过⑤号含有致密砂岩状的钙质强胶结物质的粉细砂层时，因此提出建议采用预引孔后锤击的施工方法，预先引孔穿过⑤号土层，请设计院对此工艺进行复核后确定引孔后对承载力不产生影响，因此确定采用引孔施工的施工工艺。在烟囱施工到第三根桩时产生断桩，经分析，发现断桩原因是引孔未完全穿透⑤號土层所致，最终确定引孔深度以穿过⑤号土层为标准。前期采用湿引孔，通过观察引孔带出的土质进行确认，后为加快施工进度引进新工艺采用干引孔，但无法再通过带出的土进行断定是否穿透⑤号土层。通过查阅地质资料，确认该地区⑤号土层深度在27.5m以内，仅有极个别的略为超过此深度，再结合引孔机的极限引孔深度，决定引孔深度统一为27.5m，能够满足施工工艺要求。另沉桩时桩易顺成孔方向沉入，不易调整，影响最终成桩质量。因此引孔时必须保证引孔的垂直度。湿引时引孔机采用挂线锤调整，干引孔因引孔机采用履带式引孔机，桩架高，故采用两台经纬仪成90度角调整垂直度。

图1地质剖面图

（3）桩锤的选择：因⑥⑦号土层为硬塑土，再进入⑧号土层一定深度，沉桩时较为困难。若按规范选用能量较小的60锤易造成锤击数过高难以将桩打到设计标高，而桩在锤击数过高时易损坏。故选用DELMAG-80锤进行沉桩，但因D-80锤锤击能量高，易将桩打断，因此采用重锤轻击原则，控制好档位在2档以内，在桩贯入度到设计值时要控制档位在1档，既保证足够的锤击能量沉桩，减少了锤击数，又避免了能量过大将桩打断。

（4）桩内在质量：通过对试桩结果进行分析，发现桩质量不稳定是影响穿透⑤号土层的主要原因，特别是桩的强度。因本地的特殊地质条件，沉桩极为困难，锤击数太高，若桩的质量稍有不足都会造成断桩或桩头破碎。桩设计强度为C80，若不能从原材料、制作工艺多方面进行严格的控制，是难以达到此强度的。因此必须保证桩的强度。为进一步加强桩的粘结力，在桩两端1.5m范围内增加钢纤维，避免桩头受锤击而破碎。

（5）严格控制锤击能量：本工程采用D80型锤，严格控制锤击能量。根据PHC桩自身的强度情况，考虑到一定的偏心受力，锤击力应控制在7000kN左右，锤击能量应控制在60～90kJ左右。锤击力过大容易造成桩身损坏，锤击力过小可能造成锤击数过高或桩无法沉入到设计标高。对于D80锤而言，要达到上述的锤击力和锤击能量，并使锤击能量较均匀地作用到桩顶上，桩帽和桩顶的缓冲材料与厚度选择尤为重要。砧板厚度不小于8cm.。桩顶缓冲垫采用包装纸板，并且每根桩都重新更换，其缓冲作用优于硬木、橡胶等。

（6）垂直度：打桩前须调整桩锤、桩帽、桩身在同一直线上，且与桩架平行。桩打入的垂直度对成桩质量影响极大，因此需用两台经纬仪成90度角对桩身和桩架进行观测以保证桩基施工的垂直度。桩的第一节的垂直度对桩的最终垂直度影响极大，第一节桩若不垂直以后将无法进行调整。因此第一节桩竖起后，用经纬仪仔细校正，等完全垂直后才能沉桩。在沉桩过程中随时观察桩垂直度的变化，随时调整。沉桩时必须采取小落距，不可一下沉到位，中途必须暂停，等用经纬仪校正后方可继续向下沉桩。

（7）接桩焊接质量：桩对直后，焊接时由两名电焊工在桩两侧对称位置同时施焊，以防焊接应力不均而使桩身歪斜。焊缝质量要求：焊缝平顺、饱满，无裂缝，不能出现夹渣、气孔等不符合规范的缺陷。焊接时分三