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1.工程概况
xxxx工程，有6栋11层~17层的小高层建筑组成。设计中全部采用PHC-AB型预应力管桩；桩位数达到700多个。存在施工场地大、地质情况差异大、桩的入土深度不同等特点；施工采用柴油锤打桩机沉桩；所以本工程的桩基施工质量管理显得非常重要。本文主要从打桩过程的贯入度控制来分析质量要点，提出质量管理措施。 2.PHC管桩锤击式沉桩工艺
PHC管桩沉桩方法有多种，目前在我国各地施工打PHC管桩以柴油锤为主。选择桩锤时，必须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、入土长度、结构形式以及土质、气象等条件，并掌握各种锤的特性。桩锤的夯击能量必须克服桩的贯入阻力，包括克服桩尖阻力、桩侧摩阻力和桩的回弹产生的能量损失等。如果桩锤的能量不能满足上述要求，则会引起桩头部的局部压曲，难以将桩送到设计标高。其施工程序：测量放线、定桩位→打桩机就位→桩机调整→底 桩就位、桩尖对准桩位，扶正桩身→安好衬垫，套上桩帽，放下桩锤→桩垂直度检验、调直→锤击沉桩（图2一1）领袖性格→焊接接桩（图2一2）再锤击沉桩→送桩（图2一3）→打至持力层→收锤→拔送桩器，填桩孔→桩机移位。锤击预应力管桩的施工往往会出现一些质量问题：桩位偏差及桩身倾斜超过规范要求、桩头破碎、桩身破损断裂、沉桩达不到设计的控制要求、单桩承载力达不到设计要求。这些质量问题的发生，有厂家制作上的原因，有施工操作上的原因，也有土质变化等原因。任何环节出了问题，都会影响工程桩的质量，本文就如何控制锤击PHC管桩的贯入度问题作一探讨。
图2一1
图2一2
图2一3
3.锤型、锤重与贯入度的关系
锤的冲击部分的重量和落锤的高度不变时，桩越长，锤的总重越大，其贯入度就越小；锤的冲击部分的重量和桩的长度不变时，落锤的高度越大贯入度就越大；这是众所周知的道理，故在打桩前应该认真选择适合的锤重和锤型。
地基和基础工程施工验收规范GB50202-2002中建议按附录选择锤型，但规范附录四中的应当注意。
3.1锤型资料中冲击部分的重量与型号是基本一致的，但锤的总重根据生产的厂家不同相差甚多，尤其是柴油锤不分导杆式和筒式，两者总重相差明显。
3.2规范附录四中锤型5t与5.5t常用控制的贯入度均为2~3cm/10击，而实际上落锤高度相同时，锤的冲击部分的重量越重贯入度就越大。在同一根桩上做了多次现场比较试验； 3.2.1先用5t导杆式柴油锤将桩打至设计要求的贯入度15mm/10击；再换用5.5t筒式柴油锤进行三阵复锤，测得相应的贯入度为120~140mm/10击；
3.2.2用5.5t筒式柴油锤将桩打至预定的贯入度130mm/10击；然后换用5t导杆式柴油机进行三阵复锤，测得相应的贯入度为14 mm/10击，经上述几根桩的反复交换复打试验后，可以
得出这样的结论：当承载能力不变、落锤高度相等时，5.5t筒式锤成桩的贯入度值相当于用5t导杆式锤成桩的十倍。
3.2.3规范附录四中没考虑桩长对贯入度的影响，桩越长其贯入度就越小，按格氏公式或其它经验计算的贯入度也是不一样的，这一点与实际情况不符，切不可用其作为选择贯入度之依据。
3.2.4在锤型规格相同、落锤高度相等的情况下，极限承载力与贯入度是成反比的，极限承载力越大，要求最终贯入度就越小。
4.单桩竖向承载力的计算
锤击法施工PHC管桩已大量应用于各种工程，然而对于设计中沉桩双控的要求（即桩长和贯入度均满足设计要求），在施工中，往往会有较大的出人，工程技术人员难以准确判断桩的实际承载力是否与设计值一致。因此需要根据施工现场的实测数据，尤其是最后三阵的平均贯入度值，来估算出实际的单桩承载力，以满足设计承载力要求。
桩在荷载作用下，桩身上部首先受到压缩，一部分荷载往下部桩身传递，另一部分则在桩与桩周土之间形成摩阻力。当荷载分级逐步加到桩顶时，桩身上部受到压缩而产生相对于土的向下位移，与此同时，桩周表面受到土的向上摩阻力，桩身荷载通过桩周摩阻力传递到桩周土层中去，致使桩身荷载和桩身压缩变形随深度递减。随着荷载的增加，桩身压缩量和位移量增加，桩身下部的摩阻力随之进一步发挥出来。当桩周摩阻力全部发挥达到极限状态后，若继续增加荷载，则荷载量将全部由桩端土承担。桩的这种传递理论，是符合静压试桩实际的，且已为许多桩的荷载试验所证实。
4.2单桩竖向极限承载力标准值
单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：
Rk＝u∑qsikli＋qpkAp
式中 Rk——单桩的竖向承载力标准值；
qpk ——极限端阻力标准值；
Ap——桩身横截面面积；
u——桩身周边长度；
qsik ——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
li——按土层划分的各段桩长。
贯入度的设计一般依据现有的打桩动力公式，主要有格尔谢凡诺夫公式、工程新闻修正公式、海利公式等。上述经验公式是根据功能原理和实验推导出来的，适用对象为预制桩（包括钢管桩）；而灌注桩与预制桩在施工方法上有很大区别，如果套用上述经验公式设计灌注桩的贯入度，显然是不恰当的。在工程实践上，这种方法往往偏于安全，结果是使工程成本增加。
4.3工程实例
本例为牡丹江市逸品尚城安置小区工程的桩基实际工程。该小区位于牡丹江市区西北郊。设计要求采用锤击PHC预应力管桩，桩端以圆砾层为持力层，设计桩长L＝22m，桩直径为400mm，单桩承载力标准值为1200kN频偏。PHC管桩贯入度计算：
（1）格氏公式:
式中 e——打桩最后阶段平均每锤的贯入度，cm；
n——桩及桩垫材料系数，无桩垫时，n＝0.5；
ε——恢复系数，无桩帽时ε＝0.25；
Q——锤重，kN；
q——桩、桩锤的非冲击部分重量，kN；
H——落锤高度，cm；
A——桩的横截面积，cm2；
m——安全系数，永久建筑为2；
Rk——单桩承载力标准值，kN；
根据现场设备情况和设计要求，有关参数取值为：Q＝55kN，q＝50kN，A＝910cm2，H＝180cm，Rk＝1200kN
中小学外语教学将有关数据代入格氏公式后得：e＝0.13cm／击
根据经验由上述计算结果可知，该地成功经验为：对于桩直径为400mm、设备锤重为55kN、设定锤落距为1.8m情况，最后三阵锤击，每阵10锤，贯入度＜2cm.综合考虑计算结果和当地成功经验，设计规定，最后三阵锤击，要求贯入度控制在2cm／10击以下。
为核实利用格式公式估算的贯入度是否与实际承载能力相符，一般采用静载荷试验或动载荷试验两种方法：静载荷试验需打试验桩及锚桩，有时需搭设加荷平台，需准备150t的配重块，筹备这一套机具比较费工，费时；而使用基础桩作试验桩和锚桩时，不仅受到原设计布桩的限制；而且加荷不许超过设计的极限载荷，只能判定合格与否，不能得出桩的最大极限值，所以目前许多单位选用垂直动测试验，即利用特制的火箭筒瞬时激振桩顶，使桩和桩周土产生自由衰减振动，通过拾振器、放大器、示波仪记录下桩和桩周土的振动波形，分析计算出单桩的允许承载力，这种动测方法是属无损检测，故可以选择任何一根基桩来测试，不受设计布桩的限制，动测试验后还可以用静荷载试验来进行校核。因为此次
静载测试目的并不是做桩的破坏试验，所以最大试验荷载以满足设计要求为限。至最大试验荷载时，没有出现极限特征。
从测试试验结果看出：该地区的PHC管桩贯入度实际值是设计值的2～8倍（至设计标高时），这时即使不加长桩长或复打，桩的承载力也完全能达到设计要求。可见贯入度设计值偏小。
分析其原因有以下几点：
1）由于构造上的原因，锤击式沉桩的预制桩靴比桩管外径大6～8cm，施工时，土对管桩的挤压力减少使管桩下沉阻力减少，因而使沉桩贯入度增大。
2）成桩后管桩的实际桩径往往比管径大6%～7%，这是因为桩靴直径较大所致。由于实际桩径扩大使得桩的承载力相应增加，因此尽管施工时的贯入度相对较大，但静载试验加载至最大荷载时沉降量仍然较小。
3）沉桩时由于连续锤击震动，土体内摩擦角变化很大。
4）加送桩器复打对桩周土和桩端土进行了挤密，使桩侧摩阻力提高，桩端土的强度提高。
5）打桩公式适用于预制桩估算其打桩阻力，将它用于PHC管桩贯入度的计算只是权宜之计。经过综合分析试验结果，以及其成因分析，认为可以适当加大贯入度的设计值。为了安全起见，后续桩的贯入度控制在2倍设计值范围内；个别贯入度较大的桩，采用送桩器复打的方法，将其控制在相同范围内。说明贯入度控制原则是安全合理的。
5.结论
地源热泵案例
1）对于砂土地基，采用送桩器复打，充分利用其挤密效应，是一种经济有效地减小贯入度的方法。
2）简单套用现有的打桩动力公式设计PHC管桩贯入度，有时与工程实际情况不符，将造成工程浪费。
3）PHC管桩贯入度作为一项设计施工指标，应该加以控制，但是应该避免盲目性。在无现场试验确定单桩承载力的情况下，可以采用这样的方法：在地质钻探孔附近，土层分布和各土层的物理力学指标比较准确，宜先在此打桩，仔细做好记录，在设计标高附近一定范围内准确测量每10击的贯入度。综合分析贯入度的现场施工记录、设计值，以及当地成功经验，调整实施的贯入度值，以尽可能地使贯入度控制值趋于合理。
参考文献
［1］《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008
［2］建筑地基基础设计规范正式版(GB50007-2011)
［3］预应力混凝土管桩（03SG409）
845pe黑暗中的幽魂［4］钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册［M］。成都：四川科学技术出版社
［5］J E波勒斯。基础工程分析与设计［M］。北京：中国建筑工业出版社
