预应力管桩在软基中的施工问题

1.引言

PHC桩是在近代高性能混凝土和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件。PHC桩本身具有耐打、耐压，耐久性好，造价适宜，施工工期短，施工施工现场文明整洁等特点，受到业主、施工单位和设计人员的普遍欢迎。但是PHC桩在施工过程中也暴露出了不少的问题，在土性复杂，特别是在土质较差的软弱地基的基坑开挖施工过程中，由于桩身为空心，其抗剪和抗裂性能相对较差，尤其是薄壁PHC桩在施工中更加容易造成桩体偏移，桩身开裂甚至断桩的问题。广东沿海地区某工程，地表10～28m范围内为淤泥质粘土或淤泥质粉质粘土，设计持力层为粉质粘土层。采用薄壁PHC桩，施工中按常规手段施工，结果断桩率很高，45%为Ⅲ类桩。因此如何保证软弱地基中的施工质量，以及对施工质量故障的补救成为一个急需解决的问题。

2.管桩在软土地基中出现断裂的原因

2.1 工程地质原因

软土地基土质较差，PHC桩身范围一般处于粉质粘土，或者淤泥质粘土层中。这类软土层一般处于饱和状态，土体本身透水性极差，抗剪强度很低，处于高流动，高敏感状态。在桩体打压的过程中，桩体不断挤压土体，使其内部不断积蓄能量。当在基坑开挖过程中，处于上部桩体的土被挖走，对下部软土的约束作用减小，高流动性的土体产生涌动来释放能量，对桩身造成挤压。但是处于桩身下部的土体依然处于高压缩状态，这样上下部就会产生剪切作用。即使是同一标高处的土层，由于压力释放极度不均匀，也会产生不同程度的剪切力。

2.2 打桩过程中障碍物的影响

（1）一种情况是在勘察过程中，勘察深度不够，没有发现桩身下部的坚硬障碍物，如孤石、块石等。在打桩的过程中桩尖先接触到障碍物，发生偏移，在随后的过程中桩身不断受到挤压，混凝土随之产生裂缝甚至断裂。

（2）另一种情况是桩身上层土体为软土，下层土体为坚硬土质。当打桩过程中，桩身突然由软土进入硬土层，打桩强度没有改变，导致硬土层对桩身产生巨大的冲击，往往会使桩身偏移或者断裂。

2.3 施工工艺的影响

（1）首先是施工过程中打桩顺序的不合理安排。例如对于开阔密集的打桩地带，没有合理安排顺序，导致由四周向中间逐渐打桩，会使得桩的挤土效应不断的向中间叠加，最终导致中部的桩体受到过大的挤压作用而破坏。

（2）其次是边坡对桩体的影响。这一点往往被忽视，边坡的偶然失稳会导致巨大的水平推力，使桩体开裂甚至出现断桩。

（3）还有施工过程中偶然局部荷载。这部分荷载来自过往满载车辆或者是局部堆放的土方，例如推土机产生的水平推力，这部分荷载加载过程很迅速，往往会对桩体产生极大的破坏作用。

3.施工工艺建议

3.1 确定合理的打桩顺序

要根据桩的密集程度及周围建（构）筑物的关系，合理安排打桩顺序。

3.2 控制土方开挖工程

（1）对于工程量较大的场地，应该划分区域施工。施工前应对施工区域内的障碍物进行清理。施工区域附近受到施工影响的建筑物、管线应事先查明，委派专人负责采取加固和监测措施，防止发生意外。运土车行驶路线设置于基坑外的市政道路范围内，严禁道路外行驶；若因条件所限挖机和运土车辆须设的临时行进路面采用砖渣填实且临时行进道路要远离桩基；有条件时，要尽可能采用小型的长臂挖土机械和运输车辆，以免对基坑带来不利影响。

（2）在毗邻边坡打桩时，应随时注意打桩对边坡的影响。

（3）土方开挖时宜机械与人工相配合。

（4）挖土机和运土机械在路基平面上行走，应设立指挥。挖土过程中严禁机械碰撞工程桩或太靠近工程桩，严禁超载，挖至设计标高以上30 cm改用人工修土并且修土一块垫层及时施工一块，以避免因土体卸荷后而产生的压力差造成涌土等不良现象。

3.3 合理的打（压）桩流程

（1）首先确定施工前已打试桩，试桩数应满足工程要求，并且确定贯入度及桩长，并校验打桩设备和施工工艺及技术措施是否符合要求。

（2）根据桩位平面图、总平面图及建设方提供的坐标控制点进行桩位测放。

（3）多段桩施工时，可采用端板焊接连接接桩。

（4）压桩应连续进行，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。当桩顶高出设计标高须截桩时，宜采用机械切割，应先将不需要截除的桩身端部用钢抱箍箍紧，然后进行切割。严禁用大锤砸。

4.工程质量故障补救措施

对工程中出现的桩身质量问题，应该根据具体的情况结合实际处理。一般处理方法有：补沉法、补桩法、送补结合法、纠偏法、扩大承台法、复合地基法等。

5.结语

随着预应力管桩在软土地区的广泛应用，相应的工程质量问题也随之出现。避免该问题的最好办法是施工过程中预测到软土地区中可能引发的工程质量问题，预先采取必要的措施加以防范。并且要充分认识到影响预应力管桩施工质量的因素是多方面的，有地质方面的，有桩身质量方面的，有勘察设计方面的，有施工方面的，所以施工质量控制应采取符合工程实际的针对性的预案和措施，严格执行相关规范规程，确保桩基质量及周围环境的安全。随着预应力管桩理论研究的进步和工程实践的不断积累，预应力管桩施工应用水平必将得到更大的提高。