PHC管桩在工程中的质量通病分析与控制

马俊莲 王贵明

(1.太原理工大学校园规划与建设处，山西太原 030024;2.山西警官职业学院基建设备处，山西太原 030006)

随着我国城市建设的快速发展，高层建筑不断涌现，其地基基础工程目前正处于极其重要的位置，预应力高强混凝土管桩作为地基基础工程的一种处理方式在我省目前的应用也越来越广泛。其预应力高强混凝土管桩(PHC)是采用先张法预应力工艺，掺加高效减水剂，高速离心蒸汽养护成型的一种空心筒体细长混凝土预制构件。主要由圆筒形桩身、端头板和钢箍等组成。其混凝土等级不低于C80。在工业与民用建筑、市政、水利、港口、桥梁、公路等基础工程上广泛应用。其优点是自动化程度高、纵横移动方便、运转灵活、桩定位精确、不易产生偏心，施工无噪声、无振动、无污染，施工速度快。其缺点是桩基静压设备庞大，对场地回转半径、平整度、地耐力要求高、进出场费用高、对角桩施工有一定影响。适用于软土、填土及一般粉粘土层，特别适用于稠密及危房附近环境保护要求严格的地区沉桩;不宜在地下障碍物或孤石较多的地区施工。

下面利用实例，针对预应力高强混凝土管桩(PHC)在实际施工操作中易出现的质量通病进行分析，并根据出现原因进行预防或处理。

1 工程概况

太原理工大学新建教学楼，结构形式为框架—剪力墙结构，地上10层，地下1层，地上高度47.90 m，总建筑面积19 780 m2，基础形式为桩承台，承台间为防水构造筏板。工程地质情况见表1。

表1 工程地质情况

根据地质情况、建筑物周边环境(有学校、居民)及工期要求，设计选择采用桩长24 m，混凝土等级 C80，型号 PHC-AB500(125)-24b的预应力高强混凝土管桩，桩端持力层为第⑦层粉质粘土层，单桩承载力特征值为2 050 kN，总桩数265根。采用静力压桩工艺施工。

2 预应力高强混凝土管桩(PHC)工程

施工过程中建设方、监理方对施工方的施工组织设计进行严格的审核，研究施工方案的可行性，对其组织管理机构、劳动力、材料投入计划进行认真的分析，对进度、质量、安全保证措施进行了落实，对静压桩在施工过程中可能出现的质量通病进行重点分析，并针对质量通病提出相应的预防措施。做好预控工作，为工程质量起到事半功倍的效果。下面针对各种通病进行具体论述。

2.1 桩顶偏位

2.1.1 主要原因

1)桩入土后，遇到大块坚硬的障碍物使桩向一侧倾斜;2)二节桩施工时，上下节桩轴线不一致，使桩顶偏位;3)桩身原有弯曲，沉桩时把相邻桩推向一侧或地面隆起将邻桩一起拱起。

2.1.2 预防措施及处理办法

1)施工前清除沉桩区域内的地下障碍物;2)接桩时，保证上下节桩在同一轴线上，严格执行操作要求;3)在饱和软粘土地区施工较密集的群桩时，应控制沉桩速度。

2.2 桩身倾斜

2.2.1 主要原因

1)施工场地不平，或表面松软，施工机械产生倾斜，使桩身随之倾斜;2)送桩时，送桩器与桩身不在同一轴线上;3)桩身弯曲度超过规定值、桩尖偏离中轴线;4)桩尖在地下遇到大块坚硬障碍物;5)桩与桩接触面不平，桩身受偏心荷载作用，沉入后桩身倾斜;6)二节桩施工时，由于接桩时上下桩不在同一轴线上，沉入后桩身倾斜;7)桩距太近，邻桩压桩时土体挤压，使桩身倾斜。

2.2.2 预防措施及处理办法

1)要求施工场地平整，对软弱地基应先铺碎石垫层后再平整场地;2)初沉时，对不垂直的桩及时纠正，控制垂直度小于0.5%;3)预先检查桩，不宜采用桩身弯曲和桩尖偏离中轴线超过规定的桩;4)障碍物不深时，可挖除障碍物续填后再压或做补桩处理;5)保证桩接触面平整，使桩不受偏心荷载;6)接桩时，上下桩必须保持在同一轴线上。

2.3 桩身断裂

2.3.1 主要原因

桩身在施工中出现较大弯曲，在反复冲击的集中荷载下，超过桩身抗弯强度而断裂，这种情况出现主要由于桩的长细比过大，沉桩时又遇到硬土层所造成。

1)桩在制作过程中，桩身弯曲超过规定;2)桩尖偏离中轴线，沉桩时遇到硬土层把桩尖挤向一侧;3)上下节桩轴线不一致;4)在饱和软粘土中沉桩时，超静孔隙水压力的影响和土方开挖产生过大的土压力差使桩身发生弯曲。

2.3.2 预防措施及处理办法

1)控制每节桩的长细比，一般不应超过40;2)施工前检查桩身弯曲情况，对桩身弯曲度矢高大于0.1%桩长且大于20 m的桩或桩尖偏离纵轴线时，不宜使用;3)施工前清除场内地下障碍物;4)应及时纠正在初沉时发生倾斜的桩;5)严格按照操作要求接桩，以确保上下两节桩在同一轴线上;6)桩在堆放、起吊、运输过程中，严格按有关规定或操作规程执行。

2.4 桩压不下去

2.4.1 主要原因

1)桩端停在砂层中接桩，中途间隔时间过长;2)压桩部分设备工作失灵，压桩停歇时间过长;3)桩尖碰到夹砂层，压桩阻力突然增大，甚至超过压桩能力而使桩机上抬。

2.4.2 预防措施及处理方法

1)避免桩端停在砂层中接桩;2)及时检查压桩设备;3)以最大压桩力作用桩顶，采取停车再开，忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉经过砂层。

2.5 沉桩达不到设计控制要求

2.5.1 主要原因

1)未能摸清场地工程地质情况，尤其是持力层的起伏情况，致使设计考虑的持力层或选择桩尖标高有误;2)局部有坚硬夹层或砂夹层;3)施工中遇到障碍物，如大石头、旧埋设物等;4)桩机选择太小或太大，使沉桩不到或超过设计标高;5)压桩顺序不合理，因挤土效应致使沉桩达不到设计标高。

2.5.2 预防措施及处理办法

1)工程地质情况应详细探明，使勘察报告与实际情况相符;2)合理正确选择持力层或桩尖标高;3)遇有硬夹层时，可采用先钻后压法，以利沉桩，但桩尖至少进入未扰动的土层中4倍桩径深度;4)根据工程地质等条件，确定施工的最终控制标准。一般情况下，以一种控制标准为准，以另一种控制标准为参考;5)合理选择桩机型号;6)合理安排压桩顺序，减少挤土效应。若出现这种情况，可采用预钻孔法进行沉桩。

3 结语

通过对预应力高强混凝土管桩施工过程中各个环节的控制，特别是质量通病的控制，使太原理工大学新建教学楼工程在高效、有序的状态下顺利竣工，通过单桩竖向静荷载实验及桩的低应变检测，各项指标均达到设计要求。经过第三方沉降观测验证，目前沉降均匀、稳定，取得较好的工程效益。体现了选择预应力高强混凝土管桩的合理性，为未来选择预应力高强混凝土管桩作为地基处理的形式积累了丰富的经验，并为其发展奠定了一定的基础。