预应力管桩桩基施工中相关问题分析与应对措施

周 勇

（江苏中郡建设有限公司，江苏 南京 210000）

前言

预应力管桩桩身牢固可靠，性能稳定，承载力高，造价低，应用于施工时工期短，这些优点使其越来越广泛的应用于工程建设领域中。从工程实践来看，混凝土预应力管桩与传统的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和现场预制方桩相比，管桩具有良好的贯入性、抗震性及抗冲击疲劳性，并在工程中得到了充分体现，桩基的工程质量也因此大为提高。但在实际施工中，特别是近年来对预应力管桩的检测过程中，发现预应力管桩也存在一些问题。进行这些常见问题的分析及处理，对合理应用预应力管桩具有一定的参考和借鉴作用。

1 预应力管桩桩基施工中相关问题的探讨

1.1 根据勘察报告提供的地质情况，某办公楼的柱基等采用桩基础，桩采用预应力圆管桩，桩径500 mm，桩长约24 m；根据《建筑桩基技术规范》计算，单桩竖向极限承载力标准值Quk约为1450kN。副楼的柱基和地坪拟采用桩基础，桩采用预应力圆管桩，桩径500 mm，桩长约15 m；单桩竖向极限承载力标准值Quk约为650kN。在之后的沉桩施工过程中，发生严重的挤土效应现象。

土体内部的静力平衡关系在进行挤土沉桩时会被打破，这就导致了土体的一系列不良的反应。（1）底面隆起，土体在水平方向产生推移。地面承受压力的能力是有限的，尤其是在沉桩密度很大条件下，当有远大于其抗压能力的冲击力进行挤压时，就会造成土体的破坏隆升，沉桩周围土体破碎、产生水平方向的位移。随着施工的不断进行，土体的破坏随之加剧，大量土被不断挤出，最终导致土层稳定性消失殆尽；（2）土体孔隙中出现超静孔隙水压力。在挤土沉桩时，上层的土体会不断隆起挤出，但是深层的土体由于受到上部土体的覆盖压力而不能隆升，这样就导致了土体不断的受到挤压，土中的孔隙水压力不断升高，形成超静孔隙水压力。超静孔隙水压力具有极大隐患，它们在软土中消散的很慢，往往会需要几个月的时间；（3）在沉桩后期阶段，超静孔隙水压力会慢慢消散，但是此时土体中有效应力已经增大，土体产生新的固结，地面沉降，土体中负摩阻力增大，不利于桩基的施工。

总结本地区多年来在挤土桩施工个的工程实践，采用以下方面的技术措施，可有效地减少或防治挤土桩在沉校时产生的挤土效应。

（1）预钻孔沉桩工艺。此方法亦可称为“钻沉法”，具体的技术流程是现在地面桩位钻孔，然后讲预制方桩或者预应力管桩插入钻孔之中，再把桩用打桩机打入或者压入到设计标高深处。对于预钻孔的孔径要格外的注意，一般来说应该约比桩径或方桩对角线小5-10公分，而孔深的确定要依据桩距和土的密实度、渗透性等条件综合确定，通常孔深为桩长的1/3-1/2，在施工时要边钻孔边沉桩。

（2）科学的沉桩顺序。沉桩顺序的不同对挤土有着较大的影响，挤土情况的程度常因沉桩顺序的不同而有着很大的区别。据此，在进行沉桩施工时，应该背离要保护的邻近建筑物由边向远处沉桩，这样才能避免伤及周围的建筑物。

（3）控制沉桩速率。由前面分析提到的，沉桩时会产生挤土效应，进而会产生超静孔隙水压力，此压力危害较大切消散较慢。如果我们施工时，在较短的时间内打入大量桩，就会使得超静孔隙水压力迅速集聚增大，导致严重的后果。因此，在施工时，必须控制沉桩速率，通常每天的沉桩数量为12根左右。如果有特殊情况，比如施工损害邻近建筑物的事件发生，就应该根据实际情况再次调整沉桩速率，确保工程安全及使用正常。

1.2 某建筑大厦建筑面积3.2万平方米，建筑高度45.5米，地上13层。该建筑结构为框架剪力墙结构，柱下为独立承台，电梯井下为后筏板式承台，PHC预应力管桩就在这些承台下面，管桩有效长度为57米，桩尖持力层为粉质粘土层，单桩承载力极限值为4130kN，总桩数为337根。承台下设混凝土垫层和片石垫层，基坑实际挖深约为3米。地下水位在地表下约0.8米处，属于潜水型。

施工时先采用静压沉桩方法沉入15根PHC工程桩，其中三根为静载试验桩，经试验验证，三根全部合格。而后采用静压沉桩方法完成全部337根工程桩施工。然后进行基坑挖深工作，基坑全部开挖至设计标高，混凝土垫层施工完毕，但是发现部分工程桩偏位和桩顶严重倾斜，最大偏位达到1米，桩顶倾斜高差最大达到8公分。经过细致测试统计，倾斜桩占到全部桩数的16.9%

分析本工程管桩倾斜位移的原因，第一就是基坑挖土没有分层开挖，而是倒退式一步挖完为止，应该采取的措施就是卸土回填，形成小于二十度的台阶式土坡。第二就是流塑状的土体被扰动的十分严重，337根预应力管桩沉入土中，挤土效应很大，加上重量超过500吨的桩机来回走动在软土上的影响，使得问题变得更加严重。

根据此工程桩的倾斜位移情况和静载试验结果，最后确定的撞击加固措施如下。（1）对97根有较大缺陷的管桩，在桩芯中采用C40配6根钢筋加固，长度至裂缝下两米深处；（2）扩大承台并加高加宽地梁，配筋相应增大；（3）地上内填充墙采用GRC轻质墙板，外墙改用粘土多孔砖。

由此工程，可以看出，在今后类似的工程中，我们应该注意的教训有：（1）软土基坑必须分层开挖，遇到暴雨等恶劣天气时就要停止开挖，并采取回填成台阶式土坡的方法，做好地面排水工作，防治工程桩位移；（2）对于有效长度为57米的工程桩，宜采用钻孔灌注桩，若采用预应力PHC管桩则宜用锤击法沉桩，避免大吨位配重下的桩机行走对软土的扰动。

从工程实践来看，混凝土预应力管桩与传统的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和现场预制方桩相比，管桩具有良好的贯入性、抗震性及抗冲击疲劳性，并在工程中得到了充分体现，桩基的工程质量也因此大为提高。

[1]中华人民共和国行业标准.JGJ94-94建筑桩基技术规范[S].

[2]中华人民共和国国家标准.GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S].

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2008.