浅谈静压混凝土管桩施工的质量控制技术

王述前 王 远

（1.江阴市水政监察大队，江苏 无锡 214400；2.江阴市江港堤闸管理处，江苏 无锡 214400）

软土地基广泛采用预制桩基础，20 世纪90年代开始沿海软土地区高强度预应力混凝土管桩已被推广应用于房屋建筑和桥梁、码头等工程。用柴油锤击入桩时噪声大且拌有浓烟油污，尤其在市区中心和居民区内施工，严重影响环境，不符合文明施工要求。采用静压法施工的预应力混凝土空心管桩（PHC 桩、PC 桩、PTC 桩）桩身质量控制直观，且由于桩体混凝土的强度大、单桩承载力较高、施工速度快、工效高、噪音小、无排污及对环境影响小等。以液压法压入式施工桩工艺具有广泛的应用前景。笔者通过分析静压桩施工质量常见通病，同时以软地基中的混凝土管桩工程施工实例，介绍静压管桩施工中应注意的一些问题和处理管桩质量问题的方法。

1 静压桩施工质量常见问题

1.1 施工前出现的问题

（1）由于工期紧等原因接收了出厂合格证和检测报告等质保资料不齐全的预制管桩。

（2）进场管桩有桩头板不平整、桩身弯曲、桩尖偏心、桩身混凝土不密实、桩身混凝土强度不足等缺陷。

（3）没有施工组织设计即进场施工：不研究地质勘探资料，没有清除施工区域内障碍物及了解各种设施管网位置为施工做好准备；没有根据勘测提供的原始控制基点进行全面数据复测；没有对施工单位进场的设备、人员进行检查，出现无证上岗、设备不完善等问题。

（4）急于进场，不打试桩即让人员和设备进场。

1.2 施工中问题

（1）无原则地迁就业主降低造价的要求，忽视桩机对软弱地基上桩基施工地挤压强度的基本要求，出现桩机倾斜，导致已施工完毕的管桩出现倾斜移位等。

（2）施工单位的压力表在使用期间没有及时率定，使压桩力无依据而失控，导致桩身被压坏。

（3）对引放的主要控制轴线和水平控制点没有进行全面数据复测，现场施工时不重视配备测量桩身垂直度、水平标高的水准仪和经纬仪。

（4）工人不经培训就上岗，给安全和质量埋下事故隐患。

（5）管桩焊接和焊接后冷却时间不按规范进行施工。

（6）不按试桩数据的要求施工，不及时做好现场记录，导致资料候补资料失真。

2 克服静压桩施工质量通病的几点措施

2.1 加强施工前期准备

（1）严把管桩进料关。严格参照《预应力混凝土管桩》（03SG409）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）及设计图纸要求，重点审查每批/次管桩的质保书等文件。

（2）严把管桩质量关。按批次检查桩外观几何尺寸和桩身混凝土强度，重点检查每批管桩的混凝土龄期，判断混凝土强度是否满足设计要求；重点检查桩身有无裂缝或因运输、吊装、堆放等原因造成的缺陷，如检查出有不符合质量要求的桩混入其中，应做好明显标识，责任到人限时退货。

2.2 严格按桩基施工规范施工

（1）研究地质勘探资料，清除施工区域内障碍物及了解各种设施管网位置为施工做好准备。施工前期根据勘测提供的原始控制基点进行全面数据复测。

（2）为避免受造价、工期限制，应做好业主工作，平整压桩场地，对地质条件复杂的桩基施工场地，如：淤泥质粉质黏土、含水量极高的软粘土，必须回填毛片并压实，防止表土成橡皮土状态，以保证桩机行走和打桩的稳定性，保证场地地基承载力不应小于压桩机接地压强的1.2 倍。

（3）确保设备、仪表均能提供有效的检测资料及出厂合格证明文件，人员必须持证上岗。如：静压机、吊车等大型设备必须“三证”齐全，检查校验合格的测量仪器、压力表等有关仪表须率定有效期等。

2.3 加强施工过程监控

（1）管桩堆放场地必须平整，桩叠层必须设垫木，叠层数不能超出规范规定要求。吊桩过程中严防吊点设置不合理、剧烈碰撞，取桩时严禁生硬拖拉以免产生断桩。

（2）施工记录必须做到真实、及时、正确。沉桩应按设计标高、压桩力和稳压下沉量相结合的原则进行控制，在静压过程中要注意压力表的数值变化，防止压桩机械工作状态出现异常，如：压机下陷、夹持器打滑；严防桩身出现纵向裂缝和桩头混凝土出现剥落等异常现象；特别是压力表数值突然变化时应立即停机，查明原因并处理后方可继续施工。

（3）施工中如遇到不明障碍物容易使桩尖偏移原预定位置，另外，桩身混凝土强度未到设计强度进行施压亦可导致断桩。此类情形一般会有一定的前兆，如：压力表读数显示情况与勘察报告中的土层性质明显不符。因此，要求静压前必须充分了解地质情况，及时清除障碍物。确实无法进行施工，应及时和设计部门联系，采取变更措施。

（4）管桩接头采用焊接在建筑工程上较为普遍。为便于工人操作，一般下节桩段的桩头宜高出地面0.5 m以上，接桩时上、下节桩应保持顺直，错位偏差不宜大于2 mm。桩对接前，应将上下端板表面清刷干净，使坡口处露出金属光泽。焊接宜在桩四周对称进行，待上下节桩固定后再拆除导向箍分层施焊。焊接层数不得少于2 层，第一层焊完后必须把焊渣清理干净，方可进行第二层施焊，焊缝应连续、饱满。焊接前注意检查焊条是否与母材匹配（一般情况钢板宜采用低碳钢，焊条宜采用E43），焊缝冷却时间符合要求再施压（有要求对焊缝进行探伤，必须留足焊缝探伤检测的比例）。

（5）严格控制管桩的垂直度和标高，送桩应采用专制钢质送桩器进行，并严格控制设计标高。

3 某码头工程质量事故原因和处理案例

3.1 工程概况

建设面积13000 m2，混凝土基础梁，混凝土承台，桩基形式采用预应力Ф500 混凝土管桩。软土地基，从第l 层～第5 层均为松软地层，力学性质差，作为第6 层的持力层，地层高差较大，东西相差达5～8 m。该工程的桩基础设计采用先张法高强度预应力混凝土管桩（直径为500 mm，管桩壁厚80 mm，混凝土强度为C80），单桩承载力为2000 kN，桩长39～48 m，总桩数1110 根，大部分采用3 节接桩，局部4 节接桩，桩基施工采用静压桩的施工方法，施工设备采用GZY400静力压桩机。地质条件如表1。

业主有较高的工期要求，桩基施工单位必须日夜班施工。在设计单位图纸没有出全的情况下，根据业主设备安装的要求，压桩施工顺序由7-7轴编号开始，先进行桩基施工。

桩基施工单位的施工组织设计中对软土进行桩基施工没有详细的技术措施，现场施工场地除西面50 m 有混凝土地坪外，其余是原地坪杂填土回填30 cm 毛片。

3.2 施工中出现的问题

（1）作为第6 层的持力层，地层高差较大，东西相差达5～8 m。混凝土管桩设计长度定为39～48 m，而现场1～12 轴部分混凝土管桩桩顶标高不合格相差达±1.5 m 之多。

（2）由于业主对工期要求较高，未能及时进行试桩，静力压桩机的压力系数没有确切依据，无法准确把握管桩标高和应达到的承载力，相对易造成施工浪费。

（3）部分桩移位25～40 cm，而且出现倾斜和裂纹。

3.3 实际检测结果

高应变动力检测桩数为5 根，桩的质量和承载力均满足设计要求。低应变动力检测试桩数为99 根，检测结果如表2。从表中数据看出，其中，A 类桩60 根，B 类桩26 根C 类桩13 根。值不能满足设计要求，应立即采取送压加深处理或补桩措施，以保证桩基的施工质量。

3.5.2 控制好压桩终止条件

压桩到设计桩长时，压力表的压力达到额定压力或单桩承载力2.7 倍时，即可停止压桩，否则应增加桩长，并会同设计单位另行处理。本工程根据静载试验的结果，施工时控制桩压力大于10.7 MPa。施工时详细记录入

表1 地质概况

表2 混凝土管桩检测一览表

3.4 质量原因分析

（1）施工场地地质条件复杂，4.0～12.0 m 范围内为淤泥质粉质黏土，含水量极高，且受造价、工期限制，桩基施工中场地没有回填毛片压实，表土成橡皮土状态，造成在软土上进行压桩施工没有桩机相适应的地耐力，导致无法确保管桩施工时不会因地面沉陷或桩机倾斜而影响管桩施工质量。

（2）没有考虑相邻桩施工的间隔时间，软土上桩基施工的顺序不合理，导致压桩施工产生质量问题。

（3）追求施工进度，没有考虑桩基施工中的挤土效应而导致桩移位产生质量问题。

（4）没有先行试桩，再进行工程桩施工。施工时没有第一手资料和数据，用以对桩长、桩顶标高进行有效的控制。

3.5 处理方案

3.5.1 控制桩长

静力压桩单桩竖向承载力，可根据桩的终止压力值大致判断，但需考虑土质因素。桩的终止压力不等于单桩的极限承载力，要通过静载对比试验确定一个系数，然后再利用系数和终止压力，求出单桩竖向承载力的标准值κ，即κ＝ks。如判断的终止压力桩行程深度及相应压力值，以判别入桩情况正常与否及根据桩的承载能力进行个别桩的处理。

3.5.3 沉桩线路的选定

（1）预应力桩基施工时随着入桩段数的增多，各层地质构造土体密度随之增高，土体与桩身表面间的摩擦阻力也相应增大，压桩所需的压入力也在增大。为使压桩中各桩所受的压力阻力基本接近，入桩线路应选择单向行进，不能从两侧往中间进行（即所谓打关门桩），这样地基土在入桩挤密过程中，土体可自由向外扩张，既可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的挤压而造成部分桩身倾斜，保证了群桩的承载力基本均匀并符合设计值，尽可能地降低挤土效应产生的影响。

（2）桩基侧向位移是软弱地基施工中经常见到的一种现象，要根据不同情况进行综合分析，制订合理的打桩施工方案，并采取相应措施。如：在打桩场地回填80 cm 毛片并压实；基础形状规则的打桩施工顺序应先里后外，由中心逐渐往外侧对称施工，确保基础内挤压应力的平衡。

3.5.4 控制管桩的移位

（1）选择合理的压桩施工顺序，遵循减少挤土效应避免管桩移位的原则，尽量减少桩机反复行走扰动地面土层。

（2）压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度，如：GZY400 桩机的垂直行程>1.5 m，在开始的第一、二个行程，要特别注意控制桩身的垂直度。适当限制压桩速度，沉桩速度一般控制在l m/min 左右为宜，使各层土体的抗剪能力能得到正确反应，有效预防桩的倾斜。当地基表层中存在大块石头等障碍物时，要注意避免压偏。

（3）有效控制沉桩速率。沉桩时会因挤压产生超静空隙水压力，需有一个消散的过程。为在短时间内连续打入大量的桩时减缓超静空隙水压力的增加、减少挤土效应，宜对沉桩速率进行控制。

（4）挖应力释放沟槽。沿沉桩区四周挖应力释放沟槽，沟深1.5～2.0 m，沟底钻孔取土时，近地表处土体位移被隔断，不会对沟槽以外的区域产生影响。

3.5.5 处理好B 类C 类桩

13 根C 类混凝土管桩出现裂纹的位置都在桩顶以下4～6 m 范围内，采取在桩的内孔（Φ34 cm）灌注C30混凝土，配置6Φ16、Φ8 @250 钢筋笼进行加固，加固长度L=10 m，施工时清除孔内泥浆、杂物深度>10 m，并采用泵送商品混凝土施工，以保证混凝土灌注质量；26 根B 类桩中部分桩倾斜、个别桩移位，分别采用补桩和将桩基础加宽的方法处理。

6 结语

静压混凝土管桩工艺替代锤击桩，无噪声也无任何污染，具有广泛的应用前景。桩基施工过程中的质量通病是可以避免的，如：混凝土管桩施工时选择合理的打桩顺序，能减小桩的侧向位移；正确合理安排沉桩顺序和线路，在压桩施工中十分重要。尤其在桩间距较小的情况下，压入桩会使周围土因受压而产生横向位移，而正确确定压桩顺序可以减少土位移，避免对周围建筑物产生大的影响，使静压桩施工质量得到保证。随着静压管桩技术的广泛应用，以及对静压管桩理论研究、设计的不断深入和施工经验的不断积累，其应用的技术水平也会不断提高，在工程中将发挥更好的经济效益。