静压预应力混凝土管桩应注意的几个问题

康凯

静压预应力混凝土管桩施工方法因其有广泛的地质适应性及无噪音、无震动、无污染、速度快等优点，已越来越多地得到黑龙江省建筑界人士的认同，在黑龙江省建设工程桩基础施工中得到迅速发展。近年来，目前已上升为复杂地质条件下桩基础工程的首选工法。压桩机也由刚引进时的顶压式，发展到目前抱压式，可施压边桩、角桩等。可以预见，静压预应力混凝土管桩，将成为我省桩基础工程的主要施工方法之一。

由于静压预应力混凝土管桩施工方法正处于发展阶段，在设计施工中还存在着一些有待研究解决的问题，本文通过列举静压预应力混凝土管桩施工中存在的几个主要问题，以期引起发展商、勘察设计和施工人员的注意。

1、陷机问题

陷机是指压桩机在施工荷重下，短船着地受力时，地面下沉量大于200mm的现象。一些建筑单位往往没有意识到陷机的危害性，认为用填土或换土来处理施工现场需要增加许多费用，不愿意投入，而是抱着侥幸心理，要求施工单位卸配重走机，走到桩位后再装配重压桩，结果既拖慢了施工进度，又不可避免地出现一些斜桩或断桩。

静压预应力混凝土管桩主要是以桩机自身重量和机载配重为反力，通过液压系统把桩压入地下，最大压桩力一般为桩机总重量的90%左右。最常用的Ф400、Ф500静压预应力管桩，目前设计要求终压力一般为2800～5000kN，这样压桩机必须要有350～550吨的重量，因而要求场地土层具有较高的承载能力。静压预应力混凝土管桩机一般都是长船面积大于短船面积，因此，通常所说的压桩机着地压强是指短船着地压强，目前市场上的压桩机着地压强一般在100～120kPa左右，一些厂家为了使压桩机同时达到施压能力高和外形尺寸较小的目的，生产出来的压桩机着地压强高达160kPa，个别甚至高达182kPa。而当施工场地浅表土层的承载力特征值≤100kPa，当这些高着地压强的压桩机按设计能力施工时，就很容易发生陷机现象，陷机常常给工程带来麻烦。

1.1陷机对工程自身的危害

陷机经常使已压基桩遭受损伤，损伤程度与土层分布、桩顶深度及陷机程度有关。陷机时，一种情况是压桩机将桩头平地面的基桩踩断。当压桩机走到已压基桩位置时，由于陷机，桩机重量主要作用到桩头上，而作用力方向往往与桩中心轴成夹角，于是很轻易把基桩踩断。另一种情况是陷机使机下软土层向四周挤逼流动，由此产生的水平推力可将已施工的基桩推斜，严重时可把桩推断，断口一般在地面下3～6m，多数在流塑层底面处断裂。当场地上部流塑土层厚度大于10m且桩端钳固厚度不大时，损伤主要表现为桩的倾斜。调查结果表明：凡桩顶在地面以下2.5 m深度以内的桩都会受到影响，特别是当桩顶深度小于等于1.5 m时，桩被推断的概率高达90%。

1.2 陷机对周边环境的危害

陷机还会引起场地周边混凝土路面开裂和地下管线损坏，其中以供水管最容易受到损坏，当场地边缘埋有供水管时，浅层土体位移变形带动水管弯曲变形，导致水管接口松动或开裂而漏水，水的浸泡又使浅层土体发生软化，致使陷机更加严重，形成恶性膨胀性循环。当场地边缘有低矮旧民宅时，就会造成墙壁开裂，有的甚至影响使用功能，如房门不能开启、地板隆起损坏等。

1.3 预防陷机措施

在工程勘察阶段，应注重对场地5米浓度以内土层的勘察，只有清楚了解场地浅表土层的分布情况及其承载能力，才能制定出有效的预防措施。当场地浅层土承载力不足时，可以从两方面入手，一是采用大吨位机压小吨位桩的办法，少装配重，降低压桩机着地压强，这在轻微中等陷机场地效果明显，在严重陷机场地亦可减少危害。如果只是局部陷机，也可以用钢板铺垫在长、短船之下，以增大着地面积，减少着地压强。但此法施工速度慢、效率低，场地大面积陷机时不可取。二是进行填土或换土处理，填土厚度原则上依据浅表土层情况而定，也可以通过验算软弱下卧层的方式确定。如果土层承载力与压桩机着地压强接近极限平衡状态，在桩机在同一承台反复行走而陷机，可采用跳压的办法加以解决，若因群桩承台送桩孔洞引发陷机，则及时回填送桩孔洞即可。

2夹裂桩问题

在沉桩过程中夹裂桩的现象时有发生，究其原因，既有桩身强度和桩表面平整度的因素，也有机械方面的原因和施工原因。

2.1桩身因素

我省静压桩多采用预应力管桩，桩身质量要比方桩好得多，但也可能存在桩身不够圆和竹节状凸起等问题。如碰巧在竹节状凸起处夹桩，桩身受力面积还不到正常受力面积的十分之一，在正常夹持力作用下，就有可能把桩夹裂，甚至产生脆性破坏。

2.2机械因素

在沉桩过程中，机械方面有两种情况会引起夹裂桩。一种情况是夹持板变形导致夹桩时接触面积减少，变形到一定量时，就会夹裂桩，其机理与桩面不平整而夹裂桩的情况相似。当桩面不平整和夹持板变形两个因素共同作用时，夹裂桩的机率就更大。第二种情况是压桩油

缸不同步，此时桩身除了受到水平夹持力和竖向压力之外，还受到夹持盘环绕水平轴旋转而施加的扭转力，造成夹持板下方桩身出现横向裂缝。50mm时，桩基本上都会开裂。

2.3施工因素

由于土质原因或操作不当，有时沉桩入土一定深度后仍需要调整桩的垂直度，如果硬扳死调会使桩身受到损伤，其机理与陷机推断桩类似。

3桩尖滑移问题

在静压预应力混凝土管桩施工中，有两种情况会引起桩尖滑移。一是浅层土中有旧基础或块石等硬物，桩位刚好在旧基础或硬物边缘时，沉桩过程中，硬物对桩尖和桩身起托顶限制作用，使桩尖逐渐向硬物边缘外滑移，造成桩位偏移，偏移量有的在允许范围之内，有的超出允许范围。另一种情况是桩尖由软弱土层进入倾斜大于10°的岩状强风化或中风化岩面时，桩尖会沿岩面倾斜方向滑移。桩尖一旦滑移，基桩下部必然折断，表现为沉桩過程中压力升到一定值后突然大幅度下降，继续沉桩则压力逐渐回升，到相应值又突然下降，如此反复。

要避免第一种滑移现象，应在施工前弄清旧基础和块石的位置，有条件时可先清除影响沉桩的旧基础及块石然后才沉桩，也可用送桩器先行开孔，压烂旧基础或挤开块石再沉桩。遇到第二种滑移情况时，如果岩面坡角小于150可将桩尖改为平板式，都能收到预期的效果。如果岩面坡角≥150且上覆厚度大于10m的流塑土层时，选用静压预应力混凝土管桩应慎重考虑。在这种地质条件下，对于Ф400、Ф500预应力管相力达到1000～1500KN时，桩尖基本上都会产生滑移，并导致下部桩身断裂，有时是在即将终压的瞬间，桩头滑移。对于岩面坡度较大的情况，我们曾在多个场过多种不同的桩尖，包括十字板式、平板式、圆锥式、圆筒式、工字钢桩尖等，都无法解决桩尖滑移问题。遇到这种地质条件，要么改用钻孔桩，要么大幅度降低单桩承载力设计值。

4挤土效应和浮桩问题

当桩位比较密集时，静压桩同样会产生挤土效应和浮桩现象。如某工程采用静压Ф400管桩，桩尖支承于中风化岩面，平均挤土率为2.68%，局部达4%。在压桩施工过程中，用水准仪对相邻已压基桩进行监测，发现这些桩基本上都被抬升，一般上浮5～40mm不等，最大达53mm。浮桩的结果是基桩承载力下降，致使建筑物在施工期间和施工后产生较大的沉降，而且容易产生不均匀沉降。解决办法是采用跳压施工法及减缓施工速度，也可采用完工后走机复压一遍的办法。挤土效应可能会引发场地周边建筑物和路面变形开裂，可选择合理的压桩走向和减缓施工速度加以解决。