预应力高强混凝土管桩施工中常见质量问题及对策

刘鹏宇河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）



预应力高强混凝土管桩施工中常见质量问题及对策

刘鹏宇
河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）

摘要:介绍了预应力高强混凝土管桩的特点，分析了施工中常见质量问题及对策，可以为同类工程提供参考。

关键词:预应力高强混凝土管桩；特点；质量问题；对策

1预应力高强混凝土管桩的特点

近年来，预应力高强混凝土管桩作为一种较新型的基桩在全国范围内被大量采用。许多高层建筑原本采用的钻孔灌注桩有不少已被预应力高强混凝土管桩所替代。预应力高强混凝土管桩的单位造价在各种桩型中较低,且综合经济效益指标也好于其他桩型。预应力高强混凝土管桩穿透土层的能力特别强，对持力层起伏变化大的地质条件适应性强；成桩质量可靠，监理、建设单位检测方便；施工周期短，噪声小，无振动，无污染，符合环保要求，对土层及周边建筑物的影响小。

2预应力高强混凝土管桩常见的质量问题及对策

2.1挤土效应的产生及防治方法

原因分析:

静压法施工预应力管桩属于挤土类型，由于沉桩时桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应；桩机施工过程中焊接时间过长；桩的接头较多，焊接质量不好，桩端停歇在硬夹层；施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多，压桩速率太快，布桩过多过密，加剧了挤土效应。

防治方法:

1）控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法,孔径约比桩径小50～100 mm,深度宜为桩长的1/3～1/2，施工时应随钻随打；或采用间隔跳打法，但在施工过程中严禁形成封闭桩。

2）控制沉桩速率，一般控制在1 m/min左右；制定有效的沉桩流水路线,并根据桩的入土深度，宜先长后短、先高后低。若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；承台边缘的桩待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构。这样的施工顺序可以避免基坑四周的围护结构造成压桩的土体无法扩散,造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来，使桩的承载力达不到设计要求，避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果；同时应对日成桩量进行必要的控制。

3）设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙，开挖地面排土沟，消除挤土效应。

4）沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护，对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其他桩型。

5）控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过长、摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。应避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。桩机施工时应注意同一承台内的群桩，需接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生土压力以及水压力。应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身产生破坏。

2.2无法继续沉桩的原因及防治方法

原因分析:

地质勘察报告中未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布深度和性质，导致沉桩时遇到浅部（3～4 m）的老基础、大孤石，较深部（20 m左右）的硬塑老黏土和非常密实砂层、沙砾石层等情况无法、施工。

防治办法:

1）打桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解，安排进行探桩施工；对浅层障碍物可采用挖土机挖除，当挖土机无法施工时，可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后沉桩，严禁移动桩架等方法纠偏。

2）当桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。

3）选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应符合施工要求。

2.3斜桩的原因及防治方法

原因分析:

1）静压桩机机械维修不及时，如液压系统漏油导致桩机支撑下滑。

2）静压桩机自重加配重总重量大，桩机基础如不平整坚硬，沉桩过程中，桩机容易产生不均匀沉降，桩身极易发生偏移。

3）施工中桩身不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上。

4）接桩时桩身、桩帽不在同一直线上。

5）施工顺序不当，导致应力扩散不均匀。尤其是有地下室深基坑的承台相邻桩身过近、过密,使先施工的一边已有孔洞，再施工另一边时桩身极易滑动。6）沉桩过程中遇到大块坚硬物,把桩挤向一侧。7）采用预钻孔法时，钻孔垂直偏差较大,沉桩过程桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏移。

8）桩布置过多、过密，沉桩时发生挤土效应。

9）基坑开挖方法不当，一次性开挖深度太深，使桩的一侧承受很大的土压力，使桩身弯曲变形。

防治方法:

1）静压桩桩机施工前注意机械设备的维修，以免影响施工质量。

2）场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降。静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重达500 t，为防止桩机下陷造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，必须对施工场地进行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。

3）施工过程中要严格控制好桩身垂直度,重点应放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5%，桩帽、桩身及送桩杆应在同一直线上。沉桩时宜设置经纬仪在两个方向上进行校准。

4）尽量减少接桩,预制管桩接头不宜超过3个，接桩宜在桩尖进入硬土层后进行。接桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于2 mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。

5）制定合理的施工顺序，桩基施工后的孔洞应及时回填，施工过程中加强对垂直度的控制。

6）当遇到障碍物时应及时排除后再进行沉桩；沉桩时发现不垂直应及时纠正，必要时应把桩拔出重打。桩进入一定深度后，不宜采用移动机架进行校正，以免发生断桩，应采取其他措施。

7）采用预钻孔法时，严格控制钻孔垂直度。

8）合理布置桩位，桩与桩的中心距不小于3倍桩径。

9）桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖施工，基坑开挖应分层均匀进行，必须加强围护措施，防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩，以确保桩基工程的桩身结构的完整性。

2.4桩身破坏的原因及防治方法

原因分析:

1）施工过程中由于斜桩现象的出现或桩端、送桩杆不平整导致桩端应力集中，使桩帽滑落或桩头爆裂。

2）桩机施工压力值超高。

3）桩机施工过程中，擅自移动机架进行校正桩位、桩身垂直度，导致桩身断裂；施工结束后人工凿桩野蛮施工，桩机施工后土方开挖不合理。

4）桩身材料质量。

防治方法:

1）选用桩机合理有效的施工方法，控制桩身的垂直度，避免斜桩的发生。

2）控制好桩机施工终止条件:对纯摩擦桩，终止条件宜以设计桩长为控制条件；对桩长大于21 m的端承摩擦桩，宜以设计桩长控制为主，终压力值作对照；对桩长14～21 m静压桩，应以终压力达满载值为控制条件，开挖后采用截桩处理；当压力值未能达到设计要求,但桩顶标高已达到设计标高，宜继续送桩（1 m范围内），直至压力值达到设计要求，施工结束后及时与设计单位联系，出具处理方案。

3）桩机施工结束后合理地进行土方开挖以及凿桩施工。必须强调，土方开挖过程中的施工质量与水平，将直接关系到桩基成功的关键，施工过程中要慎之又慎。

4）施工过程中应加强对桩身原材料的检查验收。

施工中发生桩身破坏，宜采用小应变等有效的手段检测桩身情况，确定处理方法。

2.5桩身抬高的原因及防治方法

原因分析:

施工过程中，挤土效应可能引起局部桩身抬高，尤其是端承桩或端承摩擦桩会由此引起基础不均匀沉降。

防治方法:

1）桩基完成后宜对桩身进行复压1～2次，甚至多次，即所谓“跑机”。同时，桩基完成以后应在嵌固期后才能进行土方施工。嵌固期根据土质有不同要求，一般7～21 d。

2）桩基施工完成后宜进行必要的静载检测，以检验是否达到设计要求。