预应力混凝土管桩的应用

陈　仙（福建工程建设监理有限公司）



预应力混凝土管桩的应用

陈仙
（福建工程建设监理有限公司）

【摘要】预应力混凝土管桩是体现当代混凝土技术进步与混凝土制品最新工艺水平的一种预制混凝土桩，其具有承载力高、施工速度快，桩质量好和文明施工等优点。笔者从自身工作入手，在本文中针对预应力混凝土管桩的应用状况进行了研究。

【关键词】预应力混凝土管桩；应用；研究

1　引言

预应力混凝土管桩是一种具有一定抗压性能、抗弯能力的受力杆件，它采用半挤土或挤土的形式将建筑物的荷载有效传输给地基土。由于预应力混凝土管桩呈现规模性生产，管桩自身质量、施工质量和施工进度等都能得到有效控制，单方混凝土高承载力也是其一大优点。在设计预应力混凝土管桩的管径和桩深时，为了切合当地地基基础设计的变形和承载力的要求，一般都是要结合工程当地的地质情况和结构要求。从目前众多的管桩工程看，预应力混凝土管桩的桩深要小于40m，直径小于1300mm。预应力混凝土管桩与普通管桩工程相比，其在桩身主筋施加了一定的预应力，而混凝土在外界预约力的作用下，管桩在起吊、运输时的抗弯能力，在冲击沉桩时的抗拉能力等都得到很大程度提高，继而有效改善了预应力混凝土管桩的抗裂性能，同时还节约了混凝土钢材，降低工程成本。目前预应力混凝土管桩技术主要应用在地质土层分布比较均匀的地方，且多应用在多、高层建筑物中。对于一些土层质量较好的地方，为了提高沉桩时的贯入能力，有效减少沉桩时的排土量、施工噪音等，预应力混凝土管桩可采用敞口式施工方式。但这种施工方式下，由于管桩存在土塞的闭塞效应，单桩承载力会相应降低。

2　预应力混凝土管桩特点分析

2.1预应力混凝土管桩优点分析

预应力混凝土管桩优点比较多，一是单桩承载力高。由于预应力混凝土管桩受到一定的挤压作用，与同等直径的钻孔灌注桩、沉管灌注桩相比，其管桩承载力要高。二是抗裂抗弯性好。与普通混凝土预制桩相比，预应力混凝土管桩采用的是预应力技术，所使用的钢筋也具有较强的强度，管桩良好的抗裂性和抗弯性刚度使得其在施打过程和运输过程中都能确保桩身完整。三是成桩检测方便，监理强度较低，质量过硬。四是预应力管桩能大大缩短工期。由于预应力管桩不需要等28天龄期，管桩成桩后就可以检测桩基，提高施工效率。五是适应性广。大型设备基础、挡土墙、工业与民用的建筑工程基础、桥梁和码头基础以及铁路、公路基础等，都能看到预应力混凝土管桩的身影，此外，预应力混凝土管桩对地质地层的穿透能力也比较强。六是较高的经济效益。由于预应力混凝土管桩的单桩承载能力较强，可接驳，外界地质环境和施工设备对其影响较小。七是环保文明。

2.2预应力混凝土管桩的不足

预应力混凝土管桩虽然具有较多优点，但也有不足，在实际施工中，预应力混凝土管桩不宜使用的工程地质条件也较多，如硬隔层的地区、孤石和障碍物多的地层、石灰岩地区、上软下硬及软硬突变较为明显等地区都不宜使用。

3　预应力混凝土管桩质量控制与问题的分析

3.1工艺过程质量监控要点

预应力混凝土管桩属于高等混凝土制品。由于预应力管是双向预应力，工艺比较复杂，有很高的质量指标要求，如高精确度、插口细部尺寸要求高、抗渗性指标及抗裂性指标等。与预应力管工艺相比，预应力混凝土管桩工艺相对简单，但其在桩头钢件与桩身混凝土连接尺寸、混凝土强度等方面也都有较高的要求。例如管桩的外观质量验收标准分为优等品、一等品、合格品和次品。其中优等品要求最高。粘皮和麻面、局部磕损、桩身合缝漏浆、内外表面漏筋、断筋脱头、内表面硅塌落、桩套箍凹陷等都是不允许出现的，表面漏缝要求不能出现纵向和环向裂缝。又如一等品，局部粘皮和麻面总面积不得超过桩总外表面积的0.2%，深度不应大于5mm，且要求修补。桩身合缝漏浆累积长度不超过管桩长度的5%，深度不大于100mm。局部磕损深度不超过5mm，每处面积不大于20立方厘米等。因此，在预应力混凝土管桩质量监控过程中，需要严格把握监控关，确保合格工程。

3.2常见质量问题分析及防治措施

3.2.1端头钣倾斜

有关端头钣倾斜限度，针对不同品级，也有不同规定：优等品不大于0.3D，一等品不大于0.4D，合格品不大于0.5D。由于端头钣倾斜会导致打击时桩头混凝土出现应力集中现象，影响工程质量，即使采取垫层厚度进行补救，也是无济于事，也无法消除应力集中。造成端头钣倾斜的原因主要有：一是端头钣的沉头凹坑深浅不一；二是以拉头中心丝杆为张拉杆中心的工艺，最容易出现丝杆倾斜或者拉头本身平面与丝杆不垂直；三是由于钢筋的定长没有准确切断，导致墩头后部受拉的钢筋长度出现不一致现象。

3.2.2桩身弯曲

管桩在使用过程中要承受很大的轴向垂直荷载，桩身弯曲就会减弱自身承载能力。导致管桩弯曲的原因有：主筋定长切断不准，主筋受力不均匀；墩头、钢筋质量问题导致在张拉、离心、蒸养中出现少量主筋断裂；管桩模具本身平直度不好或刚度不够等。

3.2.3管桩的环裂与纵裂

管桩的环裂是施工场地经常发生的现象，主要发生在4O0mmA级管桩。根据国标GB13476-2009的规定，预应力管桩的主筋不得少于6根。可以采取适当增加主筋数量增强混凝土的预应力；在运输、起吊和翻动过程中，减小拖拉。管桩纵裂有两种现象，一是裂缝较浅，发生在管桩内壁净水泥浆层部位，有时伴有龟裂。解决措施：在静停时，降低蒸养坑温度，延长静停时间，保持较大的环境湿度；调整离心制度，充分倒浆。二是发生在外表面，深度长达几十厘米甚至2米。解决措施：均匀放慢降压降温速率，在釜的旁边建一条保温窑，提高蒸压釜利用率。

4　静压预应力混凝土管桩施工方法及质量检查

4.1施工方法

预应力混凝土管桩的施工方法一般有锤击法和静压法，由于静压法施工具有保护环境和文明施工等优点，近年来得到了广泛的使用。其工艺流程一般为：测量放线→桩机就位→首节桩起吊就位→复核调整桩位→桩端入土→初步加压→检查校正桩身垂直度→正式沉桩→观测校正桩身垂直度→压至桩顶距地面0.5～1.0m时，再吊入上一节桩就位→接桩→继续沉桩→做好压力值记录→沉桩移机到下一根桩位。

4.1.1测量放线

根据施工总平面图在不受施工影响的地方设置建筑物的轴线控制点和水准几点，并经复核无误后放出建筑物轴线，然后根据桩基平面图中心线点到建筑物轴线的距离放出桩位中心线，并对纵横中心交线橡胶的圆心点进行标识。测量放线后还需报现场监理人员进行审核。

4.1.2管桩进场和堆放

所有进场管桩均应达到100%的强度，按照不同规格、长度及压桩的顺序分别堆放，做好标识。如可采用“即用即送”的组织方法供桩则更好。

4.1.3管桩起吊

起吊点应符合力学原理要求，在距桩顶端0.2m出设置吊点，吊索与桩之间应加衬垫，吊绳子与管桩夹角大于45°。

4.1.4管桩就位及初步加压

通常利用附设在桩机上的起重臂和吊钩将桩吊运到桩机中部的竖向圆形夹具中，用夹具的液压系统和与桩径相符的弧形夹片将桩嵌固在装架上。对于首节桩可采用移动桩机，使桩中心点对准地面桩位的标识点的方法就位，在桩端入土初压至桩身基本稳定后，校正垂直度进行正式沉桩。

4.1.5接桩

接桩分端板焊接连接和机械接头连接，目前普遍采用焊接连接，当下一节桩施压到离地面0.5～1.0m时，起吊上一节桩，与下一节桩对接好并对其垂直度复核无误后开始施焊，待焊接符合要求及焊缝基本冷却后，在继续施压沉桩，直到施工完毕。整个沉桩、接桩、送桩过程宜连续进行，并应根据地质资料确定各节桩的长度，避免在桩端接近设计持力层进行接桩。

4.1.6沉桩记录与成桩

沉桩过程中的记录包括管桩就位记录、垂直度、入土深度、每节桩的长度、接桩长度或最终桩顶标高相应的压力值、贯入度等参数，而后即可成桩。当需要用送桩器成桩时，高于地面的桩身应截出后，才能移机下一根桩位。

4.2施工现场的检验

4.2.1管桩植桩前的质量检验

管桩植桩前的质量检验是决定工程质量与经济效益的基础因素，植桩前的质量检验主要检查材料在运输、吊装过程中有无损坏现象；检查所发材料是否符合施工要求。具体检查内容是：一是检查管桩的桩径、长度、类型、根数等；二是检查管桩本身是否存在环向裂缝或者纵向裂缝。这也是重点检查的内容。只有确认管桩规格、尺寸、质量等级都符合施工标准，才能进行施工；三是检查管桩的外观质量。例如管桩的内外表面是否良好，是否出现合缝漏浆现象；桩头与桩纵轴是否垂直，桩有否发生弯曲等。在质量检查过程中，检察人员要严格质量关，严格执行检查标准，不放过任何一个细节问题，切实为优等建筑工程奠定良好基础。

4.2.2管桩基础施工后的质量检查

管桩基础施工后的质量检查首先是成桩质量检查。桩顶标高、桩身垂直度、桩身质量等都是此项检查的主要内容。检查要求截桩后的桩顶标高可有一定范围的误差，即要求在10mm左右。桩身垂直度允许偏差为1%。对于桩顶平面位置的偏差，不同桩顶平面要求数值也不相同。例如单柱单顶允许偏差值是80mm，垂直于条形桩基纵向轴的桩，允许偏差值100mm。而平行于条形桩基纵向轴的桩允许偏差值为150mm等。在对桩尖进行质量检查时，要考虑到桩尖的配置类型。例如配置开口型桩尖的工程桩，要采用动测法检查。而对于配置封口型桩尖的工程桩桩身质量检查是，可以采用直观法，用灯光照射进行检查。即在管桩收锤后，立即将低压电灯泡沉入管桩内腔内检查。其次管桩基础施工后的质量检查第二项是单桩竖向承载力的检测。在检测中采用现场高应变动测法或者静载荷试验法，同时要确保检测桩数不得少于同一规格桩总数的0.5%，且整个工程不得少于2根。

5　结语

综上所述，预应力混凝土管桩基础工程的施工质量主要取决于两个方面，一方面是管桩本身的制作质量，另一方面则是压桩施工质量。作为工程技术人员，我们只要严格把握管桩的进场质量关，并按照压桩施工操作规程，认真施工，就一定能减少和避免出现工程质量问题，确保工程质量。●

【参考文献】

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