静压预应力混凝土管桩施工中常见的质量问题及预防措施

刘忠元 宁夏回族自治区地质工程院

1 预应力混凝土管桩的基本知识

1.1 基本概念

预应力混凝土管桩是采用高强混凝土和高强度的预应力钢棒，在工厂用预应力预制而成，采用离心和预应力工艺成型的圆环形截面的预应力混凝土桩。桩身混凝土强度等级为C80及以上的管桩为高强度混凝土管桩（简称PHC管桩），桩身混凝土强度等级为C60的管桩为混凝土管桩（简称PC管桩），主筋配筋形式为预应力钢棒和普通钢筋组合布置的高强度混凝土管桩为混合配筋管桩（简称PRC管桩）。

1.2 应用范围

预应力混凝土管桩主要适用于非抗震设防区及抗震设防列度小于等于7度地区的一般工业与民用建筑、构筑物等的低承台桩基础；另外，铁路、公路、港口、水利、市政等工程的低承台基础也可使用。

1.3 施工方法

预应力混凝土管桩的施工方法主要有：锤击贯入法（简称锤击法）、静力压桩法（简称静压法）、中掘法、植入法。其施工贯入方法的选择主要是根据地质情况、工程特点、场地条件及挤土、施工振动、噪音等对周边环境和安全影响等因素确定。但是由于目前国家对环保的要求很严，因此城市中预应力混凝土管桩建筑施工基本以静力压桩贯入法为主，这种施工贯入方法也是目前各地应用最为广泛的；郊外以锤击贯入法为主；中掘法、植入法由于施工相对复杂，应用较少。

2 静压预应力混凝土管桩施工工艺

桩机安装调试→配桩→测量放线→桩机就位→吊桩→沉桩贯入→焊接接桩→沉桩贯入→送桩及稳压→桩头保护或截桩→桩机移位。

3 静压预应力混凝土管桩施工中常见的质量问题分析及预防措施

3.1 桩身倾斜

管桩身倾斜的主要原因是在沉第一节桩时，由于施工场地局部地段软硬不均造成陷机或因地下障碍物的影响，使管桩桩身发生倾斜。另外，由于操作人员在压桩前未严格执行操作规程，未将桩调直或压桩机的水平调平而造成的管桩桩身倾斜。

管桩身倾斜的预防措施主要是要根据设计单桩竖向承载力、桩型、地质条件、桩的密集程度、现有的施工条件等，在开工前必须对场地进行全方位的平整硬化和清障，做到排水通畅，场地地基承载力不小于桩机接地压强的1.2倍；在施工过程中要对沉桩过程进行观察，如遇到陷机或因地下障碍物的影响造成桩垂直度超差，则要将桩拔出，并移开桩机，对软弱地段（或障碍）开挖清除，重新进行回填施工，如果地障埋深大于5m时，可采用引孔。同时在施工过程中，必须将压桩机调至水平，桩的垂直度必须调至规范要求（1%）以内。

3.2 断桩

管桩断桩的主要原因首先是遇地障或桩身倾斜度过大造成的。其次是管桩在出厂前已经损伤或是在出厂时因装卸、运输过程中损伤以及桩机操作人员远距离托拉使管桩身发生损伤而在施工吊桩时未发现损伤造成的。另外，有些施工单位为了降低成本，机台人员配置不够，在起吊管桩时无人扶桩，导致桩身来回摇摆碰撞压桩机而造成桩身损伤。

管断桩预防措施是开工前必须将场地内的障碍物清除，同时桩基就位必须严格按照规范要求，保证静压桩机的水平度和管桩的垂直度。如果出现断桩，第一节桩可拔出重新清障或就位压桩；如果已经压入深度很大时，要查明原因报设计进行补桩处理。同时在管桩运输时，其支承点应与设计吊点位置要相吻合，上层桩的支承点严禁在下层桩支承点的外侧（即悬臂一侧），管桩装运时，要扎牢捆紧，防止桩身滑动和滚动，或采用特制的专用放置架。桩段运送至现场后，应对管桩的吊点及跨中处有无裂缝、桩身有无缺角等现象进行认真仔细的检查，对强度和龄期、配筋等进行复查，如果发现有损伤或不符合要求的管桩不得使用。另外严禁用吊机或其它设备远距离托桩，以防止桩身受损。同时也要配置足够的施工操作人员，在起吊管桩时用软绳索对桩身扶正，避免桩身同压桩机之间的碰撞。

3.3 爆桩

管桩爆桩的主要原因首先是桩本身的质量，特别是在管桩制作时，可能会由于原材料（砂、石料、水泥及其它外加济等）不符合规定。特别是十八大以来，国家对环保治理力度加大，对砂、石开采进行严格的控制和管理，有些厂家就以次充好，原材料本身的质量就有所下降，同时配合比、人工操作等原因均可能造成桩身本身或局部混凝土强度达不到要求，或者养护期未达到时间要求而出厂，造成管桩强度未达到设计承载力的要求，在压桩施工过程中出现桩身破碎。其次是地层突然变化（地层变硬或遇孤石、地下障碍物等）造成压力值突然陡增，超过管桩的承载极限值而造成桩身破碎。另外操作人员操作不当或者用桩送桩等等也会造成管桩爆桩。

管桩爆桩的预措施首先应选用资质和信益好的厂家产品，特别在进货之前要对厂家原材料及制作过程进行严格的考察，在供货过程中要对厂家不定时的进行抽查，必须确保出厂的管桩合格；同时，管桩的养护必须达到设计强度和养护龄期（常压养护为28d，蒸压养护为1d），必须在管桩强度达到设计承载力的100%才可使用。其次，技术和施工人员必须掌握施工区域的地层情况和设计内容，对于可能在施工过程中出现的情况作出预判和制定相应的控制措施，如地层持力层面是否存在起伏较大、地层中是否存在孤石、是否存在地下障碍物等等。另外主机操作人员必须经过专业培训，持证上岗，要按规范的要求进行沉桩，严禁快速沉桩（速度不宜大于2m/min）和超规范要求沉桩。如第一节出现爆桩，可拔出重新换桩压入，如已压入深度很大时，要查明原因报设计进行补桩处理。

3.4 桩长达不到设计要求

管桩达不到设计要求，主要是因持力层起伏或是地层有硬夹层造成压力值达到或已经超过设计压力值，但是桩长达不到设计要求。另外由于管桩属于挤土桩，所以在施工过程中，由于挤土效应造成施工后期的桩长或者是承台中间桩长无法达到设计要求。

管桩达不到设计要求的预防措施首先是在施工前对工程勘察资料进行详细的研究，对于可能存在持力层起伏的地段要提前做出技术交底，在沉桩即将进入持力层时，要求操作人员对压桩机的压力表要注意观察，如发生压力突然增加，特别是当压力值超过设计压力值而桩长未达到设计桩长时，要放慢沉桩速度，然后间歇性的给压力，如果确实不能继续沉桩时，就要终止沉桩，以免造成爆桩。同时，为了预防由于挤土效应造成的桩长无法达到设计要求，施工前就要对施工线路及施工方向进行合理的安排，通常做法是先施工承台里面桩，后施工承台边桩；先施工场地中间桩，后施工场地外面桩；先施工长桩，后施工短桩。另外，确实在施工过程中出现了桩长未达至设计桩长的要求时，就要及时上报设计，根据实际情况进行处理。一般情况下，如果设计桩为抗压桩，则可以设计压力值为主，桩长为辅来进行控制，如果设计桩为抗拔桩，则可通过补桩或者采用先引孔后沉桩的方法来满足设计桩长。

4 结语

总之，想要控制好静压预应力混凝土管桩的桩身质量，就要在施工前做好全方面的预防措施，只有预防措施到位，才能真正在施工过程中控制好管桩的桩身质量，也才能控制好整个桩基工程的施工质量。