高强预应力混凝土管桩（PHC）静压施工接桩过程的监理质量控制与分析

喻向明

（上海同济工程项目管理咨询有限公司， 上海 200433）

0 引言

管桩（PHC）作为一项新技术、新产品，近几年在全国得到了广泛地推广和大量使用，尤其在软土地基及高层的建筑中。与沉管灌注桩、钻孔灌注桩相比较，其具有施工周期短、施工质质量可控制等特点。

同样值得关注的是，该产品采用离心技术工厂化生产工艺，具有质量强度好、成桩效率高等特点、既节约资源、又有利于环保。而在施工过程中，桩长调整较为方便，噪声小、无剧烈振动、对周边环境影响较轻。不足之处：管桩（PHC）对地下水质条件及土壤介质的防腐性要求比较高；在压桩过程质量控制难度较大，如管桩（PHC）需穿越较厚的粉土粉砂层或硬塑粘土层，发生管桩（PHC）压不下去的情况也比较普遍，还可能因桩机施压过大造成桩身及接头部位断裂。

因此，为确保沉桩的质量，工程监理人员应掌握管桩（PHC）的特点，严格按照设计图纸要求和相关规范技术标准，对沉桩施工过程的主要环节系统地、有针对性地进行质量控制。

1 项目概况

1.1 工程概况

本项目为上海市嘉定区外冈镇1702 号地块生产基地新建项目，建筑面积116667 m2，其中建筑安装工程造价约30000 万元。

具体结构层次为：1#管理控制系统车间，框架4 层；2#综合车间，框架5 层；3#综合车间，框架5 层耐火等级为二级，抗震设防烈度为七度，屋面防水等级二级，生产的火灾危险性类别为丙类，结构形式为框架结构；4#综合服务中心，钢结构1 层；地下室均为1 层。

1.2 工程地质、水文条件

本工程桩基础，持力层为：⑦1-2 层粉砂层，抗拔桩持力层⑥3-1 层粉质粘土。地浅层地下水对混凝土有腐蚀性，干湿交替时地下水对混凝土结构的钢筋有弱腐蚀性。承压水层在负10.3 米左右，地基无液化及其他不良地质情况。

1.3 桩型及桩功能等技术参数

➢本工程基础采用PHC-400 预应力混凝土高强管桩,壁厚95,混凝土强度等级C80。编号为PHC-400（AB、B、C）；95-（29、30、31、32、33、34、35），单桩分3 节，共计3543 根。

➢桩顶标高为-4.700m,桩顶锚入承台100mm。单桩承载力极限标准值为1250KN,桩端必须进入⑦1-2 层粉砂层大于3D。

➢沉桩方式：静压沉桩。

2 管桩（PHC）静压施工工艺流程

2.1 施工工艺流程

2.2 机械选型

根据本工程地质条件，管桩（PHC）的类型及停压标准值即ф400 桩在不超过2300KN（经设计确认），故选用ZYC400SY 全液压静力压桩机3 台同时施工。

3 管桩（PHC）静压施工接桩过程的质量控制

施工前，项目部根据设计图纸要求，相关技术标准、验收规范，以及总包制定的施工方案，有针对性地编制了“沉桩施工质量控制监理细则”。专业监理人员在充分了解设技术参数、设计意图基础之上，根据以往的沉桩施工监理控制经验，并对施工图纸，按照施工单位拟定的施工方案，把三台桩机分别编号，对应划分以桩机为三个检验批。很显然，单桩是由3 节桩连接而成的，而连接的方法是电焊焊接。因此，把接桩过程作为监理人员质量控制的重点。

1）管桩（PHC）对接焊接前，上下桩端头表面上的泥土、油污、铁锈等要预先清理干净，坡口处应处理至露出金属光泽。

2）接桩时，需要注意上下节桩对接后，节桩中心线偏差不应大于5mm，水平错位偏差不应大于2mm。

3）为保障接桩焊接的质量，要求电焊工必须经过专业培训，持证上岗。需要注意在施焊时，一定先在沿坡口周边对称点焊4-6 点，之后分层施焊，具体可以两个焊工同时对称进行施焊。

4）接桩焊接至少分二次焊接完成，第一次打底焊缝非常重要，仔细检查。焊接时焊肉不宜过厚，确保焊剂充分填入坡口，务必禁止虚焊，焊肉应连续饱满。

5）焊缝应连续饱满，内层焊渣一定要清理干净，避免影响焊接质量，需要补焊的应及时处理后方可进行外层施焊。同时注意焊接部位不得有咬边、气孔、裂缝、漏焊等种种质量缺陷。

6）桩端头对接时，如发现桩端面缝隙过大，施工人员应向现场管理、监理人员报告。不得擅自嵌填钢筋、钢板等后进行焊接。焊接后须经自然冷却，冷却时间不得少于8min。

7）应尽可能缩小接桩时间，避免因停止静压桩时间过长导致受桩周土重固结阻力而影响沉桩施工。接桩焊接完成后，经监理检查验收合格，待焊缝经自然降温1min 后方可进行沉桩。焊缝严禁用水冷却降温，焊好后立即沉桩。并认真作好书面记录，做到每根桩心中有数、条理清楚。

8）委托第三方检测单位抽样，对桩接头焊接处进行检测有否开裂、断裂、桩头破损。因而对整体沉桩施工质量做一评估。

4 管桩（PHC）接桩焊接监理过程中常见问题及分析处理

4.1 接桩焊接监理过程中常见问题的分析

在沉桩施工的第28 天，委托监测单位（上海远淙工程技术有限公司）到施工现场以桩机为单位，分别抽查3 套试桩的静载、接头情况。静载数据分析，抽查的9 套桩全部合格。但却发现有1 套试桩至少有一节桩头焊接处存在不同程度地松脱开裂；基础土方开挖后，以同样的方式分别抽查了9 套工程桩，发现其中有2 套工程桩每套桩至少有一节接头焊接处存在不同程度地松脱开裂。

对此，总包单位咨询了设计单位，设计单位给出定论，是接桩这个环节的“桩接头焊接”问题。之后，项目监理部相关监理人员总结、分析了在接桩焊接过程中可能出现质量问题的关键环节。

对常规监理接桩焊接过程控制来说，从基本工序、施工人员操作、质量保证手段、监理确认、到符合规范要求验收；不合格整改、到整改符合规范要求后验收。但就接桩焊接过程的每一个细节来说，要做到监理人员全程旁站跟踪控制是有一定难度的。加之，施工人员的操作水平；成桩本身桩端头不平；静压机的操作失误；客观环境的影响等都会导致接桩焊接出现焊接质量不合格的质量问题。

1）未按要求接桩。接桩时上下节桩端面错位偏差大于2mm，上下两桩端头桩端面缝隙过大，没能焊牢，对接后上下节桩的中心线偏差大于5mm。

2）现场施工、监理人员对接桩垂直、错位偏差控制不到位，从而造成桩垂直偏差、错位偏差得不到及时纠偏的问题。

3）接桩焊接前桩端头端面焊缝未及时清理就开始施焊，因此造成焊缝焊肉不饱满、不连续，甚至出现焊接变形。

4）规范要求沿桩端面接缝周围对称焊4-6 点固定，分层施焊，每层间的焊渣务必要清除干净，焊缝坡口必须连续满焊，电焊厚度宜高出坡口1mm，每层焊缝必须严格检查。但施工人员为省事图快偷工减料，未对称固定焊点、甚至焊缝只焊一遍、焊缝坡口处未满焊等，使得焊缝质量达不到规范要求，导致接桩处焊接开裂。

5）施工、包括监理人员在对接桩焊缝进行过程检查时，往往忽略了对每层焊缝质量的检查，尤其是第一层焊缝是否焊透的检查。常常是只对焊缝的表面进行质量检查，而深部焊缝焊接不牢靠，最终导致桩端头脱焊。

6）管桩（PHC）接头的防腐处理相当关键。而实际施工中，施工、监理人员只重视沉桩工艺工程的连续性，忽略了对接桩端头的防腐处理，也间接影响了接桩焊接的质量。

7）接桩焊接接头应在自然冷却至少1min 后才能进行沉桩施工，且冷却时间不少于8min。而实际情况是对冷却时间控制不严，能快则快、越快越好，只要能多打桩就行，严重影响了接桩焊缝的焊接质量。

而在实际管桩施工中，由于设计图纸未做详细说明；工程是否是“重要工程”界定不明确；大多数施工单位打插边球，均没有对接桩的焊缝质量做探伤检查做要求，施工方案未细化对焊缝质量控制措施和检查要求，导致实体焊缝质量存在不确定性。

4.2 提高接桩焊接质量的合理建议

通过本项目沉桩施工过程中出现的接桩焊接质量不符合要求的问题，结合以往施工的经验，同时查阅了大量的相关接桩过程质量通病及处理方法的资料，总结下来基本上就是围绕国标、图集规范针对桩头的清洁处理、桩头对接的水平及垂直度控制、施焊步骤及间歇时间、冷却时间的掌控这几个方面来分析，主要还是针对接桩的焊接环节提出相应处理措施。

4.2.1 桩端头卡槽接口焊接

传统的接桩焊接是立面水平缝的焊接，虽然桩端面碰头处有一定的坡口，但要保证焊接质量，首先要求电焊操作人员具有相当的焊接操作水平和敬业精神。试想，要能改立面水平缝焊接为水平垂直缝焊接，不仅改变了以往接桩焊接的难度，更重要地是提高了焊缝焊接的质量。

示意图：1 上下两桩桩端面接头前，2 上桩端面进入下桩卡槽端面的连接

A 桩端头制作：卡槽与桩端头一体模具铸造或焊接而成。卡槽深度不超过15mm,壁厚不小于10mm。

B 影响因素：只是在桩的一处端头（端帽）上加以改变，不影响成桩工序、过程等；也不改变沉桩施工方法。

C 不利因素：桩头部位有卡槽的吊装、堆放不当，会造成卡槽凹凸，对接桩插入时有一定低影响。

4.2.2 桩端头承插接口连接

目前接桩已有采用的机械试连接方式的，但由于连接件类似管抱箍，尤其是连接件紧固环节制作要求比较高，而实际安装操作过程中，紧固效果不可靠，最为不利的是紧固件套在装接头外面，加之沉桩过程中，土体的竖向摩擦力及硬物碰撞等因素影响，易导致紧固件受损脱落，因此这种接桩方式很少使用。

A 既然是管桩，就应具有管的特性。沉桩过程是垂直向下，而且要求上下桩节的中心线偏差不大于5mm，这对承插试接头连接控制极为有利。

B 桩端头制作：承插口端头（端帽）及插头端头（端帽）卡帽做法可请设计人员设计。

C 影响因素：只是在桩端头（端帽）上加以改变，不影响原成桩工序、过程等；也不改变沉桩施工方法。

D 可能造成的不利因素：桩端头的改进会增加一定的成本；桩头接头不紧在沉桩施压过程中发生断裂。

总之，要想改进接桩质量，先要有想法，其次是敢于尝试，通过反复实践不断摸索来实现的目的。

5 结论

提高监理人员的技术能力、综合判断能力、科学管理水平，是控制管桩（PHC）沉桩施工质量的关键，而通过在施工过程质量控制中，能够及时发现问题、并提出解决问题的合理建议，才能确保管桩（PHC）沉桩施工的质量；才能更好地发挥工程监理在施工质量控制方面的作用，也同时为业主赢得了经济效益。