建筑施工中预应力管桩施工质量问题及处理的研究

李然

（云南省房地产开发经营公司，云南 昆明 650051）

1 预应力管桩的适用范围

预应力管桩适用于基岩埋藏深、强风化岩层或风化残积土层厚的地质条件。管桩持力层一般选在强风化岩层中，桩尖进入强风化岩层1~2m，一般可满足设计承载力要求，且其沉降量与冲、钻孔灌注桩差不多。在下列条件下不宜采用预应管桩：（1）孤石和障碍物；(2）有坚硬隔层的地区；（3）石灰岩地区；（4）多的地层；从软塑层突变到特别坚硬层地区。

2 预应力管桩的构造

预应力管桩是一种空心圆柱形细长杆件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。端头板是管桩顶端的一块圆环形铁板,厚度一般为18mm～22mm，端板外缘一周留有坡，供对接时烧焊之用。

管桩按外径可分为:300mm、400mm、500mm、550mm、600mm、800mm、1000mm 等规格，壁厚为60mm～130mm，视管径、设计承载力大小而不同。

3 预应力管桩的承载特性

预应力管桩的底桩端部的桩尖（靴）形式主要有十字型、圆锥型和开口型。前两种属于封口型。采用封口型桩尖的预应力管桩的承载性能与钢筋混凝土预制桩的承载性能相似，其承载力主要由桩周的侧摩阻力及桩端的端阻力组成；采用开口型桩靴的预应力管桩则在沉桩过程中桩身下部1/3～1/2桩长的内腔被土体充塞，挤土作用大大减少，但是内腔土塞却为管桩提供了内侧摩阻力，使得管桩的承载力的组成变得更为复杂。影响预应力管桩承载特性的因素很多，比如桩侧土性、桩端土性、桩径、开口管桩的壁厚、入土深度、施工顺序等。

4 预应力管桩施工中的质量问题

4.1 桩身断裂

桩身断裂是一种较为常见的质量问题，在施打过程中一般不易被发现，很多情况下都是在打桩完成后通过检测才能发现，引起的原因有以下几个方面。首先预应力管桩制作时所用原材料如水泥、砂、石不符合要求致使桩身局部强度不够，桩身在制作时就存在薄弱部位，施打时薄弱部位易出现断裂，或者制作时几何尺寸偏差过大，桩身弯曲超过规范要求，这样桩尖偏离桩纵轴线，锤击沉桩时因弯曲导致断裂。其次地层中存在管桩难以穿过的坚硬障碍物，或者存在较厚松软的上覆土层，而强风化层很薄甚至没有，施打时桩尖直接进入坚硬的中风化层，这些情况下施打时反弹特别强烈，有时桩尖被挤向一侧，容易出现断裂。再从预应力管桩的力学性能分析，桩在反复施打过程中，桩身承受拉、压应力作用，当拉应力超过抗拉强度桩身会出现裂缝，甚至发生破碎。另外收锤标准过严，设计桩尖持力层不当或进入持力层深度过大也是原因之一。

4.2 桩顶碎裂

桩顶碎裂也即接施打中桩顶混凝土被打碎，主要有以下几个方面的原因。首先桩顶局部抗冲击强度不够，桩顶面凹凸不平，沉桩时未加缓冲垫、缓冲垫不符合要求或者缓冲垫损坏后未及时更换。其次施工机具选择与操作不当，例如选用桩锤自由落距过大，都会导致桩顶承受过大的冲击荷载而碎裂。未充分参考地质条件和当地的成功经验，选择收锤标准过严、设计选择桩尖持力层不当或要求进入持力层深度过多也是造成桩顶碎裂的一个重要原因。

4.3 桩顶位移

桩顶位移也即桩发生过大的横向位移或者桩身上升，主要是由于桩位放线不准、偏差过大或者放线后管理不严，桩位标志丢失、偏移，这些都会造成桩位错位过大。其次本地区软土地基较多，如桩较密施工中沉桩引起的空隙压力把相邻的桩推向一侧或涌起，同时沉桩时土被挤密而向上隆起，相邻桩也会被涌起。

4.4 桩身倾斜

桩身倾斜即桩身垂直偏差过大，主要原因是打桩机架固定时不垂直或者施工过程中发生倾斜而未及时纠正，稳桩时桩不垂直或者桩帽、桩锤和桩不在同一直线上。

4.5 接桩处脱裂

接桩处脱裂也接桩处经过锤击后，因焊接质量不符合要求，出现松脱开裂等现象，主要原因是焊接时未严格按焊接操作规程进行，导致焊接质量不好或者接桩时两节桩不在同一轴线上，接桩处产生偏位，锤击时接桩处局部产生应力集中而破坏连接。

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4.6 收锤控制达不到设计要求

本地区预应力管桩的收锤标准一般以控制最后三击贯入度为主，同时参考入土深度，总锤击数，最后一米锤数，但在实际工程中有时达不到设计要最终控制要求，这主要有以下几个方面的原因，首先地质勘探资料不准确或不详细，未能全面反映地质情况，或者地质情况较复杂，存在障碍物、夹层等地质资料未能说明，这些都会导致施工时不能达到设计控制标准要求。其次群桩施工会引起被挤密，这样后施工的桩有时不能达到入土深度的要求，另外如桩锤选择太小也会使沉桩达不到设计控制要求。

5预应力管桩施工中的质量控制与处理

预应力管桩施工质量控制主要包括桩身质量和打桩机具、桩位、打桩顺序、桩身垂直度、收锤标准、桩的连接和加强施工质量管理等方面的质量控制。

5.1 桩身质量和打桩机具

桩身质量是预应力管桩工程质量的基础，应按有关规范的规定和设计要求进行现场检查，并检查出厂合格证；打桩机具必须能正常准确地操作并且通过年检合格。

5.2 桩位

5.3 打桩顺序

为防止出现过大的桩顶位移应选择正确的打桩顺序，一般宜先深后浅桩，先大桩后小桩，先中间施打后向四周施打或隔行施打。

5.4 桩身垂直度

打桩机保持稳固垂直，桩锤、桩帽和桩身保持在同一轴线上，同时施工过程中经常进行检查，发现偏斜及时纠正。

5.5 收锤标准

收锤标准必须根据工程地质情况和当地以往的经验通过试打桩确定，一般以贯入度作为主要控制标准，同时也要考虑实际入土深度和总锤击数、最后一米锤击数。同时如施打过程中遇到:贯入度突变，桩身突然发生倾斜、移位、下沉或施打时严重回弹，桩身破坏等情况应立即停止施打，待会同设计、监理、监督等单位共同处理后再继续下一工序。

5.6 接桩

目前本地区一般采用焊接接桩，焊接质量很大程度上决定了接桩的质量，因此应严格按焊接操作规程进行焊接，同时控制上下两节桩连接的中心偏差。

5.7 施工质量管理

实际工程中相当一部分质量问题都是由施工中的人为因素引起，如施工人员未做到持证上岗，不具备相应资质，管理人员责任心不强，技术素养不够，建设、施工、设计、监理和监督单位职责不清，未能形成良好的质保体系，对此应加强管理，有关各方必须严格按有关法规进行操作，建立起相应的质保体系。

[1]《岩土工程手册》编写委员会.岩土工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1994

[2]史佩栋.实用桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社[M].1999

[3]金兴平.预应力管桩承载力性状的研究[硕士学位论文][D].杭州:浙江大学,2002

[4]苏振明,陈拥军.PHC管桩荷载传递特性研究[A].中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集[C].北京:清华大学出版社,2003

[5]中华人民共和国国家标准.建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003)[S].北京:中国建筑工业出版社,2003