静压预应力混凝土管桩施工质量通病及防治措施

作者：金立新 徐凤

来源：《城市建设理论研究》2013年第22期

摘要：结合工程实践，总结分析了静压预应力混凝土管桩施工质量通病的原因，并提出了相应的防治措施，最后阐述了几种不同的施工质量问题处理方法，以期指导工程实践，提高施工质量。

关键词：静压预应力混凝土管桩；施工；质量通病；防治措施Abstract: It is combined with the engineering practice, analyzed the reasons for quality defects of static prestressed concrete pipe pile construction, and puts forward some corresponding preventive measures, and finally describes several quality problems in construction of different treatment methods, so as to guide engineering practice, improve construction quality.

Keywords: static prestressed concrete pipe pile; construction; quality problem; prevention measures

中图分类号：TU377文献标识码：A文章编号： 0 概 述

随着国内各大城市现代化建设的不断推进，高等级公路、工业厂房、高层建筑、港口码头、大跨度桥梁等工程建设项目在进一步扩大建设规模的同时，对于桩基础施工的技术、质量均提出了新的要求。在此前提下，预应力管桩技术凭借其施工环境整洁无污染、桩身强度高、质量稳定、施工效率高、工期短、噪音小、造价低和抗震性能好等优点，已被广泛应用到各类工程项目建设中。然而，在预应力混凝土管桩施工过程中，由于受到质量管理水平、施工技术水平、生产操作行为等多种因素影响，极易出现桩身断裂、倾斜、桩头位移及接桩处开裂等质量问题，倘若没能及时采取有效措施加以处理，将直接影响到整个工程结构的质量和安全。因此，对预应力混凝土管桩施工质量通病及其相应防治措施进行总结分析，具有重要意义。 1 静压预应力管桩施工质量通病分析及防治措施 1.1 管桩桩顶被压碎

(1)原因分析。①管桩制作不良，壁厚未能达到标准要求或端部桩壁厚薄不均或管桩混凝土强度达不到设计要求；②压桩桩帽或送桩器桩帽的刚度不足，易产生变形使桩顶受压不均匀；③静压桩机配重不足或配重放置不平衡，力大时桩机倾斜起身，使管桩偏心受压；④压桩桩帽或送桩器桩帽与管桩不匹配，桩帽中心与管桩中心不重合，使管桩受偏心压力；⑤压桩前机架未调平或场地地基松软，管桩垂直度偏差超标。沉桩过程中，管桩始终偏心受压，受最大偏心力的管桩顶部极易破碎。

(2)防治措施。①对进入施工现场的管桩按照标准严格检查验收，有问题的桩一律不得使用；②静压桩机上的压樁和送桩桩帽应根据管桩设计尺寸，及时制作更换，管桩在桩帽内的周边间隙应为5～l0mm，必要时可考虑在桩顶使用硬纸垫层；③根据地区经验、设计要求和地质条件选取合适的静压桩机，发现桩机能量太小或太大，都应及时更换或调整；④现场地表土的地耐力应满足施工要求，并做好雨天排水工作，只有在桩身垂直度符合要求的情况下，才能加压沉桩；⑤对于因桩顶破碎而没有压至设计标高的桩，应会同设计、监理等部门及时做出处理方案。

1.2 沉桩达不到设计要求

(1)原因分析。一是地质勘察资料与实际工程地质存在偏差，发生配桩长度不准确，使沉桩达不到成桩设计要求的相关控制值，如桩顶标高、终压力、贯入度等。二是由于设备故障等原因使沉桩过程突然中断时间过长，桩周阻力增大，难以沉桩到设计要求的持力层。 (2)防治措施。应探明工程地质情况，必要时应作补充地质勘察，合理选择持力层和成桩的相关控制值。 并根据有关要求合理选择沉桩设备，在沉桩过程中发生异常情况时，应冷静分析原因，找出对策，不能盲目加大压桩力强行沉桩，以防止桩身断裂。 1.3 邻桩上浮或桩头位移

(1)原因分析。一是静压管桩属于挤土桩，在沉桩过程中存在挤土效应会使地面隆起，特别当土层是饱和性软土、桩距较密、桩数较多时，土被挤到极限密实度而向上隆起，后施工的桩便会对先前施工或相邻的桩产生向上拉力，使其桩身上浮或被推向一侧。 二是施工中桩位被挤压偏离或标志丢失，造成桩位错位较大。三是选择的沉桩顺序或行车路线不合理。 (2)防治措施。当施工中发现桩身上浮时，最有效的方法是采用取土引孔压桩法，即用螺旋钻机在设计桩位取土引孔后随即压入管桩，在压缩性较差的土体中施工，引孔的孔径应比桩径小50～100mm，引孔深度一般应控制在桩长的30%内，并做到随引孔随压桩，以免地下水渗入孔内引起塌孔或地下水泡软桩端土层使桩端土承载力降低。同时合理安排沉桩顺序和桩机行走路线，坚持“先中间后四周”的对称施工法，以及结合“先密集桩后稀疏桩、先长桩后短桩”的压桩顺序进行压桩。当采取上述措施后仍无法制止桩身上浮现象时，则可考虑采用原桩复压措施，必要时可经设计调整桩间距。

1.4 接桩处开裂

(1)原因分析。一是上下两节桩不在同一条直线上，使压桩过程中接桩处焊缝局部产生过大集中应力而开裂。二是采用焊接连接时，连接处端板表面未清理干净，桩端不平整。三是未严格进行分层施焊、焊缝不连续、不饱满及焊缝中夹有焊渣等杂物，焊接结束后停歇时间较短或焊缝遇地下水出现脆裂。

(2)防治措施。在管桩接桩前应先复核上下两节桩的桩心错位是否在允许偏差值之内，一般宜设置接桩临时导向箍，使上下两节桩保持顺直。焊接前应检查焊条和焊接设备适用完好，并利用钢刷将两节桩的端板表面清刷干净。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下节桩固定后拆除临时导向箍，再分层均匀施焊。施焊时宜由两个持证上岗的焊工对称进行。焊接完毕后焊缝应自然冷却，严禁用水冷却和焊完即沉桩。 1.5 桩身发生断裂

(1)原因分析。①桩机发生大的倾斜，桩身受剪力、弯矩作用引起桩身断裂，引起的因素有施工场地地下水位太高或地耐力太差，满足不了桩机荷载要求，桩机发生不均匀沉陷引起静压桩机倾斜，管桩受弯矩、剪力作用而断裂；②桩机的配置在桩机平台放置不对称，造成桩身内部重力偏心，超过桩身混凝土抗压强度极限值，引起桩身断裂；③发现桩身倾斜而强行纠偏，产生过大侧向应力；④桩混凝土强度与设计要求不符或桩本身存在质量缺陷；⑤打桩机施工时压力值超过管桩极限承载力；⑥在深基坑开挖过程中，未按分层开挖的原则，引起土应力释放，土体产生侧向位移对管桩作用了侧压力，桩受弯矩作用而断裂。

(2)防治措施。①沉桩前先进行场地平整硬化，防止桩机不均匀下沉；②桩机配重应对称配置，避免桩机重心偏移；③一旦发生桩身倾斜应及时采取有效措施进行纠偏，但不宜采用移动桩架强行纠偏以免造成断桩事件；④管桩进入施工场地内应检查桩的质保资料及查看桩的外观质量，有无质量缺陷；⑤控制沉桩加压荷载，控制沉桩速度，一般不宜超过2m/min；⑥基坑开挖应分层进行，预防土体位移对管桩作用大的侧向力。

1.6 桩身倾斜

(1)原因分析。一是场地不平、有较大坡度，桩机本身倾斜，首节桩初压至桩身基本稳定时才校正垂直度，稳桩时桩不垂直。首节桩垂直度偏差不得超过桩长的0.5%。送桩器、桩帽及桩不在同一条直线上，则桩在压入过程中就会逐渐产生较大倾斜。二是接桩引起桩身倾斜。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2mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1% 。三是基坑土方开挖不当，桩身侧向受

力不平衡引起大面积群桩倾斜，特别是表层软土土层厚度大，每次开挖的厚度超过规定，桩身倾斜的可能性更大。

(2)防治措施。场地应平整，对于发现局部平整度差、土质松软时，应在桩机行走路线上加设垫木或其它材料，使桩机底座保持水平。对基坑土方开挖不当引起倾斜的桩，应组织有关单位进行调查分析，采取桩基联合承台的加固措施或补桩的方法。施工中应严禁边沉桩边开挖，土方开挖应采取分层分段均匀对称进行。对于软土土层，桩周土体高差不得大于1.0m，并注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定。严格控制接桩的垂直度质量，强化接桩工艺质量验收，做好隐蔽质量记录。 1.7 挤土效应和振动影响

(1)原因分析。①预应力管桩属于挤土类型,往往由于沉桩时使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；②桩机施工过程中焊接时间过长；③桩的接头较多而且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层；④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。

(2)防治措施。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50-100mm,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1m/min左右；并制定有效的沉桩流水路线,并根据桩的入土深度,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由于基坑四周的围护结构使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,又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、监测,对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其它桩型。 2 施工质量问题常用处理技术

在实际施工过程中，一旦发现桩身断裂、倾斜、单桩承载力不足、桩头位移等质量问题时，目前常用的施工质量处理技术，主要有以下几种：(1)补送结合技术。当打入桩采用分节连接、逐根沉入时，接桩可能发生连接节点脱开的情况，此时可采用补送结合法。(2)补桩技术。对于设计桩距较小的预应力管桩施工，可先通过在岗人员的机械操作开设成孔，再进行植桩，最后以常规的技术方法实施沉桩。(3)修改桩型或沉桩参数。此种处理技术，可从多个方面入手加以实施，具体包括: 改变桩位、改变桩型、改变沉桩设备、改变桩入土深度等。(4)复

合地基技术。此种处理技术的应用，主要是利用预应力管桩与地基土体间的共同作用，利用各種化学材料、技术手段，以桩间增设水泥土桩、承台下做换土地基等多种处理方式，提高施工地基的承载力，使之更好的转移、分担管桩所承受的荷载。 3 结 语

综上所述，在静压预应力混凝土管桩施工过程中，应充分考虑各种质量影响因素，尽可能估计到可能发生的施工质量问题，并在其应用过程中，严格落实现有各项技术规范、措施和工程经验，同时在施工过程中不断改进并提高其技术应用水平，不断提高静压预应力混凝土管桩施工质量和施工安全。

参考文献：

[1]张玉金.预应力混凝土管桩常见问题分析及防治措施[J].福建建材，2013(05)：152-154. [2]廖梦耘.预应力混凝土管桩施工质量控制探讨[J].山西建筑，2011(12)：211-212. [3]范公群.静压预应力管桩施工质量控制[J].西部探矿工程，2010(02)：199-202.