预应力混凝土管桩施工中的几个问题魏海锋

预应力混凝土管桩施工中的几个问题魏海锋

魏海锋

云南信达工程咨询有限公司650000

【摘要】：预应力混凝土管桩具有桩身强度高,沉桩能力强,单桩承载力高,施工周期短,造价低等优点,是建筑地基处理的主要桩型。预应力管桩桩身砼强度设计为C60及其以上,主要是采用花岗岩作为混凝土骨料。

【关键词】：预应力混凝土管桩；持力层；挤土效应；桩顶标高；桩位偏差。

1前言

预应力混凝土管桩具有桩身强度高,沉桩能力强,单桩承载力高,施工周期短,造价低等优点,是建筑地基处理的主要桩型,目前我项目部施工的海源·高新天地项目的基础类型为桩基础，包含预应力混凝土管桩的施工。海源·高新天地工程概况：工程位于昆明市高新区，为商业综合体，地下三层，地上分别为22、23、25层，工程体量大，工程地质情况不是很好，地下存在大量淤泥质土和泥炭土层，对工程桩的施工要求极高。

结合近几年全国预应力混凝土管桩设计、施工经验,以及海源·高新天地项目的施工资料和现场经验,拟讨论以下几个问题:

(1)单桩承载力不满足设计要求；

(2)预应力管桩桩身质量；

(3)预应力管桩焊接质量和接头连接问题；

(4)桩位偏差过大；

(5)桩顶标高监控的重要性。

2预应力混凝土管桩施工中几个问题

2.1单桩承载力不满足设计要求

承载力不足的原因主要有以下几个方面:

(1)勘察报告提供的qs、qp参数不准确,一些勘察单位提供的桩基参数过高,若设计单位据此进行桩基础设计,有可能造成单桩承载力不足。如果提供的桩基参数过低,但试桩所得单桩承载力又很高,如何选择合理的单桩承载力就很困难。建议勘察单位针对预应力管桩存在挤土效应对不同土层的qs、qp进行进一步研究和实测。

(2)锤型选择不合理，采用小锤施打大直径桩或高承载力桩，当管桩进入土层一定深度后，小锤已无法再将管桩打进，而施工人员若经验不足就会认为已达到收锤标准而停止施打，使桩承载力达不到设计要求。施工单位应在施工前制定详细的试桩计划，通过试桩选取合适的机具和施打参数，制定合理的施工方案，施工中严格控制，才能保证管桩施工质量，同时试桩中采用PDA进行监控，对机具和施打参数的合理选取具有良好的指导作用。

（3）持力层起伏较大。工程桩基础设计中，一般选择较硬土层作为桩端持力层,如中密以上状态的砂层、卵石层和强风化岩作为桩端持力层。由于勘察手段不合理或取样间距过大,对持力层的起伏未查清,因此虽然设计要求采取双控,但施工单位一般很难操作,往往控制设计了深度,而锤击贯入度或油压值无法达到要求;或锤击贯入度或油压值达到了,而设计深度达不到，因此单桩承载力很难达到设计要求。为了解决此问题，一是加强施工单位的责任心，把控好双控；二是建议地勘单位提供一定精度的桩端持力层的等深线图，这样施工单位施工更有依据性，更便于满足设计深度要求。

(4)预应力管桩挤土效应造成桩体上浮对于无桩靴的预应力管桩,桩体排开的土体不可能全部进入管桩腔内或被压缩,根据海源·高新天地项目实测表明进入管桩内的土芯长度只能达到桩长的1/3,挤土效应是很明显的。而有桩靴的预应力管桩挤土效应更大。挤土效应会使桩体上浮,对于长桩,由于桩下部进入硬土层较深,发挥嵌固作用,上浮不明显,而短桩比长桩更易发生桩体上浮事故。对于高层的核心筒群桩部位,因为群桩布桩挤土效应就更明显,造成打桩后土体隆起20至30cm,甚至达40～50cm。经过长时间摆放，地基土密实效应会使桩体上浮，就像水的密度加大，船体会上浮的现象一样，如果桩段之间焊缝质量不好的话,挤土效应会造成焊缝拉裂现象。桩体上浮将导致工程桩试桩变形过大、承载力降低。

2.2预应力管桩施工桩身质量问题

(1)桩材质量问题

预应力管桩桩身砼强度设计为C60及其以上,主要是采用花岗岩作为混凝土骨料,而骨料不是花岗岩,强度低,要达到C60以上有困难。虽然管桩通过离心法工艺和蒸高。但混凝土标准件试块,试压强度是否能真正代表预应力管桩的强度,尚存疑问。预应力管桩生产能力有限,往往是即压即用,今日生产,明日就运到工地压桩,缺乏养护期。因此,建议离心法工艺应通过试验桩段的试压结果进行比较,比混凝土标准件试块更真实。施工单位应当注意预应力管桩进场检验，对有裂纹、垂直度不符合要求等质量缺陷的管桩严禁进场用于工程施工中，以免造成更大的损失。

(2)施工设备与桩型不匹配

管桩施工必须选择与桩型相匹配的施工设备。如果施工中设备选择不当,如小锤打大桩,由于击数增加,很容易造成桩头破损。如果采用静压桩法施工管桩，应严格控制桩身顶压压控力和抱压压控力。

(3)硬土层中采用锤击桩易造成桩身断裂，密实的粉砂层,是预应力管桩良好的桩端持力层,能够获得较高单桩承载力。如果桩身质量不太好或使用薄壁管桩,锤击法施工很容易造成桩身断裂。当地质报告中存在孤石,或硬土层下又有软土层,必须穿过此硬土层时,也可能造成桩身沉桩或打桩时出现桩断裂现象。施工单位应注意锤桩过程，如发生异常现象，应及时检测，避免断桩用于桩基中，影响地基承载力。

2.3预应力管桩焊接质量和接头连接问题

(1)管桩接桩部位焊接质量差

管桩现场锤击或静压时,一般均要接桩1～3次,目前多数采用人工施焊,要求先对称焊4～6个焊点,再由两名熟练焊工对称施焊,焊缝应连续饱满,不得有夹渣或气孔,其层数应在两层以上。每个接头一般约须20分钟焊完,再等焊缝自然冷却8分钟,才能继续锤打或压桩。但实际施工时,却随便拉没有上岗证的人来施焊,因焊接质量差和人为因素不易控制,造成桩尖与锚板间焊缝和锚板与锚板间出现焊接裂隙,焊渣空隙和急剧冷却的收缩裂缝。

锤击法施工时产生的上拔力和大面积群桩施工土体上浮产生的上拔力易将焊接质量差的桩从接桩部位拔断。另一方面,焊缝裂隙使管桩内腔进水,桩尖附近土体遇水软化,加大桩基沉降量而引发事故。采用复打或复压的办法补救后,即使垂直桩的抗压承载能力满足设计要求,但抗水平承载能力仍然很差。

(2)推荐两种新的管桩接头方法

为解决焊接质量易受人为因素和天气条件等影响,福建、广东两地已发明新的接头方法。福建开发并编制了福建省《预应力混凝土管桩机械快速连接接头施工及验收规程》。管桩机械快速螺纹连接接头是由螺纹端盘、螺母、连接端盘和防松嵌块等组成。它是通过连接件的机械咬合作用及预应力混凝土管桩端面承压作用,将上一节预应力混凝土管桩中的力传递至下一节预应力管桩上。

广东的预应力混凝土管桩(机械)快速接头是以机械啮合取代传统的焊接工艺,以高强度带锯齿的齿条连接销插入预埋在管桩端夹板的连接槽中,连接销与藏于连接槽内一对带反面锯齿形的钢销板通过弹簧的伸缩紧固作用,将两者相互啮合扣紧,从而将上下两节桩牢固连成整体。

2.4桩位偏差过大

施工中应严格控制桩的偏位,放线放桩之后,在锤打或压桩前还需再一次复测桩中心位。如果偏差过大,超过规范规定限值,设计变更加大承台,将影响进度并造成经济损失。产生桩位偏差过大原因主要有:

(1)桩过密产生挤土效应密集群桩施工过程中很容易产生挤土效应,后施工的桩很容易将先施工的桩挤偏位，尤其是在土质条件差的地质中（如淤泥质土或泥炭土层中，更容易发生桩位偏移现象。施工单位一般采取经常复测桩位的方法来避免产生偏位。

(2)场地土质软,大静压机陷机。超过400t的大静压机,对场地表层土的强度有一定要求,如果表层土软,未进行处理。静压机行走过程中容易发生陷机,可能将已施工的桩压偏位。

为避免造成桩偏位,施工前应对场地表层土进行处理,一般采用拆房砖渣、混凝土砌块经碾压处理即可,处理厚度不得少于50cm。

(3)基坑开挖水平位移过大基坑开挖,遇到饱和软粘土时,严禁边打(压)桩边开挖或用大型挖土机挖土,最好用小型机械或人工挖土,保持桩侧土的高差应少于1m,防止管桩被土的侧压力推斜,推裂或推断，海源高新天地项目桩顶标高位于软弱粘土层中，本工程采用人工配合小型挖机进行开挖，并实时测量土体高差，避免桩体倾斜、断裂破坏。如果基坑开挖采取放坡或柔性桩支护方式,将产生较大的水平位移,土体的位移必然带动坑内桩产生位移。

2.5桩顶标高监控的重要性

根据海源·高新天地项目现状分析，当桩密度较大，桩周土压缩性较低，强风化埋深较浅且起伏较大时，先期施工的管桩容易被挤拔，致使桩承载力大为下降，甚至无法满足设计要求，在挤土效应较明显的场地，应进行桩顶标高的控制，发现异常应及时处理。这不紧能保证桩体施工质量，也能更好判断土体变化情况，为下步施工提供借鉴依据，以便采取合适的方案及方法施工，避免桩基施工质量通病的出现。因此，我建议施工单位（包括本单位项目）应当加强桩体标高的监测，避免浮桩、过度挤桩等质量问题发生。

3结语

预应力混凝土管桩具有强度高、施工方便、造价低等诸多优点,已大面积推广使用,在施工过程中应注意可能引发事故的各项问题，方能保证施工质量。