预应力混凝土管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型方法制成的一种空心圆柱型预制预应力高强混凝土管桩，被广泛应用于建筑基础中。预应力混凝土管桩具有施工速度快、桩身质量有保证、单桩承载力高等优点，其施工方法一般采用静压法和锤击法。但锤击法施工噪音高、振动大及油污飞溅的缺点，使之不能适应降噪防污的环保要求，因而静压预应力混凝土管桩的应用较为普遍。但是当前施工中亦存在较多问题，如断桩、偏桩、挤土、单桩承载力达不到设计要求等，如何加强静压预应力混凝土管桩施工质量控制就成为目前施工中的关键问题。

 

　　1工程概况

 

　　某建筑工程，建筑占地10685m2，总建筑面积超过24000m2，框筒结构，桩基设计等级为甲级、安全等级为二级。

 

　　2图纸会审要点

 

　　(1)由于本桩基工程设计为甲级桩基，因此根据设计要求和JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》的规定，施工前应采用静载试验确定单桩竖向承载力特征值。

 

　　(2)确定试桩(为工程提供设计、施工依据)数量、位置和桩基检测(为工程提供验收依据)数量、被检桩的位置等。本工程确定试桩9根，做静载试验；桩基检测9根，分别做单桩竖向抗压和单桩水平静载试验；采用低应变法检测桩身完整性。

 

　　(3)确定桩下端混凝土灌芯止水施工方案。本工程桩端持力层为泥岩，设计要求沉桩到位后立即对桩下端以上2.2m范围内采用C35微膨胀混凝土填芯密实，防止管内水渗入泥岩持力层使其风化岩岩体软化，发生持力层承载力下降、沉降量加大现象。施工方提出若沉桩到位后再浇灌混凝土，由于桩长近30m，既无法抽除桩管内水，也无法保证混凝土浇灌密实，因此要求待桩基施工完毕土方开挖后再施工。

 

　　(4)确定压桩顺序。静压法施工预应力管桩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而产生挤土效应，属挤土类桩。同规格的预应力混凝土管桩比圆桩在土中所占体积要大，以边长为400mm的预应力混凝土管桩和直径为400mm的圆桩为例，每米预应力混凝土管桩体积比圆桩多0.03m3，30m桩长体积预应力混凝土管桩比圆桩多0.9m3，其挤土效应更为明显。

 

　　3原材料质量控制

 

　　(1)每批桩进场时均要求供桩单位提供桩的产品合格证、检验报告等质量证明文件，对照供货合同核对生产厂家是否与合同要求一致，桩的规格、型号等是否与设计要求相符，检查桩出厂日期、桩身混凝土龄期，判断桩身混凝土强度是否达到设计要求。同时需会同业主、打桩单位对桩身外观质量进行检查验收。

 

　　(2)检查电焊条、焊丝、桩尖等其他进场材料的质量证明文件和外观质量，桩尖的类型、截面形状、几何尺寸等是否与设计要求相符。

 

　　4压桩机械检查

 

　　(1)检查桩机合格证，审查其技术参数是否符合工程要求。

 

　　(2)检查打桩机是否经安监站验收合格，并发放安全使用许可证。

 

　　(3)检查桩机配重是否大于最大压桩力的1.2倍，以防配重不足而发生抬架现象，同时还要注意配重(包括桩架本身重量)不得超过预应力混凝土管桩桩身的承载力极限值，以防桩身破坏。

 

　　(4)检查压桩机械是否安装调试好，压力表等仪表仪器是否在校验合格期内使用，桩机夹具是否与桩型相匹配。

 

　　(5)检查现场作业环境是否符合要求。检查场地是否已整平密实，场地地基承载力是否达到压桩机接地压强的1.2倍，能否满足打桩机自由行走；现场临设、围墙等对桩机作业有无影响；周边有无高压线临近。本工程西侧有220kV的高压线，及时组织建设单位、安监站、打桩单位、供电部门召开现场会，经测量安全距离不能满足要求。经协调将单节桩长调整为5m～9m的短桩，从而减小了吊桩时吊臂的高度，满足了安全施工。

 

　　5压桩施工工艺质量控制

 

　　5.1桩长配置

 

　　压桩时应合理配置桩长，接桩位置不能全部在同一平面内，单桩接头不宜超过4个，同一承台桩接头位置必须相互错开。

 

　　5.2桩位控制

 

　　为防止打桩时由于挤土效应造成轴线控制桩移位，施工方根据业主提供的建筑物定位轴线基准点，在场外设置轴线控制基准点，并对施工方设置的建筑物定位轴线和小桩位进行复核。每根桩压桩前应重新复核桩位，防止挤土效应造成桩位偏移，采用C6钢筋制作成与桩断面尺寸相符的“田”字形定位器，其中心点与桩位中心点对正，与圆桩不同的是尚应注意桩侧边应与轴线平行。

 

　　5.3垂直度控制

 

　　为避免出现斜桩，压桩机就位后应利用桩机上的全方向水平仪进行调平。压桩时采用两个线锤或经纬仪在互成90°角的两个方向上控制桩身垂直度，其偏差不超过桩长的0.5%。在沉桩过程中不得任意调整和校正桩的垂直度，以避免对桩身产生较大的次生弯矩，造成桩身破坏影响成桩质量。

 

　　5.4接桩控制

 

　　管桩分段压入，接桩采用CO2气体保护焊焊接法。当下节桩压至桩顶离地面0.8m～1.5m处时，下节桩的接头处设导向箍吊装上节桩就位，上下节桩必须保持圆直角对正，垂直偏差≤2mm。上下节桩的接触面如不平整密实，应用钢片垫实并焊牢，用钢丝刷清理上下节桩的端板，坡口处刷出金属光泽。将拼接四角点焊固定，再次进行检查，位置正确后进行对称焊接，施焊时使用两台CO2保护焊机两人对称进行，以防节点变形不均匀而引起桩身歪斜。焊接层数为3层，内层焊渣必须清理干净后再施焊外1层，焊缝应连续饱满。焊好自然冷却后方可施压，不得焊后立即施压或采用水淋冷却。对焊缝外观质量进行检查验收，并见证有资质检测单位对焊缝进行探伤检测，检测数量不少于焊缝的10%，检测结果应符合要求。

 

　　5.5标高控制

 

　　压桩过程中应安排专人采用水准仪跟踪监测控制桩顶标高，其偏差为±50mm。

 

　　5.6抱压力控制

 

　　压桩时应严格控制好桩身允许抱压力，以便控制达到最大压桩力时首先不发生桩身破坏。管桩桩身允许抱压力应满足：PHC桩－Pmax≤0.45(fcu，k－σpc)A，PTC桩－Pmax≤0.4(fcu，k－σpc)A，PC桩－Pmax≤0.5(fcu，k－σpc)A的要求；其中：Pmax为桩身允许抱压压桩力，fcu，k为管桩混凝土立方体抗压强度，σpc为管桩混凝土有效预压力，A为桩身截面面积。压式桩机送桩时施压力可比桩身允许抱压压力大10%。

 

　　5.7终压控制条件

 

　　本工程设计要求以最大压桩值为终压控制条件为主，以设计桩长控制为辅，压桩时应尽量满足桩长的要求。由于持力层高低起伏较大，终压控制条件按以下情况分别确定：

 

　　(1)压力值和桩长均达到设计要求时，终止压桩。

 

　　(2)压力值达到设计要求，桩长达不到设计要求时，应继续压桩直至桩长达到设计要求，但须注意桩端进入⑥-1层土深度达到500mm时应控制最大压桩力不得超过桩的允许压力值。

 

　　(3)桩长达到设计要求，压力值达不到设计要求时，应继续压桩即超送，直至压力值达到设计要求，但应注意超送过深时应做好详细记录，并与设计单位联系出具处理方案，采取补桩措施。

 

　　5.8复压

 

　　压桩时应进行复压，在压力值维持在终压力值的情况下复压2次～3次，单次复压时间控制在10s左右。

 

　　6基坑开挖质量控制

 

　　(1)桩基完成以后应在嵌固期后才能进行基坑土方开挖施工；嵌固期一般不少于15d，严禁边压桩边开挖基坑。

 

　　(2)土方开挖应分层、均匀、对称进行，且桩周土体高差不宜大于1m；开挖的土方不得堆积在基坑周边，应及时外运，以减少桩侧土的侧向位移，防止桩位移或折断。

 

　　(3)土方开挖前应依据打桩记录，详细确定桩顶标高；开挖时挖土机械及运土汽车不得碰及桩身；挖到离桩顶标高0.3m以上应采用人工挖除桩顶余土，以保证管桩的质量。

 

　　(4)预应力混凝土管桩截桩时应采用专用割桩机机械截桩，不得用人工大锤硬砸或强行用桩架扳、拉截桩。

 

　　7桩基检测质量控制

 

　　(1)审查桩基检测单位资质、人员资格、检测仪器计量检定等是否合法、有效，与工程要求是否相符。

 

　　(2)审查桩基检测方案是否满足GB50202—2002《建筑地基基础施工质量验收规范》的要求，是否具有可操作性并明确：工程概况、检测目的、检测方法及依据的技术标准、检测数量、被检桩的位置、参加的检测人员、计划检测工期、采取的安全措施、所需配合机械及其对场地要求等内容。根据市质监站规定，桩基检测方案尚应经质监站审定并备案。

 

　　(3)注意静载试验时不得采用静力压桩机的打桩机架作为竖向抗压试验反力平台装置。

 

　　(4)终止加荷时的荷载值、沉降值，应有第二检测人的核对签字。

 

　　(5)单桩承载力检测：采用慢速维持荷载法进行单桩竖向抗压静载荷试验，检测9根桩符合设计要求；采用多循环加载法进行单桩水平静载荷试验，检测9根桩符合设计要求。

 

　　(6)桩身完整性检测采用低应变法检测桩身完整性，检测140根桩均为Ⅰ类桩。

 

　　8验收控制

 

　　及时组织业主、质监站、勘察、设计、打桩、桩基检测、上部结构施工等相关单位进行桩基子分部工程验收，向上部结构施工单位作交接验收。桩基验收应符合：原材料质量控制资料完整有效；施工记录和隐蔽工程验收文件齐全；焊缝检测等检测试验及见证取样文件齐全有效；桩基检测合格并有完整报告；已复核桩顶标高、桩位偏差，超出规范允许偏差的按要求处理后能够达到设计要求；灌芯混凝土标养、同养试块强度能够达到设计和《混凝土强度检验评定标准》的要求等。

 

　　9施工中的难点及处理措施

 

　　9.1桩顶标高超出设计标高

 

　　土方开挖后，应及时复测桩顶标高，对于桩顶标高超出设计标高的桩应按设计桩顶标高采用机械截桩。

 

　　9.2桩顶标高低于设计标高

 

　　(1)桩顶标高低于设计标高小于0.8m时，应按图集苏G/T17—2008的要求作接桩处理。

 

　　(2)桩顶标高低于设计标高大于0.8m但小于3m时，在桩管芯孔内设置圆形钢筋笼(配筋通过设计计算确定)，底部设钢托板作底模，钢筋笼一端伸入桩管芯内2.4m，另一端锚入承台，桩顶至承台间设混凝土柱(配筋通过计算确定)，其断面比管桩边长超出10cm，混凝土柱一端与管桩搭接40cm，另一端锚入承台50mm。采用微膨胀混凝土浇筑，混凝土强度等级比承台混凝土提高一级。

 

　　(3)桩顶标高低于设计标高大于3m时，采取补桩措施。

 

　　9.3桩偏位

 

　　土方开挖后应及时复核桩位。对一般桩偏位可采用加大截面法处理，可加大承台和基梁截面尺寸。

 

　　10结束语

 

　　总之，静压预应力混凝土管桩的优势虽然十分明显，但如未按正确的施工方法操作和加强质量控制，很容易出现管桩断桩、偏桩、挤土、单桩承载力达不到设计要求问题。因此，应加强施工过程中质量控制与检测，发现质量问题应及时采取补救措施，以提高成桩质量。

 

　　参考文献

 

　　[1]王刚.静压预应力混凝土管桩施工质量与安全控制措施探讨[J].中外建筑，2009年06期

 

　　[2]陈天丰.静压预应力混凝土管桩施工质量控制和常见问题的处理[J].福建建筑，2006年第02期