1引言

 

　　预应力混凝土管桩施工工艺看似简单，但施工中常见的问题却是施工单位非常头疼的事。因为分析问题产生的原因，不仅需要施工技术及丰富的施工实践，而且需要地质学方面的知识。如果不认真分析，就根本不知道产生问题的原因在哪里，就无法采取相应的措施，势必造成问题的反复出现。施工中造成废桩率高达到5%的现象是常见的，造成重大的经济损失也屡见不鲜。因此分析常见问题产生的原因，积极采取相应的预防措施在施工中是非常重要的。

 

　　2工程概况

 

　　某住宅小区，多框架结构，建筑面积10万多㎡。基础为预应力混凝土管桩，总根数近3000根，总米数81000m。预应力混凝土管桩类型PHC500-125AB、PHC400-95A桩，施工方法有静压法与锤击法。试打桩时确定的终压控制标准为：终压力以1088kN控制；持力层为⑤2含粘性土粉砂；以终压力控制为主，达到设计压桩力后应复压5次，最后三次复压的每次沉降量不应大于2mm；停锤控制标准以标高及贯入度双控原则，控制最后三阵贯入度，每阵十击贯入度≤20mm。工程地质情况：现场土层自上而下为①杂填土、②粉质粘土、③淤泥质粉质粘土、④淤泥质粉质粘土、⑤1淤泥质粉质粘土、⑤2含粘性土粉砂。

 

　　2.1压桩力与贯入度突变：

 

　　此问题在施工中最常见，静压法施工中压桩力突变情况：如1387#桩，配桩14+13m，桩入土深度为22m，进入④淤泥质粉质粘土时，压力为900kN，继续压桩即将进入⑤1淤泥质粉质粘土时，压力表读数发生突变，压桩力上升到1120kN，继续施压，压桩力在1150kN左右波动，桩体仍无法压入。锤击法施工中贯入度突变情况：如159#桩，配桩13+12m，在入土16m，进入③淤泥质粉质粘土时，贯入度突然加大，继续施打，贯入度不见减少，而是呈均匀贯入。现场采用灯炮放入管桩孔腔内，可见管腔内侧渗水。或采用测绳放入，发现桩长变短，由此可判断桩身出现裂缝或发生断桩。发生压桩力与贯入度突变的直接原因也就是断桩，产生断桩的原因有以下几个方面：

 

　　2.1.1管桩桩身砼强度不足：桩身砼强度不足就无法满足设计的压桩力而断裂。

 

　　2.1.2使用已有裂缝的管桩：材料进场未做检查或堆放吊装不当都会产生误用有裂缝的管桩，而有裂缝的管桩在进入持力层时，因受力在裂缝处损坏而断裂。

 

　　2.1.3遇到浅部混凝土块：管桩从混凝土块侧边经过，大混凝土块对管桩造成挤压，使桩身产生裂缝。管桩产生裂缝后遇坚硬地层时在裂缝处损坏而断裂。

 

　　2.1.4施工操作不当：锤击法施工，在进入最后三阵贯入度施工时，操作人员未控制好桩锤油门，保持油门在一档，致使桩锤落距过高[1]，冲击力过大而使管桩桩身断裂。静压法施工中，在进行复压时，抬起桩机或反复复压，造成桩身断裂。

 

　　2.1.5焊接质量差：接桩时焊接厚度不够、冷却时间不够就继续沉桩，都会在接桩处产生断裂。

 

　　2.1.6地质原因：若地层起伏变化大，在地层陡变处桩底点受力而不是面受力，桩底砼破坏。或在地层深部遇坚硬障碍物或者孤石造成桩端损坏。

 

　　2.2桩身倾斜

 

　　桩身倾斜在施工中也常见，桩身是否发生倾斜，可以从入土后管桩的桩端板是否水平一看就知道，桩端板面呈斜面，管桩必然倾斜。有时在沉桩过程中就发现严重倾斜，现场测量桩顶偏移中心线达80mm，有时土方开挖后，才能发现倾斜。发生桩身倾斜的原因有以下几个方面：

 

　　2.2.1场地地耐力：静压法要求场地能满足桩机行走，若场地地耐力不够，在沉桩过程中，桩机产生不均匀沉陷，可致使桩身发生倾斜。

 

　　2.2.2插桩时桩垂直度观测就有偏差，随沉桩越深偏差就越大。

 

　　2.2.3桩底部遇浅部混凝土块：在回填土场地沉桩，桩尖可能遇到浅部混凝土块，在沉桩过程中，混凝土块随桩尖被压入土层深部，在地质变化处，因混凝土块产生移动，造成管桩发生倾斜。

 

　　2.2.4机械设备：静压桩机的液压系统漏油导致桩机撑杆下滑，使桩受力偏中而倾斜[2]。

 

　　2.2.5施工工艺：桩架与桩身不平行，桩锤、桩帽与桩身不在同一垂直线；送桩时，送桩器与桩端板接触不吻合或偏压都会引起桩倾斜。

 

　　2.2.6土方开挖：土方开挖分层厚度太大，堆土太高，土体侧向挤压管桩，造成管桩倾斜。

 

　　2.3桩端板剥落

 

　　锤击法施工中易发生桩端板剥落的现象，俗称“爆头”，有时未进入持力层就发生“爆头”，有时在进入持力层进行最后三阵贯入度施打时产生“爆头”。产生“爆头”主要原因有：

 

　　2.3.1管桩桩身砼强度不足，在锤击过程桩顶砼被击碎而产生“爆头”。

 

　　2.3.2桩锤与桩帽、桩帽与桩身之间没有垫硬质材料，或者垫的硬质材料的厚度不满足要求，致使桩头受直接冲力而产生“爆头”。

 

　　2.3.3桩身倾斜，致使桩端板不水平而受力不均产生“爆头”。

 

　　2.3.4送桩时送桩器不平整，致使管桩顶受力不均而“爆头”；或送桩器与管桩之间未按要求垫硬质材料，致使桩直接受锤击力而破坏。

 

　　2.3.5偏心锤击会引起桩顶点受力而不是面受力，造成桩顶破碎或桩身破坏[3]。

 

　　2.4桩位偏差

 

　　桩位偏差的案例也挺多，有大面积桩位偏差、局部桩位偏差、个别桩的桩位偏差三种现象。三种桩位偏差产生原因如下：

 

　　2.4.1大面积桩位偏差产生的原因是测量放线严重失误，控制点算错或输入数据错误，造成总控制点错误。

 

　　2.4.2局部桩位产生偏差的原因有：①桩机行走路线不对。如施工现场有一侧临河道，若从相反一侧施打到河道这一侧，则由于挤土效应，河道这一侧桩的应力向河道这一侧扩散，造成这一侧管桩整体向河道位移。②轴线控制桩移位。由于挤土效应，沉桩过程轴线控制桩位置发生移动，如果没去复核，仍按正常去放，必然发生偏差。

 

　　2.4.3个别桩的桩位产生偏差是常见的，主要原因有：①测量时经纬仪度数读错或钢卷尺读数差错。②埋设的桩位标识因移机或人行走发生移动。③插桩时没有对好桩位就沉桩。

 

　　2.5对临近建(构)筑物、地下管线的破坏

 

　　锤击法施工易对临近建(构)筑物产生破坏。产生破坏的原因是锤击产生的震动力。震动波在地表处产生水平方向的推力，而在桩底部产生挤土效应。所谓挤土效应就是在饱和软粘土中沉桩，由于软粘土具有弱透水性和低压缩性特点，管桩沉人后，桩周土体受到强烈扰动，土体颗粒间孔隙内的自由水被挤压而形成超静孔隙水压力，从而降低土的不排水抗剪强度，促使与桩体积等量的土体向桩周发生侧向位移和隆起。如本工程与小区内的河道相邻仅6m，在沉桩过程的水平推力造成河道的挡墙开裂，而桩底的挤土效应使河道的底部隆起10-30cm，造成一定的经济损失。

 

　　3落实具体控制措施—防止问题出现

 

　　为防止管桩施工中上述问题的出现，应在整个管桩基础施工中做好事前控制和事中控制。具体措施有：

 

　　3.1做好场地平整工作：由于建筑工地考虑成本问题，一般都用拆除房屋的建筑垃圾回填，但拆除的建筑垃圾中含有较大的混凝土块。对此类场地，沉桩时宜先用送桩器进行探桩，发现浅部混凝土块应挖除后再施打。这样就可排除浅部混凝土块产生断桩、倾斜的可能。其次对于静压桩机，场地地耐力不应小于压桩机接地压强的1.2倍。遇雨天地面雨水要及时疏排，若地面烂泥应挖除后用夹有碎砖块的建筑垃圾进行回填夯实。

 

　　3.2严把材料进场检查：首先精选信誉好，质量可靠的管桩生产厂家。其次对进场的每一根管桩均要进行外观检查，要求桩端板平整、桩端板与桩身垂直；壁厚可用尺寸测量，壁厚允许偏差+5mm；裂缝可用淋水方法观察，以预防使用有裂缝等质量缺陷的管桩。

 

　　3.3检查机械设备运转情况：进场的机械设备应进行机械性能检查。检查静压桩机是否满足压桩力的要求，锤击桩机的锤重是否符合。尤其静压桩机的油压系统应专门检查，以防止因支撑杆滑落造成桩身倾斜。

 

　　3.4对操作工人与管理人员进行交底教育：操作工人应具有操作证书和特殊工种岗位操作证书，应进行事前的技术交底、职业道德教育和三级教育等；对于现场管理人员应加强责任心的教育，要求对每根桩的沉桩全过程进行旁站监督，并做好记录。

 

　　3.5抓好技术准备工作：首先根据工程桩布置与周边环境情况，制定施工方案，确定桩机行走路线。如电梯井大承台密集桩应最先打，大承台密集桩应从中间向两边采用间隔跳打，且控制沉桩速度，一般1m/min，控制每天的打桩数量，尽量不超过8根/d。并对于密集桩位置尚应设置桩身上浮观测桩，由专业公司观测桩身上浮情况，实现信息法施工。其次认真研究岩土工程勘察报告，对每根桩的持力层位置的地质变化情况、标贯级数、是否存在砂层、坚硬夹层或地下孤石等情况进行分析，对地质变化大的位置，为防止桩倾斜或因点受力而破坏，桩尖可采用专门定制的“爪”型桩尖。

 

　　3.6施工过程中严格质量控制：应做到沉桩的每个工序均有控制，如建筑物定位放样完应进行复核，而且每次放样桩位前应先复核控制桩是否移动；在桩插入时应对准桩位；垂直度观测应用经纬仪观测，下节桩垂直度偏差应在控制在0.5%之内；上节桩与下节桩的中心线保持一致；打桩时桩锤与桩帽、桩帽与桩头之间应设置弹性衬垫；送桩作业时，送桩器与管桩桩头之间应设置弹性衬垫[4]；桩尖焊接、接桩焊接厚度应达到8mm；控制接桩的焊接时间，不宜过长，避免由于停歇时间过长，摩阻力增大造成沉桩困难，加剧挤土效应；焊缝应自然冷却后方可继续沉桩，以防因焊接质量差产生断桩情况发生。

 

　　3.7设防震沟或应力释放孔：对场地四周的建(构)筑物、地下管线应进行调查。若有影响，施工前应采取设防震沟或应力释放孔措施予以预防，并在施工中注意观测。防震沟沟宽可取0.5～0.8m，深度按土质情况决定，一般不少于2.0m。应力释放孔孔径可为300～500mm，中距3.5～4.0m，深度应在⑤1淤泥质粉质粘土处。

 

　　3.8预钻排水孔：施工区域周边预钻双排孔，孔深根据饱和土层情况定，孔径可为250mm，孔距500mm左右，作用疏排地下水，降低空隙水压力，达到减小土体侧向位移。

 

　　3.9重视土方开挖：在地下室土方开挖阶段，挖土应均衡分层进行，对流塑状软土的基坑开挖，高差不应超过1m，以防止土体侧向挤压管桩上部造成桩身出现倾斜；严禁挖土设备撞击或推拉桩头。

 

　　4结语

 

　　除上述问题外，预应力混凝土管桩施工中产生的问题还很多，如桩身上浮、地面隆起、配桩长度不足无法送桩到持力层、有效桩长偏短及三类桩等。而产生问题的原因也是错综复杂，不单单是某个方面原因引起的。因此施工中应综合分析问题产生的原因，总结经验，吸取教训，采取预防措施，确保桩基工程施工质量，避免造成重大的经济损失。

 

　　参考文献

 

　　[1]李继业.建筑工程施工实用技术手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

 

　　[2]史佩栋.桩基工程手册[M].北京：人民交通出版社，2008.

 

　　[3]徐维钧.桩机施工手册[M].北京：人民交通出版社，2007.

 

　　[4]DBJ13-59-2004.建筑预应力混凝土管桩基础技术规程[S].

 

　　[5]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].