预应力管桩在不适用的地质条件和施工中所面临的问题

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摘要：预应力混凝土管桩是近年来出现的一种新桩型。高强预应力管桩的断桩及桩头破损在施工中经常发生"经济损失较大"，目前不少房建工程中由于在施工过程中质量控制中出现不少断桩现象。本文通过对地质资料的分析，找出对预应力管桩施工不利的地质方法，建议在设计过程中碰到类似的地质情况时改用不同类型的桩基础，以利于保证承载力设计安全要求。

关键词：预应力 管桩 断桩 加固 承载力

在预应力管桩的质量拉制中，由于施工参数与桩的承载力存在相互关系，因此，预应力管桩作为抗拔桩时桩身结构材料强度如何控制尚没有一致认识，没在一定程度上定性地反映桩的承载能力。笔者想通过几年来桩基质童检测工作的实践，预应力管桩作为抗拔桩在实际工程应用中，合理地、科学地确定收怪标准，既可确保工程安全，又可节约人力、物力。预应力管桩的连接强度、端板厚度及桩顶与承台的连接构造等是影响抗拔承载力的重要因素。

1.桩的承载力关系

桩身上抬除了静载沉降较大外，对桩可能会造成接头拉断，也同时加大了对四周桩的水平挤压力，从而导致桩的倾斜偏位。在沉桩施工的时候，桩尖进入土体使原状土的初应力状态破坏，造成桩尖下的土体改变形状，压力不断增大，当土体所受应力超过其强度时，土体发生急剧变形就达到了极限。这种桩在做静压试验的时候，开始时沉降较大，曲线陡，这就叫桩体上浮的典型曲线。

而施工方在施压管桩时，由于管桩由软土层突然进入硬质夹层，造成进入假持力层的现象，但因施工的工作要求是“双控施工”，意思是先控制桩顶标高，再控制终压值，也就是说如果此时桩长和桩顶标高并没有达到，至使管桩连续施压，造成桩机油压不断升高，如机械手在操作时不能跟进变压，使桩身受到瞬间冲击力而引起断裂，这就给下一步施工造成困难。但对基坑开挖、一般采用对多桩承台的合格桩分载后加大承台并且在不合格桩位补使用人工挖孔桩的处理方法。我们相信随着工程实践的不断丰富，能为静压管桩规程的制定提供更多的素材。

2.桩所面临的复杂地质关系

石灰岩不能做管桩的持力层，除非石灰岩上面存在可作管桩持力层的其他岩土层，当岩层起伏较大，岩面倾斜度大，缺少由软至硬过渡的风化残积土层，或强风化层较薄时，对预应力管桩的使用是非常不利的。因为管桩一旦穿过覆盖层就立即接触到岩面，如果桩尖不发生滑移，桩身反弹特别厉害，管桩很快出现破环现象，还有种可能是桩尖变形、或桩头打碎、或桩身断裂。桩尖接触岩面后，很容易沿倾斜的岩面向下滑移。如果覆盖层浅而软，桩身跑位就会相当明显，即使桩身不折断，成桩的倾斜率也会大大超过规范要求。对于其他岩石如花岗岩、砂岩、泥岩等等，对预应力管桩的施工是极为不利的。另外孤石和障碍物多的地层、有坚硬夹层且又不能做持力层的地区也不宜采用管桩。

3.检测报损的方法

预应力管桩从施工方法上可以分为静压法沉桩和锤击法沉桩，这种桩预应力管桩因其抗剪强度都较低，由于施工不当而造成桩身破坏。在预应力管桩施工过程中，应采取适当的措施避免使桩承受到水平剪应力，从而保证该类桩的桩身质量。从上述分析可以看出，该工程基桩破坏造成的原因有：一是未对表层软弱土层进行硬化，静压桩机自重对桩挤压造成破坏；二是在基坑周边堆积大量土方，使地基土产生侧向滑移，造成基桩破坏。两方面原因均是使预应力管桩承受了较大的水平剪应力，造成桩的剪切破坏。

沉桩施工时，桩尖进入土体中时原状土的初应力状态受到了破坏，随着桩贯入压力的增大，土体发生急剧变形而达到极限破坏，土体产生塑性流动或挤密侧移及下拖，在地表处黏性土体会向上隆起，砂性土则会被拖带下沉。静压法施工预应力管桩都是属于挤土类型，往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，产生挤土效应；我们从中分析几处：桩机施工过程中焊接时间过长，桩的接头较多且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层；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，加剧了挤土效应。

4.施工中应注意的事项

在打桩过程中发现质量问题，施工单位切忌自行处理，必须报监理，然后会同各个部门作出正确处理方案，最后由设计部门出具修改设计通知。打桩前应对场地原有建筑情况进行了详细了解，然后进行探桩施工；对浅层障碍物可采用挖土机挖除，对较大障碍物，可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后沉桩，严禁移动桩架等强行回扳的方法纠偏。若桩较密集，宜从中间向四周进行；若桩较密集，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；承台边缘的桩，待承台内其它桩打完按要求重新测定桩位后，再插桩施打；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；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，可以先压桩后再做基坑的围护结构，这样的施工顺序可以最大的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，还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和降低基坑围护结构的止水效果。对长度大于21m的端承摩擦桩，可以设计桩长控制力为主，以压力值表示对照；控制好桩机施工终止条件需要对纯摩擦桩，终止条件以设计桩长为控制条件；对于长14~21m的静压桩，选择合理有效的施工方法和完好施工设备，控制桩身的垂直度，避免斜桩情况的发生。以希望终压力达满载值为控制条件。

补沉法是预制桩人土深度不足时，或打入桩因土体隆起将桩上抬时，均可采用此法。补静压桩的方法的优点是可以利用承台或地下室结构承受静压桩的施工反力，设施简单，不延长工期。当打入桩采用分节连接，逐根沉入时，出现脱节情况时可采用送补结合法。如在沉桩中遇到坚硬的、不大的地下障碍物，使桩产生倾斜，甚至断裂时，可以采用改变桩位重新沉桩。但是如果出现桩身混凝土强度不足、单桩承载力偏低等事故，可以通过结构验算等方法寻找处理方案。

5．结论

预应力管桩施工质量问题的原因还有很多，比如挤土效应和振动影响、桩位布置、桩身材料质量等等。应当指出某个质量问题的出现通常并非由单一因素引起的，而是几个因素交互作用的结果。由于这个原因在施工过程中应该克服“预应力管桩质量容易控制”的麻痹思想。目前市场的竞争越来越激烈，压桩单价越来越低，这就要求我们在项目的人员，设备组织，施工成本控制，操作技术水平，质量安全，劳动分配方式，各工种责任制度等方面加强管理，提高施工效率。我们相信伴随着工程实践的不断丰富，会为预应力管桩规程的制定提供更多的素材。

参考文献:

[1]　王江华，建筑桩基检测技术规范[S].山东学报.2009.10

[2]　吴浩，预应力管桩基技术规范[S].广大出版社.2011.1

[3]　唐萍，党红典.某工程混凝土灌注桩施工质量控制及技术探讨[J].山西建筑，2006，6