1、1预应力混凝土管桩基础在施工过程中遇到的问题及处理对策【摘要】在建筑工程中，预应力混凝土管桩得到越来越广泛的应用，由于建筑物所在场地的工程地质情况千差万别，在施工过程中会遇到断桩、倾斜桩、浮桩、沉桩不到位等问题，应重视对施工过程中预应力混凝土管桩产生问题的处理，本文对其进行简要分析，并提出常见问题的处理对策，以期减少工程质量事故的发生。 【关键词】建筑工程，预应力混凝土管桩基础，挤土效应，处理对策 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 工程中采用预应力混凝土管桩（简称管桩）基础，是对软土地基进行加固和处理的一种方法，由于管桩基础具有现场整洁，机械化程度高，施工工艺简单，工
2、程进度快，施工周期短，造价低等优点常常被应用。管桩基础工程一般采用锤击法或静压法沉桩，在管桩基础工程施工中，会遇见不同的复杂地质条件和各种不利因素，造成断桩、倾斜桩、浮桩，沉桩不到位等各种实际问题，使之不能满足上部建筑工程结构的要求，需要在施工过程中对其遇到的问题及时处理，并总结经验，保证建筑物管桩基础满足安全使用要求。 二、锤击法施工管桩基础时，遇见的问题及相应处理对策 2锤击法施工管桩基础产生断桩、倾斜桩、浮桩是管桩施工中时常遇到的问题，产生原因主要有以下几个方面：在地下浅层碰到了坚硬障碍物及坚硬的岩石或存在倾斜较大的岩层面地段，没有充分考虑管桩的适应性能，选择了不合理的持力层，没有采取其
3、他有效措施，直接打桩或收锤标准控制不当；挤土效应等造成管桩断裂或倾斜。 1.不利的工程地质条件导致的断桩、斜桩 管桩虽然得到广泛运用，但并不适用于任何场地。选择坚硬的粘土层或者密实的砂层、碎石层，强风化岩层作为持力层，通常情况下能打入 1m 到 3m，但是对于中风化岩或微风化岩，由于岩层处于坚硬状态，管桩就不可强行打入。 不同的土质对管桩的阻碍和容纳程度是不同的，因此应仔细了解地质土层构成情况确定桩及持力层的选择。从而能提高沉桩的有效率，减少断桩和重复作业。 某高层建筑的基础工程，设计选择 350 直径管桩及 400 直径管桩，通过 D35 柴油锤打桩机进行施打。该场区基岩埋深比较浅，其深度范
4、围为 12m 到 20m，但在实际施工中，打桩 50 根，其中断桩就有 11 根，破损率超过两成，停止了施工。经检测发现管桩质量符合要求，施工操作符合相关规程，事故原因为不利的工程地质条件。该场区基岩上部的强风化层很薄，岩基埋深比较浅，平均仅为 13m 到 14m，为中至微风化岩，并不是强风化层。桩尖处在从软到硬突变土层中，施打预应力管桩时，由于没有缓冲层，桩尖碰到中、微风化的硬岩，同时桩身四周为摩擦力较小的松软层，强大的打桩冲击力将全部传向桩尖，然后从桩尖处岩面以3压力波反射回来，导致桩身混凝土受压破坏。针对这个问题，需要采取措施改变桩型，由于该场区中风化岩基埋藏比较浅，可采用钻孔灌注桩处理
5、方法。 当遇到中至微风化岩面倾斜较大的山坡地段，或是孤石等场所，沉桩时桩尖则顺着倾斜的岩面滑移，导致桩身发生倾斜甚至断桩，桩尖也不能进入风化岩内，不能保证进入持力层深度，这种不良地质条件不适合采用管桩基础，施工时发生这种情况应及时调整基础形式，宜采用钻孔灌注桩或其他的基础形式。 2.挤土效应导致的倾斜桩、浮桩 预应力混凝土管桩，属于挤土桩类型，特别是在采用封口桩尖时，打桩时土的挤压作用使桩周边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，在场地桩数较多，桩距较密的情况下，时常后打的桩会对周围已施工的桩造成侧压力，其挤土效应明显，易导致桩倾斜甚至浮桩等问题。预应力管桩的打入过程中，应当
6、考虑打桩顺序，确定合理的施工方案，采取措施减少挤土效应对桩所产生的影响。 某高层建筑工程中，采用桩径为 500mm 管桩，桩施工结束后，对管桩基础进行小应变检测方式抽检，选取 50 根桩，只有 15 根桩桩体完整性良好，25 根桩体存在不同程度倾斜问题，10 根桩身完整性差不合格，同时发现许多桩接头处开裂，部分桩身存在裂缝。事故原因中，接头质量和挤土效应是重要原因。此工程中，采用十字型桩尖的预应力管桩，挤土影响明显。由于该场上层淤泥质土含水量高，打桩所产生的孔隙水压力降低了软土抗剪强度，导致土体的蚀变以及蠕动变形。随着管桩数4量的不断增加，已打入土体的管桩和相邻靠近的管桩产生比较大的侧向位移，
7、土体的和管桩的位移和管桩的数量成正比，用的管桩越多，所产生的侧向位移越大。本工程最终对桩采取了纠偏方法处理，纠偏采用了顶推、灌芯及对软土注浆综合法，管桩基础的造价增加许多。 忽视挤土效应的影响，将造成断桩和倾斜桩等，应当合理安排打桩顺序，采取必要的预防措施，主要措施有： 合理安排管桩的打桩顺序，宜采用从先中间，后周边的方法，不可盲目追求施工速度，控制打桩速度，减少由于一次打桩数量过多而导致空隙水压力的叠加。 优化打桩的施工工序，可先深度开挖基坑，有效减少地基中土层的侧向位移和隆起，降低压桩导致的空隙水压力。 设置袋装砂土或若干塑料排水板，便于地基排水，降低空隙水压力。3.收锤标准控制不当导致断
8、桩 收锤标准中，控制指标为到达的桩端持力层最后贯入度，此标准直接影响打桩工程质量。桩端持力层作为定性控制，而最后贯入度则作为定量控制。 收锤指标控制不当，将会导致工程质量事故。某高层建筑工程中，要求桩端持力层必须打到强风化岩层，先期施工的桩，桩的总锤数部分高达 3000 到 4000 锤，小应变检测发现有的桩出现桩身质量问题。此场区，强风化岩层较深，平均有 30m，上层的风化残积土层厚有 8 到 12m，为了满足设计承载力和沉降要求，桩进入此层一定深度就可以了。此工5程没有合理根据土层性状情况制定持力层位置导致锤数过多，继而造成桩身混凝土在较多的锤击次数下出现疲劳破坏，导致断桩和裂缝桩。后续施
9、工时调整管桩持力层位置，也避免了断桩及裂缝桩发生。 对于收锤标准，必须做到具体情况具体分析，绝不可以盲目追求过小的最后贯入度控制值，此数值过小，锤击数必然增多，桩体容易遭受损伤或被打烂，柴油锤的使用寿命也将大大降低。确定收锤指标时，应有所侧重，注重主要矛盾，参考其他指标，进行综合评定。可通过试打桩进行收锤标准的确定，帮助考察管桩的可行性和选锤的合理性，在保证承载力设计值的基础上，制定出更为合理的可操作的收锤标准。 三、静压法施工管桩基础时，遇见的问题及相应处理对策 由于锤击法存在着震动、噪音、及冲击力，对施工现场周边环境产生了影响，锤击法施工在噪音等环保方面的缺点日益突出，以至于采用静压法施工
10、越来越普遍，静压法通常适用于中高压缩性粘性土层，在基岩地区或卵砾石分布地区适应性较差，当管桩须穿透一定厚度的卵砾石、砂性土层时，静压法对夹层的穿透能力不如锤击法，往往出现不能穿过夹层的现象，沉桩不到位，夹层下部的软土层不能满足工程要求。此时应根据桩机的压桩力、土层分布形状、厚度、密度及桩型综合考虑，采用预钻孔引孔方法，使管桩穿过夹层，桩端进入持力层。 某工程，基础设计采用 400 直径管桩，采用静压法施工，场地在距地表面 9 米有细砂层，为稍密-中密状态，厚度 2.1-3.2 米左右，根据工程设计要求，管桩须穿过此层，施工时加载至相应的规定值，没有穿过细砂夹层，继续加载至爆桩，管桩仍然仍未穿过
11、，最后采取钻孔引桩，6满足了工程要求。本工程也可以采用钻孔灌注桩。 静压管桩同锤击法一样须考虑挤土效应问题。不再多述。 管桩是高层建筑物地基基础中的重要构件，一旦管桩基础存在质量问题，将会对整个工程的质量造成巨大的影响。防治措施首先要对工程施工地段的地质进行详细的勘探，正确的对持力层进行选择；根据地质构造的不同而选用不同类型的桩基础。要避免因勘探不全面而给整个施工带来损失。如遇到中、微风化的硬岩或孤石时则宜采用钻孔型灌注桩，这样就可以提高桩的成功率，减少管桩的破损率，同时对整个高层建筑物的质量都会有所提高。在施工时要根据管桩规格的不同而选择合适的桩机；根据施工地质条件的不同而灵活的选用管桩的施
12、工方法，并且合理的安排压桩的顺序，保证管桩基础的质量。 四、结语 预应力混凝土管桩在建筑中的已广泛运用，管桩基础仍有许多问题有待研究，管桩基础的现场施工是对管桩基础设计合理性的实际检验，也是管桩对复杂土层适应性的实际验证，应当在桩基施工过程中，对出现的问题及时反馈、分析，提出合理的处理对策，妥当处理工程问题，只有保证管桩基础工程质量达到要求，减少工程事故，方能满足上部建筑物的安全使用要求。 参考文献： 1吴艳 预应力管桩基础事故的分析和处理 期刊论文 职业圈2007 2朱奎 桩基质量事故分析 中国建筑工业出版社 2009 73刘金波 建筑桩基技术规范理解与应用 中国建筑工业出版社 2008 中国建筑工业出版社 2008
