预应力管桩静压法施工技术与质量控制要点

■ 张志坚 Zhang Zhijian

0 背景资料

大型居住社区奉贤区南桥基地J2-3地块动迁安置配套商品房工程位于奉贤区齐贤镇，东临大寨河，西临金二路，南北位于航南公路和文明街之间，四面均为开阔地。总建筑面积为126 454m2，其中地上建筑面积为97 020m2，单体建筑号房17栋。号房共用预应力高强混凝土管桩1 844套，规格为PHC-A-500(100)，桩长包括26~30m不等，总长约为52 200m，采用YZY-D-500型全液压静压桩机施工。

1 静压法施工的优点及工作原理

(1)桩机全部采用液压装置驱动，压力大，自动化程度高，纵横移动方便，运转灵活；桩定位精确，不易产生偏心，可提高桩基施工质量；施工无噪声、无振动、无污染；沉桩采用全液压夹持桩身向下施加压力，可避免锤击应力，打碎桩头，桩截面可以减小，混凝土强度等级可降低1~2级，配筋比锤击法可省40%；效率高，施工速度快，压桩速度每分钟可达2m，正常情况下每台班可压桩15根，比锤击法缩短工期1/3；压桩力能自动记录，可预估和验证单桩承载力，施工安全可靠，便于拆装维修，运输等。

(2)静压预制桩主要应用于软土，一般黏性土地基。在桩压入过程中，系以桩机本身的重量（包括配重）作为反作用力，以克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力。当预制桩在竖向静压力作用下沉入土中时，桩周土体发生急速而激烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大降低，从而使桩身很快下沉。

2 静压法施工工艺方法

静压预制桩的施工，一般都采取分段压入，逐段接长的方法。其施工程序为：测量定位→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→切割桩头(图1)。

3 静压桩施工方法控制

(1)施工前设置测量基线与水准点，基线应设置在不受施工影响处。

(2)桩混凝土需达到100%的设计强度后方可运输进场，起吊时捆绑牢固，起吊点符合力学原理要求，在距桩顶端0.2m处设置吊点，吊索与桩之间要加衬垫，起吊时平衡起升，避免碰撞和震动。桩堆放时要按长度分类堆放，堆放场地坚实平整，且承重点设置在吊点附近距端部0.2m处，堆高不超过2层，两端桩错落长度不大于10cm。

(3)桩的吊点定位，利用桩架附设的起重钩吊桩就位。

(4)静压法施工，桩架挺杆和桩帽将预应力管桩嵌固，在桩架的两滑道中间，桩位置及垂直度经校正后开始沉桩，桩就位要仔细检查桩身质量。送桩时，应采用钢制送桩器放于桩头上将桩送入。施工时注意送桩器和工程桩对齐，以轴线重合为准则。当工程桩送到设计深度时，可将送桩器拔起，起拔送桩器采用桩架上导向滑轮钢绳上钩子挂好，启动卷扬机，慢慢拔起。

(5)当第1节桩施压到离地面1m时，起吊第2节桩，与底节桩对好并复核垂直度无误后，开始施焊。焊接符合要求后，再施压沉桩。复核焊接垂直施焊沉桩，直到施工完毕。施焊前先检查上下桩接触面。再复核垂直和上下节桩的同心度，确认无误差或误差很小时再全面焊接。焊缝分两次满焊，焊缝应连续、饱满。焊后应清除焊渣。待焊缝完全冷却后继续进行沉桩动作。

4 静压桩质量控制要点

4.1 质量预控

(1)建立质量管理网络，进行图纸会审和设计技术交底，制定质量评定制、质量奖罚制度、质量例会制度、质量问题处理制度。

(2)实行质量责任制：分工明确，贯彻执行质量责任制定期进行督促检查，做到奖罚分明，责任到人。

(3)施工员、质检员、测量员、桩机司机、电工、焊工等施工人员必须持证上岗。

(4)查看有勘察资质的单位出具的正式地质勘察报告，供静压桩施工时参考。

(5)进行技术交底，严格按照施工方案施工。施工方案必须具有针对性，措施具体，施工流程清楚，顺序合理。

(6)工程质量检验制度，包括原材料设备进场检验制度；施工过程的检验；施工结束后的抽样检测。

4.2 过程质量控制

(1)管桩质量，对管桩进行外观检查，尺寸偏差和抗裂性检验。管桩有否明显的纵向、环向裂缝、端部平面是否倾斜、外径壁厚、桩身弯曲是否符合规范要求。混凝土强度是否达到要求，产品质保书、合格证、检测报告是否符合要求和齐全。不合格产品不得用于工程。

(2)压桩机传感设备是否完好，桩机配重与设计承载力是否相适应。

(3)现场预应力管桩堆放整齐，布局合理。打桩顺序应根据邻近建筑物情况、地质条件、桩距大小、桩的密集程度、桩的规格及入土深度综合考虑，兼顾施工方便。

(4)桩端部焊接要检查焊条质量，设备适用完好。焊完后必须保证一定暂停时间，间歇时间超过3min为好。

(5)通常用两台经纬仪、夹角90°方向进行监测。须注意第一节桩桩尖导向必须垂直；地基表面有坚硬石块必须清除，使桩身达到垂直度要求。

(6)压桩过程碰到硬土层，不能用力过猛，管桩抗弯能力不强往往容易折断，抬架时也要轻抬轻放。否则一是造成桩身开裂；二是易发生桩架倾斜倒塌事故。

4.3 检验（验收）控制

桩基完成后依据国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2003)规定对管桩质量评定。

(1)管桩低应变动力检测(反射波法)测量桩身完整性(桩身评定等级分四类)。

(2)管桩高应变动力检测：主要评价桩身完整性和计算单桩极限承载力。

(3)管桩静力载荷试验：主要检测极限承载力，沉降量回弹后残余变形情况。

(4)管桩拉拔试验：主要检测极限承载力。

5 问题出现后的事故处理

5.1 桩身断裂

桩在沉入过程中，桩身突然倾钭错位，当桩尖处土质条件没有特殊变化，而贯入度逐渐增加或突然增大，桩身出现回弹现象，即可能桩身断裂。主要原因：桩身在施工中出现较大弯曲，在集中荷载作用下，桩身不能承受抗弯度；桩身在压应力大于混凝土抗压强度时，混凝土发生破碎；制作桩的水泥标号不符合要求，砂、石中含泥量大，石子中有大量碎屑，使桩身局部强度不够，施工时在该处断裂；桩在堆放、起吊、运输过程中，也会产生裂纹或断裂。

预防措施：施工前，应清除地下障碍物。每节桩的细长比不宜过大，一般不超过30；在初沉桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正。桩沉入一定深度发生严重倾斜时，不宜采用移动桩架来纠正。接桩时，要保证上下两节桩在同一轴线上；桩在堆放、起吊、运输过程中，应严格按照有关规定或操作规程执行；普通预制桩经蒸压达到要求强度后，宜在自然条件下再养护一个半月，以提高桩的后期强度。

治理方法：当施工中出现断裂桩，应会同设计人员共同研究处理办法。根据工程地质条件、上部荷载及所处的结构部位，可以采取补桩的方法。

5.2 沉桩达不到设计要求

桩设计时应以最终贯入度和最终标高作为施工的最终控制。一般情况下，以一种控制标准为主，与另一种控制标准为参考，有时沉桩达不到设计的最终控制要求。主要原因：勘探点不够或勘探资料粗略，勘探工作以点带面。致使设计考虑持力层或选择桩尖标高有误，有时因为设计要求过严，超过施工机械能力或桩身混凝土强度；桩机及配重太小或太大，使桩沉不到或沉过设计要求的控制标高；桩身压断致使桩不能继续沉入。

预防措施：探明工程地质情况，必要时应作补勘，正确选择持力层或标高；防止桩身断裂，沉桩时注意桩身变化情况。

5.3 桩顶位移

沉桩过程中，相邻的桩产生横向位移或桩上升现象。主要原因：桩数较多，土层饱和密实、桩间距较小。在沉桩时土被挤到极限密实度而向上隆起，相邻的桩一起被涌起。在软土地施工时，由于沉桩引起的空隙压力把相邻的桩推向一侧或涌起；桩位放线不准；偏差过大；施工中桩位标志丢失或挤压偏离，施工人员随意定位；桩位标志与墙、柱轴线标志混淆搞错等，造成桩位错位较大；选择的行车路线不合理；土方开挖方法及顺序不正确。

预防措施：沉桩期间不得同时开挖基坑，需待沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖，一般宜两周左右；基坑开挖注意有一定排水措施，留置边坡。基坑边不得堆放土方，基坑较深应分层开挖；认真按设计图纸放好桩位，设置明显标志，并做好复查工作，选择合理桩机行车路线。

5.4 桩身倾斜

桩身垂直偏差过大。原因分析：场地不平、有较大坡度。桩机本身倾斜，则桩在沉入过程中会产生倾斜；稳桩时桩不垂直，送桩器、桩帽及桩不在同一条直线上。

预防措施：场地要平整，如场地不平，施工时应在压桩机行走路线加垫木等物，使压桩机底盘保持水平。

5.5 接桩处开裂

接桩处出现开裂现象比较普遍，其原因主要是采用焊接连接时，连接处表面未清理干净，桩端不平整；焊接质量不好，焊缝不连续、不饱满、焊肉中夹有焊渣等杂物；焊接好停顿时间较短，焊缝遇地下水出现脆裂；两节桩不在同一条直线上，接桩处产生曲折，压桩过程中接桩处局部产生集中应力而破坏连接。

预防措施：接桩前，保证连接部件清洁；接桩时，两节桩应在同一轴线上，焊接预埋件应平整服贴。

6 结语

该工程桩基严格按照上述的质量控制措施进行施工，到施工结束后经高低应变检测，I类桩达到94%，II类桩为6%，无III类桩，质量符合设计与规范要求。总而言之，静压桩施工的质量控制非常复杂，与土质、桩数、桩距、施工方法、顺序、预控措施等有关。静压桩施工中出现的问题也各种各样，只有严格按照技术标准与相关规范要求施工，才能确保桩基的质量。