预应力静压管桩质量控制的施工体会

周炳泉　曹晨　周巾　阮振方

摘 要：根据浙江北部水乡地区典型的软弱土的特点，针对静压预应力混凝土管桩施工常见的质量问题，进行了分析，提出了相对有效的控制桩基质量的方法和相关施工措施，提高了桩基验收的合格率。

关键词：静压管桩；软弱土质；桩身倾斜；偏位断桩；质量控制

湖州市区是属于比较典型的软弱土地区，淤泥质土层厚达20～30米，含水量高达50%左右，由于预应力混凝土管桩具有施工工期短、单桩承载力造价便宜、施工速度快等优点，因此，被广泛运用桩基础工程，但是，预应力混凝土管桩在工业与民用建筑上大量使用，同时存在较大的隐患，经常出现桩位偏移、倾斜倒桩、断桩等重大质量事故。我们通过几年来的实践，建立了一套比较行之有效的施工管理和技术措施，通过对施工方案、技术措施等多方面手段，在工程质量控制有了一定的掌控能力，以下是我们的一些体会，供大家参考。

1.概述

预应力混凝土管桩是经过先张预应力、离心成型及高压蒸养等工艺工艺生产而成的一种空心环形等截面管桩，管桩由于在工厂规模生产，具有质量可靠、施工便捷、检测方便以及价格低廉等诸多优点。它的适用范围比较广，一般软弱土层如人工填土、粘性土、粉土都能适用。

管桩是通过外力将桩强行打入土中，因而产生挤土效应。由于管桩体中空，产生土塞效应，桩端的承载力也得到了发挥。管桩的施工方法主要有锤击法和静压法，可根据场地条件合理选择施工方法。因此，施工前应认真编制施工组织设计，在施工中采取有效措施，避免因施工不当而造成质量问题。预应力混凝土管桩作为一种桩型，具有较好的经济效益和工程应用前景，是值得广泛应用的一种桩型。由于静压法沉桩施工具有施工现场噪声小的优点，越来越普遍使用，但由此产生的质量问题也倍受工程专业技术人员的关注。

2.静压沉桩原理及技术特点

静压沉桩原理是借助桩架自重和配重，应用液压传动技术将整个桩架自重和配重，以电动油泵液压方式施加在桩顶或桩身上，将管桩打入土层。管桩在垂直静压力的作用下，桩尖刺入土体使其产生冲剪破坏，且伴随对桩周土体产生挤土效应，从而引起地基土的侧向应力增加。在软弱地基土中，孔隙水受此冲剪挤压作用，形成不均匀水头，产生超静孔隙水压力，破坏了土体的正常结构，使在桩径一倍以上范围内土体抗剪强度大幅度降低，土体产生软化或液化，桩侧摩阻力随之大幅度降低形成滑动摩阻，从而将管桩压入很深的土层中。压桩过程终止后，土体中孔隙水压力随时间的延续逐渐消散，桩周土随之产生径向固结，土的密度增加，桩侧摩阻力恢复，最终达到设计的承载目的。

3.静压预应力混凝土管桩具有以下优缺点：

（1）桩身混凝土质量可靠，桩身承载力较高，桩身质量的可靠度远大于钻孔桩或沉管灌注桩，避免了灌注桩缩颈、隔渣、离析、胶结不良等质量通病。

（2）设计选用范围广。管桩规格多，有不同的口径与壁厚和长度。对持力层起伏变化大的地质中适应性强。可根据管桩桩节长短，灵活搭配组合，以节省材料。

（3）单桩承载力造价便宜。

（4）符合环保要求。管桩是工厂化生产的，现场施工可避免施工噪声。

（5）施工速度快。工厂生产的的管桩不要养护期，工厂直接运至现场，静压桩与钻孔灌注桩相比，工效大大提高。

（6）预应力混凝土管桩主要缺点，所需的机械设备投资大，进退场费用大。不宜在孤石和障碍物多和较厚的砂土层中运用。由于施工机械自重大，施工场地地耐力要求高。

4.静压管桩施工过程的质量管理主要要素

4.1压桩前的准备工作

（1）充分分析施工工程的地质勘察报告，了解本场地地质状况，必须根据工程的地质资料、设计单桩承载力、桩长和管桩直径要求，以及相类似土层的施工经验，合理地选择压桩机械。一般情况下，桩机的压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的1.2～1.3倍左右。

（2）认真领会设计意图及要求，了解工程施工质量的控制点。

（3）认真编制施工组织设计或施工方案。

（4）组织图纸会审，明确沉桩质量标准，明确桩顶标高的控制要求。

（5）加强对施工放线与定位桩质量控制。项目技术人员应会同业主、监理工程师对已定位的轴线进行校核，对已定位桩定位点进行复核签字后方可施工，施工过程中，要经常对控制点进行复核，防止人为破坏。

（6）对进场的管桩查验出厂合格证，并对桩身质量进行检查，特别是管桩端板处，由于静压法施工中的压桩力较大，管桩端板处混凝土不密实很容易把桩压碎。同时应对桩身外观质量按规范要求进行仔细地查验，检查桩身是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否有裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情况，不符合管桩规范要求的一律退货处理。

（7）试沉桩，试沉桩必须由业主会同设计、地质勘探、监理和施工单位一同参加，并签署试沉桩报告，确定设计单桩承载力与终压值等了工程桩施工主要参数。

4.2压桩施工过程中的质量管理

（1）虽然在放线与定桩位时已经核查过，但是由于施工场地受到机械设备移动、打桩后土体挤压产生位移情况是较多的，而经验不足或技术水平不高的施工技术人员往往对偏离原定的桩位标志，没有进行打桩前的再次复核，从而导致成桩的偏位。为此，在每个桩沉桩前，对每个桩位进行校核，确保成桩桩位的偏位在规范要求内。

（2）桩身垂直度的控制。调校桩的垂直度是沉桩质量的关键，特别是下接桩的垂直度，须高度重视，插桩在一般情况下入土0.5-0.8m为宜，然后再进行调校，一般采用经纬仪和线锤共同校核垂直度。在沉桩过程中施工员应随时观察桩的入土进尺变化，如遇地质层有障碍物，桩倾斜时，应分析情况，可以调正的，要调直后，再继续施工。

（3）沉检查桩身垂直度的方法，沉桩时，在桩架立柱横向成90°架设一台经纬仪，桩架立柱吊挂线锤，确保沉桩垂直度偏差以及上下节桩中心线偏差不超过规范要求。

（4）接桩及焊缝质量控制，接桩前，应保证上下两节桩的顺直，而且两桩桩心的错位偏差不宜大于2mm。管桩在焊接前应该把两节桩的端头板用钢刷清刷干净，在保证上节桩已经垂直后能焊接。焊接时要求两个焊工同时对称施焊，先在坡口圆周上对称点焊4-6点，焊接层数不少于2层，每层焊渣必须清理干净，保证焊缝连续饱满，根据施工气候情况，自然冷却约1～10分钟，方可继续压桩。

（5）终压的控制，应根据试沉桩的控制参数进行控制工程桩终压。为了便于控制终止压桩力，施工时必须详细记录压桩过程的压力与桩端入土深度，了解桩端进入持力层深度是否满足设计要求以及桩穿过各土层时的压力值。

4.3成桩的质量检查。

（1）工程桩施工结束后，现场施工技术人员应根据工程地质情况和工程桩沉桩过程情况提出对工程基坑开挖的具体要求或建议，向总承包单位或监理单位提供书面资料，防止由于基坑开挖的不合理、基坑围护质量等因素而引发已施工的工程桩发生桩位位移、倾斜倒桩、断桩等质量事故。

（2）桩顶标高及偏位情况的检查，基础开挖后，应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量，并把记录资料报送设计单位，对桩顶标高、桩位偏差超过施工验收规范要求的由设计单位提出整改方案，监理单位监督施工单位实施进行，并经验收合格后方可进入下道工序的施工。

5.常见质量问题分析与处理办法

5.1桩身倾斜，插桩初压即有较大幅度的桩端走位和倾斜。碰到此种情况，很可能在地面下有障碍物。处理的措施，在压桩施工前，将地面下桩位范围内的旧建筑物基础、块石等障碍物彻底清理干净。

5.2桩端达不到设计深度，静压管桩施工时，若发生个别桩长达不到设计要求深度时，其原因可能是：

（1）桩尖碰到了局部的较厚夹层或由桩端带入土中的大块石及其他硬土层。

（2）沉桩过程中停息时间过长，造成沉桩阻力增加，如接桩时，桩尖正处于硬土层中，间隙时间过长，继续沉桩就会很困难，使桩无法沉到设计深度。发生管桩沉不下去时，应会同设计院、监理工程师和施工单位的技术负责人认真分析原因，找出对策才能继续施工。

（3）基坑开挖不当引起大面积群桩倾斜情况，由于挖土不慎引起基桩的倾斜在软弱土层中较多，基坑较深，虽然有基坑围护措施，但是坑内土体开挖的线路、分段、分层开挖的措施不当，坑内运土车辆、挖土机械等在桩位上行走或将挖出的土堆放在基坑边坡附近，都会产生侧向压力，加上淤泥本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力乘机向开挖方向释放，加剧了淤泥向开挖方向流动，而管桩对水平力的抵抗能力极小，造成桩顶大量位移时有发生，而且桩身倾斜一般会向先开挖土方的方向倾斜。防止的主要措施是合理组织土方开挖，挖土宜逐层均匀进行，桩周土体高差不宜超过1m；保证基坑围护结构或边坡土体的稳定，基坑顶部周边不得堆土或堆放其他重物，坑内的主要道路要进行必要的加固，机械不能在桩顶位置附近行走等。发生这样的事故处理方法，先要进行调查分析，弄清哪些桩报废，哪些桩还可以用，哪些桩应折减其承载力，然后根据实际情况，提交设计单位，提出补桩方案。

（4）桩身上浮，当工程桩较短或桩较密集时，施工速度过快较容易发生桩身上浮的情况，一般要降低桩入土的密度速率，设置一定数量的泄水孔，可防止出现桩身上浮现象，处理办法，可在施工完成前，对上浮的桩采取复压的补救措施。

6.结束语

静压管桩的施工质量是建筑大厦的基础，受到施工过程中各个环节影响，施工阶段的质量控制，要求各方人员积极配合，在整个施工过程做好事前控制、事中控制和事后控制，针对特殊环节、特殊工序采取相应的施工措施，确保施工质量。由于沉桩过程中与软硬土层的土质、土层的排列、厚度、桩的密度、桩距、施工顺序、沉桩速度等有关。认真分析不同地质状况，按实际编制施工方案，控制施工工艺的关键点，对桩基工程质量起着关键性的作用，而后期挖土施工等是保证最终桩基工程达到安全的不可缺少的保障措施。