预应力管桩在软土地基施工中的应用与分析

张国印 来武清 周毅 吴亚平

【摘要】预应力管桩具有单桩承载力高、运输吊装方便、接桩快捷、对持力层起伏变化较大的地质条件适应性较强等优点，越来越多应用于软土地基项目基础设计和施工中。目前比较常用的桩施工工艺为静压桩和锤击桩两种方式，两种桩施工工艺在实际项目应用中各有優缺点。文章以沿海某软土地基小区的预应力管桩施工为例对两种成桩工艺进行阐述，分析在实际施工过程中出现的问题及采取的处理措施，并提出了几点注意事项，供同类工程进行施工参考。

【关键词】预应力管桩; 软土地基; 静压桩; 锤击桩

【中国分类号】TU473.1+3【文献标志码】B

预应力管桩桩身采用高强度混凝土（目前最高可采用C80混凝土），可打入密实的砂层及强风化岩层等，桩尖持力层通过强烈挤压，桩端承载力提高较多。预应力管桩可在工厂进行加工制作，单根管桩长度通常不超过15 m，吊装、运输等都较为便利。受场地持力层埋深的影响较小，现场施工过程可根据实际情况进行接桩或截桩处理，施工方式较为灵活，施工速度较快对缩短施工周期起到了有利作用。由于预应力管桩具有单桩承载力高、运输吊装方便、接桩快捷、对持力层起伏变化较大的地质条件适应性较强等上述优点，被越来越多地应用于软土地基项目基础设计和施工中。目前常用的预应力管桩施工工艺为静压桩和锤击桩两种方式，两种工艺各有优缺点，在实际工程施工中可以互补使用，起到了良好的效果。本文以三亚滨海区域的某小区基础施工为例，对两种施工工艺进行了阐述，分析在实际施工过程中出现的问题及建议的处理措施，并对施工过程提出了几点注意事项，供同类工程进行施工参考。

1 工程概况

本工程由7栋高层住宅（16～18层剪力墙结构，总高度为49.45～55.45 m）及一个大型地下车库（1层框架结构，总高度为3.9 m，周边为钢筋混凝土挡土墙）组成，7栋高层住宅与地下车库采用大底盘多塔楼结构形式（未设置结构缝），整体布局如图1所示。考虑地下水抗浮要求（水头高度3.7 m）及整体沉降变形协调，基础采用预应力管桩（抗压桩、抗拔桩）加抗浮底板设计，桩型选用直径500的AB型预应力管桩（桩型具体说明详图集10G409《预应力混凝土管桩》），以粉质黏土、粗砂作为桩端持力层。塔楼与车库之间设置沉降后浇带协调施工期间沉降变形。根据地勘报告内容及项目实际情况，住宅塔楼桩长为40 m，车库桩长18 m。

2 成桩工艺介绍及现场施工流程安排

预应力管桩施工主要采用静压法（图2）和锤击法（图3）两种施工工艺。静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构的自重和桩架上的配重作反力将预制管桩压入土体的一种沉桩工艺。目前静压法沉桩常用液压式机械，按施工方法分为顶压式和抱压式两种。锤击法施工利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定持力层，主要有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、液压锤。拟建项目周边1 km范围内存在已建成入住小区，考虑噪音影响，本项目预应力管桩施工工艺主要采用静压法施工，辅助采用锤击法施工工艺。根据项目进度安排及场地岩土层特点，桩施工采用由楼栋中心向外的扩散式静压施工，一栋楼施工完向另外一栋楼推进施工的方案。 大面积基础施工前先采用工程试桩来确定场地的持力层深度及单桩承载力，后续基础施工参照工程试桩情况推进整个的基础施工，具体施工流线图如图4所示。

3 实际施工出现的问题及处理措施

现场施工过程中因场地土层中存在局部硬质夹层、孤石等造成压桩无法推进，局部桩身倾斜或桩身断裂等问题，为保证基础受力安全，需对现场问题进行处理，常见的问题及建议处理措施如下：

（1）挤土效应的影响造成桩无法打入。局部剪力墙下采用多桩承台设计，现场静压法施工过程中，因先前施工桩的挤土效应影响，后施工相邻桩无法打入。可采用加深引孔或局部桩采用锤击桩施工工艺。开挖地面排土沟等，减少挤土效应的影响。静压施工时避免停歇时间过长，减少负摩阻增加带来的影响。

（2）土层中存在局部硬质夹层、孤石等造成桩无法打入。结合入桩深度处理硬质夹层、孤石等处理，硬质夹层及孤石埋深较浅时，可采用挖土直接移除孤石处理。当硬质夹层、孤石等埋深较深时，可采用钻机直接钻穿孤石或夹层（钻头尺寸大于管桩直径）。

（3）压桩过程中出现桩身破坏（断桩、桩头爆裂等）。出现断桩、桩头爆裂等成桩质量缺陷时，影响桩受力性能，此类桩需按工程废桩处理，进行补桩设计和施工，新增补桩与原设计桩间距按照桩心距离不小于1.5倍桩径控制。

（4）因挤土效应或其他原因造成桩身倾斜。部分工程桩施工过程中出现桩倾斜过大情况，影响结构桩的受力性能，现场有条件时取出成桩，空口回填后重新静压成桩。现场挤土效应明显无法静压成孔时，可采用钻机引孔（引孔直径大于桩径）或锤击桩施工方法。同时桩静压时施工场地需平整避免出现高低不平情况。

（5）静压桩深度达到设计桩长或工程试桩桩长时，仍出现贯入度较大的异常情况。针对此类情况需与地质勘察单位协商沟通，可采用继续压桩进行贯入度观察，待贯入度正常时停止压桩。7～10 d后对周边已成型相邻桩进行重新进行静压检查，看贯入度有无异常。

4 预应力管桩施工的注意事项

软土地基预应力管桩施工过程中需要注意以下几点：

（1）严格对进场管桩材料进行复检，对于桩身有缺陷（混凝土出现蜂窝麻面及预应力钢筋锈蚀等）的管桩不得应用于项目基础施工。

（2）桩基础施工前需对场地进行平整，避免场地出现高低不平尤其是静压机工作范围内，必要时可采用局部地面硬化处理。

（3）场地周边存在基坑或高差时，尽量采用放坡处理，减少基坑支护后整个场地的挤土效应，造成压桩或锤击桩困难。

（4）现场进行截桩处理时，需结合设计承台与桩头连接大样图进行截桩处理，避免截桩过多造成桩头钢筋锚入长度不足的情况。

5 结论

软土区域的预应力管桩施工时，应根据现场实际情况编制合理的施工方案。针对现场可能出现的施工质量缺陷编制处理措施。场地岩土层与勘查报告出现较大差异性时，需与地质勘察单位进行协商，必要时进行补充勘查设计。地下水位较高时，需对场地进行降水处理直至主体建筑填充隔墙施工完，保证预应力管桩施工顺利推进，减少施工质量缺陷带来的安全隐患。

参考文献

[1] JGI94-2008 建筑桩基技术规范[S].

[2] GB 50007-2002 建筑地基基础设计规范[S].

[3] JGJ/T406-2017 预应力混凝土管桩技术标准[S].

[4] 10G409 预应力混凝土管桩[S].

[5] 杨勇. 谈某工程预应力高强混凝土管桩设计与施工[J].山西建筑，2019（22）：66-90.