何培礼
广中江高速公路项目管理处 广东 江门 529000
摘要：预应力混凝土管桩的单桩承载力比较高，且其桩身强度比较强，具有施工速度较快和现场噪音比较小的特点，同时，其沉桩具有质量可靠的优势，利于降低施工工程造价。然而，预应力混凝土管桩施工中依旧存在着不可忽视的质量问题。
关键词：预应力混凝土；管桩施工；质量问题；预防措施
1预应力混凝土管桩设计原理
1.1预应力混凝土管桩概述
预应力混凝土管桩是由高强度混凝土、骨架、钢结构（桩套箍、端板）三个部分组成。简单地说就是采用离心成型的先张法预应力混凝土空心环形等截面桩。不同外径及配筋的预应力混凝土管桩，其力学性能差异很大；即使同一外径的预应力混凝土管桩，根据不同的壁厚，桩身承载力也相应变化。与其他普通桩型相比较，预应力混凝土管桩具有施工速度快、适用地质范围广、单桩承载力高、穿透能力强、桩身抗裂性能好、成桩质量可靠、节约能源、造价低廉等很多优点，而且在很多大型工程项目中得到了验证。
1.2预应力混凝土管桩的优越性
（1）单桩承载力高，单位承载力价格便宜。例如:准600壁厚110mmPHC-AB型管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Rp=4250kN，抗裂弯矩计算值Mcr=211kN•m，极限弯矩计算值Mu=305kN•m，可用作高层建筑和桥梁的桩基础，单位承载力造价比预制混凝土方桩、钻孔灌注桩低。（2）预应力管桩抗弯性能好，桩身抗剪强度高。因为采用高强度、低松驰的预应力钢筋，桩身具有很高的预压应力，抗弯性能表现良好。采用C60及以上混凝土强度等级，与同载面普通桩相比较，桩身水平抗剪强度高，适合于地震区使用。（3）桩身质量稳定可靠。工厂预制生产，选材、模具、张拉、高强混凝土质量、高速离心浇筑、高温高压蒸养等整个生产过程可以严格控制，利用先进工艺、设备较易保证产品质量，材料利用率高，浪费少，减少成本支出，降低产品价格。（4）适用的工程地质范围广，即使在同一座桥梁桩基础中，也可以根据地质情况的不同，使用不同管径的管桩，设计人员布桩更容易。桩身强度高，贯入性能强，有良好的抗压抗弯强度，能穿过一般稍密，中密粗砂层，在地下水丰富及软硬土层结合部不会影响桩身质量，对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强，桩长可根据持力层深度由工厂定做，接桩采用焊接施工方便。单桩承载力高，可减少桩数，布桩容易满足规范最小桩距要求。（5）成桩质量可靠，沉桩后桩长和桩身质量监测方便，施工质量较易保证。（6）现场污染少，能做到绿色环保文明施工。
2预应力混凝土管桩施工中常见的质量问题
2.1桩身断裂
首先，在施工前阶段，一方面，若没有经过管桩桩身检查，或者检查时没有发现以下问题:混凝土强度低、管壁厚度不均、桩身弯曲度不符合要求、桩尖与桩的纵轴线偏离过多等等，就会引起后期沉桩施工中的桩身倾斜问题或桩身弯曲问题。
另一方面，若管桩在堆放和吊运时出现裂纹现象而没有被及时发现，也会导致桩身断裂的质量问题。
其次，在正式施工阶段，桩身断裂的原因可分为以下几种情况:第一，施工过程中，垂直度观测仪器配备不足，无法供以观测人员进行随时测量，导致管桩垂直度产生较大偏差；第二，桩尖被打进硬土层后，若移动桩架以回扳偏离的桩尖，则很可能导致管桩断裂；第三，若地质勘探不够清晰，无法准确预测地层软硬变化，或者无法观察到坚硬障碍物，则很容易在管桩锤击或静压时将桩尖挤到一边而产生断裂；第四，接桩过程中，若是焊接不够饱满，使得自然冷却时间缩短，或者两节管桩并没有处于同一轴线上，就会导致偏位而引起断裂，等等。最后，在施工后检查阶段，若管桩四周土方开挖不合理。
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2.2桩身垂直度偏差不符合要求
第一，管桩桩头不平整，桩身弯曲度不符合规定要求，桩尖与桩纵轴线偏离过大而影响桩身垂直度偏差的合理性；第二，压桩时，桩身存在不垂直的现象；第三，管桩进入土层后，在障碍物的阻挡下会导致桩尖偏向一边，影响垂直度；第四，在两节或两节以上管桩施工过程中，管桩不处于相同轴线水平上，呈现弯曲现象，影响桩身垂直度；第五，管桩的数量过多，若上部是深软弱土层，在管桩间距比较小的情况下，进行沉桩施工时，就很容易产生挤土效应，导致相邻的管桩之间存在桩体偏位问题，致使其桩身垂直度偏差不合理；第六，一般而言，静压桩机自重和配重的重量比较大，在沉桩施工中很容易出现机架不均匀沉降现象，又或者在静压桩机移动的过程中挤压了软弱地基，就会使得相邻的管桩桩体出现倾斜偏位问题。
2.3管桩焊接头存在焊缝
第一，对管桩进行焊接之前，连接处的表面清洁工作没有做到位，使其在焊接过程中存在连接桩桩端缺乏平整性的问题。第二，在焊接时，若焊接缺乏连续性和饱满性，或者焊接缝隙中存在焊渣等杂物，就会导致焊接施工出现质量问题。第三，在焊接时，两个管桩截面中心并不处于相同的水平直线上，会使得接桩处出现曲折现象而导致压桩时受到集中应力，进而破坏接桩处的连接点。第四，在焊接施工完成后，若停歇时间不足就开始沉桩施工，就会使得焊缝碰触到地下水，出现脆裂质量问题。
3预应力管桩施工质量保证措施
（1）严格质量负责制，做到分级、分层负责，各个工序、环节谁主管谁负责，机长、班长对本机组、班组的施工质量负责，专业技术人员检查督促，技术负责人对桩基施工质量负责，并为质量责任的执行人，项目经理对整个工程质量负全责。
（2）桩基施工以创优质工程为目标，做好内部技术交底工作，及时做好技术资料的收集、整理、上报工作。
（3）在正式开工前，按设计要求抽取一定数量的桩进行试打，取得正式施打所需的有关控制数据，尤其是需要送桩的贯入控制值。
（4）施大过程中，严格控制桩身的垂直度，倾斜率不大于0.8%。
（5）除设计明确规定以桩端标高控制的摩擦桩应保证设计桩长外，其他管桩宜按设计、质检、监理公司、施工等单位共同确认的收锤标准收锤。
（6）每个混凝土预制管桩的技术资料必须准确清晰、真实齐全，防止混乱。
（7）施工完毕的桩应根据有关规定进行检测，实际地质资料和设计资料不符或对某些桩的质量和承载力有疑问时，应会同设计单位、甲方、监理公司及质检部门任意指定若干桩采用静载试验或可靠的动载等其它有效手段进行检测。
4预应力管桩施工注意事项
具体如下:（1）采用适宜的桩帽和桩垫，导杆、桩帽和桩身必须在同一垂线上；桩帽与桩周围的间隙控制在5~10mm之间；桩帽的上围箍内嵌入竖纹硬木做成的“桩垫”，以减小桩头的破损，桩垫厚度均匀且经压实后的厚度不小于120mm。在施工期间经常检查，当桩垫被打硬砸实或烧焦时应及时更换。施桩时静压力小于桩身材料的轴心抗压强度设计值1000KN；（2）接桩时上下桩节必须接直焊牢，上下节的中心偏差≤5mm，节点弯曲矢高不得大于1/1000，且不大于20mm；（3）连续施工，中途不得人为停压，确需停压时尽量缩短时间。避免由于停歇时间过程中土的磨阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难；（4）压桩过程中如遇有较难穿透的土层时，接桩宜在桩段穿过该土层后，选择桩段长度时，应参考地质情况合理选择；（5）管桩进水严禁施工，破损率控制在3%以内；（6）对接头外露部分，在打入之前再次涂刷防锈涂料；（7）截桩严禁使用大锤硬砸，应先将不需要截除的桩身端部用钢抱箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿槽打穿后，用锤打下，用气割法切断钢筋。
总之，对于预应力混凝土管桩施工中常见的桩身断裂、垂直度不合要求、桩头焊缝等质量问题，施工单位应该切实做好施工前的技术准备工作，熟悉与掌握各个施工技术的要点，优化施工工艺的运用，并提高人员的监管意识，以全面保障管桩的施工质量。
参考文献
[1]王斌，徐泽中.预应力管桩在高速公路拼接工程软基处理中的设计方法[J].公路，2004(2):59~61.
[2]阮起楠.预应力混凝土管桩[M].北京:中国建材工业出版社，2000.
论文作者:何培礼
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/17
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