摘要：预应力混凝土管桩具有质量可靠、耐打性好、施工速度快、桩基抗震性能好等优点，因此被广泛用于高层建筑的桩基础。本文通过结合工程实例，对预应力混凝土管桩施工质量控制进了探讨，并对桩基础施工中遇到的问题提出了处理措施。以供同行参考。
关键词：混凝土管桩；桩基础；质量控制
引 言
在现代高层建筑中，桩基础作为一种较常见的深基础形式，其应用非常之广泛。而先张法预应力混凝土管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型方法制成的一种空心圆柱型钢筋混凝土预制桩，其施工质量控制对建筑物的安全使用至关重要，也影响着建筑物的造价和工期，因此控制好桩基施工的质量是工程质量控制工作中的重要一环。为此，本文将针对先张法预应力管桩施工质量存在的问题和控制进行探讨，以不断提高施工质量，确保此类桩型得到更广泛的应用和发展。
1 工程概况
某建筑项目由19栋高层住宅楼组成，地上24层，地下2层，建筑面积为38×104m2。该项目配套有菜市场、幼儿园、综合楼。
2 地质概况
根据A地块岩土工程勘察报告显示，A地块土层自上至下分别为：①素填土、②粉质黏土、③强风化玄武岩、④中风化玄武岩、⑤粉质黏土、⑥中风化凝灰岩、⑦粉质黏土；其余各楼栋土层划分为2个单元层：①素填土、②粉质黏土。
在勘察范围内未发现有影响场地稳定性的活动断裂构造、滑坡、泥石流、危岩、崩塌、采空区和地面沉降等不良地质作用，除孤石外，场地内未发现埋藏的河道、沟浜、墓穴及防空洞等其它对工程不利的埋藏物。
3 设计要求
根据设计单位设计的桩基施工图（A地块1～5号楼、8～11号楼、14～17号楼，共13栋高层单体及地下室），设计图纸要求采用管桩PHC－ABφ500×125，单桩承载力特征值为1500kN，单桩静载极限承载力为3500kN，工程桩属摩擦端承桩受力性状，设计单桩有效长度暂定约19～26m。根据勘察单位的《场地岩土工程勘察报告中间资料》及设计单位提供的桩基施工图，并且依据本项目场地周边的环境状况及地质工程条件分析，本工程桩基宜采用锤击贯入法施工作业。
4 工艺流程、技术要求
单桩有效长度暂定为19～26m，共计4539个桩位，各单桩桩顶平面标高详见设计图标注及现场实际地平标高，施打作业时严格控制好施工桩顶标高。
4.1 施工工艺流程
施工工艺流程见图1。.png)
图1 施工工艺流程
4.2 成桩收锤标准
工程桩属端承摩擦桩受力性状，成桩收锤控制应以最终贯入度指标为主要控制标准，最后3阵贯入度每阵不大于30mm，同时结合总锤击数作为参考，桩长控制作为辅助指标。工程桩在进场施工前，由建设单位组织设计、监理等相关单位现场试打桩，获取准确的工程桩施工信息，由设计单位根据试打桩情况，经综合分析后确定工程桩的打桩施工作业的收锤标准，用以指导正式工程桩的施工。
5 认真落实施工前准备工作
（1）人员是工程施工的主导因素，是贯穿工程始终的、左右工程质量的决定性因素。施工前，要加强人员职业道德教育、专业技术知识培训，健全岗位责任制，遵循适才适用、扬长避短的用人原则，使工程质量得到有效的保证。在项目中要求桩基施工单位提供施工人员的特种作业操作证，并结合实际情况配备有素质、有责任的管理和施工作业人员。
（2）机械设备同样是施工中影响施工质量的重要因素。施工前应充分了解机械设备的维修、保养情况，确保机械在施工时能保持良好的运行状况，避免施工时因机械故障影响工程进度，甚至于影响到工程的质量。
（3）原材料的质量直接关系到工程的最终质量，所以原材料的质量必须能满足生产的要求。公司通过多次实地考察，并详细了解管桩生产厂家情况，再采取公开招标选择施工单位，并由建设单位派员会同监理单位对进场管桩进行验收，外观有缺陷的不予验收，验收合格后，各方立即签认材料报验单，以确保原材料的质量。
（4）测量放线。本项目总包单位按照总平面图及建筑物基础轴线图将建筑物定位轴线测放出来，经复核无误后，现场移交给桩基础施工单位，并由桩基础施工单位自行再次复核，为确保桩位正确，建设单位与监理两次复核均参与抽查，复核无误后，由四方签认放线确认单，方开始施工。
（5）施工前试桩。试桩是为了大范围的沉桩作业提供第一手的首次施工参数资料，包括有效桩长、入岩深度、沉渣、灌入度、桩焊接、承载力等，根据打试桩时的施工参数以及最后静载试验报告，选出最优配桩，这样既经济又可靠。本工程4#楼在打试桩的时候，沉桩3m时，发现沉桩缓慢，贯入度小于2cm（两阵），现场经建设单位、监理、施工单位综合判定桩端已遇中风化凝灰岩，无法继续进入、穿透。通过我方与设计沟通，最终确定采取预引孔措施。其余各楼栋均通过打试桩，未发现阻碍沉桩的问题。
（6）施工前确定合理的施工方案。特别是沉桩顺序的确定将对施工的质量和进度产生决定性的影响，选定合理的沉桩顺序和行车路线能合理的节约资源，提高沉桩施工的效率，加快施工的进度；同时合理的沉桩顺序，能避免因挤土的原因使桩的侧壁土压力和摩擦力增大，从而造成沉桩困难，并使桩的破损率增加，为后续施工造成不必要的麻烦，使工期和造价不能控制在预期范围之内。确定合理的沉桩顺续应遵循如下原则：先深后浅、先长后短、先里后外、先中间后两边、先群桩后单桩，同时兼顾孔隙水压力对沉桩质量的影响。
以8#、14#楼为例，8#楼采用3台打桩机从左、中、右三个方位同时从南到北推进，14#楼采用2台打桩机从左右两侧同时从南到北推进，施工顺序较为合理。
6 成桩过程的质量控制
（1）打桩时将桩锤和桩帽压在桩顶，经水平和垂直度校正后，方可开始沉桩。
（2）开始沉桩时应短矩轻击，当入土一定深度并待桩稳定后，再按要求的落距沉桩。
（3）重视桩帽及垫层的设置。桩帽的结构、尺寸以及垫层的厚薄、软硬，对打桩施工的顺利与否和工程质量的好坏关系十分密切，必须引起高度重视。在14#楼桩基础施工过程中，出现了在锤击过程中桩帽损坏的情况，其原因主要是桩垫的设置不够规范，采用过薄的硬纸板，桩帽在锤击过程中受力过大，导致变形，后经改正增加桩垫厚度，避免了此类情况的重复发生。
（4）PC桩入土垂直度的控制。在施工过程中，要求施工单位采用两台经纬仪在离打桩架附近成正交方向检验桩身垂直度，保证桩锤、桩帽和桩身中心线重合，如有偏差应及时纠正。特别是第一节底桩，对成桩质量影响最大。最终各项措施确保，未发现垂直度偏差大于0.5%的情况。
（5）PC桩接头质量控制。接头质量好坏关系到整根桩质量的好坏。在该项目中，要求施工单位在接桩时做好以下工作，并由建设单位及监理现场监督。
①选用焊条必须符合规范要求，有合格证；焊条经过烘烤去湿方可使用；焊接时电流强度应与所用焊机和焊条相匹配。
②焊件表面应清理干净。
③焊缝应饱满连续、厚度均匀，焊缝表面不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣等缺陷。④焊后采用自然冷却，停歇时间大于8min，严禁用水冷却，防止冷淬，以免降低接头部位的强度而造成断桩。
⑤PC桩焊接完成后，应经建设单位现场工程师及监理人员验收合格后，方可进行施打。
（6）打桩时还应注意观察打桩入土的速度、打桩架的垂直度、桩锤回弹情况、贯入度变化情况等。在打桩过程中，若出现如下异常情况，应停止施打。
①贯入度突变或未达到设计深度要求遇到障碍物，确实打不下。
②桩身突然倾斜或出现严重位移。
③桩顶或桩身出现严重破裂或破碎。
④与邻桩长度相差太大打不下，施工场地地面严重隆起，邻桩上浮或发生位移。
出现上述情况时，建设单位、监理单位、施工单位及设计单位等有关人员到现场商量解决作出处理意见后方可继续施打。
7 预引孔过程的质量控制
根据地勘报告，4#、5#、11#、16#、17#楼从基础设计底标高开始，土层划分自上而下分别为：①素填土、②粉质黏土、③强风化玄武岩、④中风化玄武岩、⑤粉质黏土、⑥中风化凝灰岩、⑦粉质黏土，其余各楼栋土层均为素填土和粉质黏土。通过以上各土层沉桩的可能性及难易程度进行分析判断，该工程地质中的确存在对沉桩速度、质量和沉桩结果产生影响的土层，根据场地土层结构。影响沉桩可能性具体分析为：
（1）素填土和粉质黏土对沉桩基本上没有太大影响。
（2）中风化凝灰岩PC管桩无法穿透。
4#楼经打试桩验证，管桩入土约3m时贯入度立即小于2cm，根据地勘报告显示遇到中风化凝灰岩，管桩在正常锤击施工的条件下无法进入。为了最大程度降低地质原因对沉桩造成不利影响，保证工程质量和工程进度，通过与设计、地勘单位研究决定4#、5#、11#、17#楼采用预引孔措施。引孔深度必须贯穿中风化凝灰岩，有效降低沉桩难度，提高施工速度，保证桩身质量。可引孔过程的质量控制措施如下。
①钻进多采用减压钻进，即孔底的钻压不超过钻杆、锤头、压块重力之和的80%（扣除浮力），以避免或减少斜孔弯孔和扩孔现象。在锤头选用上，根据土层中含有中风化凝灰岩的情况，采用凿岩锤头。
②根据打桩的质量控制方案，保证放线精确、钻机入土垂直度，以及按照打桩验收程序进行验收。
③根据地勘资料，控制引孔深度只超过中风化凝灰岩层。
④采用与设计桩直径一样大的引孔钻头。引孔施工完成后，用钢板或木板覆盖，减少杂物坠落。
8 桩基础施工遇到的问题及处理方法
（1）4#楼引孔完成后开始打桩时，在锤击过程中出现桩壁爆裂现象。
经过仔细研究产生这一现象的主要原因是考虑到引孔后沉桩相对容易，为减少成本，通过与设计沟通，取消了桩尖。但当时4#楼地下水位较高，进入到管桩内，持续锤击导致管内水越来越多，内壁承受的水压力过大，最终爆裂。
具体处理办法是通过测量，地下水位标高在基底标高以下3m，预引孔成孔深度平均8m，通过与设计沟通，因设计要求桩长20～25m，超出预引孔深度，不存在因地下水压力导致桩身上浮，只需防止地下水进入管内。最终要求施工单位预引孔区域沉桩，均加上桩尖，有效地防止了地下水进入管内。
（2）由于桩基工程施工工期紧迫，要求施工单位必要时需要在夜间施工，但避免在下雨天施工，防止出现安全隐患。夜间施工时应保证工作面有充足的照明，这将有利于保证桩身垂直度的校正、接桩焊接的质量、控制好最终的沉桩标高。
（3）雨后的工作面土体松软，场地泥泞，恢复施工时一方面要注意检查原有的桩位标志，防止错打、漏打的现象发生；同时需要进行桩位复测，防止因机械碾压使土体变形，造成桩位标志偏移，从而导致沉桩偏差。
（4）各单项工程完成后，要严格按照规范要求对管桩进行低应变和静载检测。
9 结束语
总之，预应力管桩具有强度高、施工方便、造价低等诸多优点，已在很多地区得到了广泛应用和发展。要想保证其施工质量，施工人员就必须不断提高施工人员自身的质量意识，密切配合现场监理工程师工作，及时发现影响质量的因素，并及时处理；严格落实现有技术规范、措施和工作经验，且不断改进提高其技术应用水平，才能够很好地控制预应力管桩的施工质量；同时也要对生产、设计、施工和检测验收等各环节加强质量管理，才能有效克服施工过程出现的质量问题，确保施工质量。
参考文献：
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[2] 李广涿.浅谈锤击法预应力高强混凝土管桩施工质量控制[J].城市建设理论研究：电子版.2013
[3] 傅立新.预应力混凝土管桩施工质量控制[J].河南建材.2014
论文作者:龙云
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/13
标签：凝灰岩论文; 预应力论文; 质量控制论文; 质量论文; 黏土论文; 管桩论文; 工程论文; 《基层建设》2016年13期论文;