钟华英
四会市建设工程质量监督站 广东四会 526200
摘要：文章以预应力混凝土管桩为研究对象，对预应力混凝土管桩施工中容易出现的一些质量问题进行了分析,并结合实践提出质量控制措施与常见问题的处理方法,以满足规范和设计要求，供大家参考。
关键词：PHC 桩；管桩断桩；管桩倾斜；质量控制
在土木工程施工过程中,首先要进行的是基础施工,而桩基础是建筑施工特别是高层建筑施工中最为常见的基础形式。同时，桩基工程是一种隐蔽工程，影响质量因素很多。目前看来，PHC预应力混凝土管桩以其独特优点，正逐步得到推广和使用，但其引发的质量问题也很多，如桩顶上浮、桩倾斜、对周边环境的影响等。为此，为保障整体工程的施工质量及效益，分析探讨PHC预应力混凝土管桩的施工与质量控制问题具有重要的意义。
1.研究内容及意义
桩基作为一种深基础，其质量具有隐蔽性不易检查验收。因此，在施工过程中如何控制施工质量，解决施工质量问题，保证质量措施决定了桩基的完整性、稳定性等对桩基作为建筑的承重和传力部分起举足轻重重要。
2.程实例
2.1 工程概况
拟建工程项目占地面积49581m2， 总建筑面积161392m2。拟建物所属设计地震分组为第一组,抗震设防等级为三级，桩基采用先张法预应力高强混凝土管桩（PHC 管桩）。工程桩总桩数为2468根，工期三个月。
2.2工程地质
2.2.1 场地地形地貌及周围环境
拟建工程项目场地原始地貌属冲洪积地貌单元。场地原为耕作园地，场地由中部向四周侧倾，勘察期间测得各钻孔孔口高程为5.02~11.02m，高差为6.00m，总体起伏较大。
2.2.2 场地岩土层性能
根据《岩土工程勘察报告》，工程地质情况自上而下依次描述如下：
（1）杂填土：灰褐、褐黄色，松散，稍湿，饱和，厚度为2.00~9.80m。该层属新近回填，力学强度低，工程性能差。
（2）冲洪积粘土：褐黄、灰褐等色，可塑，饱和，厚度为0.40~4.20m。属中等压缩性土，该层力学强度较低，工程性能差。
（3）冲洪积淤泥：灰色、深灰等色，流塑~ 软塑，饱和，厚度为1.30~7.30m。该层属高压缩性土，力学强度低，工程性能差。
（4）冲洪积中砂：褐色、灰褐色，松散~ 稍密，以松散为主，饱和，厚度为0.80~10.00m。该层力学强度较低，工程性能较差。
（5）残积粘性土：浅黄，褐黄等色，可塑~ 硬塑，饱和，厚度为0.60~14.90m。该层为特殊性土，具有泡水易软化、崩解，使强度降低的不良特性。
（6） 全风化花岗岩： 浅黄、褐黄等色， 厚度为0.80~14.70m。该层与上述残积土呈渐变过渡关系，具有泡水易软化、崩解，使强度降低的不良特征。
（7） 土状强风化花岗岩： 褐黄、褐灰色， 厚度为1.20~16.10m。该层与上述全风化花岗岩呈渐变过渡关系，也具有泡水易软化、崩解，使强度降低的不良特征，应采取相应措施处理。
（8）碎块状强风化花岗岩：褐黄色，厚度为0.70~23.70m。属软~ 较软岩，压缩性很低，力学强度高，工程性能好。
（9）中风化花岗岩：浅黄、灰白色，力学强度很高，工程性能好。
2.3 场地水文地质条件
根据《岩土工程勘察报告》，本场地地下水赋存、运移于中砂④的孔隙及基岩各风化带的孔隙、裂隙中。地下水类型在中砂④以上的地下水属潜水，中砂④及以下各风化带的地下水多属承压水，总体径流方向顺着原地势大致由西向东渗流排。
3.PHC 管桩施工质量问题的分析及其控制
3.1 D区13# 、14# 管桩断桩问题
本工程D 区A5- C轴交A5- 9轴两桩承台编号为13# 和14# 管桩出现断桩问题，初步判定遇不明障碍物断桩。实际工程中引起断桩的主要原因有以下几点：
(1)沉桩过程中，遇到较大坚硬障碍物，造成桩尖倾斜。
（2）桩起吊、运输、堆放等过程中操作不符合要求。
（3）桩制作水泥强度等级不符合质量要求，使桩身局部强度偏低造成的弯曲，或在遇到较硬土层时，因桩细又长而锤击产生的弯曲等。
（4）当穿过较硬土层时，造成锤击能量加大、锤击次数过多，在反复锤击疲劳作用下，造成破坏。
（5）基坑开挖边坡失稳和局部土体失稳都会造成管桩的倾斜断裂。
3.1.1 D区13# 、14# 管桩断桩问题的分析
本工程桩基施工桩基施工出现“断桩”现象初步确定是由于压桩穿越的土层中存在“孤石”造成的，根据《岩土工程勘察报告》可知，由于“强风化花岗岩”岩面标高变化，厚薄差异较大，桩机在施工时桩底遇“孤石”发生脆断或无法继续沉桩，部分管桩的桩身出现较明显的裂纹。
本工程所使用的预应力高强混凝土管桩产品质量稳定，观察该产品在本工程已使用情况来看，未发生类似情况，因此管桩本身的质量问题可以排除。桩没达到设计要求入土深度而发生断桩可能因为：
（1）施工前对地质的勘探点不够多，对持力层的起伏标高不够明确，导致在考虑持力层和选择管桩的长度时出现差错。
（2）没有设计合适的持力层，不恰当的持力层会使管桩的承载力受较大的影响，在选择⑦作为持力层与⑥全风化花岗岩呈渐变过渡关系，具有泡水易软化、崩解，使强度降低的不良特征，容易导致地下水渗入管桩内部，大大的削弱了管桩的承载力；本工程13#、14# 管桩断桩在深部断裂，处理断桩问题中不能采用大开挖，否则会影响周边其他PHC 桩的摩擦力，而达不到设计承载力，严重时会是建筑物产生不均匀沉降和不规则变形等问题。因此，报设计院一起协商处理，建议在允许的范围内进行补桩处理。
3.1.2 D区13#、14# 管桩断桩问题的处理
经设计单位、建设单位、监理方、施工方等方面，对13#、14# 管桩断桩问题进行分析，确认采用补桩并加大承台的方法处理。
3.1.3 D区管桩断桩问题的预防措施
（1）地质勘察应详细，施工时应依地质勘察资料，根据地层条件选择施工合理的施工机械、施工方法和施工顺序。
（2）使用合格管桩，其混凝土强度等级、预应力张拉值、几何尺寸偏差、不允许有外观缺陷、钢端板、钢桩尖等都必须符合有关规定。对质量有怀疑的管桩，应禁止在现场使用。
（3）防止锤击过度，用锤击法沉桩时，锤重应根据预应力混凝土管桩的外径和持力层土质及深度来选定。对于PHC管桩，总锤击数不应超过2500 击，最后1m 的锤击数不宜超过300 击。
（4）采取有效措施防止挤土效应，设置地面防挤沟，沟宽一般为0.5~1.0m，深度视土质情况而定；优化打桩顺序路线，一般自中间向两个方向对称打或自中间向四周对称打。
3.2 E区土方开挖造成管桩倾斜问题
本工程已完成部分项目桩基工程的管桩部分，其各项满足要求，后期因上部施工单位在开挖时对边坡未做相应的处理，且对边坡的预防未达到规范技术要求，连续的降雨导致处边坡塌方，侧压造成已施工完成的工程桩桩身倾斜较大，初步确定11- 7 轴~11- 11 轴交A5- C 轴三个528#、529#、530# 桩已形成断桩，其余边坡处工程桩也有略微的倾斜。管桩上部较完整，排除开挖和运输机械的碰撞造成桩受弯变形，初步确认为土方侧压土压力差值造成桩受弯变形。
3.2.1 528#、529#、530# 桩倾斜问题的分析
当基坑土方开挖全部结束后砍桩之前，发生部分基桩发生倾斜，设计要求承台开挖深度为5.2 m，一方面由于上部土层均为近期杂填土，回填时未经专门处理，密实度及均匀性差，未完成自重固结，力学强度低，工程性能差。又加上场地连日下雨，土体强度及稳定性明显降低；另一方面由于桩基施工，引起地基土一定程度的扰动，基坑底面淤泥层工程性能差，受扰动后强度明显下降，还有桩基施工时所产生的挤土效应，使得桩侧土的侧向推力明显增大。由于基坑挖土不当，PHC 桩壁较薄、配筋率底、成桩后桩周土体固结慢，承受水平荷载的能力较差，造成桩的抗侧移刚度弱，在较大的侧向主动土压力和挤土效应产生的侧向推力的作用下，桩极易产生侧向位移，当侧向位移量超过一定数量时，PHC 桩桩身出现断裂现象。
3.2.2 528#、529#、530# 桩倾斜问题的处理
由低应变检测判定为III 类桩，其桩身结构基本不受影响(如图1)。各方经过详细的讨论、研究、验证，一致同意采用补强加固进行管桩倾斜断裂处理方法，确认灌注混凝土桩芯法的处理，并同时减少临时边坡的挖土坡度进行护坡，全面覆盖塑料薄膜，避免临时边坡日晒雨淋，控制边坡失稳速度，减少或者避免PHC 桩受土体滑移水平方向推力的作用，保护周围边坡PHC 桩的质量。
图1 低应变检测
3.2.3 土方开挖造成管桩倾斜问题预防措施
（1）土方开挖前应编制好完整的施工方案、护坡方案，并绘制开挖路线、顺序、范围，确定边坡坡度、降水方法和深度、排泄水布置以及土方的堆放位置布置等。
（2）大面积群桩基础基坑，基底标高不一，开挖应分区、分层开挖，然后对边坡进行护坡，对于施工机械开挖不到处，应用人工进行开挖，将土清至机械作业半径作业范围内，再用机械运走。
（3）基坑开挖施工过程，应控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标高、边坡坡度等定期进行复测检查；雨期进行土方开挖，应做好坑面、坑底排水系统的防止雨水渗入基坑措施；基坑开挖应边开挖边支护，并做好记录，派人定期检查，发现问题及时汇报、及时处理。
（4）进行基坑开挖时，要根据打桩的分布密度来选择不同的开挖机，同时还要充分地结合人工开挖的方法。在进行开挖质量的控制中，一定要实施对称开挖，切记不能进行过渡猛挖，也不能将开挖出来的土堆积在周围，防止由于堆土挤压而造成的断桩。
（5）在土方施工方案里应有保护管桩专项方案，施工到桩位置，应有专人监护，避免人为造成桩倾斜、断桩、位移等。
4.结论
总之，桩基是建筑施工的基础工程，是关键的施工环节。PHC预应力混凝土管桩应用广泛，但这类管桩也具有其相应的缺陷，如果施工过程不能就这些问题采取必要的处理措施，就会给项目基础带来安全隐患和工程事故发生。因此，我们不断学习并积累和总结预应力管桩的实际应用经验，以提高其施工技术水平，来日必将更好的造福于人类，服务于社会。本工程实践中得出的相关结论对实际施工具有指导价值。
参考文献：
[1]王智勇. 浅谈预应力混凝土管桩施工中常见的质量问题及预防措施[J]. 河南建材, 2015(6):80-82.
[2]史永朋. 预应力混凝土管桩施工中 常出现的质量问题及预防措施[J]. 福建建材, 2014(1):37-38.
[3]王晓军. 浅谈预应力混凝土管桩施工中常见的质量问题及预防措施[J]. 工程技术:引文版, 2016(1):00171-00171.
[4]杨宝鹏. 预应力混凝土管桩施工质量问题及预防措施[J]. 商品与质量·建筑与发展, 2013(12):52-54.
论文作者:钟华英
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
标签：管桩论文; 预应力论文; 工程论文; 桩基论文; 混凝土论文; 基坑论文; 强度论文; 《防护工程》2018年第10期论文;