静压预应力管桩施工常见问题及其处理措施

广东建材２０１１年第１２期　施工技术　静压预应力管桩施工　常见问题及其处理措施　许建军　（福建三建工程有限公司）　摘　要：本文主要介绍了目前静压预应力管桩施工实践中经常出现的技术问题，并对问题进行原因　分析，提出相应的对策和措施。　关键词：静压预应力管桩；施工；技术问题；处理措施　１静压预应力管桩概述　静压预应力管桩以其独特的单桩承载力大、低噪　声、施工速度快、成桩质量可靠目前广为建设单位及设　计人员所乐于采用。但是，预应力管桩也有桩机对场地　地耐力要求高、适用地质条件窄、容易产生挤土效应、抗　剪能力差等缺点。　不符合规范要求等。内部缺陷主要存在桩身混凝土不密　实、风化碎石含量偏高、强度达不到要求或养护期不够　等。如笔者对某工程所爆桩的破碎混凝土面进行观察，　发现存在空洞、蜂窝、砼不密实等质量问题；笔者还经历　过因管桩养护期不够，出现大规模爆桩的质量事故。　（２）地质问题。发生爆桩主要是厚砂层和回填土存在　大块建筑垃圾、条石等，如某工程总数才１８８根共爆桩　３９根，均是发生在穿越砂层过程中所造成，由于砂层其　２施工中常见３＂￣－１题、对策及措施　静压管桩虽然目前发展较快、使用较多，但施工中　沉积规律存在上细下粗的颗粒，沉桩阻力随着进入砂层　还是遇到很多问题，需引起高度重视并采取合理措施加　的深度增加而增大，并且砂层随着不断的压桩越挤越密　以防范及处理，以下分类阐述。　实，施工时发生爆桩的几率最大。　２．１压桩时出现桩身破坏，也称爆桩　２．１．１原因分析　（３）施工不规范，操作不当。在施工过程中，不按照施　工规范及设计要求进行操作，也极易引起爆桩，主要有：　根据施工情况统计总结，造成爆桩的原因有以下几　①桩身垂直度偏差过大，特别是第一节桩身垂直度控制　不好，易造成第二、三节偏斜，在压桩过程中桩身偏心受　种：　力过大；②端部错口偏差超过规范要求，接桩间隙过大　（１）桩身质量缺陷，分外部缺陷与内部缺陷两种：外　部缺陷一般存在尺寸不规范、端头板不平直、管壁厚度　且不均匀等。在压桩过程中，形成桩身偏心受力引起爆　桩；③压桩力过大超过桩身极限承载力；④送桩器与桩　桩或复合地基设计荷载的两倍。　头跳车等都有很显著和效果。对水泥搅拌桩的研究，必　须根据不同的地区的地质条件和土质成份，通过试验的　办法来确定不同的配合比。通过对同一地区的总结和不　同地区的对比，来不断的积累和总结施工经验，那样才　能在以后的施工过程中快速运用起来，从而达到有效的　应用、推广。●　７．２外观鉴定　（１）桩体圆匀，无缩颈和回陷现象；　（２）搅拌均匀，凝体无松散；　（３）群桩桩顶齐，间距均匀。　８结语　软基处理在公路建设中为首要，软基处理属于隐蔽　【参考文献】　工程，，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好　［１］刘松玉公路地基处理南京东南大学出版社　检查及补救，水泥搅拌桩是一种有效处理软基的办法，　对公路建成后降低工后不均匀沉降、路的侧向位移和桥　［２］河海大学等主编交通土建软土地基工程手册北京人民交通出版社　［３］张诚厚，袁文明，戴济群高速公路软基处理北京中国建筑工业出版社　一，，～　施工技术　端头接触不良而引起应力相对集中现象，引起桩端爆　裂。　广东建材２０１１年第１２期　（３）规划好施工线路，桩密集时采用跳打。　（４）沉桩期间不得开挖基坑，需要沉桩完毕后相隔适　当时间方可开挖，相隔时问应视具体地质情况、基坑开　２．１．２预防措施　（１）针对桩身质量缺陷而引起的爆桩，应事先选择信　挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙水压力消散情况来　　誉好、管理制度及质量保证体系健全的制桩单位，并加　确实。强对进场管桩的检查验收。　（２）针对地质问题引起的爆桩，可采取以下措施：对　２．２．３处理方法　对于桩基上浮，桩基完成后宜对桩身进行复压ｌ～　层厚大、密实度高的砂层，针对现场实际情况可采取锤　２次，甚至多次。同时，桩基完成以后应在嵌固期后才能　击、封闭桩尖、增加桩机吨位、原位引孔等措施；但如砂　层太厚，还是建议更改桩型，笔者有经历过需穿越９ｍ砂　层的项目，在采取各种方法施工后，爆桩率还是达到了　６０％，并且成桩的工程桩大部分是三类桩，整个桩基工程　基本失败。　（３）针对施工不规范采取的措施：①加强对施工人员　的教育，提高质量意识和责任心；②加强施工过程中垂　直度、端部错口、桩端间隙、焊接质量等关键节点的检　查，确保符合规范要求，操作人员、质量检查人员做好节　点的自检、互检、专职检查工作。　２．１．３处理方法　施工中发生爆桩，应及时报告设计进行处理；开挖　后进行低应变发现的应确定桩身破坏位置，经设计确认　后可以采取内加固法（清孔，断桩处内灌加膨胀剂的钢　筋细石混凝土）或外加固法（人工挖孔，断桩处外包钢筋　细石混凝土）处理。　２．２横向位移或桩身上浮　２．２．１原因分析　（１）桩入土后，遇到大块坚硬障碍物，把桩尖挤向一　侧。　（２）两节桩或多节桩施工时，相接的两桩不在同一轴　线上，产生弯曲。　（３）桩数较多，桩间距较小，在沉桩时土被挤到极限　密实度而向上隆起，相邻的桩被浮起。　（４）在软土地基施工较密集的群桩时，由于沉桩引起　的孔隙水压力把相邻的桩推向一侧或浮起。　２．２．２预防措施　（１）施工前应对桩位下的障碍物进行清理，对桩构件　要进行检查，发现桩身弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴　线上的不得使用。　（２）在稳桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，接　桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，接头处应严格按　照规程操作。　一５６一　进行土方施工，嵌固期根据土质有不同要求，一般７～　２１ｄ。对于桩基横向位移，桩基施工完成后宜进行必要的　静载检测和小应变检测，以检验桩基是否仍能达到设计　要求，若达不到设计要求，须考虑补桩或调整承台等措　施。　２．３管桩终压力与单桩极限承载力差别较大　２．３．１原因分析　当管桩在垂直静压力作用下沉入黏土层中时，桩周　土体发生剧烈的挤压扰动，土中孔隙水压力急剧上升，　从而在桩周一定范围内产生重塑区，土的抗剪强度降　低，桩身容易下沉，压桩阻力主要来自桩尖向下穿透土　层时桩端土体的阻力。从压桩机上压桩阻力曲线看出，　压桩阻力并不一定随桩的入土深度的增加而增加，而是　随着桩尖处土体的软硬及松密程度等因素而波动，压桩　阻力主要是桩尖阻力起作用。压桩停止后随着时间的延　续，桩周土的触变效应和固结时效体现出来的孔隙水压　力逐渐消散，土体发生固结，土的抗剪强度逐渐恢复。由　此可见，静压桩的终压力与极限承载力是不同的。在砂　土中的情况就不同。由于砂层的渗透系数较大，孔隙水　压力能迅速消散，压桩阻力不仅随着桩端砂土层的性质　不同而变化，而且在同一性质的砂土层中，压桩阻力也　随着深度的增加而显著增大，是桩端和桩侧阻力的共同　反映。持力层为砂土时，此时砂颗粒之间的挤出咬合和　摩擦作用提供的反作用力使桩出现的是动态平衡。停止　施工后，砂粒会重新排列，使桩侧桩端的阻力下降，所以　极限承载力要小于终压力，特别是小于ｌＯｍ的短桩，降　低的幅度更大。而且，打桩的时候会产生‘假凝’’现象，但　问隔一段时间以后又可继续打下去。当持力层是砂土，　桩周土是黏土，如果是短桩，则承载力也是小于终压力。　２．３．２处理方法　必须严格进行试桩，要在设计、施工、监理各方中形　成共识：桩的终压力与极限承载力是两个不同的概念，　但二则也有一定的联系，根据多个工程实例提出下列数　广东建材２０１１年第１２期　施工技术　值关系，可供参考。在砂性土中：Ｌ＜１５ｍ时，Ｒ＝（０．５～　靠近水系潮汐产生的剪切应力，砂层的流动产生的剪切　０．７）Ｎ；Ｌ＞１５ｍ时，Ｒ：（０．７～１．０）Ｎ。在黏性土中：Ｌ＜１５ｍ　应力，施工造成的应力集中等。　时，Ｒ＝（０．６～０．８）Ｎ；Ｌ＞１５ｍ时，Ｒ＝（Ｏ．８～２．０）Ｎ。其中，Ｌ　２．５．２预防措施　为桩长，Ｒ为静压桩的极限承载力特征值，Ｎ为静压桩机　的终压力数值。　不得在成桩后单侧大规模堆载，如堆土方；临近水　系的管桩工程在设计时应做好潮汐可能产生的剪力分　析，必要时设置泄压点，如在高位打设减压井或富水季　节进行排水；一般砂层可能产生流动主要也是靠近水　２．４挤土效应　２．４．１原因分析　静压管桩属于挤土桩，往往由于沉桩时使桩四周的　系，因此靠近水系有较厚砂层的建议不采用管桩，如采　土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土　效应；桩机施工过程中焊接时间过长造成土体固结；施　工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率　太快、布桩过多过密，会极大的加剧挤土效应。　２．４．２预防措施　（１）控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预　钻孔沉桩方法，施工时应随钻随打；或采用间隔跳打法，　但在施工过程中严禁形成封闭桩。　（２）控制沉桩速率，一般控制在ｌｍ／ｍｉｎ左右；并制定　有效的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜先长后　短、宜先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开　阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两　端距建筑物较远时，宜从中问向两端进行；若桩较密集，　且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由　近向远进行；桩数多于３Ｏ根的群桩基础，应从中心位置　向外施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新　测定桩位后，再施打；有围护结构的深基坑中的静压管　桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构；同时应对日成桩　量进行必要的控制。　（３）设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水　压力，减少挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙；开挖　地面排土沟，消除挤土效应。　（４）沉桩过程中应加强对临近建筑物、地下管线的观　测、监护，对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其它　桩型。　（５）控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时问过　长，摩阻力增大造成沉桩困难。同时，应避免在砂质粉　土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。　２．５剪切破坏　２．５．１原因分析　管桩的剪切破坏主要原因是工程桩成桩后，周边受　力环境发生变化，产生较大的剪切应力，超过了管桩承　受力范围。如单侧增加了极大的堆载产生的剪切应力，　用管桩，设计时应考虑加大成桩密度，增强桩基的整体　抗剪能力，或在高位整排设置抗剪节点、抵抗砂层流动　产生的剪力。桩机施工时应注意同一承台内的群桩，需　接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生　土压力以及水压力效应较大时，对整体桩身产生剪切破　坏；同时合理确定桩体组合长度，避免接头处于土层分　界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破　坏。　３结束语　前几年在上海发生的因管桩剪切破坏引起住宅倒　塌事故一度对全国大规模使用静压管桩泼了冷水，但静　压管桩的优势还是显而易见的，不能因噎废食，在使用　中如何更好地在经济、质量、安全方面进行设计和施工　管理，就是摆在我们面前的非常明确的问题，笔者通过　多个工程的实践，总结出以上几点心得供大家参考。相　信通过人们对静压预应力管桩的理论和工程实践经验　的不断积累，静压预应力管桩技术应用水平将会不断得　到完善和提高。●　【参考文献】　［１］马聚英，翟文忠．关于静压管桩施工中应注意的几个问题　［Ｊ］．中国科技信息，２００５，（１６）　［２］王俊林，王志宽，马艳．静压管桩单桩极限承载力与终压力关　系的探讨［Ｊ］．岩土力学，２００８，（Ｓ１）　一５７—