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摘要：预应力高强混凝土管桩是新型的管桩形式，与其它管桩相比具有诸多的优点，目前在建筑工程中有所应用。本文首先阐述了预应力混凝土管桩吊装施工改进工作，重点就预应力高清混凝土管理的施工质量常见通病的控制进行探讨，并针对性提出了一些防护措施，以供类似工程研究借鉴。
关键词：预应力管桩；吊装施工；质量控制；防治措施
随着我国国民经济的快速发展，城市建设规模不断扩大，高层、超高层建筑数量日益增加，对建筑工程施工的质量管理体系提出了较全面的要求。预应力高强混凝土管桩是一种一种空心圆筒形混凝土预制构，具有单桩承载力高、穿透性好、造价低和抗震性能高等优点，可以克服工程施工噪音大和振动大等缺点，有效改善地基土受力状态，提高地基承载力。但预应力高强混凝土管桩的施工技术要求高，在施工过程中需要解决较好的工程难题，难免会导致一些质量通病的产生，如不及时进行有效控制，很可能会影响到建筑工程混凝土结构整体的质量安全。因此，建设单位有必要加强预应力高强混凝土管桩施工质量通病的控制工作，采取有效的防治措施，以确保工程能够顺利进行。
1 管桩吊装施工改进
桩身如果在起吊过程中就出现横向裂缝，那么沉桩时，由于打桩拉压应力的反复作用，极易被拉断压碎，并且在以后的正常使用阶段，士体中的水就会不断地从裂缝中渗透进去，毫无疑问，这将加速桩内钢筋的锈蚀，严重时甚至会使得预应力筋发生断裂、混凝土有效预压应力丧失，降低管桩的承载能力并影响其正常使用寿命。因此，现场施工人员应该深刻认识到这一点，并能够体现在日常施工中，最终在一定程度上提高管桩桩基的質量。为了尽量避免管桩在起吊过程中出现横向裂缝，同时也避免其在运输及堆放过程中出现类似的裂缝，常常采用的措施就是多配预应力筋，以增加桩身混凝土有效预压应力，从而提高管桩的抗裂性能。实践证明，这是一种非常行之有效的措施，因此被许多设计者们所接受。然而，对于施工企业及其施工技术人员，他们所面对的是大量已经制作完毕并马上就需要进行施工的管桩。因此，如何在起吊阶段改进原有的施工工艺、尽量减少横向裂缝的产生并保证管桩的桩身质量，对于施工企业及其施工技术人员来讲就具有十分重要的意义。
2 控制打桩应力
正如前文所讲，在打桩过程中，管桩在高能量桩锤的反复冲击作用下，桩顶、桩身和桩尖都会产生打桩应力，应力的蜂值波动较大（压应力的峰值多数在35～50MPa之间，拉应力一般不大，但在有些情况下会达到5MPa以上），很可能会超过桩静态极限承载力的允许应力，使桩顶混凝土破坏、桩身出现环向裂缝、桩尖开裂，这不仅会使打桩中断.甚至还会危及桩的完整性，严重影响桩的承载力和耐久性。虽然，打桩应力的产生是无法避免的，但对其进行有效的控制却是有可能也是很有必要的。根据上文推导的打桩应力表达式以及管桩多年来的施工实践，一般可从下面几个方面采取措施对打桩应力加以有效控制：
3 挤土的防治措施
为了减小沉桩引起的地基变位的影响，必须减少沉桩施工中的挤土量和超静孔隙水压力，或加快超静孔隙水压力的消散，减小地基变位和超静孔隙水压力的影响范围，采取相应的防护措施。常用的施工防护措施有以下几种：
3.1 减少桩的排土量、降低超静孔隙水
一般常可采用掘削、水冲、预钻孔辅助沉桩法，达到减少桩排土量的目的，这可以大幅度减小沉桩对地基土体的挤土影响程度，并达到降低超静孔隙水压力的目的。
前文已经提过，管桩虽为开口桩，但其入土时的挤土情况却与闭口桩相差不大。在管桩的施工中，如果采用边沉桩边掘削的施工工艺，则可明显增大桩内土芯量、减小桩的排土量，显著减小沉桩挤土对地基变位和超静孔隙水压力的影响程度和范围。若同时采用预钻孔施工工艺则效果更佳。当采用边钻孔边沉桩的预钻孔施工工艺时，一般预钻孔的直径宜为桩径的70%左右，预钻孔的深度宜为1/3～1/2的桩长。通常预钻孔深度范围内地基土体内的超静孔隙水压力值可减小40～50%，地基变位值可减小30%～50%，其影响深度可达钻孔深度以下2～3m的范围。并可明显减小地基表面的隆起值，减小对己打入桩的挤拔和挤压影响，也有利于防止和减少对邻近建筑物的损伤。
3.2 合理安排沉桩施工顺序及进度
在软粘土地基中，沉桩施工进度过快，不但显著增加超静孔隙水压力值，并促使邻近土体剪切破坏，显著地增加地基土体的变位值，而且扩大了超静孔隙水压力和地基变位的影响范围。沉桩施工顺序对超静孔隙水压力的形成及其水力梯度的大小和方向也有明显关系，且直接影响沉桩区及其邻近地区地基变位的分布规律。实践表明，地基变位的方向基本上与沉桩施工顺序方向是一致的。在砂性土地基中，由于砂性土的挤密沉降程度不仅与振动强度成正比，而且与振动作用的持续时间成正比。沉桩区中的己打入桩对振动传播的阻尼作用，将会显著减小作用于另一侧地基中的振动强度和振动有效作用的次数，明显减弱了砂性土地基的挤密效应，使地基土体的沉降值减少。但在沉桩前进方向一侧，随着沉桩作业的邻近，不仅作用于地基土的振动强度将愈大，振动的有效作用次数也愈多，这都将加剧砂性土的振密效应，显著增加地基土体的沉降量。在沉桩起始处方向的地基土体的变位和超静孔隙水压力较小，影响范围也较小。
3.3 降低地下水位、改善地基土特性
降低地基中地下水位或改善地基土的排水特性，可以减小和加快消散沉桩引起的超静孔隙水压力，防止砂土液化或提高邻近地基土体的强度以增大其对地基变位的约束作用，从而减小地基变位及其影响范围。通常在沉桩区及其邻近范围，可沿软土层埋深预先钻孔构筑砂桩、砂井、碎石桩、砂石桩、塑料排水带等一些行之有效的排水措施。在含水量较高的地层，可沿桩长粘接排水带。在地下水位较高的地区，也可采用井点或集水井抽水等降低地下水位的措施。
3.4 设置防渗防挤壁
设置防渗防挤壁，可适当控制超静孔隙水压力的影响范围，并加强对沉桩邻近地区地基变位的约束作用，有效地防护邻近建筑物免受损害。通常可在沉桩区邻近沿软土层埋深预先设置构筑混凝土地下连续壁、水泥搅拌桩加固壁、旋喷加固壁、抗渗板桩以及桩排式砂桩、石灰桩、碎石桩等防护措施。 3.5 设置防挤土槽
设置防挤土槽，可以减小地基浅层土体的侧向位移和隆起影响，同样也可以减小邻近浅埋式基础的建筑物和地下管线的差异变位影响。通常在沉桩区邻近防护建筑物和地下管线前3m左右处设置深度大于邻近建筑物基础和地下管线埋深的防挤土槽。当槽深较大时可在土槽内灌水或护壁泥浆以防止发生坍塌。
3.6 设置防挤孔
设置防挤孔，以减小地基土体的变位值及其影响范围，并减小对邻近建筑物的变位影响。通常在沉桩区及其靠近邻近建筑物的一侧处，沿软土层埋深于沉桩施工前按梅花形设置单排直径为30cm左右的深孔，并向深孔内灌注护壁泥浆，以利于地基土体释放沉桩施工所引起的有效应力和超静孔隙水压力的消散，并减小地基土体的超静孔隙水压力和地基土体变位的影响范围和程度。
3.7 先开挖基坑后沉桩
如果条件许可，可采用先开挖基坑然后再沉桩的施工工艺，这样可以减小地基浅层软土的侧向位移和隆起，有利于降低沉桩所引起的超静孔隙水压力，从而减小地基深层土体变位。
另外，在沉桩期间，切忌在沉桩区及其邻近范围随意开挖基坑。即使沉桩完毕后，沉桩区的基坑开挖也应对称分层均匀地进行，这将有利于减小基坑开挖对已打入桩的变位影响程度。
3.8 加强监测
为了保护沉桩区的邻近建筑物免受沉桩施工影响，宜在沉桩施工期间采取相关的监测措施，密切观测沉桩区及其邻近地区和邻近建筑物的变化状况，通过对地基土体的超静孔隙水压力、深层土体侧向位移、地面的侧向位移和隆起、邻近建筑物的变位和开裂状况的监测，有效地控制沉桩施工顺序和施工进度并加以及时的调整，以减小对邻近建筑物的危害影响。必要时可对邻近建筑物采取托换加固措施，以免发生塌房事故。为此，预先应对邻近建筑物和地下管线进行仔细调查，并确定其允许变位值是十分必要的。
挤土所带来的一系列不良影响是难以避免的，但只要认真考虑并采取合理的防护措施，应该可以把影响控制在较小的范围内。上述防护措施往往具有综合防治的效果，可结合具体工程实际合理进行选用。
4 其他问题
4.1 连续施打
在较厚的粘土、粉质粘性土层中施打多节管桩时，每根桩宜连续施打，一次性完成。因为在这类土层中打桩，桩周土体迅速破坏，孔隙水压力剧烈上升，土的抗剪强度大大降低，桩身的贯入相当容易。但若中间停歇下来，土中超孔隙水压力会逐渐消散，桩周土体发生固结，停歇时间越长，则固结力越大，这时再想要打动这根桩就比较困难，常需要增加許多锤击次数，有时甚至桩身打不动而光将桩头或接头打烂。同样的道理，如果在沉桩过程中遇到较难穿透的土层，接桩宜在桩尖穿过该土层后进行，否则再加上土的固结力，沉桩将更加固难。
4.2 填实管孔
近来，世界上一些国家相继报道了数起管桩因受地震作用而引起损伤和破坏的工程实例，这说明管桩的耐震问题不容忽视，需要采取抗震措施。国外的一些研究资料显示，用增强、加密螺旋筋并选用高均匀延伸率的预应力纵向筋的方法，来对混凝土施加侧向限制以使其处于三向受压状态，这不仅可以改善管桩的弯曲延性，更可以极大提高其抗震的能力。而在施工中需要做的工作就是取土填实管孔，因为若没有填实的混凝土的“芯体”，再多的螺筋也无从发挥应有的作用。这一点，在地震区尤显重要，而在非地震区也应引起施工人员的足够重视。
5 结语
预应力高强混凝土管桩在城市建筑行业已有广泛的应用，但在施工中仍会出现一些质量通病，影响到工程的质量。因此，施工人员应提高对预应力高强混凝土管桩施工工艺的认识，加强生产、设计、施工和检测验收等关键环节的质量控制工作，并制定出完善的应急措施，最大限度避免质量问题的发生，从而确保建筑工程经济效益的充分发挥。
参考文献：
[1] 陈峰.谈预应力混凝土管桩施工技术及常见问题处理[J].山西建筑.2013年第10期
[2] 张仕雄.探讨高强预应力混凝土管桩施工质量控制要点[J].城市建设理论研究.2012年第04期
关键词：预应力管桩；吊装施工；质量控制；防治措施
随着我国国民经济的快速发展，城市建设规模不断扩大，高层、超高层建筑数量日益增加，对建筑工程施工的质量管理体系提出了较全面的要求。预应力高强混凝土管桩是一种一种空心圆筒形混凝土预制构，具有单桩承载力高、穿透性好、造价低和抗震性能高等优点，可以克服工程施工噪音大和振动大等缺点，有效改善地基土受力状态，提高地基承载力。但预应力高强混凝土管桩的施工技术要求高，在施工过程中需要解决较好的工程难题，难免会导致一些质量通病的产生，如不及时进行有效控制，很可能会影响到建筑工程混凝土结构整体的质量安全。因此，建设单位有必要加强预应力高强混凝土管桩施工质量通病的控制工作，采取有效的防治措施，以确保工程能够顺利进行。
1 管桩吊装施工改进
桩身如果在起吊过程中就出现横向裂缝，那么沉桩时，由于打桩拉压应力的反复作用，极易被拉断压碎，并且在以后的正常使用阶段，士体中的水就会不断地从裂缝中渗透进去，毫无疑问，这将加速桩内钢筋的锈蚀，严重时甚至会使得预应力筋发生断裂、混凝土有效预压应力丧失，降低管桩的承载能力并影响其正常使用寿命。因此，现场施工人员应该深刻认识到这一点，并能够体现在日常施工中，最终在一定程度上提高管桩桩基的質量。为了尽量避免管桩在起吊过程中出现横向裂缝，同时也避免其在运输及堆放过程中出现类似的裂缝，常常采用的措施就是多配预应力筋，以增加桩身混凝土有效预压应力，从而提高管桩的抗裂性能。实践证明，这是一种非常行之有效的措施，因此被许多设计者们所接受。然而，对于施工企业及其施工技术人员，他们所面对的是大量已经制作完毕并马上就需要进行施工的管桩。因此，如何在起吊阶段改进原有的施工工艺、尽量减少横向裂缝的产生并保证管桩的桩身质量，对于施工企业及其施工技术人员来讲就具有十分重要的意义。
2 控制打桩应力
正如前文所讲，在打桩过程中，管桩在高能量桩锤的反复冲击作用下，桩顶、桩身和桩尖都会产生打桩应力，应力的蜂值波动较大（压应力的峰值多数在35～50MPa之间，拉应力一般不大，但在有些情况下会达到5MPa以上），很可能会超过桩静态极限承载力的允许应力，使桩顶混凝土破坏、桩身出现环向裂缝、桩尖开裂，这不仅会使打桩中断.甚至还会危及桩的完整性，严重影响桩的承载力和耐久性。虽然，打桩应力的产生是无法避免的，但对其进行有效的控制却是有可能也是很有必要的。根据上文推导的打桩应力表达式以及管桩多年来的施工实践，一般可从下面几个方面采取措施对打桩应力加以有效控制：
3 挤土的防治措施
为了减小沉桩引起的地基变位的影响，必须减少沉桩施工中的挤土量和超静孔隙水压力，或加快超静孔隙水压力的消散，减小地基变位和超静孔隙水压力的影响范围，采取相应的防护措施。常用的施工防护措施有以下几种：
3.1 减少桩的排土量、降低超静孔隙水
一般常可采用掘削、水冲、预钻孔辅助沉桩法，达到减少桩排土量的目的，这可以大幅度减小沉桩对地基土体的挤土影响程度，并达到降低超静孔隙水压力的目的。
前文已经提过，管桩虽为开口桩，但其入土时的挤土情况却与闭口桩相差不大。在管桩的施工中，如果采用边沉桩边掘削的施工工艺，则可明显增大桩内土芯量、减小桩的排土量，显著减小沉桩挤土对地基变位和超静孔隙水压力的影响程度和范围。若同时采用预钻孔施工工艺则效果更佳。当采用边钻孔边沉桩的预钻孔施工工艺时，一般预钻孔的直径宜为桩径的70%左右，预钻孔的深度宜为1/3～1/2的桩长。通常预钻孔深度范围内地基土体内的超静孔隙水压力值可减小40～50%，地基变位值可减小30%～50%，其影响深度可达钻孔深度以下2～3m的范围。并可明显减小地基表面的隆起值，减小对己打入桩的挤拔和挤压影响，也有利于防止和减少对邻近建筑物的损伤。
3.2 合理安排沉桩施工顺序及进度
在软粘土地基中，沉桩施工进度过快，不但显著增加超静孔隙水压力值，并促使邻近土体剪切破坏，显著地增加地基土体的变位值，而且扩大了超静孔隙水压力和地基变位的影响范围。沉桩施工顺序对超静孔隙水压力的形成及其水力梯度的大小和方向也有明显关系，且直接影响沉桩区及其邻近地区地基变位的分布规律。实践表明，地基变位的方向基本上与沉桩施工顺序方向是一致的。在砂性土地基中，由于砂性土的挤密沉降程度不仅与振动强度成正比，而且与振动作用的持续时间成正比。沉桩区中的己打入桩对振动传播的阻尼作用，将会显著减小作用于另一侧地基中的振动强度和振动有效作用的次数，明显减弱了砂性土地基的挤密效应，使地基土体的沉降值减少。但在沉桩前进方向一侧，随着沉桩作业的邻近，不仅作用于地基土的振动强度将愈大，振动的有效作用次数也愈多，这都将加剧砂性土的振密效应，显著增加地基土体的沉降量。在沉桩起始处方向的地基土体的变位和超静孔隙水压力较小，影响范围也较小。
3.3 降低地下水位、改善地基土特性
降低地基中地下水位或改善地基土的排水特性，可以减小和加快消散沉桩引起的超静孔隙水压力，防止砂土液化或提高邻近地基土体的强度以增大其对地基变位的约束作用，从而减小地基变位及其影响范围。通常在沉桩区及其邻近范围，可沿软土层埋深预先钻孔构筑砂桩、砂井、碎石桩、砂石桩、塑料排水带等一些行之有效的排水措施。在含水量较高的地层，可沿桩长粘接排水带。在地下水位较高的地区，也可采用井点或集水井抽水等降低地下水位的措施。
3.4 设置防渗防挤壁
设置防渗防挤壁，可适当控制超静孔隙水压力的影响范围，并加强对沉桩邻近地区地基变位的约束作用，有效地防护邻近建筑物免受损害。通常可在沉桩区邻近沿软土层埋深预先设置构筑混凝土地下连续壁、水泥搅拌桩加固壁、旋喷加固壁、抗渗板桩以及桩排式砂桩、石灰桩、碎石桩等防护措施。 3.5 设置防挤土槽
设置防挤土槽，可以减小地基浅层土体的侧向位移和隆起影响，同样也可以减小邻近浅埋式基础的建筑物和地下管线的差异变位影响。通常在沉桩区邻近防护建筑物和地下管线前3m左右处设置深度大于邻近建筑物基础和地下管线埋深的防挤土槽。当槽深较大时可在土槽内灌水或护壁泥浆以防止发生坍塌。
3.6 设置防挤孔
设置防挤孔，以减小地基土体的变位值及其影响范围，并减小对邻近建筑物的变位影响。通常在沉桩区及其靠近邻近建筑物的一侧处，沿软土层埋深于沉桩施工前按梅花形设置单排直径为30cm左右的深孔，并向深孔内灌注护壁泥浆，以利于地基土体释放沉桩施工所引起的有效应力和超静孔隙水压力的消散，并减小地基土体的超静孔隙水压力和地基土体变位的影响范围和程度。
3.7 先开挖基坑后沉桩
如果条件许可，可采用先开挖基坑然后再沉桩的施工工艺，这样可以减小地基浅层软土的侧向位移和隆起，有利于降低沉桩所引起的超静孔隙水压力，从而减小地基深层土体变位。
另外，在沉桩期间，切忌在沉桩区及其邻近范围随意开挖基坑。即使沉桩完毕后，沉桩区的基坑开挖也应对称分层均匀地进行，这将有利于减小基坑开挖对已打入桩的变位影响程度。
3.8 加强监测
为了保护沉桩区的邻近建筑物免受沉桩施工影响，宜在沉桩施工期间采取相关的监测措施，密切观测沉桩区及其邻近地区和邻近建筑物的变化状况，通过对地基土体的超静孔隙水压力、深层土体侧向位移、地面的侧向位移和隆起、邻近建筑物的变位和开裂状况的监测，有效地控制沉桩施工顺序和施工进度并加以及时的调整，以减小对邻近建筑物的危害影响。必要时可对邻近建筑物采取托换加固措施，以免发生塌房事故。为此，预先应对邻近建筑物和地下管线进行仔细调查，并确定其允许变位值是十分必要的。
挤土所带来的一系列不良影响是难以避免的，但只要认真考虑并采取合理的防护措施，应该可以把影响控制在较小的范围内。上述防护措施往往具有综合防治的效果，可结合具体工程实际合理进行选用。
4 其他问题
4.1 连续施打
在较厚的粘土、粉质粘性土层中施打多节管桩时，每根桩宜连续施打，一次性完成。因为在这类土层中打桩，桩周土体迅速破坏，孔隙水压力剧烈上升，土的抗剪强度大大降低，桩身的贯入相当容易。但若中间停歇下来，土中超孔隙水压力会逐渐消散，桩周土体发生固结，停歇时间越长，则固结力越大，这时再想要打动这根桩就比较困难，常需要增加許多锤击次数，有时甚至桩身打不动而光将桩头或接头打烂。同样的道理，如果在沉桩过程中遇到较难穿透的土层，接桩宜在桩尖穿过该土层后进行，否则再加上土的固结力，沉桩将更加固难。
4.2 填实管孔
近来，世界上一些国家相继报道了数起管桩因受地震作用而引起损伤和破坏的工程实例，这说明管桩的耐震问题不容忽视，需要采取抗震措施。国外的一些研究资料显示，用增强、加密螺旋筋并选用高均匀延伸率的预应力纵向筋的方法，来对混凝土施加侧向限制以使其处于三向受压状态，这不仅可以改善管桩的弯曲延性，更可以极大提高其抗震的能力。而在施工中需要做的工作就是取土填实管孔，因为若没有填实的混凝土的“芯体”，再多的螺筋也无从发挥应有的作用。这一点，在地震区尤显重要，而在非地震区也应引起施工人员的足够重视。
5 结语
预应力高强混凝土管桩在城市建筑行业已有广泛的应用，但在施工中仍会出现一些质量通病，影响到工程的质量。因此，施工人员应提高对预应力高强混凝土管桩施工工艺的认识，加强生产、设计、施工和检测验收等关键环节的质量控制工作，并制定出完善的应急措施，最大限度避免质量问题的发生，从而确保建筑工程经济效益的充分发挥。
参考文献：
[1] 陈峰.谈预应力混凝土管桩施工技术及常见问题处理[J].山西建筑.2013年第10期
[2] 张仕雄.探讨高强预应力混凝土管桩施工质量控制要点[J].城市建设理论研究.2012年第04期