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摘要：本文结合近几年静压预应力管桩的施工经验,对造成各类质量问题的原因进行了分析,并提出解决、预防质量问题的措施。
关键词：静压预应力管桩 施工 对策
中图分类号： TU471.8 文献标识码： A 文章编号：
1、前言
静压预应力管桩是在预应力技术和高性能混凝土的基础上发展起来的，利用静压或锤击的方法将空心圆筒体状的构件沉入地下，达到设计控制标高或承载力，以此作为建筑物的基础。传统的锤击法入桩常常排放出污染环境的油烟和噪音，严重影响周遍居民的居住环境；而静压高强预应力管桩由于具有单桩承载力较大，质量稳定，低噪音和无震动等特点，已得到广泛的应用并具有广阔的应用前景。
2、预应力管桩施工常见问题
预应力管桩的质量问题分为承载力不足和桩身质量问题。
2.1承载力不足。桩身承载力不足，可分地质破坏和桩身破坏两种原因。从静载试验结果看，软土地基预应力管桩承载力不足基本上属于地质破坏，Q-s曲线普遍表现为沉降量较大。
2.2桩身质量问题。桩身质量问题第一是桩身倾斜，第二是桩身结构完整性存在缺陷。从近年来的检测结果来看这类缺陷主要出现在两个部位：接桩位置和浅部5m内。
3、预应力管桩施工原因分析
3.1施工场地。这个原因主要存在于静压法沉桩。采用静压法沉桩对场地的要求很高，要平整坚硬，压桩机行驶的地基应有足够的承载力，不能使桩机在压桩过程中产生不均匀沉降。由于预应力管桩单桩承载力比较高，有时甚至达到几千KN，因此须大量回填平整，才能满足要求，但这个条件经常被忽视。建设单位因种种原因，未能按要求处理好场地，这样会造成几个后果：第一，由于表层地基承载力不足，在施工过程中容易发生陷机现象，一方面影响施工进度，另一方面陷机时，由于桩基沉降不一致，使土体的水平推力增大，会把邻近已经完工的桩推斜。由于预应力管桩桩径小，抗剪能力有限，严重时还会造成浅部断裂。第二由于静压桩机不能保持水平，因此在施工过程中需不断调整位置，使桩身不断受扭，由于接桩部位为薄弱部位，在这过程中容易受到损伤。
某工程桩基础采用静压预应力管桩，桩径φ400，桩长20.0m，极限承载力1200kN。地质条件为上部约0—1.7m厚为粘土层，1.7～12.1m为淤泥，12.1一15.4m为中砂层，15．4～17．3m為粗砂层。桩场16.0m以粗砂层为持力层。开发商为省钱，场地稍作处理即进行沉桩，桩基施工又赶上雨季，经常发生桩机陷机现象。在静载试验时发现，桩基虽未开挖，但部分已可看出明显倾斜。经测斜发现有52根桩存在不同程度的倾斜，占总桩数的42.6%，最大倾斜度为11.05%。
3.2终压值和贯入度。(1)终压值同样只存在于静压法沉桩。对终压值与极限承载力的关系，有关规范并未提出明确的关系式，只能根据经验进行控制。近几年的静载试验统计表明，终压值和极限承载力的关系随地质条件而改变，两者之间不存在明显的线性关系。但一般来说长桩，特别是穿过粘土层或砂层的桩基，由于后期固结力增长明显，终压值可小于极限承载力。但对于中短桩，特别是淤泥层下即为粗砂持力层的端承桩，其终压值应大于极限承载力，而且其比值应随砂层密实度的增加而增大。这是因为静压沉桩的过程比较快，砂层中的水会起到超静水压力作用。根据土力学原理，密实砂层在瞬时力作用下会表现一定的弹性，因此其瞬间抗压力比较大。以后随着时间推移，超静水压力慢慢释放，其抗压力逐渐变小。静载试验时，由于加荷时间较长，粗砂层更多地表现为塑性性质。某大厦工程，地质条件为0-2.0m为粘土层，2.0-13.0m为淤泥层，13.0+18.0m为密实粗砂层。桩型采用中500预应力管桩，桩长13.0m。在试桩时我们提出终压值应大于1.25倍极限承载力，但静载时其沉降值仍然偏大，后经复压后才满足规范要求。作为对比，某工程综合楼，地质条件为0～17m为粘土层，17～19.0m为淤泥，19.0—20.31n为粉质粘土20.3—22.0m为粗砂，22.0～23.1m为粘土，23.1～28.7m为淤泥质土，28.7—31.4m为粉质粘土，31.4m以下为粗砂层。同样采用静压预应力管桩，桩径φ500，桩长32.0m，为摩擦端承桩，设计极限承载力2900kN，中间要穿过粘土层、砂层、粉质粘土层，沉桩时终压值最大只到2200kN，只能对桩端进入持力层深度进行控制。桩基完成后进行静载试验，结果合格。(2)贯入度。对于采用锤击法沉桩的，应对贯入度和入持力层深度进行双控制。由于预应力管桩的优势是端承力高，当上面两点不能兼顾时，应优先考虑端承力。比如某办公综合大楼，其持力层上部为密实砂层，下部砂层较松散。在施工过程中发现，上部砂层的贯入度较接近要求，但设计方为了控制入持力层深度，要求沉桩到下部砂层。可是下部砂层贯入度大，普遍为20～30cm。完成后经静载试验，该工程桩均沉降量过大，不合格，须补桩处理。
3.3接桩。预应力管桩在检测时经常在接桩部位附近存在明显的反射界面，其原因是：①珐琅盘与混凝土的波阻抗不一致；②接桩时上下节桩未完全对正，焊接马虎，未按要求在焊接后停歇一定时间。
3.4基坑开挖。桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖。基坑开挖应分层均匀进行，必须加强围护措施。基础开挖不当对预应力管桩造成的损害主要有两个原因：一是基坑开挖时，如果一次开挖过深，坑壁土的侧压力会在桩身上产生附加弯矩，把管桩推斜。当基坑开挖过深而支护又不好时，土体会发生侧滑，也会把桩身推斜，严重时还会被推断；二是由于大面积开挖的基础均使用机械开挖，挖土机在基坑运转时，对管桩发生推碰而把管桩碰裂撞断。有的挖土作业人员对管桩的认识不足，甚至把管桩当作围挡桩。某高层住宅楼，部分地下一层，基坑需开挖约3.0m，采用粉喷桩作为基坑围护。桩基础采用预应力管桩，桩长29.0～34.0m，由三节拼接而成。接桩采用焊接，承载力特征值最大2150kN，设计为静压法沉桩。由于场地处理不好，经常发生陷机现象，在施工一小部分桩后改用锤击法沉桩：桩基施工完工后进行基坑开挖。开挖面积几千平方米，分两段开挖，每段基坑均没有采用分层开挖，而是一次性开挖完。我们进场检测时，部分桩己可看出明显倾斜，有的倾斜度甚至超过45°。检测结果发现很多Ⅲ类、Ⅳ类桩。对最严重的两幢楼的工程桩进行全面动测，其中第3幢总桩数为122根，Ⅲ类桩15根、Ⅳ类桩58根。第5幢总桩数112根，Ⅲ类桩12根，Ⅳ类桩37根。整个工程最后补钻孔桩共157根，经济损失巨大。统计表明Ⅲ类桩主要集中在浅部。根据开挖结果，Ⅳ类桩分以下几种情况：桩身出现裂缝；桩身出现破碎区；桩身已彻底断为两段：桩身上下两节出现错位。前几种情况占主要。可以看出，基坑开挖不当使桩身侧压力增大，导致桩被推挤倾斜、推断是出现Ⅳ类桩的主要原因。
4、结语
随着静压管桩技术的广泛应用和发展，以及对静压管桩的理论研究，设计和施工经验的不断积累，其应用的技术水平也会不断提高，在工程中也将发挥更好的经济效益。
参考文献：
[1]曾健文，高强度预应力管桩的设计和施工要求[J]，施工技术，2001（01）
[2]戴洪军，蔡升华，郭纪中，预应力管桩承载力分析[J]，电力勘测，2001（03）
[3]王素花，霍进省，预应力混凝土管桩沉降异常浅析[J]，中小企业管理与科技，2010（01）
[4]张立恩，软土地基处理技术在房屋建筑工程中的应用[J]，科技创新导报，2010（06）
关键词：静压预应力管桩 施工 对策
中图分类号： TU471.8 文献标识码： A 文章编号：
1、前言
静压预应力管桩是在预应力技术和高性能混凝土的基础上发展起来的，利用静压或锤击的方法将空心圆筒体状的构件沉入地下，达到设计控制标高或承载力，以此作为建筑物的基础。传统的锤击法入桩常常排放出污染环境的油烟和噪音，严重影响周遍居民的居住环境；而静压高强预应力管桩由于具有单桩承载力较大，质量稳定，低噪音和无震动等特点，已得到广泛的应用并具有广阔的应用前景。
2、预应力管桩施工常见问题
预应力管桩的质量问题分为承载力不足和桩身质量问题。
2.1承载力不足。桩身承载力不足，可分地质破坏和桩身破坏两种原因。从静载试验结果看，软土地基预应力管桩承载力不足基本上属于地质破坏，Q-s曲线普遍表现为沉降量较大。
2.2桩身质量问题。桩身质量问题第一是桩身倾斜，第二是桩身结构完整性存在缺陷。从近年来的检测结果来看这类缺陷主要出现在两个部位：接桩位置和浅部5m内。
3、预应力管桩施工原因分析
3.1施工场地。这个原因主要存在于静压法沉桩。采用静压法沉桩对场地的要求很高，要平整坚硬，压桩机行驶的地基应有足够的承载力，不能使桩机在压桩过程中产生不均匀沉降。由于预应力管桩单桩承载力比较高，有时甚至达到几千KN，因此须大量回填平整，才能满足要求，但这个条件经常被忽视。建设单位因种种原因，未能按要求处理好场地，这样会造成几个后果：第一，由于表层地基承载力不足，在施工过程中容易发生陷机现象，一方面影响施工进度，另一方面陷机时，由于桩基沉降不一致，使土体的水平推力增大，会把邻近已经完工的桩推斜。由于预应力管桩桩径小，抗剪能力有限，严重时还会造成浅部断裂。第二由于静压桩机不能保持水平，因此在施工过程中需不断调整位置，使桩身不断受扭，由于接桩部位为薄弱部位，在这过程中容易受到损伤。
某工程桩基础采用静压预应力管桩，桩径φ400，桩长20.0m，极限承载力1200kN。地质条件为上部约0—1.7m厚为粘土层，1.7～12.1m为淤泥，12.1一15.4m为中砂层，15．4～17．3m為粗砂层。桩场16.0m以粗砂层为持力层。开发商为省钱，场地稍作处理即进行沉桩，桩基施工又赶上雨季，经常发生桩机陷机现象。在静载试验时发现，桩基虽未开挖，但部分已可看出明显倾斜。经测斜发现有52根桩存在不同程度的倾斜，占总桩数的42.6%，最大倾斜度为11.05%。
3.2终压值和贯入度。(1)终压值同样只存在于静压法沉桩。对终压值与极限承载力的关系，有关规范并未提出明确的关系式，只能根据经验进行控制。近几年的静载试验统计表明，终压值和极限承载力的关系随地质条件而改变，两者之间不存在明显的线性关系。但一般来说长桩，特别是穿过粘土层或砂层的桩基，由于后期固结力增长明显，终压值可小于极限承载力。但对于中短桩，特别是淤泥层下即为粗砂持力层的端承桩，其终压值应大于极限承载力，而且其比值应随砂层密实度的增加而增大。这是因为静压沉桩的过程比较快，砂层中的水会起到超静水压力作用。根据土力学原理，密实砂层在瞬时力作用下会表现一定的弹性，因此其瞬间抗压力比较大。以后随着时间推移，超静水压力慢慢释放，其抗压力逐渐变小。静载试验时，由于加荷时间较长，粗砂层更多地表现为塑性性质。某大厦工程，地质条件为0-2.0m为粘土层，2.0-13.0m为淤泥层，13.0+18.0m为密实粗砂层。桩型采用中500预应力管桩，桩长13.0m。在试桩时我们提出终压值应大于1.25倍极限承载力，但静载时其沉降值仍然偏大，后经复压后才满足规范要求。作为对比，某工程综合楼，地质条件为0～17m为粘土层，17～19.0m为淤泥，19.0—20.31n为粉质粘土20.3—22.0m为粗砂，22.0～23.1m为粘土，23.1～28.7m为淤泥质土，28.7—31.4m为粉质粘土，31.4m以下为粗砂层。同样采用静压预应力管桩，桩径φ500，桩长32.0m，为摩擦端承桩，设计极限承载力2900kN，中间要穿过粘土层、砂层、粉质粘土层，沉桩时终压值最大只到2200kN，只能对桩端进入持力层深度进行控制。桩基完成后进行静载试验，结果合格。(2)贯入度。对于采用锤击法沉桩的，应对贯入度和入持力层深度进行双控制。由于预应力管桩的优势是端承力高，当上面两点不能兼顾时，应优先考虑端承力。比如某办公综合大楼，其持力层上部为密实砂层，下部砂层较松散。在施工过程中发现，上部砂层的贯入度较接近要求，但设计方为了控制入持力层深度，要求沉桩到下部砂层。可是下部砂层贯入度大，普遍为20～30cm。完成后经静载试验，该工程桩均沉降量过大，不合格，须补桩处理。
3.3接桩。预应力管桩在检测时经常在接桩部位附近存在明显的反射界面，其原因是：①珐琅盘与混凝土的波阻抗不一致；②接桩时上下节桩未完全对正，焊接马虎，未按要求在焊接后停歇一定时间。
3.4基坑开挖。桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖。基坑开挖应分层均匀进行，必须加强围护措施。基础开挖不当对预应力管桩造成的损害主要有两个原因：一是基坑开挖时，如果一次开挖过深，坑壁土的侧压力会在桩身上产生附加弯矩，把管桩推斜。当基坑开挖过深而支护又不好时，土体会发生侧滑，也会把桩身推斜，严重时还会被推断；二是由于大面积开挖的基础均使用机械开挖，挖土机在基坑运转时，对管桩发生推碰而把管桩碰裂撞断。有的挖土作业人员对管桩的认识不足，甚至把管桩当作围挡桩。某高层住宅楼，部分地下一层，基坑需开挖约3.0m，采用粉喷桩作为基坑围护。桩基础采用预应力管桩，桩长29.0～34.0m，由三节拼接而成。接桩采用焊接，承载力特征值最大2150kN，设计为静压法沉桩。由于场地处理不好，经常发生陷机现象，在施工一小部分桩后改用锤击法沉桩：桩基施工完工后进行基坑开挖。开挖面积几千平方米，分两段开挖，每段基坑均没有采用分层开挖，而是一次性开挖完。我们进场检测时，部分桩己可看出明显倾斜，有的倾斜度甚至超过45°。检测结果发现很多Ⅲ类、Ⅳ类桩。对最严重的两幢楼的工程桩进行全面动测，其中第3幢总桩数为122根，Ⅲ类桩15根、Ⅳ类桩58根。第5幢总桩数112根，Ⅲ类桩12根，Ⅳ类桩37根。整个工程最后补钻孔桩共157根，经济损失巨大。统计表明Ⅲ类桩主要集中在浅部。根据开挖结果，Ⅳ类桩分以下几种情况：桩身出现裂缝；桩身出现破碎区；桩身已彻底断为两段：桩身上下两节出现错位。前几种情况占主要。可以看出，基坑开挖不当使桩身侧压力增大，导致桩被推挤倾斜、推断是出现Ⅳ类桩的主要原因。
4、结语
随着静压管桩技术的广泛应用和发展，以及对静压管桩的理论研究，设计和施工经验的不断积累，其应用的技术水平也会不断提高，在工程中也将发挥更好的经济效益。
参考文献：
[1]曾健文，高强度预应力管桩的设计和施工要求[J]，施工技术，2001（01）
[2]戴洪军，蔡升华，郭纪中，预应力管桩承载力分析[J]，电力勘测，2001（03）
[3]王素花，霍进省，预应力混凝土管桩沉降异常浅析[J]，中小企业管理与科技，2010（01）
[4]张立恩，软土地基处理技术在房屋建筑工程中的应用[J]，科技创新导报，2010（06）