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摘要:文章结合某实验楼桩基工程的施工，研究了静压预应力混凝土管桩施工的质量控制措施；针对施工中常见的质量问题，提出了预防和解决的方法。
关键词:预应力混凝土管桩；静压法；质量控制
先张法高强预应力混凝土管桩，是在预制构件厂内用离心成型法生产的产品；静压高强预应力混凝土管桩基础的施工工艺简单、经济成本低、施工速度快、安全可靠性高，是目前应用比较广泛的基础形式；随着高强预应力管桩桩径类型多样、单桩承载力高，制造工艺日渐成熟的特点，特别是无噪音、无污染, 非常适合在城市中心区施工的优点，其应用必将越来越广泛，但由于地质勘探资料的局限性、施工情况变化的不确定性等因素，常常引起各种各样的质量问题，文章结合某实验楼桩基工程的施工，研究了高压预应力混凝土管桩施工中质量控制措施，并针对施工中常见的质量问题，提出了预防和解决的方法。
1、工程概况
某实验楼项目，总建筑面积18750m2,框架结构,地上七层,半地下一层，工程地质勘探报告中地质情况如下:地表杂填土层，层厚2.7～6.20m，粉质粘土，可塑； 第2层，层厚2.40～4.90m，砂质粘性土，可塑；第3层，层厚2.60～17.90m，砂质粘性土，硬塑；第4层，层厚2.00～5.50m，砂质粘性土，可塑；第5层，层厚1.20～7.20m，花岗岩石，全风化；第6层，层厚0.90～3.80m，花岗岩石，强风化；基础设计采用静压预应力钢筋混凝土管桩、桩径Ф500 mm、壁厚125mm、AB型；设计桩长25～35m，桩身混凝土强度设计等级C60，单桩坚向承载力特征值为1800KN，第6层为桩端持力层。
2、压桩质量控制措施
2.1 压桩前的质量控制
（1）检查主要施工设备的技术性能资料，检查批准的施工组织设计或施工方案，检查监理对施工组织设计或施工方案的批复意见要，检查专业分包合同，管理人员委派书等资料。
（2）選用的桩机是否符合场地地质情况、符合设计图纸中选用的管桩规格、单桩极限承载力等的要求，质量、安全控制措施是否落实到位等。
（3）检查管桩出厂合格证、检验报告、管桩尺寸的允许偏差值等，对管桩的外观质量进行检查，不允许出现环向和纵向裂纹，不符合要求的责令更换。
（4）现场检查压桩机是否安装调试好，最大压桩重量（包括桩机自重和配重）是否满足 1.2～1.5倍单桩竖向极限承载力的要求。
（5）复核轴线、桩位、控制标高的准确性，桩位复测允许存在偏差值，单桩为10 mm，全桩为20 mm，桩位位置应用醒目标志标识。
2．2压桩过程中的质量控制
（1）起吊前先检查桩身有无裂纹，是否完好，对有缺陷的桩应进行报废处理，起吊时应保持平稳，保护桩身质量，避免碰、撞、拖造成质量缺陷。
（2）正式压桩前应组织相关部门进行工艺性试压桩，以确定本工程的持力层强度、桩长、终压值、复压次数和复压沉降量等收桩的参考指标；本项目采用现场静荷载试验确定单桩竖向极限承载国标准值，按规定本项目试桩的数量为5根。
（3）第一节桩吊桩到位后应核对其桩心就位情况，当管桩插入地面1米左右或接桩时，应重新观察、调整桩的垂直度，在施工过程中，决不允许用桩机拖桩来调整桩位的垂直度，以免影响成桩的质量。
（4）沉桩过程中沉管速度不能太快，一般控制在1.8米/ min左右为宜。
（5）管桩对接前应用钢刷将上下端板清刷干净，用导向箍引导上节管桩位，待上下节桩固定并拆除导向箍后再分层施焊,焊接宜用二氧化碳气体保护电弧焊， 焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4～6个固定点，施焊由两个焊工对称同步进行，焊接层数不少于两层,内层焊清理干净后方能施焊外一层，内外层焊位置应错开，焊缝要饱满、连续，焊好后应自然冷却8 min后方可施压，严禁用水冷却。
（6）合理配置桩长，尽量使同一承台桩接头位置错开，尽量避免接桩时桩尖处于砾砂层内。
（7）沉桩过程中应仔细观察压力表读数，并做好原始数据记录，记录所压桩号、节数、每节配桩长度、每节桩压力表计数、稳压时的贯入度、终压值等，以判断桩的质量和承载力，防止错压、漏压现象的发生，当桩端持力层为遇水软化的风化岩（土）层时，应根据设计要求进行管桩端封底混凝土施工。
（8）收桩，是整个压桩过程的关键，桩长应达到设计图纸要求，终压值应略高于2倍单桩承载力特征值，然后利用2倍单桩承载力特征值进行3～5次复压，每次持荷时间1min～2min，最后两次沉降总和小于设计要求或小于5 mm。
（9）收桩后桩头高出地面的部分应及时截断，避免机械碰撞或将桩头用作拉锚点，截断桩头必须用锯桩器切割，严禁用大锤横向敲击或扳拉截断。
3、施工中常见质量问题的防治措施
3.1 挤土效应和振动影响
静压预应力管桩时，由于沉桩使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应，可通过以下方法来防治:
(1)控制布桩密度,对桩距较密部分的管桩采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小50～100mm，深度为1/3～1/2桩长，施工时随钻随打，或采用间隔跳打法施工。
(2)控制沉桩速率，一般控制在1m/min左右，制定有效的沉桩顺序，并根据桩的入土深度，先长后短、先高后低，若桩较密集，且离建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端离建筑物较远时，宜从中间向两端进行；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。
(3)设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，减少挤土效应；设置隔离板桩或地下连续墙，或开挖地面排土沟等，以消除挤土效应。
（4）施工顺序要充分考虑群桩的挤土效应，一般选择先中间后周边的压桩顺序，当毗邻其它建筑物时，选择邻近建筑物的一边向另一边压桩。
3.2 沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩
（1）打桩前应详细了解场地情况，相应安排压桩施工计划，对浅层障碍物可采用挖土机挖除；当遇到浅层(4M内)老基础、大孤石，较深部(20M左右)的硬塑老粘土、非常密实的砂层、沙砾层等，影响施工时可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后沉桩。
（2）沉桩时遇到硬土层或砂层而发生沉桩阻力突然增大时，可采用引孔压桩法施工，或采用间歇施压法，使桩缓慢下沉直至穿透硬土或砂层，当遇到持力层岩面起伏较大时，可采用调整静压力或反复施压法使桩尖逐渐进入岩层内，然后再加大静压力，这样可避免桩头侧向受力较大而发生断桩问题；沉桩过程中除接桩外应连续施压，接桩停歇时间不宜大于30 min。
3.3 斜桩
(1)场地要平整坚硬, 设置合理的排水措施保证施工场地平整坚实，在较软的场地中应适当铺设道渣, 提高地基承载力，避免桩机在打桩过程中产生不均匀沉降、下陷而造成桩身倾斜。
(2)施工过程中要严格控制好桩身垂直度，重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5%，桩帽、桩身及送桩杆应在同一直线上，桩机要求水平，沉桩时采用经纬仪在两个方向揣测校准。
（3）在沉管过程中发现桩位误差过大，超过规定且偏差将使桩的受力产生不良影响时，应及时进行补桩，补桩位置和规格由设计单位确定，本项目补桩3条（桩径Ф400 mm），经检测各指标达到设计要求。
(4)尽量减少接桩，预制管桩接头不宜超过3个，接桩在桩尖进入硬土层后进行，接桩时上、下桩的中心线偏差不大于2mm，节点弯曲矢高不大于桩段的0.1%。
(5)制定合理的施工顺序，布置桩位时桩与桩的中心距不小于3倍桩径，桩基施工后的孔洞应及时回填。
(6)桩基基坑开挖应在停歇期后再进行，且要分层均匀进行，必须加强围护措施，防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩造成桩身移位变形，以确保桩身结构的完整性。
3.4 桩顶位移
（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宜使用。
（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, 接头施工应严格按照规程操作。
（3) 沉桩期间不得开挖基坑, 沉桩完毕后停歇一段时间后方可开挖, 停歇时间按地质情况、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙水压力消散情况等来确定。
3.5 沉桩达不到设计深度
发生管桩沉不下去时, 应详细查明工程地质情况, 正确分析选择的持力层、施工机械、施工方法等情况，找出原因后再对症下药，调整施工方法及压桩顺序等。
4、工程效果
本实验楼桩基工程共压桩453根，最深的35.65米，最浅的16.35米，平均入土长度29.76米，整个过程严格按上述方法施工、检测、验收，并全过程旁站观察和记录，及时解决施工中发生的问题；共对93根桩进行各种检测，其中I类桩90根，占总检测桩的96.8%，II类桩3根，占总检测桩的3.2%；从成本上算，比灌注桩节省投资约35%，节约时间差约45%；实践证明在复杂地基土中静压预应力混凝土管桩是一个经济合理的方案。
参考文献
[1]谢德平.论PHC管桩静压法施工及质量控制.四川建材，2009年第5期。
[2]王碧辉.管桩施工的质量管理分析.科技创新导报，2009年第4期。
[3]土木工程施工(第2版).武汉，武汉理工大学出版社，2004.7。
关键词:预应力混凝土管桩；静压法；质量控制
先张法高强预应力混凝土管桩，是在预制构件厂内用离心成型法生产的产品；静压高强预应力混凝土管桩基础的施工工艺简单、经济成本低、施工速度快、安全可靠性高，是目前应用比较广泛的基础形式；随着高强预应力管桩桩径类型多样、单桩承载力高，制造工艺日渐成熟的特点，特别是无噪音、无污染, 非常适合在城市中心区施工的优点，其应用必将越来越广泛，但由于地质勘探资料的局限性、施工情况变化的不确定性等因素，常常引起各种各样的质量问题，文章结合某实验楼桩基工程的施工，研究了高压预应力混凝土管桩施工中质量控制措施，并针对施工中常见的质量问题，提出了预防和解决的方法。
1、工程概况
某实验楼项目，总建筑面积18750m2,框架结构,地上七层,半地下一层，工程地质勘探报告中地质情况如下:地表杂填土层，层厚2.7～6.20m，粉质粘土，可塑； 第2层，层厚2.40～4.90m，砂质粘性土，可塑；第3层，层厚2.60～17.90m，砂质粘性土，硬塑；第4层，层厚2.00～5.50m，砂质粘性土，可塑；第5层，层厚1.20～7.20m，花岗岩石，全风化；第6层，层厚0.90～3.80m，花岗岩石，强风化；基础设计采用静压预应力钢筋混凝土管桩、桩径Ф500 mm、壁厚125mm、AB型；设计桩长25～35m，桩身混凝土强度设计等级C60，单桩坚向承载力特征值为1800KN，第6层为桩端持力层。
2、压桩质量控制措施
2.1 压桩前的质量控制
（1）检查主要施工设备的技术性能资料，检查批准的施工组织设计或施工方案，检查监理对施工组织设计或施工方案的批复意见要，检查专业分包合同，管理人员委派书等资料。
（2）選用的桩机是否符合场地地质情况、符合设计图纸中选用的管桩规格、单桩极限承载力等的要求，质量、安全控制措施是否落实到位等。
（3）检查管桩出厂合格证、检验报告、管桩尺寸的允许偏差值等，对管桩的外观质量进行检查，不允许出现环向和纵向裂纹，不符合要求的责令更换。
（4）现场检查压桩机是否安装调试好，最大压桩重量（包括桩机自重和配重）是否满足 1.2～1.5倍单桩竖向极限承载力的要求。
（5）复核轴线、桩位、控制标高的准确性，桩位复测允许存在偏差值，单桩为10 mm，全桩为20 mm，桩位位置应用醒目标志标识。
2．2压桩过程中的质量控制
（1）起吊前先检查桩身有无裂纹，是否完好，对有缺陷的桩应进行报废处理，起吊时应保持平稳，保护桩身质量，避免碰、撞、拖造成质量缺陷。
（2）正式压桩前应组织相关部门进行工艺性试压桩，以确定本工程的持力层强度、桩长、终压值、复压次数和复压沉降量等收桩的参考指标；本项目采用现场静荷载试验确定单桩竖向极限承载国标准值，按规定本项目试桩的数量为5根。
（3）第一节桩吊桩到位后应核对其桩心就位情况，当管桩插入地面1米左右或接桩时，应重新观察、调整桩的垂直度，在施工过程中，决不允许用桩机拖桩来调整桩位的垂直度，以免影响成桩的质量。
（4）沉桩过程中沉管速度不能太快，一般控制在1.8米/ min左右为宜。
（5）管桩对接前应用钢刷将上下端板清刷干净，用导向箍引导上节管桩位，待上下节桩固定并拆除导向箍后再分层施焊,焊接宜用二氧化碳气体保护电弧焊， 焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4～6个固定点，施焊由两个焊工对称同步进行，焊接层数不少于两层,内层焊清理干净后方能施焊外一层，内外层焊位置应错开，焊缝要饱满、连续，焊好后应自然冷却8 min后方可施压，严禁用水冷却。
（6）合理配置桩长，尽量使同一承台桩接头位置错开，尽量避免接桩时桩尖处于砾砂层内。
（7）沉桩过程中应仔细观察压力表读数，并做好原始数据记录，记录所压桩号、节数、每节配桩长度、每节桩压力表计数、稳压时的贯入度、终压值等，以判断桩的质量和承载力，防止错压、漏压现象的发生，当桩端持力层为遇水软化的风化岩（土）层时，应根据设计要求进行管桩端封底混凝土施工。
（8）收桩，是整个压桩过程的关键，桩长应达到设计图纸要求，终压值应略高于2倍单桩承载力特征值，然后利用2倍单桩承载力特征值进行3～5次复压，每次持荷时间1min～2min，最后两次沉降总和小于设计要求或小于5 mm。
（9）收桩后桩头高出地面的部分应及时截断，避免机械碰撞或将桩头用作拉锚点，截断桩头必须用锯桩器切割，严禁用大锤横向敲击或扳拉截断。
3、施工中常见质量问题的防治措施
3.1 挤土效应和振动影响
静压预应力管桩时，由于沉桩使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应，可通过以下方法来防治:
(1)控制布桩密度,对桩距较密部分的管桩采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小50～100mm，深度为1/3～1/2桩长，施工时随钻随打，或采用间隔跳打法施工。
(2)控制沉桩速率，一般控制在1m/min左右，制定有效的沉桩顺序，并根据桩的入土深度，先长后短、先高后低，若桩较密集，且离建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端离建筑物较远时，宜从中间向两端进行；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。
(3)设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，减少挤土效应；设置隔离板桩或地下连续墙，或开挖地面排土沟等，以消除挤土效应。
（4）施工顺序要充分考虑群桩的挤土效应，一般选择先中间后周边的压桩顺序，当毗邻其它建筑物时，选择邻近建筑物的一边向另一边压桩。
3.2 沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩
（1）打桩前应详细了解场地情况，相应安排压桩施工计划，对浅层障碍物可采用挖土机挖除；当遇到浅层(4M内)老基础、大孤石，较深部(20M左右)的硬塑老粘土、非常密实的砂层、沙砾层等，影响施工时可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后沉桩。
（2）沉桩时遇到硬土层或砂层而发生沉桩阻力突然增大时，可采用引孔压桩法施工，或采用间歇施压法，使桩缓慢下沉直至穿透硬土或砂层，当遇到持力层岩面起伏较大时，可采用调整静压力或反复施压法使桩尖逐渐进入岩层内，然后再加大静压力，这样可避免桩头侧向受力较大而发生断桩问题；沉桩过程中除接桩外应连续施压，接桩停歇时间不宜大于30 min。
3.3 斜桩
(1)场地要平整坚硬, 设置合理的排水措施保证施工场地平整坚实，在较软的场地中应适当铺设道渣, 提高地基承载力，避免桩机在打桩过程中产生不均匀沉降、下陷而造成桩身倾斜。
(2)施工过程中要严格控制好桩身垂直度，重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5%，桩帽、桩身及送桩杆应在同一直线上，桩机要求水平，沉桩时采用经纬仪在两个方向揣测校准。
（3）在沉管过程中发现桩位误差过大，超过规定且偏差将使桩的受力产生不良影响时，应及时进行补桩，补桩位置和规格由设计单位确定，本项目补桩3条（桩径Ф400 mm），经检测各指标达到设计要求。
(4)尽量减少接桩，预制管桩接头不宜超过3个，接桩在桩尖进入硬土层后进行，接桩时上、下桩的中心线偏差不大于2mm，节点弯曲矢高不大于桩段的0.1%。
(5)制定合理的施工顺序，布置桩位时桩与桩的中心距不小于3倍桩径，桩基施工后的孔洞应及时回填。
(6)桩基基坑开挖应在停歇期后再进行，且要分层均匀进行，必须加强围护措施，防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩造成桩身移位变形，以确保桩身结构的完整性。
3.4 桩顶位移
（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宜使用。
（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, 接头施工应严格按照规程操作。
（3) 沉桩期间不得开挖基坑, 沉桩完毕后停歇一段时间后方可开挖, 停歇时间按地质情况、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙水压力消散情况等来确定。
3.5 沉桩达不到设计深度
发生管桩沉不下去时, 应详细查明工程地质情况, 正确分析选择的持力层、施工机械、施工方法等情况，找出原因后再对症下药，调整施工方法及压桩顺序等。
4、工程效果
本实验楼桩基工程共压桩453根，最深的35.65米，最浅的16.35米，平均入土长度29.76米，整个过程严格按上述方法施工、检测、验收，并全过程旁站观察和记录，及时解决施工中发生的问题；共对93根桩进行各种检测，其中I类桩90根，占总检测桩的96.8%，II类桩3根，占总检测桩的3.2%；从成本上算，比灌注桩节省投资约35%，节约时间差约45%；实践证明在复杂地基土中静压预应力混凝土管桩是一个经济合理的方案。
参考文献
[1]谢德平.论PHC管桩静压法施工及质量控制.四川建材，2009年第5期。
[2]王碧辉.管桩施工的质量管理分析.科技创新导报，2009年第4期。
[3]土木工程施工(第2版).武汉，武汉理工大学出版社，2004.7。