谈预应力混凝土管桩施工技术及常见问题处理

凌加发

摘要：预应力混凝土管桩主要运用于土层较软的软粘土地基，其具有施工速度快、工期短、造价低、承载力较高等优点，因此在工程实际中得到了普遍的使用。其常用的施工方法有静力压桩法和锤击沉桩法。

关键词：预应力混凝土管桩；施工技术；问题

中图分类号：TU37 文献标识码： A

引言

随着我国现代化建设的发展，建筑市场发展的需求，我国的预制管柱的技术有了较大的发展。预应力混凝土管桩由于其具有质量保证、施工方便、施工时间短、现场脏污少等等许多优点，而被广泛采用。

一、预应力混凝土管桩施工特点

预应力混凝土管桩在被压入土过程中,地基土受到重塑扰动,桩压入时所受到的土体阻力并不完全是静态阻力,但也不同动态阻力,压桩阻力是由桩侧摩阻力和桩尖阻力组成的,压桩阻力的大小和分布规律的影响因素主要是土质、土层排列、硬土层厚度、埋入持力层深度等。

在穿过上覆软土层时,压桩阻力较小。主要是因为对于上覆土层为较软土层,如饱和粘性土、粉土等,其瞬时排水固结效应不明显,体积压缩变形小,桩体在贯入时会产生超静孔隙水压力。当将桩压到密实砂层、硬塑坚硬的风化残积土、强风化岩等持力层时,压桩力会急剧上升。因为将桩压到持力层时,在压桩力剧烈的挤压挤密作用下,桩端附近的土己经不是原状土,而是形成超压密土层区和挤密加固区,强度比原状土的强度高。压桩完成后,随桩侧土孔压消散、再固结和触变恢复,最终形成一层紧贴于桩表面的硬壳,最后管桩由桩身摩擦力与端承作用提供承载力。

二、预应力混凝土管桩的作用机理及受力分析

预应力混凝土管桩，其初始荷载是先在桩身上部产生垂直应力及弹性形变，并逐渐向桩身下部传递形成摩擦阻力，致使樁身处于弹性压缩状态。随着荷载应力的增加，当桩身垂直应力传递到桩身底端时，桩端土层受压密实紧缩、变形加大。随着静压荷载桩端阻力的增加，桩顶部位侧阻力首先达到极限，对应于荷载增量，抗力摩阻减小，桩端阻力增大，最终导致桩端土出现塑性。从而提高了预应力混凝土管桩的单桩承载力。

预应力混凝土管桩施工时，静压器械强大的锤击力将预应力混凝土管桩强行打入密实砂层或风化岩层内，受外力冲击波和动应力影响，桩尖附近持力岩土层受到瞬间性剧烈挤压，单位密度加大，其承载力性能相对提高。预应力混凝土管桩大多数采用开口式桩尖，软土地基上部土层对管桩阻力影响较小，锤击冲击力直接作用在桩端土体，直接向下传递压缩波、剪切波和动应力，桩端土不断被挤入桩腔内，土挤力与桩壁摩擦力平衡后形成土塞效应，提高了承载能力。

三、预应力混凝土管桩的施工要点

预应力混凝土管桩施工时，要根据工程施工设计方案、岩土地质勘察报告、施工现场工况环境，选择适宜的沉桩机械，注意如下施工要点：

1、沉桩

预应力混凝土管桩沉桩过程中，应严格控制管桩的倾斜率及沉桩速度。尽量一次性将桩身沉桩到位，避免在接近设计深度时接桩。对采用闭口桩尖的管桩，应及时在管桩内孔灌注相关混凝土砂浆，沉桩顺序宜从中间向四周进行。

2、送桩

预应力混凝土管桩施工过程中，当桩顶沉至接近地面时，应测出桩身垂直度并检查桩顶质量，修正锤击沉桩的最后贯入度，及时送桩，并按照施工设计方案及要求，保障送桩深度的规范性。

3、接桩

接桩工艺及质量是影响预应力混凝土管桩质量的因素。施工时，应合理配置桩段，尽量减少接桩。接桩时要严格按照施工程序及规范要求，采用端板焊接连接、法兰连接或机械头连接等接桩技术，保障接头连接强度高于管桩桩身强度。

4、截桩

当预应力混凝土管桩顶部高于设计标高时，往往需要进行截桩处理，严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。截桩时应保留并将桩身全部预应力钢筋埋入承台内，确保截桩后管桩的强度性能质量。

四、施工中常遇问题及处理措施

1、桩身倾斜

施工中桩身倾斜应根据具体情况进行分析处理，当倾斜大于0.8%时可认为桩身倾斜较大。若此时第一节桩没有全部施工完毕，应及时进行观测并对其纠正，纠正方法可使用移动桩架等强行回扳的方法，后续桩节焊接时，一定要保证桩的垂直度，否则将导致桩身倾斜的加大，处理难度加大。

2、桩身移位与桩顶上浮

桩身移位与桩顶上浮对结构的承载力影响较大。为防止此质量问题的发生，应合理安排管桩的施工顺序，同时在打桩过程中应详细观察周围管桩沉降或上升情况，在周围管桩上设置观察点，利用远处的固定水准点进行对比分析，从而确定沉降或上升情况。根据本工程实际情况，采取管桩施工从内向外的施工顺序，以尽量减少对先施工桩的影响，桩顶上浮及桩身位移均控制在规范允许范围之内。

3、截桩时产生裂缝

PHC桩虽采用高强混凝土制作，内配置预应力钢筋，但桩身较脆，在受到强烈撞击时，易产生贯穿性纵向裂缝，影响桩的使用。当管桩施工达到设计要求的灌入度时，可能桩身还有多余桩长未达到设计标高，此时，需要进行截桩，截桩宜用以下方法:采用环形切割机切割或者是采取工具钢套箍，紧箍在切口下部桩身上，沿套箍凿出一道沟槽，然后再行扩大、切断，截桩时严禁用大锤敲砸。本工程采用专用的PHC桩环形专用切割机割桩，割口良好，未产生任何裂缝。

4、管桩桩头破碎

管桩施工中，容易发生桩头破碎，被打坏的现象，主要原因:设计过于保守，导致桩体过长，管桩无法打到设计桩顶标高，但是施工单位仍以桩顶标高控制，由于管桩受阻力较大，桩体不再下沉，桩头破坏；桩垫在施工中磨损严重，需要及时更换。由于桩帽尺寸与桩不匹配，导致桩头受到瞬时冲击力过大而损坏。施工中为防止桩头破坏，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，检查桩垫桩帽是否合适，如果不合适，需更换或补充软垫。及时与设计者沟通，核算其合理桩长，并对施工技术人员进行技术交底，使其认识到标高控制和贯入度控制的要求并运用到具体实际中。

五、施工过程的质量控制

1、检测混凝土预制管桩质量

预应力混凝土管桩的质量性能，是保障整个管桩施工效果的前提。施工前必须针对混凝土管桩构件的外观平整度密实度、钢筋强度等质量强度性能进行严格的检测。检查吊运时应轻吊轻放，严防碰撞，现场堆放时场地应平整，坚实。

2、试压混凝土预制管桩效果

根据现场地质工况，选择规范性地质岩层结构，针对混凝土管桩进行静压沉桩实验，适当控制压桩阻力、调节桩机平衡，通过静载荷试验检测设备安装的稳固性，保障管桩施工的均匀受力，确定承载力数值。

3、严格控制管桩施工程序质量

预应力混凝土管桩施工时，要科学的按照施工设计方案，优化施工程序，安装施工器械，保障器械的稳固性，控制下桩垂直度，压桩过程中，要保障眼妆的均匀受力程度。接桩时要严格接桩焊接的工艺方法，严格接桩技术参数，保障接桩质量强度。截桩时应采用锯桩技术，严禁用大锤横向敲击或机械力强行推断，避免发生桩管破损开裂，影响桩管结构的承载性能及强度质量。

4、预压管桩施工后的验收监理

预应力混凝土管桩施工完毕后，要严格按照检测程序，采用反射波小应变检测法在桩顶瞬时激振的情况下，利用精密仪器分析桩体中弹性传播的波形特征，判定管桩桩体质量，检测工程桩身的质量性能。

结束语

由此可见，施工单位严格执行国家、地方有关技术规范，加强现场人员的现场质量保证体系正常运行，不断提高现场施工人员的质量意识，保证施工质量，高强预应力混凝土管桩（PHC桩）在建筑工程施工中有广阔的应用前景。

结束语

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