静压预应力砼管桩施工质量与安全控制措施探讨

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本文结合静压高强预应力混凝土管桩的施工特点,针对其施工质量和施工安全技术问题进行了详细探讨,介绍了施工实践过程中如何采取一些具体措施来控制施工质量和施工安全,并对静压高强预应力混凝土管桩桩基检测分析进行了详细阐述总结。

摘要

本文结合静压高强预应力混凝土管桩的施工特点，针对其施工质量和施工安全技术问题进行了详细探讨，介绍了施工实践过程中如何采取一些具体措施来控制施工质量和施工安全，并对静压高强预应力混凝土管桩桩基检测分析进行了详细阐述总结。

关键词：静压预应力混凝土管桩；桩基检测；质量控制

1引言………………………………………………………………………………1

2工程实例…………………………………………………………………………1

3预应力混凝泥土薄壁管桩常见问题质量分析…………………………………2

3.1桩身断裂………………………………………………………………………2

3.2桩顶位移………………………………………………………………………3

3.3 桩身倾斜………………………………………………………………………3

4 静压高强预应力管桩施工技术及质量控制……………………………………3

4.1 静压管桩施工工艺流程………………………………………………………3

4.2 静压高强预应力管桩施工……………………………………………………4

4.3 静压高强预应力管桩施工质量控制措施……………………………………4

4.3.1压桩前的质量控制……………………………………………………………4

4.3.2压桩过程中的质量控制………………………………………………………5

4.3.3基坑开挖阶段的质量控制……………………………………………………7

4.3.3桩基检测………………………………………………………………………8 5 静压管桩施工安全控制措施……………………………………………………8

6 结束语……………………………………………………………………………9

参考文献……………………………………………………………………………10

1 引言

静压高强预应力薄壁管桩由于具有施工环境整洁无排污、单桩承载力直观、质量稳定、施工效率高、工期短、噪音低、造价低和无震动等特点，越来越被设计院、业主和广大工程技术人员重视和采用，已在很多地区得到广泛应用。然而，资料和工程实践表明，由于高强预应力薄壁管桩的高脆性和桩基地质的不确定性，由此也引发了许多施工质量和安全技术问题。

预应力混凝土薄壁管桩在桩压入过程中，以桩基本身的重量和配重作为反作用力，克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力，当管桩在竖向静压力作用下沉入土中时，桩周土体发生急速而激烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大降低，桩身很容易下沉。

静压管桩基础的施工质量虽然较沉管灌注桩、锤击桩等施工方法稳定，但由于其工序多、涉及面广，在全过程中，稍有不慎或把关不严，就会造成质量事故或质量隐患，教训也是屡见不鲜的。影响桩基施工质量的因素有多方面，如：地质勘探资料的局限性、地质情况的不可预见性、桩身的高脆性、桩身材料预制或压桩施工管理不完善等。本文将结合静压高强预应力管桩的施工特点，针对这些问题进行了探讨。 2 工程实例

1、本工程为：苏州市金山路工业用房2#、3#、4#工程；

2、建设单位：苏州市吴中区木渎镇新华村经济合作社；

3、施工单位：苏州嘉盛建设工程有限公司；

4、监理单位：苏州新民建设监理有限公司；

5、本工程为五层建筑：其中2#地上5层，地下1层，3#、4#为地上5层。建筑

面积共48346.14平方；

6、本工程设有3条伸缩缝，将机构平面分成4个抗震单元，缝宽120 CM；

7、建筑结构形式：结构设计采用现浇混泥土框架结构体系，结构的设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为6度。

本工程采用静压预应力高强度混凝土管桩（PHC），本工程基础公用管桩1101根，其中2#基础PHC管桩共309根，2#3#共用792根。（ZH-1.3）桩型号：PHC-500(100)-A-C70-13（桩长），单桩竖向承载力极限值为2400KN，桩长约为26米，桩顶标高为-6.480米，由打入深度及油压表读数双控，接桩采用焊接。桩端持力层为⑧—1层粉质粘土层，桩进入⑧层土深度不小于1.5m，试桩报告提供的单桩承载力特征值为1200kN。建筑场地土层构成特征见表1所示。

表1 建筑场地土层构成特征表

（注：fak-地基土承载力特征值，qsk/qpk-桩的极限侧阻力标准值/桩的极限端阻力标准值） 3 预应力混凝泥土薄壁管桩常见质量问题分析

3.1桩身断裂

1.桩身在施工中出现较大弯曲，在反复冲击的集中荷载下，超过桩身抗弯矩而断裂，

这种情况出现主要由于：

1）桩的长细比过大，沉桩时又遇到硬土层；

2）桩在制作过程中，桩身弯曲超过规定；

3）桩尖偏离中轴线，沉桩时遇有硬土层把桩尖挤向一侧；

4）沉桩时不垂直，在校正桩的倾斜时，使桩身产生弯曲；

5）两节桩相接时，由于不在同一轴线上产生弯曲；

6）在饱和软粘土中沉桩时，超静孔隙水压力的影响和土方开挖产生过大的土压力差使桩身发生弯曲。

3.2桩顶位移

1.桩入土后，遇到大坚硬的障碍物使桩向一侧斜；

2.二节桩施工时，由于接桩时位置不正，使桩顶偏位；

3.桩身原有弯曲，沉入土后，使桩顶位移距较小，沉桩时把相邻桩堆向一侧或使地面隆起将相邻桩一起拱起；

3.3桩身倾斜

1.施工场地不平，或表面松软，因而沉桩施工机械产生倾斜，同时使桩身随之倾斜；

2.送桩时，送桩管与桩身不在同一直线上；

3.桩身弯曲度超过规定值、桩尖偏离中轴线；

4.桩尖在地下遇见大块坚硬障碍物；

5.桩顶与桩冒接触面不平，桩身受偏心荷载作用，入土后桩身倾斜；

6.二节桩施工时，由于接桩时上下桩不在同一轴线上，使桩沉入后桩身倾斜；

7.桩距太近，邻桩压桩时土体挤压。

4 静压高强预应力管桩施工技术及质量控制

4.1 静压管桩施工工艺流程

定桩位（测量、编号、复合）→压桩机到位（确定型号、标定技术参数）→吊桩、对中（控制吊点、垂直度）→焊桩尖（查焊接）→压第一节桩（确保桩垂直度）→焊接接桩（查电焊工资质、焊条、焊序、焊接层数、质量、自然冷却时间等）→压第N节桩（进行全过程测量、调控）→送桩、终桩（对送桩压力与标高进行双控）→移机（地压耐力、压桩顺序）→截桩（锯桩器截割）→记录、核查压桩及桩基检测相关资料。

4.2 静压高强预应力管桩施工

放桩位，商品桩到位，桩机就位，吊臂吊桩到桩机位，对桩位，校正桩垂直度，垂直度控制在千分之一，桩入土2米后，严禁用桩机校正垂直度。首先垂直度特别重要，必须严格控制好，继续压桩，用送桩架送桩至标高，处理可能存在的余桩时，移机至下一桩位后处理。由于该场地为工业厂房拆迁区，表面土2m以上砼基础障碍物较多，因此在装桩基施工前应先清除障碍物后平整场地并压实，根据施工过程，判断桩在施工中是否有挤土效应而造成桩位偏差及桩顶标高反弹，边施工边复核桩位尺寸，施工承台桩时，应由内向外施工，或控制施工速率。

施工顺序宜自西向东并由北向南施工。安全施工距离周围尺寸从桩中心至边大约6米，如遇地下管道等设施面宜铺设钢板，防止压坏。

沉桩过程中，粉质粘土层中有一层1m左右厚含砾中粗砂，当桩头进入后，力表读数便快速上升，并且机身开始抖动，有少部分桩出现断桩。后来通过加大桩机配重，并在遇砾砂层时及时调整静力，采取忽停忽压的冲击施压法，使桩缓慢下沉穿透砾砂层。另外，有一部分场地⑧层土起伏较大，当桩头遇岩层压力加大、使桩的侧向受力加大时，侧向受力会造成桩头突然折断。针对这种情况，施工人员采取相应措施，要求主机在桩头接近⑧层土时放慢沉桩速度，当压力表值快速上升时及时调低压力，用较小压力反复压平桩头土层，待桩头进入⑧层土后，再加压力值至终压值。

4.3静压高强预应力管桩施工质量控制措施

4.3.1 压桩前的质量控制

1）审核施工方案。主要看其施工人员配备及持证上岗情况；选用的压桩机型是否符合场地地质情况、是否符合设计图纸中选用的管桩规格及单桩竖向极限承载力的要求；压桩顺序安排是否符合建筑桩基有关技术规范要求；质量、安全、控制措施是否到位等。

2）现场检查压桩机是否安装调试好，油压表是否按期检测，配重是否满足大于

1.2～1.5倍单桩竖向极限承载力的要求，是否会产生沉机、走位等现象；边桩、角桩是否有足够压桩位置和是否会对邻近建筑物产生侧向挤压影响；施工现场架空和地下障碍物是否已经处理。

3）管桩进场时应检查其出厂合格证、检验报告和产品说明按不同规格、长度及施工顺序合理堆放在坚实平整的地上（一般宜单层堆放，叠层堆放时不得超过4层），并采用可靠的防滚、防滑措施。

4）检查电焊条、焊丝、桩尖等其他进场材料质量证明文件，并现场核对实物。

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20mm。桩位可用打人短钢筋、系上红色胶带和洒一圈白石灰水来做醒目标志。

6）正式压桩前应组织设计、地质、建设、监理、质监和施工等单位在现场共同进行工艺性试压桩，以确定持力层强度、桩长、终压值、复压次数和复压时沉降量等收桩标准的重要参数。

4.3.2压桩过程中的质量控制

1）桩在起吊时应保持平稳，保护桩身质量，避免砸、撞、拖造成断裂，起吊时同时检查桩身有无裂纹，是否完好，对断裂桩进行报废处理，桩在现场翻运后堆放平整。

2）应严格按照施工方案及有关技术规范的要求进行施工。施工顺序应考虑群桩

的挤土效应，一般不同的桩基应先深后浅、先大后小、先长后短；同一单体建筑或全桩承台应先施压场地中央的桩，后施压周边的桩；当毗邻其他建筑物时，由毗邻建筑物向另一方向施压；如周围为基坑的支护时，其支护结构应在主体桩施工完成后再行施工。

3）第一节桩吊桩到位后应核对其桩心是否对准桩位中心，若地面土体被桩机碾压变形导致桩位标识位移时，应重新拉轴线确定桩位。

4）当管桩插入地面1m左右或接桩时施工人员应利用桩机驾驶室现地面垂成90°角的侧面进行观察，调整好桩的垂直度，垂直度偏差不宜大于0.5%。在施压桩过程中决不允许用桩机拖桩来调整桩位和垂直度，以免造成桩倾斜、折断，从而影响成桩的质量。

5）为防止由于桩管内水渗入至持力层使其风化岩岩体软化，发生管桩承载力下降、沉降加大的现象，焊接桩尖时焊缝应饱满连续，并在第一次接桩前向下节管桩内灌人1.2 m～1.5 m高的素混凝土。

6）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就位，使上下节顺直后才开始施焊。焊接时，宜先在坡口圆偶周上对称点焊4 ~6个点固定，拆除导向箍后再行施焊，焊接层数不得少于二层，并且焊缝应饱满连续，焊好后应自然冷却8min以上方可施压，严禁用水冷却和焊接后立即施压。

7）沉桩过程中应根据地质资料和设计图纸要求进行控制。沉桩速度不能过快，一般控制在每分钟1.8m左右为宜；沉桩过程中，当桩尖遇到硬土层或砂层而发生沉桩阻力突然增大时，可采取忽停忽压的冲击施压法，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，这样就可以避免桩头侧向受力较大而发生断桩现象。沉桩过程中除接桩停留外宜连续施压，接桩停留时间也不宜大于30min。

8）在沉桩过程中如果压力值突然下降、沉降量突然增大或桩身污染倾斜、跑位，

可能是断桩。对于配置封口型桩尖的管桩，可通过吊线垂丈量桩长或吊低压照明灯直接观察来判断是否断桩。沉桩过程中如有断桩、桩身混凝土出现裂缝、地面隆起、邻桩上浮或压桩至设计桩长但仍未达到收桩的终压值要求，或终压值满足收桩要求但桩长不能达到设计要求时，应与设计、地质等有关单位人员联系，分析原因采取相应措施处理后方可继续压桩。压桩时如遇地下障碍物，可根据其深度分别采用除障、引孔、避让等措施解决。

9）压桩过程中应采用水准仪定点、定入、定仪器，对已完成的桩点标高及时测量，待压桩全面完成后，再行复测，如两次测量差大于20mm，表明浮桩较严重，必须复压。

10）压桩时应合理配制桩长，尽量使同一承台桩接头位置相互错开，并避免接桩时桩尖处于砾砂层内。截断后的短桩被重新利用时其长度不宜小于3m，同时要认真检查其是否有裂缝，当需要送桩时，送桩深度不宜大于2 m。

11）沉桩过程中应认真观察压力表读数，做好原始数据纪录。应记录所压桩号、节数，每节配桩长度，每节桩压力表的读数和稳压时贯人度、终压值等，以判断桩的质量和承载力，防止错压、漏压现象发生。

12）收桩是整个压桩过程的关键，应严格按照工艺试桩确定的收桩标准要求进行。一般情况下，桩长应达到设计图纸要求，终压值略高于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～2 min，其最后两次沉降量总和应小于设计要求或小于5mm。

4.3.3 基坑开挖阶段的质量控制

基坑开挖时可根据桩的分布密度，利用不同型号的挖掘机与人工挖土相结合的方法进行。挖土过程中机械设备严禁靠近桩身；深基坑压桩完成2周以后才允许开挖，并应采取分层、均匀、对称方法开挖，及时去除桩间土；严禁将土堆放在基坑边坡附近，以减少桩侧土的侧向位移，防止桩位移或折断。

4.4 桩基检测

桩基检测采用低应变法来判断桩身完整性，用单桩竖向抗压静载试验确定单桩竖向抗压极限承载力。抽检数量应根据建筑物的重要性、地质条件、成桩质量可靠性和相关规范规定来确定。一般先取20%以上且不得少于10根有代表性的桩做低应变检测，对于3桩或3桩以下承台抽检桩数不得少于1根。低应变检测完后，应根据其检测结果，选择有代表性的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类桩做静载；静载试验的检测数量不应少于3根，且不宜少于总桩数的1%，当工程总桩数在50根以内时不应少于2根；静载检测完后，用Ⅰ类优质桩、Ⅱ类合格桩的静载试验结果来统计工程桩承载力特征值；对于Ⅲ类有问题的桩应进行验证后酌情处理；Ⅳ类不合格桩必须进行处理。

本工程打桩结束后，从现场选取3根不同持力层及压桩力的工程桩进行抗压静载试验，最大检测荷载取二倍单桩承载力特征值，约1500kN。根据Q--S试验曲线分析，单桩的抗压极限承载力均达到1500kN，同时，抽取13根不同压桩力的桩进行高应变动测，极限承载力均达到设计要求。钢筋锈蚀在所难免，故混凝土浇筑前，对钢筋表面颗粒状或片状老锈进行除锈处理。若有钢筋被踩弯或压弯现象，在混凝土浇筑前及时进行矫正。

5 静压管桩施工安全控制措施

建立健全的工程项目有关安全管理制度，对于所有进场施工人员进行上岗前的安全文明教育和安全技术交底，并核对特种作业人员上岗证，具体安全措施如下：

1）桩机安装完成后，应组织相关人员进行检查验收。主要检查各部件在空载时运转是否自如，有无异常响声，有无振动破坏现象，配重铁块是否锁紧，并检查用电没备是否安装了漏电保护开关，电缆是否有乱搭、乱接及拖地现象等。

2）压桩作业时，非工作人员须离桩机20m以外：施工人员应配齐各就各位,不得随意串岗或进行与作业无关事情；起吊重物时需有专人指挥，且起重臂下严禁站人。

3）起重机其中范围不得超过起重性能规定的指标。起吊管桩时，索具应吊在管桩0.3L（L为管桩长）以上位置，但离桩端必须大于1m；起重机吊桩进入夹持机构后，在压桩开始之前，起吊钢丝绳必须放松，压桩时则随沉桩速度不断放松，使吊钩始终处于不受力状态，最后通过司索工人工脱钩，这样既可以避免拉断钢丝绳或拉弯起重机吊臂，又可避免因强行摆臂脱钩或过长的管桩倾斜造成管桩折断，从而发生断桩从高处倒下的意外事故。

4）接桩焊接用焊机操作时应加装防护罩，并没有专用有效地线；各种气瓶应作标识，气瓶距明火点10m以上，气瓶间距必须大于5m；气瓶必须加防震圈和防护帽，其使用和存放时严禁平放或倒放。

施工完毕的桩头上面要加盖，以防行人或杂物等掉入。

6 结束语

综上所述，在静压高强预应力管桩施工过程中，应充分考虑各种影响因素，尽可能估计到可能发生的问题，在其应用过程中，只要严格落实现有各项技术规范、措施和有关经验，同时在施工过程中不断改进提高其技术应用水平，就可以很好地控制静压高强预应力管桩施工质量和施工安全。

参考文献

[1] 翁振东.PHC管桩静压法施工及质量管理探析[J].山西建筑，2006，32（16）：68-69.

[2] JGJ106-2003,建筑基桩检测技术规范[S].

[3] 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002 ）[S]；北京，中国建筑工业出版社，2002.

[4] 既有建筑地基基础加固技术规范（JGJ123-2000），北京，中国建筑工业出版社，2002.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/i7fj.html

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