预制混凝土管桩施工及病害防治
2015-07-02
前言
京沪高铁济南西客站ZH标段正线地基处理采用PHC管桩(φ40cm)加固，合计工程量达75万余延米。通过科学的方案编制、严格的过程控制和严谨的工后总结，为企业未来的管桩施工积累了宝贵经验。预制混凝土管桩可分为先张法预应力混凝土管桩(PHC、PC)和先张法预应力混凝土薄壁管桩(PTC)，按混凝土强度等级可分为预应力混凝土管桩(PC)和预应力高强混凝土管桩(PHC）。本文主要针对PHC管桩施工和病害防治进行阐述。
一、管桩施工
1、施工控制
（1）场地情况施工前应了解场地内的交通设施、高压架空线、地下管线和地下构筑物的分布情况，并确保场地平整、地基承载力桩机施工满足要求。
（2）设计资料施工前应根据地质资料、施工图纸等编制布桩图，统计设计桩长、桩顶标高、桩底标高、原地面标高等数据，报监理审核、设计确认。
（3）现场准备
a复核桩位放线、桩位编号情况。
b检查桩机运行状况、配重情况(应能保证施工中桩机不上浮)、人员到位、材料进场管理情况、施工记录资料准备情况等，复核压力表读数与施打压力的对应关系。
（4）试桩邀请质量监督站、业主、设计等单位进行现场试桩，确定终压控制原则，明确各项控制参数。
2、施工控制
每一根桩应按下述流程进行施工控制：
（1）桩机就位：桩机就位时应对准桩位，保证桩机垂直、稳定。
（2）吊桩：应采取措施保证桩身不破损，禁止拖拉桩体。
（3）稳桩：桩尖就位后，应目测或用线坠、经纬仪等双向校正桩身垂直度。
（4）压桩：根据构筑物基础的设计标高，应“先深后浅”；根据桩规格，宜“先大后小，先长后短”。由于桩的密集程度不同，可自中间向两个方向对称进行或向四周进行，也可由一侧向单一方向进行以减少压桩过程中产生的挤土效应等。
（5）接桩：常用焊接法。焊接时应采取措施(主要是焊条规格、焊接方法的选择)以减少焊缝变形，保证焊缝连续、饱满。焊完后需自然冷却不少于8分钟以保证焊接强度，否则压桩过程中若遇异物或硬土层，极易产生废桩。接桩时涉及的一个主要问题——桩长配合选择：主要是以设计参考桩长、邻近桩实际施工桩长来指导合理配桩。认真做好这点，既可保证质量，又可大大减少截桩次数而节省材料、时间。
（6）送桩：应结合原地面标高和设计桩顶标高、截桩长度要求等，来确定送桩深度：合理送桩深度=原地面标高一设计桩顶标高+设计预留截桩长度，根据这个关系，施工中合理选择桩长配合，既可保证质量，又可大大减少截桩、接桩次数而节省材料、时间。
（7）中间检查验收：当压桩压力或有效桩长达到设计要求时，应进行中间验收，填好施工记录。施工中若出现下列情况应暂停压桩作业，并分析原因，采用相应措施：
a压力表读数情况与勘察报告中的土层性质明显不符。
b桩体难以穿透硬夹层。
c实际桩长与
设计参考桩长相差较大(±10％。
d出现异常声响，压桩机械工作状态出现异常。对于断桩、废桩的情况，应及时知会设计采取补救措施。
e桩身出现纵向裂缝或桩头混凝土出现剥落等异常现象。
f压桩机下陷。
其他问题：当桩较密集或地基含淤泥等，应设置袋装砂井、塑料排水板等辅助措施。在压桩过程中应对总数10％的桩设置上涌和水平偏位观测点，定期检测，若上涌和偏位较大，应采取复压等措施。若持力层易水化，桩头应填芯处理。
3、桩基检测以及后续工作
桩基检测预制混凝土管桩沉桩完毕后，应在桩头开挖前对工程桩进行单桩竖向承载力、单桩抗拔静载试验和单桩水平静载试验检测，以及桩身质量检验。
二、管桩施工的病害防治
1、桩倾斜
插桩初打即有较大幅度的桩端走位或倾斜(这里不包括设计要求的斜桩类型，如市政桥梁的斜桩基础)，此时可能在地面下有障碍物。处理措施主要是在打桩施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物清理干净。
2、达不到设计深度
桩施工时，若发生个别桩长达不到设计深度，原因可能是勘探时未能探明工程地质的真实情况，尤其是对持力层起伏标高不明，致使设计考虑持力层和选择桩长有误。勘探工作是以点带面，对局部硬软夹层可能难于了解清楚，尤其在复杂地质条件下，桩长则难于达到设计要求。若桩尖标高与设计标高相差过大且发现桩打不下去时，应与有关部门详细查明原因，冷静分析，寻找对策，必要时可作补勘，合理调整设计或施工方案，切勿盲目强行打桩。
3、桩身断裂
在桩制作时桩身弯曲超过规定，桩尖偏离桩的纵轴线较大，打入过程中桩身发生倾斜或弯曲；桩入土后，遇到大块坚硬的障碍物，把桩尖挤向一侧；稳桩不垂直，打人地下一定深度后，再用走架方法校正，使桩身产生弯曲；多节桩施工时，相接的两节桩不在同一轴线上产生曲折。预防桩身断裂，需特别说明的是，上述的质量问题均应在施工前就应排除。但如果施工中确实出现时，如在稳桩过程中如发现桩不垂直应及时纠正，桩打人一定深度发生严重倾斜时，不应采用移架方法来校正。接桩时要确保上下两节桩在同一轴线上，接头处应按照操作要求施工。
4、桩顶位移
在打桩过程中，相邻的桩产生横向位移或桩身上浮。桩顶位移原因是桩人土后，遇到大块坚硬障碍物，把桩尖挤向一侧。两节桩或多节桩施工时，相接的两桩不在同一轴线上，产生了曲折。桩数较多，地基土饱和密实，桩间距较小，在打桩时地基土被挤到极限密实度而向上隆起。
预防桩顶位移，应在施工前对桩位下的障碍物清理干净，对桩构件进行检查，发现桩身弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴线上的不得使用；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；桩身上浮一般要进行复打处理，且打桩完毕相隔适当时间方可开挖，并视具体地质情况、设计基坑开挖深度、面积、桩的密集程度来确定，一般宜14 d左右。
5、接桩处开裂
接桩处出现松脱开裂，原因可能是连接处表面未清理干净，留有杂质、油迹；采用焊接时连接件不平，有较大的间隙，焊接不连续、不饱满，焊缝中有夹渣。预防接桩处开裂，在接桩前对连接部位上的杂质、油污等要清理干净；检查连接部件是否牢固、平整，如有问题要进行修正才能使用；接桩时两节桩应在同一轴线上，焊缝应饱满连续。而焊缝连接处的防腐耐久性问题(对桩设计有抗拔要求)，至今还没有成熟的做法，有待工程实践中积极进行探讨。
6、基坑开挖
挖土施工管理不慎引起桩基报废也偶有发生。基坑开挖施工前应有可靠的技术防范措施；一旦事故发生后应根据实际情况，应请设计单位核实是否应补桩或采取其他措施，按设计变更或协商文件处理。
结束语
在预应力混凝土管桩施工中，只有坚持科学、严谨的工作态度、应用科学合理的质量控制方法和作业程序、实施有效的动态监控，才能使现场的质量工作得到保证。
