摘 要：针对浙江杭嘉湖典型的软弱土地区预应力混凝土管桩施工常见的质量问题，提出了在沉桩施工和土方开挖过程中，控制桩基质量，防止管桩偏位、倾斜、断裂等质量事故的方法和措施，提高桩基验收的合格率，确保工程质量与安全。
关键词：预应力管桩； 软弱土； 静压；锤击；偏位；倾斜；断桩；质量控制
Abstract： aiming at the weakness of zhejiang hangjiahu typical prestressed concrete pipe pile soil area construction common quality problem， put forward the pile driving construction and turkmen excavation process， control the quality of pile foundation， prevent deviation of pipe pile， lean， fault and so on the methods and measures of quality accidents and improve the rate of pile foundation inspection， ensure the engineering quality and safety.
Key words： prestressed pipe pile； Weak soil； Static pressure； Hammer blow； For deviation； Tilt； Breaking pile； Quality control
1.前言
湖州地区是属于比较典型的软弱土地区，桩基被广泛运用。由于预应力混凝土管桩具有施工工期短、单桩承载力较高、造价便宜、施工速度快等优点，而静压法沉桩施工技术由于噪声小，对周边环境影响小的特点，被越来越普遍应用，但是在湖州市西南分区和仁皇山地区由于地质条件相对较差，桩基质量安全技术事故屡屡发生，影响了工期和造成列经济损失，因此倍受工程专业技术人员关注。
预应力混凝土管桩是经过先张预应力、离心成型及高压蒸养等工艺生产而成的一种空心环形截面的预应力混凝土管桩，它的适用范围比较广，主要适用于非坚硬土层中。管桩是作为建筑物或构筑物桩基础用的预制构件，具有生产质量可靠、现场施工便捷、检测方便以及价格低廉等诸多优点。
如何确保桩基质量，特别是在软弱土层中施工，尤其是有地下室需要送桩较深的工程，桩顶位于上部淤泥质土层中，通过几年来的实践，我们有了一些经验体会，提供大家参考。
2.预应力管桩施工技术及特点
预应力混凝土管桩沉桩机理是在施工管桩时通过外力将桩强行打入土中。预应力管桩施工一般采用锤击法和静压法。静压沉桩原理是借助桩架自重和配重，在垂直静压力的作用下，桩尖到达设计的持力层。锤击法施工是通过柴油锤产生的冲击力，将桩身打入土体中。无论采用上述那种方法施工，伴随着桩身入土，对桩周土体产生挤压作用，从而引起地基土的侧向应力增加，在软弱地基土中，导致桩侧土密度、孔隙水压力增大，产生超静孔隙水压力，破坏了土体的正常结构，使在桩径三倍左右范围内土体抗剪强度大幅度降低。在压（打）桩后，土体中孔隙水压力随时间的推移逐渐消散，桩周土体也随之产生逐渐固结，桩侧摩阻力慢慢恢复。
2.1预应力混凝土管桩具有以下优点如下：
（1）桩身混凝土质量可靠，桩身承载力较高，桩身质量的可靠度远大于钻孔桩或沉管灌注桩，避免了灌注桩缩颈、隔渣、离析、胶结不良等质量通病。
（2）设计选用范围广。管桩规格多，有不同的口径与壁厚和长度。既容易解决布桩问题，又充分发挥每根桩的承载力，又经济合理。对持力层起伏变化大的地质中适应性强。由于管桩桩节长短不一，可灵活搭配组合，以节省材料。
（3）单桩承载力造价便宜。
（4）采用静压沉桩施工，现场施工噪声较小，满足施工文明要求，更加符合环保要求。但采用锤击沉桩，则噪声的震动都比较大，在空旷地方比较适用，但对穿透一定厚度的硬塑土层比较有效。
（5）施工速度快。在施工现场，管桩不需养护期，比灌注桩的工效大大提高。
2.2预应力混凝土管桩也有它的缺点，主要表现如下。
（1）所需的机械设备投资大，进退场费用大。
（2）在地下障碍物较多、坚硬的土层（如碎石、卵石粘土层）中使用困难。
（3）由于施工机械自重大，施工场地地耐力要求高。
（4）静压施工过大的压桩力易将管桩桩身夹碎或桩身出现纵向裂缝。而锤击施工如锤击数量过多，则桩顶容易击碎。
3.管桩施工过程中质量控制体会
（1）沉桩前的准备工作
根据地质勘察报告，分析对沉桩影响较大的地层。桩机的选择必须根据地质资料、设计单桩承载力、桩长和管桩直径，以及周边对环境的要求。一般情况下，静压桩机的压桩力应不小于单桩承载力标准值的2倍以上。锤击式桩机的选择，按锤的类别（筒式、导杆式）及相关参数、进入土层深度、承载力大小选用锤重。
（2）领会设计意图及要求，掌握相关规范及施工质量的控制，如桩长控制、还是压桩力、锤击贯入度双控等。
（3）组织图纸会审，明确沉桩质量标准，控制要求。
（4）科学合理编制沉桩专项施工方案。
（5）施工放线与定位桩控制，由于柱位的准确与放线的准确与否很关键。技术人员应会同业主、监理工程师对已定位的轴线进行校核，并对已定位桩定位点进行复核签字后方可施工，对定位桩，应考虑沉桩的挤土效应，要求设置在不受影响的地方，并且定位桩至少设置三个以上，便于核对复核。
（6）对桩身质量复测检查，对进场的管桩应测量外径、壁厚、长度、桩身弯曲度等，并检查出厂合格证，做好详细记录。特别是管桩端板处，由于施工中桩端受力较大，管桩端板处混凝土不密实很容易把桩压碎或击碎。对桩身外观质量主要检查桩身是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否有裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情况，不符合管桩规范要求的一律不得使用，对用于抗拔桩的还要检查孔内是否有浮浆、孔洞的圆滑、尺寸情况。
（7）试沉桩，由业主会同设计、地质勘察、监理和施工单位一同参加，并签署试沉桩报告，明确桩长、终压值或最后贯入度等沉桩控制参数，作为工程桩施工质量控制的依据。
（8）桩基施工过程的质量管理：
①考虑到施工场地经常会受到施工运输车辆、打桩机械的碾压，以及桩基施工过程中土体挤压的影响，可能对已经放好的桩定位会产生偏移，从而导致成桩的偏位。因此，每个桩沉桩前应位进行校核，确保成桩桩位的偏位尽可能减小。
②桩身的垂直度控制，桩的垂直度是沉桩质量的关键，特别是第一节桩的垂直度，一般桩插入土0.5～0.8m进行个方向校正。在沉桩过程中施工员应随时观察桩的入土进尺变化，如遇上部浅层有障碍物，发生桩身倾斜时，应及时调正，或者拔出重新沉桩。
③沉桩时以管桩为中心，确保沉桩垂直度偏差，上下节桩中心线偏差不超过规范要求。
④接桩及焊缝控制。在焊接前应该把两节桩的端头板用钢刷清刷干净，而且应该保证上节桩已经垂直后方能焊接。焊接时最好两个焊工同时进行，每层焊渣必须清理干净，保证焊缝连续饱满，根据施工气候自然冷却约3～10分钟方可继续沉桩。
⑤终桩的控制，应根据试沉桩的控制参数，对工程桩终压或停止锤击。应详细记录压桩过程的压力值与桩端进入持力层深度是否满足设计要求。对锤击桩要求记录最后1米的贯入度和最后10M的锤击数。
（9）成桩的质量检查。
①工程桩施工结束后，施工技术人员应根据工程地质情况和工程桩沉桩过程情况提出对工程基坑开挖的具体要求，或向总承包单位、监理单位提出书面资料，提交合理建议，防止由于基坑土方开挖的不当、基坑围护失效等因素而引发工程桩发生位移、倾斜、断桩等质量事故。
②基础开挖后，应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量，对桩顶标高、桩位偏差超过施工验收规范要求的，应把记录资料报送设计单位，由设计单位提出方案，监理单位监督施工单位实施进行，桩基经验收合格后方可进入下道工序的施工。
4.常见质量问题及控制与处理方法
（1）桩身倾斜，一种情况是桩身初始入土，一般此类情况，很可能在地表下较浅处有障碍物。处理的措施主要是在施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物彻底清理干净。
（2）桩端达不到设计深度，其原因主要可能是：
①桩尖碰到了局部的较厚夹层，或者是地质勘察报告有误，桩端持力土层与实际标高不一致，建议与勘察、设计人员到施工现场进行分析，合理调整桩长。
②沉桩过程中停息时间过长。由于设备故障、停电或其他原因，致使沉桩过程停止，时间过长则沉桩阻力增加，使桩无法到设计深度。建议加大静压配重或先重锤低击待桩身周边土体固结破坏后再沉桩。
③接桩时，桩尖停留在硬土层中时间过长，建议分析地质土层分布情况，调整桩长，避免硬土层中停息接桩。
（3）基坑土方开挖不当引起桩身倾斜、断裂、偏位
在软弱土层中，由于挖土不当引起桩身倾斜，甚至桩身断裂经常发生，主要原因是土质太差，土体的含水量高，抗剪强度C、?太低，加上挖土方法不当等所致。一般挖土机械在桩基顶上作业，运土车辆在基坑内外道路上行走，或将挖出的土堆放在基坑边坡附近，都会有影响；软弱淤泥本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力向开挖方向释放，产生水平推力，而管桩对水平力的抵抗能力很小，桩身随着土体位移而发生倾斜；挖土机械碰撞桩身也会造成桩顶偏位。
解决此类事故关键在于，防患未然，针对软弱土质，不光要解决沉桩施工的质量，更要加强基坑土方开挖阶段对桩基的保护，否则前功尽弃。因此要进行调查，分析当地的地质条件、开挖土方采用的机械，施工道路、降水、土体加固等一系列措施，应有基坑围护方案，土方开挖施工方案，并按相关规定组织专家论证。挖土宜逐层均匀进行，桩周土体高差不宜超过1m；注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定；基坑顶部周边不得堆土或堆放其他重物等。
（4）桩身上浮。当工程桩较短或桩较密集时较容易发生桩身上浮的情况，此时采取复压是一较有效的补救措施。
5.结束语
在预应力管桩施工过程中，施工方案、施工工艺的优劣对桩基工程质量起着关键性的作用，认真分析地质状况。
管桩的最终质量，受到施工过程中各个环节影响，在整个施工过程做好事前控制、事中控制和事后控制，针对特殊环节、特殊工序采取相应的施工措施，才能达到预期目的。