预应力混凝土管桩质量问题及改善措施

The Journal of New Industrialization Vol. 9 No. 6 Jun 2019 文章编号：2095-6649(2019)06-0094-04

预应力混凝土管桩质量问题及改善措施

朱旭辉

（龙华区建设工程质量安全监督站，广东 深圳 518110）

摘要: 在国家倡导绿色发展，环保节能产业政策强力推进的背景下，预应力混凝土管桩作为一种预制构件，因其高强度性能、工业化生产和机械化程度高等优点，应用领域不断扩大。但是，预制桩在施工中存在桩身损伤、下沉困难、挤土效应等难题，需要在材料、工艺、装备方面不断创新。本文结合预应力混凝土管桩在大型体育场馆基础工程中的应用，对管桩施工过程中存在的质量问题进行分析总结，据此提出了相应的技术改善措施。为后续预应力混凝土管桩的研究和规模化推广应用提供一定的技术指导和借鉴。

关键词: 预应力混凝土管桩；质量控制；施工效应；改善

中图分类号: TU753.3 文献标志码: A DOI：10.19335/j.cnki.2095-6649.2019.06.021

本文著录格式：朱旭辉. 预应力混凝土管桩质量问题及改善措施[J]. 新型工业化，2019，9（6）：9497

Quality Problems of Prestressed Concrete Pipe Piles and Improvement Measures

ZHU Xu-hui

(Longhua District Construction Engineering Quality Safety Supervision Station, Shenzhen, Guangdong, 518110) Abstract: With national advocacy of green development as well as vigorous advancement of environmental protection and en-ergy-saving industrial policies, prestressed concrete pipe piles, as a kind of prefabricated components, are more and more widely used due to its advantages such as high strength performance, industrialized production and high mechanization degree. However, precast piles require continuous innovation in materials, processes and equipment since such difficulties as pile body damage, diffi-culty in sinking, and soil compacting effect take place during construction. In this paper, quality problems existing during pipe pile construction are analyzed and summarized in combination with the application of prestressed concrete pipe piles in foundation en-gineering of large stadiums. Accordingly, corresponding technical improvement measures are proposed, providing certain technical guidance and reference for research and large-scale application of prestressed concrete pipe piles in the future.

Key words: Prestressed concrete pipe pile; Quality control; Construction effect; Improvement

Citation: ZHU Xu-hui. Quality Problems of Prestressed Concrete Pipe Piles and Improvement Measures [J]. The Journal of New Industrialization, 2019, 9(6): 94-97

0 引言

预应力混凝土管桩具有工厂生产标准化程度高、单方量混凝土提供的承载力高、单位承载力工程造价低、施工周期短且适应环保要求等优势，符合建筑工业化的发展方向，市场应用前景广阔。预应力混凝土管桩是当前我国基础工程中用量最多的预制桩[2]。但是管桩在应用过程中的施工效应制约管桩的承载力性状和其在桩基工程中的推广应用，本文结合具体工程实践分析管桩施工存在的

[1]

主要质量问题和解决对策。以期对后续预应力混凝土管桩的研究和应用提供一些参考。

1 概况

1.1工程概况

深圳市某文体中心占地8.4万平方米，总建筑面积11.4万平方米，地上为1栋沿用地满铺的综合建筑，由体育功能区、青少年宫等建筑组成，包括4座单体。

作者简介: 朱旭辉（1983–），男，硕士研究生，工程师，主要研究方向：建筑工程施工管理。

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1）A座体育馆由训练场和比赛场、看台及观众、运动员、竞赛管理、媒体、技术设备等功能用房组成，共3层，建筑高度26.5m；

2）B座青少年官由剧场、培训室、配套等组成，共4层，建筑高度22.48m；

3）C座游泳馆由标准泳池、训练池及戏水池组成，共2层，建筑高度20.40m；

4）D座体育场由标准足球场、赛道、看台组成，共3层，建筑高度18.26m。

地下室为2层，地下一层为商业、培训、泳池设备用房、车库及设备用房，地下二层主要为车库、人防及设备用房。如图1所示。

图1 项目效果图

Fig. 1 Project effect

1.2 工程桩设计概况

本项目桩基础选用预应力高强混凝土管桩，桩侧土层为人工填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉砂、砾质粘性土、全风化花岗岩。桩径500，壁厚125，混凝土强度C80,PHC（AB型），桩有效长度15~30m，桩端持力层为强风化花岗岩，端承摩擦桩，单桩竖向承载力特征值2200KN，单桩抗拔承载力400KN，桩靴封底十字刀刃，静压法终压力值5280KN，复压3次，总桩数4378根。

根据现场实际情况分两部分进行施工，基坑内（A区、B区、C区、D区）在基坑支护及土方开挖至桩基作业面进行施工，共4127根，如图2所示，基坑外（E区）部分在主体结构施工完成后在±53.00位置采用长螺旋钻机引孔施工，共251根。本工程采用静压法进行预应力管桩施工，由于边桩与支护桩内边线之间距离仅为1.5m，不能满足静压机施工最小作业面4.5m的要求，须采用锤击法（环保液压锤）对边桩进行施工。综上所述，本

工程管桩施工采用静压为主锤击为辅的施工工艺。

图2 项目分区 Fig. 2 Project partition

2 质量问题及解决对策

2.1 施工效应影响 2.1.1 问题分析

预应力混凝土管桩在施工过程中会产生施工效应，包括土塞效应、挤土效应、承载力时间效应和残余应力等因素，共同影响桩的承载力性状[3]。压桩挤土效应是岩土界和学术界长期关注的一个课题[4]，管桩静压施工中易因原土体被扰动，改变土体的应力状态，而产生土体隆起，导致管桩上浮、桩身倾斜等质量问题。同时，挤土效应产生的水平压力容易导致桩身产生水平方向的挠曲变形，影响桩体承载力。目前，主要通过工程措施来减少挤土效应引起的破坏。 2.1.2 控制措施

（1）合理安排施工分区及压桩顺序。大面积进行桩基工程施工要分区部署，并制定有效的沉桩流水路线，如图3所示。压桩时根据桩的入土深度，先长后短、先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩压完并重新测定桩位后，

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再插桩施压；桩距≤2.5D及承台下桩数多于9根者，采取跳压的方式施工。同时兼顾先深后浅的施工方法。

图3 桩基施工分区及流向图

Fig. 3 Pile foundation construction partition and flow diagram

（2）控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩采用预钻孔辅助沉桩。施工时先钻孔取土，再静力压桩，孔径约比桩径小50~100mm，深度为桩长的1/3~1/2，施工时应随钻随压；或采用间隔跳压法，在施工过程中严禁形成封闭桩。

（3）控制压桩进度和沉桩速率。因为沉桩速度过快不仅增加超静孔隙水压力，还使邻近土体因剪切而破坏，增加土体变位量，尽量把沉桩速率控制在1m/min左右。同时，根据现场施工监控数据，调整压桩停歇时间和日压桩量。

（4）设置应力释放孔，消除部分超孔隙水压力，减少挤土效应。本工程管桩较为密集，且基坑东侧及北侧均为河道，地下水丰富，为降低挤土效应造成的危害，及时消散施工过程中产生的超孔隙水压力，在中间体育场预留坡道坡底线外侧设置预应力释放孔，间距2m，深度为15m，孔径500mm，约283孔，应力释放孔中填充中粗砂至地面，具体位置如图4。同时，视情况在邻近建筑物或道路处设置防挤沟，以减少压桩引起表层上的水平位移。（5）强化施工监控并及时纠偏，在压桩过程中对已完工的桩基进行位移和沉降观测和分析处理，对出现的不利点及时采取针对性措施进行调整。

（6）静压施工时会产生超静孔压，造成终压虚值，一定要待超静孔压消散后进行复压。

图4 应力释放孔分布图

Fig. 4 Distribution diagram of stress release holes

2.2 接桩和切桩 2.2.1 问题分析

管桩在施工现场要根据实际需要进行接桩和切桩作业。管桩的连接目前常采用焊接法，焊接是施工中极易出现质量隐患的关键环节：若接桩过程中存在施工误差，可导致压桩过程中焊缝应力集中；焊接工艺控制不到位，可导致焊缝质量不合格；施焊的自然冷却时间偏短，可导致焊缝遇水脆裂等问题。同时，切桩操作不当也会破坏管桩的性能。 2.2.2 控制措施

接桩必须严格按专项施工方案和现行《预应力混凝土管桩》图集要求施工。每根桩须根据准确的地勘资料预计桩总长，选用合理的桩节组桩，控制单桩接头≤3个，同一承台下桩的接头应错开；现场配备技术熟练持证上岗的电焊工，施工中保证焊接接头自然冷却时间，现场要求不少于8min；此隐蔽工程须经监理单位组织验收合格方可进行下一道工序施工。

施工完成后桩头高出地面部分要有保护措施，防止施工机械碰撞或外力破坏。截桩须采用专门的截桩器，按专项方案施工，严禁强行破除，确保截桩后管桩结构不被损坏，桩头完好。 2.3 边桩施工 2.3.1 问题分析

（1）本工程设计要求使用静压机施工预应力管桩，但桩基础施工图中边桩与支护桩内边线之间

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距离仅为1.5m，不能满足静压机施工最小作业面4.5m的要求。

（2）在斜抛撑影响区域静压管桩送桩深度为6m，根据施工经验，当采用锤击法施工时送桩深度仅能达到3.5m，送桩长度超过6m的设计控制值。

（3）在斜抛撑影响范围内，工程桩需在预留土台面+49.5m施工，而桩顶标高位于该标高以下约8~9m，根据设计要求，此区域送桩深度为6m，因此桩位偏差控制是难点。 2.3.2 控制措施

（1）因地制宜对位置受限边桩改用环保锤击法施工，重点对锤击工艺进行控制，避免噪音扰民。

（2）施工时对管桩进行加长处理，具体长度根据桩顶标高确定，保证送桩长度不大于6m，待后续进行截桩处理，如图5所示。

（3）施工过程中实时对桩身及送桩器进行测量监控，发现桩位及垂直度偏差及时调整修改。

图5 管桩加长处理

Fig. 5 Lengthening of pipe pile

4 成桩质量检测

根据现行的预应力混凝土管桩产品的国家标准、行业标准及地方技术标准的要求，本项目管桩施工结束后，按质量检测方案进行了检测。其中，桩身完整性、桩身垂直度、单桩竖向承载力、桩顶标高及偏位、沉降观测等质量性能指标均满足规范

和设计要求，达到工程总体质量目标[5-6]。

5 结论

桩基是经验性、区域性很强的岩土工程技术，在桩基工程中规模化推广应用预应力混凝土管桩还有很多方面需要改善。首先，管桩性能的提升，这涉及到管桩行业的产业升级改造。其次，施工方法的改进创新，因地制宜采用合理的基础设计方案以及科学的施工工艺，降低管桩施工效应的负面影响。总之，要综合提高管桩的工程特性，充分发挥建筑工业化生产的优势，才能使管桩在应用中具有更好的质量保障和经济效益。 参考文献

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