浅谈预应力管桩施工常见的质量问题及防治

浅谈预应力管桩施工常见的质量问题及
防治
摘要：高强型预应力管桩，简称PHC预应力管桩，是一种使用先张法和离心
成型技术加工生产而成的空腹圆筒型细长砼预制件，一般的抗压强度达到了C80，由于具备施工简单、工效快、桩体质量容易保证、单桩承载力高，耐久性好、施
工成本低等优点，在国内获得了广泛使用，发展迅猛。

不过，由于施工过程中可
能存在大型机械行走碾压、施工顺序不当、挤土效应、桩身土开挖方法不合理、
施工人员工艺认知过低等诸多因素，容易导致桩身倾斜断裂、桩位偏差、沉桩达
不到设计要求等各种工程质量问题。

在工程建设过程中出现的质量问题，将会给
工程的安全及质量留下隐患，不但造成工期拖延、工程造价增加，严重引起重大
事故，因此我们需要对预应力管桩的质量问题的原因和防治方法进一步进行分析
并总结。

关键词：预应力；施工；防治
1 预应力管桩构造
预应力混凝土管桩属于挤土桩，是有良好抗弯、抗压性能的受力杆件。

其构
造形式为空腹圆筒形桩身、端头板等。

预应力管桩外径常见在400~800mm，壁厚
60~130mm。

600mm管径的PHC预应力管桩，承载能力达到约2500~3200KN，能适
应于高层和超高层建筑地基的使用要求。

2 预应力承载力特性
预应力管桩基础按其桩头形状可以分十字型、圆锥型和开口型三种。

前面两
者都是封闭的，封闭桩头的预应力管桩具有相似于一般混凝土桩的承载力，其承
载力一般包括了桩周的侧向摩擦力和桩端的端部反力。

开口型预应力管桩，当沉
桩完成后，其底面约有三分之一的内腹被填充，这样降低了排土的压力，其内腹
土为预应力管桩内的摩擦力提供了较好的缓冲，也因此提高了预应力管桩的承载
力。

另外，土层特性、桩径、管桩壁厚、入土深度、施工顺序等都会对预应力管
桩的受力性能产生一定的影响。

3 预应力管桩适用范围
预应力管桩适用于一般的黏性土、淤泥质土、粉土、非自重湿陷性土等土层。

预应力管桩的持力层通常选在强风化岩层中，从桩端深入强风化岩层约1~2m，通
常能达到设计承载力要求。

但对于存在孤石或障碍物、有坚硬的分隔层、石灰岩
区域、岩层从软塑层突变到坚硬层区域，则不建议使用预应力管桩施工。

4 预应力管桩特性分析
随着我国经济迅速发展，建筑业在把握发展的契机同时对工程质量提出更高
标准，如果出现问题，将会对项目的经济效益造成不利影响，因此采用预应力管
桩前应先了解其特点。

与其他桩型对比，预应力管桩具有以下优点：①桩体混凝
土强度高，具有较好的穿刺性能、成桩质量和单桩承载力；②单位承载力造价低，具有良好的经济性能；③施工速度快，效率高；④可供设计选择的区域广泛，易
于布置；⑤吊装过程简单；⑥现场文明环保；⑦成桩产品质量可靠，工厂标准化
生产，便于成桩体的质量监控。

在认识到预应力管桩优点的同时，也需认识到其存在的不足之处：①锤击法
作业噪音很大，震动较大，不适在城市人员密集区域使用，静压法施工机械自重
大对场地承载力要求高；②土体挤压情况下，群桩开挖后易造成周围土体的膨胀
隆起，施工顺序不当，可能引起周围土的上升或倾斜；③送桩深度有限，施工配
桩不合理，开挖后截桩多桩损大；④在有埋深浅或岩面起伏度大的岩层、孤石、
深厚密实砂层及地下障碍物的等坚硬土层情下部分难以贯入沉桩，易造成桩身倾
斜断裂或桩头因剧烈施打而破损等质量事故；⑤在石灰岩溶洞区容易断桩；⑥桩
身抗拔刚度不如相应的混凝土灌注桩，软土地区桩身土开挖不当，易造成桩身倾
斜或断裂；⑦长桩接桩处，易成为桩身薄弱点，若接桩不能控制好桩身垂直度，
会降低桩承载力甚至断桩。

5 预应力管桩施工的质量问题及防治方法
5.1 桩身断裂原因及预防
（1）当桩位处有障碍、块石或孤石，或桩底存在斜岩时，桩端与坚硬物相碰撞时，会被挤压到一边，引起桩体的局部应力增加，从而损坏桩体。

针对此类问题，在施工之前仔细分析地勘，对浅层障碍进行清除；选择足够配重或锤击力设备，
确保穿透土层中坚硬夹层；对于深部大块石或孤石，结合引孔措施；对于斜岩，
可通过合理选择桩尖来降低断桩情况发生。

（2）在垂直走向上，由于不同土层的软硬夹层特性差别过大，尤其是管桩穿透
软土层直接碰撞到硬土层甚至是岩层上，所产生的强大的冲击力就会透过桩顶传
到桩底，并由此造成桩体破裂。

此类问题，需结合地勘因素，在软硬交界面一定
深度范围内降低压桩力，到达硬土层后再逐步加大压力。

（3）土方开挖方法不当，如软土层基坑开挖，一次性挖土深度过大，放坡
不够，引起土体滑动对管桩形成侧向推力，导致管桩断裂。

因此，软土层开挖一
定要采取分层开挖，严禁临时边坡的土体滑动。

（4）桩身放置、吊装、搬运时的支点吊点定位不当容易引起断桩，因此在进行
吊桩时，应选择合适的吊运部位使用两点吊，保证吊装稳定。

（5）锤击法次数过多过度而造成桩体破坏。

一旦发生了突然的穿透性、倾斜、
偏位，以及因施打而引起的猛烈回弹、桩身破损等，就应该立即停止施打。

（6）桩的制作质量不过关，桩身存在的裂缝未在验收发现，在施工时造成断桩。

把好材料关，是对施工质量取得保证的前提。

5.2 桩位偏差过大原因及预防
（1）主要有打桩设备架定位时不垂直，或是在施工过程中发生的倾角偏斜
导致桩位偏差，这就要求桩机必须保证稳定垂直，在工程实施过程中经常加以监测，当出现偏斜时进行矫正，上下节桩焊接接桩必须处于在同一轴线上。

（2）施工工作面不平整或有陷机现象，需对软弱地基表面铺碎石砖渣平整。

（3）桩间距过小，且走机路线不合理而形成了强烈的挤土效果，如果顺序
不对，后施工桩可能将已经施工的桩给挤偏位。

因此，通常的打桩次序一般宜先
深后浅，先长后短，从中间后向四周施打，由场地一侧向单一方向进行。

（4）土方开挖方法如果不正确，也将可能导致桩位偏移，关于这一点，跟
上述预防出现断桩方法一致。

（5）仪器的误差或图纸坐标的误读，将直接导致桩位偏移严重。

因此，施
工前复核图纸和排除测量仪器误差，施工时复核桩位，严格控制误差，杜绝错误。

5.3 沉桩困难原因及预防
（1）土层特性差异较大，且钻探数据少，不能探明地层的起伏程度及其持
力层状况，对部分硬土层的嵌入面、地下障碍物的情况也知之甚少。

对地勘的分析，及前期资料的收集，将有助于采取合理的方案对不利地层进行施工组织设计，或障碍物进行避让设计，控制成本风险。

（2）接桩或因机械设备故障等因素，使沉桩的过程停顿，造成桩在土层中
停留。

在黏土或粉性土层中，桩周边土体结构受震动迅速破坏，较易沉桩，一经
停止，桩周边土体结构迅速胶结，且因原来的游离的孔隙水压力迅速减少，桩体
结构很易与土体固结成大的土桩，因此停止时间越久，沉桩就越困难。

因此，管
桩应避免在粉土、粘土里面焊接，避免停桩时间过长。

（3）在深厚砂层中施工管桩，随着群桩施工的砂层越挤越密，沉桩压力也
随之愈来愈大，并且随着砂土层的渗透性系数增加，沉桩所形成的孔隙水压力很
快消散，压力也随着群桩入土的加深而增强。

合理的施工方法和沉桩顺序可以减
轻上述问题，也可采取引孔或设置减压孔起到一定效果。

5.4 常用处治方法
施工单位切忌自行处理工程建设中的质量问题，而应会同监理单位、建设单
位及设计单位共同分析研究，选定合适的处理方案，再由设计单位发出变更文件。

一般处治方法简要介绍如下：
（1）补桩法。

常用锚杆静压桩法。

该法设备简易，作业简单，借助锚杆桩
来弥补桩偏位所丧失的部分承载力，可根据工程桩的实际偏位情况，灵活进行处理。

在浇筑承台时预留好锚杆桩桩孔，其余按原设计进行施工，不会影响施工工
期和工程质量。

（2）调整沉桩参数。

若遇较厚的密实粉砂或硬土层，存在难沉桩问题，此
时可通过减少桩长度，增加桩数，以密实砂层或硬土层做持力层。

当沉桩时出现
了较小的地下障碍物，造成桩产生偏斜，或者断桩时，可以通过调整桩位进行沉桩。

（3）扩大承台法。

桩位偏差超出规范允许范围，将产生很大的附加内力，
原来的桩基承台尺寸就达不到设计的承载力的要求，此时可以考虑增加桩基承台
尺寸来保证结构的安全。

（4）复合地基法。

通过铺设褥垫层，使得管桩与桩间土共同作用承担上部
荷载，从而增加基础的承载力，更好的分摊桩基础荷载。

或在管桩桩间增设水泥
土桩形成多桩型复合地基，充分发挥已施工的管桩的承载力特性。

（5）纠偏法。

常用推顶法。

若桩体偏斜，尚未发生破坏，且桩长较短，或
由于基坑开挖而导致桩身偏斜，尚未破坏，可在局部采用开挖后用千斤顶的纠偏
复位法解决。

顶推法施工时先清除桩前侧的土，最大幅度减少所需的水平推力，
再采用小于桩身水平推力值使偏位的桩复位，以此保证桩的安全。

6 结语
由于预应力管桩在我国得到了越来越多的使用，因此产生了许多与之对应的
质量问题。

在施工中要充分意识到可能引发的工程质量隐患，提前做出防范措施。

在出现施工质量问题后，必须高度重视、积极应对。

不断加强对预应力管桩施工
质量的研究，以解决其在建筑施工中的常见通病，从而保证基础施工的可靠性，
提升施工效率、工程质量。

参考文献
[1]JGJ/T 406-2017预应力混凝土预应力管桩技术标准。

[2]JGJ 94-2008 建筑桩基技术规范。