浅谈预应力混凝土管桩施工质量控制(10页)

浅谈预应力混凝土管桩施工质量控制摘要：结合某电厂试桩施工探讨预应力混凝土管桩施工质量控制

关键词：预应力混凝土管桩；沉桩；断桩；桩锤；质量；缺陷；控制

前言：由于预应力混凝土管桩可实现工厂化生产、桩材生产速度快而且质量易于控制、沉桩施工方便、设计单桩承载力高、能有效节约建筑材料、降低工程造价等优点，目前被广泛地用于高层建筑、工业厂房、市政设施、码头、烟囱以及各类高塔、碑等工业与民用建构筑物的桩基础。根据桩身混凝土设计强度等级可将预应力混凝土管桩分为预应力混凝土管桩（PC桩）和高强度预应力混凝土管桩（PHC桩）；根据其桩尖的型式又可分为敞口型桩和闭口型桩；根据桩身配筋情况有A型、AB型和B型桩。预应力混凝土管桩由于其圆柱型形状和单桩设计承载力较高的特点，沉桩施工采用打入式和静压式。本文结合******某电厂试桩施工的情况，浅谈锤击打入式预应力混凝土管桩施工的质量控制。

1.工程施工概况:

本工程试桩采用高强度预应力混凝土管桩（PHC桩），沉桩方式为锤击打入式，桩锤选用DELMAG-80型筒式柴油打桩锤，共施打试桩、锚桩等56根，桩长37m，每根桩由三节桩组成，接桩形式为CO2气

体保护半自动焊接；其中桩身完整的39根，其余17根桩出现不同程度的质量问题，其中深层断裂13根、桩顶破碎2根、沉桩困难无法达到设计标高2根。沉桩锤击数3根超过2000击，最高锤击数为T8桩2426击，其余都在1200—2000击之间。对于深层断裂的桩，4根桩的锤击数在1000击以下。

2.地质情况：

①1粉质粘土：褐黄色，很湿，软塑，含少量氧化铁斑纹及有机质，表层0.5m为耕植土，下部较软，逐步过渡到淤泥质粉质粘土，该层厚度一般为1.2～1.5m。

①淤泥质粉质粘土：深灰色，流塑，含有机质及少量云母碎屑，夹少量薄层粉土或粉砂，本层厚度1.5～7.0m，一般厚度3.5m左右。

③粉质粘土：灰绿色或灰黄色，可塑～硬塑，含铁锰结核和少量钙质结核。层厚2.0～8.8m，除个别地段较厚外，一般层厚2.4～3.5m。④粉土：灰黄色或黄褐色，稍密～中密，水平层理清晰，夹薄层粉砂或粘性土层厚2.3～13.3m，变化较大。

⑤粉细砂：灰～灰黄色，饱和，中密～密实，夹有1～2层的钙质墙胶结物，呈砂岩状，结构致密，强度大，穿越困难，厚度3～10cm 直径大于10cm，分布不连续。该层还含有姜结石，粒径约1～3cm。本层层厚4.0～15.0m，变化较大。

⑥粉质粘土夹粉土：粉土为灰黄色，中密～密实，粉质粘土为灰黄色，可塑～硬塑，夹有少量粉砂薄层。层厚1.0～4.1m。

⑦粉质粘土：黄褐色或深灰色，硬塑，含少量铁锰结核及姜结石，夹

少量薄层粉土。层厚6.0～9.0m。

⑧粉砂：灰～灰黄色，饱和，密实，夹少量粉土薄层，该层顶部夹有层状钙质强胶结物过姜结石，粒径1～3cm。层厚10.0m左右。

3.工程特点：

本工程设计桩长37米，设计选定桩尖持力层为⑧粉砂层，施工时桩除了要穿越4.0～15.0m的⑤粉细砂层外，还要穿过⑥、⑦层硬塑土层，⑦层土中还含有少量铁锰结核及姜结石，再进入⑧层粉砂层一定的深度，沉桩有一定的难度。特别是⑤粉细砂层是含有致密砂岩状的钙质强胶结构，厚度3～10cm左右，直径大于10cm，且分布无规律，穿越此土层时遇到此类物质，导致锤击数过高，容易造成断桩、沉桩不到设计高程等质量问题。

4.预应力管桩的施工质量问题分析

结合工程该工程试桩施工以及其他工程项目预应力管桩施工中出现的情况，来简单探讨一下管桩沉桩施工的质量控制，并针对出现问题应采取的措施。

4.1桩头破碎

4.1.1桩的制作质量差导致问题发生

打桩前桩材虽进行了进场验收，但是由于施工现场仅能根据施工规范对成品桩进行外观质量检查，结合生产厂家提供的产品合格证判定成品桩材的质量。桩材内在质量问题施工现场是很难检查的。比如：管桩制作时桩头严重跑浆，形成空洞；桩身混凝土强度不够；预应力主筋的墩头高出桩端面等。针对此类问题，应在加强桩材外观检查的基

础上，重点检查预应力主筋的墩头是否高出桩端面以及桩法兰盘附近是否出现空洞，对于桩法兰盘附近是否出现空洞可根据敲击声音判断。

4.1.2超应力作用使得桩头破碎

打桩过程中桩顶受到适当均匀的锤击力是顺利沉桩的关键，正常施工时桩顶应全面积均匀地承受锤击，在桩顶局部面积受力或承受超允许数量锤击的状态下，形成超应力作用于桩顶引起桩头破坏。引起桩顶承受超应力作用主要有以下三个方面的原因：①偏心或局部受力形成超应力作用。a桩顶不平；b施打时桩锤、桩帽、桩身中心线不在同一直线上；c 桩帽尺寸不合理或缓冲措施不完善；d打桩时桩身垂直度偏差超规范等易形成桩顶超应力作用；②超负荷形成超应力作用。a打桩锤选型不当，锤击力远大于桩材的承受力；b遇到坚硬障碍物时持续高档位猛打；c 接桩施工或机械故障使得桩在厚粘土层中停滞过久，引起桩周摩阻力加大，为克服此摩阻力而使用高锤击能量打桩；d地质勘察资料不准或欠缺引起设计失误，为达到失误的设计目的而强行大能量沉桩等导致超负荷形成超应力作用；③桩材发生疲劳破坏。桩锤选型不当，锤击力不足以克服桩的入土阻力，在大数量锤击作用下，桩头区混凝土发生疲劳破坏，这也印证了规范中对PHC桩锤击数限制的条文内容；施工中过分强调标高控制或贯入度控制也容易引起沉桩锤击数过大使桩材发生疲劳破坏。

4.1.3锤击力缓冲不到位形成桩顶破碎

施工中打桩锤的锤击力缓冲问题必须予以高度重视，切实作好桩锤与

桩帽之间、桩帽与桩顶之间的缓冲工作，作到措施得力、及时更换缓冲垫等，否则将可能导致桩头破碎的质量问题发生。

4.2桩身破损断裂或出现纵向裂纹

4.2.1桩材在制作过程中所存在的质量缺陷是导致打桩过程中出现桩身破损断裂或出现纵向裂纹的主要原因。桩材质量缺陷表现在：①桩外形尺寸偏差超允许值，主要有桩身矢曲、桩法兰倾斜、预应力主钢筋墩头神出法兰盘外、桩管臂厚出现负公差超偏以及钢筋外露等；②桩材内在质量缺陷则表现在混凝土强度不满足设计、高压蒸养等生产工艺欠佳和钢材质量存在质量缺陷。桩材外在的质量缺陷可以通过检验来发现，而内在的质量缺陷在现场则很难被检查出来，某些断桩或出现纵裂等质量问题往往是由内在质量缺陷所引发的。杜绝和减少质量缺陷的有效办法是选择质量稳定、信誉良好的桩材生产厂家。4.2.2打桩施工不当引起的断桩或纵裂

4.2.2.1沉桩过程中若桩身倾斜过大，在桩承受锤击状态下，地面以上桩身因缺乏侧向约束易出现桩身竖向失稳而导致断桩；

4.2.2.2预应力混凝土管桩设计一般采用电焊接桩，电焊接桩施工质量的好坏对桩身是否断裂有直接的影响，有条件的情况下应优先选用自动焊或半自动焊，使接桩质量更有保证；

4.2.2.3桩材在装卸、搬运过程不规范操作导致桩材在锤击前即出现裂纹，此裂纹在锤击作用下出现扩大并最终导致沉桩过程中出现断桩或桩身纵向开裂；

4.2.2.5多节桩接桩施工中，由于桩身不垂直、接桩不直，桩中心线成