浅谈预应力管桩在施工中的应用

1、浅谈预应力管桩在施工中的应用摘要： 本文结合工程实例论述了预应力混凝土管桩在建筑工程应用中的优势,并探讨了管桩施工中的一些关键问题及解决措施。作为一种相对成熟的工程产品,管桩已得到了广泛的应用,但其应用仍有一定的局限性。笔者认为预应力混凝土管桩的发展方向是大直径和改良拼接工艺,相信预应力混凝土管桩今后必将在建筑工程中得到更为广阔的应用。关键词：预应力；管桩；施工；应用1.预应力管桩的特点 1.1预应力管桩的优点 预应力管桩不仅具有和普通管桩一样的优点，而且由于其自身的特点同时具备一些其他管桩所不具备的优点。 1.1.1单桩承载力高 预应力管桩桩身混凝土强度高，有的高达80MPA，并可打入密实的

2、砂层及强风化层。桩尖进入强风化层或密实的砂层后，经过强烈的挤压，桩尖附近的强风化层或密实的砂层已不是原始状态，桩端承载力可比原状提高80%-100%，所以预应力管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高。 1.1.2设计选用范围广 根据预应力管桩市场供应情况，目前预应力管桩规格较多，一般管桩生产厂家均可生产直径300600mm的管桩，甚至有些管桩生产厂家还可生产直径8001000mm的大径管桩，预应力管桩的单桩承载力600KN-4500KN。多种规格的预应力管桩既适用于一般的多层建筑，也适用于50层以下的高层建筑；而且在同一建筑基础中，还可以根据设计单桩承载力的大小采用不同桩径，既

3、容易解决上部结构荷载分布不均时的设计布桩问题，又可充分发挥每根单桩的最大承载力，使整体建筑物桩基沉降均匀，真正做到既科学、合理，又经济、安全。 1.1.3对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强 预应力管桩桩节长短不一，常用的有10-12m一节，也有15-16m一节，还有4-5m、7-8m的短节，节长方便，搭配灵活。在施工现场可随时根据地质条件的变化调整节桩长度，节省用桩量，不会像普通的预制混凝土方桩那样容易出现桩长不足或余桩林立的现象。 1.1.4单桩承载力造价便宜 衡量桩基的经济效益，笔者认为，以每米造价或以单方混凝土造价作对比是不科学的，应用单位承载力的造价作对比。虽然预应力管桩每米造价比

4、沉管灌注桩造价贵，但单桩承载力高，比对结果每吨承载力造价还是比沉管灌注桩便宜。虽然预应力管桩单方混凝土造价比人工挖孔桩和钻孔桩造价高，但持力层比人工挖孔桩和钻孔灌注桩浅，所以每吨承载力的造价在正常情况下还是比人工挖孔桩和钻孔桩便宜。在一般情况下，预应力管桩的单位承载力造价在诸多桩型中是较便宜的一种。 1.1.5运输吊装方便，接桩快捷 预应力管桩节长一般在13m以内，桩身又有预应力，起吊是用特制的吊钩勾住管桩的两端就可以方便的吊起来。接桩采用电焊法若采用两个电焊工一起工作直径500mm的管桩，一个接头约20min就可以焊好。 另外预应力管桩搭配灵活，沉桩长度可长可短，既不像沉管灌注桩那样受机械的

5、限制，也不像人工挖孔桩那样，成桩长度受地质条件的限制。 1.1.6施工速度快，工期短，功效高 预应力管桩施工速度快，工期短。主要表现在以下三个方面： (1)施工前期准备时间短，P预应力管桩从生产到使用的最短时间只需3-4天； (2)施工速度快，在地处黄河冲积平原的商丘地区，一台静压桩机正常施工进度可沉桩12m/根的预应力管桩40-60根/d；一栋2-3万平米建筑面积的高层建筑，一个月左右便可沉桩完毕； (3)检测时间短，2-3个星期便可测试检查完成。 1.2预应力管桩的缺点及局限性 用柴油锤施打预应力管桩时，震动激烈，噪音大，挤土量大，会造成一定的环境污染。然而采用静压法施工，就无振动无噪音，

6、但挤土作用仍然存在。 打桩时送桩深度受限制，在深基坑开挖后截去余桩较多，但用静压法施工送桩深度可以加大，余桩就较少，在上软下硬、软硬突变的地质条件下，不宜采用锤击法施工。 预应力管桩施工后，基坑开挖时，对机械挖掘要求高，否则容易造成预应力管桩的机械损坏(断桩或偏位)。 2.预应力管桩在施工中的应用 2.1预应力管桩在施工中的问题 总结近几年来预应力混凝土管桩设计、施工经验,以及在本地区的资料和现场施工、监理的经验,拟讨论以下问题： 2.1.1设计桩长与实际施工桩长不符问题 在实际施工时，经常会出现试桩时，实际桩长与设计桩长不符，即使在地质报告所提供的勘测点位置打桩，桩长度也存有偏差。 2.1.

7、2预应力管桩桩身质量问题 预应力管桩桩身混凝土强度设计为C60C80 ,主要是依据粒径不大于25mm的碎石作为混凝土骨料，标号不低于525#的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，高效减水剂等。虽然预应力管桩通过离心法工艺和蒸高，但混凝土标准件试块,其试压强度是否能真正代表批量预应力管桩的强度,尚存疑问。 2.1.3桩位偏差较大问题 施工中应严格控制桩的偏位,放样定位之后,在锤打或压桩前还需再一次复测桩中心位。如果在施工工程中造成偏差过大,超过设计要求及施工验收规范规定,将影响施工进度并增加施工难度，会造成不应有经济损失。 2.1.4预应力管桩焊接质量和接头连接问题 接

8、桩焊接时，施工单位采用非专业焊接人员施工，施工技术欠佳，质量管理意识薄弱，直接影响预应力管桩施工中焊接质量。 2.1.5截桩施工问题 截桩施工中采用非专业施工人员施工，机械切割不到位，用重锤凿断，造成装身受损，桩接头表面混凝土受到破坏，桩顶标高不能满足设计要求，承台内的锚固长度不能满足设计要求等。 2.2预应力混凝土管桩施工中的问题解决方法 2.2.1设计桩长与实际施工桩长不符 在实际施工时，经常会出现试桩时，实际桩长与设计桩长不符，给施工选择桩长造成很大麻烦，对桩长度变化控制很难把握。 根据实际工程工作经验，笔者认为，造成设计桩长与实际施工桩长不符的原因主要有以下几个方面： (1)地质勘察报

9、告提供的参数不准确 一些勘察单位提供的桩基参数过高,若设计单位据此进行桩基础设计, 有可能造成单桩承载力不足。如果提供的桩基参数过低, 但试桩所得单桩承载力又很高,如何选择合理的单桩承载力就很困难，结果会导致桩长度与实际不符。因此，勘察技术人员应不断总结当地实际工作经验，提高自身业务水平，为提交较高质量的地质勘察报告奠定基础， (2)持力层起伏较大，双控措施较难把握 如果遇到桩端持力层起伏较大的情况，在管桩沉桩施工过程中，施工单位双控措施较难把握。由于勘察手段不合理或取样间距过大,对持力层的起伏未查清,虽然设计要求采取双控,但施工单位很难把握,往往控制设计深度到了,而锤击贯入度或油压值达不到;

10、或锤击贯入度或油压值达到了,而设计深度不到。结果会导致桩长度与实际不符。对此，勘察单位在进行岩土工程勘察阶段，就应在满足勘察规范的基础上，对持力层起伏较大的地段增加勘探点数量或加密取样间距，彻底查清持力层分布情况，必要时可绘制桩端持力层埋深等值线图。 (3)沉桩过程的挤土效应 静压法施工预应力管桩属于挤土类型，往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应，致使后施工的预应力管桩很难压入至设计位置。 另外，桩机施工过程中桩的接头较多，焊接时间过长，焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层位置；施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效

11、应。 解决挤土效应问题，根据以往工作经验，建议采取交叉沉桩，或采用预先成孔法。目前，商丘地区在解决挤土效应问题时，多采用交叉沉桩，个别工程中采用了预先成孔法。 (4) 恢复期桩周土未充分固结 预应力管桩在沉桩过程中将使桩周和桩端一定范围内的土体扰动,侧阻力和端阻力都有所降低。随着超静孔隙压力的消散,土体重新固结,桩侧阻力和桩端阻力也不断增加。为获得较准确的单桩承载力标准值,一般要求桩施工完成后要间歇一定时间再检测承载力,称间歇期或恢复期。 对间歇期的要求，有些地区还作了强制规定，譬如长春地区在2006年规定必须执行建筑地基基础设计规范( GB50007-2002) 规定【3】：预制桩在砂土中不

12、得少于7 天；粘性土不得少于15天；对于饱和软粘土不得少于25 天。 2.2.2预应力管桩桩身质量 根据建筑桩基技术规范【4】 ，我国管桩按抗裂弯矩的大小分为A型、AB型、B型，其含义是管体上混凝土有效预压应力大小。目前，在商丘地区，主要使用郑州和徐州两地厂家生产的预应力高强混凝土管桩(代号PHC桩)、预应力混凝土管桩(代号PC桩)，此种桩型适用在非抗震和抗震烈度6度、7度地区。 (1) 桩材质量 2.1节中叙述了预应力桩的桩身质量问题，造成桩身质量问题的原因较多，其中笔者认为，要保证管桩自身质量，必须从管桩生产源头进行严格控制。 随着房地产业的火爆，预应力管桩市场常出现供不应求态势。有的管桩

13、生产厂家因预应力管桩生产能力有限,往往是即压即用,今日生产,明日就运到工地压桩,缺乏养护期，致使桩强度与设计强度有偏差，在沉桩时出现桩头破损，甚至出现断桩、爆桩。另外，由于国家对钢材生产企业的调控，房地产热的升温，钢材价格涨幅较大，是否使用标准钢材施工，也值得关注和重视。 因此，加强对生产厂家质量意识教育和桩材质量监管，是解决桩材本身质量问题的根本所在。 (2) 施工设备与桩型不匹配 管桩施工必须选择与桩型相匹配的施工设备。如果施工中设备选择不当,如小锤打大桩,由于击数增加,很容易造成桩头破损。应严格控制桩身顶压压控力和抱压压控力。 (3)沉桩方法因地制宜 硬土层中采用锤击桩易造成桩身断裂，密

14、实的粉砂层,是预应力管桩良好的桩端持力层,能够获得较高单桩承载力。如果桩身质量不太好或使用薄壁管桩,锤击法施工很容易造成桩身断裂。当地质报告中存在孤石,或硬土层下又有软土层,必须穿过此硬土层时,也可能造成桩身沉桩或打桩时出现桩断裂现象。 商丘地处黄河部积平原区，地层分布规律性较好，采用静压沉桩，可减少爆桩、断桩几率。 2.2.3桩位偏差过大 施工中应严格控制桩的偏位,放样定位之后,在锤打或压桩前还需再一次复测桩中心位。 根据多年来对实际工作中所遇到桩位偏差较大问题的分析，笔者认为产生桩位偏差过大原因主要有: (1)桩机基础如不平整坚硬，沉桩过程中，桩机容易产生不均匀沉降，桩身极易发生偏移； 施

15、工中桩身不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上；接桩时桩身、桩帽不在同一直线上；施工顺序不当，导致应力扩散不均匀；尤其是有地下室深基坑的承台相邻桩身过近过密，使先施工的一边已有孔洞，再施工一面时桩身极易滑动；沉桩过程中遇到大块坚硬物，把桩挤向一侧；基坑开挖方法不当，一次性开挖深度太深，使桩的一侧承受很大的土压力，使桩身弯曲变形；还有因机械开挖时操作不当，造成机械与桩身碰撞致使桩位偏移等。 针对上述原因造成的桩位偏差过大，一般情况下应要求施工单位严格按照管桩沉桩操作规程，并采取经常复测桩位的方法，避免产生偏位。 (2)布桩过密产生挤土效应造成桩位偏移，密集群桩施工过程中很容易产生挤土效应,后施工的桩很

16、容易将先施工的桩挤偏位。对此，在地质条件允许情况下，建议增加单桩有效长度，加大单桩直径，以相应增大单桩承载力，适当减少布桩数量，相应加大桩间距，尽可能地减轻挤土效应，达到控制桩位偏移过大之目的。 2.2.4预应力管桩焊接质量和接头连接 接桩焊接时，施工单位采用非专业焊接人员施工，施工技术欠佳，质量管理意识薄弱是影响施工焊接质量的主要原因；接头主要采用机械快速接头，施工技术不娴熟，施工方法不当，是影响接头质量的主要原因。因此，施工单位应加强对专业焊接人员技能培训，实行持证上岗，确保焊接、接头质量满足设计、规范及工程质量要求。 2.2.5截桩施工 针对截桩施工工作，施工单位应选择专业截桩施工人员进行操作，尽可能一次切割到位，减少重锤凿破，从而避免装身受损及桩接头表面混凝土破坏，确保桩顶标高及承台内的锚固长度满足设计要求；杜绝采取不当的截桩方法，保证预应力管桩施工质量。 3.结论 预应力混凝土管桩具有强度高、施工方便、造价低等诸多优点,近两年来在建筑行业已大面积推广使用,在