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摘要: 高强预应力混凝土管桩由于具有单桩承载力较大、质量稳定、低噪音和无震动等特点,已在广东地区得到广泛应用，由此也引发了许多施工质量和安全技术问题。本文结合某工程桩基承载力不合格的情况分析,阐述了出现问题的原因,并就高强预应力混凝土管桩施工质量控制要点进行了分析, 对类似工程具有一定指导意义。
关键词: 高强预应力混凝土管桩；承载力；质量控制要点
中图分类号： TU528.571文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the high strength prestressed concrete pipe pile with larger because single pile bearing capacity, stable quality, low noise and no vibration characteristics, has set up a file in the guangdong area to be widely applied, it also causes many construction quality and safety technical problems. Combining with a project pile foundation bearing capacity unqualified situation analysis, this paper expounds the problems and the causes of high strength prestressed concrete pipe pile is construction quality control points based on the analysis of the similar project which is significant.
Keywords: high strength prestressed concrete pipe pile; Bearing capacity; Quality control points
一、引言
高强预应力混凝土管桩（PHC管桩）是一种采用预应力（通常采用先张法）工艺、经离心成型、常压—高压蒸汽养护工艺，在工厂标准化、规模化生产制造的预应力中空圆筒体细长混凝土预制件。90年代初期广东珠江三角洲地区及江浙、上海等沿海地区开始使用这项新型基础材料。由于采用工厂化生产，桩身质量稳定可靠，并具有良好的抗弯、抗震性能，且施工速度快，费用节省等优点。经过10多年的迅猛发展，PHC管桩正逐渐取代现场灌注桩、预制方桩等，成为这些地区尤其是珠江三角洲地区建筑基础材料的主导。但由于高强预应力混凝土管桩施工往往疏忽过程控制,导致出现工程事故的报道也屡见不鲜。因此,加强对预应力混凝土管桩的施工质量控制具有较重要的实际意义。
二、高强预应力混凝土管桩施工质量控制要点
（1）施工前的质量控制
检查建筑场所和邻近的高压电缆、通讯线路和其他地下管线；研究工程地质报告、桩位平面布置图、桩基结构施工图；审核承建单位的主要技术人员的资质；审核承建人的施工组织设计或施工技术方案；检查预应力管桩的合格证,并进行管桩外观检查,核对管桩直径、壁厚、长度,以及生产日期；检查备用电源的供电能力；审核周边沉降观测点布置。
（2）施工中的质量控制
复查测量放线、桩位及标高控制；沉桩过程中,检查接桩的焊接质量。桩的对中定位和垂直度的控制情况。接头施焊要对称进行,焊缝要饱满,焊接时间要控制恰当,焊接完成后须自然冷却5min～10min,才可继续沉桩；沉桩到位后,检查油压表续数是否达到预定值,以及终压次数是否符合设计要求；组织设计院、质监站、甲方及施工方,确认静载试验以及动测的数量和桩号；审核土方开挖的施工技术方案；土方开挖过程中,监理人员须跟班检及时处理好施工中出现的问题。
（3）施工后的质量控制
静载试验和动测工作须在管桩复压完毕15d后进行；审查施工方提交的沉桩记录、隐蔽工程记录、桩位平面布置图；组织有关单位进行管桩验收；组织对桩基工程进行质量评定。
三、工程实例分析
某工程项目,施工场地浅层土土性较差,而且地下水位较高,勘察期间观测到的稳定混合地下水位0.30m～1.20m。工程地质情况如下:
①-1层吹填砂土(Q4ml): 厚0.20m～4.60m。灰色、松散、稍湿,主要成分为粉细砂,该层为近期吹填整平场地土,本层厚度变化大,性质不均匀。①-2层粉质粘土(Q4l): 厚度0.50m～1.70m,灰色、灰黄色,可塑,主要成分为粘性土,含植物根系,为硬壳层。②层淤泥质粉质粘土(Q4l): 厚1.60m～12.40m,青灰、灰、灰褐色,间杂灰黑色,呈流塑状态、局部软塑。③-2层粉质粘土夹粉砂(Q4l):厚2.00m～15.00m,青灰色、灰褐色,呈软塑状态、局部可塑。④层粉砂(Q4al): 厚0.60m～7.90m,青灰色,呈稍密状态、局部中密,饱和, 含贝壳、腐殖物等。⑤层细砂(Q4al): 揭露层厚4.80m～17.90m,层顶埋深10.20m～23.70m,层顶高程-18.47m～-5.68m。青灰色,饱和,呈中密状态、局部密实,含贝壳等,局部夹薄层粉质粘土，本层分布普遍。桩基采用PHC500(100)AB管桩,桩长26m,桩端位于⑤层细砂,单桩承载力特征值为1400kN。根据28d的静载荷试验结果,平均单桩承载力为设计要求的80%,其中最小值仅为60%。典型静载荷曲线见图1。
图1 静载荷曲线
四、原因調查
根据试桩曲线对比,静载不合格的长桩其破坏形态呈陡降形,且破坏前一级沉降仅在1cm左右,与一般土体破坏所呈现的缓变形有较大差别。为进一步判断承载力不合格的原因,对所有试桩进行了土塞高度测试。测试结果表明,试桩不合格的管桩其土塞高度都较高,一般达到2/3桩长以上,明显偏高,且桩孔内水位很高。此后对部分管桩进行了清孔检测,孔内摄像可以看到在桩的接头部位出现渗泥的现象。根据施工情况、静载荷试验曲线以及管桩土塞实测结果,认为桩基静载不合格极有可能与桩身损坏有关。
五、现场监督管理要点分析
根据本工程的施工过程总结, 分析了出现问题的原因, 并从管理者角度提出了以下几点主要控制问题:
（1）焊接管理: 管桩接头质量的好坏直接关系到整根桩质量的好坏。对于软土地层,现场施工焊接时间与冷却时间必须满足管桩图集及一些规范要求,尤其在该区域浅层土性较差且地下水位较高的情况下,未冷却即开始打桩极易在接头部位发生冷淬、焊缝震裂和接头错位,从而影响桩身承载力。此类问题在桩基静载不合格中发生频率最高。
（2）桩锤控制: 目前Φ400和Φ500管桩都采用D80桩锤,桩锤与管桩直径不配套, 桩锤明显偏大,桩基在沉桩过程中也有可能发生破坏,同时也可能导致土塞效应无法完全产生。
（3）打桩顺序控制: 根据勘察报告显示,出现问题的桩基基本都位于河道内, 浅部河塘淤泥较厚。一般情况下试桩先于工程桩打设,由于该区域浅层土较差,后续工程桩施工对试桩会产生较大侧向挤压力,由于管桩第一节都在淤泥质土中,若管桩桩身或接头存在缺陷则会产生挠曲变形,从而产生脱节、错位等情况。
（4）养护控制: 根据03SG409预应力混凝土管桩9.2.1注: 明确“但采用锤击法沉桩时管桩的混凝土龄期仍不得少于14d。由于现场供桩紧张,存在部分管桩养护仅2d～3d即开始打桩,这也可能因养护时间不足出现桩身被破坏情况。
（5）休止期控制:由于现场施工规模较大,已打桩基在休止期内周边仍存在大量沉桩情况,对于该地层在沉桩过程中其孔隙水压力增长较快,影响范围会达到3倍～4倍桩长(约100m),因此会在试桩桩身产生水膜,尤其对于桩身较短情况下承载力影响明显。
（6）配桩控制: 试桩比工程桩一般长2m～4m,现场配桩情况比较复杂。假若发生现场打桩配桩错误,将会导致试桩长度减小,从而影响单桩承载力。
六、结语
预应力混凝土管桩基的特殊性和隐蔽性,其施工质量需要管理单位进行全程控制。因为此桩的检测和补救措施难以得到设计要求，所以施工前、施工中的监督管理尤为重要。因此,管理人员必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程,事先提出质量控制和检验标准，监督施工单位严格遵守和执行，才能达到质量控制的目标。
参考文献:
[1]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].
[2]曾律弦.锤击PHC管桩的监理[J].湖南理工学院学报,2007,20(2):72-74.
[3]03SG409,预应力混凝土管桩[S].
关键词: 高强预应力混凝土管桩；承载力；质量控制要点
中图分类号： TU528.571文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the high strength prestressed concrete pipe pile with larger because single pile bearing capacity, stable quality, low noise and no vibration characteristics, has set up a file in the guangdong area to be widely applied, it also causes many construction quality and safety technical problems. Combining with a project pile foundation bearing capacity unqualified situation analysis, this paper expounds the problems and the causes of high strength prestressed concrete pipe pile is construction quality control points based on the analysis of the similar project which is significant.
Keywords: high strength prestressed concrete pipe pile; Bearing capacity; Quality control points
一、引言
高强预应力混凝土管桩（PHC管桩）是一种采用预应力（通常采用先张法）工艺、经离心成型、常压—高压蒸汽养护工艺，在工厂标准化、规模化生产制造的预应力中空圆筒体细长混凝土预制件。90年代初期广东珠江三角洲地区及江浙、上海等沿海地区开始使用这项新型基础材料。由于采用工厂化生产，桩身质量稳定可靠，并具有良好的抗弯、抗震性能，且施工速度快，费用节省等优点。经过10多年的迅猛发展，PHC管桩正逐渐取代现场灌注桩、预制方桩等，成为这些地区尤其是珠江三角洲地区建筑基础材料的主导。但由于高强预应力混凝土管桩施工往往疏忽过程控制,导致出现工程事故的报道也屡见不鲜。因此,加强对预应力混凝土管桩的施工质量控制具有较重要的实际意义。
二、高强预应力混凝土管桩施工质量控制要点
（1）施工前的质量控制
检查建筑场所和邻近的高压电缆、通讯线路和其他地下管线；研究工程地质报告、桩位平面布置图、桩基结构施工图；审核承建单位的主要技术人员的资质；审核承建人的施工组织设计或施工技术方案；检查预应力管桩的合格证,并进行管桩外观检查,核对管桩直径、壁厚、长度,以及生产日期；检查备用电源的供电能力；审核周边沉降观测点布置。
（2）施工中的质量控制
复查测量放线、桩位及标高控制；沉桩过程中,检查接桩的焊接质量。桩的对中定位和垂直度的控制情况。接头施焊要对称进行,焊缝要饱满,焊接时间要控制恰当,焊接完成后须自然冷却5min～10min,才可继续沉桩；沉桩到位后,检查油压表续数是否达到预定值,以及终压次数是否符合设计要求；组织设计院、质监站、甲方及施工方,确认静载试验以及动测的数量和桩号；审核土方开挖的施工技术方案；土方开挖过程中,监理人员须跟班检及时处理好施工中出现的问题。
（3）施工后的质量控制
静载试验和动测工作须在管桩复压完毕15d后进行；审查施工方提交的沉桩记录、隐蔽工程记录、桩位平面布置图；组织有关单位进行管桩验收；组织对桩基工程进行质量评定。
三、工程实例分析
某工程项目,施工场地浅层土土性较差,而且地下水位较高,勘察期间观测到的稳定混合地下水位0.30m～1.20m。工程地质情况如下:
①-1层吹填砂土(Q4ml): 厚0.20m～4.60m。灰色、松散、稍湿,主要成分为粉细砂,该层为近期吹填整平场地土,本层厚度变化大,性质不均匀。①-2层粉质粘土(Q4l): 厚度0.50m～1.70m,灰色、灰黄色,可塑,主要成分为粘性土,含植物根系,为硬壳层。②层淤泥质粉质粘土(Q4l): 厚1.60m～12.40m,青灰、灰、灰褐色,间杂灰黑色,呈流塑状态、局部软塑。③-2层粉质粘土夹粉砂(Q4l):厚2.00m～15.00m,青灰色、灰褐色,呈软塑状态、局部可塑。④层粉砂(Q4al): 厚0.60m～7.90m,青灰色,呈稍密状态、局部中密,饱和, 含贝壳、腐殖物等。⑤层细砂(Q4al): 揭露层厚4.80m～17.90m,层顶埋深10.20m～23.70m,层顶高程-18.47m～-5.68m。青灰色,饱和,呈中密状态、局部密实,含贝壳等,局部夹薄层粉质粘土，本层分布普遍。桩基采用PHC500(100)AB管桩,桩长26m,桩端位于⑤层细砂,单桩承载力特征值为1400kN。根据28d的静载荷试验结果,平均单桩承载力为设计要求的80%,其中最小值仅为60%。典型静载荷曲线见图1。
图1 静载荷曲线
四、原因調查
根据试桩曲线对比,静载不合格的长桩其破坏形态呈陡降形,且破坏前一级沉降仅在1cm左右,与一般土体破坏所呈现的缓变形有较大差别。为进一步判断承载力不合格的原因,对所有试桩进行了土塞高度测试。测试结果表明,试桩不合格的管桩其土塞高度都较高,一般达到2/3桩长以上,明显偏高,且桩孔内水位很高。此后对部分管桩进行了清孔检测,孔内摄像可以看到在桩的接头部位出现渗泥的现象。根据施工情况、静载荷试验曲线以及管桩土塞实测结果,认为桩基静载不合格极有可能与桩身损坏有关。
五、现场监督管理要点分析
根据本工程的施工过程总结, 分析了出现问题的原因, 并从管理者角度提出了以下几点主要控制问题:
（1）焊接管理: 管桩接头质量的好坏直接关系到整根桩质量的好坏。对于软土地层,现场施工焊接时间与冷却时间必须满足管桩图集及一些规范要求,尤其在该区域浅层土性较差且地下水位较高的情况下,未冷却即开始打桩极易在接头部位发生冷淬、焊缝震裂和接头错位,从而影响桩身承载力。此类问题在桩基静载不合格中发生频率最高。
（2）桩锤控制: 目前Φ400和Φ500管桩都采用D80桩锤,桩锤与管桩直径不配套, 桩锤明显偏大,桩基在沉桩过程中也有可能发生破坏,同时也可能导致土塞效应无法完全产生。
（3）打桩顺序控制: 根据勘察报告显示,出现问题的桩基基本都位于河道内, 浅部河塘淤泥较厚。一般情况下试桩先于工程桩打设,由于该区域浅层土较差,后续工程桩施工对试桩会产生较大侧向挤压力,由于管桩第一节都在淤泥质土中,若管桩桩身或接头存在缺陷则会产生挠曲变形,从而产生脱节、错位等情况。
（4）养护控制: 根据03SG409预应力混凝土管桩9.2.1注: 明确“但采用锤击法沉桩时管桩的混凝土龄期仍不得少于14d。由于现场供桩紧张,存在部分管桩养护仅2d～3d即开始打桩,这也可能因养护时间不足出现桩身被破坏情况。
（5）休止期控制:由于现场施工规模较大,已打桩基在休止期内周边仍存在大量沉桩情况,对于该地层在沉桩过程中其孔隙水压力增长较快,影响范围会达到3倍～4倍桩长(约100m),因此会在试桩桩身产生水膜,尤其对于桩身较短情况下承载力影响明显。
（6）配桩控制: 试桩比工程桩一般长2m～4m,现场配桩情况比较复杂。假若发生现场打桩配桩错误,将会导致试桩长度减小,从而影响单桩承载力。
六、结语
预应力混凝土管桩基的特殊性和隐蔽性,其施工质量需要管理单位进行全程控制。因为此桩的检测和补救措施难以得到设计要求，所以施工前、施工中的监督管理尤为重要。因此,管理人员必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程,事先提出质量控制和检验标准，监督施工单位严格遵守和执行，才能达到质量控制的目标。
参考文献:
[1]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].
[2]曾律弦.锤击PHC管桩的监理[J].湖南理工学院学报,2007,20(2):72-74.
[3]03SG409,预应力混凝土管桩[S].