浅谈锤击式PHC桩施工质量通病与防治

　　摘要：本文分析了PHC桩施工质量通病的成因，提出了相应的防治措施
　　关键词：PHC桩；原因；措施
　　预应力高强混凝土管桩（简称PHC桩），是专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆筒体的等截面构件，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建（构）筑物的基础，如今，其以单桩承载力高，工程造价相对较低，施工速度快，对桩间土扰动小等优点，广泛应用于工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利工程等，在国家建设中发挥了愈来愈大的作用，但由于施工条件、沉桩工艺以及施工队伍能力等原因，PHC桩在沉桩过程中会遇到各种不同情况和问题，下面就其质量通病的成因进行分析，并介绍一些防治措施。
　　一、桩偏位或倾斜过大
　　主要原因分析：测量放线有误，或放样小桩位变位而未加以校核纠正；插桩中工作不认真，垂直度控制不理想；先施工的桩位被挤动，特别是在软土层中，先施工的短小桩更容易跑位；打桩顺序不当，引起桩顶大偏位；坚硬障碍物将管桩的桩尖挤向一旁；多节桩施工时，接桩不直，桩中心线成折线形，桩顶偏位。打桩机导杆不垂直(导杆本身弯曲，施工场地不平，场地承载力不足引起桩机倾斜)；开始施工时，桩身未站稳就猛然锤击，易使桩身倾斜偏位；施打时桩锤、桩帽、桩身中心线未在同一直线上，偏心受力；桩垫或锤垫不平，锤击时会使桩顶面倾斜，而造成桩身倾斜；桩帽过大，引起锤击偏心，遇到坚硬障碍物，使桩尖跑位桩身倾斜；先打的桩被挤偏，尤其打桩顺序不正确时显得更加严重；送桩器套得太紧、太松或送桩器倾斜也会引起桩的倾斜。基坑围护不当，或挖土方法、顺序、开挖时间、开挖深度不当等。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。桩布置过多过密，沉桩时发生挤土效应。
　　预防措施：测量控制点要设在尽可能远离打桩区，并做好保护；管桩施工前必须对桩位进行复测；第一节桩开始插入时，桩机副钩不要急于松钩、不要急于锤击，要首先利用桩锤自重将桩慢慢压入桩孔，并随时调整桩的垂直度；接桩时，上节桩要与下节桩保持在同一中心线，即上节桩要随着下节桩的倾斜而调整；施工场地要有一定的承载力，打桩机一定要站在路基箱或钢板上才能施工；同时利用相互垂直的两个方向经纬仪检查桩身桩架的垂直度，先校正桩架垂直，然后校正桩垂直并保持桩与桩架相平行，桩的垂直度偏差不得超过0.5%；制定合理的打桩流程，先长桩后短桩；为了减少桩锤对桩的瞬时冲击应力,桩帽内应加纸垫，厚度10～15cm，并及时更换纸垫,使桩顶应力均匀分布,以保护桩头。对于多节砼管桩而言，第一节桩插设是否垂直、对点是否准确是整根桩桩位偏差及桩身垂直度保证的关键，作业时必须对此有充分的认识，采取切实有效的措施，保证桩尖的对位偏差及垂直度偏差符合要求。沉桩时发现有障碍物造成偏差超标时，插桩深度在3米以内应及时清除并重新进行垂直度校正；插桩深度超出3米应拔出桩尖重新插桩，重插桩前应用细砂填平原桩孔。开始打桩时桩锤应小落距,入土一定深度以待桩稳定后方可加大落距正常锤击。贯彻重锤轻击的原则,根据地层情况适当调整落距。打桩前须调整桩锤、桩帽、桩垫桩身在同一线上，且与桩架平行。具体可由两台经纬仪协助实施校正。桩帽与桩周围的间隙为5～10mm。为便于接桩施工，接桩桩顶距地面600～800mm；制订合理的沉桩顺序，尽量采取“走长线”沉桩，给超孔隙水压力消散提供尽量长的时间，避免其累积叠加，减小挤土影响；沉桩结束，待超孔隙水压力充分消散后方可开挖；且围护结构应有足够的强度与刚度，避免侧向土体位移；机械开挖至桩顶30cm时采用人工开挖，避免挖斗碰撞桩头。
　　二、沉桩困难，达不到设计标高
　　主要原因分析：施工设备桩选型不合理，桩锤吨位小，能量不足；沉桩时中途停歇时间过长；没有详细分析地质资料，忽略了浅层杂填土层中的障碍物及中间硬夹层、透镜体等的存在等情况；桩身强度不足，沉桩过程中桩顶、桩身或桩尖破损，被迫停止施工；桩就位插入倾斜过大，引起沉桩困难，甚至与邻桩相撞；勘察资料太粗或有误；桩锤连续工作锤体发热或桩帽缓冲层过厚，造成锤击力不足；桩尖遇到密实的粉土或粉细砂层时打桩会产生“假凝”现象，隔一段时间后可以打下去；布桩密集或打桩顺序不当，使后打的桩无法达到设计深度，并使先打的桩上浮。
　　预防措施：配备合适的施工设备，保证设备有足够施工能力；进场前对设备进行大修保养，施工时进行例行检修，确保施工时设备正常运行；避开停电时间施工；一根桩应连续施打，严禁中途停歇；分析地质资料，清除浅层障碍物。制定合理的打桩顺序及流程，严禁形成“封闭”桩；严把制桩各个环节质量关，加强进场桩的质量验收，保证桩的质量满足设计要求。桩就位插入时如倾斜过大应将桩拔出，待清除障碍物后再重新插入，确保打入桩的垂直度。
　　三、挤土效应和振动影响
　　主要原因分析：施工预应力混凝土管桩属于挤土类型，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，造成桩身上台、位移、裂缝等；桩的接头较多而且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层；施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、打桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效应。锤击桩产生的震动效果也会影响临近建筑物及管道设施的安全。
　　预防措施：合理安排打桩顺序和进度。桩较密集且周围建筑物较远，场地开阔时，由中间向四周进行，先中间后两边，先中心后四周，按照标高，桩的直径及规格，宜先深后浅，先大后小，先长后短的原则进行；四周开挖防挤沟，深度为2米，宽度1~1.5米左右以切断地表土体的挤压，解决表层挤土效应和减小地基浅层土体的侧向位移和隆起的影响；在桩较密集的范围内采用原位引孔，引孔深度为桩长的1/2~1/3，同时也可以在沉桩范围内插排水板，可减少地基土的挤土量防止地面隆起；严格控制打桩速率，打桩速率对于不同土质有很大区别，其控制依据施工经验及监测结果而定；沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护；控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过程，摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。同时，应避免在砂质粉土、砂土等硬土层中的焊接，应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破坏。
　　四、桩顶碎裂、桩身断裂
　　主要原因分析：桩的制作质量差；管桩制作时桩头严重跑浆，形成空洞；桩身混凝土强度不够；搬运、吊装、堆放过程中损坏；预应力主筋的墩头高出桩端面；打桩锤选用不当；施打时桩锤、桩帽、桩身中心线未在同一直线上，偏心受力；桩帽太小、太大、太深，桩头尺寸偏差太大；桩帽衬垫材料不符合要求，造成锤击力过大或锤击偏心；遇到坚硬障碍物时继续高档位猛打；遇厚度较大的硬层时，采用高档，易打碎桩头；在厚粘土层中停滞过久，再重新施打易打碎桩头；送桩器尺寸不合适倾斜，易使桩头击碎；桩锤操作人员经验不足，沉桩时不及时调整，造成偏心受力；桩帽衬垫材料太薄或未加衬垫，缓冲层不足，达不到缓冲效果或未设透气孔；桩顶预应力值不高，不足以抵抗锤击时出现的拉应力，产生横向裂缝。管桩内腔充满水时进行锤击易使管桩产生纵向裂缝；桩身自由段长细比过大，沉入时遇到坚硬的土层时易使管桩断裂；桩身由于各种原因倾斜过大，产生偏心锤击；桩在堆放、吊装、搬运过程中已产生裂缝或折断，而使用前未加认真检验。
　　预防措施：对进场的桩材进行严格检查，尽可能避免不合格桩，验收包括:桩身完整性、桩径、桩长、矢曲、法兰等项目，同时作好桩现场验收记录及标识工作，一旦发现桩材不合格品拒绝接收使用，桩材验收时供货方需出具与桩材标志相一致的桩材合格证、砼立方体抗压强度报告、钢材、水泥、砂、石料合格证及复试记录等；预应力混凝土管桩由于长细比大，自重大，在起吊、运输过程中过大的动荷载易使预应力混凝土管桩产生环裂，汽车运输时用长挂车，桩的悬臂不超过1.5M，装卸搬运时管桩吊装采用两点勾吊法，现场堆放场地应坚实平整，堆放时不应超过四层，垫木支承点应在同一水平面上，且多层垫木上下对齐，确保桩身质量不受损坏；同时在桩堆的侧向进行临时固定，以防止桩发生滚动。桩在起吊和搬运时，必须做到轻起轻放，严禁抛掷、碰撞、滚落，以免损坏桩材；喂桩时吊点位距两端头0.21L处。桩锤操作者应根据土层情况调节桩锤锤击力，在遇到坚硬土层或地下障碍物时要立即将桩锤调到二档，采用重锤轻击，慢慢穿越该层，严禁用四档连续强打；根据PHC桩自身的强度情况，考虑到一定的偏心受力，锤击力过大容易造成桩身损坏，锤击力过小可能造成锤击数过高或桩无法沉入到设计标高；对于D80锤而言，要达到合适的锤击力和锤击能量，并使锤击能量较均匀地作用到桩顶上，桩帽和桩顶的缓冲材料与厚度选择尤为重要；桩顶缓冲垫采用包装纸板并每根桩更换，其缓冲作用优于硬木、橡胶等；送桩器下端宜设置桩垫，桩垫的厚度均匀并与桩顶全面接触；打桩过程中停滞时间不能过长，间隙较长时，应先用小能量将桩打动然后再逐渐加至正常档位，无特殊情况单根桩必须连续施打，一气呵成。
　　结束语：综上所述，锤击式PHC桩在施工中受多种因素影响，在施工中应仔细，认真，全面分析各种不利因素，采取预防措施，确保施工质量。
　　参考文献：
　　1. 《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
　　2. 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002

《浅谈锤击式PHC桩施工质量通病与防治》

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