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摘要：预应力管桩的施工方法主要有静压法和锤击法两种。本文主要探讨了高层建筑预应力混凝土管桩施工质量问题。
关键词：预应力管桩；施工技术；质量
Abstract: the construction method of prestressed pipe pile are mainly static pressure method and hammer method two. This paper mainly discusses the quality problem of prestressed concrete pipe pile construction of high-rise building.
Keywords: prestressed pipe pile; construction technology; quality
中图分类号： [TU208.3] 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
1.预应力管桩的特点
1.1 管桩工地机械化施工程度高，现场整洁，不会发生钻孔灌注桩工地泥浆满地流的脏污情况，也不会出现人工挖孔桩工地到处抽水和堆土运土的忙乱景象。
1.2 管桩施工速度快，一台打桩机每台班至少可打7～8 根桩，可完成20000kN以上承载力的桩基工程。由于建设工期缩短，创造了时间效益，从而降低工程造价。
1.3 施工中由于压桩引起的应力较小，且桩身在施工过程中不会出现拉应力，桩头一般都完好无损，复压较为容易。
1.4 单桩承载力高。由于挤压作用，管桩承载力要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高。
1.5 对持力层起伏变化大的地质条件适应性强。因为管桩桩节长短不一，通常4～16m一节，搭配灵活，接长方便，在施工现场可随时根据地质条件的变化调整接桩长度，节省用桩量。
1.6 运输吊装方便，接桩快捷。管桩节长一般在13m以内，桩身又有预压应力，起吊时用特制的吊钩勾住管桩的两端就可方便地吊起来。
2.静压管桩施工常见质量问题分析与处理
2.1沉桩达不到设计要求
管桩施工时是以最终贯入度和最终标高作为施工的最终控制。一般情况下，以一种控制标准为主，以另一种控制标准为参考，有时沉桩达不到设计最终要求的成桩控制参数。
原因分析：一是地质勘察资料与实际工程地质存在偏差，发生配桩长度不准确，使沉桩达不到成桩设计要求的相关控制值，如桩顶标高、终压力、贯人度等。二是由于设备故障等原因使沉桩过程突然中断时间过长，桩周阻力增大，难以沉桩到设计要求的持力层。
防治措施：应探明工程地质情况，必要时应作补充地质勘察，合理选择持力层和成桩的相关控制值。并根据有关要求合理选择沉桩设备，在沉桩过程中发生异常情况时，应冷静分析原因，找出对策，不能盲目加大压桩力强行沉桩，以防止桩身断裂。
2.2邻桩上浮或桩头位移
在沉桩过程中，相邻的桩可能因挤土效应而产生桩身上浮或横向位移现象。
原因分析：一是静压管桩属于挤土桩，在沉桩过程中存在挤土效应会使地面隆起，特别当土层是饱和性软土、桩距较密、桩数较多时，土被挤到极限密实度而向上隆起，后施工的桩便会对先前施工或相邻的桩产生向上拉力，使其桩身上浮或被推向一侧。二是施工中桩位被挤压偏离或标志丢失，造成桩位错位较大。三是选择的沉桩顺序或行车路线不合理。
防治措施：当施工中发现桩身上浮时，最有效的方法是采用取土引孔压桩法，即用螺旋钻机在设计桩位取土引孔后随即压入管桩，在压缩性较差的土体中施工，引孔的孔径应比桩径小50～100mm，引孔深度一般应控制在桩长的30%内，并做到随引孔随压桩，以免地下水渗入孔内引起塌孔或地下水泡软桩端土层使桩端土承载力降低。同时合理安排沉桩顺序和桩机行走路线，坚持“先中间后四周”的对称施工法，以及结合“先密集桩后稀疏桩、先长桩后短桩”的压桩顺序进行压桩。当采取上述措施后仍无法制止桩身上浮现象时，则可考虑采用原桩复压措施，必要时可经设计调整桩间距。
2.3接桩处开裂
上下两节桩在接桩处出现开裂现象。
原因分析：一是上下两节桩不在同一条直线上，使压桩过程中接桩处焊缝局部产生过大集中应力而开裂。二是采用焊接连接时，连接处端板表面未清理干净，桩端不平整。三是未严格进行分层施焊、焊缝不连续、不饱满及焊缝中夹有焊渣等杂物，焊接结束后停歇时间较短或焊缝遇地下水出现脆裂。
防治措施：在管桩接桩前应先复核上下两节桩的桩心错位是否在允许偏差值之内，一般宜设置接桩临时导向箍，使上下两节桩保持顺直。焊接前应检查焊条和焊接设备适用完好，并利用钢刷将两节桩的端板表面清刷干净。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下节桩固定后拆除临时导向箍，再分层均匀施焊。施焊时宜由两个持证上岗的焊工对称进行。焊接完毕后焊缝应自然冷却，严禁用水冷却和焊完即沉桩。
2.4桩身断裂
在沉桩过程中，桩身突然发生较大倾斜而断裂。
原因分析：一是地面突然发生较大的不均匀沉降，桩机和桩身严重倾斜，使桩身受到不能承受的弯矩而折断；二是桩身混凝土存在质量问题，使桩身局部强度不够，沉桩过程中混凝土发生破碎；三是桩的运输、堆放、起吊方法不当，也会产生裂纹或断裂。
防治措施：在初沉桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，接桩时，要保证上下两节桩的顺直，且压桩的下沉速度不宜太快。同时要对进场的管桩进行严格的质量检查，桩在运输、堆放、起吊过程中应严格按照设计说明中的要求和操作规程执行。当施工中出现桩身断裂，应会同设计人员共同研究处理办法，根据断裂部位可采取加固措施，不能加固的应采取补桩的方法。
2.5桩身倾斜
桩身垂直度超过允许偏差值。
原因分析：一是场地不平、有较大坡度，桩机本身倾斜，首节桩初压至桩身基本稳定时才能及时校正垂直度，稳桩时桩不垂直，送桩器、桩帽及桩不在同一条直线上，则桩在压入过程中就会逐渐产生较大倾斜；二是基坑土方开挖不当，桩身侧向受力不平衡引起大面积群桩倾斜，特别是表层软土土层厚度大，每次开挖的厚度超过规定，桩身倾斜的可能性更大。
防治措施：场地应平整，对于发现局部平整度差、土质松软时，应在桩机行走路线上加设垫木或其它材料，使桩机底座保持水平。对基坑土方开挖不当引起倾斜的桩，应组织有关单位进行调查分析，采取桩基联合承台的加固措施或补桩的方法。施工中应严禁边沉桩边开挖，土方开挖应采取分层分段均匀对称进行。对于软土土层，桩周土体高差不得大于1.0m，并注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定。
2.6挤土效应
原因分析：在城市密集区进行静压管桩施工时，沉桩过程中的挤土效应容易对周围建(构)筑物、地下管线等造成影响和破坏，其影响范围约为桩长的1.2～1.5倍。
防治措施：在可能被破坏的建(构)筑物一侧设置防挤沟，一般采用深1.5～2.0m、上宽2.0m、下宽1.0m的梯形沟，其作用是减少压桩时引起表层土体的水平位移，降低土体内超静孔隙水压力，使挤压压力迅速消散，防止建(构)筑物隆起、地下管线位移或受土挤压而破坏等。并合理安排沉桩顺序，在一般情况下，应从中间开始沉桩，对于沉桩可能发生挤土而对周边建(构)筑物、地下管线等造成影响时，应从该侧开始沉桩，同时应控制沉桩速度，压桩下沉速度宜控制在1.0m/min左右。
3.一些预应力管桩常见事故及其处理办法
3.1扩大承台法的事故处理：①桩位偏差大。原设计的承台尺寸大小不能满足相应规范规定的构造要求。②考虑桩土共同作用。可采取扩大承台的方法使天然地基与之共同分担上部结构的荷载。③桩基质量不均匀，可将独立承台与之连成一个整体，进而达到提高基础整体性的目的。
3.2改变施工法：樁基事故的原因有施工顺序错误和施工工艺不当两个方面。常用的处理方法有：①改变成桩的施工顺序。②改变成桩施工方法。③改用相应的施工机械设备。④改钻孔沉桩方法，采用随钻随打的方法。⑤控制施工时的沉桩速率。
3.3修改设计法：①改变桩型。②改变桩入土深度。③改变桩位或者修改承台等方法。
3.4复合地基基础法。
4.保证高强预应力管桩的施工质量的技术关键研究
4.1平整场地，复查地质条件，对局部场地回填达到桩机荷载持力条件。制定桩机路线图，规划放线定桩位。
4.2检查预应力管桩的外观有没有断裂或弯曲，桩身混凝土强度高低；检验焊接机、电焊条、打桩或压桩设备等。
4.3在施工中要注意检验记录：打或压入桩身的垂直度、每米进尺的锤击数、最后1m 进尺锤击数、总锤击数、最后三阵十锤的贯入度、停锤标准、深度、静压终止压力值；桩尖标高、接桩的间歇时间，接桩的质量、桩顶完整状况；桩顶、桩位地面土体的竖向和水平位移观测值等质量控制数据。
4.4发现桩不垂直应及时纠偏，桩严重倾斜时，不宜采用移架方法校正。
4.5接桩时上下两节桩在同一轴线上，接头处必须按照规程操作。
4.6应沿桩周边分层均匀进行土方开挖，防止土体侧对桩身产生压力而导致桩身偏斜或导致桩身断裂。在基坑开挖至基底标高后进行桩身完整性检测及单桩静载试验。
5.结语
静压预应力管桩施工过程中要加强技术方面的管理和应用做好静压预应力管桩施工的事前参与、事中监督和事后控制,并针对静压预应力管桩施工的关键部位、特殊环节、重点工序采取技术上的强化,确保静压预应力管桩施工质量的提升,以实现高层建筑预期的整体目标。
参考文献
[1]陈坚和.预应力管桩设计理论[J].中国城市经济,2011(6).
[2]郑敏.浅谈预应力管桩施工的质量控制[J].建材技术与应用,2011(6).
关键词：预应力管桩；施工技术；质量
Abstract: the construction method of prestressed pipe pile are mainly static pressure method and hammer method two. This paper mainly discusses the quality problem of prestressed concrete pipe pile construction of high-rise building.
Keywords: prestressed pipe pile; construction technology; quality
中图分类号： [TU208.3] 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
1.预应力管桩的特点
1.1 管桩工地机械化施工程度高，现场整洁，不会发生钻孔灌注桩工地泥浆满地流的脏污情况，也不会出现人工挖孔桩工地到处抽水和堆土运土的忙乱景象。
1.2 管桩施工速度快，一台打桩机每台班至少可打7～8 根桩，可完成20000kN以上承载力的桩基工程。由于建设工期缩短，创造了时间效益，从而降低工程造价。
1.3 施工中由于压桩引起的应力较小，且桩身在施工过程中不会出现拉应力，桩头一般都完好无损，复压较为容易。
1.4 单桩承载力高。由于挤压作用，管桩承载力要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高。
1.5 对持力层起伏变化大的地质条件适应性强。因为管桩桩节长短不一，通常4～16m一节，搭配灵活，接长方便，在施工现场可随时根据地质条件的变化调整接桩长度，节省用桩量。
1.6 运输吊装方便，接桩快捷。管桩节长一般在13m以内，桩身又有预压应力，起吊时用特制的吊钩勾住管桩的两端就可方便地吊起来。
2.静压管桩施工常见质量问题分析与处理
2.1沉桩达不到设计要求
管桩施工时是以最终贯入度和最终标高作为施工的最终控制。一般情况下，以一种控制标准为主，以另一种控制标准为参考，有时沉桩达不到设计最终要求的成桩控制参数。
原因分析：一是地质勘察资料与实际工程地质存在偏差，发生配桩长度不准确，使沉桩达不到成桩设计要求的相关控制值，如桩顶标高、终压力、贯人度等。二是由于设备故障等原因使沉桩过程突然中断时间过长，桩周阻力增大，难以沉桩到设计要求的持力层。
防治措施：应探明工程地质情况，必要时应作补充地质勘察，合理选择持力层和成桩的相关控制值。并根据有关要求合理选择沉桩设备，在沉桩过程中发生异常情况时，应冷静分析原因，找出对策，不能盲目加大压桩力强行沉桩，以防止桩身断裂。
2.2邻桩上浮或桩头位移
在沉桩过程中，相邻的桩可能因挤土效应而产生桩身上浮或横向位移现象。
原因分析：一是静压管桩属于挤土桩，在沉桩过程中存在挤土效应会使地面隆起，特别当土层是饱和性软土、桩距较密、桩数较多时，土被挤到极限密实度而向上隆起，后施工的桩便会对先前施工或相邻的桩产生向上拉力，使其桩身上浮或被推向一侧。二是施工中桩位被挤压偏离或标志丢失，造成桩位错位较大。三是选择的沉桩顺序或行车路线不合理。
防治措施：当施工中发现桩身上浮时，最有效的方法是采用取土引孔压桩法，即用螺旋钻机在设计桩位取土引孔后随即压入管桩，在压缩性较差的土体中施工，引孔的孔径应比桩径小50～100mm，引孔深度一般应控制在桩长的30%内，并做到随引孔随压桩，以免地下水渗入孔内引起塌孔或地下水泡软桩端土层使桩端土承载力降低。同时合理安排沉桩顺序和桩机行走路线，坚持“先中间后四周”的对称施工法，以及结合“先密集桩后稀疏桩、先长桩后短桩”的压桩顺序进行压桩。当采取上述措施后仍无法制止桩身上浮现象时，则可考虑采用原桩复压措施，必要时可经设计调整桩间距。
2.3接桩处开裂
上下两节桩在接桩处出现开裂现象。
原因分析：一是上下两节桩不在同一条直线上，使压桩过程中接桩处焊缝局部产生过大集中应力而开裂。二是采用焊接连接时，连接处端板表面未清理干净，桩端不平整。三是未严格进行分层施焊、焊缝不连续、不饱满及焊缝中夹有焊渣等杂物，焊接结束后停歇时间较短或焊缝遇地下水出现脆裂。
防治措施：在管桩接桩前应先复核上下两节桩的桩心错位是否在允许偏差值之内，一般宜设置接桩临时导向箍，使上下两节桩保持顺直。焊接前应检查焊条和焊接设备适用完好，并利用钢刷将两节桩的端板表面清刷干净。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下节桩固定后拆除临时导向箍，再分层均匀施焊。施焊时宜由两个持证上岗的焊工对称进行。焊接完毕后焊缝应自然冷却，严禁用水冷却和焊完即沉桩。
2.4桩身断裂
在沉桩过程中，桩身突然发生较大倾斜而断裂。
原因分析：一是地面突然发生较大的不均匀沉降，桩机和桩身严重倾斜，使桩身受到不能承受的弯矩而折断；二是桩身混凝土存在质量问题，使桩身局部强度不够，沉桩过程中混凝土发生破碎；三是桩的运输、堆放、起吊方法不当，也会产生裂纹或断裂。
防治措施：在初沉桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，接桩时，要保证上下两节桩的顺直，且压桩的下沉速度不宜太快。同时要对进场的管桩进行严格的质量检查，桩在运输、堆放、起吊过程中应严格按照设计说明中的要求和操作规程执行。当施工中出现桩身断裂，应会同设计人员共同研究处理办法，根据断裂部位可采取加固措施，不能加固的应采取补桩的方法。
2.5桩身倾斜
桩身垂直度超过允许偏差值。
原因分析：一是场地不平、有较大坡度，桩机本身倾斜，首节桩初压至桩身基本稳定时才能及时校正垂直度，稳桩时桩不垂直，送桩器、桩帽及桩不在同一条直线上，则桩在压入过程中就会逐渐产生较大倾斜；二是基坑土方开挖不当，桩身侧向受力不平衡引起大面积群桩倾斜，特别是表层软土土层厚度大，每次开挖的厚度超过规定，桩身倾斜的可能性更大。
防治措施：场地应平整，对于发现局部平整度差、土质松软时，应在桩机行走路线上加设垫木或其它材料，使桩机底座保持水平。对基坑土方开挖不当引起倾斜的桩，应组织有关单位进行调查分析，采取桩基联合承台的加固措施或补桩的方法。施工中应严禁边沉桩边开挖，土方开挖应采取分层分段均匀对称进行。对于软土土层，桩周土体高差不得大于1.0m，并注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定。
2.6挤土效应
原因分析：在城市密集区进行静压管桩施工时，沉桩过程中的挤土效应容易对周围建(构)筑物、地下管线等造成影响和破坏，其影响范围约为桩长的1.2～1.5倍。
防治措施：在可能被破坏的建(构)筑物一侧设置防挤沟，一般采用深1.5～2.0m、上宽2.0m、下宽1.0m的梯形沟，其作用是减少压桩时引起表层土体的水平位移，降低土体内超静孔隙水压力，使挤压压力迅速消散，防止建(构)筑物隆起、地下管线位移或受土挤压而破坏等。并合理安排沉桩顺序，在一般情况下，应从中间开始沉桩，对于沉桩可能发生挤土而对周边建(构)筑物、地下管线等造成影响时，应从该侧开始沉桩，同时应控制沉桩速度，压桩下沉速度宜控制在1.0m/min左右。
3.一些预应力管桩常见事故及其处理办法
3.1扩大承台法的事故处理：①桩位偏差大。原设计的承台尺寸大小不能满足相应规范规定的构造要求。②考虑桩土共同作用。可采取扩大承台的方法使天然地基与之共同分担上部结构的荷载。③桩基质量不均匀，可将独立承台与之连成一个整体，进而达到提高基础整体性的目的。
3.2改变施工法：樁基事故的原因有施工顺序错误和施工工艺不当两个方面。常用的处理方法有：①改变成桩的施工顺序。②改变成桩施工方法。③改用相应的施工机械设备。④改钻孔沉桩方法，采用随钻随打的方法。⑤控制施工时的沉桩速率。
3.3修改设计法：①改变桩型。②改变桩入土深度。③改变桩位或者修改承台等方法。
3.4复合地基基础法。
4.保证高强预应力管桩的施工质量的技术关键研究
4.1平整场地，复查地质条件，对局部场地回填达到桩机荷载持力条件。制定桩机路线图，规划放线定桩位。
4.2检查预应力管桩的外观有没有断裂或弯曲，桩身混凝土强度高低；检验焊接机、电焊条、打桩或压桩设备等。
4.3在施工中要注意检验记录：打或压入桩身的垂直度、每米进尺的锤击数、最后1m 进尺锤击数、总锤击数、最后三阵十锤的贯入度、停锤标准、深度、静压终止压力值；桩尖标高、接桩的间歇时间，接桩的质量、桩顶完整状况；桩顶、桩位地面土体的竖向和水平位移观测值等质量控制数据。
4.4发现桩不垂直应及时纠偏，桩严重倾斜时，不宜采用移架方法校正。
4.5接桩时上下两节桩在同一轴线上，接头处必须按照规程操作。
4.6应沿桩周边分层均匀进行土方开挖，防止土体侧对桩身产生压力而导致桩身偏斜或导致桩身断裂。在基坑开挖至基底标高后进行桩身完整性检测及单桩静载试验。
5.结语
静压预应力管桩施工过程中要加强技术方面的管理和应用做好静压预应力管桩施工的事前参与、事中监督和事后控制,并针对静压预应力管桩施工的关键部位、特殊环节、重点工序采取技术上的强化,确保静压预应力管桩施工质量的提升,以实现高层建筑预期的整体目标。
参考文献
[1]陈坚和.预应力管桩设计理论[J].中国城市经济,2011(6).
[2]郑敏.浅谈预应力管桩施工的质量控制[J].建材技术与应用,2011(6).