PHC管桩倾斜断裂原因和预防措施

PHC管桩倾斜断裂原因和预防措施郭忠[摘要]PHC管桩倾斜断裂是施工中的常见问题。本文对其产生的原因进行了分析，并针对性地提出了预防措施。[关键词]PHC管桩；倾斜断裂；原因；预防措施1、引言预应力混凝土管桩具有工厂生产质量稳、桩长规格灵活组合、可捶击或静压沉桩、沉桩施工速度快、单桩承载力大、现场施工文明等优点，故近年来在各地区得到普遍的推广应用。国家标准GB13476—92《先张法预应力混凝土管桩》对预应力混凝土管桩的设计、生产、施工方面做出明确的规定要求，但在施工中也出现了不少倾斜断裂的质量事故。我们根据工程实践，对施工中倾斜断裂的原因及预防措施作了简单浅析。2、倾斜断裂的原因2.1、工程地质勘察原因国家标准规定:“当相邻勘探点揭露的持力层层面高差大于2m,或土层性质变化较大时,宜适当加密,必要时尚应查明持力层厚度变化。”但当有的地方地质构造异常复杂时,而出具的工程地质报告在持力层层面高差太大、并有明显陡坡的情况下，未按规范要求进一步加密钻孔，容易误导设计和施工，造成实际单桩负荷不均，或在陡坡处滑移，严重者倾斜断裂。尤其在那种“上软下硬，软硬突变”的地质条件下打桩，管桩很快穿越软土覆盖层遭遇硬土层，贯入度突然变小，桩身反弹剧烈，桩身容易断裂。2.2、甲方原因甲方为了节省投资，对较厚的地表杂填土不予清理或清理不彻底，造成坚硬的大块或孤石仍隐藏在地下，致使桩尖侧滑而导致桩倾斜超差。2.3、施工方面的原因1）沉桩施工应注意挤土效应：预应力混凝土管桩属挤土型桩，在施打大面积密集群桩时，往往造成先打入的桩挤土产生倾斜。2）基坑挖土不当：预应力混凝土管桩由于配筋率低、沉桩后桩周土体固结慢，造成桩的抗侧移刚度弱，加之基坑挖土往往一步到位，导致基坑中的预应力混凝土桩容易在挖土中倾斜。3）未严格按照规程施工：当桩打入地下3m时发生桩倾斜超差应拔出重打，但有的单位控制不严，继续往下打，造成倾斜超差。2.4、管桩接头焊接质量差国家标准JGJ94——94《建筑桩基技术规范》第4.1.9条规定：“预应力管桩接头数量不宜超过四个。”说明管桩的焊接接头是管桩桩身质量簿弱环节，当焊工操作马虎，或管桩接头不平整而未塞契形铁就加焊，均会造成焊接接头的质量缺陷。这种质量缺陷极易造成沉桩过程中或承受长期竖向荷载中接头处开裂。2.5、粗野式载桩当场地中的桩端持力层硬土埋深不一，容易产生沉桩后的管桩顶标高不一，工地施工人员如果粗野地用大锤硬砸，而不是用专用工具截桩，大锤往往会把桩头混凝土砸裂损坏桩身。3、预防措施3.1、使用合格的管桩管桩的混凝土强度等级、预应力张拉值、几何尺寸偏差、不允许的外观缺陷、钢端板、钢桩尖等都必须符合有关规定。由于混凝土回弹仪仅适用于强度等级C40以下的混凝土的测试，对有怀疑的管桩，可在施工现场取样进行桩身混凝土强度和管桩抗弯性能检验。3.2、地质勘察应详细桩尘硬土持力层起伏很大时，应加密钻探孔的间距。地质勘察资料中应判定管桩的“可行性”。实践经验表明，在强风化岩层较薄的场地打桩，当桩尖遇N＞70的强风化岩或中风化岩层时，混凝土管桩的破损率高达10%～20%。因此，在石灰岩地区或有弧石、旧建筑物基础、硬夹层、“上软下硬、软硬突变”、岩面陡坡等地，可能在锤击数不多的情况下打断桩，因而不宜采用管桩。地质勘察的标准贯入试验，遇中密～密实砂层、硬塑～坚硬粘土性土层、残积土层及全风化岩层时，应每2m左右测试一次。3.3、合理地设计桩型及沉桩方式设计者应合理地选择桩型、桩的长径比及沉桩方式，磨擦型桩的长径比不宜大于100，端承型桩且须穿过一定厚度较硬土层时，其长径比不宜大于80。同一结构单元不宜选择不同类型的桩，也不宜采用不同的沉桩方式。PC型和PHC型预应力混凝土管桩可采用捶击或静压力法沉桩，PTC型预应力混凝土管桩宜采用静压法沉桩。用静压法沉桩时桩架配重不宜小于单桩竖向极限承载力的0.75倍。用锤击法沉桩时，锤重应根据预应力混凝土管桩的外径和持力层土质及深度来选定。3.4、防止锤击过度当最后贯入度为2～4cm/10击时，选择柴油锤比较理想，此时桩的破损率不小于2%。因此，对于PC桩，沉桩总锤击数不应超过2000击，最后1m的锤击数不宜超过250击，对于PHC桩，总锤击数不应超过2500击，最后1m的锤击数不宜超过300击。3.5、防止沉桩挤土效应的措施预钻孔沉桩，孔径应比桩径小50～100mm，深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，一般孔深宜为桩长的1/3～1/2，施工时随钻随打。饱和土地基中设置袋装砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象。袋装砂井或塑料排水板间距1～1.5m，深度10～12m。设置地面防挤沟，沟宽0.5～1.0m，深度视土质情况而定，过浅则起不到隔离防挤的作用，为防止沟中边坡坍塌，可回填以松散状的砂石。限制打桩速率，一般每天12根为宜，并优化打桩的顺序路线，一般宜自桩群中间向两个方向或四周对称施工，当一侧毗邻建筑物时，可由毗邻建筑物处开始沉桩。沉桩过程中加强对土体的隆起的邻近建构筑物的观测监护。3.6、科学合理的挖土措施基坑开挖前应根据基坑工程特点、环境情况和场地工程水文地质条件，制定基坑挖土方案，基坑土方应分层用机械开挖，每层挖深1～2m，挖深3m以上的基坑，严禁“一步开挖到位”。挖土机械严禁碰撞工程桩，雨天暂停挖土时，应按台阶式留置缓坡。基坑挖土宜采取边挖、边凿（凿去工程桩上部多余桩长）、边浇（浇筑混凝土垫层）、边砌（在局部加深部位砌砖模，保护土坡并用作承台和地梁模板）的施工方法，保护基坑土体不位移。3.7、科学的截桩措施采用专用工具截桩，禁止用大锤硬砸，防止大锤把桩头混泥土砸裂损坏桩身。4、结语产生预应力混凝土管桩倾斜、断裂的原因虽然是多方面的，但是多数原因属施工不当所产生，故施工单位应预先针对工程特点编制好沉桩施工方案、基坑挖土方案以及基础（底板）施工方案，并向工人作好技术交底。当发现预应力混凝土管桩产生倾斜断裂现象后，必须和业主、设计、监理共同商定加固补强、纠偏直至补桩的方案。总之，采取因地制宜的预防措施是第一位的。[作者简介]郭忠（1970−），山西太原人，中国第十三冶金建设公司第四工程公司太钢工程项目部质检科长，助理工程师，山西省太原市大同路3号，030009，电话：[phone]