混凝土预制管桩常见质量问题原因分析与处理建议

混凝土预制管桩常见质量问题原因分析与处理建议前言：引起预制管桩质量问题的原因是多方面的，有勘察、设计、施工的原因，也有现场管控的原因，只有理清了原因的所在才能更好的、有针对性的预防和处理预制管桩质量问题。1.概述桩基础作为建筑结构的一部分，质量的好坏直接关系到建筑物的安全与否。由于桩体均置于岩土层中，无法明晰问题桩的实际情况，一旦发生倾斜、开裂、断桩等质量问题，处理起来比较被动且很难达到预计的效果。问题桩的实际严重程度不同也会导致其暴露质量问题的阶段不同，若处于土方开挖阶段处理余地尚可，若处于主体建设阶段，处理起来异常困难且处理不好后果不堪设想。公司项目桩基础工程中预制管桩的运用最为广泛，质量问题也最为突出，引起的原因也是多方面的，从责任主体上讲有勘察、设计、施工的原因，也有现场管控的原因，只有理清原因的所在才能更好的、有针对性的预防和处理预制管桩质量问题。2.混凝土预制管桩质量问题的原因分析2.1勘察原因(1)岩土工程勘察报告所提供的地质剖面图、钻孔柱状图和土的物理力学性质指标建议值不准确。建议的桩端持力层不合适、桩端阻力和桩侧摩阻力取值不当。公司项目中就出现了物理力学指标建议值过于保守而导致沉桩困难引起高位桩现象严重的情况，高位桩的出现还会引起一系列的连锁反应，尤其是软土地区，如桩身倾斜、断桩等等。(2)对岩土分层违反力学分层原则，往往只是按土类粗分，把原位测试、室内土工试验成果视为可有可无的资料。桩基础施工更多的是考验岩土体的力学性质，正确原位测试的结果就显得尤为重要，非常具有参考价值。(3)不适当的将成因相同但性质相差悬殊的划分为一层，尤其是这一层按性质差的指标作为持力层的情况，性质相对好的区域桩将很难沉桩。2.2设计原因(1)专业知识欠缺。桩基设计目前一般由结构工程师完成，然而大多结构工程师对涉及岩土体的问题不甚了解或认识不深，对地质资料只会简单的按层套取而很少去考虑同一地层物理力学性质也会存在差异，计算方法也是习惯于按静力公式法。因此，这样出来的施工图纸，实际施工的过程中就会出现按设计要求的终压力或收锤标准进入不了设计要求的持力层，要么采取措施强行进入到了持力层，桩端、桩身反而被打（压）破、打（压）裂，得不偿失。(2)思维定势。一旦出图，对现场的情况不愿意投入过多的精力。岩土体的物理力学性质、分布的不均匀性导致现场施工过程中会出现这样那样不可预见的问题，需要设计的积极配合解决，如果不及时解决施工继续的情况下容易产生质量隐患。2.3施工原因施工队伍技术力量薄弱、经验不足、管理水平低下、责任心不强、随意变更工序等都是桩产生质量问题的原因。(1)技术力量薄弱。容易导致施工方对设计图纸理解不透彻，无法准确把握设计的意图。(2)经验不足。容易出现施工前对项目的重点、难点认识不够，没有制定可行的应急预案，施工的过程中出现了又措手不及，总是会旧的问题还没解决新的问题又不断，最后束手无策导致问题的发生。(3)管理水平低下。导致把握不了正确的材料进场、施工安排等，现场混作一团，尤其多个施工单位平行作业的情况下极易产生质量隐患。(4)责任心不强。导致一些容易被忽视但又极易导致质量问题的细节执行不到位。如预制混凝土管桩的焊接接桩，很多情况下焊接完即沉桩；垂直度的把控，通常只是吊线简单控制。(5)随意变更工序。施工的过程中为了自身的方便，随意变更工艺顺序。如存在引孔情况，正常情况应该是随引随沉，施工单位为了方便先引孔完成一个片区后再进行沉桩，实际操作中是晚上引孔，白天沉桩，这样就会导致引孔与沉桩间隔过长，土质较差时，引孔会塌孔，沉桩时依然沉不到位但是上部由于塌孔土体与桩体接触不足，这样的桩承载力、抗水平变形都会降低。(6)沉桩顺序不科学。为了方便某个时段的机械设备配置，违反科学沉桩顺序，特别在软土层当中，容易产生先施工桩的上浮。2.4现场管控原因(1)地基基础工程的主要子分部有桩基础工程、基坑支护工程、土方工程等，各个子分部相互影响、相互制约，是一个有机的整体。在实际管控的过程中因为认识不足，容易割裂开来。会出现：为了赶进度，沉桩的过程中进行土方开挖，由于土方的开挖导致土体水平应力作用在桩上引起桩的倾斜。(2)预制桩由于存在挤土问题，沉桩顺序显得尤为重要。管控过程中会由于抢预售等原因打乱整体施工顺序。这些因素可在施工单位制定施工组织之初提前考虑。引起桩基础质量问题的原因还有很多，也不绝对是单一方的原因，形成的原因多是综合的、复杂的，极易引起各方对责任相互推诿，因此，现场管控显得极为重要，要求参与各方各尽其责。3.常见问题的处理建议3.1高位桩高位桩，是由于地层的实际物理力学性质普遍好于勘察报告的定性描述引起的实际桩长小于设计桩长的现象。高位桩本身对质量不会产生直接的影响，但是它的出现将会引起一系列连锁的问题，尤其是软土地区。主要有以下几种情况：(1)土方开挖机械容易触碰基桩。由于高位桩的出现，给土方分层、桩间土的挖除都增加很大难度，加之土方工程的粗放性，难免会出现挖机触碰基桩桩身，严重时即会引起桩身倾斜、开裂、甚至断桩。(2)受水平力作用时，高位桩相当于受力桩段长度增加。挖土临空面处，临时边坡土体一般处于临界稳定或非稳定状态，处于非稳定状态的土体会产生水平、竖向两个分力，这个水平力与高位桩悬臂段（出露土体段）将会产生旋转力矩使得基桩变形，现场的表现就是桩身倾斜、开裂，软土地区甚至断桩。处于临界稳定状态的抵御外界因素如打（压）桩机械邻近沉桩、行走等比较弱，也很容易进入非稳定状态。高位桩现象如果出现在试桩阶段，应及时要求勘察、设计、试桩施工单位核实，对桩长、施工工艺作出相应调整；如果出现在施工阶段且数量较少时，宜暂停施工，待查清原因，设计给出处理方案后进行系统施工；如果出现在施工阶段数量较大时，勘察、设计、桩基施工单位核实调整的同时，应要求土方单位调整土方开挖方案、加大截桩准备。图3.1-1现场严重的高位桩现象3.2桩身上浮当软土层为饱和土层时，桩进入饱和软粘土层后，由于土层体积被压缩而产生的附加孔隙水压力迅速增大，当孔隙水压力大于上部土层自重产生的压力及上部土层抗剪力之和时，桩周边的土层将受力向上方移动，形成地面隆起，引起局部桩身抬高的现象。预防方法，加强施工过程中的桩顶监测。处理方法，桩基完成后宜对桩身复压1-2次，甚至多次，即所谓“跑桩”。同时，桩基完成以后应在嵌固期后才能进行土方施工，嵌固期根据土质有不同要求，一般7-21d。3.3桩位偏移桩位偏移是实际桩位与设计桩位的差距超出规范要求的现象。一般情况下，桩位偏移不涉及桩身倾斜、开裂等其它问题还是易于处理的。桩承台情况下可通过加大承台处理，桩筏情况下通过验算时基本不用处理。3.4桩身倾斜桩位倾斜是桩身垂直度超出规范要求的现象。对于短桩，桩身倾斜的危害相对较小，也易于控制；对于长桩，危害较大，且易疏于控制。桩非严格的刚体，在倾斜状态下，竖向受力会分解成沿桩身的力与垂直于桩身的力，在后者的作用下，桩会产生挠曲变形，桩长越长挠曲变形对桩的可靠性影响越大。桩身倾斜处理，对于倾斜过大的宜采取补桩处理；倾斜不大的，可采用纠偏处理，纠偏的过程中要对桩身作适当的加强保护。桩身倾斜发生后，由于桩体位于岩土体当中，难于复核或者准确度低容易被忽略，因此，施工时的规范作业、挖土时的保护到位是解决桩身倾斜的根本措施。3.5桩身开裂、断桩桩身开裂是施工过程中压力、锤击力或者后期受挖土机械的影响等对桩体本身造成的破坏开裂、断桩现象。一旦发生开裂、断桩，首先应查明原因，并判断断裂部位，然后检测管桩垂直度。如果属于倾斜小的开裂、断裂，可采用顶推法扶正，再清除管桩内杂质，下放钢筋笼，钢筋笼长度应伸入断裂部位以下1m-2m，用掺微量膨胀剂的混凝土灌桩。断桩修复完毕后，应采取动测手段检测修补质量，一般情况下断裂深度在8m以内时，修复后基本能满足正常使用；若属于倾斜大的开裂、断桩，则宜补桩处理。图3.5-1现场补桩处理（长螺旋）4.结语以上篇幅分析了混凝土预制管桩质量问题的原因及处理建议，施工过程中出现的质量问题远非以上五种，会更多样、更复杂，但是究其影响桩的可靠性的根本原因，无外乎桩的垂直度控制、桩长的控制、进入持力层深度的控制三大类，因此，我们需要积累经验并归纳总结从根本上控制桩基础质量问题的发生。地基基础工程是一个有机的整体，桩基础作为地基基础的一个子分部必然会受到其它子分部的影响，如此才体现科学管控工作的重要性，在科学管控下，子分部参与方各尽其责，才能确保桩基础的可靠性。