谈如何进行静压预应力砼管桩的施工监理

浅谈如何进行静压预应力砼管桩的施工监理四分部付强由于预应力管桩具有桩身强度高、承载力大、施工速度快等优点，因而在施工中应用较多，但静压预应力砼管桩按成桩方法对土层的影响来进行分，属于挤土桩；施工过程中易产生的挤土问题，如处理不当，往往引起土体隆起，桩上浮倾斜，甚至对周边道路、管线、建筑物产生破坏。为此针对该桩在工程应用过程中可能会遇到如设计图纸差错、工程周边环境限制以及地质条件变化等因素而出现这样或那样的问题，为了保证工程质量、进度和安全，监理工程师在静压预应力砼管桩施工监理过程中，应做好以下几个方面的工作：一、前期准备工作1、审图检查桩位布置图、基础平面图和柱平面布置图之间的轴线、位置、尺寸是否一致，检查桩中心、承台中心和柱中心是否重合，检查基础与上部结构的轴线、位置、尺寸是否相符，检查结构与建筑的轴线、位置和尺寸是否相符，检查静压预应力砼管桩的施工要求及说明是否清楚完整等，若存在差错和矛盾在图纸会审时提交设计人员解决，同时还应提出设计有效桩长及单桩承载力极限值的双控要求，若在施压过程中出现断桩该如何补桩以及桩入土深度过浅，桩的有效长度少于设计最短长度该如何处理，以避免在施工过程中因设计修改而影响工程进度。2、检查施工场地和业主提供的电源是否能满足施工要求首先要求建设单位提供施工场地及周边20M范围内的周边建（构）筑物基础图纸及地下管线图，避免施工中产生破坏；其次由于桩机重量大，每台压桩机都在200t以上，对场地承载力要求高，如果场地表层为回填土，地下淤泥层较厚，压桩机在行走及施压过程中，可能会出现桩机下沉，桩侧土体上浮或挤向另一边，这样就会对已压桩身产生侧向挤压，使其上部产生倾斜，若倾斜过大，则可能形成断桩，这就要求在正式施工前对场地的地质条件进行摸查，必要时道渣对场地进行加固提高承载力；在施工边桩过程时施工场地周边建筑的间距是否满足桩机行走的回转半径，如不能满足应要求施工单位应在制定施工方案中明确对策；最后由于静压桩机的电功率较大，每台桩机需要的电源都在150KVI以上，当施工方同时采用二台以上静力液压桩机施工时，业主提供的电源可能满足不了施工要求，因此应当要求施工方在编制临时用电方案中进行充分考虑。3、审查施工方案在审查静压管桩施工方案时，应重点审查压桩施工顺序(桩机行走路线)是否合理，可按以下原则进行：1、当拟建工程四周空旷或虽然原建筑物，但相隔有一定距离时，桩机可从基础中心位置向四周施打或施压；2、当拟建工程某一边靠近原有建筑物或地下管线时，桩机行走路线应朝远离原有建筑物，地下管线方向进行施打或施压，避免因地下土体挤压对原有建筑物、地下管线造成破坏。4、复核基础轴线及桩位1、在静压预应力砼管桩施工前，首先应根据规划总平面图上的坐标，用全站仪或经纬仪复核单体建筑位置是否正确，然后复核单体建筑的龙门桩上各轴线尺寸是否符合设计要求，再复核承台基础内桩位是否正确，检查其误差是否在施工验收规范内，否则应通知施工方重新测放。2、在管桩施压过程中，由于已压部分管桩产生的挤土效应，可能会使还未施压的桩位产生水平位移，特别是在松散软土场地施压较密的桩位，当压桩机下沉时更容易使未打桩位发生水平位移，对于这种情况，一是要通知施工方对相邻的其它未打桩位进行复核，若位移超过允许偏差范围，则应重新测放桩位；二是可建议设计改为开口桩尖，以减少挤土效应。5、检查进场桩机和管桩在施工方的桩机和管桩进场时，应检查静力液压桩机加上配重后的总重量是否超过设计管桩承载力的1.65—2倍(具体数值由设计人员确定)；检查压桩机上的液压千斤顶和液压表在近期是否经计量部门效核过，以出具的检验证明为准；检查管桩的生产合格证，由于同一直径的管桩分为A型、AB型，B型，还应检查管桩的壁厚、预应力钢筋根数是否符合设计规范要求，若以上检查没有问题，方可同意施工。6、编制细则及查阅工程所在地类似工程施工情况在完成了以上几方面的工作后，应查阅相关静压桩施工的技术规范及工程所在地类似工程的施工经验、设计图纸、地质勘察资料认真编写监理实施细则，作为监理工作的过程指导。二、旁站监督预应力砼管桩的施打、施压过程当施工方开始施压管桩时，应核对管桩直径是否与设计一致，因为同一工程可能会有不同直径的管桩，核对静压管桩施工记录表上的配管长度、入土深度是否与实际相符，与施工方共同签字认可，保证工程计量准确。由于存在管桩进入持力层接桩，再压时难以压入的情况，为了保证管桩的承载力，应要求施工方在配管时将最后一节管桩长度配足，避免在桩尖进入持力层时接桩。当每个桩位施打、施压完成时，及时按设计要求的终压值进行检查和验收。1、注意终压力与极限承载力区别在静压桩施工完成后，土体中孔隙水压力开始消散，土体发生固结强度逐渐恢复，上部桩柱穴区被充满，中部桩滑移区消失，下部桩挤压区压力减小，这时桩才开始获得了工程意义上的极限承载力。从大量的工程实践看，粘性土中长度较长的静压桩其最终的极限承载力比压桩施工时的终压力要大，在某些土体固结系数较高的软土地区，静压桩最后获得的单桩竖向极限承载力可比终压力值高出一二倍，但是粘性土中的短桩，土体强度经一段时间的恢复，摩阻力虽有提高，但因桩身短，侧摩阻力占桩的极限承载力的比例差异不大，最终极限承载力达不到桩的终压力。因此桩的终压力与极限承载力是两个不同的概念，不能将两者混为一谈。两者数值上不一定相等，主要与桩长、桩周土及桩端土的性质有关，但两者也有一定的联系。2、常见质量事故分析及处理2.1桩身上抬由于静压桩是挤土桩，在场地桩数量较多，桩距较密的情况下，时常后压的桩会对已压的桩产生挤压上抬，特别对于短桩，易形成所谓的吊脚桩。这种桩在做静载试验时，开始沉降较大，曲线较陡，但当桩尖达到持力层，承载力又有明显增加，沉降曲线又趋于平缓，这是桩身上抬的典型曲线。桩身上抬除了静载沉降偏大外，对桩而言可能会把接头拉断，桩尖脱空，同时大大增加对四周桩的水平挤压力,导致桩倾斜偏位。在处理上施工前合理安排压桩顺序,同一单体建筑物一般要求先压场地中央的桩,后压周边的桩;先压持力层较深的桩,后压较浅的桩。出现桩身上抬后一般采用复压的办法使桩基按正常使用，但对承受水平荷载的基础要慎重。2.2引孔压桩的问题为了防止桩间的挤土效应太大，或土质太硬而使桩身较短，施工中往往采用引孔压桩的工艺，即先钻比管桩略小规格的直径钻孔，深度是桩长的（2/3～1）L，然后将管桩沿预钻孔压下去。引孔应随引随压，中间间隔时间不宜大长，否则孔内积水，一是会软化桩端土，待水消散后孔底会留有一定空隙；二是积水往桩外壁冒，削弱了桩的侧摩阻力。对于较硬土质中引孔压桩还会有桩尖达不到引孔孔底的现象，施工完成后孔底积水使土体软化，使承载力达不到设计要求。2.3桩端封口不实当桩尖有缝隙，地下水水头差的压力可使桩外的水通过缝隙进入桩管内腔，若桩尖附近的土质是泥质土，遇水易软化，从而直接影响桩的承载力。对于桩靴的焊接质量要求与端板间无间隙、错位,保证焊缝饱满,无气孔。施焊对称进行,焊拉时间控制得当,焊接完成后自然冷却10分钟左右方可施打,因高温焊缝遇水后变脆,容易开裂。工程上比较有效的补救技术措施是采用“填芯混凝土”法，即在管桩施压完毕后立即灌入高度为1.2m左右的C20细石混凝土封底，桩端不漏水，桩端附近水压平衡，桩端土承受三相压力，承载力能保持稳定。2.4桩顶(底)开裂由于目前压桩机越来越大，最重可达6800KN，对于较硬土质，管桩有可能仍然压不到设计标高，在反复复压情况下,管桩桩身横向产生强烈应力，如果桩还是按常规配箍筋，桩顶混泥土抗拉不足开裂，产生垂直裂缝，为处理带来很大困难。另一种情况就是管桩由软弱土层突然进入硬持力层，没有经过渡层,桩机油压迅速升高,桩身受到瞬间冲击力也容易引起桩顶开裂,如果硬持力层面不平整,桩靴卡不进土引起桩头折断破碎,桩机油压又下降,再压时压力不稳定,吊线测量桩长发现比入土部分短。处理上事前改进桩尖形式(圆锥形桩尖易滑),事后用压力灌浆把桩底破碎混凝土粘结住,适当折减承载力设计值。2.5、终压压力在达到设计有效长度后，出现的压力急剧下降问题，需根据试桩的试压结果进行分析，及时把施工中的问题反馈到设计单位，由设计单位根据实情进行设计调整。2.6、终压压力达到设计要求，但桩长未到设计，这时应邀请地质勘察单位及设计单位分析，确定是地质情况异常还是遇到地下障碍物，以便采取相应的处理措施。三、对管桩在特殊地质条件下施工出现异常情况的技术处理当工程地下土层中有一定厚度的砂层，该砂层下有一软弱土层时，采用锤击管桩一般都能穿过砂层，使桩尖进入持力层；采用静力压桩时若不能穿过砂层，应建议设计增大压力值看是否能穿过砂层，但压力值不应超过管桩强度的80％，以免压坏管桩。若仍不能穿过砂层，则应建议先用钻机在桩位上引孔(孔径少于管桩)，用泥浆护壁，孔深为砂层底，在引孔后立刻压桩，使桩尖进入持力层。四、对已压管桩的水平位置和垂直度进行验收当压桩全部完成或在土方开挖后，与施工方一起对全部桩位的水平位置和垂直度进行测量验收，将超过设计及施工验收规范的桩位书面送交设计人员处理。五、在土方开挖过程中应提醒施工方注意的问题开挖应考虑对称均匀,如在中间开挖把土堆在周围就会造成四周和中心的土体高差悬殊,同时超孔隙水压及震动会使管桩倾斜或折断,所以合理制定基坑开挖方案是必不可少的。如果地下淤泥层较厚，在电梯井坑开挖土方时，应要求施工方坑边不要太陡，坡度应平缓，否则会因淤泥坍塌挤断管桩；在地下室土方开挖时，应要求施工方分层开挖，运土汽车吨位不能太大，装土及运行应远离坑边，以免因汽车沉陷、土体挤压使已压桩身上部倾斜出现断桩。在静压预应力砼管桩的施工监理过程中，还会遇到以上未提到的问题，作监理工程师应积极地去思考、发现、解决它，只有这样，监理工作才能做得更好，自身的技术、业务水平才会有大的提高。