管桩施工中常见的质量问题及防治对策

1、管桩施工中常见的质量问题及防治对策富阳市西城房地产有限公司   孔国强杭州市下城区建筑设计所    汪永森摘要：本文对管桩施工中常见的露桩和短桩、斜桩、挤土影响和振动影响，沉桩时遇到“硬层”沉不下去，沉桩达不到设计要求等七种质量问题，分析其产生的原因，提出了防治和处理办法。本文对设计、施工、监理开发商及制造厂家均有一定的实用价值。  先张法预应力混凝土管桩（以下简称管桩）因其单桩单载力高，桩身质量可靠，施工速度快，施工现场整洁文明等优点，近年来，在多层和高层建筑的基础工程中应用较多，发展较快。然而，由于多种原因，管桩施工中出现的一些质

2、量问题已越来越被工程界所发现而被重视起来。笔者根据几年来在管桩设计和施工方面的实践经验，对管桩施工中常见的7种质量问题：露桩和短桩、斜桩、挤土影响和振动影响、沉桩时遇到“硬层”沉不下去、沉桩达不到设计要求等问题，分析其产生的原因，提出了防治和处理方法。本文对设计、监理、开发商及制造厂家均有一定的实用价值。 一、露桩和短桩 由于持力层高低起伏，设计对桩长未及时调整，当桩插入持力层一定深度（一般为2米）就无法打入而终止，使桩身露出设计桩顶过多（一般1-2米，多则5-6米）而形成露桩。同样，由于持力层起伏变化，沉桩到设计标高还未进入持力层或贯入度还很大，仍需继续沉桩，就形成了短桩。 （一）原因分析

3、1、勘测资料误差较大或勘测精度不够，未能查清持力层起伏变化情况和持力层性质。 2、持力层变硬，沉桩时难以继续打入。或持力层变软，沉桩时贯入度太大，还要继续沉桩。 3、打桩机械与设计桩长及持力层性质不匹配。打桩机能量小，使本来还可继续打入的桩而被迫终止；或打桩机能量太大，使本来已满足贯入度要求的桩还能继续打入。 （二）防治及处理方法 1、查清原因。首先从分析勘测资料入手，在持力层起伏变化较大处补充勘测。重要柱子位置应布置钻孔查清持力层深度和性质。对于重要建筑物，勘测单位应提交“持力层等高线图”或“持力层等深线图”。 2、现场试桩时根据试桩情况确定终止打桩的标准。一般情况下实行“双控”既控制桩长又

4、控制贯入度。对摩擦端承桩，应以贯入度为主，桩长为副。锤击式桩机，贯入度受锤重和打桩机械的影响较大，应加以注意。静压式桩机，可以桩机上液压表读数来控制。据笔者经验，液压表上显示的最终压力达到2.0-2.5倍设计单桩承载力即可终止。如杭州某小高层基础采用管桩，设计单桩承载力为1600KN，沉桩时静压桩机最终压力表读数达到4000KN即可终止，打桩结束后，做单桩静载荷试验，单桩极限承载力大于3500KN，满足了设计要求。 3、设计单位应根据试桩资料及时调整桩长，并通知管桩生产厂家，及时调整每节桩长与桩身匹配。 4、如因打桩机械能量太小或太大，无法与桩长及地质条件相匹配，那就更换打桩机。 5、对露出地

5、面的桩应截桩。截桩可采用人工凿桩，方法是先将不需截除的桩身端部用钢抱箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿沟槽，再行扩大截断，钢筋可用气割法切断。严禁使用大锤硬砸。 6、短桩需要用高标号砼接桩。 7、持力层起伏变化很大地段及石灰岩地区采用管桩应特别慎重。 二、斜桩 桩在沉入过程中，桩身垂直偏差太大（规范规定，垂直偏差不得超过桩长的0.5%）形成斜桩。据有关资料介绍，倾斜偏位超过25cm的管桩，承载力就会明显不足。 （一）原因分析 1、打桩机自重加配重总重量很大，如天海1号5500KN步履式液压静力压桩机自重达2200KN，配重1800KN，总重量达4000KN。打桩机基础如果不平整坚硬，沉桩加压后，基础易产

6、生不均匀沉降，桩极易发生偏斜。 2、采用锤击式打桩时，桩不垂直，桩帽、桩锤及桩不在同一直线上。 3、沉桩时遇到大块坚硬障碍物，如老基础、古河道石驳勘、大块石等，把桩挤向一侧，发生偏斜。 4、采用“植桩法”时，钻孔垂直偏差过大。桩虽然垂直植入钻孔内，但在沉桩过程中，桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏斜。 5、桩布置得过多过密、沉桩时产生的挤土效应，将原先已打入的桩上抬或挤斜。 6、接桩时，相接的两节桩不在同一轴线上，产生了曲折。 7、基坑开挖方法不当，一次性开挖深度太深，使桩的一侧承受很大的土压力，使桩身弯曲变形，引起桩顶偏位。 （二）防治及处理方法 1、场地要平整坚硬，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀

7、沉降。 2、仔细分析地质勘察报告，如地质勘察报告中提到浅部（2-3米）有老基础或古河道驳勘、大块石等障碍物时，打桩前，探桩的深度应深一些。若遇到坚硬障碍物应预先挖掉或用钻机将障碍物钻穿，再打桩。 3、为控制好桩身垂直度，重点应放在打第一根桩上，桩锤、桩帽或送桩杆应和桩身同一中心轴上（锤击法）。桩插入时的垂直度偏差不得超过桩长的0.5%，沉桩时，应在距桩机20米左右处，成90度方向设置经纬仪各一台加以校准。初打时应轻，待桩身稳定后，再按正常落距锤击。 4、沉桩时就发现桩不垂直应立即纠正。必要时，应把桩拔出重打，不能凑伙了事。桩打入一定深度后发现桩身发生严重倾斜时，不宜采用移动桩架来校正，以免把桩

8、折断，应采取其他措施。若无法纠正，应将该桩作为废桩处理。 5、合理布置桩位。桩与桩中心距宜大于4d（d为桩经）。 6、尽量减少接桩，接桩宜在桩尖穿过硬土层后进行。单桩接头不宜超过4个。接桩时采用钢端板焊接法。上下节桩要对齐，并在同一中心轴上，上下段桩的中心线偏差不宜大于5毫米。接桩前先将下段桩顶清洗干净，加上定位板，然后把上段桩吊放在下段的端板上，依靠定位板将上下桩段接直，焊缝应连续饱满，焊接好后过3-5分钟再沉桩，以免温差过大，将焊缝裂开，降低焊接强度。 7、浅部遇到障碍物，如老基础、石驳勘、大块石等，无法排除时，可先用钻机钻孔，将障碍物钻穿，然后再把桩植入孔内再沉桩。钻机钻孔时，其垂直度偏

9、差不超过孔深的0.5%。 8、管桩打完后，进行深基坑开挖时，应分层均匀进行，桩周土高差不宜超过1米，坡顶不得堆土或停放挖土机械，不得用铲斗碰撞桩体，尤其在软土地区开挖基坑时，不能贪快蛮干。 9、因基坑开挖方法不当或一次性开挖过深造成的斜桩，可采用顶桩的办法处理。浙江省交通规划设计研究院韦国岐撰写的“预应力管桩工程事故的分析与处理实例”一文中提出的处理办法取得了满意的结果，很有参考价值，现摘录如下： （1）实测桩顶最大倾斜面，判断桩身弯曲方向，从而确定水平顶桩方向。 （2）在桩顶方向上确定与原设计桩位最接近的取土孔位。 （3）用钻孔灌注桩施工方法取土成孔。孔径同管桩桩径，孔深10-12米。 （4

10、）安装水平型钢支架及小吨位油压千斤顶。 （5）分级加载水平顶桩，最大顶桩荷载60KN。 （6）实测桩顶面，至水平后停止加载并在桩身两侧空隙中灌填级配砂石。 （7）清除管桩内孔泥石杂物，保证管内清孔深度10-12米。 （8）在管径内孔中插入钢筋笼，钢筋笼下部焊接封堵圆钢板。 （9）管桩内灌注混凝土，混凝土中掺少量微膨胀剂。 经以上处理，斜桩已纠直，上部10-12米空心管桩成了实心桩。此外将承台间的基础梁加宽，增强基础的整体刚度。 三、挤土影响和振动影响 管桩沉桩过程中，由于挤土影响使马路路面壅高或地下管线破裂，或者使邻近建筑物产生裂缝甚至偏斜的事故屡有发生。如凤起路某高层公寓采用600×

11、;100，高强度预应力管桩作基坑围护，桩长36.40米，采用静压法沉桩。沉桩过程中因挤土影响将凤起路面抬高产生裂缝，使地下管线破裂，并影响到凤起路北面的人行道上铺设的方形地砖拱起，影响距离达40米。因此，尽管管桩是空心桩，但对它的挤土影响决不能掉以轻心。同样，采用锤击法施工时，振动对附近建筑物也会造成不同程度的影响。闹市区打桩，打桩前必须了解桩基附近有无重要的地下管线，如供水干管、污水干管、通讯电缆、煤气管道等，若有，必须采取防护措施。 （一）原因分析 1、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，桩四周土体产生了附加孔隙水压力，产生挤土现象。 2、布桩过多过密形成的“多桩基础”

12、产生挤土现象。 3、施工方法不当，每天成桩数量太多，加剧了挤土影响。 4、锤击法施工由于重锤的连续打入造成振动影响。 （二）防治及处理办法 1、控制布桩密度（Ws），一般来讲Ws不宜大于5%，桩与桩中心距宜大于4d（d为桩径）。布桩密度（Ws）是指场地内沉桩总数Ap（以截面积计）与场地外面积（As）之比，即Ws=        （%）。当Ws5%时，对桩距较密的这部分管桩可采用植桩法沉桩。即在桩位预先钻孔取土（深度一般10米左右，孔径略小于管桩外径），然后将管桩植入孔内沉桩，可以大幅度减小挤土影响。 2、控制沉桩速度，制定有

13、效的沉桩流水线路，控制每日成桩量，如采用500×100管桩，桩长30米左右，日沉桩量8-10根为宜。沉桩顺序先中间，后两边。如一侧邻近已建建筑物，则应先打靠近已建建筑物的一排桩，并应采取间隔跳打的方法。 3、当桩基附近地下埋有重要管线如通讯电缆、污水干管、供水干管、煤气干管等及邻近建筑物需要特别保护时，可采用下列方法： （1）开挖防挤（震）沟，长度比施工建筑物基础长度长2米，宽0.81.0米，深度超过地下管线埋置深度或邻近建筑物埋置深度1米，如地下水位较高，沟内可填松砂。 （2）如距邻近建筑物很近（小于5米），开挖浅层防挤沟无效时可在桩位与已建建筑物之间打12排应力释放孔。具体做法是

14、：用钻机打一排孔径为400的钻孔，将土取出，孔深10米，放置钢筋笼外包彩料布。孔距1.21.5米。如被保护的建筑物很重要，就打二排，排距1.2米，间隔布孔。富阳市某公寓打桩时距已建建筑物5米，采用此法取得较好效果。 4、采用锤击法施工，桩架应坚固、稳定，锤击时不产生颤动和位移。桩锤宜采用重锤轻击的方法。桩帽内径应比桩径大24厘米，应有排气孔。桩垫应有足够弹性和厚度（不小于10厘米），并及时更换，以减少振动影响。 5、当采用其他措施有困难时，可将靠近重要管线或重要建筑物的一排管桩改为钻孔灌注桩。 6、在邻近建筑物及地下管线等部位设置监测点，监测这些部位振动速度的发展变化规律。同济大学杨宝玉、祝龙

15、根提出，对一般建筑物和地下管线沿线的振动速度控制值（V）取10mm/s.，对防护要求较高的建筑物和煤气管、通讯电缆等地下管线振动速度控制值（V）取5mm/s，比较恰当。 7、振动对邻近建筑物也会带来不良影响，其防治和处理办法可参照上述方法进行。 四、沉桩时遇到“硬层”无法继续沉桩 这里所说的“硬层”包括浅部（34米）的老基础，石驳勘、大孤石和深部（一般在20米以下）的硬塑老粘土，非常密实深厚砂层、密实砂砾石层等。沉桩时，遇到这些“硬层”，无法继续沉桩，此时桩已入土，不可能再将桩拔出，必须立即采取措施加以处理。 （一）原因分析 地质勘察时未查清这些“硬层”的分布深度和性质，或者在地质勘察报告中未

16、特别强调，没能引起设计和施工人员的重视。 （二）防治和处理办法 1、设计和施工单位应仔细阅读岩土工程勘察报告，分析地质资料制定相应措施。 2、打桩前应先探桩。如桩下3米左右有老基础、大块石等障碍物应预先挖除。开挖有困难时，可预先用钻机将该障碍物钻穿，然后将桩植入孔内再沉桩。 3、当桩已入土很深（如20米以下）遇到“硬层”时，可采用100型钻机将钻具放入管桩中间空洞中钻孔，将“硬层”钻穿，取出钻具再继续沉桩。如凤起路某高层公寓在30米左右遇到密实砂砾石层，无法将桩继续沉入，就采用此法解决了问题。 4、施工桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配。如采用400管桩（PC桩），持力层为中

17、密-密实砂土（标贯N=30-40击/30cm），设计要求进入该层12米，设计单桩承载力8001000KN，用锤击式桩机施工时，应使用32KN柴油锤，冲击力要求达到300040000KN，锤的常用贯入度控制值23cm/10击；如采用550管桩（PC桩），持力层为老粘土（qc=3000Kpa），设计要求进入该层2.53.5米，设计单桩承载力15002500KN，用锤击式桩机施工时，应使用40KN柴油锤，冲击力要求达到40005000KN，锤的常用贯入度控制值35cm/10击。采用静压式桩机可选用Y24650型液压静压桩机施工，压桩时的最终压力控制值30005000KN。 五、沉桩达不到设计要求 这里讲的“达不到设计要求”，包括两个