实例分析预应力管桩（PHC）施工中常见问题及处理措施

曾桂军

（垒智设计集团有限公司，福建 泉州 362000）

1 引言

预应力混凝土管桩是一种预制混凝土桩，采用先张法施加预应力，达到规定强度后释放预应力筋，再经蒸压养护成型。预应力管桩作为一种常见的桩型，具有强度高，承压性能好，施工速度快等特点，适用于一般黏土、填土、泥沙、粉质土及非自重湿陷性黄土等土体的施工作业[1]。预应力管桩具有应用范围广、桩身强度高、单桩承载力高、生产简便、施工工艺简单、造价低、挤土效应小、运输吊装方便、无污染源产生等优点。特别是随着我国工业化水平的提高，管桩得到了广泛的运用，为我国节约了大量的建设成本。

在项目建设中，预应力管桩会碰到孤石、断桩、桩身切断（见图1）和桩心偏位、桩身上浮、桩身开裂（见图2）等质量问题。这些问题应结合勘察报告及工程经验后，综合权衡后采取最优处理措施，保证管桩符合设计要求的前提下，节约建设成本。

图1 桩基施工问题1

图2 桩基施工问题2

2 孤石

原因：孤石，顾名思义，是指在地层中独立于连续土层存在的石块。孤石与其周围地层没有明显过渡关系[2]。孤石具有离散性大、空间分布不规律、埋藏深度不一、大小相差巨大的特点。工程桩基施工中，由于孤石与基岩性质相像，施工人员容易将孤石误认为基岩。将孤石作为桩基桩端持力层，会给工程造成重大的安全隐患。

处理方法：根据孤石大小、埋深、下卧层土质情况，常见的处理孤石的工程措施有：引孔、爆破、重新补桩、直接作为持力层。

工程实例：项目一为位于宁德市古田县的某食用菌加工厂新建厂房项目，原地貌单元属丘陵斜坡、山间沟谷地貌。勘察期间，部分孔的砂土状强风化层有少量碎块状孤石。桩基施工过程中，施工单位反映，有一双桩承台中某根桩入土深度18 m，而同承台的另一根桩入土只有7 m。结合项目所在地地貌特征、勘察过程中影像资料，排除因桩基施工工艺造成入土不深的因素后，认为是一个不在勘察孔位的孤石，而不是地层的剧烈变化。结合现场勘察中出露的孤石大小，建议选择优先附近重新打桩，并请设计院重新设计基础承台。建设单位考虑施工机械及工期因素后，选择在离浅桩1 m 位置重新打桩，桩入土深度17.6 m，与地层情况相符。中间的“浅桩”作废桩处理。新补桩的静载试验符合设计要求[2]。

项目二为位于莆田丙店工业区的某安置房建设项目。施工过程中厂房中部区域有8 根桩在打桩过程中碰到孤石。因孤石的存在，业主方再次委托施工勘察，查明孤石的位置、大小和深度情况。因施工场地作业面因素，13#桩仅布置一个桩孔，其他桩都按左右或者前后补桩，查明了孤石大小，并最后决定采取引孔措施。施工方建议13#桩位置孤石作为持力层，因不明13#桩孤石情况，笔者表示应慎重选择孤石作为桩端持力层。最后出具报告建议如下：13#桩仅布置1 个钻孔，在砂土状强风化层中揭露孤石，桩孔位置孤石直径约4.1 m，下卧砂土状风化层。因无法得知：（1）孤石大小；（2）桩端支撑在孤石中的位置，是中心还是边缘位置；（3）桩端孤石面的倾斜程度；（4）孤石与下卧层接触面的倾斜程度。因孤石与土层不连续，孤石的稳定影响桩基的稳定，进而给工程带来安全隐患。笔者建议按原方案采用冲（钻）孔灌注桩至碎块状强风化层。因不知道孤石大小，选择孤石作为桩端持力层有安全隐患，最后施工单位选择引孔至设计标高，桩基静载满足设计要求。

3 断桩、桩身破裂

原因：断桩指在桩基施工过程中，桩基在桩头、桩身或者桩顶出现混凝土断裂，钢筋屈服的现象。断桩原因有：（1）施工锤击过快，桩能量积蓄，碰到地层变化，桩头破裂；（2）碰到孤石，或桩端持力层为倾斜基岩，桩基受力不平衡导致断裂；（3）预应力管桩本身有缺陷，如混凝土等级不够、养护时间不够、运输吊运过程中碰撞受损等；（4）预应力管桩的抗剪切能力差，在淤泥软土地区或者堆土地区，地层错动，剪断管桩。

处理方法：（1）重新补桩；（2）分析断桩位置，采用人工或机械开挖后接桩；（3）断桩位置浇筑钢筋混凝土填芯。

工程实例：项目三为位于宁德市古田县的某食品加工厂新建厂房项目。施工情况：桩基施工单位反映试桩过程中，场地西南区域有5 根桩破裂，并且都是桩头处破裂。在排除桩身本身缺陷、桩头焊接质量、施工因素后，施工单位认为是局部区域桩端岩层倾斜，施工过程中，受力不平衡所导致。因5 根桩只有1 根是在钻孔附近，钻孔附近的地层与地勘报告上一致，其余均在钻孔外。场地是山坡地，不排除存在河沟等导致基岩面倾斜。建设单位最后采取引孔措施，引孔至持力层处设计标高位置。后期引孔桩均做静载试验，承载力符合设计要求。

4 浮桩、桩身侧移，桩身剪断

原因：淤泥地区采用预应力管桩，容易产生浮桩，桩身侧移，桩身剪断等问题。浮桩是受压管桩挤土效应的一种表现。挤土效应指当桩沉入地基后，桩间土体的结构受到扰动，土体相互挤压、孔隙水压力增大，出现超孔隙水压[3-4]。由于淤泥等软土渗透系数低，超孔隙水压消散慢，土体发生侧移及隆起，造成桩端与持力土层之间有间隙产生，于是桩基施工完一段时间后，旁边桩基容易产生浮桩现象。淤泥地区由于软土流塑的特点，施工过程中产生挤土效应，对旁边已经施工的桩基施加一个水平的剪力，而预应力管桩配筋主要用于承担竖向荷载，水平抗剪承载力不足，故淤泥地区预应力管桩容易因水平剪力而发生桩身剪断。

处理方法：（1）控制沉桩速度；（2）优化施工工艺；（3）设置降低超孔隙水压力的塑料排水板或袋装沙井等。

工程实例：项目四为位于福建东部某县沿海的新开发的滨海新区PPP 项目，在行政服务中心大楼的基坑支护施工、基坑挖方施工过程中，出现了基坑外围土层裂缝，支护结构位移过大，坑内已施工的桩基出现浮桩，桩身侧移的现象。部分桩侧移量高达2～3 m。出现问题后，建设单位组织五方责任主体，及岩土、结构设计资深专家探讨解决方案。会议中，专家们认为支护结构位移过大，主要是由于基坑支护体系还没完成，几道支撑还在施工中，未发挥作用，过快的基坑开挖施工导致基坑支护结构发生位移。桩身侧移是由于淤泥地区桩基施工的挤土效应。施工过快，超孔隙水压力没有消散，挤土效应明显导致上浮。淤泥地区桩基施工宜从中间开始分头向四周或两边对称打，减轻各桩间的挤土效应，及加快超孔隙水压力的消散。会议建议：（1）优化基坑支护施工及开挖施工工艺，偏位小的桩基应采取纠正措施，满足规范要求后可继续使用，偏位大的桩基应作废桩处理；（2）应先完成基坑支护结构，待基坑支护成一个体系后再进行基坑开挖；（3）基坑内部分区域增加水泥搅拌桩硬化；（4）三类、四类桩及倾斜度超过1%的桩要补桩，其余桩报设计院处理。通过优化施工工艺等措施，后续基础施工未出现大的问题，该行政服务中心项目目前已封顶，并将不久投入使用。

5 静载承载力不足

原因：（1）桩深度不够，收桩标准低；（2）勘察报告中与实际情况地层不符；（3）桩基施工不规范。

处理方法：（1）补充锤击或静压；（2）重新补桩；（3）扩大承台和加大基础梁，基础形成整体，共同承担荷载；（4）利用地基处理方法提高承载力[5]。

工程实例：项目五为位于宁德市某工业区的某厂房改扩建项目。项目所在地地层稳定，桩基工程按相关规范施工。桩基施工完毕，选桩做静载试验时，发现项目西北区桩基承载力不满足设计要求。建设方组织五方责任主体及桩基施工单位开会。通过查询施工日记、施工方法、击锤吨重、地层情况后，认为可能是桩尖焊缝不严，桩顶未做防水处理，加上项目所在地连续几日降雨，桩端持力层为风化层，遇水软化。这样就能解释同样的施工方法，地层稳定，几乎同样桩长的情况下，场地西北区汇水积水区的桩出现桩基承载力不足，而未积水的桩基没出现这问题。最后承载力不足的桩按废桩处理，报设计院重新设计基础及承台。重新施工的桩全选做静载试验，静载结果符合设计要求。

6 桩心偏位

原因：定位放样不准；桩基施工不规范；地层复杂倾斜。

处理方法：桩心偏位是桩基施工过程中出现最多的问题，桩基偏位校核也是桩基验收的一项重要内容。桩基工程属于隐蔽工程。桩基验收时，项目所有桩的偏位表，和第三方检测资料如静载试验、低应变、高应变检测资料，一起组成了桩基验收的重要基础资料。桩心偏位小的情况，可以不做处理。桩心偏位大的情况，由于偏心弯矩的存在，加大了桩对承台基础的冲切。斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15%[5]。桩心偏位对一桩一柱的情况影响最大，两桩一柱其次。桩心偏位大可以通过提高承台抗冲切承载力的方式降低偏心弯矩的影响，例如，加大加高承台，提高承台配筋等。

7 结语

桩基施工质量关系到整个项目的工程质量安全，桩基施工过程中，应严格按照相关规范执行。施工中出现的问题，施工单位应与业主、设计、勘察代表联系，及时处理，并严格按照会议纪要、工程联系单等内容施工。

本文为笔者作为勘察方代表在桩基施工过程中碰到的有关桩基施工质量问题。最后与建设、施工、设计和监理四方代表一起提出解决方案，这些处理方案经济，并且符合设计要求。本文可为其他工程项目桩基施工建设提供参考。