预应力高强混凝土管桩质量控制的探讨

预应力高强混凝土管桩质量控制的探讨
邹波
摘要：随着我国建设事业的发展，预应力高强混凝土管桩施工技术运用范围的不断扩大，在其施工过程中出现诸多的质量问题，本文就其在施工中的质量控制就作一探讨和分析。
关键词：预应力 高强混凝土管桩 质量控制
预应力管桩的沉桩方式有两种，一种是锤击沉桩；另一种是静压沉桩。锤击沉桩和静压沉桩各有利弊，在施工过程中若不能严格地进行质量控制，会产生许多的质量问题，因此，抓好施工中质量的控制至关重要。
1 施工前的检验
根据建设工程类型和单桩竖向抗压承载力要求的不同，设计部门设计不同类型管桩，建设单位要根据设计图纸向不同管桩制造商进行采购，采购的成品桩进场时要检查其外观质量，如桩端板的平整度，桩身混凝土是否存在裂纹、蜂窝、孔洞等以及管桩在运输吊装过程中是否产生损伤或断裂。对接桩用的焊条、压桩用的压力表等材料和设备也要进行检验，随机带的压力表在施工之前要送到法定计量检测单位进行标定检测，合格后方能使用。
2 锤击沉桩的控制
锤击沉桩施工前，必须处理空中与地下障碍物，场地应平整，场地地基承载力应满足打桩的要求，桩锤的选用要根据地质条件、桩型、单桩竖向承载力及现有的施工条件等因素综合考虑，打桩顺序应符合下列要求：
①对于密集桩群，应从中间向两个方向或四周对称施打；
②当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打；
③根据基础的设计标高，宜先深后浅，先打长桩，后打短桩；
④根据桩的规格，应先打大直径的桩，后打小直径的桩；
⑤如果采用接桩，应把长桩放在下面，短桩放在上面。
但是在实际施工过程中往往由于锤重与落锤高度、桩帽及送桩帽与桩径不匹配、垂直度与贯入度控制不当，或因桩接头处焊接质量问题，常常把桩端板与桩头混凝土处击打破损，甚至将桩头打碎、打破，或使桩身中部断裂，两节桩在接头处断开，现就以下几种情况分别进行介绍。
2.1锤重与贯入度的关系
锤击沉桩进入桩端持力层一定深度时，对最后三阵每阵10 锤的贯入度问题，要根据锤重、落锤高度、桩径、进入持力层的深度、单桩竖向抗压承载力设计值等因素综合考虑。不是贯入度越小越好，一般情况下最后三阵总贯入度控制在3cm-5cm或5cm-8cm 即可，最后一阵10锤总贯入度不小于2cm，如果贯入度太小，落锤高度过大，就会将桩头打碎、桩身打裂，使桩接头处断开产生位移，锤击数过多，会大大降低预应力管桩混凝土强度。
2.2锤重与落锤高度的关系
往往在同一工地，一种锤击桩机要打几种不同桩径的桩，这时就要灵活掌握落锤高度。根据锤的冲击能量一般采用“重锤轻击，轻锤重击”原则。用重锤打小直径桩，落锤高度若没有控制好，会将桩打爆、打碎、打裂，为防止这类质量问题发生，采用重锤打小直径的桩时，落锤高度一定要低。
2.3桩帽、送桩帽与桩径的关系
同样是一种锤击桩机要打几种不同桩径的桩，桩帽及送桩帽直径与桩径必须匹配，桩帽及送桩帽与桩径周围的间隙应在5mm-10mm。用大直径的桩帽打小直径的桩，无法保证桩的垂直度，在打桩过程中桩在桩帽中晃动，很容易将桩身打折断。
总之，最后贯入度的确定，更重要的是借鉴于当地工程实践经验和单桩竖向静载试验数据。为防止由于锤击击打数太多而将桩头打碎或将桩打断打爆，可在桩头上铺设硬木、麻袋或草垫等弹性衬垫，以缓解重锤在击打时所产生的高频拉应力对桩身的破坏作用。
3 静压沉桩的质量控制
由于压入沉桩机械自身重量加配重块，总重量很大，对施工场地要求条件较高，不但要求场地平整，而且场地地基承载力不应小于压桩机接地压强的1.2 倍。压桩顺序是要根据场地工程地质条件确定：
①场地中持力层埋深或桩的入土深度差别较大时，可以先施压长桩，后施压短桩；
②当场地上多数桩的有效桩长≤15m 或桩端持力层为风化软质岩、需要复压时，送桩深度不宜超过1.5m；
③静压桩机在施压时压力一定要从小渐渐变大，要严格控制沉桩速度，施压速度一般不宜超过2m/min；
④场地地层中局部含砂、碎石、卵石时，应对该区域先进行压桩；
⑤送桩的最大压桩力不宜超过桩身允许抱压压桩力的1.1倍。
4 接桩时的桩接头焊接质量控制
桩接头发生焊接质量问题是管桩施工过程中经常出现的一种通病，严重的焊接质量问题是使上下两节桩断开产生水平位移，导致施工的工程桩报废。这种焊接质量问题必须要引起建设、监理、质监、施工等部门的高度重视，因为锤击沉桩或静压沉桩会使桩周土层被压密和挤开，使地基土产生水平移动和垂直隆起，可能会造成临近已打入（压入）土层中的桩身产生位移或上浮，严重的还会使桩身折断，饱和土中超孔隙水压力升高，造成土体破坏，未破坏的土体因孔隙水的压力变化而发生蠕动，也会导致土体的垂直隆起或水平移动，如果地层中存在流砂或淤泥会推动接头断开的桩产生水平位移，一旦上下两节桩产生水平位移，其单桩竖向抗压承载力就会损失甚至报废。
根据现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81）要求和焊接的实践经验，在接桩时上下两节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm，纵横双向垂直度偏差不得超过0.5%，上下桩端板之间保持清洁，采用铁刷子清除杂物和铁锈，坡口处应刷至露出金属光泽。上下节桩端板之间间隙不得大于2mm，若上下节桩端板之间间隙较大，可用铁片填实焊接。焊条宜采用E43，最好采用型号为AWS.BR- 70S- 6、直径为1.2mm 的合格焊丝将上下节桩端板之间间隙进行围裹，然后用两支焊枪沿圆周对称地焊4～6 个点，待上下两节桩完全固定后拆除导向箍再分层施焊。焊接层数不得少于两层，第一层焊完后必须把焊渣清理干净，方可进行第二层的焊接。电流要适中，焊缝必须饱满连续，不得有咬边、气孔、夹渣、焊瘤，防止假焊等缺陷存在。焊接好的桩接头应自然冷后方可继续锤击或静压，自然冷却时间不宜少于8min，严禁用水冷却或焊好就打（压）。雨天焊接时，应采取可靠的防雨措施，焊接工人必须经过上岗前培训，取得焊接工上岗证。
5 单桩竖向抗压承载力设计值的确定
预应力管桩目前市场上的种类很多，管桩的类型有PC 型、PTC 型、PHC 型，混凝土强度有C60、C70、C80，桩的外径有300mm、400mm、500mm、600mm，甚至有800mm、1000mm 等，有的管桩由于用途不同，同一直径的管桩又分为A 型与AB 型等，施工工艺有锤击沉桩和静压沉桩。
对于锤击沉桩施工的管桩，其单桩竖向抗压承载力的确定主要是根据桩径、锤重、落锤高度，进入桩端持力层的深度和最后三阵30 锤的贯入度控制。
对于静压沉桩施工的管桩主要是根据管桩进入持力层的深度和最终压桩机所施加的压力值来控制。
在很大程度上是根据地区经验来掌握，在工程桩施工前，根据场地地质情况和管桩进入持力层深度、持力层的土质特征等，对每种不同桩径的桩先估算出单桩竖向抗压承载力设计值。
6 垂直度控制
锤击沉桩桩机就位时要校正好桩架、桩的垂直度，桩锤、桩帽或送桩帽和桩身中心线应重合，由两台经纬仪进行双向控制。第一节管桩起吊就位插入地面的垂直度偏差不得大于0.5%的桩长。控制好管桩入土时准确性，防止移位或偏位。在管桩入土±500mm左右时，再次校正桩的垂直度。
静压沉桩桩机在施工过程中应测量桩身的垂直度，当桩身垂直度大于1%时，应找出原因并设法纠正，当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。产生质量问题在很多情况下是因为施工场地不平整，回填土厚度大，未经过碾压；场地地基土承载力不能满足打桩要求或小于压桩机接地压强的1.2 倍，施工机械很难调整桩的垂直度，结果是打入或压入桩偏位、将桩头处拉裂，甚至将桩折断。
7 结语
综上所述，抓好预应力高强混凝土管桩施工技术中的每步工作，把施工中的质量问题降到最低，以致于确保工程的质量。
参考文献：
[1]、杭国涛,陈瑞耿.人工挖孔桩施工质量及安全控制探讨[J]. 中国建设信息;
[2]、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81）;
[3]、吴志兴. 浅谈高强混凝土的质量控制[J]. 广东科技.