锤击PHC管桩施工监理应注意的几个问题

锤击PHC管桩施工监理应注意的几个问题

刘 杰 深圳市赛格监理有限责任公司

摘 要： 剖析了目前在PHC管桩施工过程中一些被忽视且易引起质量隐患的环节，阐述了相应的预防及处理措施。对类似工程施工监理具有参考意义。

关键词：PHC管桩；施工监理；质量控制

近年来，随着预应力高强混凝土管桩在高层建筑中广泛应用的同时，由于受勘察、设计、施工、桩的制作等因素影响，常遇到诸如承载力达不到设计要求、桩位偏移过大、接缝脱开、断桩、送桩太深不能收锤等质量问题。如何保证管桩

基础的施工质量，从监理质量控制的角度来看，是一个值得探讨的课题。下面以

某高层建筑PHC管桩基础的施工监理为例，对施工过程中经常会碰到的且易引发质量隐患的问题进行剖析，并提出相应的质量保证的预防及处理措施，与大家共同交流与探讨。 一、工程概况

某工程位于深圳市宝安区，建筑面积20.64万平方米，由9栋17-24层的高层塔楼组成。基础采用墙柱下筏型PHC管桩基础，共锤击施工PHC管桩2996根。根据钻探揭露，场地内分布的地层有：

1、人工填土层，层厚0.60～8.10M。

2、第四系全新统海漫滩沉积层，层厚0.90～14.50M。

3、第四系上更新冲洪积层及残积层：a、 粘土层厚0.80～8.10M；b、淤泥质粉质粘土层厚0.60～6.7M；C、砾砂层：层厚0.80～20.40M。

4、第四系残积砂质粘性土，由混合岩风化而成，由于风化不均匀，此层局部夹强风化或全风化夹层。

5、下伏基岩为震旦系混合岩，从全风化到微分化，标高介于-61.43～-4.76 M，局部地层有石英脉，岩质特硬，金刚石钻具钻进困难。

二、锤击管桩施工及监理过程中应注意的重点及相应的预防及处理措施 1、图纸会审时，两类桩判别的指导性标准应明确 （1）同一承台下相邻桩的高差

在施工过程中，常遇到管桩打入后，同一承台下两根相邻桩的桩尖高差巨大。造成这种现象的原因：一是局部持力层顶面起伏变化大，地质情况复杂。二是地层中存在硬质夹层或孤石等，桩难以打入。

当两根相邻桩高差过大时，可能会引发下列情况：a、其中的长桩产生的超过土自重部分的附加应力作用到相邻的短桩后，造成这两根桩的沉降量相对其它桩大，使其承载力下降。b、如果是倾斜度大于30%的持力层顶面，它不仅使端承桩的嵌入困难，而且桩有沿斜面产生滑移的可能。上述情况既不利于把上部结构传来的荷载转换、调整到各桩，也不满足桩基设计的基本条件。为此，设计一般都要对这两根桩的承载力进行折减验算，如折减后桩的承载力、结构的差异变形及整体稳定性满足要求，可不进行处理，如达不到要求，就需要进行补桩等方式的处理。因此监理及施工单位在预先就应得到一个标准：在各工程具体的地质条件下，相邻桩高差超过多少时可能会对桩的承载力产生不利影响。通过会审明确，施工旁站监理时遇到这种超标的情况，就能及时反馈设计进行处理，以确保各桩承载力等符合设计要求。例如在本工程，设计确定的高差指导性标准为5米。

（2）桩的最小有效长度

桩按竖向荷载传递方式分为端承摩擦桩和摩擦端承桩，桩是通过作用于桩周土层的桩侧摩阻力和桩端土(岩)层的端阻力来承受桩顶荷载的。 在施工中，也常遇到一些这样的地质层面：

① 局部场地硬质持力层不但埋层很浅，而且其上层的过渡层很薄或缺失； ② 硬质夹层、孤石、障碍物等埋深较浅且难以穿透；

③ 较浅的硬持力层下有软弱下卧层等。于是施工时短桩（有效桩长过短）就出现了。这类场地基础里的短桩，或因其桩的侧摩阻力过小，或因在地质勘探难以探明其持力层厚度等情况下。即使完工后的承载力检测桩能满足设计要求，但在长期荷载的作用下，其沉降和变形都相对正常桩大，承载力可能不满足设计要求。为保证其承载力的要求，设计对此一般要根据具体情况重新验算后，再决定是否对桩的布置进行调整或进行其它处理。因此，是否是短桩，设计要给出一个指导性标准。例如在本工程设计确定的标准是12米，其中有一个承台，因短桩的原因，由最初的2桩承台，经过二次设计变更后，变成了一个6桩承台。需要指出的是，有效桩长是指承台底面以下的管桩长度（不含桩尖），不要把它与施工时的入土深度相混淆。

2、打桩顺序应作为施工方案审核的重点之一

在天然地基中沉桩以后，在桩周围一定范围内的土壤将被压缩，如果桩与桩之间的距离小于一特定范围，那么沉桩时将会使相邻的桩位产生偏移或上浮。据对某工程一个群桩沉桩后的桩位测量，偏移量最大的达35cm之多，大大超出《地基与基础工程施工及验收规范》GB50202第5.1.3条规定的桩位允许偏差。

根据打入法施工对土壤的挤密半径计算公式dm锤= k20.282a〔√4K+1 -1〕，锤击桩的挤密半径约为3-3.5M。而现行的《建筑基础设计规范》GB50027-2002第8.5条及相关规定，此类桩的中心距一般取值3-4D（D为桩的直径，常用的管桩直径多为400、500、600mm）。两相比较，锤击施工时不但土壤挤密对桩位偏移不可避免，而且布桩过密时容易形成上浮桩。

虽然桩位偏移、挤土效应的大小与桩端持力层、桩长、沉桩方式、桩距有关，但在上述条件已确定的情况下，沉桩顺序便成为监理在审查桩基施工方案时，所要重点考虑的技术问题之一。《广东省预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T15-22-98第6.4条虽对打桩顺序作了一些规定，但对于布桩密集的群桩（多于30根）来说，“自中间向四周进行”，这种方法虽然在一定程度上可以消除因桩位挤压而造成的桩位偏移及挤土，但是内部桩位位移无法克服。这里介绍一种相对较好的沉桩方法：“二次循环法沉桩”（下图是其在一个群桩施工中的桩机行走路线及沉桩的顺序编号）。这种方法采用隔桩跳打，并尽可能将边桩放在第二次循环中沉入。它可大部分消除内部桩位的位移及减小桩的挤土效应，缺点是必须增加一个循环的桩机移位，并且可能因没及时截桩，桩机无法按计划循环行进循环，这在一定程度上降低了工效。所以施工时选择何种顺序，监理及施工单位应综合考虑场地情况、桩机类型、工程性质及进度安排等诸多因素才能确定。

3、进场管桩质量外观检查时，裂缝的检查要加强

HPC管桩是采用离心成型，从成品断面观察，混凝土分层明显，从内壁到外壁分别为浮浆层、砂浆层、混凝土层。桩身的裂缝主要有以下几类：合缝漏浆缝，收缩裂缝及起吊、装运、堆放引起的裂缝，收缩裂缝（不含龟裂、水纹及浮浆层裂纹）。对于这几类裂缝：桩身合缝漏浆缝的缝隙大小合格与否规范有规定；起吊、装运、堆放引起裂缝的桩肯定不能用于锤击桩施工中。收缩裂缝，主要是由于水灰比控制或养护不当造成的，一般分布于管桩自端头算起2.5M范围的内壁，甚至更深看不见。有过多、过深内壁裂缝的管桩，如用于施工中，在锤击、焊接、锤重、落距、贯入度控制不当时，裂缝尖端在受到集中应力的作用下，导致其进一步扩展，甚至形成贯通裂缝。结果使工程桩身存在或轻微、或明显、或严重的缺陷，进而影响桩身的完整性及承载力。为此，监理在管桩进场后的外观质量检查验收时，一定要严格把关，不能让有过多、过深裂缝的管桩投入使用，不给基础留下安全隐患。

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