浅谈管桩施工中常见的质量问题及防治措施

论文题目：浅谈管桩施工中常见的质量问题及防治措施

作者：吉启干

工作单位：苏州三联建设顾问有限公司昆山分公司

目 录

一、桩身材料质量问题 ............................................................................ 3

防治方法............................................................................................. 3 二、斜桩 ..................................................................................................... 3 ㈠、原因分析 ...................................................................................... 4 ㈡、防治及处理方法 .......................................................................... 5 三、露桩和短桩 ........................................................................................ 7 ㈠、原因分析 ...................................................................................... 7 ㈡、防治及处理方法 .......................................................................... 8 四、挤土影响和振动影响 ........................................................................ 9 ㈠、原因分析 ...................................................................................... 9 ㈡、防治及处理办法 ........................................................................ 10 五、沉桩时遇到硬层，无法继续沉桩 .................................................. 11 ㈠、原因分析 .................................................................................... 11 ㈡、防范和处理办法 ........................................................................ 12 六、沉桩达不到设计要求 ...................................................................... 12 ㈠、产生的主要原因 ........................................................................ 12 ㈡、预防措施与处理方法 ................................................................ 13

1

论文题目：浅谈管桩施工中常见的质量问题及防治措施

摘 要

关于管桩施工中常见的桩身材料质量、斜桩、短桩和露桩、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质量问题，分析其产生的原因，提出了防治和处理办法。先张法预应力混凝土管桩以下简称管桩，因其单桩承载力高，桩身质量可靠，施工速度快，施工现场整洁文明等优点。近几年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量问题已越来越被建筑界所发现而被重视起来。笔者根据几年的管桩施工、监理质量监督等方面的实践经验，对管桩施工中常见的几种质量问题：桩身材料质量、露桩、短桩、斜桩、挤土影响和振动影响，沉桩时遇到硬层时沉不下去，沉桩达不到设计要求等问题，分析其产生的原因，提出几点防治措施和处理方法。

关键词：压桩,问题，措施

2

一、 桩身材料质量:

防治方法：

（1） 选择质量可靠的桩厂供货，在管桩进场时和施工过程中应加强对桩身原材料的检查验收。

（2）选用桩机合理有效的施工方法，控制桩身的垂直度，避免斜桩的发生。

（3）控制好桩机施工终止条件，对纯摩擦桩，终止条件宜以设计桩长为控制条件；对长度大于21m的端承摩擦桩，宜以设计桩长控制为主，终压力值作对照；对长14 —21m静压桩，应以终压力达满载值为控制条件，开挖后采用截桩处理；当压力值未能达到设计要求，但桩顶标高已达到设计标高，宜继续送桩（1m范围内），直至压力值达到设计要求，施工结束后及时与设计单位联系，出具处理方案。（4）桩机施工结束后合理的进行土方开挖以及凿桩施工，必须强调土方开挖过程中的施工质量与水平，将直接关系到桩基成功的关键，施工过程中要慎之又慎。

施工中发生桩身破坏，宜采用小应变等有效的手段检测桩身情况，确定处理方法。

二、斜桩

3

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。

㈠、原因分析 原因分析：

（1）静压桩机机械维修不及时，如液压系统漏油导致桩机支撑下滑；

（2）静压桩机自重加配重总重量大，桩机基础如不平整坚硬，沉桩过程中，桩机容易产生不均匀沉降，桩身极易发生偏移；

（3）施工中桩身不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上； （4）接桩时桩身、桩帽不在同一直线上；

（5）施工顺序不当，导致应力扩散不均匀；尤其是有地下室深基坑的承台相邻桩身过近过密，使先施工的一边已有孔洞，再施工一面时桩身极易滑动。

（6）沉桩过程中遇到大块坚硬物，把桩挤向一侧； （7）采用预钻孔法时，钻孔垂直偏差较大，沉桩过程桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏移；

（8）桩布置过多过密，沉桩时发生挤土效应；

（9）基坑开挖方法不当，一次性开挖深度太深，使桩的一侧

4

承受很大的土压力，使桩身弯曲变形。

㈡、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，石驳岸，大块石等坚硬障碍物时，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、为了控制好桩垂直度，重点放在打第一根桩上，桩锤、桩帽或送杆应和桩身同一中心轴线上，锤击法：桩插入时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、沉桩时发现桩不垂直应立即纠正，必要时应把桩拔出重打，不能敷衍了事，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，以免将桩折断，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为桩径）。 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，接桩时采用钢板焊接法，上下节桩要对齐，并在同一中

5

心轴线上，上下段桩的中心线偏差不宜大于2MM，接桩前先将下段顶部清洗干净加上定位板，然后把上段桩放在下段的端板上，依靠定位板将上下桩段接直，焊缝应饱满，焊好后过8－10分钟再沉桩，以免温差过大将焊缝裂开，降低焊接强度。

7、浅部遇到障碍物时，如老基础、石驳岸、大块石等，无法排除时，可先用钻孔，将障碍钻穿，然后再把桩植入孔内，其垂直度偏差不超过深的0.5%。

8、管桩打完后，进行深基坑开挖时，应分层均匀进行，桩四周土高差不宜超过1米，坡顶不得堆土或停放挖土机械，不得用铲头碰撞桩体，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，可采用接桩的方法加固处理。方法如下：

⑴、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;

⑵、在桩顶方向上确定与原设计桩位最接近的取土孔位; ⑶、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；

⑷、安装水平型钢支架及小吨位油压千斤顶； ⑸、分级加载水平顶桩，最大顶桩荷载60KN；

6

⑹、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;

⑺、清除管桩孔内泥石杂物，保证管内清孔深度10－12米; ⑻、在管径内孔中插入钢筋笼，钢筋笼下部焊接封堵圆钢板; ⑼、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料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、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，沉桩到设计高还未进入持力层贯入度太大，还在继续沉桩就形成了短桩。

㈠、原因分析

1、勘察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，沉桩时贯入度太小，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，打桩机功率小，

7

使本来还可以继续打入的桩而被迫终止或打桩机功率太大，使本来已满足贯入度要求的桩还能继续打入。

㈡、防治及处理方法

1、查清原因，首先从分析勘察资料入手，在持力层起伏变化较大处补充勘察，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，勘察单位应提交持力层等高线图或持力层深浅图。

2、现场试桩时，根据试桩情况确定终止打桩，一般情况下实行双控，既控制桩长又控制贯入度，对摩擦端承桩，应以贯入度为主，桩长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20.－2.5倍设计单桩承载力即可终止，如上海某小高层采用管桩，做单桩静载试验，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、如因打桩机械功率太小或太大，无法与桩长及地质条件相匹配，那就更换打桩机；

5、对露出地面的桩应采取截桩，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。

8

6、短桩需要高标号混凝土接桩。

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。

四、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，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，在闹市区打桩时，打桩前必须了解桩基附近有无重要的地下管线，如供水管、污水管、通讯电缆、煤气管道等，若有必须采取防护措施。 原因分析：

静压法施工预应力管桩属于挤土类型，往往由于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，产生挤土效应；桩机施工过程中焊接时间过长；桩的接头较多而且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层；施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效应。 防治方法：

（1） 控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小50－100MM，深度宜为桩长的1/3－1/2，施

9

工时应随钻随打；或采用间隔跳打法，但在施工过程中严禁形成封闭桩。

（2） 控制沉桩速率，一般控制在1m/min 左右；并制定有效的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜先长后短、宜先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构，这样的施工顺序可以避免由于基坑四周的围护结构使压桩的土体无法扩散，造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来，使桩的承载力达不到设计要求，又避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果；同时应对日成桩量进行必要的控制。

（3） 设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙；开挖地面排土沟，消除挤土效应。

10

（4） 沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护，对靠近特别重要的管线及建 筑物处可改其它桩型。

（5）控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过程，摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。同时，应避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。桩机施工时应注意同一承台内的群桩，需接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生土压力以及水压力效应较大时，对整体桩身产生剪切破坏；同时应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破坏。

五、沉桩时遇到硬层，无法继续沉桩

这里所说的硬层，包括浅部3－4米的老基础，石驳岸，大孤石和深部，一般在20米以下的硬塑老粘土，非常密度高的深厚砂层，密度砂砾石层等，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。 原因分析：

由于地质勘察报告中未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布

11

深度和性质，导致沉桩时遇到浅部（3－4M）的老基础、大孤石，较深部（20M左右）的硬塑老粘土和非常密实砂层、沙砾石层等情况无法施工。 防治办法：

（1） 打桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解，并安排进行探桩施工；对浅层障碍物可采用挖土机挖除，当无法操作施工时，可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后沉桩，严禁移动桩架等强行回扳的的方法纠偏。

（2） 当桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。

（3） 选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应符合施工要求。

六、沉桩达不到设计要求

㈠、产生的主要原因

1、地质勘察资料粗糙，地质和持力层起伏标高不明，致使设计桩尖标高与实际不符，达不到设计标高要求，或持力层过高。

2、设计要求过严，超过施工机械能力和桩身混凝土强度， 3、沉桩时遇地下障碍物，如大块石、混凝土或遇坚硬土夹层，

12

砂夹层。

4、在靠近砂层沉桩时，同一层土的强度差异很大，且砂层越挤越密，有时出现沉不下的现象。

5、桩锤选择太小或太大，使桩沉不到或超过设计要求的控制标高。

6、桩顶打碎或桩身断裂，致使桩不能继续打入 7、打桩间歇时间太长，摩阻力增大。 ㈡、预防措施与处理方法

1、详细探明工程地质情况，必要时应作补充勘察。

2、选择持力层或标高时，根据地质情况和桩重合理选择施工机械和桩砼强度，探明地下障碍物并清除掉（钻透或爆碎），在靠近砂层沉桩时注意打桩次序，减少向一侧挤密的现象，打桩应连续打入不宜间歇时间过长，防止桩顶打碎和打断，主要是以选择高强度混凝土管桩，要求等级不低于C80。另外，要严格安照规程和混凝土施工规范要求做好安排工作。

13