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PHC管桩施工监理控制实例分析
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内容提示：以某实际工程为例,针对该工程桩基承载力不合格的情况进行了分析,阐述了出现问题的原因,介绍了PHC管桩施工监理控制要点,包括焊接、桩锤、打桩顺序、养护等几方面,对今后同类PHC管桩工程具有一定指导意义。
0 引言
预应力混凝土管桩具有工艺简单、质量可靠、施工速度快、造价较低、检测方便等优点,因而在工程中得到了相当广泛的应用。但由于管桩施工往往疏忽过程控制,导致出现工程事故的报道屡见不鲜[1-3]。（参考《建筑中文网》）
因此,加强对预应力混凝土管桩的施工监理具有较重要的实际意义。
新桩基规范[4]在原规范基础上,增加并明确了较多关于混凝土预制桩接桩、沉桩的要求,需引起设计以及监理单位的足够重视。曾律弦[5]等根据岳阳某PHC管桩的监理工作,从桩基施工前监理、桩基施工过程监理以及桩基施工后监理三个方面总结了桩基监理的要点,为锤击PHC管桩的监理工作提供了比较好的建议。
1 工程概况
某化工项目位于安徽省,场地浅层土土性较差,而且地下水位较高,勘察期间观测到的稳定混合地下水位0.30m~1.20m。工程地质情况如下:
①-1层吹填砂土(Qml4):厚0.20m~4.60m。灰色、松散、稍湿,主要成分为粉细砂,该层为近期吹填整平场地土,本层厚度变化大,性质不均匀。①-2层粉质粘土(Ql4):厚度0.50m~1.70m,灰色、灰黄色,可塑,主要成分为粘性土,含植物根系,为硬壳层。②层淤泥质粉质粘土(Ql4):厚1.60m~12.40m,青灰、灰、灰褐色,间杂灰黑色,呈流塑状态、局部软塑。③-2层粉质粘土夹粉砂(Ql4):厚2.00m~15.00m,青灰色、灰褐色,呈软塑状态、局部可塑。④层粉砂(Qal4):厚0.60m~7.90m,青灰色,呈稍密状态、局部中密,饱和,含贝壳、腐殖物等。⑤层细砂(Qal4):揭露层厚4.80m~17.90m,层顶埋深10.20m~23.70m,层顶高程-18.47m~-5.68m。青灰色,饱和,呈中密状态、局部密实,含贝壳等,局部夹薄层粉质粘土。本层分布普遍。
桩基采用PHC500(100)AB管桩,桩长26m,桩端位于⑤层细砂,单桩承载力特征值为1400kN。
根据28d的静载荷试验结果,平均单桩承载力为设计要求的80%,其中最小值仅为60%。典型静载荷曲线见图1。
2 原因调查
根据试桩曲线对比,静载不合格的长桩其破坏形态呈陡降形,且破坏前一级沉降仅在1cm左右,与一般土体破坏所呈现的缓变形有较大差别。
为进一步判断承载力不合格的原因,对所有试桩进行了土塞高度测试。测试结果表明,试桩不合格的管桩其土塞高度都较高,一般达到2/3桩长以上,明显偏高,且桩孔内水位很高。
此后对部分管桩进行了清孔检测,孔内摄像见图2,可以看到在桩的接头部位出现渗泥的现象。根据施工情况、静载荷试验曲线以及管桩土塞实测结果,认为桩基静载不合格极有可能与桩身损坏有关。
3 现场监理要点分析
根据本工程的施工过程总结,分析了出现问题的原因,并从监理角度提出了以下几点主要控制问题:
1)焊接监理:管桩接头质量的好坏直接关系到整根桩质量的好坏。对于软土地层,现场施工焊接时间与冷却时间必须满足管桩图集及一些规范要求,尤其在该区域浅层土性较差且地下水位较高的情况下,未冷却即开始打桩极易在接头部位发生冷淬、焊缝震裂和接头错位,从而影响桩身承载力。此类问题在桩基静载不合格中发生频率最高。2)桩锤控制:目前400和500管桩都采用D80桩锤,桩锤与管桩直径不配套,桩锤明显偏大,桩基在沉桩过程中也有可能发生破坏,同时也可能导致土塞效应无法完全产生。3)打桩顺序控制:根据勘察报告显示,出现问题的桩基基本都位于老河道内,浅部河塘淤泥较厚。一般情况下试桩先于工程桩打设,由于该区域浅层土较差,后续工程桩施工对试桩会产生较大侧向挤压力,由于管桩第一节都在淤泥质土中,若管桩桩身或接头存在缺陷则会产生挠曲变形,从而产生脱节、错位等情况。4)养护控制:根据03SG409预应力混凝土管桩9.2.1注:明确“但采用锤击法沉桩时管桩的混凝土龄期仍不得少于14d”[6]。
由于现场供桩紧张,存在部分管桩养护仅2d~3d即开始打桩,这也可能因养护时间不足出现桩身被破坏情况。5)休止期控制:由于现场施工规模较大,已打桩基在休止期内周边仍存在大量沉桩情况,对于该地层在沉桩过程中其孔隙水压力增长较快,影响范围会达到3倍~4倍桩长(约100m),因此会在试桩桩身产生水膜,尤其对于桩身较短情况下承载力影响明显。6)配桩控制:试桩比工程桩一般长2m~4m,现场配桩情况比较复杂。假若发生现场打桩配桩错误,将会导致试桩长度减小,从而影响单桩承载力。
4 结语
目前PHC管桩的应用越来越广泛,虽然其具有质量可靠、施工速度快的优点,但其施工过程中的监理仍要加强重视,尤其在土质特别差的区域,一旦施工控制不当,非常容易出现类似工程事故,应引起足够重视。
参考文献:
[1] 杨亚兵.软基中桩基移位的受力分析及纠偏[J].中南公路工程,2004,29(2):113-115.
[2] 岑仰润.预应力管桩施工质量问题的处理[J].浙江建筑,2005,22(2):41-43.
[3] 周 军.某工程桩偏位处理办法[J].施工技术,2004(5):34-35.
[4] JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].
[5] 曾律弦.锤击PHC管桩的监理[J].湖南理工学院学报,2007,20(2):72-74.
[6] 03SG409,预应力混凝土管桩[S]. 来源: 《建筑中文网》.
预应力混凝土管桩具有工艺简单、质量可靠、施工速度快、造价较低、检测方便等优点,因而在工程中得到了相当广泛的应用。但由于管桩施工往往疏忽过程控制,导致出现工程事故的报道屡见不鲜[1-3]。（参考《建筑中文网》）
因此,加强对预应力混凝土管桩的施工监理具有较重要的实际意义。
新桩基规范[4]在原规范基础上,增加并明确了较多关于混凝土预制桩接桩、沉桩的要求,需引起设计以及监理单位的足够重视。曾律弦[5]等根据岳阳某PHC管桩的监理工作,从桩基施工前监理、桩基施工过程监理以及桩基施工后监理三个方面总结了桩基监理的要点,为锤击PHC管桩的监理工作提供了比较好的建议。
1 工程概况
某化工项目位于安徽省,场地浅层土土性较差,而且地下水位较高,勘察期间观测到的稳定混合地下水位0.30m~1.20m。工程地质情况如下:
①-1层吹填砂土(Qml4):厚0.20m~4.60m。灰色、松散、稍湿,主要成分为粉细砂,该层为近期吹填整平场地土,本层厚度变化大,性质不均匀。①-2层粉质粘土(Ql4):厚度0.50m~1.70m,灰色、灰黄色,可塑,主要成分为粘性土,含植物根系,为硬壳层。②层淤泥质粉质粘土(Ql4):厚1.60m~12.40m,青灰、灰、灰褐色,间杂灰黑色,呈流塑状态、局部软塑。③-2层粉质粘土夹粉砂(Ql4):厚2.00m~15.00m,青灰色、灰褐色,呈软塑状态、局部可塑。④层粉砂(Qal4):厚0.60m~7.90m,青灰色,呈稍密状态、局部中密,饱和,含贝壳、腐殖物等。⑤层细砂(Qal4):揭露层厚4.80m~17.90m,层顶埋深10.20m~23.70m,层顶高程-18.47m~-5.68m。青灰色,饱和,呈中密状态、局部密实,含贝壳等,局部夹薄层粉质粘土。本层分布普遍。
桩基采用PHC500(100)AB管桩,桩长26m,桩端位于⑤层细砂,单桩承载力特征值为1400kN。
根据28d的静载荷试验结果,平均单桩承载力为设计要求的80%,其中最小值仅为60%。典型静载荷曲线见图1。
2 原因调查
根据试桩曲线对比,静载不合格的长桩其破坏形态呈陡降形,且破坏前一级沉降仅在1cm左右,与一般土体破坏所呈现的缓变形有较大差别。
为进一步判断承载力不合格的原因,对所有试桩进行了土塞高度测试。测试结果表明,试桩不合格的管桩其土塞高度都较高,一般达到2/3桩长以上,明显偏高,且桩孔内水位很高。
此后对部分管桩进行了清孔检测,孔内摄像见图2,可以看到在桩的接头部位出现渗泥的现象。根据施工情况、静载荷试验曲线以及管桩土塞实测结果,认为桩基静载不合格极有可能与桩身损坏有关。
3 现场监理要点分析
根据本工程的施工过程总结,分析了出现问题的原因,并从监理角度提出了以下几点主要控制问题:
1)焊接监理:管桩接头质量的好坏直接关系到整根桩质量的好坏。对于软土地层,现场施工焊接时间与冷却时间必须满足管桩图集及一些规范要求,尤其在该区域浅层土性较差且地下水位较高的情况下,未冷却即开始打桩极易在接头部位发生冷淬、焊缝震裂和接头错位,从而影响桩身承载力。此类问题在桩基静载不合格中发生频率最高。2)桩锤控制:目前400和500管桩都采用D80桩锤,桩锤与管桩直径不配套,桩锤明显偏大,桩基在沉桩过程中也有可能发生破坏,同时也可能导致土塞效应无法完全产生。3)打桩顺序控制:根据勘察报告显示,出现问题的桩基基本都位于老河道内,浅部河塘淤泥较厚。一般情况下试桩先于工程桩打设,由于该区域浅层土较差,后续工程桩施工对试桩会产生较大侧向挤压力,由于管桩第一节都在淤泥质土中,若管桩桩身或接头存在缺陷则会产生挠曲变形,从而产生脱节、错位等情况。4)养护控制:根据03SG409预应力混凝土管桩9.2.1注:明确“但采用锤击法沉桩时管桩的混凝土龄期仍不得少于14d”[6]。
由于现场供桩紧张,存在部分管桩养护仅2d~3d即开始打桩,这也可能因养护时间不足出现桩身被破坏情况。5)休止期控制:由于现场施工规模较大,已打桩基在休止期内周边仍存在大量沉桩情况,对于该地层在沉桩过程中其孔隙水压力增长较快,影响范围会达到3倍~4倍桩长(约100m),因此会在试桩桩身产生水膜,尤其对于桩身较短情况下承载力影响明显。6)配桩控制:试桩比工程桩一般长2m~4m,现场配桩情况比较复杂。假若发生现场打桩配桩错误,将会导致试桩长度减小,从而影响单桩承载力。
4 结语
目前PHC管桩的应用越来越广泛,虽然其具有质量可靠、施工速度快的优点,但其施工过程中的监理仍要加强重视,尤其在土质特别差的区域,一旦施工控制不当,非常容易出现类似工程事故,应引起足够重视。
参考文献:
[1] 杨亚兵.软基中桩基移位的受力分析及纠偏[J].中南公路工程,2004,29(2):113-115.
[2] 岑仰润.预应力管桩施工质量问题的处理[J].浙江建筑,2005,22(2):41-43.
[3] 周 军.某工程桩偏位处理办法[J].施工技术,2004(5):34-35.
[4] JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].
[5] 曾律弦.锤击PHC管桩的监理[J].湖南理工学院学报,2007,20(2):72-74.
[6] 03SG409,预应力混凝土管桩[S]. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201105/14919.htm
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