岩土工程师辅导：预制混凝土管桩施工的质量控制

　　预制混凝土管桩是采用预应力技术、离心成型和蒸汽养护制成的一种空心圆柱型的钢筋混凝土预制桩，是混凝土预制成品新技术和新工艺的又一新成果。由于其具有质量保证、施工方便、施工时间短、造价底、抗震性能好等等许多优点，而被广泛采用，特别在珠江三角洲地区发展迅速，随着泛珠三角的经济发展，预混凝土管桩在建筑工程中仍然占据主导地位，因此对于预制混凝土管柱的质量控制具有重要意。通过某学生宿舍的工程说明如何控制预制管桩施工的质量。

　　1工程概况

　　某学生宿舍总建筑面积为1970平方米，由5个同样的单体组成，每个单体共7层，现浇钢筋砼框架结构，∮400mm预制C80砼管桩基础，用锤击法施工，设计平均桩长为20米，单桩抗压为2400KN，抗拨为600KN，桩端持力层为散体状强风化花岗岩。

　　2 吊　桩

　　我们都知道，砼管桩从生产到完成打桩是要经过多次吊装才能完成的，因此在这些过程中往往容易造成桩身出现裂缝，这些裂缝在打桩过程中，由于反复受到打桩压应力的作用，极容易使其增大，而至损坏桩身，同时又不容易发现，地下水不断地从裂缝中渗进桩身，这将加速桩内的预应力钢筋锈蚀，使预应力钢筋断裂、混凝土预应压力丧失，降低管桩的承载能力并影响管桩的正常使用寿命。因此正确认识这一点非常重要，尽避免管桩在吊装过程中出现横向裂缝，同时也要避免管桩在运输过程中出现横向裂。在本工程中首先是选择正确的起吊点(绑扎点)。经研究表明：桩的端截面的控制弯距M的大小与L1(管桩离在端和吊点的之间的距离)/L(管桩的长度)的大小有着密切的关系：当Mmin=0.293时，M取得最小值，其值为Mmin=0.043qL2(q=管桩的单位长度的重量);面当国L2=0或L2=0.5L时，M取得最大值，其值为Mmax=0.125q L2。从中可以看出，Mmax≈3Mmin。也就是说，对一定长度的管桩，随着L1变化，M将在一个很的范围内变化。因此，正确选择一个起吊点，使它处于L1=0.29起吊时的位置，那么可以使得起吊时的截面弯距变得最小，从而使桩身出现裂缝的机会最低，因此在本工程施工时严格要求选择正确的起吊点。其次小心吊装;在实际起吊过程中管桩受到的荷载为动荷载，因此就应该充分考滤动荷载有别于静荷载带来主影响。因为通常的作法是取一个动力系数K(规范中K取1.5)，如果我们能够在吊装时有效咸小动力系数K的取值，使实际的K小于1.5，这必然可以使实际的载面最大弯矩值变小，取终可以降低桩身出现的机率。因此，在本工程中要求在吊装过程中就要很小心，动作要轻、慢;同还要尽量避免管桩在起吊移动时与其它物体发生碰撞，尤其是剧烈碰撞。

　　3 接　桩

　　接桩是控制桩的管桩质量的一个关键点。其实很多桩是接桩出现了问题，导至在做低应变检测时的声波反谢时在接桩的位置不能使反谢波有效通过，而至检测到桩在该位置断裂。在本工程接桩前，先保证上下两节桩的顺直，要求两桩桩心的错位偏差不宜大于2mm，为了保证顺直，设置了接桩导向箍。本工程采用焊接法接桩法，首先是检查在焊条是否要足要求，很多施工单位为了节省成本采用不符合要求的焊条来焊接，如果采用不符合要求的焊条来焊接，表面上好象质量很好，实际上是达不到强度的要求，同样会造成桩的质量问题。要保证焊接质量接前要求把两节桩的端头板用钢刷清刷干净，直至坡口露出金属光泽，而且应该保证上节桩已经垂直后方能焊接。本工程要求焊接第一层时，宜适当加大电流，加大熔深。第一层用ф3.2或ф4.0的E4320型焊条，第二层以后用ф4.0～ф5.0的E4320型焊条。焊接时要求两个焊工同时进行，先在坡口圆周上对称点焊4～6点，焊接层数不少于2层，每层焊渣必须清理干净，保证焊缝连续饱满，为了防止高温的焊缝遇水变脆、开裂而被压坏，按要求是采用自然冷却约8～10分钟、严禁用水冷却或焊完即压的。工程是采用手提鼓风机鼓风快速冷却法，让工人在焊接完毕后，用鼓风对准焊接处绕着管桩来连续鼓风3～4分钟，这样就可以保证焊接处的温度降低到符合要求。

　　4 控制打桩应力

　　在打桩过程中，管桩在高能量桩锤的反复作用下冲击作用下，桩顶、桩身和桩尖都会产生打桩应力，应力的蜂值波动较大(压力的蜂值多数在35～50MPa之间，拉应力一般不大，但有时会达到5MPa以上)，很可能会超过桩静态极限的允许应力，使顶混凝土破坏、桩身出现裂缝、桩尖开裂，这不仅会使打桩中断，甚至还会危及桩的完整性，严重影响桩的承载力和耐久性。虽然打桩的应力产生是无法避免的，但对其进行有效控制却是有可能也是必要的。因此在本工程中采用以下方法来控制：

　　4.1在桩的端部设置120mm厚的橡胶桩垫。采用适当的桩垫是减少打桩应力最有效方法，研究表明，冲击力和垫层厚度成反比，垫层越少冲击力越大。桩垫的作用是调节冲击力，保护桩头。

　　4.2选择合理的桩锤。因桩机匹配的原因，很多时桩锤过大或过小，过大的桩锤会产生过高的打桩应力，桩头容易被打碎，而且还会导致过大的最后贯入度;桩锤过小则会影响正常的沉桩速度，势必要增加桩锤的冲程，这就同样会产生过高的打桩应力以及不必要的能量损失。

　　5 桩头填芯的质量控制

　　桩与上部结构的连接主要通过桩的承台，如何保证桩与承台的连接达到要求，是保证工程质量的关键，因此桩头嵌入承台的长度不宜太短，有关管桩技术规范规定不宜小于10cm。本工程中在桩头的桩管内填充2500┨高的C35细石混凝土，并在混凝土中均分插入6ф14钢筋与承台连接，在施工时首先清除桩头和桩心内的残留物，目的是保证混凝土秘桩的粘结，并用钢钎或震动棒震实。从日本桩基的典型震害实例调查中可知，有不少是由于桩嵌入承台长度不足，抗拔不够，因此在地震设防区有必要把桩嵌入承台的长度加长，且桩头的插筋长度也应加长及增加配筋量，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。这一环节的重要性显而易见，工程有关技术管理人员应该加强这一环节的质量控制。

　　随着预制管桩在建筑工程中的大量应用，控制好预制管桩施工的质量，是保证整个建筑工程质量的前题。

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