论软土地基预应力混凝土管桩施工

发布时间：2022-03-12 15:23:21 浏览数：次

(包头供电局，内蒙古包头 014030)
摘要：预应力混凝土管桩具有施工进度快、干作业、静压桩的噪声低、造价省、有很高的轴向承载力等众多特点，但其抗拉、抗裂强度差，在软弱土地基中易断和桩位严重偏移，为此文章提出相应的施工方法。
关键词：软土地基；预应力混凝土管桩；施工
中图分类号：TU471.8 文献标识码：C 文章编号：1007—6921(2008)17—0094—01

预应力混凝土管桩具有施工进度快、干作业、静压桩的噪声低、造价省等众多特点，故在地质条件允许及抗震烈度<7°的地区，目前大多数工程优先选择采用预应力混凝土管桩。但很多设计在软土地基的预应力混凝土管桩选择上往往存在失误，施工单位也未针对软土的特性采取相应的措施，导致桩基完成后动测结果显示有大量的断桩存在，以及桩位严重偏位。

预应力混凝土管桩具有很高的轴向承载力，但其抗拉及抗裂强度很差，且断桩常发生在打桩过程和挖土过程中，当上部结构荷载产生后，由于对桩体的压应力，此时已不易产生断桩。根据对地质条件相近、临近杭州西溪湿地的9个单位工程的预应力混凝土管桩动测结果进行统计归类得出：无基坑的桩的断裂主要在桩顶8m以内的焊缝位置，因配桩不当引起。而有基坑的桩的断裂主要在桩顶8m以内的焊缝位置和桩顶3～6m的范围，主要因配桩不当和土方开挖引起。薄壁桩的断裂是厚壁桩的3倍左右。桩位严重偏位超出规范要求的占总桩数的1 5.82％。
1 桩在土中的受力特点
1.1 软硬土交界处

由于打桩速度快，土体运动加剧，导致对先成桩的挤压力很大，如果下部土层坚硬或有坚硬夹层，可能导致桩体在软硬土交界部位产生横向裂缝。当桩在向下施压下沉的过程中，桩给周边的土施以压应力，土体需要释放应力，就会移动变形，由于上部土层的约束小于下部土层，土体产生水平位移和上升位移，这种位移导致土体对成桩上部的侧向挤压加大，使桩受弯断裂。

当然，也不是越近地表这种压力越大，由于离沉桩越远的部位越近地表的土体向上的变形约束越小，土体可向上位移，土体隆起，对侧向的压力也逐渐减小。具体对已成桩的压应力。
1.2 焊缝位置处

焊缝位置是管桩的薄弱位置，其抗裂弯矩较桩管部位小，且该部位易产生应力集中。故在焊接质量不良、挤土严重的地区，管桩的裂缝有60％发生在焊缝位置。故在软土地基中，应重视管桩的焊接质量的检查。

做到三人三边三遍围焊。焊缝自然冷却后入土(冷却时间≥8min)，防止焊缝脆裂。同时配桩时要参照地质报告，避免接头在软硬交界的软土层2m范围内。因为坚硬土层具有嵌固作用，软土的流动挤压使桩在软硬交界的软土层2m范围内的弯矩很大，极易达到桩的抗裂弯矩。
1.3 桩头3～6m的范围内

由于桩工机械、挖土机械的运行以及临近基坑边的土体压力易导致桩头3～6m的范围内发生断裂，而且这种断裂往往伴随桩头严重位移甚至桩体错位。
1.3.1 桩工机械的重量很大，当桩头离地表仅有1m左右时，桩工机械的压力使表层软土发生水平位移导致桩上部发生断裂。所以要合理选用桩机，不能太大，防止压力变形；不能太小，防止桩机抬机下坠振动使土体流变。
1.3.2 基坑边坡的土体压力也导致桩头3～6m的范围内发生断裂，这主要是边坡的土体对临近边坡的桩产生主动土压力，使边坡与桩之间的土发生挤压后对桩产生水平推力，当推力产生的弯矩大于桩的抗裂弯矩后，桩便产生裂缝。以上桩工机械、挖土机械的运行以及临近基坑边的土体压力的影响均在桩的上部，经统计，桩的裂缝往往在3～6m的范围内。在软土中配桩时,考虑到焊缝这一薄弱点,最上部决不能配短桩,要求上部桩长≥8m。
2 预应力混凝土管桩选择
2.1 设计对桩的选择

软土的应变变形很大，成桩对土体的挤压对相临桩的影响很大，如果桩的抗裂弯矩小，极易导致断桩，故在软土地中基慎用预应力混凝土薄壁管桩，可选用预应力混凝土管桩。如杭州市西湖区蒋村乡大多数地区地表10～28m范围内为淤泥质粘土或淤泥质粉质粘土，在该区块范围内选用预应力混凝土薄壁管桩的工程平均断桩率很高，其中45％为Ⅲ类桩，必须经处理甚至补桩方能保证工程质量，而选用预应力混凝土管桩的工程断桩率较低且基本为Ⅱ类桩，有些征得设计同意可不做处理。因此，在针对该类土质进行选桩时，应慎用预应力混凝土薄壁管桩，对沉桩施工的挤土效应对桩及周边环境的影响充分考虑和计算。虽然同桩径的预应力混凝土管桩比预应力混凝土薄壁管桩单价高20～30元/m左右,但预应力混凝土管桩容易保证工程质量,且预应力混凝土薄壁管桩发生质量问题的后期处理费用很高,且影响工期。对工程各方形成负面影响。
2.2 施工配桩的选择

在软土中配桩时，考虑到焊缝这一薄弱点，最上部决不能配短桩，要求上部桩长≥8m 。同时配桩时要参照地质报告，避免接头在软硬交界的软土2rn范围内。配桩时要求桩头达到设计标高的要求，防止开挖时桩的一侧土被挖除而产生悬臂力。施工配桩时，尽量选择长桩，减少焊接接头。
3 土方开挖的注意事项

大多数工程均采用机械开挖土方，对土方开挖这一分部工程是比较经济的方法，但它可能给桩基础带来很大的危害，正如前所说的断桩，为此土方开挖应注意以下要点：①土方车有10～40t，局部加压后易使桩断裂。故土方车严禁驶入桩顶挖土区域内。②严禁采用大挖机挖土，选用120t以下的履带式挖机辅以钢垫板开挖，以减小对土体的压强。严禁挖机在桩顶来回走动，防止对桩顶产生屡次冲击，且保留基底以上30 cm人工开挖。③要求分层开挖，且桩周土的高差≤1m。若桩露出开挖面以上，则必须先掏挖挖机一侧的土，以减小侧压，防止断桩。④坑边严禁堆土和其他建筑材料。⑤对于基坑，要求基底采用拉锚设计或采用灌注桩及连续墙围护，防止边坡滑移对桩体产生侧压。

为了减少土体流变，可采取技术措施如下：当表层土的流塑性很大，分层开挖也不能保证桩体质量时，可先分层将表层土剥至桩顶1.5～2m位置，借助钢板桩和钢垫板开挖，以减小对土体的压强；开挖时应逐轴放钢板桩和钢垫板。

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