锤击PHC管桩施工监理应注意的几个问题.docx

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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～-4.76M，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。

   4、旁站监理时，应对送桩深度及方式进行控制

   桩送多深，相关的质量验收规范和技术规程都有明确的规定，这样的规定是有一定道理的，当送桩的深度不符合DBJ/15-22-98第6.4.8条要求而送的太深后，会给接下来的开挖及接桩作业，特别是在淤泥及淤泥质土中的作业，带来较大的质量隐患及施工安全上的风险，主要表现为：

（1）开挖难度加大。

（2）淤泥流动容易挤动或挤断周边桩。

  （3）接桩操作的空间狭小，焊接质量难以保证。

  （4）施工人员的人身安全易受基坑坍塌及触电的威胁。

   在管桩施工旁站监理时，有时会看到一种不好送桩的现象：

当桩顶接近地面，桩接近收锤时，施工单位为图省事，直接用桩帽送桩，而不用送桩器。

这是不允许的，监理发现这种情况后应制止。

因为桩帽入土与地面接触后，锤击能量因传递不顺畅而损失大，收锤贯入度数值也就不能真实反映收锤标准。

例如在本工程，某桩配13+13米管桩，用桩帽送桩30cm后，达到收锤标准。

旁站监理表示反对后，施工单位改用送桩器送桩，结果送了2米多，还达不到收锤标准。

这里还要强调一点：

送桩收锤的最后三阵每阵平均贯入度应比不送桩的要小一些。

   5、其他施工质量控制重点

（1）确定好施工的工艺参数。

（2）熟悉地勘资料，了解场地各地质层面的分布情况，避免桩端持力层的误判。

 （3）对进场管桩及质量证明文件严格核查。

 （4）进场的桩应按规定堆放。

 （5）施工前桩位的复检要严格。

  （6）配桩时以下几条可供参考：

  ①挪机后的第一根桩，最好是多配3-4M，可以避免因地质原因而收不了锤。

  ②短桩尽量配在工程桩的下部，可以避免在接近设计深度时进行接桩以及因上部截桩而出现短头桩。

  ③废浆未倒尽的桩，应配在下部，便于与承台锚固插筋的安装。

 （7）施打过程重点是：

准确就位、垂直度的控制、保证接桩焊接、收锤贯入度符合要求。

 （8）在较厚的粘土、砂质粘土、粉质土中施打多节管桩，宜连续施打，一次完成，避免因间歇时间过长，桩周土体固结而再次打入困难。

 （9）在新近代砂层中的沉桩，要注意同一层土的强度差异，避免砂层越挤越密，出现沉不下去的现象。

 （10）注意桩锤落距的检查。

   ①桩机型号不同，锤筒的高度也会不一样，落距也不同。

   ②当遇到石英岩脉等硬质地层时，在不方便调整锤重时，要适当调减落距及锤击频率。

  （11）对出现的桩顶位移、垂直度突变、桩头松脱开裂、送桩到一定深度后不能收锤、断桩、桩身跳动、桩锤回弹应及时认定和处理。

  （12）在施工过程中应对桩顶和地面土体的竖向和水平位移进行系统观测（不少于总桩数的10%），出现异常，应采取措施。

如出现上浮桩，要复打。

  （13）场地要及时排水。

   6、基桩检测的几点建议

    目前对PHC管桩抗压承载力的检测主要有高应变法和静荷载法两种。

高应变法是对桩施加瞬间的冲击，使桩产生运动，通过在桩身采集应力和加速度两组数据，及假定一些土的参数，计算出桩的抗压承载力。

静载法是一种直接的方法，它通过荷载分级施加到桩顶模拟上部结构的荷载，观测在每级荷载作用下桩顶的沉降得出荷载沉降曲线（Q-S）确定桩的抗压承载力。

（1）《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003第3.3条对受检桩位的选择及数量已做了明确规定。

监理及相关各方在选择时，除了要遵循相关规定外，以下这些桩也应考虑到，如：

短桩、高差超标的桩、送桩深的、基坑边施工条件不好的、补的桩、间歇时间过长的桩、塔楼下的尤其是核心筒下的桩、工程桩用高应变检测法而试打桩是用静载试验的桩、局部地质条件与地勘报告不符的桩、施工过程变更了施工工艺和参数的桩等等。

（2）如果工程桩里有上浮桩，建议对上浮桩的抗压承载力检测必须用静载法，慎用高应变法。

用高应变法检测桩的承载力，一般是将桩打击几锤。

如果被检桩是上浮桩，在第一锤的冲击下，桩的位移很大，桩的最终沉降量也很大，结果不满足要求，继续打击，此时桩已复位，桩的承载力已满足要求了，显然这样的检测结果不可靠的。

    三、结束语

    综上所述。

尽管管桩的施工隐蔽性高、发现质量问题难、事故处理难，但其质量控制的重要性是不言而喻的。

作为监理，我们有责任加深对现行规范、规程的理解和准确的执行。

相信建设、勘察设计、监理、施工各方在履行好各自的责任和义务后，桩基的质量和安全是有保证的。

浅谈先张法预应力混凝土管桩质量控制要点

先张法预应力混凝土管桩适用于工业与民用建筑的低承台桩基础。

预应力管桩分为预应力高强混凝土管桩（代号PHC）、预应力混凝土管桩（代号PC）、预应力混凝土薄壁管桩（代号PTC）三种桩型。

近几年无锡地区预应力管桩获得较快发展，大量建筑物的桩基工程采用了预应力混凝土管桩，尤其预应力高强混凝土管桩（代号PHC）和预应力混凝土管桩（代号PC）得到广泛地使用，社会经济效益显著。

先张法预应力混凝土管桩与灌注桩、钢管桩、混凝土方桩等相比，呈现如下特点：

优点：

1、预应力混凝土管桩产品系列化、市场化，用户根据需要可方便迅捷采购。

2、采用离心技术工厂化生产的效率高，成形质量稳定，强度高。

3、采用先张法离心技术生产节约资源。

4、施工周期短、桩长调整较方便，噪声对环境影响小，对环境无污染、无剧烈振动。

缺点：

1、预应力混凝土管桩对运输和临时堆放要求高。

2、预应力混凝土管桩对地下水或土层腐蚀性介质的防腐要求高。

3、饱和粘性土场地压桩过程和基坑开挖对施工方案的技术措施要求高，质量控制难度较大。

4、预应力混凝土管桩需穿越较厚的粉土粉砂层或硬塑粘土层，沉桩困难，严重的会发生管桩压不下或压力过大桩身碎裂。

针对先张法预应力混凝土管桩在我市工业与民用建筑上大量使用的现状，而工程项目管理人员对其技术性能和质量要求了解存在较多盲点，严重者甚至发生预应力管桩在桩基施工过程中管理方疏于管理，而依赖於专业桩基施工单位自我管理和纠正，给工程质量带来较大的隐患。

质监站对本地区预应力管桩在工程施工过程中设定了质量控制点，加大了质量监督的力度，通过对参建各方的质量行为和工程桩的实体质量的检查，消除了较多质量控制不到位出现的质量问题，综合起来主要存在以下两个方面问题。

一、质量行为方面

1、设计图纸未说明基础环境、地质条件对管桩侵蚀的影响，尤其管桩接头部位防腐措施实现的技术要求。

2、设计单节管桩长度应合理避开桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层接桩，地质勘察报告对场地地质土层厚度变化不可能十分准确描述清楚，若沉桩发生异常情况，尤其是管桩遇到压不下时，设计图纸应明确处理方法，若随意加大压桩力，致使桩身破坏。

3、设计图纸应综合工程地质情况、上部结构特点、荷载大小及性质、施工条件等因素，确定管桩型号后，同时应明确沉桩设备或建议使用压桩机械设备型号和压桩方式。

一般由施工单位自行确定不利于管桩的质量控制。

4、预应力混凝土管桩专业施工单位现场质量保证体系不够健全，过程质量控制缺专人上岗管理，施工组织设计或施工方案管桩质量预控措施针对工程特点不强、指导施工深度不足。

如复杂地质条件下的专项施工技术措施，工程桩接头焊接质量，抗拨桩接头质量及探伤检测，接头防腐处理的方法。

5、监理单位现场监理人员未经专业培训，关于管桩接头焊接和防腐，抗拨桩的连接质量，以及预应力混凝土管桩施工技术了解不多，施工单位报批的管桩施工方案审批流于形式。

专业监理工程师编制的监理实施细则就管桩施工质量的预控措施、质量控制点的设定和要求不够明确，以及指导监理人员对现场的微观监督工作针对性不强。

二、实体质量方面

1、预应力混凝土管桩进场质量验收，规范、标准明确管桩的几何尺寸、外观质量和提供质量文件的要求，但管桩混凝土强度必须达到设计强度后方可沉桩，现场检查混凝土强度依据质量文件查验，而施工、监理人员未制定管桩实体强度抽样查验的方法，实际沉桩时混凝土实体强度不确定将带来桩身开裂压碎的质量问题。

2、预应力混凝土管桩采用静压沉桩施工时，垂直度偏差值是一个重要的质量控制点，桩身垂直度偏差过大直接影响单桩承载力。

沉桩前每个桩位都经过施工单位放线定位和复核，也经过监理工程师对桩位的复核。

沉桩时，管桩垂直度控制采用顶压式设备施工可设置两台约成90°方向的经纬仪，测量导杆和桩的垂直度来实现调整和控制；采用抱压式沉桩设备通过自动安平仪能较好地控制管桩垂直度。

但基础开挖后仍有一小部分管桩出现倾斜，或在工程桩验收时发现少量桩位偏差值超出允许偏差值的数倍，这反映出桩位定位和复核，以及垂直度控制环节均存在管理不到，造成管桩倾斜和偏位的质量问题。

3、预应力混凝土管桩接桩主要存在对接定位偏差和焊缝质量的问题。

03SG409标准要求接桩时上下节桩段应保持对直，错位偏差不宜大于2mm。

江苏省苏G03-2002标准图集规定接桩时，上下桩节必须接直焊牢，上下桩节的中心线偏差不得大于5mm。

接桩偏差控制标准不统一，现场施工、监理人员对此又未重视并重点监控，错位偏差超偏得不到及时纠偏。

接头焊接应先清理焊道，采用手工焊接或二氧化碳保护焊，《预应力混凝土管桩》03SG409规定在坡口周围上对称点焊4点~6点，分层对称施焊，焊接层数宜分三层，内层焊渣必须清理干净后方可施焊外一层，焊缝应饱满、连续，且根部必须焊透。

省《先张法预应力混凝土管桩》苏G03-2002规定接头焊接时应采取措施，减少焊接变形；沿接口周围宜对称焊六点固定，分层施焊，每层间的焊渣必须清除干净方能再焊下一层，坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度宜高出坡口1mm，焊缝必须每层检查，焊缝质量应满足二级焊缝的要求。

施工、监理人员对接桩焊缝未进行全过程检查，常常是对焊缝的表面质量检查，忽略了对每层焊缝质量的检查，尤其是根部焊透的检查。

接桩焊接质量的检测检查，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002第5.2.3条规定重要工程应对电焊接桩的接头做10%的探伤检查。

03SG409在焊缝检测上未明确规定。

省苏G03-2002规定电焊接桩焊缝质量应达到二级焊缝的要求，其接头的焊缝探伤比例不小于20%。

目前管桩施工中均没有对接桩的焊缝质量做探伤检查，施工单位的技术方案和监理细则都未细化对焊缝质量控制措施和检查要求，实体焊缝质量存在不确定性。

4、接桩间歇时间，标准中均明确焊接接头应在自然冷却后才继续沉桩，冷却时间不宜少于8min，实际情况对时间的控制不严格，能快则快的做法时常发生，严重影响焊缝质量。

5、管桩接头的防腐处理实际施工中都没有具体实施，施工、监理人员存在重视沉桩工艺的连续性，接头防腐做和不做没有大的区别这种错误的认识，直接弱化了接头的防腐能力。

苏G03-2002规定对接头钢箍护扩焊缝须涂刷防腐涂料；对接头外露金属部分，在打入土前应再次涂刷防腐涂料。

6、预应力混凝土管桩沉桩行走线路制定人员对施工方案制定和审批疏忽，没有根据桩基平面尺寸、密集程度、深度、桩机移动方便等因素决定沉桩顺序。

一般在粉质粘土及粘土地区，应避免按一个方向进行沉桩，使土向一边挤压，造成入土深度不一，土体挤实密度不均，将导致不均匀沉降。

7、基坑开挖未根据场地地质条件制定施工方案，随意开挖不按分层均匀进行，也不严格控制桩周土体高差不大于1m，致使土体挤压引起桩身倾斜、严重的将引起桩身断裂。

8、管桩桩顶处理的质量问题有：

①抗拨桩锚固钢筋采用直接在顶端板上焊接的形式，焊缝受荷不可靠。

②桩顶标高偏差而低于承台基底或嵌入承台高度＜50mm，不按规定要求先进行处理。

③截桩和不截桩顶与承台连接管芯混凝土浇筑前，监理人员不作隐蔽验收，浇筑的混凝土的强度也未留置试块进行强度评定。

9、工程桩单桩承载力静载检测得不到严格执行。

设计单位和施工单位认为试桩的静荷载单桩承载力已确定，不需再作工程桩单桩静荷载检测。

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50207-2002第5.1.5条规定工程桩进行承载力检验（此条为强制性条文）。

施工单位错误认为标贯值能确定单桩承载力，现场监理人员把关也不严。

几点建议：

1、参建各方应加大对管理人员的业务培训，重视对施工组织设计或施工方案的编制、复核和审批环节的质量，使方案能切实指导施工，发挥质量预控的作用。

2、强化工程质量的验收制度，对进场的材料和设备严格检验，对施工过程关健工序质量应设定府上点检验，分项、分部工程完工后按质量标准严格验收，消除不合格工序质量流入下道工序。

3、对规范和标准提出的质量标准不统一之处，设计图纸应加以明确。

如工程桩的单桩承载力的检测，试桩的检测报告是否可替代工程桩单承载力的检测；管桩接头焊缝的探伤检测的比例，尤其是抗拨桩接头焊缝质量的检测要求；管桩接头的防腐要求和沉桩工艺的匹配，以及采用何种技术解决管桩防腐等。