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1、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
2、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 0.608.10M。2、第四系全新统海漫滩沉积层，层厚 0.9014.50M。3、第四系上更新冲洪积层及残积层：a、 粘土层厚 0.808.10M；b、淤泥质粉质粘土层厚 0.606.7M；C、砾砂层：层厚 0.8020.40M。 4、第四系残积砂质粘性土，由混合岩
3、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-61.43-4.76 M，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
4、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
5、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： 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； 硬质夹层、孤石、障碍物等埋深较浅且难以穿透； 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，
6、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
7、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= k20.282a4K+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
8、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
9、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
10、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/1
11、5-22-98 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
12、 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： 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。 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
13、接桩以及因上部截桩而出现短头桩。 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。 桩机型号不同，锤筒的高度也会不一样，落距也不同。 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
14、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
15、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。
