软土地基预应力管桩质量事故原因分析与防治

　　[摘要]本文结合预应力混凝土管桩的特性，从施工工艺、软土地基特点等多方面对预应力管桩的倾斜或裂缝等质量问题进行原因分析,并提出了相应的防治对策。经实践检验，这些措施是切实有效的，对当地预应力管桩工程的设计和施工具有较大的参考意义。
　　[关键词]预应力混凝土管桩，软土地基，质量事故，防治措施
　　1前言
　　预应力混凝土管桩由于其具有施工工艺简单、可靠性高、费用低、施工工期短等优点,在我国尤其是在沿海软土地区发展迅猛，是目前沿海多高层建筑的常用桩型。但由于沿海软土地区表层覆盖有较厚的流塑或软塑状淤泥及淤泥质粘土，土体抗剪能力差；同时预应力管桩是一种空心环形截面，抗弯刚度小，抵抗水平变形能力也较弱。所以在软土地基中采用预应力混凝土管桩，桩位偏移和断桩的事故也就难以避免。这些桩基事故不仅影响整体建筑安全，还增加工程造价、延缓工程进度。因此认真分析造成这些工程质量事故的原因，吸取经验教训，避免此类事故再次发生，具有重要的现实意义。本文结合具体的工程实例,从场地条件、地质原因、施工工艺及基坑开挖等多方面对产生预应力管桩断桩(裂缝)质量缺陷进行原因分析,并提出相应的对策。
　　2预应力混凝土管桩常见质量事故分析及防治措施
　　2.1.基坑开挖不当引起的桩身倾斜或断裂
　　预应力管桩抗水平力相对较差，因此在施工完毕的管桩上部或周围开挖基坑时，很容易引起基坑内及周边管桩的桩身倾斜或断裂。分析基坑开挖引起的桩身质量事故有以下几方面的原因：
　　(1)基坑开挖引起周边土体向基坑方向移动，从而使周边建筑下管桩受到水平向推力作用，使桩身倾斜或断裂。
　　(2)基坑开挖顺序不当引起坑内土体高差，土体从高处向低处移动，从而引起坑体内相应位置桩身倾斜。
　　(3)基坑开挖后土体堆在四周未及时运走，加重周边土体向基坑内挤压，从而造成周边及基坑内桩身倾斜或断裂。
　　(4)使用挖桩机械不当引起的桩身倾斜或断裂。
　　防治措施：
　　(1)制定合理的开挖方案和施工顺序，保证基坑及边坡土体的稳定。
　　(2)采用先开挖基坑后沉桩的施工工序，可减少地基浅层软土的侧向位移和隆起，有利于降低沉桩所引起的超静孔隙水压力，从而减少地基深层土体变位。
　　(3)对于深基坑，应采取分层均匀对称开挖，及时运土，尽量减少桩侧土的侧向位移，,严禁过度猛挖和将土堆在基坑边缘。
　　(4)采用人工与机械挖土相结合的办法开挖基坑，严禁机械挖土设备碰及桩身。
　　(5)提高混凝土管桩的水平承载能力：（a）对基坑周围的薄壁管桩灌芯来提高管桩的截面模量；（b）通过加强土体位移方向的地梁刚度，从而加强管桩间的相互连接，共同抵抗水平变形。
　　2.2群桩挤土效应引起的桩基及周围构筑物质量事故
　　预应力混凝土管桩是挤土桩,当桩大面积入土时，相当于桩身体积的土体向四周排挤，势必导致土体侧向位移和隆起：土的侧向位移会引起先沉入桩的明显偏位和倾斜；土的隆起也会导致已压桩的桩身上浮或桩身接头断开引起吊脚桩或断桩。同时挤土效应也会使周边场地的管线、道路等产生较大侧向位移和上浮，使管道断裂、道路开裂。
　　为防止挤土效应和桩身上浮，应采取以下措施：
　　（1）合理安排沉桩顺序。合理的沉桩原则一般是：先内后外，由中心逐渐向外侧对称施工；先密后疏,先打较密的群桩，后打较疏的群桩；当在已有建筑物或构筑物附近打桩时，应沿着背离建筑物或构筑物的方向进行。
　　（2）控制每日打桩的数量，减少孔隙水压力的迭加。
　　(3)开挖防挤沟。防挤沟的深度通常不大于2m，主要是为了减少表层土的挤压作用，对浅埋管线能起到一定的保护作用。
　　(4)设置应力释放孔。根据理论分析，在饱和软土中打桩会导致很高的孔隙水压力。应力释放孔的作用是促使孔隙水压力快速消散，一般设置在桩群四周，孔内填充粗砂等透水性强的材料。
　　（5）预钻孔辅助沉桩。预钻孔的直径宜为桩径的70%左右，深度宜为1/3～1/2的桩长。预钻孔可明显减少地基表面的隆起值，减少对已打桩的挤拔和挤压影响。
　　（6）提高桩周土的抗力。据国外研究资料表明，影响桩水平承载力及变形的主要是地面以下3～4倍桩径范围内的土。因此，当浅层存在抗剪性能较差的土体时，可以通过改良地基来提高桩周土的抗力，桩周土愈密实，桩-土体系的承载力将愈高，变形将愈小。一般加固深度为地面下3～4d,径向范围为>1d(d为桩径)。
　　（7）对出现桩身上抬后的桩一般采用复压的办法使桩基复位正常使用。
　　2.3.接桩质量差引起的桩身断裂
　　接桩质量引起的桩身质量事故一般发生在以下两种状况：(1)相接的两节桩不在同一轴线上，在接桩处产生曲折，压入时接桩处局部产生应力集中而折裂。(2)接桩处表面没有清理干净、连接件间不平间隙较大或焊接质量不好引起的桩身接头处开裂。
　　为保证接桩质量，焊接法接桩时必须注意以下几点：
　　(1)接桩时，两节桩应在同一轴线上，上下桩的中心线偏差不大于2mm。
　　(2)预埋铁件表面应清洁，对杂质、油污、雨水等必须清理干净。
　　(3)上下桩节间的缝隙应用铁垫片垫密焊牢，焊接时应采取措施对称施焊。
　　(4)焊缝应连续、饱满。
　　(5)加强连接部位质量检查。重要工程应进行10%焊缝探伤检测。
　　2.4抬架失稳或桩架移动不当引起的桩身断裂
　　静压法沉桩时，一方面当压桩力小于沉桩阻力即桩架配重不足、桩机产生抬架时，由于桩架配重不均匀极易导致桩顶产生侧向压力，从而引起桩身失稳、折断或开裂。另一方面当桩架自重较大，地面承载力又较低时，桩机移动容易引起桩机沉陷、失稳，从而导致正在施工的桩折断，或使邻桩挤(推)断等质量事故。
　　所以静压法沉桩时要慎重选择压桩机配重，尤其是在沿海深厚软土地基中采用PTC桩的工程，更应引起足够的重视。通过以下几方面的措施可以较好地防治上述质量事故：
　　（1）桩基施工前，先将场地碾压平整，软土地基要求采取措施如回填塘渣等办法提高地基承载力，一般要求场地表面地基承载力不宜低于100KPa，以保证桩机的移动稳定、不倾斜。

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