近年来，PHC管桩（先张法预应力混凝土管桩）由于具有桩身成型质量好、混凝土强度高、单桩承载力大、价格便宜、施工快捷且采取静压施工时对周围环境影响小等优点而被广泛应用于工业与民用建筑中。因此在广东及沿海发达地区PHC管桩在20多种桩基中占据了80%以上，这种趋势正在全国各地蔓延。但在地质条件较差(如软土中存在硬夹层或孤石等)或者打桩施工顺序的不合理，还有管桩自身承受水平荷载能力差等原因，管桩在施工过程中容易发生断桩、倾斜等缺陷。对于断桩，在施工过程中能够及早发现时，一般采用补桩进行处理，简单快捷。下面通过某工程实例浅谈断桩的处理方法及预防措施。

 

　　一、工程概况

 

　　某住宅小区8#是一幢二十七层的联体楼，整栋建筑物为框架剪力墙结构。

 

　　本工程基础采用《10G409》预应力高强混凝土管桩，编号：PHC500AB125-12，单桩竖向承载力特征值2500KN，工程桩桩长按照设计提供的有效桩长参考值14.5m～31m，使用的配桩桩长为6m、9m和12m，施工时按照设计提出的终压控制标准来执行，终压控制标准可根据下列条件和原则综合确定，①、根据现场试压桩的试验结果；②、终压值可取桩的竖向承载力特征值的2.2倍，并复压3次；③、稳压压桩力不得小于终压力，稳压压桩的时间宜为5～10s。

 

　　按照地基土层成因时代、埋藏条件、岩性持征及其物理力学性质的差异等，将勘探深度以浅土体划分为5个工程地质单元层，土层自上而下的分布情况见表1。本工程选用的持力层为⑤-2，桩端进入持力层的深度≥1m。

 

　　二、施工过程中发生断桩现象描述

 

　　根据本工程特点，选用一台ZYJ680型抱压式液压压桩机施工。管桩之间的焊接方式为二氧化碳保护焊。施工过程中监测发现，8#楼在打下第一根1#桩和第二根3#桩时(桩编号情况见图1)，最终压桩力分别为5563kN，符合设计所要求单桩竖向承载力的终压标准。同一个承台下的第三根2#桩在入土深度为18m时，桩身在地面以上1m的位置断裂，此时压桩力为4560。相临承台下的16#桩在入土21.8m时，工程桩桩顶被送桩器压破，此时桩顶在设计标高以上1m，压桩力为4867kN。

 

　　在桩基施工过程中，其中5根存在不问题程度的桩身断裂问题。

 

　　三、施工过程中产生断桩的原因分析

 

　　经调查分析，产生断桩的主要原因如下：

 

　　1、桩身质量的影响

 

　　1)用钢尺量出壁厚有少于125mm的情况；

 

　　2)有些桩内表面混凝土坍落度过大，露出粗骨料；

 

　　3)桩身合缝处有少数漏浆情况，累计露将长度超过管桩长度的10％；

 

　　4)有些桩常压养护未满14d龄期，导致管桩的混凝土强度未达到设计强度。

 

　　2、压桩机使用及控制的影响

 

　　1)静压桩机机械维修不及时，液压系统漏油导致桩机支撑下滑；

 

　　2）静压桩机自重加配重总重量大，桩机基础在不平整的地方，沉桩过程中，桩机容易产生不均匀沉降，桩身极易发生偏移；

 

　　3)施工过程中由于斜桩现象的出现，或桩端、送桩器不平整导致桩端应力集中，使桩头爆裂；

 

　　4)桩机施工过程中，桩机擅自移动机架校正桩位、桩身垂直度，导致桩身断裂。

 

　　3、压桩速度与挤土效应的影响

 

　　静压法施工预应力管桩属于挤土类型，往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应；施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效应。

 

　　4、土质的影响

 

　　1)从表2可以看出，5根断桩中，有2根桩入土深度为15～18m，此时，工程桩桩底正处于砾质粘性土层④。④土层天然含水量平均值为29.43％．可塑，天然孔隙比e平均值为0.864，该土层不均匀，揭露层厚为3.2～26.5m，平均层厚为16.42m。

 

　　2)大部分工程桩在击穿④土层后直接进入⑤-1层。⑤-1土层为全风化花岗岩，见水易崩解，手捏呈粉砂状，揭露层厚为1.8～10.9m，平均层厚4.84m

 

　　从表2分析可知，绝大部分桩在贯入过程中在该土层受阻。

 

　　四、PHC管桩施工技术调整措施和断桩处理

 

　　为减少施工过程中的发生断桩现象，经设计、监理和施工方协商，根据实际情况对施工工艺进行适当调整，并对断桩进行了处理。

 

　　1、PHC管桩施工技术调整与预防措施

 

　　l.1提高管桩的等级

 

　　根据规范，先张法预应力混凝土管桩中管桩的桩身竖向承载力设计值计算出PHC500AB125-12管桩桩身竖向承载力极限值为5700多KN，但是所统计的问题桩中，破坏时的压桩力都小于5500KN。究其原因，主要是因为预制管桩的混凝土在养护时强度未达到设计值的100％就运至工地使用，或者桩端板址涅凝土末灌实。考虑到管桩出厂时桩身实际承载力与设计值的偏差存在不确定因素，在施工期间将本工程桩改为PHC600AB190-12，而相对于原管材价格并未提高。

 

　　1.2桩机及其作业环境的优化

 

　　1)静压桩桩机在停歇期间，对机槭设备进行了维修，以避免影响施工质量；

 

　　2)在较软弱的场地上适当铺设道渣，保证了场地的平整、坚硬，不使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降。静压桩桩机对施工场地要求较高，由于本次使用的桩机及配重达到680t以上，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，对施工场地进行了局部回填和平整，提高了地基承载力，使其达到静压桩施工要求。

 

　　1.3管桩监控措施

 

　　1)施工过程中严格控制好桩身垂直度，并将重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过拄长的0.5％，压桩架、桩身及送桩器在同一直线上，沉桩时设置2台经纬仪在成90的两个方向上进行校准，并且停止了夜间作业；

 

　　2)通过控制配桩长度控制接桩在桩尖进人硬土层之前进行。接桩时，尽可能使上、下两根桩的中心线偏差不大于2mm。节点弯曲矢高不大干桩段的0.1%。

 

　　3)为了保证送桩时工程桩桩顶的平整，在工程桩桩顶放置一块同桩身截面大小的模板，以保证桩顶缓冲受力均匀。基本避免了工程桩桩顶在送桩过程中的相互玻坏。

 

　　1.4沉管速度控制

 

　　1）沉桩速率一般控制在1m/min左右；并制定有效的沉桩流水路线，在位于本工程北面约20m的地方有一幢6层占地面积为4712m2的员工宿舍。因本工程的某些桩较为密集，且一侧靠近已建建筑物，在桩基后续施工过程中，采取的是从相邻建筑物的一侧开始由近向远进行；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并里新测定桩位后，再插桩施打。

 

　　2)控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过长，摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。通过地质勘察报告详细了解土层分布情况，确定桩体组合长度，使组合桩的下段桩与上段桩焊接时，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处时活动土层对桩身的破坏。

 

　　2、断桩处理

 

　　PHC桩施工完毕，应采用低应变检测方式检测，如果有断桩事故发生时，必须对断桩进行处理.以确保该位置处的桩能满足设计要求，保证工程质量。根据PHC桩的断裂位置距桩顶距离可分为、浅部断裂(断裂点距桩顶2m-5m左右)、深部断裂(断裂点距桩顶大于5m)。

 

　　PHC桩深部断裂时，应采用补桩措施进行处理。

 

　　PHC桩浅部断裂时，断裂位置大部分发生距桩顶在2m-5m左右，是断桩处理的里点实际施工中可采用以下两种方法进行处理。

 

　　2.1接桩法处理

 

　　处理该类事故时，先用低应变法检测该桩断裂深度，建议用人工挖孔方法。将断裂部位以下0.5m处，用割桩器切l整齐、再次进行低应变检测，如下部桩身完好无损，可进行接桩处理，接桩的节点构造如图2所示。接桩通常做法：一般在原PHC桩外径的尺寸基础上再扩大200mm，接桩下部套入工程桩头500mm-1OOOmm，先下好钢护筒，再下入钢筋笼，最后在PHC桩内下入托板和钢筋骨架，达到要求后灌注比设计承台混凝土强度高一等级的混凝土。

 

　　2.2填芯法处理

 

　　对干浅部断裂的PHC，也可以采用填芯法的补强技术，常用的填芯补强方法主要有：高压注桨填芯法和普通振捣填芯法。基本做法均是在缺陷位置上下若干长度范围内安置钢筋笼灌注混凝土，对缺陷进行补强。高压注桨填芯法能够将水泥浆压入桩身的缺陷位置，补强效果较好，但要求的位置精度较高，且工艺较复杂、工期处长，较多的可采用普通振捣填芯法。

 

　　本工程均综合应用了以上二种方法，见图3。在接桩位置1000mm以下范围内安置钢筋笼，钢筋笼钢筋与管桩钢筋进行焊接后，灌注同承台标号相同的现浇混凝土，并对接桩部位进行补强加固处理。接桩部位补强加固用C犯无收缩细石混凝土进行填芯施工，具体采用普通振捣填芯法将水泥浆捣人桩身的接桩位登进行桩身，振捣均匀，以对接桩位皿进行补强加固，增加接桩部位桩身的整体耐压强度。实践证明，这种处理方法效果较好。

 

　　五、施工效果分析评价

 

　　本工程通过采取积极的调整措施并加强施工过程中的质量控制，后期施工较为顺利，在主体施工过程中，建设单位委托了第三方监测单位对本工程进行了全过程的沉降观测。

 

　　本工程的累计沉降以及相邻桩之间的差异沉降均满足规范的要求。

 

　　另外从图4也可看出，该建筑在主体荷载基本到位的情况下，沉降速度和累计沉降已经趋干稳定。并且考虑到本工程的地质条件，以及预制桩承载力的时间效应，预应力管桩在沉桩后随着时间的增长其承载力都会有较大幅度的提高，所以可认定本工程对管桩的施工与处理效果是比较理想的。

 

　　六、结束语

 

　　综上所述，预应力混凝土管桩处于不同土层中时，一定要结合管桩的受力特征，采取相应的措施减少土体扰动，增强管桩抗侧刚度，以保证桩基施工安全。在沉桩过程中，当压桩力达不到规范的要求时，应首先分析原因，找出问题所在，不要盲目地一味增加桩长；断桩处理与接桩施工要按照设计与相关规范进行正

 

　　确施工与检测，确保补桩效果。