周磊
陕西地建房地产开发集团有限责任公司，陕西 西安 710075
摘 要：本文从预应力混凝土管桩的特点出发，结合规范标准和施工经验，对静压桩爆桩的而原因进行了分析。提出了在管桩生产和施工过程中应注意的问题和预防措施，从而保证静压桩工程的顺利进行。
关键词：预应力管桩；爆桩；预防措施
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0 引言
随着工程建设项目的日益繁荣，管桩业也得到了长足的发展。静压预应力管桩以其独特的无噪声、施工效率高、工期短、成桩质量可靠等优势而应运而生，特别是近年来大吨位液压静力桩机的上市，为大直径管桩的广泛应用提供了良好的设备条件，基于以上原因静压预应力管桩广为建设单位及设计人员所乐于采用[1]。
1 预应力混凝土管桩的优缺点
1.1 预应力混凝土管桩的优点
1.1.1 单桩承载力高。预应力混凝土管桩桩身强度较高，可打入密实的砂层及强风化岩层。可确保混凝土强度等级≥C80，桩身承载力高，抗弯性能好。它采用了预应力混凝土用钢棒，先张法预应 力张拉工艺，有较高的抗裂弯矩与极限弯矩。在沉桩中由于强烈的挤压，桩尖持力层土质承载力大大提高，因此预应力混凝土管桩设计承载力比同直径的钻孔灌注桩要高。
1.1.2 单位承载力造价低。管桩虽然单位造价要比其他的灌注桩要高，但是其承载力高，持力层浅，因此单位承载力造价较低。
1.1.3 供设计选用范围广。管桩规格型号多，直径从300mm到1000mm不等，单桩承载力从600KN到6600KN不等，对各种建筑的基础都能适用。
1.1.4 对地质条件复杂、持力层起伏变化大的地基适应性强。管桩桩长可以由施工单位根据试桩的桩长要求生产（从5m到15m），各种长度的桩可以任意搭配焊接，配桩简单，桩长可以在5m到70m范围任意搭配，在施工过程中可根据地质条件和承载力变化随时调整桩长，减少不必要的投资[2]。
1.1.5 运输装卸方便，接桩快捷，压桩长度不受限制。
1.1.6 运输吊装方便，桩接驳迅速成桩长度不受限制，用普通的电焊机即可实现接驳。管桩的桩尖是为了减少断桩机率，增加桩施打时对土层的穿透能力。
1.1.7 PHC桩由专业厂家大批量自动化生产，桩身质量稳定可靠。
1.2 预应力混凝土管桩的缺点
1.2.1 要求边桩中心到旧有建筑物的距离至少4m的空间。
1.2.2 考虑压桩的可能性。遇坚硬夹层时不易采用；对于以粉土和粉、细砂为持力层的应考虑地震液化和打桩 的震动液化问题；对于岩石，一般只能以全风化，强风化层做持力层。
1.2.3 也属于挤土桩，布桩较密的工程，容易产生振动或挤土效应。
2 爆桩原因分析
2.1如何正确判定爆桩的标准
施工过程中如出现以下两种情况, 基本可以判定爆桩的发生: ①桩尖进入持力层后, 在正常情况下压桩时压桩力保持稳定状态或增大。如出现压桩力突降或压桩力不稳定、压力表在某一范围内摆动, 即可确定出现爆桩;②发生爆桩时,会产生很大的响声。
在工程实践中, 爆桩类型一般有以下两种：①桩端头破碎,一般发生在桩端以下30-50cm范围, 所占比例较大；②桩身爆裂, 根据经验一般发生在桩身质量缺陷部位[3]。
2.2 爆桩原因分析
根据施工情况统计总结，造成爆桩的原因有以下几种：
2.2.1 管桩本身的质量问题
例如端板倾斜、两端缺料、桩身处合缝跑浆、桩身环裂纵裂、粘皮麻面、蜂窝、桩身强度达不到标准要求、内部塌料、露石等内容均是管桩本身的质量问题。造成以上问题的主要原因是在生产过程中不仔细、不认真，不能严格按照工艺要求和操作标准去做造成的，其中端板倾斜的主要原因是螺丝没有打紧，或者没有及时更换螺丝，造成螺丝与端板的牙口磨平等；桩身环裂纵裂的主要原因是张拉值不到位，起吊装车过于粗暴，装车不合理，小车间的跨度较长，滚桩、磕碰造成的纵裂等；强度达不到标准要求的主要原因是过于降低成本，水泥用量偏少，砂石的含泥量偏高，养护制度不当，试块做的不合格等。
2.2.2 施工过程的问题
例如堆放管桩场地不平、拖桩拉桩过于粗暴、起吊时管桩与桩机的磕碰、压桩沉桩速度过快、桩机自身配重不够造成的浮机、移位等情况均是施工过程中发生的问题。
造成以上问题的主要原因是在施工过程中对即将发生问题的认识不够，施工中操作不当，尤其是晚间施工难度更大，在拖桩拉桩过程中更容易造成管桩的损坏，晚间光线比较暗，对桩机周围的环境看不清楚，在拖桩起吊过程中容易发生磕碰，检查不够仔细，更加容易掩盖施工过程中的问题，给生产企业带来不必要的损失。
2.2.3 设计存在的问题
例如对勘测的地质报告分析不足，设计的桩型、桩长不符合实际情况，设计的承载力过大，受客观条件的影响等都属于设计问题。
造成以上问题的主要原因：一是对地质情况分析不足是因为本身地质条件比较复杂，如旧城改造项目遗留的地基基础，有坚硬深厚的夹层，有松软突变到坚硬的地层，有孤石和障碍物等；二是设计的桩长桩型不符合实际情况主要是拍脑袋决定的[4]。
3 如何预防施工过程中的爆桩
3.1出厂之前的检验
管桩在出厂之前应分四个步骤进行检验，一是管桩在脱模时由质检检验一遍，二是在出釜后进入堆场之前应有入库人员进行检验，三是在装车出库时由出库人员检验一遍，四是到工地卸桩时由工地检验人员和业务员共同进行检验，保证在施工前的管桩完好无损。
3.2 施工前的注意事项
一是场地要求坚硬平整，对于坑洼处需填平，在较软的场地中适当铺设道渣，不能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，由于桩机及配重500吨以上，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，必须对施工场地进行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压施工的要求，二是在拖拉过程中避免过急过快，避免出现磕碰，严格控制好桩身垂直度，重点应放在第一节管桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5%，沉桩前宜设置经纬仪在两个方向上进行校准。
3.3 施工中的注意事项
一是控制压桩速度，为了避免在工地过程中发生爆桩，在沉桩时要密切关注压力表的变化，特别是在距地表5米以内的深度范围以及桩端进入持力层后必须采取慢压，在压力骤然间增大或桩身骤然倾斜时应立即停止，二是控制沉桩速度，在遇见坚硬夹层或进入持力层后控制在1.0m/min，否则容易出现沉桩速度过快而发生爆桩，三是注意打桩顺序，根据有关专业人土深度，宜先高后低，先长后短，如临近建筑物，宜先近后远，如是群桩，应从中心向周围施打等[5]。
4 试压桩的要求
甲级及地质条件较为复杂的乙级静压桩基础工程, 按不少于2 %工程桩数量且不少于5根进行试压桩。试压桩的规格、长度及地质条件应具有代表性。试压桩的位置应在地质勘探技术孔附近, 施工方法及施压条件与工程桩一致。试压桩宜按1%的工程桩数进行静荷载试验, 有条件时静荷载试验加载至极限承载力，这样可以正确控制爆桩界线压力的范围。
4.1压桩的顺序编排原则
4.1.1 根据桩的密集程度及桩基础与周围建(构)筑物的关系
若桩较密集且距周围建(构)筑物较远, 场地开阔时, 宜从中间向四周进行;若桩较密集, 场地狭长;两端距建(构)筑物较远时,宜从中间向两端进行;若桩较密集,且一侧靠近建(构)筑物时, 宜从毗邻建(构)筑物的一侧开始, 由近及远的进行。
4.1.2 根据场地的工程地质条件
若场地较大且部分区域的上覆土层含砂(碎石、卵石)时, 宜先在含砂(碎石、卵石)区域内施压。若持力层埋深或桩的入土深度差别较大时, 宜先压长桩后压短桩。
4.1.3 根据桩的规格及分布情况
当桩的规格不同时,宜先压大桩后压小桩;当场地内存在30根桩以上的大承台时, 宜先压大承台桩后压小承台桩。
4.2管桩接桩的焊接方法
当管桩需要接长时, 其入土部分管节的桩头宜高出地面0.5-1.0m处易于焊接。接桩时,上下节桩段应保持顺直, 错位偏差不宜大于2 mm ,对接前用铁刷清理干净驳面和坡口。当采用二氧化碳保护焊时, 施焊易用两台焊机对称进行, 焊接层数不可少于2层, 焊缝应饱满、连续, 避免虚焊。焊后自然冷却时间不少于五分钟, 严禁用水冷却或焊好即沉桩。
4.2.1 桩帽与衬垫的选择
桩帽应做成与管桩直径匹配的圆筒形,并应具有足够的钢度、强度和耐压性, 桩帽的筒体深度可取350-400mm，内径比管桩外径大20-30mm。
4.2.2 终压值控制标准
根据现场试压桩的实验结果, 参考条件相似工地的施工经验。终压时连续复压次数应根据桩长及地质条件等因素确定, 一般不宜超过3次。不是特殊要求, 一般不宜采用满载连续复压的方法。复压每次的稳压时间:压桩力小于3200kN时不宜超过五秒。终压值不宜大于桩身允许抱压压桩力的1.1倍, 否则会对桩体造成破坏。
5 结语
降低静压桩的爆桩率, 采用上述的预防控制方法, 经验证效果良好。因此, 上述方法是合理、可行的,该方法具有缩短工期、减少损失、降低工程造价等优点,综合效益明显,有些方法对于类似的工程具有一定的借鉴作用。随着静压桩工程的日益增多, 施工方法和生产工艺及控制措施都在不断的改进和完善, 管桩的爆桩率都在不断地向零趋势发展。
参考文献
[1] 张广彬，钟昌志.静压PHC预应力管桩爆桩原因分析及对策措施[J].西部探矿工程，2006年第12期:28-29.
[2] 武修荣.静压预应力管桩常见施工问题的分析和处理[J].建材与装饰，2007年9月（中）:179-180.
[3] 石绍普.静压桩的施工质量控制及爆桩浅议[J].工程技术与产业经济，2009年第三期（下）:33.
[4] 叶淑明.某工程静压预应力混凝土管桩经验教训总结[J].武汉勘察设计，2014.4:46-49.
[5] 李宝鑫.浅析预应力管桩发生爆桩的原因及预防[J].工程技术，2012，6:65.