浅谈管桩的应用条件与施工方法

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管桩的施工方法主要有锤击法、静压法和振动法三种。锤击法利用打桩锤将管桩打入土层中，适用于较硬土层，但施工噪音较大；静压法通过静力压桩机将桩压入土中，适用于城市中心或对噪音敏感区域，具有低噪音、无振动的优点；振动法则利用振动沉桩机使桩体下沉，适用于砂土或松散土层，施工效率较高。

管桩施工前应进行试桩，以确定合适的施工参数和桩的承载能力。同时，施工过程中应注意桩的垂直度控制、接桩质量以及桩端进入持力层的深度，确保桩基工程质量。总之，合理选择管桩类型和施工方法，对于提高工程质量和施工效率具有重要意义。

角度来总结一下预应力管桩应用的局限性，供设计、建设、施工单 位的工程技术人员在应用预应力管桩时参考

2几种不宜应用管桩的施工场地

几种不宜应用管桩的施工

根据多年管桩基础工程实践笔者认为预应力管桩不宜用于 下列场地的设计施工：

2.1孤石、障碍物多的地层不宜采用

(1)土层中含有较多难以清除的孤石、障碍物或含有不宜作 持力层且管桩又难以贯穿的坚硬夹层。 (2）管桩难以贯人的岩面上无适合作桩端持力层的土层，或 持力层较薄且持力层的上覆土层较松软；管桩难以贯人的岩面 埋藏较浅且倾斜较大。” 预应力管桩一般可沉人到坚硬的粘土层，密实的砂土层以 及强风化岩层。福建沿海地区预应力管桩基础施工出现过以下 四种情况：一是单独锤击法贯人（市区二环路以外非噪音限制 区)；二是单独静压法贯人；三是锤击静压法交叉施工（在同一施 工项目内或同一建筑物场内两种方法并用)；四是预应力管桩与 其它桩型并用。 在孤石和障碍物多的场地内施工预应力管桩，工程质量事 故比较频繁。有的地区第四系沉积层中含有孤石；有的地区在强 风化岩面以上的全风化残积土层中存在着未风化的岩核；在 些山坡风化地带有时残留一些未风化的岩块；一些围水造地的 建筑场区，在填土阶段抛人许多大块石，形成地下散石群；废弃的 码头、堤坝、路基、桥墩、房屋基础、地下防空洞、坟墓等建筑物甚 至树根都可成为建筑场区的地下障碍物。 在有孤石和地下障碍物场区内施打预应力管桩，主要会发 生如下工程质量事故： (1)管桩不能全部沉至设计持力层。有时在同一承台内，有 的桩可打至持力层，有的就打不下去，桩长相差很大。 (2)桩尖接触到孤石或地下障碍物时，桩身不是突然偏离原 位就是大幅度倾斜。 (3)管桩桩尖破损、桩身折断和桩头打烂。 闽东某工地属山前凹陷沉积类型。基础设计采用500预 应力管桩，桩长21～27m，锤击贯人法沉桩。在施工场地中部7 ~11轴桩位时，出现有近一半的桩无法沉至设计持力层的反常 现象。如：某承台设计三根群桩，呈三角形分布，桩位间相距 1.5m。当第一根桩桩尖离设计标高5m时，贯人度突然变小，后

再连续锤击三阵，贯人度几乎为零，经分析该桩尖遇到了孤石。 第二根桩达此深度时，桩身摇晃剧烈，继续施打时桩身突然下沉， 据此判断此桩可能已破碎，后经拔出检查，果然桩尖附近的桩身 混凝土已破碎，原来是管桩的十字型钢桩尖，有一半已嵌人岩石 中，有一半即是临空状，嵌岩一侧受到破坏，临空一侧受拉损坏。 第三根桩施打时则顺利到达设计持力层。为了证实场地内孤石 的存在，我们在第一根桩桩身0.3m距离的不同方向上分别施工 了三个钻探取芯孔，结果三个钻孔均取到了厚层状的完整岩芯， 因此可以断定，桩端处为一大孤石，其粒径至少在1.5m以上。 该工地中部桩位施工中因遭遇孤石造成断桩、烂桩的有88根。 按设计桩长配桩后施打，高出地面的无效桩竞长达350m之多， 损失是惨重的。由此可见，在设计预应力管桩基础之前的工程地 质勘察阶段，必须尽可能地将孤石和地下障碍物查明。在有较多 孤石或地下障碍物的地基土层中，除非能将这些障碍物事先排 除，否则一般情况下应避免采用预应力管桩基础，而应考虑采用 其它桩型。 某高层建筑位于江边，设有二层地下室，原设计用钢板桩围 堰加预应力管桩的基础和基坑开挖方案。经现场踏勘，从场区所 处的地理位置来分析，很可能存在旧码头之类的地下障碍物。虽 然工程地质报告没有反映出有地下障碍物的存在，但为慎重起 见，我们建议在适当位置加密施工钻探孔。业主采纳了我们的建 议，结果第一个钻孔就取到了木桩、条石、钢筋混凝土等旧码头残 留障碍物。在这样的工程地质条件下，若设置钢板围堰是止不了 水的，若施打预应力管桩会发生打断桩或桩沉不下去的工程质 量事故，后来设计修改为地下连续墙加人工控孔桩的基础方案。

2.2有坚硬隔层时不宜应用或慎用

福建沿海地区基岩以上的覆盖层中，存在着一层或多层坚 硬隔层。所谓隔层，有些是极密实的砂层；有些是密实的卵石层； 有些是硅、钙质胶结的砾石、碎石层；还有一些是贝壳岩化的硬隔 层等。如果这些隔层厚度大且又无下卧软弱层时，可以考虑作为 管桩的持力层。但若厚度只有1～2m甚至更薄，其下又为软弱 层或一般土层，管桩则必须穿透此隔层直到以下坚硬的持力层 （一般多为强风化岩层）。管桩施工遇到这一隔层时，要么贯穿不 了，要么破损率相当高，所以在这种地质条件下，一般也不宜采用 预应力管桩，而应采用钻孔灌注桩较适宜。在较厚而密实的砂隔 层或卵石层中施打预应力管桩，可能会发生以下现象和事故： （1)在贯穿砂层的过程中每米桩长的锤击数剧增，有时高达 400～500击/m；一根桩总锤击数若超过2500击，极有可能使桩 身混凝土产生疲劳破坏，直接影响桩身质量，从而降低管桩的使 用年限。 (2)桩身特别是桩头的破损率增大，有的工程破损率可达到 10%，局部地段甚至高达25%以上。 （3）有的桩可穿透隔层，有的却不能，造成同一承台内的桩持 力层不同且桩长悬殊。 因此在预应力管桩需要贯穿较厚的密实砂层或卵石层的场 地应先进行试打桩，确认其可打性以后方可全面施工。 我省闽东某重点建设项目，该项目场地地面以下十几米处 见一层10～15m厚的卵石层，含有漂石、块石。其下卧层为5～ 7m的残积砂粘土、富水，标贯击数8～10击，再往下是强风化花

May.2005 No. 5

岗岩。勘探阶段钻孔施工质量不高，岩芯采取率较低，对重要层 位一卵石层的粒径结构，厚度变化以及基底起伏状况并没有 完全查明。项目主体建筑物近万平方米的场地，试桩时也仅在交 通方便的场地东部边缘轴线进行。最后管桩持力层定为强风化 岩，要求桩端进人1～2m。管桩全面铺开施工后我们发现，场地 东部轴线桩位基本能按设计要求施工；西部地段桩长配置需加 长5~7m之后，才能勉强达到设计要求的收锤标准；中部7～11 轴施工过程却极其异常，因卵石层中不均匀地含有大量的漂石、 块石，有的桩能穿透卵石层和残积砂粘土顺利打人持力层，有的 桩在卵石层的中部或下部遭遇块石后便打不下去了，有的桩则 刚进入卵石层顶部就已经没有贯入度了。施工中桩头打碎、桩身 烂桩质量事故频繁发生，个别承台相邻桩位的桩长相差竞达25m 之多。该项目施工期间曾造成多次停工，又是召开专家会议分析 事故原因，又是调整修改设计标准，颇具周折。原计划工期60 天，实际历时11个月之久。

2.3从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用

福建沿海地区第四系地层以下的基岩多以岩浆岩为主，也有 少量沉积岩层。这些岩石类基岩有强、中、微风化之分，预应力管 桩以这些基岩的强风化层作桩端持力层是相当理想的。但有些地 区的基岩中缺少强风化层或虽有强风化岩层但厚度较薄仅几十厘 米，或强风化层表面的标贯值很高（N>70)，且基岩上的覆盖层均 比较松软，用通俗的话叫作“上软下硬、软硬突变”。在这样的工程 地质条件下打桩，管桩将轻易穿越覆盖层后立即碰到中风化岩或 N>70的强风化岩面。这种缺一层强风化岩或缺一层所谓的“缓 冲层"的工程地质条件也是不宜应用预应力管桩的。 用锤击法施工，预应力管桩在到达持力层之前的几米土层 如坚硬土层、密实砂层或强风化岩层中贯人，是一个能量聚积的 过程，桩锤敲打一下管桩，管桩就向下贯人一点，也就是将桩尖四 周和桩端的土层挤压一下，如此不断锤击，不断贯人，不断压实最 后到达持力层，满足承载力要求而收锤。在锤击过程中，大部分 锤击能量只用来克服桩周摩擦阻力和压缩桩底岩土，只有一小 部分锤击能量使桩身产生弹塑性压缩，因此桩身完整而不破损。 正如一颗普通的铁钉被钉人木板时，铁锤敲击一下，铁钉就钉人 一点，如此不断进行，便可顺利地将铁钉全部钉人木板内。倘若 铁钉不是钉在有弹性的木板上，而是钉在坚硬的混凝土或砖块 上，铁钉就会很快被敲弯而折屈。预力应管桩也如铁钉一样，如 果桩尖穿越松软土层后，不是进人有弹性的强风化岩层而是 下子遇到坚硬的中微风化岩层，那么管桩就会发生断裂，原因就 是没有这一“缓冲层”，桩尖一下子碰到中、微风化的岩层，而桩周 又都是摩擦力很小的松软层，所以强大的打桩冲击力会全部传 向桩尖并由桩尖处岩面再以压力波形式反射回来，使桩身混凝 土受到破坏。在这样的工程地质条件下施工打预应力管桩，极易 产生如下现象和工程质量事故： (1)贯人度突然骤减。管桩在松软土层中的贯人度可大到每 一击几十厘米，但一接触到特别坚硬层，贯人度立即减少到每 击几毫米甚至零，所以桩端进人持力层的深度太浅，桩的稳定性 较差。当布桩密集时，先打的桩有可能被后打的桩挤动上涌。 (2)桩身发生整体水平移位，桩的垂直度差，倾斜桩的比例较高。 (3）桩的破损率较高，而且破损位置大多发生在桩身人土深

总第108期 2005年第5期

给、排水与采暖施工方案seriesNo. May. 2005

中图分类号：TU473.14文献标识码.B

浅谈钻孔桩水下混凝土施工

摘 要：结合钻孔灌注桩的施工实践，介绍水下混凝土质量控制的要点。 关键词：钻孔桩；水下混凝土灌注：质量控制

在工程实践当中，钻孔灌注桩的质量问题大多集中在水下 混凝土灌注过程中（即成桩阶段），若处理不当，势必造成断桩事 故。成桩阶段发生的质量问题主要与下列四方面有关：(1)混凝 土的质量；(2)成孔质量；（3)水下导管的控制；(4)混凝土的顶升 阻力及其它外界条件。而这些影响因素又多是难以控制的。 现结合钻孔桩水下混凝土灌注的施工实践，从混凝土、设备、 成孔及灌注这四个方面，简要介绍钻孔桩水下混凝土施工的要点。