预应力混凝土静压管桩常见问题及处理措施

一、按挤土程度分类

与混凝土灌注桩比较，预应力管桩无泥皮、沉渣，从这个角度讲，其单桩竖向承载力应比灌注桩高，但管桩是挤土施工，不可避免的扰动原状土、使地下水渗流变化、破坏整个场地原有的应力场，使之失衡，从而导致诸多工程问题。由于挤土效应这是管桩工程事故较多的原因之一。因此有必要根据挤土程度分类：

1、挤土桩：闭口管桩

2、部分挤土桩：开口管桩，引孔施工的管桩 3、非挤土桩

一般而言，（1）如果选择管桩，那么在有条件的场地（地区）应使用部分挤土桩（2）用大口径空心桩（3）长桩，这能较大程度上减少挤土效应；同时在一定程度上保留了管桩侧摩阻力和端阻力较灌注桩高的优点。

二、挤土施工场地土的影响

挤土施工将在引发场地土在施工期间发生以下变化：

1、扰动原状土体。对于高灵敏度的软土，可能破坏土体结构； 2、饱和软粘土中引起较高超孔隙水压力，对周围设施产生不利影响；

3、改变场地渗流规律。大面积挤土施工当沉桩速率过快将改变原有渗流规律，使得水压力发生变化；4、土体偏离原位，朝场地外扩展，同时场地隆起。

断桩脱空开裂移位切断 10m淤泥质粉质黏土10m淤泥质黏土5m灰色粉质黏土5m粉质黏土夹细砂 三、场地土变化对桩基础沉降及承载力的影响

桩基础工程中是通过考察桩基承载力、沉降量以及施工期间土体位移来评价桩型选择的合理性，因此可以将场地土变化对桩基础沉降、承载力及施工期间对周围环境的影响称为挤土效应。

1、挤土对桩基试桩承载力的影响

p1s1sps1s2sp1p 陡降型 突变型（桩端脱空） 预应力混凝土管桩的静载荷试验Q-s曲线多数（除桩端嵌岩以外）呈现陡降型的特征，这与（1）预应力管桩应用的场地多为软土有关（2）可能与桩直径较小有关。

预应力混凝土管桩竖向抗压承载力的计算及说明：

当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定敞口预应力混凝土空心桩单桩竖向极限承载力标准值时，可按下列公式计算：

QQQuqlq(AA)ukskpksiikpjkpp1

此公式计算基于以下假定

（1）土体未扰动，桩与土体紧密接触，故侧摩阻力较泥浆护壁

的高。

（2）桩端与持力层紧密接触，土塞效应方能发挥。 （3）未计入土体再固结形成的侧摩阻力增强效果。

挤土恢复的时效性是双刃剑。随着时间推移，场地土恢复稳定，但这个时间可能长达一至数年。在这个过程中虽然侧摩阻力增加，但是沉降也在增加。设计提高基桩承载力那么桩数将减少，导致实际总沉降增加；同时由于再固结可能导致承台底脱空，那么荷载全部由桩承担，也可能额外增加沉降。

2、挤土对桩基沉降的影响

原场地扰动后场地再固结沉降受荷沉降 建筑物关注的是桩基长期沉降量。沉桩结束后，孔隙水压力逐渐消散，土体再固结，建筑物随之下沉；对于土层分布比较均匀的场地，再固结在平面内较均匀，将不增加建筑物两点间差异沉降，但对建筑物总沉降产生较大影响。

饱和土中采用预制桩（不含复打、复压、引孔沉桩）时，应根据桩距、土质、沉桩速率和顺序等因素，对按等效作用分层综合法

计算的沉降乘以1.3～1.8挤土效应系数，土的渗透性低，桩距小，桩数多，沉桩速率快时取大值。

4003503002502001501005001030桩长(m)5070实测最终沉降(mm)预制桩灌注桩60实测最终沉降(mm)504030201001535桩长(m)55预制桩灌注桩75

四、减小挤土效应的措施

1、设计措施：增大基桩的最小中心距

土类与成桩工艺 排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩桩基 其他情况 非挤土灌注桩 部分挤土桩 3.0d 3.5d 3.0d 3.0d 非饱和土 挤土桩 饱和黏性土 4.0d 3.5d 4.5d 4.0d 2D或 钻、挖孔扩底桩 1.5 D或 D+2.0m(当D>2m) 非饱和土 沉管夯扩、钻孔挤扩桩 2.2D且4.0d D+1.5m(当D>2m) 2.0D且3.5d 饱和黏性土 2.5D且4.5d 2.2D且4.0d 2、施工措施：

（1）、可用预钻孔来减少排土量。预钻孔孔径可比桩径（或方桩对角线）小50～100mm，深度可根据桩距和土的密实度、渗透性确定，宜为桩长的1/3～1/2；通常预钻孔深度范围内地基土体内的超孔隙水压力可减小40%~50%，地基变位可减小30%~50%。

（2）、应设置排水措施，如袋装砂井或塑料排水板，可提高土的在施工期间的压缩性。袋装砂井直径宜为70～80mm，间距宜为1.0～1.5m，深度宜为10～12m；塑料排水板的深度、间距与袋装砂

井相同；其目的是改善地基土的排水特性，加快孔隙水压力的消散，防止砂土液化。

（3）、可在沉桩区内外开挖地面防震沟或应力释放孔，并可与其他措施结合使用。防震沟沟宽可取0.5～0.8m，深度按土质情况决定；可减小浅层土体的挤土效应，对于深基坑效果有限。

（4）、管桩施工不能抢工期。应限制每天的沉桩数量（即打桩速率），合理安排沉桩流程，使得超孔隙水压力能及时消散；在软黏性土中，沉桩速度过快，不但显著增加水压力、地基土变位，还可使得邻近土体剪切破坏。施工顺利则影响水力梯度的大小和方向。实测表明，地基变位方向与沉桩施工方向一致。

（5）、沉桩结束后，宜普遍实施一次复打，使桩端置于持力层上，能充分发挥桩端土体承载力，还可随时间增长；

3、基坑开挖

（1）、基坑开挖前应对边坡支护型式、降水措施、挖土方案、运土路线及堆土位置编制施工方案，若桩基施工引起超孔隙水压力，宜待超孔隙水压力大部分消散后开挖。

（2）、基坑施工顺序宜先深后浅。场地土允许的地区应先开挖基坑，后沉桩。

（3）、挖土应均衡分层进行，对流塑状软土的基坑开挖，高差不应超过1m。

（4）、挖出的土方不得堆置在基坑附近。

（5）、机械挖土时须避开桩位，行进路线须避开桩位且距离桩

位一定距离，否则应采取其他措施确保基坑内的桩体不受损坏。

4、施工监测

（1）、对于挤土预制桩和挤土灌注桩，施工过程均应对桩顶和地面土体的竖向和水平位移进行系统观测；若发现异常，应采取复打、复压、引孔、设置排水措施及调整沉桩速率等措施。

（2）、沉桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线等的观测、监护。

5、预应力管桩施工常见问题及处理措施

（1）、平面偏位，桩身完整性为I、II类。 措施：处理承台。尤其对一柱一桩和二桩的情况。 （2）、桩身开裂，对水平承载力有影响。 措施：（a）灌芯（b）补桩。

（3）、桩端未到设计标高（桩长未满足设计要求）。 措施（a）预钻孔（b）保留该持力层。 （4）、沉桩终压力与设计不符

1）沉桩终压力Rsm与极限承载力Quk关系按地区经验较为真实； 2）终止压力与土层分布特性密切相关，应注意当地土层分布特点。

规范：最大压桩力不宜小于设计的单桩竖向极限承载力标准值，必要时可由现场试验确定，可根据地区静压经验确定。

六、预应力管桩的水平承载力（双控：位移和抗弯承载力）

Rha1、按位移控制预估：3EI0.750ax 2、单桩水平静荷载试验：根据配筋率确定取值方法。 （1）、大配筋率由位移控制，取6或10mm位移对应荷载的75%。 （2）、小配筋率由桩身抗弯强度控制，取临界荷载的75%。 （3）位移满足前提下，验算桩身抗剪承载力

建筑工程中的预应力管桩基础，在水平荷载作用下计算位移较小，可认为水平承载力有桩身承载力控制，主要指桩身抗弯承载力。通常基桩在水平荷载作用下以弯曲破坏为主，因此仅验算抗弯承载力即可；

当需要验算空心截面的抗剪承载力，《混凝土结构设计规范》无明确规定。