预应力静压管桩断桩事故分析

摘要：近几年来，预应力管桩由于其具有施工工期短、单位承载力及造价较低等优点，得到了迅猛的发展及推广应用。同时由于锤击法施工在环保等方面的缺点日益突出，故而静压法施工也越来越普遍，由此而引发的许多关于静压管桩的质量安全技术问题也倍受人们的关注。本文针对南宁市某工程静压管桩断桩事故进行了相应的分析。

关键词：预应力；静压管桩；分析

Abstract: in recent years, the prestressed pipe pile because its a short construction period, unit capacity and low cost advantages, obtained the swift and violent development and the popularization and application. And because the hammering method construction in such aspects as environmental disadvantages increasingly prominent, and static pressure construction method is becoming more and more popular, many about the quality of the static pressure tube pile arising from the security technology is also the attention of people. One project in nanning, this paper has carried on the corresponding static pressure tube pile pile breaking accident analysis.

Key words: prestressed; Static pressure tube pile; analysis

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言：

静压桩因施工时噪声小、无振动和无冲击力，且具有工程造价较低、长度易调整、施工速度快、压力值直观、现场简洁等优点，近年来在各类工程中被大量采用，特别是大吨位液压静力压桩机的应用，压桩力可达7000KN以上，使其适用性进一步提高。然而某些静压桩工程未慎重考虑场地条件、地质情况和使用条件等因素，使得桩身质量问题时有发生，应当引起有关部门的重视。

一、静压管桩的优缺点

静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构自重和桩架上的配重作反力将预制桩压人土中的一种成桩工艺。

1.主要优点

（1）低噪声、无振动、无污染，可以24小时连续施工，缩短建设工期，创造时间效益，从而降低工程造价；

（2）施工速度很快，同时场地整洁、施工文明程度高；

（3）由于送桩器与工程桩桩头的接触面吻合较好，送桩器在送桩过程中不会左右晃动和上下跳动，因而可以送桩较深，基础开挖后的截去量少；

（4）施工中由于压桩引起的应力较小，且桩身在施工过程中不会出现拉应力，桩头一般都完好无损，复压较为容易。

2.主要缺点

（1）仍然具有挤土效应，对周围建筑环境及地下管线有一定的影响，要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大；

（2）施工场地的地耐力要求较高，在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机；

（3）过大的压桩力（夹持力）易将管桩桩身夹破夹碎，或使管桩出现纵向裂缝；

（4）不宜在地下障碍物或孤石较多的场地施工。

二、工程概况

南宁市青秀山旁某工程为商品房住宅小区，其第一期由4栋6.5层框剪结构住宅楼组成，总建筑面积30698M2。其中C栋建筑面积5274M2，采用静压高强预应力管桩基础，共布桩179根，设计桩长为12～15M(分2段接长)，桩内径160MM，外径300MM。设计单桩竖向抗压极限承载力为850KN，桩身砼强度等级为C80。

根据地质勘察报告，该施工场地各岩土层的分布和性质自上而下为：

①耕土层：土质松散，强度低，高压缩性，厚度为0.3～2.0M;

②粘土层:硬塑状,强度高,中～低压缩性,厚度约为13.3M;

③粉质粘土层:可塑状,中等压缩性,厚度约为0.5～5.9M;

④粉土层:湿～饱和,稍密状态,强度低,压缩性偏高,厚度约为1.5～13.5M;

⑤粉质粘土层:上部粘粒含量较高,下部含砂量大,很湿,软塑状态,压缩性高,厚度为0.4～6.3M;

⑥圆砾层:含砾约50%～70%,饱和,中密～稍密状态,埋藏深强度高，层厚8.5～15.1M，为本工程的设计持力层。

三、断桩发生情况

施工单位静压桩工程队在对C栋 25 轴和 C2 轴交点的承台下的桩基施工中，在同一承台内，编号为122#和120#的桩身分别在1600KN和1440KN的压力下出现桩身断裂的现象。具体过程为：

(1)当122#桩压入土15.70M时，压力突然从1600KN隆至800KN，压桩队立即停止施工(地面标高为75.564M，实际施工桩顶高程为74.864M)；

(2)当120#桩压入土15.40M时，压力突然从1440KN骤降到500KN，再压桩至15.50M时，压力未有回升，停止施压(当时地面标高为75.462M，实际施工桩顶标高为74.962M)。

四、事故原因分析

根据《建筑桩基技术规范》、《先张法预应力混凝土管桩》、《建筑施工手册》和区内外相关资料，就几种断桩出现的原因结合本工程的情况分析如下：

超压引起断桩

本工程单桩承载设计值为850KN，按(97G361)预制桩施工的规定，纯摩擦桩按1.4倍单桩承载力设计值，摩擦端承桩按大于2倍单桩承载力设计值进行施压，本工程应以1700KN压力进行施压，上述断桩的出现，施压力均小于1700KN。同时，在甲、乙双方及监理人员在场的情况下，事先进行试压的第118#桩及169#桩时，终压力达到油压表的15Mpa，换算为2400KN。试压时两根桩均未出现断裂的现象，因此可以排除超压引起断村桩的原因。

(2)桩身施压前就位的倾斜大于1.5%会出现断桩。

本工程桩长为12～14米，允许垂直偏差为：桩长×0.5%=60～70MM。施工中垂直度均未超过20MM，大大小于允许偏差，因此不是斜桩引起的断桩。

(3)桩周液化，地基极限承载力标准值小于50Kpa，不排水抗剪强度小于10Kpa，或因地下水位降低周土明显压缩沉降对桩身产生负摩擦力，造成压压曲断桩。

本工程地质资料反映，桩端承载标准值分别为粘性土层700～900Kpa，粉土层1500～2000Kpa，圆砾层3000～5500Kpa，均大于50Kpa以上。《建筑桩基技术规范》第261页中说明：“压曲临界荷载一般远大于桩的极限荷载，除非桩侧土非常软弱”。本工程压桩至今还有桩基在地面下发生压曲破坏的记录，因此该原因不是该断桩发生的原因。

(4)《建筑施工手册》第926页中说明：“静压桩不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有4M以上硬隔离层的情况”。本工程所在地点原为菜地、鱼塘，粉砂层超过4M以上，其中在2平方米范围内相邻的两根桩均断裂，断桩最大的可能是遇到了孤石或其他硬障碍物。

五、断桩位置分析

于静压桩在沉桩过程中能够确定桩阻力,因而可以利用断桩后上半段桩的极限承载力反算上半段桩的长度。《建筑桩基技术规范》(J GJ94 —94) 中根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值的公式:

Quk = u ∑qsikli +αpsk·Ap

(公式中各符号的物理含义和取值同规范) 其有关指标由地质勘察报告中获取。计算断桩长时考虑到断桩桩间存在摩擦力和桩周土已受沉桩挤压对上半段桩的极限承阻力值的提高,故断桩长度须进行折减,可取折减系数0. 75～0. 85 。

按上式计算断桩位置约在-3.80M处，经实际开挖检验与计算较为接近。

六、修补建议

在桩边周围处开挖至断桩处后，露出断的桩颈，在桩颈下部加约束钢箍，以防止桩体破坏过量，在桩颈破坏处设加强钢筋与承台一起浇捣混凝土，形成扩大桩头。

七、结束语

静压桩固然有许多优点，但它也有不少弱点，包括：受场区地基承载能力的制约。如地表土软弱而发生陷机时就可能造成大量断桩，断桩形式有压断、推（挤）断、夹断等几种；受地质条件制约。如地层中存在孤石、软硬夹层等时较易发生事故；受桩身质量制约。管桩抗水平荷载能力较差，故当软弱层深厚或长径比过大时应慎用。