管桩断裂原因分析及处理方法

高强预应力空心管桩断裂原因分析及处理方法

辽宁省营口市紧邻渤海，属辽河冲积平原，地下水位较浅，挖深0.9m即遇到丰富地下富存水。地表以下12m深度范围内的土质均是粉质粘土（淤泥），土体渗透系数低，土方开挖前需提前两周采取轻型井点降水才能使拟开挖基坑具备开挖条件。若场地条件具备，土方开挖一般均按1:1.5进行自然放坡。超过5层的建筑物，其基础形式基本上都是采用高强混凝土预应力空心管桩(PHC)，有效桩长一般则在12～18m之间（太和小区、欢心小区），局部地区有效桩长能达到30m（营东大厦）。

高强混凝土预应力空心管桩(PHC)静压施工完成后，须进行低应变动测检验其桩身完整性；检测合格时，始准施工进行下一道工序。通常情况下，在低应变动测检验时其桩身接桩部位能测出存在质量缺陷，这一表象无妨。用肉眼尚不能识别的微裂缝在低应变动测时亦能测出缺陷存在，但裂缝宽度小于0.2mm的裂缝不会影响到桩体质量及结构安全。这种裂缝一般都分布在桩长中间1/3区段；这是由于桩节过长，若吊点选择不当或运输过程中受到较大震动而因自身重量过大导致的。现就我单位在施的部分工程管桩经低应变动测时检查出的质量问题及处理思路作以简要总结：

一、管桩断裂的原因分析及预防措施

1、预制管桩断裂的原因分析

(1)、堆放方式不合理导致断桩

在预制厂，从蒸养室出来的管桩需在堆放区实施分类堆放，若堆放支承点选择的不合理就极易导致管桩的桩身出现微裂缝。

(2)、出厂强度不足造成的断裂

高强预应力混凝土空心管桩(PHC)的混凝土设计强度为C80，管桩混凝土养护一般均采取蒸养方式进行。有时候，管桩出厂时的混凝土强度会与设计强度存在些许偏差，在场内堆放、出厂运输过程中可能会因存在的震动而导致管桩桩身出现微裂缝。

(3)、吊装过程中发生断裂

管桩在装卸车时需采取“二点吊法”，要求吊点距离桩端0.207L位置且吊绳与桩体的夹角不得小于45度。为节省运输成本，虽然装卸车时采取的也是二点吊法，但吊点是选在了桩端；当单根管桩较长时，受自重较大的影响就有可能在管桩桩身的中部产生微裂缝。

(4)、施工方法选择不当造成断裂

当地基表面较薄的硬土层(山皮石)下有较厚的软土层时，若打桩时不采取相应技术措施，桩基支脚直接站压在桩顶或桩顶土层上，形成对地表土层的挤压作用，会硬将管桩推挤倾斜。

(5)、基坑土方开挖方法不当导致的断裂

因基坑土方的开挖方法不当而引起土体位移，造成预制管桩倾斜断裂的现象比较普遍，原因也较复杂：①土质软，土体中富含地下水，抗剪强度低；②一次性挖土深度过大，放坡不够，引起土体滑动等；③自卸汽车等重型运输机械在基坑边坡的行走对边坡软土带来破坏荷载而导致边坡土体失稳，从而对管桩产生较大水平推力而致管桩断裂。

(6)、接桩不良产生的断裂

预应力管桩接桩采用的是焊接，由于焊接时操作方法不当，使得焊缝不饱满，不连续、不均匀。特别值得注意的是，由于本工程地下水位较浅，若冷却时间不够，焊接后就开始沉桩，则相当于对接桩位置的焊缝淬火，就会极易发生焊口裂缝。

2、预制管桩断桩预防措施

(1)、出厂前的质量控制

检查管桩的出厂检测报告，检查管桩在厂家的堆放、吊装等方式是否符合规范要求，必要时在预制厂进行抽样强度检测，确保不合格管桩不会进入施工现场。

(2)、管桩的吊装质量控制

监控管桩的吊装、码放、运输等程序符合规范要求，避免在这些环节出现管理真空。

(3)、合理选择基坑开挖方法

①、深基坑一定要分层开挖，每层挖土的厚度不应超过1.5米，层与层之间留出一定宽

度的工作面；并根据土质情况合理放坡，严禁临时边坡的土体滑动。

②、深基坑在接近坑底时采取接力的方式开挖，前边(接近坑底层土)用小挖掘机，后

边用大挖掘机，这样可减小挖土机械对桩顶土层的挤压作用。

③、运输车应尽量避开开挖的临时边坡。实在无法避开时，挖掘机和运输车辆距桩位较

近时应加垫路基板。

④、基坑采取的是无支护放坡，基坑边上不应有重车行走或堆载过大。

(4)、接桩的质量控制

确保接桩焊缝焊接人员的素质及人员稳定，做好焊缝的探伤检验，严格把控接桩焊缝的焊接质量。焊缝足够冷却后再继续压桩，以免焊缝与温度较低的土体、地下水等接触后淬火而导致焊缝开裂。

(5)、合理选择基坑支护措施

基坑支护方法的选择应注意基坑外地下水位及是否存在给排水管道，往往由于管道年久失修渗漏，基坑外土体富含地下水或因基坑边渗流水而引起基坑坍塌等。

二、预制管桩断裂处理的思路

1、对桩的断裂状态进行分析及基本处理思路

经低应变检测手段检测、判断，断桩会有如下几种状态：

(1)、接桩不良而引起管桩在沉桩过程中发生断裂。一般桩不发生倾斜或虽有倾斜但在

低应变检测时，断桩位置在接桩位置。此种情况的断桩需采取接桩处理。(2)、桩倾斜断裂的位置较浅，有的深度只有3m左右。此类桩可采取桩周围土方的大开

挖或采用护筒支护的方法进行开挖，然后实施接桩处理。

(3)、倾斜断裂桩纠偏扶正过程中，因桩倾斜量过大等原因会在纠偏扶正后发生断裂处

错位现象。此种断桩可采用补桩或其它方法处理。

(4)、管桩一般倾斜断桩处存在的裂缝可能不是一道裂缝，在主裂缝的上下位置会伴随

有其它裂缝；因此，接桩时采用桩顶接桩的常识深度1.5m不可取，应经计算确定。

(5)、对本单位工程的基础承载力重新验算，看个别断桩对结构安全的影响有多大，验

算一下断桩不经处理可否保证结构安全等。

2、断桩处理方法

预应力管桩的断桩可分为折裂断桩和错位断桩,通过处理可重新利用的大多为折裂桩断柱；错位断桩基本上就没办法处理，一般都是采取补桩措施进行处理或经结构验算可不处理等。

折裂断桩中对经检查确认是倾斜的，要先进行纠偏扶正；经纠偏扶正的断桩若在断裂处未发生中错位现象则可采取接桩处理，少数桩因荷载值较大或严重断裂等原因则不能采用接桩法进行处理。不能采用接桩处理的管桩，只能采用将桩体断裂位置以上的部分敲除，然后用框架柱代替原来的管桩。一般采取的接桩方法如下：

①、将纠偏扶正的管桩中间空心部分清理干净，把绑扎好使其造成芯桩，并且焊有托板的钢筋笼放入管桩空心内，浇筑砼，养护28天后做载荷试验，如符合承载要求，则可进行下一步施工。

②、浅层断桩可采用补桩。对已发现的浅层断桩采用人工开挖，挖至桩体断桩位置，剔掉断裂桩体上部的部分，再进行原位框架柱补桩。

③、浅层桩接头位置焊接由于倾斜出现掉焊的，通过人工开挖至管桩接头处，认真清理管桩接头位置，清理完毕将管桩扶正后，由电焊工按照管桩施工规范要求重新认真焊接牢固。

三、施工注意事项

1、倾斜桩纠偏扶正后应认真检查管桩在断裂处是否发生错位，核查可采用光照检查、

钢筋探查、线锤检查等方法实施。

2、管桩接桩时，在下钢筋笼前，应认真清洗管桩内壁，去掉粘在管桩内壁上的泥土等

杂物；并将接桩深度范围内的泥水排除干净。管桩内壁清洗可采用高压水枪实施冲洗。

3、芯桩在断裂缝处上下各1.5～2m范围内的箍筋予以加密，在断裂缝1.5m以上的芯桩

纵筋可适当减少。

4、在芯桩灌注砼前，纠偏扶正的钢丝绳拉力不应放松，芯桩灌筑砼24小时后，再放松

张拉设备，放松时注意观察桩是否反弹，若有反弹应适当延长放松时间。实际操作时灌筑砼前是否可放松，或灌筑砼后何时放松可根据现场试验确定。

5、经纠偏扶正或接桩处理后的桩应做静载荷试验，确认无疑后方可进行下步工作。