摘要：某项目桩基采用预应力混凝土管桩基础，冬天开挖暴露后出现竖向裂缝，文章根据具体情况分析排查原因，提出了应对措施及之后遇见类似问题的预防建议。 关键词：管桩 裂缝 原因分析 冻胀应力
一、 前言
预应力混凝土管桩具有成桩速度快，施工工期短，对项目现场无污染的优势，因此在当前房地产建设项目中得到了广泛运用。然而随着应用面的扩大，工程实际案例中也逐渐出现了一些异常现象，本文通过具体实例，从勘察资料，设计图纸，施工过程，自然条件等方面分析产生异常的原因，采取了可靠应对措施，并对有相同情况的工程事例提出了预防建议。 裂缝检测
二、 工程概述
位于华北地区的某多层住宅项目，为短肢剪力墙结构，地上7层，地下局部两层，地下车库与主楼连通。主楼下采用PHC400静压预应力管桩，桩长16~19米之间。剖面示意见下图：
地质资料从上至下为：①人工填土层(Qml)
素填土：灰褐，软塑，由粘性土组成，夹有机质，植物根茎，B1～B3号孔地段夹杂填土。厚度0.6～2.7m，顶板标高：2.07～2.94m。填垫时间大于十年。
②全新统上组第一陆相沉积层(Q43al)
该层由②1粉质粘土、②2粉土层组成，顶板埋深1.3m左右，累计厚度约2.7m。
②1粉质粘土：灰黄，可塑，土质不均，具锈染，上部粘粒含量较高。厚度一般为：0.7～2.8m，顶板标高：0.17～1.74m。
②2粉土：灰黄，稍密，土质较均，具锈染，砂粘混杂，局部夹粉质粘土薄层。厚度：0.6～1.9m。顶板标高：0.45～-1.53m。
③全新统中组海相沉积层(Q42m)
该层由③1粉土、③2粉质粘土、③3粉土层组成，顶板埋深4.0m左右，累计厚度约10.0m。
③1粉土：灰，稍密，土质不均，砂粘混杂，夹粉质粘土薄层。含贝壳及云母。厚度：0.6～3.1m。顶板标高：-0.93～-2.31m。
③2粉质粘土：灰，流塑，土质不均，砂粘混杂，局部夹粉土薄层，含贝壳及云母。厚度：1.9～9.2m。顶板标高：-1.31～-4.86m。
③3粉土：灰，中密，土质较均，局部夹粘土团块。厚度：0.6～3.0m。顶板标高：-8.21～-10.53m。该层分布不均，局部地段缺失。
④全新统下组第二陆相沼泽及第二陆相河床～河漫滩相沉积层(Q41h+ al)
粉质粘土：浅灰，可塑，土质较均，具少量锈染，砂粘混杂。顶板埋深13.5m左右，厚度：2.8～6.4m，顶板标高：-9.85～-11.94m。该层在B3号孔地段分布粉土透镜体。
⑤上更新统五组第三陆相沉积层（Q3eal）
该层由⑤1粉砂、⑤2粉质粘土及⑤3粉土层组成。顶板埋深17.7m左右，累计厚度约13.6m。
⑤1粉砂：褐黄，密实，分选性一般，顶部多夹粉土薄层。厚度：0.9～9.2m，顶板标高：-14.05～-17.35m。
地下水位距地表下-1.0m～-1.5m，冻深0.6m
工程于十月份打桩完毕，因地库面积大，分段开挖施工，从上剖面图可以看出阶梯状处高段桩会暴露于大气环境，此时已至一月份，施工巡视发现局部暴露桩出现竖向裂缝。裂缝位置离桩顶端约一米，延伸至埋土附近。数量不超过十根，裂缝宽度最大至6mm。
三、 成因分析
从土质来看不属于“上软下硬”的土质环境[1]，且施工采用的是静压方式，并且开槽前小应变检测均正常，基本可以排除裂缝产生于压桩阶段。开挖阶段，若是机械碰撞，对桩产生的冲击水平力引起的裂缝通常是斜裂缝，亦可以排除因施工开挖挖机碰撞所致。
考虑施工环境，开挖时已至一月份当地天气最冷已至零下12°C，昼夜温差大，而且地下水深度较浅，管桩内土渣形成冰冻。体积膨胀后必然对管桩壁产生环向压力。按混凝土弹性变形满足胡克定律公式 估算，水结冰变形量有约10%体积变形，如此能产生数千倍于混凝
土抗拉强度的应力。考虑管桩内渣土纵向可自由伸缩，该变形量对环向有削弱，但只要变形量在环向产生总变形的1%则足以产生相当混凝土抗拉强度大小的拉应力，由此可以断定，裂缝形成原因为桩内水冻胀引起的混凝土开裂。后采取措施：从桩裂缝最底部分将桩截断，然后接桩至设计标高，并取截断试块进行混凝土受压试验，检测结果均能达到设计强度。同时截桩期间特要求朝埋土下多挖一米观察裂缝并未延伸至土以下，进一步佐证只要属于未冰冻区域，则不会引起混凝土开裂。
四、 结论及建议
综上，建设项目实施过程中可能出现的问题有很多，需要综合各方面条件提前预判，类似该项目情况笔者想日后有几处可以做出以下措施提前预防：
1. 设计方案若能多兼顾，尽力避免出现地下结构形成高低跨。
2. 预计到冬天温度较低，施工周期安排应尽力避免冬天开槽造成高低跨处桩裸露大气环境。
3. 施工期间对特殊部位应采取针对性措施或许可避免该现象发生。
参考文献
1、 某码头工程PHC管桩竖向裂缝检测方法与加固补强 《引进与技术咨询》2006年第8期
2、 王铁梦著 《工程结构裂缝控制》中国建筑工业出版社 1997年8月
3、 赵燕云 静压预应力管桩基础异常现象的探讨
4、 建筑桩基技术规范 JGJ94-2008
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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