某靜壓高強預應力管樁工程施工中的斷樁原因分析與處理措施

魏尚華

（湖南大學 湖南長沙 410082）

1 引言

高強預應力管樁與傳統的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和現場預制方樁相比，具有樁身質量可靠、施工工期短、承載力高、造價低、對環境污染小等顯著優點，另外，高強預應力管樁的規格眾多，通過配樁可方便地滿足不同樁長的要求。正是由于這些原因，高強預應力管樁這幾年在長沙地區得到了廣泛的應用。

2 工程概況

長沙地區某大學生公寓樓是由4棟7層建筑組成，框架結構，總建筑面積3.6萬m2。樁基采用高強預應力管樁，安全等級為一級，Φ500mm靜壓預應力C80管樁，單樁承載力特征值為850kN。樁端持力層為粘土層或密實砂土層，場地地質狀況見表1，樁長為14m～20m，采用靜壓法沉樁施工。

表1 場地地質狀況

3 高強預應力管樁靜壓施工過程中的斷樁現象及原因分析

3.1 施工工藝流程

根據本工程特點，選用一臺YZY300型（液壓）靜壓樁機施工。管樁之間的焊接方式為二氧化碳保護焊。施工工藝流程為：樁位測量定位→樁機就位→吊樁→對中→焊樁尖→壓第1節樁→焊接接樁→壓第2節樁→（送樁）→終壓→（截樁）。

對多于30根的群樁承臺樁應考慮壓樁時的擠土效應，應先行施壓；盡量避免因樁機多次行走擾動地面土層，使地面沉陷；樁機行走路線以經濟合理、運樁、喂樁方便為原則。

3.2 施工過程中發生斷樁現象描述

本工程除按規范要求進行靜載試驗外，還對所有基樁進行樁身完整性檢測。檢測方法選用檢測準確度高的低應變檢測法。檢測結果顯示，1#樓基礎出現部分Ⅱ、Ⅲ類樁，這引起了建設、施工及設計方的高度重視。

施工過程中監測發現，1#樓在打下第一根1#樁和第二根3#樁時，最終壓樁力分別為1734kN和1676kN，超出了《先張法預應力混凝土管樁基礎技術規程》規定的1．3～2．0倍單樁豎向承載力的終壓標準。同一個承臺下的第三根2拌樁在入土深度為16m時，樁身在地面以上1m的位置斷裂，此時壓樁力為1670kN。相臨承臺下的16#樁在入土18．35m時，工程樁樁頂被送樁器壓破，此時樁頂在設計標高以上1m，壓樁力為1790kN。

施工多日，僅沉樁43根，其中8根存在不同程度的樁身斷裂或樁頭爆裂問題。部分問題樁情況統計見表2。

表2 部分問題樁統計表

3.3 施工過程中產生斷樁的原因分析

經調查分析，產生斷樁的主要原因如下。

3.3.1 樁身質量的影響

用鋼尺量出壁厚有少于75mm的情況。

有些樁內表面混凝土坍落度過大，露出粗骨料。

樁身合縫處有少數漏漿情況，累計露漿長度超過管樁長度的10%。

有些樁常壓養護未滿14d齡期，導致管樁的混凝土強度未達到設計強度。

3.3.2 壓樁機使用及控制的影響

靜壓樁機機械維修不及時，液壓系統漏油導致樁機支撐下滑。

靜壓樁機自重加配重總重量大，樁機基礎在不平整的地方，沉樁過程中，樁機容易產生不均勻沉降，樁身極易發生偏移。

施工過程中由于斜樁現象的出現，或樁端、送樁器不平整導致樁端應力集中，使樁頭爆裂。

樁機施工過程中，樁機擅自移動機架校正樁位、樁身垂直度，導致樁身斷裂。

3.3.3 壓樁速度與擠土效應的影響

靜壓法施工預應力管樁屬于擠土類型，往往由于沉樁時使樁四周的土體結構受到擾動，改變了土體的應力狀態，產生擠土效應；施工方法與施工順序不當，每天成樁數量太多、壓樁速率太快、布樁過多過密，加劇了擠土效應。

3.3.4 土質的影響

經過參建各方認真的分析，一致認為：1#公寓樓基礎預應力管樁較多出現斷樁，除了壓樁過程中夾具和應力控制不當，速度過快可能等原因，最主要的原因是地質條件特殊。1#樓由出現裂縫相應的土層性能指標顯示，這一地段土層上部覆蓋很厚的淤泥質填土，下部為土質相對較好的粉砂和粉質粘土。沉樁后，上部土層對樁身僅有微弱的支承作用，而下部土層卻可以提供較強的支承。在這種“上軟下硬、軟硬突變”的特殊地質條件下，管樁相當于一懸臂結構。從低應變檢測結果來看，也證明了這一點：管樁裂縫大多在地表下5m左右處（不同土層交匯處）。另外在基坑開挖過程中，由于開挖深度淺，挖土機械在施工過程中對管樁的直接碰撞擠壓也是產生斷樁的一個主要原因。

4 樁基檢測分析與存在質量問題樁的處理

經過認真的計算與復核，針對兩種不同情況給出相應的處理意見和措施：

4.1 樁頂標高低于設計標高的樁的處理

根據現場樁基礎施工情況，1#～4#公寓樓個別500預應力管樁的樁頂標高低于設計要求的樁頂標高，對于實際樁頂標高低于設計樁頂標高1m以下的樁，采用接樁的方法進行處理。

具體做法為：均是在接樁位置1000mm下范圍內安置鋼筋籠，鋼筋籠鋼筋與管樁鋼筋進行焊接后，灌注同承臺標號相同的現澆混凝土，并對接樁部位進行補強加固處理。接樁部位補強加固用C30無收縮細石混凝土進行填芯施工，具體采用普通振搗填芯法將水泥漿搗入樁身的接樁位置進行樁身，振搗均勻，以對接樁位置進行補強加固，增加接樁部位樁身的整體耐壓強度，具體參見圖1。實踐證明，這種處理方法效果較好。

4.2 斷樁的處理

本工程對于樁基承載力不滿足設計要求或斷樁的，須在該樁附近補壓Φ500的樁，補樁位置及Φ500樁加樁布置見圖2。補樁的要求同原施工Φ500預應力管樁的要求相同，使樁基承載力滿足設計要求，從而減少建筑物的不均勻沉降的發生。

5 施工效果分析評價

本工程自2007年下半年開始樁基施工，歷時40d，并及時對缺陷管樁進行了處理，主體工程于2008年初順利封頂。在主體施工過程中，施工監理單位對本工程進行了全程的沉降觀測，沉降觀測結果見表3，沉降量與沉降速率分析曲線見圖3、圖4。

根據《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2002）表5.3.4要求:累計沉降≦400mm；差異沉降﹤0.03I（I為相鄰樁基的中心距離）。從表3可以看出，本工程的累計沉降以及相鄰樁之間的差異沉降均滿足規范的要求。

另外從圖3、圖4也可看出，該公寓樓建筑在主體荷載基本到位的情況下，沉降速度和累計沉降已經趨于穩定。并且考慮

表3 沉降量與沉降速率最大值

圖3 累計沉降最大點（BS3）沉降曲線

到本工程的地質條件，以及預制樁承載力的時間效應，預應力管樁在沉樁后，隨著時間的增長，其承載力都會有較大幅度的提高，所以可認定本工程對管樁的施工與處理效果是比較理想的。

6 結語

綜上所述，由于管樁屬于預制樁，有較強的擠土效應。樁基施工時應嚴格按照建筑樁基規范要求的打樁順序并限定樁機行走路線，有條件時可在樁機下加墊鋼板，以減小成樁效應和樁機行走對管樁的影響。

當管樁施工出現問題時，需要理論結合實際進行分析處理。可采用低應變檢測法，方便快捷地檢測出管樁的完整性程度，且較精確地給出具體的破損位置，為分析出現問題的原因作出有針對性且切實可行的處理方案提供了依據。

[1]JGJ106-2003，建筑基樁檢測技術規范[S].

[2]GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范[S].