某辦公樓預應力管樁工程質量處理

劉永平

（江陰市建筑設計研究院有限公司，江蘇江陰214431）

?

某辦公樓預應力管樁工程質量處理

劉永平

（江陰市建筑設計研究院有限公司，江蘇江陰214431）

提出了實際工程中管樁施工出現的一些質量問題，如露樁、短樁、C類樁、傾斜樁，根據親歷的實際工程，分析出現的原因，介紹如何處理出現的質量問題，最后提出總結和預防措施。

露樁；短樁；C類樁；傾斜樁

先張法預應力混凝土管樁（簡稱管樁）因其承載力高、工廠化成批次生產樁身質量可靠、施工速度快、施工現場整潔文明等優點，近年來，在多層和高層建筑的基礎工程中應用較多，發展較快［1］。然而，由于多種原因，管樁施工中出現了一些質量問題，如露樁、短樁、C類樁、傾斜樁等。分析其產生原因，綜合處理好已出現質量問題的工程樁及基礎，提出類似工程的設計與施工預防措施，是擺在設計、施工、監理人員面前的課題。

1　工程簡要介紹

某歐式綜合辦公大樓，框架4層，局部6層加塔樓，總高約48m，建筑面積20303m2，平面尺寸東西長123.6m，南北寬54.9m，平面呈“山”字形，柱網尺寸3.8m×7.6m，中部區域局部6層加塔樓部分為大空間15.2m×19m。工程簡要平面分區圖及樁位圖見圖1：

圖1　樁位平面圖

該工程地質報告顯示，地層在55米內從上而下分為八個工程地質層，詳見表1：

表1　土層參數表

設計根據上述土層情況，采用400×70（C60）的靜壓預制管樁，由于土層厚度不均，持力層選用（5）層及（7）層粉質粘土層，樁長27-36m不等，總樁數1006根，單樁極限承載力1600KN。設計提出工程樁施工前先進行前期試樁的施工，本工程前期試樁10根，根據試樁的實際施工及最終靜荷載試驗情況，樁長、壓樁力及樁承載力，均與設計要求相符。

2　工程樁質量問題的介紹

工程樁施工完畢后，在基坑開挖過程中，發現大量的露樁、短樁、斷樁、斜樁及嚴重偏位樁。在樁布置較密集的地方，發現有液化土（俗稱橡皮土）的現象。鑒于這種情況，建設行政主管部門組織設計、施工、監理、質檢等部門進行現場查看，并根據現場會達成的意見，組織檢測單位進行樁身完整性檢測，檢測結果如表2：

表2　樁身完整性檢測結果表

根據現場查看情況及樁身完整性檢測結果，歸納下來，主要以下四種質量問題：露樁、短樁、C類樁、傾斜樁，詳見圖2：

圖2　四種質量樁示意圖

3　工程樁質量問題的原因分析

3.1工程的西部區域

（1）存在已掩埋但并未清淤的古河道，設計中提出在樁施工前進行壓密注漿處理，并在表面回填約1m厚的砂石墊層。（2）由于表面土層經過了處理，提高了表面土層的地基承載力，樁架移機時對已經施工完成的樁影響不大，該處工程樁施工情況良好，經檢測，95%以上的樁能達到A、B類樁，且未出現斜樁的情況，可作為工程樁使用，極個別出現C類樁。（3）由于古河道的存在，樁基持力層起伏變化較大，施工人員在實際施工中根據最終壓樁力的情況進行了調整：最終壓樁力較小的進行了超壓，實際形成了短樁的情況；最終壓樁力較大的未壓到設計要求的標高，實際形成了露樁情況。

3.2工程的東部區域

（1）存在相對較厚的2號粉土層，2號粉土層地基承載力為110KPa。（2）由于表層土較硬，樁架移機時對已經施工完成的樁影響不大，該處工程樁施工情況良好，經檢測，所有樁均能達到A、B類樁，且未出現傾斜樁的情況，可作為工程樁使用。（3）本區域樁基持力層起伏較小，實際施工中最終壓樁力也較均勻，樁頂標高控制較好，未出現明顯的短樁、露樁現象。

3.3工程的中部區域

（1）表層土為耕植土及淤泥質粉質粘土，承載力低，設計中提出在樁施工前進行壓密注漿處理，并在表面回填約1m厚的砂石墊層，但實際施工過程中并未嚴格執行，只是局部進行了壓密注漿處理。（2）施工期間正值雨季，導致未處理部分的表層土承載能力更差。（3）在施工過程中，為搶進度，在中部樁密集區域，共有3臺樁機在現場施工，在樁機的反復輾壓下，局部土層液化成橡皮土。（4）工程樁在打樁過程及樁架移機過程中發生偏斜，實際開挖出的工程樁也證明了這一點：所有偏斜的工程樁均向土層差的一方偏斜，向樁機行走路線的反向偏斜。前述的C類樁、D類樁及斜樁絕大部分出現在本區域。

4　有質量問題工程樁的處理

對出現的露樁、短樁、C類樁、傾斜樁根據現場實際情況分別處理，使樁基能達到原有的設計承載力，成為本工程能否成功的關鍵。

4.1露樁的處理

對露出地面的樁應截樁，具體做法如下：應在管腔設置托板并放入鋼筋骨架后，首先澆灌樁頂設計標高以下范圍內的混凝土。樁頂填芯微膨脹混凝土，其強度等級宜與承臺相同，且不應低于C40［2］。待填芯混凝土達到70%設計強度后，方可鑿去樁頂設計標高以上多余部分。鑿樁時采用人工鑿樁，方法是先將不需截除的樁身端部用鋼抱箍抱緊，然后沿鋼箍上緣鑿溝槽，再行擴大截斷，鋼筋可用氣割法切斷，嚴禁使用大錘硬砸［3］。

4.2短樁的處理

樁頂低于設計標高時（即短樁）應優先考慮降低承臺的設計標高，當兩標高相差不多于2倍管樁外徑時，可采用高標號混凝土接樁。應在管腔設置托板并放入鋼筋骨架后，澆灌樁微膨脹混凝土，其強度等級宜與承臺相同，且不應低于C40。填芯前，應先將管樁內壁浮漿清理干凈，并涂刷強度等級不低于42.5級的純水泥漿或混凝土界面劑兩遍。填芯長度不得小于5倍管樁外徑，且不得小于2.0米。

4.3 C類樁、非傾斜樁的處理

對于檢測出的裂縫在2.5m范圍內的C類樁挖至裂縫下1000mm，將管樁內外壁清洗干凈，將管樁內外壁刷混凝土界面劑，支模、澆搗樁頭，其中管樁內插入托板及鋼筋骨架，鋼筋骨架長度為裂縫深度加2m，管樁內灌注微膨脹混凝土。管樁外部扎成600×600的方形樁頭，澆至裂縫以下1m處。

對于檢測出的裂縫在2.5m范圍以外的C類樁，則按下列步驟處理：清除管樁內孔泥石雜物，保證管內孔深達裂縫深度加2m，在管樁內孔插入托板及鋼筋骨架，鋼筋骨架長度為裂縫深度加2m，管樁內灌注微膨脹混凝土。

對于C類樁同時又是露樁或短樁的，還應按前述露樁或短樁的處理辦法。

4.4傾斜樁、同時一般為C類樁的處理

對于檢測出的裂縫在2.5m范圍內的C類傾斜樁挖至裂縫下1000mm，將管樁內外壁清洗干凈，用千斤頂頂樁，盡可能復位，將管樁內外壁刷混凝土界面劑，支模、澆搗樁頭，其中管樁內孔插入托板及鋼筋骨架，鋼筋骨架長度為裂縫深度加2m，管樁內灌注微膨脹混凝土。管樁外部扎成600×600的方形樁頭，澆至裂縫以下1m處。樁頭做完拆模后應在樁身兩側孔隙中灌填C20級配砂石。

對于檢測出的裂縫在2.5m范圍以外的C類傾斜樁，則按下列步驟處理：（1）測樁頂最大傾斜面，判斷樁身彎曲方向，從而確定水平頂樁方向。（2）樁頂方向上確定與原設計樁位最接近處為取土孔位。（3）用鉆孔灌注樁施工方法取土成孔，孔徑同管樁樁徑，孔深同裂縫深度。（4）安裝水平型鋼支架及小噸位油壓千斤頂。（5）分級加載水平頂樁，最大頂樁荷載≤60KN。（6）實測樁頂面至水平后停止加載并在樁身兩側孔隙中灌填C20級配砂石。（7）清除管樁內孔泥石雜物，保證管內孔深達裂縫深度加2m。（8）管樁內孔插入托板及鋼筋骨架，鋼筋骨架長度為裂縫深度加2m，管樁內灌注微膨脹混凝土。

經過以上處理，露樁及短樁已達到設計標高；C類樁裂縫以下2m起至樁頂的空心管樁成了實心樁，經檢測處理過C類樁能達到B類樁的質量要求，可作為工程樁使用；傾斜樁已糾直，經樁身完整性檢測可作為工程樁使用。

5　補樁及整體基礎處理

5.1補樁

在前述C類樁、傾斜樁處理后，進行了樁身承載力的檢測。本工程正常檢測樁數依據規范為11根。由于存在前述工程樁的質量問題，因此，除對正常區域按1%抽測外，在工程的中部區域，針對處理過的樁，還加測了12根。經檢測，西部區域及東部區域樁身承載力均達到了設計要求。中部區域測得處理后的樁承載力離散性較大，最大單樁承載力1700KN，最小1000KN，平均為1400KN，為設計要求1600KN的87.5%。同時還有5根D類樁廢棄不用，因此局部不夠的地方仍需考慮補樁處理。

鑒于前面檢測樁及工程樁處理時基坑已開挖，再回填土或砂石墊層將費工費料，且局部土層液化已成事實。補樁如果采用靜壓預應力管樁，打樁及樁架移機過程中對已有的工程樁將產生較大側壓力，難保不會再次出現偏樁、斜樁情況。因此，補樁應采用非擠土類樁型，且施工機械應盡可能自重較輕，以減少對地面的壓力。設計采用鉆孔灌注樁補樁，補樁總數為67根，單樁極限承載力Quk=1800KN，樁長同相鄰位置管樁的樁長。補樁后，經5根樁的承載力檢測，均達到設計單樁承載力的要求。

5.2整體基礎處理

原設計承臺均為獨立樁基承臺。各區域單樁承載力經檢測，離散性較大，基礎設計應整體考慮該問題。設計人員經綜合前述的情況，處理如下：

在工程的西部區域及東部區域未出現傾斜樁，僅出現短樁、露樁，95%以上的樁能達到A、B類樁，樁基承載力經檢測能達標，因此仍采用獨立樁基承臺。

在工程的中部6層區域，原設計樁數較多較密集。C類樁、傾斜樁大量出現在本區域，處理后單樁承載力離散性較大，后補的灌注樁由于樁間距的要求，布樁并不在受力最合理處，因此，應考慮提高該區域基礎承臺的整體剛度，使不同的樁共同受力，以抵抗不均勻沉降。設計將中部6層區域做成了局部樁筏基礎，筏板厚1400。由于筏板剛度較大，能協調不同承載力的樁、不同樁型的樁共同工作；其他中部區域做成了柱下條形基礎，柱下條形基礎采用縱橫向剛度很大的地梁拉連，地梁高1400，能協調不同承載力的樁、不同樁型的樁共同工作。

6　處理結果及沉降觀測結果

本工程于2004年竣工并投入使用，目錄已安全使用11年。2009年、20014年2次對本工程進行立面維護及內部保養維護，均未發現沉降型裂縫，因此主體結構是沉降均勻的，主體是穩定的。

本工程建成后第一年內每3個月一次沉降觀測，第二年內每6個月一次沉降觀測，第三年起每年一次沉降觀測，到本稿為止，最大沉降22mm（發生在中部區域），最小沉降12mm（發生在東部區域），經計算，相鄰柱基的最大沉降差小于千分之一，滿足《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011的建筑物的地基變形容許值。

7　設計的反思總結及施工預防措施

7.1設計的反思總結

（1）對于持力層起伏變化很大地段及持力層為密實砂層或硬塑—堅塑的粘土層的，采用管樁應特別慎重。本工程設計時為2002年，當時還沒有預應力管樁規程，設計僅參考了一般預制樁的規程，一般預制樁對上述持力層的樁基沒有特別嚴格的規定。而現行《預應力混凝土管樁基礎技術規程》DGJ32/TJ109-2010對管樁的適用范圍有較嚴格的規定，設計應執行之。（2）具體設計樁長時從分析勘察資料入手，在持力層起伏變化較大處應要求補充勘察，重要柱子位置應布置鉆孔，查清持力層深度、性質；對于重要建筑物，勘察單位應提交“持力層等高線圖”或“持力層等深線圖”［2］。（3）場地要平整堅硬，對表層土承載力較低的應提出提高表層土承載力的處理措施，使提高承載力后的表層土能承受樁機施工過程中的壓力和樁架移機過程中的壓力。（4）為減少壓樁過程中及樁架移機過程中對已施工樁的側壓力，樁頂標高宜控制深一些，以保證自然地坪到樁頂有一定的厚度。一般在硬土區控制厚度為大于1.5m，軟土區控制厚度為大于2.5m。

7.2施工預防措施

（1）對于持力層起伏變化較大地段及持力層為密實砂層或硬塑—堅塑的粘土層的，應隨時監測最終壓樁力變化。實際施工樁長與設計不符的應及時與設計人員聯系，調整樁長，避免或減少露樁及短樁。（2）對表層土承載力較低的，應嚴格執行設計提出的提高表層土承載力處理措施。（3）打樁過程中注意樁機開行路線，不能在同一線路上，反復開行，導致表層軟弱土層液化。雨季施工時，樁架移機時應在行走路線上鋪設鋼板，以減少對表面土層的壓強。（4）打樁時發現樁不垂直應立即糾正，必要時，應將樁拔出，重打。嚴禁用移動樁架等強行回扳的方法糾偏，將樁身拉裂、折斷。（5）管樁打完后進行基坑開挖時，應分層均勻進行，樁周土高差不宜超過1m，硬土區離樁頂標高還有0.5米、軟土區離樁頂標高還有1.0米土層厚度時，應采用人工挖土。

［1］陳征.靜壓樁施工常見的質量問題及預防與糾正措施［J］.廣西城鎮建設，2006，（10）：28-30.

［2］吳存富，徐錦鋒，顏傳國，等.增強型預應力混凝土離心樁施工技術［J］.浙江建筑，2010，（10）：89-92.

［3］孔國強，汪水森.管樁施工中常見的質量問題及防治對策［J］.浙江水利科技，2010，（5）：68-70.

（責任編輯楊荔晴）

The Quality Treatment of the Pre-stressed Pipe Pile Project of a Building

LIU Yong-ping
（Jiangyin Institute of Architectural Design Co.Ltd，Jiangyin Jiangsu 214431，China）

This paper has discussed a few quality issues in the process of the pipe pile construction，such as exposed piles，short piles，C-piles，and inclined piles.Based on the direct constructional experience，it analyzes the reasons，proposes the solutions and finally a summery and a preventive means are given.

exposed pile；short pile；C-pile；inclined pile

TU712.4

A

1671-0142（2015）06-0034-04

劉永平（1971-），男，江蘇江陰人，高級工程師.