預應力管樁施工質量事故的分析及處理措施

深圳市建檢鉆芯實業有限公司 廣東深圳 518000

摘要：本文主要針對預應力管樁施工質量事故的分析及處理措施展開了探討，通過結合具體的工程實例，對施工狀況和問題原因作了系統的分析，并給出了相應有效的處理方案和措施，以期能為有關方面的需要提供參考借鑒。

關鍵詞：預應力管樁；質量事故；處理方案

預應力管樁具有著承載力高、單位承載力造價低、施工速度快、工期短、監理難度小、檢測方便等特點，在施工中被廣泛運用。但是在實際的施工過程中，預應力管樁的建設也存在著一定的質量事故，對整體的工程施工有著極大的影響。因此，為了預應力管樁的施工質量和安全，我們就需要認真分析施工事故的原因，并采取有效的處理措施防治和及時控制。

1 工程概況

某住宅樓工程，15棟小高層均為18層框剪結構，1層地下室，建筑面積約為18000m2，樁基礎，單樁最大荷載約為1400kN。基礎采用PHC500A（100）預應力管樁，管樁以⑥層黏土層作為樁端持力層，有效樁長為16～34m，總樁數為4551根。樁頂標高為-6.650m。打樁機械選用GZY-600靜壓樁機一臺和DD-6.3錘擊樁機二臺，卸樁選用160kN汽車吊。本文所述的為2012年開工的7號樓工程，建筑高度55.27m，共173根樁。現場實際樁布置及推進路線如圖1，數字為每根樁的打樁序列，由于場地西面和北面有建筑物、道路等設施，打樁順序基本從西北面向東南面行進。場地各土層的物理力學參數見表1。

注：箭頭為打樁推進的方向和路線；1～173為樁編號。

圖1 打樁順序

表1 場地土層物理力學參數

2 預應力管樁施工狀況

該工程先進行管樁施工再開挖地下室基坑，由于本工程建筑物有1層地下室，樁頂標高在地下室底板下，因此所有管樁施工均采用送樁器將最后1節管樁壓入土中達到設計土層。管樁施工過程中同時進行基坑圍護排樁施工，圍護排樁由水泥攪拌樁、止水帷幕墻和鉆孔灌注樁構成，待管樁、基坑排樁圍護工程施工完畢后，進行靜載試驗，再進行土方開挖和圍護支撐施工。

2.1 管樁靜載試驗

表2 管樁靜載試驗結果

a—樁A28；b—樁A116；c—樁A4。

圖2 靜載樁Q-s曲線

本次試驗反力系統采用靜壓樁機作為壓重加載裝置，加載系統采用電動油泵、千斤頂、壓力表系統加載，沉降觀測系統由基準梁（采用打入地下的4根鋼管上扣2根鋼管組成），在樁頂上設置2個百分表進行觀測。

采用并聯于千斤頂油路的壓力表測定油壓，根據千斤頂率定數據表換算荷載，加載分級進行，分級荷載為2倍設計特征值的1/12～1/8，逐級等量加載，逐級等量卸載。每級加載維持1h，按照5，15，30，45，60min分別讀取試樁樁頂沉降量各一次。每級卸載維持15min，并按5，15min分別測讀試樁樁頂沉降后，即可卸載下一級荷載，卸載為零后測讀樁頂殘余沉降量。對編號為A4、A28、A116等管樁進行了靜載試驗，試驗操作按照JGJ106—2003《建筑樁基檢測技術規范》要求進行，靜載試驗成果見表2，試樁荷載-沉降曲線如圖2所示。

從圖2和表2中可以看出：試驗樁A28、A116結果正常，Q-s曲線變化平緩，單樁極限承載力都大于2500kN，樁頂最大沉降分別為11.97，15.8mm，滿足設計要求。樁A4施加荷載從1032kN增加到1250kN時，樁頂沉降迅速增加，從6.8mm增加到87.3mm；當樁頂荷載從1250kN增加到1720kN時，樁頂沉降從87.3mm增加到91.8mm，樁頂荷載在增加470kN的過程中樁頂沉降僅增加了4.5mm；樁A4回彈率為2.5%。在排除樁身破壞因素后，認為A4樁頂沉降主要是由樁端刺入變形引起的；樁身發生一定位移后，樁端阻力逐漸發揮作用，使得樁頂沉降增量變小；因此可以認為樁A4發生了上浮，樁頂荷載達到一定值時，樁身發生了刺入位移，上浮樁樁頂沉降出現了急劇增加；此后，上浮樁的樁端阻力逐漸發揮作用，樁頂沉降增加緩慢，卸載后樁頂回彈較小。

2.2 管樁施工質量問題

工程樁和圍護樁施工結束后，進行了土方開挖，土質大多為淤泥，挖土至地下室底板下標高時，發現管樁偏位傾斜較多，施工現場見圖3，有132根樁出現不同程度偏位、傾斜。委托巖土勘察公司對全部管樁進行了低應變樁身完整性測試，測試結果為斷裂樁（Ⅲ類樁）61根，損傷樁（Ⅱ類樁）12根，焊接不良樁（Ⅱ類樁）5根。對樁頂標高測量，判定上浮樁有22根，部分測試結果見表3。

1—素填土；2—淤填土；3—淤泥；4—黏土；5—粉質黏土；6—粉質黏土夾粉土；7—斷樁區；8—損傷區；9—焊接不良區。

圖3 管樁斷裂、損傷、焊接不良示意

表3 部分管樁低應變樁身完整性測試結果

3 管樁施工質量問題原因分析

3.1 管樁上浮

預應力管樁屬于擠土類型樁，在滲透性很低的軟基中連續沉樁會產生很高的超孔隙水壓力并需長時間消散，沉樁產生擠土效應，引起土體發生豎向和水平位移，過量的土體豎向位移，造成地基隆起，使沉樁困難和樁體上抬，很容易發生先沉入樁上浮現象。上浮樁大多集中在樁位較密集區塊如：電梯井的中部。管樁施工初期，場地由于有未拆遷的障礙物，局部樁未按照施工方案要求的流向施打，導致局部擠土效應明顯。另外，由于地下室土方開挖，基坑土方的卸載作用，基底土體產生回彈，也會帶動管樁上浮。

3.2 管樁偏位、傾斜、損傷、斷裂

本工程場地土質從上到下分別為素填土、淤填土、淤泥層等，管頂標高為地表下6m左右，素填土、淤填土層厚約6m，淤泥層厚約9m，管樁上部正好處于淤泥層，該土層強度低、含水率高、靈敏度高、土體極其不穩定，壓樁過程中引起擾動，強度已經下降。本工程有一層地下室，需要進行大面積土方開挖，并且時間較長，挖機、裝載車的來回行進擾動土層，特別挖至淤泥層時，土層承載力較低，淤泥滑動變形明顯，對管樁產生擠壓作用。另外挖機、裝載車時有碰撞管樁，加上機械在淤泥土層上時有陷滯，加重對管樁的影響，直接造成管樁偏位、損傷、斷裂，從損傷、斷裂部位來看，基本都發生在管樁上部，恰是在淤泥土層部位。管樁斷裂損傷狀況見圖4。小區工程由于場地限制，大量土方回填和堆放7號樓基坑圍護樁墻后，基坑內土方產生較大側向土壓力，加大管樁的側向位移。

3.3 管樁焊接不良

按根據預應力管樁標準圖集03SG409有關管樁焊接施工操作要求規定，管樁焊接時要求先對稱點焊4～6點，再由兩名熟練焊工對稱施焊，焊縫應連續飽滿，不得有夾渣或氣孔，其層數應在兩層以上。每個接頭一般約花25min焊完，再等焊縫自然冷卻8min后，才能繼續施打或壓樁，并按設計時間要求、施工標準要求涂刷防銹漆。但現場管樁焊接時間往往不能滿足要求，而軟土地基地下水位較高，土層含水豐富，未冷卻的焊縫遇水會發生淬火、收縮等，引起焊接不良的現象。

4 管樁質量問題處理方案

4.1 偏位傾斜樁處理

主要采用糾偏措施：糾偏主要施工機械為50kN的手拉葫蘆，150kN的千斤頂10個，Φ18鋼絲繩若干。16型鋼、18型鋼若干，空氣壓縮機1臺，3BL-9高壓噴射機2臺，長度不等的Φ100鋼管若干，水泵若干，清孔用勘探機2臺。主要施工步驟為：

（1）先測量樁的位移、傾斜程度。采用高亮的手電筒對樁的內孔進行檢查并有監理等相關單位復查，檢查包括傾斜度和平面斷裂位置。

（2）對偏位樁按不同位置做好分類，對近偏位傾斜但不錯位的樁可在樁端直接套管鋼絲繩糾偏，對有錯位情況的樁應采用套管糾偏的方法。

（3）挖開混凝土墊層的同時挖去樁身偏位反方向土，開挖范圍根據樁的偏移程度確定；根據樁偏位方向采用手拉葫蘆以周邊樁為參照對象測定方位和角度；在專人指揮下開始均速緩慢拉動葫蘆，逐步糾偏，前期以10cm/h的速度進行，到后面階段，采用5cm/h的速度進行。糾偏過程中應對樁的角度進行觀測。

（4）樁糾偏基本到位后，應及時控制軸線復合樁位并檢測樁豎直度。確認到位后，樁偏位反方向及時回填砂石，澆注混凝土至管樁墊層標高，起到穩固作用。為確定糾偏的樁達到設計承載力和樁體與土體摩擦力，采用回填砂石料，隨后用壓力注漿或C15強度等級的混凝土回填，具體糾偏方案見圖4。

a—糾偏剖面；b—糾偏平面。

1—糾偏前位置；2—糾編后位置；3—手拉葫蘆；4—鋼絲繩；5—人工開挖區；6—沖淤區；7—支撐樁。

圖4 糾偏示意

4.2 上浮樁處理

對上浮樁采用全面復打措施，復打機械選用錘擊先“冷錘”10擊，以便調整順直度并將樁身激活，然后降低錘擊能量，采用重錘輕擊，貫入度要逐漸收斂。當下沉量超過上浮量且不能收斂時，可判定為問題樁，采用補樁等措施處理。

4.3 裂縫、斷裂樁處理

采用管樁補強措施，先用高壓水槍對管樁內芯進行沖淤處理，清理管樁內雜物，清理深度至管樁斷裂缺陷處以下3m；將制作好的鋼筋籠放入管樁內，鋼筋籠配主筋6Φ22，并在斷裂位置上、下1.5m范圍內加密6Φ25鋼筋，鋼筋籠下至斷裂位置以下約2.5m處，鋼筋籠底端焊3.0mm厚鋼板，頂端采用加長筋固定在樁頂上；再澆筑摻有微膨脹劑的C40混凝土，當振動棒無法插入鋼筋籠底部時，在樁孔內放入一根足夠長的鋼管，然后用振動棒對鋼管進行振動。而在樁缺陷處適當增加振搗時間，工程具體做法見圖5。樁糾偏場地設置2.5m×2.5m，深度為1m的集水坑，施工泥漿導入集水坑，基坑外設置泥漿池，使施工產生的泥漿外排到泥漿池后，裝車外運。

1—C40混凝土灌芯；2—預應力管樁；3—斷裂裂縫處另外綁6Φ25鋼筋；4—斷裂、裂縫；5—鋼筋搭接在頂板；6—6Φ25主筋；7—Φ8@150箍筋；8—3mm厚鋼板。

圖5 管樁補強示意

4.4 處理后仍達不到設計要求的樁處理

對采用糾偏、復打、補強等方法處理過的樁，缺損部分較多的樁采用補樁處理。考慮預制管樁補樁會產生擠土效應，綜合本工程由于基坑開挖后場地限制等因素影響，采用鉆孔灌注樁進行補樁，樁徑600mm，鉆孔灌注樁機械相對輕巧靈活，并可避免擠土效應的產生，共補樁23根。

5 管樁質量處理驗收結果

以上上浮樁、偏位樁、裂縫損傷樁、斷裂樁、焊接不良樁、補樁等處理樁施工完畢，待混凝土養護強度達到標準要求后，全面進行低應變樁身完整性試驗檢測，所有Ш類樁均達到了Ⅱ類樁要求，糾偏后樁的單樁承載力極限值滿足設計要求。

基礎施工完成后，進行了地下室施工和主體結構施工，在建筑四周布置了沉降觀測點，層層觀測，監測建筑物沉降狀況，沉降觀測結果為：施工到3層時，觀測點沉降分別為1，2，3mm等，最大沉降為3mm；施工到4層時，觀測點沉降分別為2，3，4，5mm等，最大沉降為5mm；施工到5層時，觀測點沉降分別為4，5，6mm等，最大沉降為6mm；施工到18層時，觀測點沉降分別為10，11，12mm等，最大沉降為12mm。每層沉降最大值都發生在M3、M9監測點。實測沉降資料顯示該大樓沉降較小，且沉降較為均勻，滿足使用要求，說明該建筑物管樁偏位經過糾偏扶正、灌芯補強及補樁處理后的效果達到了預期目的。

6 結束語

綜上所述，為了預防和控制預應力管樁施工質量事故的發生，我們就需要認真分析事故發生的原因，并制定合理的處理方案和采用有效的處理措施。本文就預應力管樁施工質量事故的分析及處理措施進行了探討，相信對有關方面的需要能有一定的幫助。

參考文獻：

[1]蔣乃炯.預應力混凝土管樁質量事故處理[J].工程勘察.2012（04）.

[2]許凌云.錘擊預應力管樁工程質量事故分析與處理[J].工程質量.2008（01）.