PHC管樁樁頭缺陷補強或修復加固技術探討

支銘偉

（江蘇為行環境科技有限公司，江蘇泰州 214500）

0 引言

PHC管樁由于單樁承載力高、機械化施工程度高、樁徑種類多樣及地質條件適應性強等優點，被廣泛應用于建筑、交通、水利、市政等各個領域。

雖然管樁預制和施工工藝已經相當成熟，但PHC管樁預制質量有好壞、沉樁技術水平良莠不齊及地質條件復雜等原因也經常會發生管樁樁頭破損或者局部樁身開裂的情況。在工程施工中遇到此類情況是直接報廢，然后通過設計變更進行補樁或者因無合適樁位補樁而改變工程結構或施工工藝等，導致工程成本增加、工期延長、工程使用功能降低，同時也留下一定的安全隱患。因此，科學合理的樁頭修復方法不但可以加快施工進度，保證質量，也可各方受益。

1 研究背景及原因分析

1.1 研究背景

泰州港靖江港區地處長江三角洲江蘇省靖江市境內，長江下游北岸。靖江港區擁有長江岸線52.3km，區位優勢明顯，溯江而上，距南京約190km，順流而下，至上海約100km，北依遼闊的蘇北大平原，南與江陰市、張家港市隔江相望，是長江下游一個重要的對外口岸。隨著長江岸線的開發，近年來靖江市對內港池的建設尤為重視。

靖江港區內港池多采用高樁梁板式結構，樁基采用B型PHC管樁。根據2007～2015年靖江港區新港作業區碼頭（一期）內河泊位（320根）、新港作業區碼頭（二期）內河泊位（320根）、下青龍港港池碼頭工程東區（357根）、下青龍港港池碼頭工程西區（400根）和尚港內港池碼頭工程（753根）等5個碼頭單位工程共計2150根PHC管樁沉樁匯總情況來看，樁頭缺陷主要有二種典型破壞形式，一種是混凝土粉碎性破壞，另一種是裂縫破壞，其中前者占整個破壞比例的90%以上。

1.2 原因分析

造成管樁樁頭缺陷的原因有很多，主要分為以下幾類：

（1）PHC管樁預制質量問題：出現盆碟狀端頭板、端板與樁身不垂直、墩頭凹出端板面、鋼套箍與樁身結合處漏漿、樁頭內部有空洞或蜂窩等；在管節生產過程中，已產生縱向微細裂縫的管節未被發現而混入合格品之中。

（2）地質條件：地質條件突變（上軟下硬，軟硬突變），導致樁身承受的拉應力超過樁的預應力值；

（3）沉樁技術水平：樁錘偏大導致樁錘錘擊力過大、錘擊速度過快；樁身及樁位傾斜率超過規范要求。

上述幾個方面的原因造成在沉樁過程中應力集中，導致PHC管樁樁頭破損或者局部樁身開裂。

2 缺陷修復方案選擇

樁頭出現缺陷后，先分析PHC管樁破損程度、破損樁頭所在樁節、沉樁的錘擊數，再結合施工區域水文地質情況和樁機、錘型號，最終確定修補方案。缺陷修復方案主要針對于樁頭破損而樁身無明顯缺陷或局部裂縫的情況，對于樁身大面積破損需要經設計單位重新設計確定補樁方案的不在本文研究范圍內。

3 缺陷修復

3.1 環氧樹脂混凝土補強

3.1.1 補強思路

對于破損部分考慮截除，由于截樁后的樁長不滿足設計樁長要求，需要另配一節短樁進行接長處理，而且下節樁樁頭需要滿足強度和能提供連接端板二項要求。根據補強思路，決定在截除后的樁頭加鋼抱箍和連接端面板以滿足接樁要求，在鋼抱箍內澆高強環氧混凝土以滿足強度要求，具體補強方案見圖1。

3.1.2 施工流程

樁頭處理→樁頂面處理→制作樁芯吊籠→安放法蘭盤→鋼抱箍安裝→樁芯填充→待強度達要求后繼續沉樁。

3.1.3 施工方法

圖1 管樁樁頭補強方案

將樁頂破損部位及有裂紋的樁頭利用切割機如切除（見圖2），切除樁頂的同時保留原有的樁主筋，主筋長度預留長度約為5cm；用砂輪打磨樁頂面，用水平尺校準樁頂面的水平度；吊籠底板比標準樁孔略小，放置吊籠底板前將樁孔內浮漿清除。吊籠及底板中心預留一個5～10cm的塑料管作為通氣孔；將新的法蘭盤與樁頂預留主筋進行焊接，法蘭盤距離樁頂面約3～5cm，法蘭盤安裝時用水平尺控制其頂面平整度；法蘭盤安放好后，在樁頂上加一個約50cm長的鋼抱箍，抱箍厚約5mm，并將抱箍與法蘭盤電焊連接；現場用高強環氧樹脂、同制樁的水泥和級配的石子拌制（比例為：1:1:2.5）環氧混凝土，再將環氧混凝土填充至樁芯中，并用鋼筋搗實，邊填充邊搗實。

圖2 破損樁頭截除

3.1.4 注意事項

環氧混凝土填充完畢后，檢查法蘭盤與混凝土間是否有空隙，發現空隙及漏漿情況后及時處理；待環氧混凝土達到強度，并控制在修補好樁頭后36h以后才能后續接樁施打；修補后的樁頭施打時要加10cm厚的緩沖墊，先采取重錘低擊15～20次后，看到樁身開始活動了，再按常規方法將樁打入。

3.2 化學灌漿+碳纖維布修復加固

3.2.1 修復加固思路

若樁身局部出現裂縫，經小應變檢測，樁身完整性檢測屬Ⅱ類樁。此類樁缺陷如位于水位變動區，必須要先對裂縫進行處理，才能滿足耐久性要求。同時利用碳纖維布先進復合材料，強化與原有樁構件協同工作，從而加固補強及改善結構構件受力性能。修復加固方案如下：對樁身裂縫先進行灌漿處理，其次對受損部位涂刷CH環氧混凝土浸漬材料浸漬，再對樁表面進行豎向粘貼二層和橫向粘貼碳纖維布一層加固處理，最后在表面噴涂CH高耐候性氟碳防碳化老化涂層材料進行保護處理。

3.2.2 施工流程

裂縫處理→表面處理→粘貼碳纖維→表面防護

3.2.3 施工方法

對縫寬大于或小于0.5mm的裂縫都采取壓力注漿處理，對微細裂縫和空隙采用浸漬材料涂刷表面滲透封閉，以恢復混凝土對鋼筋的握裹力及混凝土的整體強度。

待混凝土裂縫灌漿材料凝固后，拆除灌漿管并表面打磨，用風將表面打磨留下的灰塵吹干凈，配制CH環氧混凝土浸漬材料，配比為A:B=4:1（重量比）。攪拌均勻后對其受損混凝土部位均勻噴涂或涂刷，覆蓋整個混凝土表面。

4 工程實例應用

實例1：靖江港區新港作業區碼頭（一期）內河泊位，樁型φ800B型PHC管樁，樁編號20E，設計樁長40m（分15+15+10三節），設計樁頂標高+2.13。樁頭破損發生在中節樁，貫入度為18mm，總錘擊數785。處理方案：將破損段截除1.3m，采用環氧樹脂混凝土補強對接頭進行處理，待環氧混凝土達到強度后繼續接樁施打。最終樁長39.2m，貫入度為5mm，總錘擊數1485，單樁極限承載力4875kN，樁身完整性Ⅰ類。雖然樁長短了0.80m，但樁身完整性和單樁極限承載力均滿足要求。

實例2：下青龍港港池碼頭工程東區，樁型φ800B型PHC管樁，樁編號J12B，設計樁長39m（分15+14+10三節），設計樁頂標高+2.25。沉樁過程中未出現異常，在小變應變檢測時發現樁頂向下1m處存在缺陷，樁身完整性判定為Ⅱ類樁。雖然Ⅱ類樁對樁的使用沒有影響，但考慮到缺陷位于水位變動區，仍考慮對此樁按化學灌漿+碳纖維布修復加固，見圖3。修復完使用至今，碼頭未出現異常。

圖3 樁身包裹碳纖維布

5 結論與建議

通過分析和工程實例使用，形成PHC管樁樁頭缺陷補強或修復加固行之有效而且可靠的處理方案，解決PHC管樁因樁頭缺陷而導致重新進行補樁而引發的技術和經濟難題。在施工中遇到樁頭缺陷可借鑒使用，在保證質量、降低成本、加快進度和確保安全等問題上均具有良好效果。