管樁施工質量事故的處理研究

摘要：靜壓預制管樁文章對場地條件、表面土層地質情況及樁身質量要求極其嚴格，因此在設計及施工過程中如不考慮到淺部斷樁、斜樁等樁的質量問題，必然造成不可避免的事故。文章結合實際工程，分析了管樁偏樁、斷樁事故的現狀和原因，并且針對性地提出了處理方案，經實踐證明，處理效果良好。

關鍵詞：預應力管樁；斷樁；偏樁；管樁施工；質量事故

中圖分類號：TU473 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）15-0163-02

近年來，靜壓預制管樁在建筑工程樁基礎設計中被大量采用，其主要優點是在施工過程中噪音小、無振動、無沖擊力，樁長度易調整，施工速度快，壓力值直觀，對周圍建筑物影響小，設計取值大，特別適合大噸位靜載液壓樁機的施工。

由于靜壓預制管樁的工作原理是樁極限承載力越大，要求靜載液壓樁機噸位就越大，對場地條件、表面土層地質情況及樁身質量要求越嚴。因此在設計及施工過程中如不考慮到淺部斷樁、斜樁等樁的質量問題，必然造成不可避免的事故發生。以下就某工程管樁淺部斷折原因進行分析。

一、工程概況

云山小區二期工程是11層、15層住宅，總用地面積11.2萬m2，建筑面積22.18萬m2，全部采用預應力混凝土管樁。其中，小區二期工程31#住宅樓地上13層，采用鋼筋混凝土剪力墻結構體系，現澆鋼筋混凝土樓板，基礎部分為鋼筋混凝土獨立承臺，采用PTE（壁厚80）型Φ500預應力管樁，靜壓法工藝成樁，總樁數為152根，單樁豎向抗壓承載力特征值預估值為1100kN，單樁豎向抗壓極限承載力為2200kN。

本場地位于長江漫灘，地基土主要為沖洪積、淤積成因地層。地層分布總體較穩定。淺部以軟弱土為主，主要分布高壓縮性，高靈敏度，低強度淤泥質粘性土，下部沙土分布連續、穩定，自上而下顆粒漸粗，密實度漸好。場地原為菜地，地形簡單平坦，無不良地質現象，場地水對混凝土無侵蝕性。地基各土層承載力參數見表1：

二、工程事故狀況

樁基施工結束土方開挖后，根據現場測量和低應變檢測，樁的平面位置偏差有部分超過規范允許值，樁身質量完整性有部分存在嚴重缺陷。

（一）樁偏位情況

總樁數152根，發生樁位偏差的樁計125根，其中正常允許偏位的樁計49根。按《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》有關規定，三樁以下承臺樁允許偏差100mm，大于三樁承臺樁允許偏差1/2樁徑。超過規范允許偏差的樁計76根，為總樁數的50%，分布見表2：

（二）樁身質量缺陷

總樁數152根，其中有2根樁因成樁樁頂標高下落，難以檢測，實檢150根發現I、II類樁92根，占總樁數的61.3%；III類樁19根、占總樁數的12.7%；IV類樁39根，占總樁數的26.0%。裂縫位置分布范圍約在樁頂以下1.5～7.0m處，比較嚴重的有1根，可檢測到上述兩個集中區域上、下兩道裂縫，樁位有傾斜、位移現象。

三、事故原因分析及處理方案

處理措施應依據受損實際狀態并推斷造成受損的可能因素，針對受損的實際狀態采取技術措施。

（一）原因分析

該場地自然地面平均高程約為+5.6m，設計±0.00為+7.2m，樁頂高程為+3.7m。開挖深度約為1.9m左右，樁頂以下6.5～7.0m厚為②-2層淤泥質粉質粘土，為流塑狀、高飽和、高靈敏弱土層，fak =60 kPa其下③-1層稍中密粉砂夾粉土層，fak=140kPa，樁在③-1具有相對嵌固作用，當挖土程序如有不當，開挖過程中，未開挖面對已開挖面形成高差自重壓力，上部軟弱土層對樁具有橫向擠壓作用；壓樁機在施壓過程中，樁機移位，反復行走、搓支，壓樁機自重較大，軟土層在豎向荷載碾壓下產生對樁的橫向擠壓。此兩種影響在軟土層中對樁產生的橫向擠壓荷載應是上部（樁頂）最大，沿深度衰減，近似于倒三角形頒線性荷載，樁在③-1層較好土層內具有“嵌固”作用，樁類似懸臂梁，樁的變形應是撓曲型的、連續型的。小應變檢測樁的裂縫分布范圍在樁頂以下1.5～7.0m，均發生在軟土層內，III類樁26根有21根均檢測出上下兩道裂縫，可以佐證。即使IV類樁也有一根發現上下兩道裂縫。

（二）處理方案

關于樁的缺陷，根據以上判斷，采取內灌芯棒（鋼筋籠）砼的補強措施。19根III類樁取土至缺陷位置以下2m處，IV類樁取土至缺陷位置以下2.5m處，取土后對管孔進行沖洗，回填50cm砂石混合料后下鋼筋籠（主筋6Φ18、箍筋Φ8@100），澆注C40混凝土，在樁斷裂處澆筑混凝土需延長振搗時間，保證混凝土密實。

關于樁的偏位：壓樁過程樁的就位原始偏差，應已包含規范允許偏差之內，個別大偏位的樁不排除原始就位誤差因素。主要偏位原因系因樁的橫向擠壓造成。統計樁偏位量分布，不超過1個樁徑Φ500的偏位樁占總偏位的92%，在樁的承載能力滿足的前提下，偏位對于獨立承臺，將會造成荷載忠與樁的組合形心偏移過大，發生附加彎矩，可以采取聯合承臺的方法加以處理。

四、事故處理情況和處理結果

（一）補強效果評價

III、IV類樁采用內灌芯棒砼加固后，采用高應變檢測承載能力。因單樁靜載荷試驗前未做高應變檢測，即缺少高應變與靜載荷試驗相關對比資料，本次高應變檢測對I、II類樁及采取補強措施后的III、IV類樁同時采用高應變檢驗，以期檢測補強后的III、IV類樁與樁身質量完整和基本完整的I、II類樁，其豎向承載力是否存在差異或變化幅度。

高應變檢測10根樁，結果如下：

I類樁2根：42#，Ru=1803Kn；66#，Ru=1999.7kN

II類樁2根：17#，Ru=2069.5kN 93# Ru：2057.3kN

補強后的III類樁2根：41#，Ru=2045.5kN；138#，Ru=1983.6kN

補強后的IV類樁4根：18#，Ru=2192.0kN；19#，Ru=1820.5kN；53#，Ru=1917.8kN；130# ，Ru=1850kN

I、II類樁共4根，其平均值Ru=1982.4kN

III、IV類樁共6根，其平均值Ru=1944.7kN

兩者差異僅為2%，可以認為，經補強后的III、IV類樁豎向承載能力已經達到I、II類樁的要求。

根據I、II類樁及補強后的III、IV類樁計10根綜合分析：極差為389<0.3×1968.9=591.67kN，參考JGJ106-2003《建筑樁基檢測技術規范》有關規定，Ru可取平均值，即可滿足承載要求。

（二）特別加固處理

對6根（88#、121#、147#、149#、150#）偏位大于500mm的樁，其中偏位最大的147#（偏位900mm）、148#（偏位1080mm），位置靠近，集中發生大偏位，因此對此2樁，補做了高應變檢測，檢測結果：147#、148#，承載力損失較大，建議在147#～150#樁附近合適位置于聯合承臺上預留2～3個錨桿靜壓樁孔。根據沉降觀測資料，必要時做錨桿靜壓樁后處理補強，錨桿樁可采Φ19鋼管。

（三）沉降觀測

經過16次的觀測及計算，該樓累計平均沉降量為31.5mm，其中最大沉降量為33.3mm（位于1號觀測點），最大沉降量為29.6mm（位于6號觀測點）。最后一次觀測平均沉降量為6.15mm，最后一次觀測平均沉降速度為0.053mm/d。根據規范規定建（構）筑物竣工驗收的地基變形標準，其最后一次觀測平均沉降速度、基礎整體傾斜值、累計平均沉降量等指標均符合建（構）筑物竣工驗收的地基變形標準。與相鄰同類建筑相比，該樓的各項變形指標量都相對較小。在竣工交付時，對預留樁孔作了封堵處理。

五、結語

1．因PHC樁橫向剛度較脆弱而不能受強烈的撞擊或震動，故當運輸或堆放不適時，易出現結構裂縫；同時在反復施壓產生的拉、壓力作用下，裂縫會有所發展并造成樁身破損。

2．沉樁路線要合理選定。預應力管樁施工時，隨著入樁段數的增多，各層地質構造土體密度隨之增高。土體與樁身表面問的摩擦阻力也相應增大，壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁的壓力阻力基本接近，入樁路線應選擇單向行進，不能從兩側往中間進行（即所謂打關門樁），使地基土在入樁擠密過程中，土體可自由向外擴張，以避免因土的擠壓而造成部分樁身傾斜，保證了群樁的工作基本均勻并符合設計值。

3．場地要平整堅硬，在較軟的場地中適當鋪設道渣，不能使樁機在打樁過程中產生不均勻沉降，靜壓樁樁機對施工場地要求較高，由于樁機及配重達500t以上，為防止樁機下陷而造成樁身傾斜、樁機擠壓對樁位的影響，影響施工質量及施工安全，必須對施工場地進行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承載力，使其達到靜壓樁施工要求。

參考文獻

[1]建筑樁基礎技術規范（JGJ94-94）[S]．中國建筑工業出版社，1994．

[2]既有建筑地基基礎加固技術規范（JGJ123-2000）[S]．中國建筑工業出版社，2002．

[3]胡中雄．土力學和環境土力學[M]．同濟大學出版社，1997．

作者簡介：任建國（1974－），男，寧夏隆德人，寧夏伊斯蘭地質工程公司工程師，項目技術負責人，研究方向：樁基、地質工程施工。