管樁施工質(zhì)量事故的處理研究

摘要：靜壓預(yù)制管樁文章對(duì)場(chǎng)地條件、表面土層地質(zhì)情況及樁身質(zhì)量要求極其嚴(yán)格，因此在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中如不考慮到淺部斷樁、斜樁等樁的質(zhì)量問(wèn)題，必然造成不可避免的事故。文章結(jié)合實(shí)際工程，分析了管樁偏樁、斷樁事故的現(xiàn)狀和原因，并且針對(duì)性地提出了處理方案，經(jīng)實(shí)踐證明，處理效果良好。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力管樁；斷樁；偏樁；管樁施工；質(zhì)量事故

中圖分類號(hào)：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2009）15-0163-02

近年來(lái)，靜壓預(yù)制管樁在建筑工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中被大量采用，其主要優(yōu)點(diǎn)是在施工過(guò)程中噪音小、無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊力，樁長(zhǎng)度易調(diào)整，施工速度快，壓力值直觀，對(duì)周圍建筑物影響小，設(shè)計(jì)取值大，特別適合大噸位靜載液壓樁機(jī)的施工。

由于靜壓預(yù)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(jī)噸位就越大，對(duì)場(chǎng)地條件、表面土層地質(zhì)情況及樁身質(zhì)量要求越嚴(yán)。因此在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中如不考慮到淺部斷樁、斜樁等樁的質(zhì)量問(wèn)題，必然造成不可避免的事故發(fā)生。以下就某工程管樁淺部斷折原因進(jìn)行分析。

一、工程概況

云山小區(qū)二期工程是11層、15層住宅，總用地面積11.2萬(wàn)m2，建筑面積22.18萬(wàn)m2，全部采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。其中，小區(qū)二期工程31#住宅樓地上13層，采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，基礎(chǔ)部分為鋼筋混凝土獨(dú)立承臺(tái)，采用PTE（壁厚80）型Φ500預(yù)應(yīng)力管樁，靜壓法工藝成樁，總樁數(shù)為152根，單樁豎向抗壓承載力特征值預(yù)估值為1100kN，單樁豎向抗壓極限承載力為2200kN。

本場(chǎng)地位于長(zhǎng)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(wěn)定。淺部以軟弱土為主，主要分布高壓縮性，高靈敏度，低強(qiáng)度淤泥質(zhì)粘性土，下部沙土分布連續(xù)、穩(wěn)定，自上而下顆粒漸粗，密實(shí)度漸好。場(chǎng)地原為菜地，地形簡(jiǎn)單平坦，無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象，場(chǎng)地水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。地基各土層承載力參數(shù)見(jiàn)表1：

二、工程事故狀況

樁基施工結(jié)束土方開挖后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和低應(yīng)變檢測(cè)，樁的平面位置偏差有部分超過(guò)規(guī)范允許值，樁身質(zhì)量完整性有部分存在嚴(yán)重缺陷。

（一）樁偏位情況

總樁數(shù)152根，發(fā)生樁位偏差的樁計(jì)125根，其中正常允許偏位的樁計(jì)49根。按《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，三樁以下承臺(tái)樁允許偏差100mm，大于三樁承臺(tái)樁允許偏差1/2樁徑。超過(guò)規(guī)范允許偏差的樁計(jì)76根，為總樁數(shù)的50%，分布見(jiàn)表2：

（二）樁身質(zhì)量缺陷

總樁數(shù)152根，其中有2根樁因成樁樁頂標(biāo)高下落，難以檢測(cè)，實(shí)檢150根發(fā)現(xiàn)I、II類樁92根，占總樁數(shù)的61.3%；III類樁19根、占總樁數(shù)的12.7%；IV類樁39根，占總樁數(shù)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(yán)重的有1根，可檢測(cè)到上述兩個(gè)集中區(qū)域上、下兩道裂縫，樁位有傾斜、位移現(xiàn)象。

三、事故原因分析及處理方案

處理措施應(yīng)依據(jù)受損實(shí)際狀態(tài)并推斷造成受損的可能因素，針對(duì)受損的實(shí)際狀態(tài)采取技術(shù)措施。

（一）原因分析

該場(chǎng)地自然地面平均高程約為+5.6m，設(shè)計(jì)±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(zhì)粉質(zhì)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(duì)嵌固作用，當(dāng)挖土程序如有不當(dāng)，開挖過(guò)程中，未開挖面對(duì)已開挖面形成高差自重壓力，上部軟弱土層對(duì)樁具有橫向擠壓作用；壓樁機(jī)在施壓過(guò)程中，樁機(jī)移位，反復(fù)行走、搓支，壓樁機(jī)自重較大，軟土層在豎向荷載碾壓下產(chǎn)生對(duì)樁的橫向擠壓。此兩種影響在軟土層中對(duì)樁產(chǎn)生的橫向擠壓荷載應(yīng)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(nèi)具有“嵌固”作用，樁類似懸臂梁，樁的變形應(yīng)是撓曲型的、連續(xù)型的。小應(yīng)變檢測(cè)樁的裂縫分布范圍在樁頂以下1.5～7.0m，均發(fā)生在軟土層內(nèi)，III類樁26根有21根均檢測(cè)出上下兩道裂縫，可以佐證。即使IV類樁也有一根發(fā)現(xiàn)上下兩道裂縫。

（二）處理方案

關(guān)于樁的缺陷，根據(jù)以上判斷，采取內(nèi)灌芯棒（鋼筋籠）砼的補(bǔ)強(qiáng)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(duì)管孔進(jìn)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(zhǎng)振搗時(shí)間，保證混凝土密實(shí)。

關(guān)于樁的偏位：壓樁過(guò)程樁的就位原始偏差，應(yīng)已包含規(guī)范允許偏差之內(nèi)，個(gè)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(tǒng)計(jì)樁偏位量分布，不超過(guò)1個(gè)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(duì)于獨(dú)立承臺(tái)，將會(huì)造成荷載忠與樁的組合形心偏移過(guò)大，發(fā)生附加彎矩，可以采取聯(lián)合承臺(tái)的方法加以處理。

四、事故處理情況和處理結(jié)果

（一）補(bǔ)強(qiáng)效果評(píng)價(jià)

III、IV類樁采用內(nèi)灌芯棒砼加固后，采用高應(yīng)變檢測(cè)承載能力。因單樁靜載荷試驗(yàn)前未做高應(yīng)變檢測(cè)，即缺少高應(yīng)變與靜載荷試驗(yàn)相關(guān)對(duì)比資料，本次高應(yīng)變檢測(cè)對(duì)I、II類樁及采取補(bǔ)強(qiáng)措施后的III、IV類樁同時(shí)采用高應(yīng)變檢驗(yàn)，以期檢測(cè)補(bǔ)強(qiáng)后的III、IV類樁與樁身質(zhì)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(yīng)變檢測(cè)10根樁，結(jié)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(bǔ)強(qiáng)后的III類樁2根：41#，Ru=2045.5kN；138#，Ru=1983.6kN

補(bǔ)強(qiáng)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(rèn)為，經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后的III、IV類樁豎向承載能力已經(jīng)達(dá)到I、II類樁的要求。

根據(jù)I、II類樁及補(bǔ)強(qiáng)后的III、IV類樁計(jì)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(cè)技術(shù)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，Ru可取平均值，即可滿足承載要求。

（二）特別加固處理

對(duì)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(fā)生大偏位，因此對(duì)此2樁，補(bǔ)做了高應(yīng)變檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果：147#、148#，承載力損失較大，建議在147#～150#樁附近合適位置于聯(lián)合承臺(tái)上預(yù)留2～3個(gè)錨桿靜壓樁孔。根據(jù)沉降觀測(cè)資料，必要時(shí)做錨桿靜壓樁后處理補(bǔ)強(qiáng)，錨桿樁可采Φ19鋼管。

（三）沉降觀測(cè)

經(jīng)過(guò)16次的觀測(cè)及計(jì)算，該樓累計(jì)平均沉降量為31.5mm，其中最大沉降量為33.3mm（位于1號(hào)觀測(cè)點(diǎn)），最大沉降量為29.6mm（位于6號(hào)觀測(cè)點(diǎn)）。最后一次觀測(cè)平均沉降量為6.15mm，最后一次觀測(cè)平均沉降速度為0.053mm/d。根據(jù)規(guī)范規(guī)定建（構(gòu)）筑物竣工驗(yàn)收的地基變形標(biāo)準(zhǔn)，其最后一次觀測(cè)平均沉降速度、基礎(chǔ)整體傾斜值、累計(jì)平均沉降量等指標(biāo)均符合建（構(gòu)）筑物竣工驗(yàn)收的地基變形標(biāo)準(zhǔn)。與相鄰?fù)惤ㄖ啾?，該樓的各?xiàng)變形指標(biāo)量都相對(duì)較小。在竣工交付時(shí)，對(duì)預(yù)留樁孔作了封堵處理。

五、結(jié)語(yǔ)

1．因PHC樁橫向剛度較脆弱而不能受強(qiáng)烈的撞擊或震動(dòng)，故當(dāng)運(yùn)輸或堆放不適時(shí)，易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫；同時(shí)在反復(fù)施壓產(chǎn)生的拉、壓力作用下，裂縫會(huì)有所發(fā)展并造成樁身破損。

2．沉樁路線要合理選定。預(yù)應(yīng)力管樁施工時(shí)，隨著入樁段數(shù)的增多，各層地質(zhì)構(gòu)造土體密度隨之增高。土體與樁身表面問(wèn)的摩擦阻力也相應(yīng)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(yīng)選擇單向行進(jìn)，不能從兩側(cè)往中間進(jìn)行（即所謂打關(guān)門樁），使地基土在入樁擠密過(guò)程中，土體可自由向外擴(kuò)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(shè)計(jì)值。

3．場(chǎng)地要平整堅(jiān)硬，在較軟的場(chǎng)地中適當(dāng)鋪設(shè)道渣，不能使樁機(jī)在打樁過(guò)程中產(chǎn)生不均勻沉降，靜壓樁樁機(jī)對(duì)施工場(chǎng)地要求較高，由于樁機(jī)及配重達(dá)500t以上，為防止樁機(jī)下陷而造成樁身傾斜、樁機(jī)擠壓對(duì)樁位的影響，影響施工質(zhì)量及施工安全，必須對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承載力，使其達(dá)到靜壓樁施工要求。

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作者簡(jiǎn)介：任建國(guó)（1974－），男，寧夏隆德人，寧夏伊斯蘭地質(zhì)工程公司工程師，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人，研究方向：樁基、地質(zhì)工程施工。