某靜壓高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁工程施工中的斷樁原因分析與處理措施

魏尚華

（湖南大學(xué) 湖南長沙 410082）

1 引言

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁與傳統(tǒng)的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和現(xiàn)場預(yù)制方樁相比，具有樁身質(zhì)量可靠、施工工期短、承載力高、造價(jià)低、對環(huán)境污染小等顯著優(yōu)點(diǎn)，另外，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁的規(guī)格眾多，通過配樁可方便地滿足不同樁長的要求。正是由于這些原因，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁這幾年在長沙地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。

2 工程概況

長沙地區(qū)某大學(xué)生公寓樓是由4棟7層建筑組成，框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積3.6萬m2。樁基采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁，安全等級為一級，Φ500mm靜壓預(yù)應(yīng)力C80管樁，單樁承載力特征值為850kN。樁端持力層為粘土層或密實(shí)砂土層，場地地質(zhì)狀況見表1，樁長為14m～20m，采用靜壓法沉樁施工。

表1 場地地質(zhì)狀況

3 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁靜壓施工過程中的斷樁現(xiàn)象及原因分析

3.1 施工工藝流程

根據(jù)本工程特點(diǎn)，選用一臺(tái)YZY300型（液壓）靜壓樁機(jī)施工。管樁之間的焊接方式為二氧化碳保護(hù)焊。施工工藝流程為：樁位測量定位→樁機(jī)就位→吊樁→對中→焊樁尖→壓第1節(jié)樁→焊接接樁→壓第2節(jié)樁→（送樁）→終壓→（截樁）。

對多于30根的群樁承臺(tái)樁應(yīng)考慮壓樁時(shí)的擠土效應(yīng)，應(yīng)先行施壓；盡量避免因樁機(jī)多次行走擾動(dòng)地面土層，使地面沉陷；樁機(jī)行走路線以經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)樁、喂樁方便為原則。

3.2 施工過程中發(fā)生斷樁現(xiàn)象描述

本工程除按規(guī)范要求進(jìn)行靜載試驗(yàn)外，還對所有基樁進(jìn)行樁身完整性檢測。檢測方法選用檢測準(zhǔn)確度高的低應(yīng)變檢測法。檢測結(jié)果顯示，1#樓基礎(chǔ)出現(xiàn)部分Ⅱ、Ⅲ類樁，這引起了建設(shè)、施工及設(shè)計(jì)方的高度重視。

施工過程中監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，1#樓在打下第一根1#樁和第二根3#樁時(shí)，最終壓樁力分別為1734kN和1676kN，超出了《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的1．3～2．0倍單樁豎向承載力的終壓標(biāo)準(zhǔn)。同一個(gè)承臺(tái)下的第三根2拌樁在入土深度為16m時(shí)，樁身在地面以上1m的位置斷裂，此時(shí)壓樁力為1670kN。相臨承臺(tái)下的16#樁在入土18．35m時(shí)，工程樁樁頂被送樁器壓破，此時(shí)樁頂在設(shè)計(jì)標(biāo)高以上1m，壓樁力為1790kN。

施工多日，僅沉樁43根，其中8根存在不同程度的樁身斷裂或樁頭爆裂問題。部分問題樁情況統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 部分問題樁統(tǒng)計(jì)表

3.3 施工過程中產(chǎn)生斷樁的原因分析

經(jīng)調(diào)查分析，產(chǎn)生斷樁的主要原因如下。

3.3.1 樁身質(zhì)量的影響

用鋼尺量出壁厚有少于75mm的情況。

有些樁內(nèi)表面混凝土坍落度過大，露出粗骨料。

樁身合縫處有少數(shù)漏漿情況，累計(jì)露漿長度超過管樁長度的10%。

有些樁常壓養(yǎng)護(hù)未滿14d齡期，導(dǎo)致管樁的混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3.3.2 壓樁機(jī)使用及控制的影響

靜壓樁機(jī)機(jī)械維修不及時(shí)，液壓系統(tǒng)漏油導(dǎo)致樁機(jī)支撐下滑。

靜壓樁機(jī)自重加配重總重量大，樁機(jī)基礎(chǔ)在不平整的地方，沉樁過程中，樁機(jī)容易產(chǎn)生不均勻沉降，樁身極易發(fā)生偏移。

施工過程中由于斜樁現(xiàn)象的出現(xiàn)，或樁端、送樁器不平整導(dǎo)致樁端應(yīng)力集中，使樁頭爆裂。

樁機(jī)施工過程中，樁機(jī)擅自移動(dòng)機(jī)架校正樁位、樁身垂直度，導(dǎo)致樁身斷裂。

3.3.3 壓樁速度與擠土效應(yīng)的影響

靜壓法施工預(yù)應(yīng)力管樁屬于擠土類型，往往由于沉樁時(shí)使樁四周的土體結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)，改變了土體的應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生擠土效應(yīng)；施工方法與施工順序不當(dāng)，每天成樁數(shù)量太多、壓樁速率太快、布樁過多過密，加劇了擠土效應(yīng)。

3.3.4 土質(zhì)的影響

經(jīng)過參建各方認(rèn)真的分析，一致認(rèn)為：1#公寓樓基礎(chǔ)預(yù)應(yīng)力管樁較多出現(xiàn)斷樁，除了壓樁過程中夾具和應(yīng)力控制不當(dāng)，速度過快可能等原因，最主要的原因是地質(zhì)條件特殊。1#樓由出現(xiàn)裂縫相應(yīng)的土層性能指標(biāo)顯示，這一地段土層上部覆蓋很厚的淤泥質(zhì)填土，下部為土質(zhì)相對較好的粉砂和粉質(zhì)粘土。沉樁后，上部土層對樁身僅有微弱的支承作用，而下部土層卻可以提供較強(qiáng)的支承。在這種“上軟下硬、軟硬突變”的特殊地質(zhì)條件下，管樁相當(dāng)于一懸臂結(jié)構(gòu)。從低應(yīng)變檢測結(jié)果來看，也證明了這一點(diǎn)：管樁裂縫大多在地表下5m左右處（不同土層交匯處）。另外在基坑開挖過程中，由于開挖深度淺，挖土機(jī)械在施工過程中對管樁的直接碰撞擠壓也是產(chǎn)生斷樁的一個(gè)主要原因。

4 樁基檢測分析與存在質(zhì)量問題樁的處理

經(jīng)過認(rèn)真的計(jì)算與復(fù)核，針對兩種不同情況給出相應(yīng)的處理意見和措施：

4.1 樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高的樁的處理

根據(jù)現(xiàn)場樁基礎(chǔ)施工情況，1#～4#公寓樓個(gè)別500預(yù)應(yīng)力管樁的樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)要求的樁頂標(biāo)高，對于實(shí)際樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高1m以下的樁，采用接樁的方法進(jìn)行處理。

具體做法為：均是在接樁位置1000mm下范圍內(nèi)安置鋼筋籠，鋼筋籠鋼筋與管樁鋼筋進(jìn)行焊接后，灌注同承臺(tái)標(biāo)號相同的現(xiàn)澆混凝土，并對接樁部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。接樁部位補(bǔ)強(qiáng)加固用C30無收縮細(xì)石混凝土進(jìn)行填芯施工，具體采用普通振搗填芯法將水泥漿搗入樁身的接樁位置進(jìn)行樁身，振搗均勻，以對接樁位置進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，增加接樁部位樁身的整體耐壓強(qiáng)度，具體參見圖1。實(shí)踐證明，這種處理方法效果較好。

4.2 斷樁的處理

本工程對于樁基承載力不滿足設(shè)計(jì)要求或斷樁的，須在該樁附近補(bǔ)壓Φ500的樁，補(bǔ)樁位置及Φ500樁加樁布置見圖2。補(bǔ)樁的要求同原施工Φ500預(yù)應(yīng)力管樁的要求相同，使樁基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，從而減少建筑物的不均勻沉降的發(fā)生。

5 施工效果分析評價(jià)

本工程自2007年下半年開始樁基施工，歷時(shí)40d，并及時(shí)對缺陷管樁進(jìn)行了處理，主體工程于2008年初順利封頂。在主體施工過程中，施工監(jiān)理單位對本工程進(jìn)行了全程的沉降觀測，沉降觀測結(jié)果見表3，沉降量與沉降速率分析曲線見圖3、圖4。

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2002）表5.3.4要求:累計(jì)沉降≦400mm；差異沉降﹤0.03I（I為相鄰樁基的中心距離）。從表3可以看出，本工程的累計(jì)沉降以及相鄰樁之間的差異沉降均滿足規(guī)范的要求。

另外從圖3、圖4也可看出，該公寓樓建筑在主體荷載基本到位的情況下，沉降速度和累計(jì)沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定。并且考慮

表3 沉降量與沉降速率最大值

圖3 累計(jì)沉降最大點(diǎn)（BS3）沉降曲線

到本工程的地質(zhì)條件，以及預(yù)制樁承載力的時(shí)間效應(yīng)，預(yù)應(yīng)力管樁在沉樁后，隨著時(shí)間的增長，其承載力都會(huì)有較大幅度的提高，所以可認(rèn)定本工程對管樁的施工與處理效果是比較理想的。

6 結(jié)語

綜上所述，由于管樁屬于預(yù)制樁，有較強(qiáng)的擠土效應(yīng)。樁基施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照建筑樁基規(guī)范要求的打樁順序并限定樁機(jī)行走路線，有條件時(shí)可在樁機(jī)下加墊鋼板，以減小成樁效應(yīng)和樁機(jī)行走對管樁的影響。

當(dāng)管樁施工出現(xiàn)問題時(shí)，需要理論結(jié)合實(shí)際進(jìn)行分析處理?？刹捎玫蛻?yīng)變檢測法，方便快捷地檢測出管樁的完整性程度，且較精確地給出具體的破損位置，為分析出現(xiàn)問題的原因作出有針對性且切實(shí)可行的處理方案提供了依據(jù)。

[1]JGJ106-2003，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].