某辦公樓預(yù)應(yīng)力管樁工程質(zhì)量處理

劉永平

（江陰市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇江陰214431）

?

某辦公樓預(yù)應(yīng)力管樁工程質(zhì)量處理

劉永平

（江陰市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇江陰214431）

提出了實(shí)際工程中管樁施工出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題，如露樁、短樁、C類樁、傾斜樁，根據(jù)親歷的實(shí)際工程，分析出現(xiàn)的原因，介紹如何處理出現(xiàn)的質(zhì)量問題，最后提出總結(jié)和預(yù)防措施。

露樁；短樁；C類樁；傾斜樁

先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（簡(jiǎn)稱管樁）因其承載力高、工廠化成批次生產(chǎn)樁身質(zhì)量可靠、施工速度快、施工現(xiàn)場(chǎng)整潔文明等優(yōu)點(diǎn)，近年來，在多層和高層建筑的基礎(chǔ)工程中應(yīng)用較多，發(fā)展較快［1］。然而，由于多種原因，管樁施工中出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題，如露樁、短樁、C類樁、傾斜樁等。分析其產(chǎn)生原因，綜合處理好已出現(xiàn)質(zhì)量問題的工程樁及基礎(chǔ)，提出類似工程的設(shè)計(jì)與施工預(yù)防措施，是擺在設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理人員面前的課題。

1　工程簡(jiǎn)要介紹

某歐式綜合辦公大樓，框架4層，局部6層加塔樓，總高約48m，建筑面積20303m2，平面尺寸東西長(zhǎng)123.6m，南北寬54.9m，平面呈“山”字形，柱網(wǎng)尺寸3.8m×7.6m，中部區(qū)域局部6層加塔樓部分為大空間15.2m×19m。工程簡(jiǎn)要平面分區(qū)圖及樁位圖見圖1：

圖1　樁位平面圖

該工程地質(zhì)報(bào)告顯示，地層在55米內(nèi)從上而下分為八個(gè)工程地質(zhì)層，詳見表1：

表1　土層參數(shù)表

設(shè)計(jì)根據(jù)上述土層情況，采用400×70（C60）的靜壓預(yù)制管樁，由于土層厚度不均，持力層選用（5）層及（7）層粉質(zhì)粘土層，樁長(zhǎng)27-36m不等，總樁數(shù)1006根，單樁極限承載力1600KN。設(shè)計(jì)提出工程樁施工前先進(jìn)行前期試樁的施工，本工程前期試樁10根，根據(jù)試樁的實(shí)際施工及最終靜荷載試驗(yàn)情況，樁長(zhǎng)、壓樁力及樁承載力，均與設(shè)計(jì)要求相符。

2　工程樁質(zhì)量問題的介紹

工程樁施工完畢后，在基坑開挖過程中，發(fā)現(xiàn)大量的露樁、短樁、斷樁、斜樁及嚴(yán)重偏位樁。在樁布置較密集的地方，發(fā)現(xiàn)有液化土（俗稱橡皮土）的現(xiàn)象。鑒于這種情況，建設(shè)行政主管部門組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、質(zhì)檢等部門進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)達(dá)成的意見，組織檢測(cè)單位進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2：

表2　樁身完整性檢測(cè)結(jié)果表

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查看情況及樁身完整性檢測(cè)結(jié)果，歸納下來，主要以下四種質(zhì)量問題：露樁、短樁、C類樁、傾斜樁，詳見圖2：

圖2　四種質(zhì)量樁示意圖

3　工程樁質(zhì)量問題的原因分析

3.1工程的西部區(qū)域

（1）存在已掩埋但并未清淤的古河道，設(shè)計(jì)中提出在樁施工前進(jìn)行壓密注漿處理，并在表面回填約1m厚的砂石墊層。（2）由于表面土層經(jīng)過了處理，提高了表面土層的地基承載力，樁架移機(jī)時(shí)對(duì)已經(jīng)施工完成的樁影響不大，該處工程樁施工情況良好，經(jīng)檢測(cè)，95%以上的樁能達(dá)到A、B類樁，且未出現(xiàn)斜樁的情況，可作為工程樁使用，極個(gè)別出現(xiàn)C類樁。（3）由于古河道的存在，樁基持力層起伏變化較大，施工人員在實(shí)際施工中根據(jù)最終壓樁力的情況進(jìn)行了調(diào)整：最終壓樁力較小的進(jìn)行了超壓，實(shí)際形成了短樁的情況；最終壓樁力較大的未壓到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高，實(shí)際形成了露樁情況。

3.2工程的東部區(qū)域

（1）存在相對(duì)較厚的2號(hào)粉土層，2號(hào)粉土層地基承載力為110KPa。（2）由于表層土較硬，樁架移機(jī)時(shí)對(duì)已經(jīng)施工完成的樁影響不大，該處工程樁施工情況良好，經(jīng)檢測(cè)，所有樁均能達(dá)到A、B類樁，且未出現(xiàn)傾斜樁的情況，可作為工程樁使用。（3）本區(qū)域樁基持力層起伏較小，實(shí)際施工中最終壓樁力也較均勻，樁頂標(biāo)高控制較好，未出現(xiàn)明顯的短樁、露樁現(xiàn)象。

3.3工程的中部區(qū)域

（1）表層土為耕植土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，承載力低，設(shè)計(jì)中提出在樁施工前進(jìn)行壓密注漿處理，并在表面回填約1m厚的砂石墊層，但實(shí)際施工過程中并未嚴(yán)格執(zhí)行，只是局部進(jìn)行了壓密注漿處理。（2）施工期間正值雨季，導(dǎo)致未處理部分的表層土承載能力更差。（3）在施工過程中，為搶進(jìn)度，在中部樁密集區(qū)域，共有3臺(tái)樁機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工，在樁機(jī)的反復(fù)輾壓下，局部土層液化成橡皮土。（4）工程樁在打樁過程及樁架移機(jī)過程中發(fā)生偏斜，實(shí)際開挖出的工程樁也證明了這一點(diǎn)：所有偏斜的工程樁均向土層差的一方偏斜，向樁機(jī)行走路線的反向偏斜。前述的C類樁、D類樁及斜樁絕大部分出現(xiàn)在本區(qū)域。

4　有質(zhì)量問題工程樁的處理

對(duì)出現(xiàn)的露樁、短樁、C類樁、傾斜樁根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分別處理，使樁基能達(dá)到原有的設(shè)計(jì)承載力，成為本工程能否成功的關(guān)鍵。

4.1露樁的處理

對(duì)露出地面的樁應(yīng)截樁，具體做法如下：應(yīng)在管腔設(shè)置托板并放入鋼筋骨架后，首先澆灌樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以下范圍內(nèi)的混凝土。樁頂填芯微膨脹混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)宜與承臺(tái)相同，且不應(yīng)低于C40［2］。待填芯混凝土達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可鑿去樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上多余部分。鑿樁時(shí)采用人工鑿樁，方法是先將不需截除的樁身端部用鋼抱箍抱緊，然后沿鋼箍上緣鑿溝槽，再行擴(kuò)大截?cái)?，鋼筋可用氣割法切斷，?yán)禁使用大錘硬砸［3］。

4.2短樁的處理

樁頂?shù)陀谠O(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)（即短樁）應(yīng)優(yōu)先考慮降低承臺(tái)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，當(dāng)兩標(biāo)高相差不多于2倍管樁外徑時(shí)，可采用高標(biāo)號(hào)混凝土接樁。應(yīng)在管腔設(shè)置托板并放入鋼筋骨架后，澆灌樁微膨脹混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)宜與承臺(tái)相同，且不應(yīng)低于C40。填芯前，應(yīng)先將管樁內(nèi)壁浮漿清理干凈，并涂刷強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)的純水泥漿或混凝土界面劑兩遍。填芯長(zhǎng)度不得小于5倍管樁外徑，且不得小于2.0米。

4.3 C類樁、非傾斜樁的處理

對(duì)于檢測(cè)出的裂縫在2.5m范圍內(nèi)的C類樁挖至裂縫下1000mm，將管樁內(nèi)外壁清洗干凈，將管樁內(nèi)外壁刷混凝土界面劑，支模、澆搗樁頭，其中管樁內(nèi)插入托板及鋼筋骨架，鋼筋骨架長(zhǎng)度為裂縫深度加2m，管樁內(nèi)灌注微膨脹混凝土。管樁外部扎成600×600的方形樁頭，澆至裂縫以下1m處。

對(duì)于檢測(cè)出的裂縫在2.5m范圍以外的C類樁，則按下列步驟處理：清除管樁內(nèi)孔泥石雜物，保證管內(nèi)孔深達(dá)裂縫深度加2m，在管樁內(nèi)孔插入托板及鋼筋骨架，鋼筋骨架長(zhǎng)度為裂縫深度加2m，管樁內(nèi)灌注微膨脹混凝土。

對(duì)于C類樁同時(shí)又是露樁或短樁的，還應(yīng)按前述露樁或短樁的處理辦法。

4.4傾斜樁、同時(shí)一般為C類樁的處理

對(duì)于檢測(cè)出的裂縫在2.5m范圍內(nèi)的C類傾斜樁挖至裂縫下1000mm，將管樁內(nèi)外壁清洗干凈，用千斤頂頂樁，盡可能復(fù)位，將管樁內(nèi)外壁刷混凝土界面劑，支模、澆搗樁頭，其中管樁內(nèi)孔插入托板及鋼筋骨架，鋼筋骨架長(zhǎng)度為裂縫深度加2m，管樁內(nèi)灌注微膨脹混凝土。管樁外部扎成600×600的方形樁頭，澆至裂縫以下1m處。樁頭做完拆模后應(yīng)在樁身兩側(cè)孔隙中灌填C20級(jí)配砂石。

對(duì)于檢測(cè)出的裂縫在2.5m范圍以外的C類傾斜樁，則按下列步驟處理：（1）測(cè)樁頂最大傾斜面，判斷樁身彎曲方向，從而確定水平頂樁方向。（2）樁頂方向上確定與原設(shè)計(jì)樁位最接近處為取土孔位。（3）用鉆孔灌注樁施工方法取土成孔，孔徑同管樁樁徑，孔深同裂縫深度。（4）安裝水平型鋼支架及小噸位油壓千斤頂。（5）分級(jí)加載水平頂樁，最大頂樁荷載≤60KN。（6）實(shí)測(cè)樁頂面至水平后停止加載并在樁身兩側(cè)孔隙中灌填C20級(jí)配砂石。（7）清除管樁內(nèi)孔泥石雜物，保證管內(nèi)孔深達(dá)裂縫深度加2m。（8）管樁內(nèi)孔插入托板及鋼筋骨架，鋼筋骨架長(zhǎng)度為裂縫深度加2m，管樁內(nèi)灌注微膨脹混凝土。

經(jīng)過以上處理，露樁及短樁已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；C類樁裂縫以下2m起至樁頂?shù)目招墓軜冻闪藢?shí)心樁，經(jīng)檢測(cè)處理過C類樁能達(dá)到B類樁的質(zhì)量要求，可作為工程樁使用；傾斜樁已糾直，經(jīng)樁身完整性檢測(cè)可作為工程樁使用。

5　補(bǔ)樁及整體基礎(chǔ)處理

5.1補(bǔ)樁

在前述C類樁、傾斜樁處理后，進(jìn)行了樁身承載力的檢測(cè)。本工程正常檢測(cè)樁數(shù)依據(jù)規(guī)范為11根。由于存在前述工程樁的質(zhì)量問題，因此，除對(duì)正常區(qū)域按1%抽測(cè)外，在工程的中部區(qū)域，針對(duì)處理過的樁，還加測(cè)了12根。經(jīng)檢測(cè)，西部區(qū)域及東部區(qū)域樁身承載力均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。中部區(qū)域測(cè)得處理后的樁承載力離散性較大，最大單樁承載力1700KN，最小1000KN，平均為1400KN，為設(shè)計(jì)要求1600KN的87.5%。同時(shí)還有5根D類樁廢棄不用，因此局部不夠的地方仍需考慮補(bǔ)樁處理。

鑒于前面檢測(cè)樁及工程樁處理時(shí)基坑已開挖，再回填土或砂石墊層將費(fèi)工費(fèi)料，且局部土層液化已成事實(shí)。補(bǔ)樁如果采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁，打樁及樁架移機(jī)過程中對(duì)已有的工程樁將產(chǎn)生較大側(cè)壓力，難保不會(huì)再次出現(xiàn)偏樁、斜樁情況。因此，補(bǔ)樁應(yīng)采用非擠土類樁型，且施工機(jī)械應(yīng)盡可能自重較輕，以減少對(duì)地面的壓力。設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁補(bǔ)樁，補(bǔ)樁總數(shù)為67根，單樁極限承載力Quk=1800KN，樁長(zhǎng)同相鄰位置管樁的樁長(zhǎng)。補(bǔ)樁后，經(jīng)5根樁的承載力檢測(cè)，均達(dá)到設(shè)計(jì)單樁承載力的要求。

5.2整體基礎(chǔ)處理

原設(shè)計(jì)承臺(tái)均為獨(dú)立樁基承臺(tái)。各區(qū)域單樁承載力經(jīng)檢測(cè)，離散性較大，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)整體考慮該問題。設(shè)計(jì)人員經(jīng)綜合前述的情況，處理如下：

在工程的西部區(qū)域及東部區(qū)域未出現(xiàn)傾斜樁，僅出現(xiàn)短樁、露樁，95%以上的樁能達(dá)到A、B類樁，樁基承載力經(jīng)檢測(cè)能達(dá)標(biāo)，因此仍采用獨(dú)立樁基承臺(tái)。

在工程的中部6層區(qū)域，原設(shè)計(jì)樁數(shù)較多較密集。C類樁、傾斜樁大量出現(xiàn)在本區(qū)域，處理后單樁承載力離散性較大，后補(bǔ)的灌注樁由于樁間距的要求，布樁并不在受力最合理處，因此，應(yīng)考慮提高該區(qū)域基礎(chǔ)承臺(tái)的整體剛度，使不同的樁共同受力，以抵抗不均勻沉降。設(shè)計(jì)將中部6層區(qū)域做成了局部樁筏基礎(chǔ)，筏板厚1400。由于筏板剛度較大，能協(xié)調(diào)不同承載力的樁、不同樁型的樁共同工作；其他中部區(qū)域做成了柱下條形基礎(chǔ)，柱下條形基礎(chǔ)采用縱橫向剛度很大的地梁拉連，地梁高1400，能協(xié)調(diào)不同承載力的樁、不同樁型的樁共同工作。

6　處理結(jié)果及沉降觀測(cè)結(jié)果

本工程于2004年竣工并投入使用，目錄已安全使用11年。2009年、20014年2次對(duì)本工程進(jìn)行立面維護(hù)及內(nèi)部保養(yǎng)維護(hù)，均未發(fā)現(xiàn)沉降型裂縫，因此主體結(jié)構(gòu)是沉降均勻的，主體是穩(wěn)定的。

本工程建成后第一年內(nèi)每3個(gè)月一次沉降觀測(cè)，第二年內(nèi)每6個(gè)月一次沉降觀測(cè)，第三年起每年一次沉降觀測(cè)，到本稿為止，最大沉降22mm（發(fā)生在中部區(qū)域），最小沉降12mm（發(fā)生在東部區(qū)域），經(jīng)計(jì)算，相鄰柱基的最大沉降差小于千分之一，滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011的建筑物的地基變形容許值。

7　設(shè)計(jì)的反思總結(jié)及施工預(yù)防措施

7.1設(shè)計(jì)的反思總結(jié)

（1）對(duì)于持力層起伏變化很大地段及持力層為密實(shí)砂層或硬塑—堅(jiān)塑的粘土層的，采用管樁應(yīng)特別慎重。本工程設(shè)計(jì)時(shí)為2002年，當(dāng)時(shí)還沒有預(yù)應(yīng)力管樁規(guī)程，設(shè)計(jì)僅參考了一般預(yù)制樁的規(guī)程，一般預(yù)制樁對(duì)上述持力層的樁基沒有特別嚴(yán)格的規(guī)定。而現(xiàn)行《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》DGJ32/TJ109-2010對(duì)管樁的適用范圍有較嚴(yán)格的規(guī)定，設(shè)計(jì)應(yīng)執(zhí)行之。（2）具體設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)時(shí)從分析勘察資料入手，在持力層起伏變化較大處應(yīng)要求補(bǔ)充勘察，重要柱子位置應(yīng)布置鉆孔，查清持力層深度、性質(zhì)；對(duì)于重要建筑物，勘察單位應(yīng)提交“持力層等高線圖”或“持力層等深線圖”［2］。（3）場(chǎng)地要平整堅(jiān)硬，對(duì)表層土承載力較低的應(yīng)提出提高表層土承載力的處理措施，使提高承載力后的表層土能承受樁機(jī)施工過程中的壓力和樁架移機(jī)過程中的壓力。（4）為減少壓樁過程中及樁架移機(jī)過程中對(duì)已施工樁的側(cè)壓力，樁頂標(biāo)高宜控制深一些，以保證自然地坪到樁頂有一定的厚度。一般在硬土區(qū)控制厚度為大于1.5m，軟土區(qū)控制厚度為大于2.5m。

7.2施工預(yù)防措施

（1）對(duì)于持力層起伏變化較大地段及持力層為密實(shí)砂層或硬塑—堅(jiān)塑的粘土層的，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)最終壓樁力變化。實(shí)際施工樁長(zhǎng)與設(shè)計(jì)不符的應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系，調(diào)整樁長(zhǎng)，避免或減少露樁及短樁。（2）對(duì)表層土承載力較低的，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)提出的提高表層土承載力處理措施。（3）打樁過程中注意樁機(jī)開行路線，不能在同一線路上，反復(fù)開行，導(dǎo)致表層軟弱土層液化。雨季施工時(shí)，樁架移機(jī)時(shí)應(yīng)在行走路線上鋪設(shè)鋼板，以減少對(duì)表面土層的壓強(qiáng)。（4）打樁時(shí)發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)立即糾正，必要時(shí)，應(yīng)將樁拔出，重打。嚴(yán)禁用移動(dòng)樁架等強(qiáng)行回扳的方法糾偏，將樁身拉裂、折斷。（5）管樁打完后進(jìn)行基坑開挖時(shí)，應(yīng)分層均勻進(jìn)行，樁周土高差不宜超過1m，硬土區(qū)離樁頂標(biāo)高還有0.5米、軟土區(qū)離樁頂標(biāo)高還有1.0米土層厚度時(shí)，應(yīng)采用人工挖土。

［1］陳征.靜壓樁施工常見的質(zhì)量問題及預(yù)防與糾正措施［J］.廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2006，（10）：28-30.

［2］吳存富，徐錦鋒，顏傳國(guó)，等.增強(qiáng)型預(yù)應(yīng)力混凝土離心樁施工技術(shù)［J］.浙江建筑，2010，（10）：89-92.

［3］孔國(guó)強(qiáng)，汪水森.管樁施工中常見的質(zhì)量問題及防治對(duì)策［J］.浙江水利科技，2010，（5）：68-70.

（責(zé)任編輯楊荔晴）

The Quality Treatment of the Pre-stressed Pipe Pile Project of a Building

LIU Yong-ping
（Jiangyin Institute of Architectural Design Co.Ltd，Jiangyin Jiangsu 214431，China）

This paper has discussed a few quality issues in the process of the pipe pile construction，such as exposed piles，short piles，C-piles，and inclined piles.Based on the direct constructional experience，it analyzes the reasons，proposes the solutions and finally a summery and a preventive means are given.

exposed pile；short pile；C-pile；inclined pile

TU712.4

A

1671-0142（2015）06-0034-04

劉永平（1971-），男，江蘇江陰人，高級(jí)工程師.