預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量事故的分析及處理措施

深圳市建檢鉆芯實(shí)業(yè)有限公司 廣東深圳 518000

摘要：本文主要針對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量事故的分析及處理措施展開了探討，通過結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)施工狀況和問題原因作了系統(tǒng)的分析，并給出了相應(yīng)有效的處理方案和措施，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力管樁；質(zhì)量事故；處理方案

預(yù)應(yīng)力管樁具有著承載力高、單位承載力造價(jià)低、施工速度快、工期短、監(jiān)理難度小、檢測(cè)方便等特點(diǎn)，在施工中被廣泛運(yùn)用。但是在實(shí)際的施工過程中，預(yù)應(yīng)力管樁的建設(shè)也存在著一定的質(zhì)量事故，對(duì)整體的工程施工有著極大的影響。因此，為了預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量和安全，我們就需要認(rèn)真分析施工事故的原因，并采取有效的處理措施防治和及時(shí)控制。

1 工程概況

某住宅樓工程，15棟小高層均為18層框剪結(jié)構(gòu)，1層地下室，建筑面積約為18000m2，樁基礎(chǔ)，單樁最大荷載約為1400kN?；A(chǔ)采用PHC500A（100）預(yù)應(yīng)力管樁，管樁以⑥層黏土層作為樁端持力層，有效樁長(zhǎng)為16～34m，總樁數(shù)為4551根。樁頂標(biāo)高為-6.650m。打樁機(jī)械選用GZY-600靜壓樁機(jī)一臺(tái)和DD-6.3錘擊樁機(jī)二臺(tái)，卸樁選用160kN汽車吊。本文所述的為2012年開工的7號(hào)樓工程，建筑高度55.27m，共173根樁。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際樁布置及推進(jìn)路線如圖1，數(shù)字為每根樁的打樁序列，由于場(chǎng)地西面和北面有建筑物、道路等設(shè)施，打樁順序基本從西北面向東南面行進(jìn)。場(chǎng)地各土層的物理力學(xué)參數(shù)見表1。

注：箭頭為打樁推進(jìn)的方向和路線；1～173為樁編號(hào)。

圖1 打樁順序

表1 場(chǎng)地土層物理力學(xué)參數(shù)

2 預(yù)應(yīng)力管樁施工狀況

該工程先進(jìn)行管樁施工再開挖地下室基坑，由于本工程建筑物有1層地下室，樁頂標(biāo)高在地下室底板下，因此所有管樁施工均采用送樁器將最后1節(jié)管樁壓入土中達(dá)到設(shè)計(jì)土層。管樁施工過程中同時(shí)進(jìn)行基坑圍護(hù)排樁施工，圍護(hù)排樁由水泥攪拌樁、止水帷幕墻和鉆孔灌注樁構(gòu)成，待管樁、基坑排樁圍護(hù)工程施工完畢后，進(jìn)行靜載試驗(yàn)，再進(jìn)行土方開挖和圍護(hù)支撐施工。

2.1 管樁靜載試驗(yàn)

表2 管樁靜載試驗(yàn)結(jié)果

a—樁A28；b—樁A116；c—樁A4。

圖2 靜載樁Q-s曲線

本次試驗(yàn)反力系統(tǒng)采用靜壓樁機(jī)作為壓重加載裝置，加載系統(tǒng)采用電動(dòng)油泵、千斤頂、壓力表系統(tǒng)加載，沉降觀測(cè)系統(tǒng)由基準(zhǔn)梁（采用打入地下的4根鋼管上扣2根鋼管組成），在樁頂上設(shè)置2個(gè)百分表進(jìn)行觀測(cè)。

采用并聯(lián)于千斤頂油路的壓力表測(cè)定油壓，根據(jù)千斤頂率定數(shù)據(jù)表換算荷載，加載分級(jí)進(jìn)行，分級(jí)荷載為2倍設(shè)計(jì)特征值的1/12～1/8，逐級(jí)等量加載，逐級(jí)等量卸載。每級(jí)加載維持1h，按照5，15，30，45，60min分別讀取試樁樁頂沉降量各一次。每級(jí)卸載維持15min，并按5，15min分別測(cè)讀試樁樁頂沉降后，即可卸載下一級(jí)荷載，卸載為零后測(cè)讀樁頂殘余沉降量。對(duì)編號(hào)為A4、A28、A116等管樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)操作按照J(rèn)GJ106—2003《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行，靜載試驗(yàn)成果見表2，試樁荷載-沉降曲線如圖2所示。

從圖2和表2中可以看出：試驗(yàn)樁A28、A116結(jié)果正常，Q-s曲線變化平緩，單樁極限承載力都大于2500kN，樁頂最大沉降分別為11.97，15.8mm，滿足設(shè)計(jì)要求。樁A4施加荷載從1032kN增加到1250kN時(shí)，樁頂沉降迅速增加，從6.8mm增加到87.3mm；當(dāng)樁頂荷載從1250kN增加到1720kN時(shí)，樁頂沉降從87.3mm增加到91.8mm，樁頂荷載在增加470kN的過程中樁頂沉降僅增加了4.5mm；樁A4回彈率為2.5%。在排除樁身破壞因素后，認(rèn)為A4樁頂沉降主要是由樁端刺入變形引起的；樁身發(fā)生一定位移后，樁端阻力逐漸發(fā)揮作用，使得樁頂沉降增量變?。灰虼丝梢哉J(rèn)為樁A4發(fā)生了上浮，樁頂荷載達(dá)到一定值時(shí)，樁身發(fā)生了刺入位移，上浮樁樁頂沉降出現(xiàn)了急劇增加；此后，上浮樁的樁端阻力逐漸發(fā)揮作用，樁頂沉降增加緩慢，卸載后樁頂回彈較小。

2.2 管樁施工質(zhì)量問題

工程樁和圍護(hù)樁施工結(jié)束后，進(jìn)行了土方開挖，土質(zhì)大多為淤泥，挖土至地下室底板下標(biāo)高時(shí)，發(fā)現(xiàn)管樁偏位傾斜較多，施工現(xiàn)場(chǎng)見圖3，有132根樁出現(xiàn)不同程度偏位、傾斜。委托巖土勘察公司對(duì)全部管樁進(jìn)行了低應(yīng)變樁身完整性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為斷裂樁（Ⅲ類樁）61根，損傷樁（Ⅱ類樁）12根，焊接不良樁（Ⅱ類樁）5根。對(duì)樁頂標(biāo)高測(cè)量，判定上浮樁有22根，部分測(cè)試結(jié)果見表3。

1—素填土；2—淤填土；3—淤泥；4—黏土；5—粉質(zhì)黏土；6—粉質(zhì)黏土夾粉土；7—斷樁區(qū)；8—損傷區(qū)；9—焊接不良區(qū)。

圖3 管樁斷裂、損傷、焊接不良示意

表3 部分管樁低應(yīng)變樁身完整性測(cè)試結(jié)果

3 管樁施工質(zhì)量問題原因分析

3.1 管樁上浮

預(yù)應(yīng)力管樁屬于擠土類型樁，在滲透性很低的軟基中連續(xù)沉樁會(huì)產(chǎn)生很高的超孔隙水壓力并需長(zhǎng)時(shí)間消散，沉樁產(chǎn)生擠土效應(yīng)，引起土體發(fā)生豎向和水平位移，過量的土體豎向位移，造成地基隆起，使沉樁困難和樁體上抬，很容易發(fā)生先沉入樁上浮現(xiàn)象。上浮樁大多集中在樁位較密集區(qū)塊如：電梯井的中部。管樁施工初期，場(chǎng)地由于有未拆遷的障礙物，局部樁未按照施工方案要求的流向施打，導(dǎo)致局部擠土效應(yīng)明顯。另外，由于地下室土方開挖，基坑土方的卸載作用，基底土體產(chǎn)生回彈，也會(huì)帶動(dòng)管樁上浮。

3.2 管樁偏位、傾斜、損傷、斷裂

本工程場(chǎng)地土質(zhì)從上到下分別為素填土、淤填土、淤泥層等，管頂標(biāo)高為地表下6m左右，素填土、淤填土層厚約6m，淤泥層厚約9m，管樁上部正好處于淤泥層，該土層強(qiáng)度低、含水率高、靈敏度高、土體極其不穩(wěn)定，壓樁過程中引起擾動(dòng)，強(qiáng)度已經(jīng)下降。本工程有一層地下室，需要進(jìn)行大面積土方開挖，并且時(shí)間較長(zhǎng)，挖機(jī)、裝載車的來回行進(jìn)擾動(dòng)土層，特別挖至淤泥層時(shí)，土層承載力較低，淤泥滑動(dòng)變形明顯，對(duì)管樁產(chǎn)生擠壓作用。另外挖機(jī)、裝載車時(shí)有碰撞管樁，加上機(jī)械在淤泥土層上時(shí)有陷滯，加重對(duì)管樁的影響，直接造成管樁偏位、損傷、斷裂，從損傷、斷裂部位來看，基本都發(fā)生在管樁上部，恰是在淤泥土層部位。管樁斷裂損傷狀況見圖4。小區(qū)工程由于場(chǎng)地限制，大量土方回填和堆放7號(hào)樓基坑圍護(hù)樁墻后，基坑內(nèi)土方產(chǎn)生較大側(cè)向土壓力，加大管樁的側(cè)向位移。

3.3 管樁焊接不良

按根據(jù)預(yù)應(yīng)力管樁標(biāo)準(zhǔn)圖集03SG409有關(guān)管樁焊接施工操作要求規(guī)定，管樁焊接時(shí)要求先對(duì)稱點(diǎn)焊4～6點(diǎn)，再由兩名熟練焊工對(duì)稱施焊，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，不得有夾渣或氣孔，其層數(shù)應(yīng)在兩層以上。每個(gè)接頭一般約花25min焊完，再等焊縫自然冷卻8min后，才能繼續(xù)施打或壓樁，并按設(shè)計(jì)時(shí)間要求、施工標(biāo)準(zhǔn)要求涂刷防銹漆。但現(xiàn)場(chǎng)管樁焊接時(shí)間往往不能滿足要求，而軟土地基地下水位較高，土層含水豐富，未冷卻的焊縫遇水會(huì)發(fā)生淬火、收縮等，引起焊接不良的現(xiàn)象。

4 管樁質(zhì)量問題處理方案

4.1 偏位傾斜樁處理

主要采用糾偏措施：糾偏主要施工機(jī)械為50kN的手拉葫蘆，150kN的千斤頂10個(gè)，Φ18鋼絲繩若干。16型鋼、18型鋼若干，空氣壓縮機(jī)1臺(tái)，3BL-9高壓噴射機(jī)2臺(tái)，長(zhǎng)度不等的Φ100鋼管若干，水泵若干，清孔用勘探機(jī)2臺(tái)。主要施工步驟為：

（1）先測(cè)量樁的位移、傾斜程度。采用高亮的手電筒對(duì)樁的內(nèi)孔進(jìn)行檢查并有監(jiān)理等相關(guān)單位復(fù)查，檢查包括傾斜度和平面斷裂位置。

（2）對(duì)偏位樁按不同位置做好分類，對(duì)近偏位傾斜但不錯(cuò)位的樁可在樁端直接套管鋼絲繩糾偏，對(duì)有錯(cuò)位情況的樁應(yīng)采用套管糾偏的方法。

（3）挖開混凝土墊層的同時(shí)挖去樁身偏位反方向土，開挖范圍根據(jù)樁的偏移程度確定；根據(jù)樁偏位方向采用手拉葫蘆以周邊樁為參照對(duì)象測(cè)定方位和角度；在專人指揮下開始均速緩慢拉動(dòng)葫蘆，逐步糾偏，前期以10cm/h的速度進(jìn)行，到后面階段，采用5cm/h的速度進(jìn)行。糾偏過程中應(yīng)對(duì)樁的角度進(jìn)行觀測(cè)。

（4）樁糾偏基本到位后，應(yīng)及時(shí)控制軸線復(fù)合樁位并檢測(cè)樁豎直度。確認(rèn)到位后，樁偏位反方向及時(shí)回填砂石，澆注混凝土至管樁墊層標(biāo)高，起到穩(wěn)固作用。為確定糾偏的樁達(dá)到設(shè)計(jì)承載力和樁體與土體摩擦力，采用回填砂石料，隨后用壓力注漿或C15強(qiáng)度等級(jí)的混凝土回填，具體糾偏方案見圖4。

a—糾偏剖面；b—糾偏平面。

1—糾偏前位置；2—糾編后位置；3—手拉葫蘆；4—鋼絲繩；5—人工開挖區(qū)；6—沖淤區(qū)；7—支撐樁。

圖4 糾偏示意

4.2 上浮樁處理

對(duì)上浮樁采用全面復(fù)打措施，復(fù)打機(jī)械選用錘擊先“冷錘”10擊，以便調(diào)整順直度并將樁身激活，然后降低錘擊能量，采用重錘輕擊，貫入度要逐漸收斂。當(dāng)下沉量超過上浮量且不能收斂時(shí)，可判定為問題樁，采用補(bǔ)樁等措施處理。

4.3 裂縫、斷裂樁處理

采用管樁補(bǔ)強(qiáng)措施，先用高壓水槍對(duì)管樁內(nèi)芯進(jìn)行沖淤處理，清理管樁內(nèi)雜物，清理深度至管樁斷裂缺陷處以下3m；將制作好的鋼筋籠放入管樁內(nèi)，鋼筋籠配主筋6Φ22，并在斷裂位置上、下1.5m范圍內(nèi)加密6Φ25鋼筋，鋼筋籠下至斷裂位置以下約2.5m處，鋼筋籠底端焊3.0mm厚鋼板，頂端采用加長(zhǎng)筋固定在樁頂上；再澆筑摻有微膨脹劑的C40混凝土，當(dāng)振動(dòng)棒無法插入鋼筋籠底部時(shí)，在樁孔內(nèi)放入一根足夠長(zhǎng)的鋼管，然后用振動(dòng)棒對(duì)鋼管進(jìn)行振動(dòng)。而在樁缺陷處適當(dāng)增加振搗時(shí)間，工程具體做法見圖5。樁糾偏場(chǎng)地設(shè)置2.5m×2.5m，深度為1m的集水坑，施工泥漿導(dǎo)入集水坑，基坑外設(shè)置泥漿池，使施工產(chǎn)生的泥漿外排到泥漿池后，裝車外運(yùn)。

1—C40混凝土灌芯；2—預(yù)應(yīng)力管樁；3—斷裂裂縫處另外綁6Φ25鋼筋；4—斷裂、裂縫；5—鋼筋搭接在頂板；6—6Φ25主筋；7—Φ8@150箍筋；8—3mm厚鋼板。

圖5 管樁補(bǔ)強(qiáng)示意

4.4 處理后仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的樁處理

對(duì)采用糾偏、復(fù)打、補(bǔ)強(qiáng)等方法處理過的樁，缺損部分較多的樁采用補(bǔ)樁處理?？紤]預(yù)制管樁補(bǔ)樁會(huì)產(chǎn)生擠土效應(yīng)，綜合本工程由于基坑開挖后場(chǎng)地限制等因素影響，采用鉆孔灌注樁進(jìn)行補(bǔ)樁，樁徑600mm，鉆孔灌注樁機(jī)械相對(duì)輕巧靈活，并可避免擠土效應(yīng)的產(chǎn)生，共補(bǔ)樁23根。

5 管樁質(zhì)量處理驗(yàn)收結(jié)果

以上上浮樁、偏位樁、裂縫損傷樁、斷裂樁、焊接不良樁、補(bǔ)樁等處理樁施工完畢，待混凝土養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，全面進(jìn)行低應(yīng)變樁身完整性試驗(yàn)檢測(cè)，所有Ш類樁均達(dá)到了Ⅱ類樁要求，糾偏后樁的單樁承載力極限值滿足設(shè)計(jì)要求。

基礎(chǔ)施工完成后，進(jìn)行了地下室施工和主體結(jié)構(gòu)施工，在建筑四周布置了沉降觀測(cè)點(diǎn)，層層觀測(cè)，監(jiān)測(cè)建筑物沉降狀況，沉降觀測(cè)結(jié)果為：施工到3層時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)沉降分別為1，2，3mm等，最大沉降為3mm；施工到4層時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)沉降分別為2，3，4，5mm等，最大沉降為5mm；施工到5層時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)沉降分別為4，5，6mm等，最大沉降為6mm；施工到18層時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)沉降分別為10，11，12mm等，最大沉降為12mm。每層沉降最大值都發(fā)生在M3、M9監(jiān)測(cè)點(diǎn)。實(shí)測(cè)沉降資料顯示該大樓沉降較小，且沉降較為均勻，滿足使用要求，說明該建筑物管樁偏位經(jīng)過糾偏扶正、灌芯補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)樁處理后的效果達(dá)到了預(yù)期目的。

6 結(jié)束語

綜上所述，為了預(yù)防和控制預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量事故的發(fā)生，我們就需要認(rèn)真分析事故發(fā)生的原因，并制定合理的處理方案和采用有效的處理措施。本文就預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量事故的分析及處理措施進(jìn)行了探討，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣乃炯.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁質(zhì)量事故處理[J].工程勘察.2012（04）.

[2]許凌云.錘擊預(yù)應(yīng)力管樁工程質(zhì)量事故分析與處理[J].工程質(zhì)量.2008（01）.