某工程雙節(jié) PHC 管樁檢測(cè)與處理分析

劉士偉，劉春亮

（青島市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，山東 青島 266012）

0 引言

PHC 管樁是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成形法制成的一種空心體細(xì)長(zhǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件，被大量運(yùn)用于工程領(lǐng)域中。其在工廠中專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化大量生產(chǎn)，因此單節(jié)樁的樁長(zhǎng)一般不超過(guò) 15 m，當(dāng)樁端持力層的埋深在 20 m 以上時(shí)，需要雙節(jié)或多節(jié)樁連接起來(lái)施工。根據(jù)規(guī)范的推薦，樁的連接可采用焊接、法蘭連接或機(jī)械快速連接（螺紋式、嚙合式）［1］。焊接法簡(jiǎn)便易于操作，在施工中被廣泛采用。

為了保證施工質(zhì)量，確保樁連接效果，規(guī)范明確規(guī)定了一系列措施保證焊接質(zhì)量，但在實(shí)際施工過(guò)程中，操作工人往往因?yàn)橼s施工進(jìn)度，圖省事等原因不按照規(guī)定進(jìn)行焊接，造成樁在接頭部位存在缺陷，影響樁承載力的發(fā)揮，進(jìn)而影響工程安全。雙節(jié)樁或多節(jié)樁接頭質(zhì)量的檢測(cè)至關(guān)重要，準(zhǔn)確確定接頭缺陷類型及缺陷程度，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果制定合理的處理方案，可以有效地排除安全隱患，確保工程質(zhì)量安全［2-5］。

1 工程概況

青島某小區(qū) 6 # 樓，地上 23 層，剪力墻結(jié)構(gòu)，采用樁筏基礎(chǔ)，施工總樁數(shù)為 161 根。設(shè)計(jì)要求單樁豎向承載力特征值為 1 800 kN，設(shè)計(jì)要求樁端持力層為：強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

樁基礎(chǔ)為 PHC 管樁，成樁方式為錘擊貫入法。樁徑為 φ0.50 m，壁厚 0.1 m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng) 16～18 m，分兩節(jié)配樁，下部分為 9～12 m，上部為 5～8 m。施工時(shí)焊接連接。地質(zhì)分層概況如下所述。

第①層：素填土，雜色，飽和，稍密，主要為回填塊石，碎石，含量約 70 %～90 %，母巖成分為花崗巖，混有風(fēng)化砂，淤泥質(zhì)土；

第②層：粉質(zhì)黏土，黃褐色～灰黃色，可塑，含少量鐵錳結(jié)核，局部混 10 %～30 % 的中粗砂，韌性及干強(qiáng)度中等，切面粗糙；

第③層：粗砂，褐黃色，飽和，中密，主要成分為石英、長(zhǎng)石，磨圓度一般，級(jí)配較差，局部混少量黏性土 ；

第④層：粉質(zhì)黏土，褐色，可塑，含少量鐵質(zhì)氧化物銹斑，混 10 %～15 % 中細(xì)砂，局部與中細(xì)砂互層，屬新近沉積土層，土體結(jié)構(gòu)性差、塑性差，干強(qiáng)度較高，局部有細(xì)砂夾層；

第⑤層：粗礫砂，黃褐色，飽和，中密～密實(shí)，礦物成份以石英、長(zhǎng)石為主，分選、磨圓較差，含10 %～20 % 黏性土，含少量碎石，多呈膠結(jié)柱狀巖芯，局部稍顯塑性；

第⑥層：強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，黃褐色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份為石英、長(zhǎng)石，礦物風(fēng)化、蝕變強(qiáng)烈，裂隙很發(fā)育，裂隙面多氧化物渲染，巖芯多呈砂狀，手搓易散；

阿姨，抱歉，李碧汝沒(méi)找到。她肯定是改名了，是不是姓李都很難說(shuō)。先說(shuō)李碧汝的事也是蘇楠提前計(jì)劃好的，親情嘛，是親近對(duì)方的最好方式。

第⑦層：中風(fēng)化花崗巖，肉紅色，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦物成分同上，礦物蝕變中等，巖體較破碎，多呈碎塊狀巖芯，結(jié)構(gòu)面見(jiàn)較多氧化物渲染，巖芯錘擊易碎，錘擊易沿節(jié)理面裂開(kāi)，錘擊聲暗啞。

2 高、低應(yīng)變?cè)囼?yàn)分析

2.1 低應(yīng)變檢測(cè)

應(yīng)委托方要求，在樁基施工完成后，采用反射波法進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè)。首批檢測(cè) 33 根樁發(fā)現(xiàn)部分樁基的測(cè)試曲線 2 L/c 時(shí)刻前出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波，且無(wú)樁底反射波，樁身存在嚴(yán)重缺陷，典型曲線如圖 1～3 所示。其他樁身無(wú)缺陷樁，測(cè)試曲線平滑，基本正常，說(shuō)明樁身完整性完好，典型測(cè)試曲線如圖 4～6 所示。經(jīng)分析計(jì)算，曲線反射位置為樁接頭部位，結(jié)合樁身無(wú)缺陷樁測(cè)試曲線對(duì)比分析，說(shuō)明接頭部位存在嚴(yán)重缺陷。為了了解其他樁基情況，應(yīng)委托方的要求對(duì)剩余的 128 根全部檢測(cè)，發(fā)現(xiàn) 161 根樁基中 45 根樁接頭部位存在嚴(yán)重缺陷，占比 27.9 %。

2.2 缺陷原因分析

圖1 72 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 5 m+下 12 m）

圖2 69 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 5 m+下 12 m）

圖3 71 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 5 m+下 12 m）

圖4 158 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 6 m+下 11 m）

圖5 154 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 6 m+下 11 m）

圖6 161 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 6 m+下 11 m）

本工程管樁的施工方式為打入式，存在擠土效應(yīng)，基底表面明顯土體隆起。打入式樁基的擠土效應(yīng)對(duì)樁基的不利影響主要有：①使土體產(chǎn)生水平位移，造成樁身折斷、樁偏位、接頭部位錯(cuò)開(kāi)等，嚴(yán)重降低單樁豎向承載力；②使土體豎向隆起，引起樁身整體上浮，或接頭部位被拉斷，接頭上部樁體上浮或接頭錯(cuò)開(kāi)等。

樁接頭存在的主要缺陷有：①上下接樁面存在泥土等雜物，上下節(jié)樁金屬板未能緊密貼合，存在夾層；②施工時(shí)下節(jié)樁垂直度較差，焊接時(shí)下節(jié)樁未糾偏就位，上下接樁面存在夾角；③接頭焊接質(zhì)量較差，或沿樁周部分施焊，或施焊后自然冷卻時(shí)間過(guò)短，打入地下后接頭脫焊，嚴(yán)重的造成接頭部位錯(cuò)位，輕微的造成上下節(jié)樁金屬板面存在空隙。

對(duì)于上述原因造成的缺陷，在低應(yīng)變檢測(cè)時(shí)均會(huì)在接頭部位出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波，且無(wú)樁底反射波，但是造成的后果嚴(yán)重性以及工程處理的方式是不同的，因此查清造成缺陷的原因十分必要。根據(jù)以上情況，樁身接頭缺陷及處理措施一般分為三種情況。

1）樁接頭部位錯(cuò)開(kāi)，或上下樁偏位較大，將會(huì)嚴(yán)重影響承載力，應(yīng)考慮將此樁按廢樁處理。

3）其余上述原因造成的缺陷，應(yīng)確認(rèn)在上下金屬板仍緊密結(jié)合的情況下用鋼筋混凝土在接頭部位加固。

2.3 高應(yīng)變檢測(cè)

為了進(jìn)一步查明接頭缺陷情況，用鋼筋探至接頭部位和接頭部位以下 2 m 位置，未發(fā)現(xiàn)樁頭部位錯(cuò)開(kāi)、或上下樁偏位較大的情況，排除了樁接頭部位被拉斷等嚴(yán)重的缺陷情況；選取了 9 根樁進(jìn)行了高應(yīng)變檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示 9 根樁的測(cè)試曲線類似，測(cè)試曲線基本正常，存在樁底反射，且在樁接頭位置僅存在輕微反射，說(shuō)明在重錘沖擊下，接頭部位的縫隙有閉合的趨勢(shì)，且動(dòng)位移較小，并在多次錘擊下動(dòng)位移變化不大；根據(jù)曲線分析，樁基的端阻力在錘擊力下能正常發(fā)揮，上下段樁的側(cè)阻力也正常發(fā)揮，說(shuō)明樁的承載力在荷載作用下能正常發(fā)揮。綜合以上分析說(shuō)明樁接頭部位仍緊密結(jié)合，進(jìn)一步印證了低應(yīng)變測(cè)試時(shí)正向反射信號(hào)所反應(yīng)的接頭缺陷屬于接頭存在輕微裂縫的情況，典型曲線如圖7～ 8 所示。

3 工程處理

3.1 工程處理措施

圖7 147#樁高應(yīng)變測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 6 m+下 11 m）

圖8 120 # 樁高應(yīng)變測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 6 m+下 10 m）

經(jīng)過(guò)低應(yīng)變、高應(yīng)變以及現(xiàn)場(chǎng)使用鋼筋探測(cè)，查明接頭缺陷不存在接頭部位錯(cuò)開(kāi)，接樁面夾角過(guò)大的嚴(yán)重缺陷類型，高應(yīng)變檢測(cè)顯示接頭部位上浮量不大，接頭部位能緊密結(jié)合或微量分離。測(cè)試顯示單樁承載力值也能滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)詢問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)施工人員，在施工時(shí)存在接觸面未清理干凈，兩個(gè)金屬板存在雜物夾層；同時(shí)為了趕施工進(jìn)度，施工過(guò)程中存在未沿樁周滿焊和焊接后冷卻時(shí)間過(guò)短的情況。結(jié)合上述情況判定低應(yīng)變檢測(cè)出的嚴(yán)重缺陷反應(yīng)為夾雜物、金屬板輕微脫離等較輕的缺陷。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果認(rèn)為，接頭部位未按規(guī)范規(guī)定的措施進(jìn)行施工，造成接頭部位為樁基的薄弱環(huán)節(jié)，在后續(xù)的使用過(guò)程中存在剪切錯(cuò)位和拉裂脫離的風(fēng)險(xiǎn)。為了消除這些風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)單位根據(jù)檢測(cè)分析結(jié)果出具了如下加固方案：對(duì)有缺陷的 45 根樁，先將樁孔內(nèi)泥土排除、積水排干，然后在樁孔內(nèi)距雙節(jié)樁接頭部位上下各 1 500 mm（共 3 000 mm 長(zhǎng)）設(shè)置 6 根 20（箍筋6@200）鋼筋籠；采用 C 40 混凝土（石子粒徑 1～2 cm，坍落度 180 mm）將樁孔灌滿。

3.2 工程處理效果

處理完成并混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè)。所檢測(cè)的 45 根樁的測(cè)試曲線基本正常，典型曲線如圖 9～11 所示。接頭部位的同向反射由強(qiáng)烈反射變?yōu)檩p微反射，說(shuō)明接頭部位的連接緊密程度得到了明顯改善。

目前該樓座已完成結(jié)構(gòu)封頂并交付使用，沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)表明該樓座與本場(chǎng)地其他樓座沉降值并無(wú)異常，表明該加固方案處理是成功的。

圖9 43 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 7 m+下 10 m）

圖10 69 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 5 m+下 12 m）

圖11 120 # 樁測(cè)試曲線（樁長(zhǎng)：上 6 m+下 10 m）

4 結(jié)語(yǔ)

1） 打入式管樁屬于擠土樁，樁接頭部位為其薄弱部位，施工過(guò)程中，接頭處理未嚴(yán)格按照規(guī)定施工，將會(huì)造成嚴(yán)重的樁基質(zhì)量事故。

2） 接頭的存在，會(huì)對(duì)低應(yīng)變檢測(cè)造成影響。檢測(cè)出缺陷信號(hào)，應(yīng)采取多種檢測(cè)方式和勘測(cè)方式，查明缺陷類型和缺陷程度，分析造成缺陷的原因，評(píng)估缺陷造成質(zhì)量安全后果，為樁基加固提供可靠的依據(jù)。

3） 應(yīng)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，缺陷類型以及造成缺陷的原因有針對(duì)性地確定加固方案，有的放矢地解決樁基質(zhì)量問(wèn)題，確保工程質(zhì)量安全。