預(yù)應(yīng)力管樁靜載檢測(cè)質(zhì)量問(wèn)題分析及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

何錦明

（佛山市南海區(qū)建筑工程質(zhì)量檢測(cè)站 廣東 佛山 528000）

0 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是在生產(chǎn)車間按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)批量預(yù)制，其樁身質(zhì)量有保證。相對(duì)灌注樁基礎(chǔ)，預(yù)應(yīng)力管樁具有造價(jià)低，工期短的優(yōu)點(diǎn)，適用于中層工業(yè)廠房與中高層民用建筑，特別是近幾年在佛山地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁基工程的質(zhì)量主要取決于樁身豎向承載力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而對(duì)其的檢測(cè)最直觀、最有效的檢測(cè)方法是采用靜載檢測(cè)［1］。本方結(jié)合近幾年在管樁靜載檢測(cè)實(shí)例，分析管樁在承載力設(shè)計(jì)和施工方面存在的問(wèn)題，總結(jié)設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，助力各方責(zé)任主體提高管樁的工程質(zhì)量。

1 預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)承載力取值問(wèn)題

預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)承載力取值應(yīng)根據(jù)上部荷載的豎向力、場(chǎng)地地質(zhì)條件及承臺(tái)樁數(shù)量合理設(shè)計(jì)管樁樁徑和單樁承載力特征值。

1.1 實(shí)例1

佛山南海區(qū)里水鎮(zhèn)某工程［2-3］基樁采用φ500 管樁，樁長(zhǎng)15～25 m，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值2 000 kN，試驗(yàn)荷載4 000 kN。場(chǎng)地地質(zhì)情況自上而下分別是①素填土層，厚3.0 m，②淤泥質(zhì)土層，厚5.8 m，③粗砂層，厚9.2 m，④中風(fēng)化石灰?guī)r層［4］，厚6.0 m，為樁底持力層。該工程樁靜載受檢測(cè)樁共6 條，結(jié)果是有4 條極限承載力均為3 200 kN，2 條極限承載力均為2 800 kN，分析其原因是設(shè)計(jì)承載力取值偏高。在巖溶地區(qū)，以灰?guī)r為持力層的管樁基礎(chǔ)，由于持力層巖面起伏，容易造成樁尖滑移陡降下沉，而且由于管樁有擠土效應(yīng)，地面以下7.0 m 土層被擠松動(dòng)，側(cè)摩阻力折減，承載力降低。建議在該類型地區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)φ500管樁承載力特征值取值在1 200～1 600 kN，極限承載力在2 400～3 200 kN之間。另外，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，建設(shè)單位有條件的情況下最下面一節(jié)管樁使用鋼板包裹的管樁，防范壓樁過(guò)程造成樁身斷裂，效果良好，適用于灰?guī)r地帶［5］。

1.2 實(shí)例2

管樁采用“引孔法”施工的質(zhì)量問(wèn)題［6］，佛山南海區(qū)獅山鎮(zhèn)某工程基樁采用φ500管樁，樁長(zhǎng)9～12 m，設(shè)計(jì)單樁抗拔承載力特征值300 kN，試驗(yàn)荷載600 kN。場(chǎng)地地質(zhì)情況自上而下分別是①素填土層，厚1.7 m，②粉質(zhì)粘土層，厚5.6 m，③強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層，厚6.7 m，④中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層，厚5.0 m，為樁底持力層。該工程樁第一次靜載抗拔受檢測(cè)樁共3條，結(jié)果是有1條極限承載力均為600 kN，2條是420 kN；第二次靜載抗拔擴(kuò)測(cè)共4條，2條極限承載力是600 kN，1 條是420 kN，1條是360 kN。分析其原因是“引孔法”施工管樁是先旋挖成孔后壓管樁，在持力層不軟化的情況下，豎向抗壓承載力能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但是側(cè)摩阻力大大折減，不適合作為抗浮樁，如果要用，設(shè)計(jì)抗拔承載力取值要低，或者另外設(shè)計(jì)基礎(chǔ)錨桿進(jìn)行抗浮。

1.3 實(shí)例3

關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁的設(shè)計(jì)取值問(wèn)題［7］。南海區(qū)丹灶鎮(zhèn)某工程設(shè)計(jì)前分別對(duì)φ400管樁、φ500管樁、φ600管樁、邊長(zhǎng)400空心方樁、邊長(zhǎng)500 空心方樁采用慢速法對(duì)試驗(yàn)樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)。樁塵均采用十字型鋼樁尖封底。場(chǎng)地地質(zhì)情況自上而下分別是①素填土層，厚2.3 m，②淤泥質(zhì)土層，厚15.9 m，③粉質(zhì)黏土層，厚6.0 m，④粗砂層，厚5.7 m，⑤圓礫層，厚12.1 m，為樁底持力層。樁長(zhǎng)30.0～31.5 m，試驗(yàn)樁間距3.0 m，采用錘擊法施工，最后三陣錘的每陣（10 擊）總貫入度不大于30 mm。豎向靜載抗壓試驗(yàn)采用慢速法，判穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)是沉降量不得超過(guò)0.1 mm/h，并連續(xù)出現(xiàn)兩次。實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程每級(jí)檢測(cè)時(shí)間在125～575 min 之間，每根樁的檢測(cè)總時(shí)長(zhǎng)在48 h 左右。試驗(yàn)結(jié)果：φ400 管樁極限承載力為3 600 kN、φ500 管樁極限承載力為5 222 kN，φ600 管樁極限承載力為5 895 kN，邊長(zhǎng)400 空心方樁極限承載力為3 938 kN、邊長(zhǎng)500 空心方樁極限承載力為5 355 kN。通過(guò)試驗(yàn)樁的現(xiàn)場(chǎng)靜載檢測(cè)數(shù)據(jù)分析和管樁、方樁的樁身周長(zhǎng)、樁底面積等參數(shù)的理論計(jì)算，發(fā)現(xiàn)兩者數(shù)據(jù)相吻合，理論計(jì)算承載力與現(xiàn)場(chǎng)靜載檢測(cè)承載力相匹配。實(shí)踐證明：邊長(zhǎng)400 的方樁極限承載力大于φ400 的管樁，小于φ500 的管樁；邊長(zhǎng)500 的方樁極限承載力大于φ500 的管樁；邊長(zhǎng)500 的方樁極限承載力小于φ600管樁。

2 預(yù)應(yīng)力管樁施工的問(wèn)題

2.1 管樁樁身混凝土破裂現(xiàn)象［8］

在管樁靜載抗壓檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)有個(gè)別管樁在試驗(yàn)過(guò)程中s-Lgt曲線在某一時(shí)刻突然垂直下降，P-s曲線出現(xiàn)陡降現(xiàn)象，壓力維持不了，承載力不滿足設(shè)計(jì)要求。反力裝置配重和架體移開(kāi)后，對(duì)管樁淺部進(jìn)行開(kāi)挖用水沖洗樁身觀察樁身時(shí)發(fā)現(xiàn)是由于樁身某個(gè)部位出現(xiàn)混凝土破裂造成。造成管樁樁身混凝土破裂的因素有管樁錘擊下沉中錘的重量過(guò)重，提錘高度過(guò)高，總的錘擊數(shù)過(guò)大等施工因素不合理造成樁身“過(guò)疲勞”。有可能是靜壓樁過(guò)程中，壓力過(guò)大，壓的過(guò)程機(jī)身晃動(dòng)造成。有可能是管樁樁身混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)問(wèn)題造成。也有可能是在管樁開(kāi)挖進(jìn)行完整性檢測(cè)時(shí)，大型挖機(jī)開(kāi)挖時(shí)不注意對(duì)樁身造成了損害。以上施工因素均有可能造成管樁樁身混凝土破裂現(xiàn)象。

2.2 靜載管樁配重不足或錘擊施工能量不足造成基樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

靜壓管樁的靜壓機(jī)配重重量大，需要運(yùn)輸配重成本高，有些樁基礎(chǔ)施工公司考慮到運(yùn)輸成本問(wèn)題，造成靜壓機(jī)配重不足，沉樁終壓值達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成管樁承載力不足。

錘擊法施工管樁要選用匹配的錘重、提錘高度、總錘擊數(shù)、貫入度等參數(shù)。這需要樁基礎(chǔ)公司根據(jù)地質(zhì)資料、場(chǎng)地情況、設(shè)計(jì)參數(shù)綜合考慮，結(jié)合自身施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工。

2.3 在某些地質(zhì)條件下管樁選用錘擊法施工比靜壓法施工承載力高［9］

⑴實(shí)例4

佛山南海區(qū)獅山鎮(zhèn)某工程基樁采用φ500 管樁，樁長(zhǎng)6～8 m，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值是1 500 kN，試驗(yàn)荷載是3 000 kN。場(chǎng)地地質(zhì)情況自上而下分別是①粘性素填土層，厚1.1 m，②粉質(zhì)粘土層，厚3.6 m，③泥質(zhì)粉砂巖，厚27.7 m，為樁底持力層。該工程樁采用靜壓法施工，靜載受檢測(cè)樁共3條，結(jié)果是有2條極限承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。后來(lái)改為使用錘擊法復(fù)打，整盤(pán)樁經(jīng)錘擊復(fù)打后均比靜壓時(shí)下沉了10～20 cm。使用錘擊復(fù)打后靜載3 條樁，結(jié)果是3 條管樁極限承載力均大于3 000 kN。原因是錘擊法施工管樁相對(duì)靜壓法施工能較好地把管樁穿越礫石夾層，穿越軟質(zhì)巖石和風(fēng)化巖石到達(dá)強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化巖層，持力層不易軟化，送樁深度比靜壓的要深一點(diǎn)。

⑵實(shí)例5

佛山南海區(qū)桂城有兩個(gè)不同地理位置的項(xiàng)目，樁基礎(chǔ)持力層均為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，均為開(kāi)挖至基坑底標(biāo)高后采用錘擊法施工管樁，管樁均采用φ500管樁，兩項(xiàng)目樁長(zhǎng)7～10 m，均屬于短樁管樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值分別是1 800 kN 和2 250 kN，試驗(yàn)荷載分別是3 600 kN和4 500 kN。靜載檢測(cè)結(jié)果是極限承載均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這說(shuō)明短樁樁基礎(chǔ)承載力不一定就低，關(guān)鍵是看持力層能不能達(dá)到不易軟化的強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化巖層。實(shí)踐證明在短樁樁基礎(chǔ)施工中，采用錘擊法施工比靜壓法施工承載力高。

2.4 必要時(shí)需要進(jìn)行復(fù)打（壓）保證管樁承載力

在某些地下水位較高，地下水豐富的地質(zhì)條件下，由于管樁間距小，壓樁過(guò)程孔隙水壓力大，容易造成鄰近管樁上浮，這需要施工隊(duì)伍及時(shí)發(fā)現(xiàn)，采取復(fù)打（壓）的方式保證管樁的承載力。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)隨著管樁應(yīng)用的增多，經(jīng)大量靜載檢測(cè)分析，不合格率（不合格樁數(shù)量除受檢樁總數(shù)量）只有2%左右，整體質(zhì)量良好，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因有以上設(shè)計(jì)、施工因素造成。做好以下幾方面的質(zhì)量管理工作，可保證管樁質(zhì)量，提高合格率［10］。

⑴ 在灰?guī)r地質(zhì)建議采用鋼板包裹管樁進(jìn)行壓樁，增加承臺(tái)樁數(shù)量降低管樁設(shè)計(jì)取值。

⑵在地下室采用引孔法施工的管樁工地建議另外施工抗浮基礎(chǔ)錨桿。

⑶考慮到樁底持力層為泥巖的管樁工地建議降低取值，施打完成后澆注混凝土封底，澆注混凝土深度不少于2 m，防止地下水滲入持力層軟化巖土。

⑷在某些地質(zhì)條件下，管樁采用錘擊法施工，承載力有保證。

⑸采用復(fù)打（壓）方式消除孔隙水壓力影響，保證管樁承載力。

⑹設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有豐富的本地區(qū)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，合理選取單樁承載力、持力層及其它成樁參數(shù)。

⑺樁基礎(chǔ)施工隊(duì)伍應(yīng)具備豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，控制成樁過(guò)程中的焊接、施打、終壓值、終孔貫入度等各個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量。