管樁施工質量事故的處理研究

關鍵詞：預應力管樁；斷樁；偏樁；處理方案 

　　0引言 

　　近年來，靜壓預制管樁在建筑工程樁基礎設計中被大量采用，其主要優(yōu)點是在施工過程中噪音小、無振動、無沖擊力，樁長度易調整，施工速度快，壓力值直觀，對周圍建筑物影響小，設計取值大，特別適合大噸位靜載液壓樁機的施工。由于靜壓預制管樁的工作原理是樁極限承載力越大，要求靜載液壓樁機噸位就越大，對場地條件、表面土層地質情況及樁身質量要求越嚴。因此在設計及施工過程中如不考慮到淺部斷樁、斜樁等樁的質量問題，必然造成不可避免的事故發(fā)生。以下就某工程管樁淺部斷折原因進行分析。 

　　1工程概況 

　　本場地位于長江漫灘，地基土主要為沖洪積、淤積成因地層。地層分布總體較穩(wěn)定。淺部以軟弱土為主，主要分布高壓縮性，高靈敏度，低強度淤泥質粘性土，下部沙土分布連續(xù)、穩(wěn)定，自上而下顆粒漸粗，密實度漸好。場地原為菜地，地形簡單平坦，無不良地質現(xiàn)象，場地水對混凝土無侵蝕性。

　　2工程事故狀況 

　　樁基施工結束土方開挖后，根據(jù)現(xiàn)場測量和低應變檢測，樁的平面位置偏差有部分超過規(guī)范允許值，樁身質量完整性有部分存在嚴重缺陷。 

　　2.1 樁偏位情況總樁數(shù)152根，發(fā)生樁位偏差的樁計125根，其中正常允許偏位的樁計49根。按《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》有關規(guī)定，三樁以下承臺樁允許偏差100mm，大于三樁承臺樁允許偏差1/2樁徑。超過規(guī)范允許偏差的樁計76根，為總樁數(shù)的50%，分布如表2所示。 

　　2.2 樁身質量缺陷總樁數(shù)152根，其中有2根樁因成樁樁頂標高下落，難以檢測，實檢150根發(fā)現(xiàn)I、II類樁92根，占總樁數(shù)的61.3％；III類樁19根，占總樁數(shù)的12.7％；IV類樁39根，占總樁數(shù)的26.0％。裂縫位置分布范圍約在樁頂以下1.5~7.0m處，比較嚴重的有1根，可檢測到上述兩個集中區(qū)域上、下兩道裂縫，樁位有傾斜、位移現(xiàn)象。 

　　3事故原因分析及處理方案 

　　處理措施應依據(jù)受損實際狀態(tài)并推斷造成受損的可能因素，針對受損的實際狀態(tài)采取技術措施。 

　　3.1 原因分析該場地自然地面平均高程約為+5.6m，設計±0.00為+7.2m，樁頂高程為+3.7m。開挖深度約為1.9m左右，樁頂以下6.5m~7.0m厚為②-2層淤泥質粉質粘土，為流塑狀、高飽和、高靈敏弱土層，fak=60kPa其下③-1層稍~中密粉砂夾粉土層，fak=140kPa，樁在③-1具有相對嵌固作用，當挖土程序如有不當，開挖過程中，未開挖面對已開挖面形成高差自重壓力，上部軟弱土層對樁具有橫向擠壓作用；壓樁機在施壓過程中，樁機移位，反復行走、搓支，壓樁機自重較大，軟土層在豎向荷載碾壓下產(chǎn)生對樁的橫向擠壓。此兩種影響在軟土層中對樁產(chǎn)生的橫向擠壓荷載應是上部（樁頂）最大，沿深度衰減，近似于倒三角形頒線性荷載，樁在③-1層較好土層內具有”嵌固”作用，樁類似懸臂梁，樁的變形應是撓曲型的、連續(xù)型的。小應變檢測樁的裂縫分布范圍在樁頂以下1.5m~7.0m，均發(fā)生在軟土層內，III類樁26根有21根均檢測出上下兩道裂縫，可以佐證。即使IV類樁也有一根發(fā)現(xiàn)上下兩道裂縫。 

　　3.2 處理方案關于樁的缺陷，根據(jù)以上判斷，采取內灌芯棒（鋼筋籠）砼的補強措施。19根III類樁取土至缺陷位置以下2m處，IV類樁取土至缺陷位置以下2.5m處，取土后對管孔進行沖洗，回填50cm砂石混合料后下鋼筋籠（主筋6Φ18、箍筋Φ8@100），澆注C40混凝土，在樁斷裂處澆筑混凝土需延長振搗時間，保證混凝土密實。關于樁的偏位：壓樁過程樁的就位原始偏差，應已包含規(guī)范允許偏差之內，個別大偏位的樁不排除原始就位誤差因素。主要偏位原因系因樁的橫向擠壓造成。統(tǒng)計樁偏位量分布，不超過1個樁徑Φ500的偏位樁占總偏位的92％，在樁的承載能力滿足的前提下，偏位對于獨立承臺，將會造成荷載忠與樁的組合形心偏移過大，發(fā)生附加彎矩，可以采取聯(lián)合承臺的方法加以處理。 

　　4事故處理情況和處理結果 

　　4.1 補強效果評價III、IV類樁采用內灌芯棒砼加固后，采用高應變檢測承載能力。因單樁靜載荷試驗前未做高應變檢測，即缺少高應變與靜載荷試驗相關對比資料，本次高應變檢測對I、II類樁及采取補強措施后的III、IV類樁同時采用高應變檢驗，以期檢測補強后的III、IV類樁與樁身質量完整和基本完整的I、II類樁，其豎向承載力是否存在差異或變化幅度。高應變檢測10根樁，結果如下： 

　　I類樁2根：42#，Ru=1803 Kn；66#，Ru=1999.7kN 

　　II類樁2根：17#， Ru=2 069.5 kN 93# Ru：2057.3kN 

　　補強后的III類樁2根： 

　　41# ，Ru=2045.5 kN；138#，Ru=1983.6 kN 

　　補強后的IV類樁4根：18#， Ru=2192.0 kN；19#，Ru=1820.5 kN；53#， Ru=1917.8 kN；130# ，Ru=1850 kN 

　　I、II類樁共4根，其平均值Ru=1 982.4 kN 

　　III、IV類樁共6根，其平均值Ru=1944.7 kN 

　　兩者差異僅為2％，可以認為，經(jīng)補強后的III、IV類樁豎向承載能力已經(jīng)達到I、II類樁的要求。 

　　根據(jù)I、II類樁及補強后的III、IV類樁計10根綜合分析：極差為389<0.3×1968．9=591.67 kN，參考JGJ106―2003《建筑樁基檢測技術規(guī)范》有關規(guī)定，Ru可取平均值，即可滿足承載要求。 

　　4.2 特別加固處理對6根(88#、121#、147#、149#、150#)偏位大于500mm的樁，其中偏位最大的147#(偏位900mm)、148#(偏位1080mm)，位置靠近，集中發(fā)生大偏位，因此對此2樁，補做了高應變檢測，檢測結果：147#、148#，承載力損失較大，建議在147#―150#樁附近合適位置于聯(lián)合承臺上預留2―3個錨桿靜壓樁孔。根據(jù)沉降觀測資料，必要時做錨桿靜壓樁后處理補強，錨桿樁可采Φ19鋼管。 

　　4.3沉降觀測經(jīng)過16次的觀測及計算，該樓累計平均沉降量為31.5mm，其中最大沉降量為33.3mm（位于1號觀測點）。最大沉降量為29.6mm（位于6號觀測點）。最后一次觀測平均沉降量為6.15mm，最后一次觀測平均沉降速度為0.053mm/d。根據(jù)規(guī)范規(guī)定建(構)筑物竣工驗收的地基變形標準，其最后一次觀測平均沉降速度、基礎整體傾斜值、累計平均沉降量等指標均符合建（構）筑物竣工驗收的地基變形標準。與相鄰同類建筑相比，該樓的各項變形指標量都相對較小。在竣工交付時，對預留樁孔作了封堵處理。 

　　5結束語 

　　5.1 因PHC樁橫向剛度較脆弱而不能受強烈的撞擊或震動，故當運輸或堆放不適時，易出現(xiàn)結構裂縫；同時在反復施壓產(chǎn)生的拉、壓力作用下，裂縫會有所發(fā)展并造成樁身破損。 

　　5.2 沉樁路線要合理選定。預應力管樁施工時，隨著入樁段數(shù)的增多，各層地質構造土體密度隨之增高。土體與樁身表面問的摩擦阻力也相應增大，壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁的壓力阻力基本接近，入樁路線應選擇單向行進，不能從兩側往中間進行(即所謂打關門樁)，使地基土在入樁擠密過程中，土體可自由向外擴張，以避免因土的擠壓而造成部分樁身傾斜，保證了群樁的工作基本均勻并符合設計值。 

　　5.3 場地要平整堅硬，在較軟的場地中適當鋪設道渣，不能使樁機在打樁過程中產(chǎn)生不均勻沉降，靜壓樁樁機對施工場地要求較高，由于樁機及配重達500t以上，為防止樁機下陷而造成樁身傾斜、樁機擠壓對樁位的影響，影響施工質量及施工安全，必須對施工場地進行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承載力，使其達到靜壓樁施工要求。