管桩施工质量事故的处理研究

关键词：预应力管桩；断桩；偏桩；处理方案 

　　0引言 

　　近年来，静压预制管桩在建筑工程桩基础设计中被大量采用，其主要优点是在施工过程中噪音小、无振动、无冲击力，桩长度易调整，施工速度快，压力值直观，对周围建筑物影响小，设计取值大，特别适合大吨位静载液压桩机的施工。由于静压预制管桩的工作原理是桩极限承载力越大，要求静载液压桩机吨位就越大，对场地条件、表面土层地质情况及桩身质量要求越严。因此在设计及施工过程中如不考虑到浅部断桩、斜桩等桩的质量问题，必然造成不可避免的事故发生。以下就某工程管桩浅部断折原因进行分析。 

　　1工程概况 

　　本场地位于长江漫滩，地基土主要为冲洪积、淤积成因地层。地层分布总体较稳定。浅部以软弱土为主，主要分布高压缩性，高灵敏度，低强度淤泥质粘性土，下部沙土分布连续、稳定，自上而下颗粒渐粗，密实度渐好。场地原为菜地，地形简单平坦，无不良地质现象，场地水对混凝土无侵蚀性。

　　2工程事故状况 

　　桩基施工结束土方开挖后，根据现场测量和低应变检测，桩的平面位置偏差有部分超过规范允许值，桩身质量完整性有部分存在严重缺陷。 

　　2.1 桩偏位情况总桩数152根，发生桩位偏差的桩计125根，其中正常允许偏位的桩计49根。按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》有关规定，三桩以下承台桩允许偏差100mm，大于三桩承台桩允许偏差1/2桩径。超过规范允许偏差的桩计76根，为总桩数的50%，分布如表2所示。 

　　2.2 桩身质量缺陷总桩数152根，其中有2根桩因成桩桩顶标高下落，难以检测，实检150根发现I、II类桩92根，占总桩数的61.3％；III类桩19根，占总桩数的12.7％；IV类桩39根，占总桩数的26.0％。裂缝位置分布范围约在桩顶以下1.5~7.0m处，比较严重的有1根，可检测到上述两个集中区域上、下两道裂缝，桩位有倾斜、位移现象。 

　　3事故原因分析及处理方案 

　　处理措施应依据受损实际状态并推断造成受损的可能因素，针对受损的实际状态采取技术措施。 

　　3.1 原因分析该场地自然地面平均高程约为+5.6m，设计±0.00为+7.2m，桩顶高程为+3.7m。开挖深度约为1.9m左右，桩顶以下6.5m~7.0m厚为②-2层淤泥质粉质粘土，为流塑状、高饱和、高灵敏弱土层，fak=60kPa其下③-1层稍~中密粉砂夹粉土层，fak=140kPa，桩在③-1具有相对嵌固作用，当挖土程序如有不当，开挖过程中，未开挖面对已开挖面形成高差自重压力，上部软弱土层对桩具有横向挤压作用；压桩机在施压过程中，桩机移位，反复行走、搓支，压桩机自重较大，软土层在竖向荷载碾压下产生对桩的横向挤压。此两种影响在软土层中对桩产生的横向挤压荷载应是上部（桩顶）最大，沿深度衰减，近似于倒三角形颁线性荷载，桩在③-1层较好土层内具有”嵌固”作用，桩类似悬臂梁，桩的变形应是挠曲型的、连续型的。小应变检测桩的裂缝分布范围在桩顶以下1.5m~7.0m，均发生在软土层内，III类桩26根有21根均检测出上下两道裂缝，可以佐证。即使IV类桩也有一根发现上下两道裂缝。 

　　3.2 处理方案关于桩的缺陷，根据以上判断，采取内灌芯棒（钢筋笼）砼的补强措施。19根III类桩取土至缺陷位置以下2m处，IV类桩取土至缺陷位置以下2.5m处，取土后对管孔进行冲洗，回填50cm砂石混合料后下钢筋笼（主筋6Φ18、箍筋Φ8@100），浇注C40混凝土，在桩断裂处浇筑混凝土需延长振捣时间，保证混凝土密实。关于桩的偏位：压桩过程桩的就位原始偏差，应已包含规范允许偏差之内，个别大偏位的桩不排除原始就位误差因素。主要偏位原因系因桩的横向挤压造成。统计桩偏位量分布，不超过1个桩径Φ500的偏位桩占总偏位的92％，在桩的承载能力满足的前提下，偏位对于独立承台，将会造成荷载忠与桩的组合形心偏移过大，发生附加弯矩，可以采取联合承台的方法加以处理。 

　　4事故处理情况和处理结果 

　　4.1 补强效果评价III、IV类桩采用内灌芯棒砼加固后，采用高应变检测承载能力。因单桩静载荷试验前未做高应变检测，即缺少高应变与静载荷试验相关对比资料，本次高应变检测对I、II类桩及采取补强措施后的III、IV类桩同时采用高应变检验，以期检测补强后的III、IV类桩与桩身质量完整和基本完整的I、II类桩，其竖向承载力是否存在差异或变化幅度。高应变检测10根桩，结果如下： 

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

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

　　补强后的III类桩2根： 

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

　　补强后的IV类桩4根：18#， Ru=2192.0 kN；19#，Ru=1820.5 kN；53#， Ru=1917.8 kN；130# ，Ru=1850 kN 

　　I、II类桩共4根，其平均值Ru=1 982.4 kN 

　　III、IV类桩共6根，其平均值Ru=1944.7 kN 

　　两者差异仅为2％，可以认为，经补强后的III、IV类桩竖向承载能力已经达到I、II类桩的要求。 

　　根据I、II类桩及补强后的III、IV类桩计10根综合分析：极差为389<0.3×1968．9=591.67 kN，参考JGJ106―2003《建筑桩基检测技术规范》有关规定，Ru可取平均值，即可满足承载要求。 

　　4.2 特别加固处理对6根(88#、121#、147#、149#、150#)偏位大于500mm的桩，其中偏位最大的147#(偏位900mm)、148#(偏位1080mm)，位置靠近，集中发生大偏位，因此对此2桩，补做了高应变检测，检测结果：147#、148#，承载力损失较大，建议在147#―150#桩附近合适位置于联合承台上预留2―3个锚杆静压桩孔。根据沉降观测资料，必要时做锚杆静压桩后处理补强，锚杆桩可采Φ19钢管。 

　　4.3沉降观测经过16次的观测及计算，该楼累计平均沉降量为31.5mm，其中最大沉降量为33.3mm（位于1号观测点）。最大沉降量为29.6mm（位于6号观测点）。最后一次观测平均沉降量为6.15mm，最后一次观测平均沉降速度为0.053mm/d。根据规范规定建(构)筑物竣工验收的地基变形标准，其最后一次观测平均沉降速度、基础整体倾斜值、累计平均沉降量等指标均符合建（构）筑物竣工验收的地基变形标准。与相邻同类建筑相比，该楼的各项变形指标量都相对较小。在竣工交付时，对预留桩孔作了封堵处理。 

　　5结束语 

　　5.1 因PHC桩横向刚度较脆弱而不能受强烈的撞击或震动，故当运输或堆放不适时，易出现结构裂缝；同时在反复施压产生的拉、压力作用下，裂缝会有所发展并造成桩身破损。 

　　5.2 沉桩路线要合理选定。预应力管桩施工时，随着入桩段数的增多，各层地质构造土体密度随之增高。土体与桩身表面问的摩擦阻力也相应增大，压桩所需的压入力也在增大。为使压桩中各桩的压力阻力基本接近，入桩路线应选择单向行进，不能从两侧往中间进行(即所谓打关门桩)，使地基土在入桩挤密过程中，土体可自由向外扩张，以避免因土的挤压而造成部分桩身倾斜，保证了群桩的工作基本均匀并符合设计值。 

　　5.3 场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重达500t以上，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。