PHC樁基施工中出現Ⅲ類、Ⅳ類樁的原因分析及補強處理

上海龍行住宅建設工程有限公司 上海 201400

1 項目概況

上海某工程總建筑面積約107 291.9 m2。主樓為地下1 層，地上為框剪結構，有13 層。工程樁基礎采用PHC管樁，錘擊法施工。管樁型號為PHC-600AB（130），樁節(jié)長10 m、11 m、11 m，試樁承壓加載力4 800 kN。根據設計圖紙，樁端持力層為⑦2層灰黃-灰色粉砂層，而根據地質報告可知：當第⑦2層作為樁基持力層時，采用預制樁沉樁相當困難，因此向業(yè)主建議采用鉆孔灌注樁。但業(yè)主考慮各方面因素，仍堅持采用PHC樁作為樁基礎，雖然施工前及過程當中，業(yè)主、設計、監(jiān)理各方到現場確定了錘擊法施工的參數，但在樁基檢驗過程中，主樓427 根樁中還是出現了Ⅲ類樁44 根，Ⅳ類樁23 根。

2 事故原因分析

經檢測，絕大多數Ⅲ類、Ⅳ類樁都是在第2節(jié)與第3節(jié)接樁處產生裂縫及位移。在樁基施工過程中，雖然嚴格按照施工組織設計中的打樁順序進行，其擠土效應影響應非常小，且樁架垂直度及接樁焊接也都嚴格按規(guī)范進行控制，但在采用錘擊法進行沉樁時，由于錘擊的沖擊力和反射使PHC樁受到較大的壓應力波和拉應力波，容易使樁頭、樁身、接頭等薄弱處產生裂縫及位移，嚴重影響樁基質量。尤其在上軟下硬或軟硬突變的地層采用錘擊法沉樁，樁的破損率更大。最終分析事故原因為：過分偏重標高控制，力求每根樁盡可能到達持力層，反而因過度復打的巨大動能破壞了第2、3節(jié)樁的接頭。

3 補強處理方案[1-3]

經過各方詳細地討論、研究，確定了對Ⅲ、Ⅳ類管樁的灌芯補強處理方法。

3.1 樁身垂直度滿足要求

若樁身垂直度滿足規(guī)范要求，在不出現斜樁、錯位的情況下可采用灌芯加型鋼或鋼筋籠的方式處理。

1）Ⅲ類樁：灌芯長度為上節(jié)樁樁長+節(jié)頭下4 m長度，即上節(jié)樁長+4 m。灌芯采用C35微膨脹混凝土，膨脹率控制在0.02%～0.04%之間，鋼筋籠中縱筋采用6 根φ20 mm三級鋼筋，箍筋φ8 mm@200 mm。

2）Ⅳ類樁：灌芯長度為上節(jié)樁樁長+中間樁一半樁長。灌芯采用C35微膨脹混凝土，膨脹率控制在0.02%～0.04%之間，型鋼采用20b#工字鋼。

3.2 樁身垂直度不滿足要求

若樁身垂直度不滿足要求，出現傾斜或錯位等情況，則采用灌芯加補樁方式處理。補樁采用鉆孔灌注樁，樁長36 m，C30混凝土，承壓承載力特征值為1 750 kN。補樁需待底板混凝土澆筑完成后再進行，補樁的位置原則上是距老樁20～30 cm處，如若與基坑棧橋沖突可適當調整。

4 補強施工工藝

4.1 清除樁芯孔內淤泥、積水

由于需補強樁芯較長，大部分超過10 m以上，樁芯內淤泥難以用常規(guī)工具清理，因此采用高壓沖槍頭將淤泥沖成泥漿，再用高壓水泵將污水抽出的方式清理樁芯，對于個別較難清淤的樁芯，采用深井鉆機清理樁芯的方式。

為提高清理樁芯的效率與質量，采用高壓沖槍頭將樁內淤泥沖成泥漿，冒出的泥漿引流至電梯坑內，再由抽水泵集中抽出排至污水管道。樁芯清理長度超過補強樁芯長度2 m，并在清理當日將已清出的樁芯用C35高強素混凝土封底，澆筑1.5 m，以防止樁芯內淤泥或水涌出影響樁芯質量，待C35凝固一定程度后，對樁內管壁進行二次清洗，以保證微膨脹混凝土與樁身密實性。

對樁芯內有障礙物的管樁，需用長螺旋地質鉆機將其清除并鉆至所需的灌芯長度底下2 m（圖1），然后采用高壓水泵將泥漿抽出，于當日即用C35高強素混凝土封底，澆筑1.5 m。

圖1 長螺旋地質鉆機清理樁芯障礙物

4.2 管樁校正

管樁用深井鉆機清理完樁芯后需要用視頻探頭進行查看。若出現略有錯位現象，且接頭處有溢出漿的管樁，需對其作校正處理（圖2）。

圖2 校正管樁

現場采用液壓千斤頂反壓使上下節(jié)管樁閉合，直到接頭處不漏漿，然后將管樁清理淤泥至所需的灌芯長度底下2 m，并于當日用C35高強素混凝土封底，澆筑1.5 m，以防止樁芯內淤泥或水涌出影響樁芯質量。待C35凝固到一定程度后，對樁內管壁進行二次清洗，完成后即可下鋼筋籠或型鋼，再將補強樁進行混凝土澆筑。

4.3 視頻探頭觀察

為檢查管樁上下節(jié)是否有錯位現象，特配備1 臺可夜視視頻探頭。在第1次清理樁芯完成后，將視頻探頭下至上下管樁焊縫位置觀察是否有錯位現象，若有錯位現象，則及時與設計溝通、確認下道工序方案。若上下管樁經觀察垂直度滿足設計要求，即可按照設計方案灌樁芯。

對于個別經過校正處理完后的管樁，再次將管樁內淤泥清理干凈，并用視頻探頭對其進行二次觀察，達到校正效果即可對其他樁基進行處理。待半工日時間后，若管樁內無淤泥進入即可對其填芯處理。

4.4 Ⅲ類樁采用鋼筋籠做法

嚴格按設計要求尺寸加工鋼筋籠。樁芯錨筋的制作安裝：錨固連接筋的長度和箍筋必須按《預應力混凝土管樁》圖集10G409要求施工。鋼筋加工的誤差要在規(guī)定范圍內，保證鋼筋的綁扎間距且平整順直。

1）施工過程嚴格遵照設計圖要求和圖集（10G409）的規(guī)定施工。

2）錨固筋與樁頂鋼板焊接，必須由經過專業(yè)培訓并取得上崗資質的人員操作，焊縫長≥80 mm，焊縫高＞8 mm，應飽滿均勻一致，錨固筋應在樁頂均分為六等分，角度為75°，為達到設計要求，錨固筋長度不少于35d（圖3a）。

4.5 Ⅳ類樁采用型鋼做法

工字鋼強度為Q235B，工字鋼連接采用坡口等強焊接，連接接頭應與樁連接接頭錯開2 m以上。焊縫部位要求均勻、飽滿，焊縫長度及焊縫高度應符合規(guī)范要求，焊縫表面焊渣清理干凈（圖3b）。

圖3 鋼筋籠做法及型鋼做法

4.6 鋼筋籠和型鋼吊裝

吊裝鋼筋籠時需將2 根φ20 mm Ⅲ級鋼筋焊在鋼筋籠主筋上，作為吊裝點。

加工型鋼長度需長于設計樁芯長度150 mm，并在高出150 mm工字鋼居中打孔，孔徑需滿足φ32 mm Ⅲ級鋼筋能穿過的要求。型鋼補強樁芯施工完成后再將高出樁頂150 mm工字鋼割除，以免影響后期底板鋼筋施工。

對位于棧橋下需補強的工程樁，已與基坑圍護設計單位溝通，可以在棧橋板開孔以便鋼筋籠或型鋼吊裝至樁芯內。先將需開孔的補強工程樁在棧橋板面定好坐標位置，然后用鋼筋混凝土高速鉆孔機開孔，孔徑400 mm，便于將鋼筋籠或型鋼下至補強工程樁內。

4.7 填芯混凝土的澆筑采用C35微膨脹混凝土

4.7.1 混凝土運輸

混凝土卸料后應及時送到澆筑地點，在運輸過程中要防止水泥漿流失、坍落度變化以及初凝等現象，如混凝土運到澆筑地點有離析現象，必須在澆筑前進行二次拌和?；炷吝\輸道路應平整順暢，若有凹凸不平，應鋪墊橋板。現場不準對預拌混凝土隨意加水。

4.7.2 混凝土澆筑與振搗的一般要求

1）使用振搗器時，先將其下至樁芯底，混凝土澆筑時可分層澆筑然后向上慢慢拔起，不得漏振。

2）澆筑混凝土時應經常觀察插筋等有無移動、變形或堵塞情況，發(fā)現問題應立即停止?jié)仓谝褲仓幕炷脸跄靶拚戤叀?/p>

由于樁孔徑小，在混凝土澆筑管樁下部分過程中，需仔細認真插搗，以確?；炷翝仓軐?；當混凝土澆筑至管樁上部分時，采用細直徑的混凝土振動棒振搗，以確?；炷撩軐?。

5 結語

當第⑦2層灰黃-灰色粉砂層作為樁持力層時，即在不利于采用預應力管樁施工的情況下，為確保樁基礎施工質量，在嚴格按照施工規(guī)范施工的基礎上，應采用貫入度控制為主，標高控制為輔的方式。當現場出現Ⅲ、Ⅳ類樁時也不要驚慌，應冷靜分析判斷，力爭以最小的投入達到最好的補救效果。

本工程最終全部采用樁芯補強，且經過復測單樁承載力全部達到設計要求。希望本工程的一些經驗教訓可以為類似工程提供借鑒。