高強預應力砼管樁施工質量控制初探

張河曄

寧化縣方正建設監理有限公司 福建 三明 365400

1、工程概況

寧化濱江安置小區位于寧化縣城關江背，地理位置四周較開闊，交通方便。一期為4#、5#樓建筑面積分別為4820.98㎡和5262.62㎡，地上框架11層，無地下室，樁數4#為76根，5#樓為73根。二期工程總建筑面積49000㎡，其中主樓1#、2#樓建筑層數地上框剪結構16-18層，無地下室，3#、6#、7#為地上17層，地下一層，管樁根數每棟76根，共380根。對于無地下室主樓樁基礎全部采用錘擊Φ500樁徑PHC-500-100-A高強預應力管樁，樁端持力層選用⑤層砂土狀強風化花崗巖層或⑥碎塊狀強風層，有效樁長不少于18m，樁進入持力層不少于1.2m，設計單樁豎向極限承載力特征值為2000KN，管樁接長采用焊接連接，施工中樁長依地質報告并結合實際施工相鄰樁長判斷來合理配樁，避免過量截樁。施工中以貫入度控制為主，以樁長（樁尖標高）控制為輔，錘擊最后3陣每陣10擊的貫入度控制小值為于30mm/10擊，單樁承載力設計標準值為2000KN，對于有地下室的樁長不少于12m。若樁長不足9m需引孔施工，保證12m有效樁長。

2、樁基施工過程中存在的主要問題以及原因分析

在本工程樁基礎施工中，為了能夠更好地確定單樁的承載力，業主、監理、施工和地勘單位通過設計進行先行試打樁，共試樁3根。一期：無地下室主樓采用7.2T錘錘擊施工，周邊地下室采用6.2T錘錘擊施工，4#、5#樓分別為76根、73根。最后經統計其中4#樓斷樁5根、5#樓斷樁7根、爆頭共7根、超規樁偏位2根，爆斷率為12.75%。二期： 1#、2#、3#、6#、7#樓樁380根，偏位超允許偏差2根、爆頭5根、斷樁各3根，共15根，爆斷率為5.26%。

2.1 管樁樁身傾身、偏位

發生在回填不久未壓實土層，受擠壓較密集群樁中，經研究與分析樁身偏位主要原因有如下幾方面：

①虛填場地平整夯實不夠，回填土層細顆粒含量多粗顆粒較少且在雨季施工回填承載力不足，使樁機難于保持穩定和水平。剛開打1周施工樁機就壞掉

②樁就位后未認真檢查和調整，降錘穩樁時樁身已不垂直

③個別樁頭不平，樁尖偏離樁縱軸線超允許值

④接樁時，兩樁不在同一軸線上，產生彎曲

⑤樁數較多的承臺，上部為深厚軟弱細粒含量多的軟弱土層，樁間距較少，不注施工順序產生擠土效應使相鄰樁受回填土因有負摩阻力而產生偏位

⑥樁入土后，樁端樁側遇障礙物左右側受力不均，將樁尖擠向一側

⑦地下室處的偏位樁，主要由于受一次性開挖深度太深使樁一側承受偏心土壓力產生樁彎曲變形

2.2 斷樁

在施工中現場采用手電筒照入管樁內孔，發現內側出現開裂滲水，認定樁身出現至少裂縫、甚至斷樁。分析斷樁發生的原因有如下幾方面：

①樁身砼強度偏低，管壁厚薄不均，管樁材料在細檢查有個別微細孔，在不平整地坪堆放不當，彎曲強度不足，而產生斷裂破壞

②樁身用A樁因配筋較少而遇軟硬夾層或堅硬障礙物，在錘擊作用下把樁擠向一側，樁尖偏離縱軸線，垂直度偏差過大，樁尖進入硬土層后，采用移動樁架等強行扳回措施糾編不當

③遇淺部的石塊現象或樁端持力層巖面傾斜，樁尖在錘擊受壓情況下產生側滑引起斷樁

④施工作業人員進行了不恰當的施工作業， 發生在進行最后3陣貫入度施工時，沒有實現對樁錘油門的良好控制，出現了樁鍾落距過高問題，過大的沖擊力使管樁發生較嚴重的斷裂

⑤接樁時，焊縫質量較差，焊縫厚度不足，有小孔不連續不飽滿，要求靜停冷卻8分鐘的時間往往不夠，接樁時兩節樁不在同一軸線而產生偏位

⑥錘擊線路安排不當或樁周邊土方開挖不當，地下室開挖時一次性機械開挖深度太深或被機械所碰撞，使樁的一側受到很大的土壓力或沖撞，使樁身彎曲破壞

2.3 爆頭

經研究與分析，發現較多爆頭問題主要發生如下情況之中：

①樁身砼護不到位使強度不足，錘擊時容易擊碎樁頂砼而出現爆頭

②樁帽與樁錘之間的彈性墊材質不好或厚度不足

③樁端板與樁身之間界面砼連接不好，有蜂窩小孔，或樁頂不平整

④樁身發生了明顯傾斜，使樁端板處于不水平，進而引起樁身受力不均勻引起爆頭

⑤送樁器發生在需送樁時送樁器不平整，使樁頂受力不均勻導致爆頭

2.4 管樁焊接接頭缺陷引起破壞連接

①焊接質量不好，焊縫不連續、不飽滿、未滿焊、未熔合、有氣孔、有夾渣，雜物未去除干凈

②焊接連接處表面未清理干凈，連樁時的樁端不平整

③焊接好后，冷卻停歇時間不足就開始打樁，樁入土后焊縫遇地下水出現脆性破壞面斷裂

④兩節樁截面中心不在同一中心線上接樁處產生彎曲，打樁過程中在接樁處局部產生應力集中而使連接破壞

3、提高錘擊管樁施工質量的工作方法和控制措施：

在分析上述產生原因的基礎上，要求認真做好事前控制、事中控制和事后控制，確保按設計標準及行業驗收規范的主控項目：樁身質量檢驗、樁位偏差、承載力三方面達到要求。

打樁工程一般工序為：

平整場地→測量控制點移交→樁位放線→清理樁位地下障礙物→管樁進場→樁機就位→吊樁、對正樁位垂直對中→樁頂放置彈性墊層、樁帽→管樁就位→復核檢查樁位→垂直對中→打樁→接樁（截樁）→靜載試驗檢驗→開挖土方→樁身質量動測檢查

監理工程師控制工程質量的工作內容按事前、事中、事后控制和“預防為主”的原則，采取審查、巡視、監理指令、監理報告、旁站、見證取樣、驗收和平行檢驗等方法做好如下幾方面工作內容：

①審查承包者的資格和質量保證體系，優選樁基專業分包商，施工作業人員持證上崗

②確定質量標準和明確質量目標要求

③督促承包商建立與完善質量保證體系，對重要部位、關鍵工序的措施進行審核，對原已批準施工組織設計（含樁基專項方案）調整修改，對重要部位、關鍵工序措施進行審查，經監理審查簽認

④組織和建立與本項目相適應的質量監控體系，即結合作業環境條件、材料報驗、工藝、隱蔽工程驗收等方面做好事前、事中、事后的全過程控制

⑤在項目實施過程中實行跟蹤、監督、檢查、控制，對打樁重要部位、關鍵工序應實行旁站

⑥對質量缺陷或事故進行處理并進行檢查和驗收

3.1 事前控制：（施工準備）

3.1.1 做好設計交底和圖紙會審工作，由業主組織設計、勘探、施工、監理等參建單位參加的圖紙會審并做好會審記錄，督促檢查承包方繪制的樁位編號圖。審查主要解決如下問題：

①依據場地工程地質資料和必要水文地質資料，進行持力層選擇，若溶巖地區則慎用打入式管樁，對地質是否有孤石存在，持力層是否埋置較淺和會受水軟化應采取針對性措施

②若全風化層很厚或填土層太深，一定要打入強風化層并保證進入持力層1.5米

③單樁承載力取值是否過于冒險或太過于保守

④最后3陣貫入度不能取值太小，一般以30mm /10擊，防止總錘擊數過多的樁疲勞破壞

⑤樁距是否偏小，樁數是否過于密集，防止產生擠土效應使樁上浮，今后產生沉降超規定而降低單樁承載力

3.1.2 審核專業分單位資質，要求交驗有關證明。如近3年施工業績、發生質量和安全問題情況、技術裝備力量、特種作業人員上崗證審核等。

3.1.3 審核施工單位開工申請報告和專項施工方案，場地平整壓實可保證機械正常作業的承載力，樁基施工準備的臨時設施如：供水、供電、排水、板房等開工前準備就緒，遠程監控系統安裝，重點是結合工程所在地的地勘報告水文條件，鄰近建筑物基礎、地下管線（含管道、電纜的調查資料）、有否舊基礎等障礙物，審核施打順序和樁機行走路線。

3.1.4 認真檢查進場的施工機械和打樁設備，做好各部件性能應能保證正常作業，安裝調試符合現場施工技術條件，防止施工噪聲對周圍居民的影響。

3.1.5 進場管樁等材料的檢查、測量管樁外徑、璧厚、樁身彎曲度等尺寸檢查和外觀質量檢查，進場材料需提供出廠證明書或實驗報告單，對樁端板是否平整、樁身是否垂直、是否通過淋水觀察后帶有裂隙等。原材料進場后需按規定要求存放，堆放場地應平整堅實。

3.1.6 要有施工質量的預控措施：如督促有關人員學習地勘資料和設計文件，樁基工程施工組織設計或者施工方案，要求對工人進行安全教育、安全和技術交底，加強工作人員責任心，制定工程質量目標和安全措施。在現場把控好進場管樁原材料監控和灌芯砼水泥、砂、石子、鋼筋、外加劑及商砼質量報告、施工設備監控、打樁過程，把責任落實到具體班組和人員。

3.1.7 正式打樁前必須先打試驗樁（按設計要求不少于3根），確定樁長，要求有關人員研究地質勘察資料和設計文件，送樁的貫入度控制指標由參建單位（設計人員、地勘人員、業主、監理人員）共同確定收錘標準，簽認試樁記錄作為下步全面正式管樁施工的依據。對施工中發現的質量隱患等以聯系單、變更單、確認單形式及時協商解決。

3.1.8 測量控制點移交：基樁軸線控制點和水準點應布置在不受未來施工影響的地方。開工前經復核后妥善保護、做好標記并經常性復測。

3.2 事中控制

3.2.1 按如前述打樁工序工藝流程進行施工。

3.2.2 管樁施工中要注意解決如下問題：

a、選錘不當、防止“一錘打不同要求的樁”、防止錘跳得太高、油門檔數過大

b、倉促草率投入的施工場地松軟、未平整夯實、未設置排水等都不利打樁機穩定，造成樁機傾斜

c、樁帽形狀太深、太小或太大等不規范

d、樁墊大薄無彈性，大樁帽套小樁帽，樁尖不合規范或設計

e、焊接馬虎、坡口焊厚度太小，間歇時間太短（不足8分鐘）

f、打樁順序不對應，不利于防止樁施工后的隆起

g、送樁器構造不合理或送樁太深，送樁器與樁端板頂面不同心，錯位太大

h、余樁凸出不及時截除，截樁不規范，打完樁后空洞未用砂袋塞填，使機械開行或行人行走不安全

i、土方開挖不規范，地下室一次性開挖太深或趕工工程采用邊施打樁邊開挖

j、本設計圖紙要求用機械連接接頭工藝，監理方建議取消，改用焊接接樁工藝較為成熟可靠

3.2.3 監理工作方法：由于樁基工程不可預見因素很多，在打樁過程中實行質量跟蹤、監督、檢查、控制，對關鍵工序、部位進行旁站。對施工中出現的偏差及時糾正，對貫入度突變、樁頭破裂、樁身傾斜、跑位、鄰樁上浮、接樁不規范等應記錄并上報參建單位共同研究處理情況。將有關結果記錄到旁站記錄表中，特別是涉及工程量的每節樁長、送樁深度、截樁長度、原始地面標高。

3.2.4 質量控制措施：

①管樁地堆放及吊運必須符合設計和規范要求，結合工程實際確定合理的施打順序和行走路線

②管樁施打：

a、打樁前應事先在樁身及送樁器上作尺寸標記，以便在打樁時觀測每次錘擊樁的下沉量

b、場地應平整夯實，確保樁機架設平穩

c、樁帽與樁端板之間應設置彈性襯墊，襯墊厚度均勻一致且經錘擊壓實后的厚度不小于120mm。樁帽與樁錘之間可用堅紋硬木或鋼絲繩迭盤作錘墊。送樁器與管樁樁頭可設置1-2層麻布袋或硬紙板作襯墊

d、樁尖材料及焊縫應符合設計或規程要求，樁尖定位偏差在20mm以內。

e、打樁應“重錘低擊”。開始打樁時，先用短落距輕打數錘，觀察樁身與樁架、樁錘等是否在同一垂直線上。第一節樁起吊就位插入地面時垂直度偏差不大于0.5%，過程中樁身傾斜不超0.8%，否則應設法糾偏。進入上層軟土層糾編較簡單，但當樁進入硬土層后，嚴禁移樁架強行糾偏。打樁過程要檢查機件、繩索是否老化和損傷；樁錘懸掛是否牢固可靠；移動樁架是否安全

f、凡樁距不大于2.5D（D為樁徑）及一個承臺下總樁數多于9根時，應采用跳打方式施打，防止上浮樁。當樁數多于30根時，應從中心往外邊緣打，承臺邊緣樁待承臺內基宅樁打完后，重新測定樁位后再插樁打入

g、打樁過程應派專職施工員做好施打記錄，記錄每沉落1m的錘擊數和記錄落錘的下落的平均高度。在收錘接近時，以每落錘10擊為一陣擊階段，測量其貫入度并登記匯總。一般單樁總錘擊數不宜超2500擊，最后1m沉樁錘擊數控制在300擊之內

③打樁順序常考慮如下原則后綜合確定：

a、當樁較密且距周邊建筑物較遠、施工場地較開闊時，從中間向四周進行；若樁數較密集、場地狹長，宜中間向兩端進行；若較密集樁且有一側靠近建筑物時，鄰近建筑的一側開始由近及遠地進行

b、依樁的入土深度，先長后短

C、依樁徑規格，先大后小

d、依建筑高度、主樓與裙樓關系，先高層后低層

e、接樁：

e1：在樁長不夠時，改變原設計的機械接樁工藝，采用常用焊接接樁

e2：接樁時，其入土部分樁段的樁頭應高于500mm～1000mm，單樁接樁接頭數不超3～4個

e3：焊好后樁自然冷卻時間不少于8分鐘，嚴禁用水冷卻或焊好即打

e4、送樁時，送樁中心線應與樁身軸線吻合一致，所用管樁送樁長度不大于2m。當需超2m時，應先用聯系單書面方式征得設計、業主、監理等單位的同意

e5、管樁焊接工藝監控要點如下：

e5.1焊接需隱蔽驗收：對樁尖焊接和接頭焊接要進行隱檢驗收

e5.2焊接原材料控制：同一根樁必須使用同一廠家管樁，焊條焊絲及焊工作業上崗證應報驗

e5.3焊接作業條件：管樁焊接應注意風天及雨天對焊縫質量的影響，注意焊條烘焙是否符合要求否則應停工。焊接樁端板坡口表面要用鋼絲刷子除污除銹刷干凈直到露出金屬光澤，焊接部位應清理泥土等污染物

e5.4焊縫質量控制：應使上下兩節樁中心對正，軸向錯位小于2mm，上下節平面偏差＜10mm，端頭板間隙不大于2mm，可用薄鐵板全部填實，焊縫應連續飽滿，焊接層數不少于3層，焊縫高度8 mm-10mm。為防止夾渣，每焊完一層應清除焊渣，對重點工程應對點焊接樁接頭做10%的探傷檢查

f、填灌砼：若遇到樁端持力層易受水軟化的軟化層，在第一節樁施打完畢后在管內孔底填微膨脹砼C25，灌注高度不少于1.5m

g、打完一根樁空孔口部應用砂袋臨時填塞，利于行人安全也防雜物進入樁芯導致樁頂灌芯砼掏土

3.3 .事后控制

3.3.1 成品保護

①應妥善保護好樁基的軸線和標高與控制樁，不得被機械重物撞擊或振動，以免引起管樁位移

②打樁完后的基坑開挖應制定合理的防止破壞碰樁的施工順序和技術措施并上報監理機構，防止受擠壓、側壓引起樁身位移或斜側受偏壓彎曲甚至斷裂

③高于地面截樁頭在打樁若會影響樁機行進時就須截樁，而土方開挖后截樁頭是按設計樁頂標高進行要求采用“鋸樁器截割”，嚴禁用橫錘敲打以免造成斷樁和產生橫向裂紋，嚴禁施工機械碰撞或將樁頭作為拉錨支點

④管樁樁頂應灌注不低于C30的填心砼，灌注深度不得少于2d，且不得小于1.5m且需見證取樣做砼試塊評定，若持力層會受水軟化管底也需封底

3.3.2 樁施工后，應由有檢測資質單位作樁身完整性檢測及承載力靜載檢測，同時由現場專業人員對樁位偏差進行復測。除地下室開挖無法檢測或受設備限制須預選受檢樁外，受檢選樁一般隨機抽取選定。具體檢測方案由質監站、業主、監理單位、施工單位依規范和設計文件共同確定。

3.3.3 質量驗收和對缺陷樁的處理方法：

①預應力管樁的質量檢驗及驗收的設計標準和行業規范按省廳閩建建[2017]1號文進行

②當樁頂標高低于施工地坪時需送樁，可在每根樁頂沉至場地標高時進行中間驗收評定，當樁頂標高需與施工場地標高基本一致，可待全部管施打完畢后一次性驗收。待卸樁施工完畢，承臺或砼底板挖至設計標高后再作終驗繪制打樁工程竣工圖并標出樁偏位數字

③對施工完畢樁未開挖前，應先進行樁位平面復核和檢查，對是否有漏打、斷樁、偏位超差等按設計要求、規范標準進行判別。將實際打樁情況提供給設計單位以便進行缺陷處理是采取補樁、加大承臺或加大地梁等設計處理。本工程在施打中發現明顯斷樁遂及時補樁24根

④對管樁的靜載承載力和小應變樁身檢測必須合格且樁偏差合允許規定，才能進行承臺或底板砼施工。若有不合格樁則看靜載試驗荷載確定實際承載力，依取定值請設計人員進行設計復核。常見如下幾種情況：a、決定下步擴大檢測；b、局部補樁或補強設計處理，如本工程一期工程樁149根按同一條件施打成批共選了3根樁（46#、75#、111#）進行檢測，其中75#靜載檢測不合格，按省廳閩建建[2017]1號文件對這根不合格樁擴大三倍數再做檢測。分別再選77#、97#、74#樁靜載檢測均達設計要求。經與設計等單位共同探討對不合格樁的處理方案：采取承臺、地梁加大處理的設計補強方案。c、如果是由于擠土效應使樁上浮引起承載力降低，可采取復打工藝視檢測情況再定

4、結束語

通過監理單位對本工程進行管樁樁基施工階段全過程的事前、事中、事后控制與建立有效控制體系、對現場施工全過程的嚴格監理、監督到位之后，爆頭、斷樁率從2018年2月12日的12.75%下降到2019年5月15日的5.26%。不僅從質量上提升了工程的整體品質且能夠在一定程度上節約工程成本和造價，有效降低缺陷率，減少返工和設計補強樁基處理同時也有利于加快施工進度，對促進行業健康可持續發展具有現實意義。