某工程雙節 PHC 管樁檢測與處理分析

劉士偉，劉春亮

（青島市建筑工程質量檢測中心有限公司，山東 青島 266012）

0 引言

PHC 管樁是采用先張法預應力工藝和離心成形法制成的一種空心體細長混凝土預制構件，被大量運用于工程領域中。其在工廠中專業化、標準化大量生產，因此單節樁的樁長一般不超過 15 m，當樁端持力層的埋深在 20 m 以上時，需要雙節或多節樁連接起來施工。根據規范的推薦，樁的連接可采用焊接、法蘭連接或機械快速連接（螺紋式、嚙合式）［1］。焊接法簡便易于操作，在施工中被廣泛采用。

為了保證施工質量，確保樁連接效果，規范明確規定了一系列措施保證焊接質量，但在實際施工過程中，操作工人往往因為趕施工進度，圖省事等原因不按照規定進行焊接，造成樁在接頭部位存在缺陷，影響樁承載力的發揮，進而影響工程安全。雙節樁或多節樁接頭質量的檢測至關重要，準確確定接頭缺陷類型及缺陷程度，根據檢測結果制定合理的處理方案，可以有效地排除安全隱患，確保工程質量安全［2-5］。

1 工程概況

青島某小區 6 # 樓，地上 23 層，剪力墻結構，采用樁筏基礎，施工總樁數為 161 根。設計要求單樁豎向承載力特征值為 1 800 kN，設計要求樁端持力層為：強風化花崗巖。

樁基礎為 PHC 管樁，成樁方式為錘擊貫入法。樁徑為 φ0.50 m，壁厚 0.1 m，設計樁長 16～18 m，分兩節配樁，下部分為 9～12 m，上部為 5～8 m。施工時焊接連接。地質分層概況如下所述。

第①層：素填土，雜色，飽和，稍密，主要為回填塊石，碎石，含量約 70 %～90 %，母巖成分為花崗巖，混有風化砂，淤泥質土；

第②層：粉質黏土，黃褐色～灰黃色，可塑，含少量鐵錳結核，局部混 10 %～30 % 的中粗砂，韌性及干強度中等，切面粗糙；

第③層：粗砂，褐黃色，飽和，中密，主要成分為石英、長石，磨圓度一般，級配較差，局部混少量黏性土 ；

第④層：粉質黏土，褐色，可塑，含少量鐵質氧化物銹斑，混 10 %～15 % 中細砂，局部與中細砂互層，屬新近沉積土層，土體結構性差、塑性差，干強度較高，局部有細砂夾層；

第⑤層：粗礫砂，黃褐色，飽和，中密～密實，礦物成份以石英、長石為主，分選、磨圓較差，含10 %～20 % 黏性土，含少量碎石，多呈膠結柱狀巖芯，局部稍顯塑性；

第⑥層：強風化花崗巖，黃褐色，粗粒結構，塊狀構造，主要礦物成份為石英、長石，礦物風化、蝕變強烈，裂隙很發育，裂隙面多氧化物渲染，巖芯多呈砂狀，手搓易散；

阿姨，抱歉，李碧汝沒找到。她肯定是改名了，是不是姓李都很難說。先說李碧汝的事也是蘇楠提前計劃好的，親情嘛，是親近對方的最好方式。

第⑦層：中風化花崗巖，肉紅色，結構、構造及礦物成分同上，礦物蝕變中等，巖體較破碎，多呈碎塊狀巖芯，結構面見較多氧化物渲染，巖芯錘擊易碎，錘擊易沿節理面裂開，錘擊聲暗啞。

2 高、低應變試驗分析

2.1 低應變檢測

應委托方要求，在樁基施工完成后，采用反射波法進行了低應變檢測。首批檢測 33 根樁發現部分樁基的測試曲線 2 L/c 時刻前出現嚴重缺陷反射波，且無樁底反射波，樁身存在嚴重缺陷，典型曲線如圖 1～3 所示。其他樁身無缺陷樁，測試曲線平滑，基本正常，說明樁身完整性完好，典型測試曲線如圖 4～6 所示。經分析計算，曲線反射位置為樁接頭部位，結合樁身無缺陷樁測試曲線對比分析，說明接頭部位存在嚴重缺陷。為了了解其他樁基情況，應委托方的要求對剩余的 128 根全部檢測，發現 161 根樁基中 45 根樁接頭部位存在嚴重缺陷，占比 27.9 %。

2.2 缺陷原因分析

圖1 72 # 樁測試曲線（樁長：上 5 m+下 12 m）

圖2 69 # 樁測試曲線（樁長：上 5 m+下 12 m）

圖3 71 # 樁測試曲線（樁長：上 5 m+下 12 m）

圖4 158 # 樁測試曲線（樁長：上 6 m+下 11 m）

圖5 154 # 樁測試曲線（樁長：上 6 m+下 11 m）

圖6 161 # 樁測試曲線（樁長：上 6 m+下 11 m）

本工程管樁的施工方式為打入式，存在擠土效應，基底表面明顯土體隆起。打入式樁基的擠土效應對樁基的不利影響主要有：①使土體產生水平位移，造成樁身折斷、樁偏位、接頭部位錯開等，嚴重降低單樁豎向承載力；②使土體豎向隆起，引起樁身整體上浮，或接頭部位被拉斷，接頭上部樁體上浮或接頭錯開等。

樁接頭存在的主要缺陷有：①上下接樁面存在泥土等雜物，上下節樁金屬板未能緊密貼合，存在夾層；②施工時下節樁垂直度較差，焊接時下節樁未糾偏就位，上下接樁面存在夾角；③接頭焊接質量較差，或沿樁周部分施焊，或施焊后自然冷卻時間過短，打入地下后接頭脫焊，嚴重的造成接頭部位錯位，輕微的造成上下節樁金屬板面存在空隙。

對于上述原因造成的缺陷，在低應變檢測時均會在接頭部位出現嚴重缺陷反射波，且無樁底反射波，但是造成的后果嚴重性以及工程處理的方式是不同的，因此查清造成缺陷的原因十分必要。根據以上情況，樁身接頭缺陷及處理措施一般分為三種情況。

1）樁接頭部位錯開，或上下樁偏位較大，將會嚴重影響承載力，應考慮將此樁按廢樁處理。

3）其余上述原因造成的缺陷，應確認在上下金屬板仍緊密結合的情況下用鋼筋混凝土在接頭部位加固。

2.3 高應變檢測

為了進一步查明接頭缺陷情況，用鋼筋探至接頭部位和接頭部位以下 2 m 位置，未發現樁頭部位錯開、或上下樁偏位較大的情況，排除了樁接頭部位被拉斷等嚴重的缺陷情況；選取了 9 根樁進行了高應變檢測，檢測結果顯示 9 根樁的測試曲線類似，測試曲線基本正常，存在樁底反射，且在樁接頭位置僅存在輕微反射，說明在重錘沖擊下，接頭部位的縫隙有閉合的趨勢，且動位移較小，并在多次錘擊下動位移變化不大；根據曲線分析，樁基的端阻力在錘擊力下能正常發揮，上下段樁的側阻力也正常發揮，說明樁的承載力在荷載作用下能正常發揮。綜合以上分析說明樁接頭部位仍緊密結合，進一步印證了低應變測試時正向反射信號所反應的接頭缺陷屬于接頭存在輕微裂縫的情況，典型曲線如圖7～ 8 所示。

3 工程處理

3.1 工程處理措施

圖7 147#樁高應變測試曲線（樁長：上 6 m+下 11 m）

圖8 120 # 樁高應變測試曲線（樁長：上 6 m+下 10 m）

經過低應變、高應變以及現場使用鋼筋探測，查明接頭缺陷不存在接頭部位錯開，接樁面夾角過大的嚴重缺陷類型，高應變檢測顯示接頭部位上浮量不大，接頭部位能緊密結合或微量分離。測試顯示單樁承載力值也能滿足設計要求。經詢問現場施工人員，在施工時存在接觸面未清理干凈，兩個金屬板存在雜物夾層；同時為了趕施工進度，施工過程中存在未沿樁周滿焊和焊接后冷卻時間過短的情況。結合上述情況判定低應變檢測出的嚴重缺陷反應為夾雜物、金屬板輕微脫離等較輕的缺陷。

根據檢測結果認為，接頭部位未按規范規定的措施進行施工，造成接頭部位為樁基的薄弱環節，在后續的使用過程中存在剪切錯位和拉裂脫離的風險。為了消除這些風險，設計單位根據檢測分析結果出具了如下加固方案：對有缺陷的 45 根樁，先將樁孔內泥土排除、積水排干，然后在樁孔內距雙節樁接頭部位上下各 1 500 mm（共 3 000 mm 長）設置 6 根 20（箍筋6@200）鋼筋籠；采用 C 40 混凝土（石子粒徑 1～2 cm，坍落度 180 mm）將樁孔灌滿。

3.2 工程處理效果

處理完成并混凝土達到設計強度后，進行了低應變檢測。所檢測的 45 根樁的測試曲線基本正常，典型曲線如圖 9～11 所示。接頭部位的同向反射由強烈反射變為輕微反射，說明接頭部位的連接緊密程度得到了明顯改善。

目前該樓座已完成結構封頂并交付使用，沉降觀測數據表明該樓座與本場地其他樓座沉降值并無異常，表明該加固方案處理是成功的。

圖9 43 # 樁測試曲線（樁長：上 7 m+下 10 m）

圖10 69 # 樁測試曲線（樁長：上 5 m+下 12 m）

圖11 120 # 樁測試曲線（樁長：上 6 m+下 10 m）

4 結語

1） 打入式管樁屬于擠土樁，樁接頭部位為其薄弱部位，施工過程中，接頭處理未嚴格按照規定施工，將會造成嚴重的樁基質量事故。

2） 接頭的存在，會對低應變檢測造成影響。檢測出缺陷信號，應采取多種檢測方式和勘測方式，查明缺陷類型和缺陷程度，分析造成缺陷的原因，評估缺陷造成質量安全后果，為樁基加固提供可靠的依據。

3） 應根據檢測結果，缺陷類型以及造成缺陷的原因有針對性地確定加固方案，有的放矢地解決樁基質量問題，確保工程質量安全。