某預應力管樁Ⅲ類、Ⅳ類樁補強方案

閆 新 （煤炭工業合肥設計研究院有限責任公司，安徽 合肥 230041）

0 工程概況

六安某24F剪力墻結構住宅樓采用PHC樁基（PHC600-130AB），設計有效樁長22m左右，設計單樁豎向承載力特征值為2200kN，現場采用錘擊法施工。錘擊成樁完成后，對樁基進行了低應變檢測（抽檢率80.67%），其中Ⅲ、IV類樁69根，占抽檢總樁數（96根）的71.8%，多數不合格。靜載試驗為三根，結果表明，僅一根承載力可滿足要求，另外兩根受檢樁單樁豎向承載力特征值僅440kN，不能滿足設計要求。低應變檢測發現在樁頂以下9～12m左右有嚴重缺陷，現場鉆孔電視成像儀檢查發現樁接頭處脫開進土，需進行大面積處理。

1 地質條件

根據本次鉆探揭露，以及靜力觸探P曲線力學分層，并結合室內土工試驗定名，該場地內各地層自上而下分布為：

①層雜填土（Q）——雜色，松散，濕，以黏性土為主，表層含大量磚塊、碎石等建筑垃圾，局部地段底部夾有淤泥，含有機質、腐殖質，場區普遍分布，層厚2.00m～11.20m；

②層粉質黏土（Q）——灰黃、灰褐色，可塑，濕，含氧化鐵，切面光滑稍有光澤，無搖振反應，干強度中等，韌性中等，場區部分分布，層厚0.60～4.20m；

③層黏土（Q）——黃褐、褐黃色，硬塑，稍濕，含氧化鐵及鐵錳結核，斷面光滑稍有光澤，無搖振反應，干強度高，韌性高，局部夾薄層粉質黏土，場區普遍分布，層厚2.30m～7.90m；

④層粉質黏土夾粉細砂（Ql——褐、褐黃、灰黃色，可塑～硬塑，濕，含氧化鐵及鐵錳結核，切面光滑稍有光澤，無搖振反應，干強度高，韌性高，該層局部夾薄層粉土，底部夾大量中密～密實的粉細砂，含大量石英、云母等礦物；場區普遍分布，該層部分勘探孔未鉆穿，揭露最大層厚14.30m，qpk=4000kPa，有承壓型地下水，水量較大；

⑤層中粗砂（Q）——灰黃、黃色，中密～密實，飽和，含云母、石英等礦物，搖振反應中等，振動有水析現象，局部夾粉質黏土，底部夾有大量礫石，礫石成分主要為石英砂巖，場區普遍分布，該層部分勘探孔未鉆穿，揭露最大層厚8.60m，標貫實測擊數為26.0擊～45.0擊，平均33.5擊，qpk=6500kPa，有承壓型地下水，水量較大；

⑥層強風化泥質砂巖（K）——褐紅、棕黃色，密實，大多風化成砂土狀，遇水易軟化，局部夾中風化巖石碎塊，含氧化鐵、石英等礦物，巖石完整程度為破碎，巖石基本質量等級為V級，場區普遍分布，該層未鉆穿，揭露最大層厚3.30m標貫實測擊數為59.0擊～72.0擊，平均64.7擊；

⑦層中風化泥質砂巖（K）——褐紅、棕紅色，塊狀構造，巖體較破碎，薄～中厚層狀，泥質膠結，薄～中厚層狀，局部部位泥質膠結較差，巖石質量指標RQD一般為差～較差（30

2 原因分析

本住宅樓設計持力層為⑤層中粗砂，前期設計圖紙采用靜壓法施工，樁長壓到18m左右時已達到壓樁力4400kN要求，復壓后參數未有變動。設計單位要求可暫定壓樁，采用單樁豎向抗壓靜載試驗法檢測單樁豎向承載力，滿足要求后可按此樁長施工。建設單位出于高周轉的考慮要求全部樁基施工完成后進行檢測，可以采用錘擊法施工。現場錘擊施工可達到設計樁長，最后三振的貫入度為20～30mm。樁基施工完畢后，靜載試驗結果不滿足設計要求。分析原因如下：

①設計圖要求工程施工前應根據地質情況選取不同位置試壓，試樁數量不小于不少于3根，以取得正式施工所需要的有關控制數據及單樁豎向承載力特征值，現場未按此要求執行；

②設計要求的樁長為前期根據地勘資料計算的樁長，現場經常出現樁長不能滿足設計要求的情況，此時可通過靜載試驗確定是否達到設計要求的承載力；

③現場接樁采用焊接接樁法，每個接頭的焊縫宜為3層，每層焊縫的接頭應錯開，焊縫厚度為8mm，并要求多人同時施焊，施焊完畢須自然冷卻8分鐘后方可繼續施打（壓），嚴禁采用水冷卻或焊好即施打，現場焊好即施打；

④錘擊法施工要求樁帽和樁錘之間應用豎紋硬木或盤圓層疊的鋼絲繩做“錘墊”，其厚度宜取150～200mm，此道工序未見；

⑤打樁順序要求自中間向兩個方向或四周對稱施打。

3 一次處理

針對已出現的問題，現場組織了專家論證，對該工程樁基處理方案意見如下：

a.采用樁筏基礎，重新采用靜壓法施工滿堂樁，筏板下雜填土需進行加固處理；

b.按照地質報告④層為粉質黏土夾粉細砂，可塑-硬塑，底部夾大量中密～密實粉細砂，穿越困難，PHC樁可以以④層粉質粘土夾粉細砂底部（qpk=4000kPa）作為樁端持力層；

c.④層粉質粘土夾粉細砂和⑤層中粗砂層中有承壓型地下水，PHC樁在④、⑤層土采取引孔措施不合適，但雜填土層含大量磚塊、碎石應引孔處理；

d.PHC樁建議靜壓成樁，壓樁力可以在保證樁身安全的前提下適當增加，接樁焊縫應自然冷卻，保證焊接質量；

e.工程樁施工前，應嚴格按規范要求試樁。

鑒于場地前期已經施工了PHC樁，擠土效應明顯，鉆孔灌注樁成孔較為困難，未考慮采用泥漿護壁鉆孔灌注樁處理。按照以上意見設計單位出具了設計修改圖并通過了施工圖審查。

4 二次處理

按上述處理施工完成后，檢測單位進行了第二次低應變檢測和單樁豎向承載力檢測。第二批樁為管樁總樁數為126根，設計單樁豎向承載力特征值為2200kN。施工完成后抽檢3根樁進行單樁豎向承載力試驗，三根單樁的豎向承載力試驗值均符合設計要求。對第二批126根樁進行低應變檢測，抽檢率100%，其中I類樁87根，II類樁5根，Ⅲ類樁6根，IV類樁28根。Ⅲ、IV類樁缺陷的原因經現場鉆孔電視成像儀抽檢驗證為樁間接頭明顯不同程度脫開。

鑒于現場已施工完兩批預制樁，根據本工程情況不適合再次采用大型機械設備進行補樁。對第二批的34根Ⅲ類、IV類樁及周邊樁（包括第一批樁）采用填芯處理。施工步驟為：清理該段樁芯內積水及污物→找出缺陷部位→安裝鋼筋（具體做法如下圖所示）→灌注C40微膨脹細石混凝土并振實→養護成型→檢測。

具體施工要求如下：①需填芯的樁應清除樁孔中的填充物至缺陷端下部不低于5m，抽出孔內淤積物和積水并找出缺陷部位所在標高，然后及時滿灌C40微膨脹細石混凝土，以提高填芯混凝土與管樁樁身混凝土的整體性，填芯混凝土采用高標號細石混凝土，塌落度為180～220mm；

②樁芯鋼筋籠長度從樁頂到樁體缺陷向下3m處，并做好樁頂鋼筋錨固長度；

③對于填芯混凝土樁應全部進行低應變檢測，并抽取不少于6根單樁進行豎向抗壓承載力靜載試驗；

④檢測單位提供填芯后的樁豎向抗壓承載力特征值交由設計單位復核，以確定后續所需樁填芯位置及數量；

⑤填芯混凝土樁施工期間應加強質量管理和控制，并在施工期間加強變形觀測。

按上述處理施工完成后，檢測單位進行了第三次低應變檢測和單樁豎向承載力試驗，檢測結果均能滿足設計要求。實踐證明填芯法施工對處理Ⅲ類、Ⅳ類的預應力管樁有效可行，但施工周期較長。

5 結語

預應力管樁因其施工速度快，經濟可靠，能適應多種地質條件而被廣泛應用。但目前有些項目追求高周轉忽視了施工質量也導致了較多的質量問題，建設、設計及施工都必須引起高度重視。如發現工程樁有Ⅲ類、Ⅳ類存在應在未檢樁中擴大檢測同時提供切實有效的補強或處理方案。對此類問題應引以為戒，避免類似問題出現。工程樁施工前，必須嚴格按規范要求試樁。對設計等級為甲級、乙級的管樁基礎，應在施工前采用單樁靜載荷試驗確定樁長，設計提供的樁長可作為參考但仍以單樁靜載荷試驗作為最可靠的確定方法。