某項目PHC管樁工程施工質量事故分析及補救方案

溫先謙，何 源

（南寧市建筑規劃設計集團有限公司，廣西 南寧 530002）

0 引言

20世紀60年代，國外首先研制預應力高強度水泥離心管樁（又稱PHC管樁）[1]并得到成功應用。1944年，我國開始生產離心鋼筋水泥管樁（RC樁）[2]。改革開放以來，我國預應力砼管樁的生產和應用均取得較大的進展，PHC管樁規格系列已較為合理，《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）[3]將PHC管樁按外徑分為300 mm、400 mm、500 mm、550 mm、600 mm、800 mm、1 000 mm 7個規格的管樁，在建筑行業中的應用越來越普遍，對提升施工質量的效果越來越好。管樁的制作是在工廠完成的，因此質量比較可控，進場后通常采用機械化施工，大大縮減了施工工期。但與此同時，一些項目因施工單位疏忽未制定合理的施工組織方案，導致工程樁存在缺陷甚至出現廢樁。本文結合實際工程案例，以國標《先張法預應力混凝土管樁》（GB13476—2009）[4]和《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）為設計依據，解決施工過程出現的樁基驗收不合格問題，使項目高效率推進。采取的補救辦法一致獲得建設單位好評。

1 工程概況

工程項目地址位于廣西南寧市五象新區，城市交通主干線—平樂大道邊上，北面靠近豐威路，南面靠近華豐路，總建筑面積約22萬m2，該工程地上層數為4層，地下一層，其中地下室還存在部分夾層，主樓對應地下室層高5.4 m，純地下室層高3.1 m，主樓建筑一層層高3.6 m，兩層及以上層高3.3 m，地下室主樓外填土厚1.5 m左右。設計參數為主體結構設計使用年限50年，結構安全等級為二級；場地設防烈度為7度（0.1 g），場地類別為Ⅲ類，地震分組為一組，抗震設防分類標準為丙類；基本風壓0.35 kN/m2，項目主體結構型式為框架結構，抗震等級為三級。

2 工程地質情況

南寧市市區位于南寧盆地的中西部，四周為低山丘陵（標高一般200～400 m）圍繞。邕江自市區西南呈“之”字形蜿蜒穿過，整個市區展布于邕江多級階地上，其中以標高為70～80 m的一、二級階地的面積最大，占市區總面積的80%以上，顯示出市區中心區較為平坦的地勢。錯落有致的各級階地，環繞盆地的低山丘陵，緩緩流過市區的邕江，構成南寧市地貌的總格架。根據區域地質資料，南寧在地質歷史發展中主要經歷了加里東期、海西期和燕山-喜山期3個發展階段，沉積有寒武系、泥盆系、石炭系、白堊系、古近系和第四系地層。

擬建場地及周鄰地段原始地貌為山地，原場地地勢有一定起伏；場地無活動斷裂構造，無新構造運動跡象，區域穩定性較好，場地部分已整平，局部覆蓋填土，填土深度較厚，為周邊場地開挖堆填吸納場，現場地標高為125.24～134.94 m，高差約10 m。根據地質勘察報告顯示地層巖性及巖土層分布特征見表1。

表1 主要巖土層物理力學指標參數建議值

通過此次勘探揭示，目前擬建的土壤覆蓋層主要是第四系填土層、第三系（Q）黏性土，下伏基巖主要是石炭系地層灰巖（C3）。第三系和石炭系土壤巖層之間呈角度的不整合接觸。現將場地內各巖土層劃分與形態特征分述如下。

（1）填土①（Q4ml）：棕紅色、棕剔黃、褐色，稍濕，疏松狀，局部稍密，主要為素填土，局部夾雜填土層，主要成份為黏性土，含有少許碎石粒，顆粒粒徑主要為20～30 mm，最高至100 mm，均勻性較差；局部夾帶著少許的植物根莖、建筑廢棄物和生活廢物；為新近填筑物，經多年堆積，未完成的自重固結，具有高度壓縮，為高度壓縮土[7]。

（2）含礫黏土②（Q3el+dl）：褐紅色，或褐黃、黃色，硬塑狀，部分較硬，略濕，主要成份是泥土，也含圓礫、角礫，還有一些砂巖碎塊，分布不一致，含量多為20%～40%，但部分含量變動很大，部分含礫量少于10%的局部夾薄層的黏土，但部分含礫量達到百分之50%～60%，呈現堅硬狀態。常見粒徑為20mm～30mm，最大粒徑可達120 mm。結構比較緊密，黏性很好，無搖振反應，干硬度和彈性較高。各層區域內都有分布，鉆孔的揭露層厚度為2.00～48.80 m，層頂高程為105.20～134.22 m，屬中壓縮性土。

（3）黏土③（Q3el+dl）：褐紅色、黃褐，硬塑態，略濕，主體成分是黏土，局部變相為粉質砂土，結構比較緊密，黏性好，整體土質也比較均勻，土芯成柱形，手壓略有印痕，切面較細膩，無搖振反應，干硬度和彈性較高。局部區域內含有少許圓礫、角礫，含量為5%～10%，各層區域內均有分布，并與含礫黏土互相交夾，但分布并不一致。

（4）礫巖④層（E）：灰褐色、棕紅色、棕黃色，強烈風化作用，為礫質構造，塊態構造，石芯比較破碎，多數成碎塊態，少部分塊狀，塊徑為2～5 cm；砂石成分主要是圓礫，含量為40%～50%，而母巖成份主要是硅質和石英質巖，粉砂石因填隙膠結，為發軟巖，巖體比較破碎，巖體的基本質量等級為Ⅳ類。

（5）灰巖⑤層（C3）：構造較完整，以灰白為主，局部為紅褐色，中風化性，較堅固，主要成份以CaCO3、白色方解石為主，隱晶細顆粒狀構造，以鈣質膠結，性脆，細節理裂隙比較發育，其間常充填方解石，按巖石的基本質量分級為Ⅲ類。

3 預應力管樁特性

預應力高強混凝土管樁（PHC樁）[4]：俗稱管樁，一般采用靜壓沉樁，如果采用錘擊沉樁則需加樁靴（格外增加成本）。管樁的優點是單樁承載力高、成樁質量容易控制及相比混凝土預制樁更節省材料；缺點是受擠密效應作用遇到強度高的巖土層或厚度大的砂礫層時難以穿越，施加壓力過大易對樁身造成破壞，并且為取得更高的承載力時需做引孔（本項目根據地質情況需做引孔）。該樁以②含礫粘土為樁端持力層，以貫入度決定樁端持力層位置，樁端持力層承載力較高，能夠滿足要求且其經濟性明顯。

建筑單位要求設計院進行基礎比選，方案一為CFG地基處理；方案二為預應力高強混凝土管樁（PHC樁）。根據如下方案比選列表，最后討論選出比較經濟合理的方案二，即項目采用預應力高強混凝土管樁（PHC樁），管徑為500 mm，型號為PHC500AB125，樁間距為1.8 m×1.8 m，呈正方形布置，充分利用樁身承載力，樁入②含礫黏土約11 m，承載力特征值Ra取1 800 kN，計算樁長21～25 m，采用錘擊式施工[6]。

4 工程質量事故的發生

根據現場施工方反饋情況，開挖S1#基坑過程中發現問題：管樁缺陷位置在設計樁頂標高下1.60～2.90 m，傾斜值為0.89%～1.59%，部分樁傾斜值大于規范規定值1%；現場截樁破樁頭發現管樁缺陷位置在設計樁頂標高下0～1.50m，樁頭破裂。經檢測單位檢測此兩部分樁定義為Ⅲ類。

表2 樁基選型成本測算比選

5 管樁傾斜、樁頭破裂原因分析

結合建設方提供給設計院的預應力混凝土管樁施工記錄、勘察報告及結合現場開挖情況，分析Ⅲ類樁產生的原因主要如下：①傾斜發生在樁身上段處，此范圍土層位于填土①（Q4ml），尚未完成自重固結，具高壓縮性，并且開挖S1#（二層地下室）時，基坑側壁回填土未設置臨時擋板。加上近日南寧市連續下雨，土體飽和，16#上方也有少量堆土，在沒有支護的情況下，基坑側壁連同上部堆土一起發生整體破壞，土體滑入基坑，管樁發現傾斜。②關于樁頭破裂情況，現場讓施工單位把樁周圍土清走裸露樁身（做好的磚胎膜也被鑿除），直到往下挖厚樁身表面光滑平整，樁頭破裂裂縫僅0.5 m，暫評估為施工人員暴力截樁。綜合檢測單位所提供的低應變檢測曲線及樁身傾斜測量結果，形成Ⅲ類樁的主要原因為上部樁側土存在回填土、基坑開挖和側方堆土沒做好支護造成擠土及施工單位暴力切割樁頭。

6 工程質量處理方案

對于發生傾斜的樁，傾斜度不滿足規范要求的樁，目前常規處理辦法有灌芯補強、人工挖孔接樁及補靜壓樁等方法。結合建設困難程度、施工工期、工程造價等多方面綜合比較，與建設方溝通采用灌芯補強方法最佳。該法主要是通過在管樁內灌注鋼筋混凝土芯進行補強處理。

對于樁頭破裂的樁，目前常規處理主要有沉井法、接樁等方法[5]。也考慮周圍墊層砌筑磚胎膜等綜合因素情況，本次采用沉井法；沉井法主要工藝：先把破損樁身切割鑿除，承臺下放至樁身往下100 mm，同時施工單位發工程聯系函告知建設單位及設計院，設計人員參與復核計算并提供加大承臺截面及配筋的方案。

7 處理后樁基檢測結果

施工單位在監理單位的見證下根據標準處理方法完成施工，再對原工程樁身實行低應力強度試驗、單樁豎向耐壓靜承載力試驗，根據檢測單位提供的檢測報告結論：樁身完整性及樁承載力滿足設計規范要求。最后項目報監理單位，監理和施工方自檢完成，上報建設單位，由建設單位組織各方參加驗收。

8 結語

（1）PHC管樁應用發展迅速，樁的制作因在工廠制作，樁身質量有把控，施工工期短，深受市場的青睞。

（2）施工單位安排人員上崗施工前須進行PHC管樁相關知識的培訓。在進行管樁施工時，應及時總結工程經驗，明確管樁的優缺點，減少樁基工程質量事故。

（3）在基礎施工區等高壓縮力土層工作面上沉樁施工時，應注意并采取相應的保護措施，避免引起樁體完整性傾斜，甚至斷樁、廢樁等事件。

（4）施工單位在完成水平切削樁頭之前，用切削機在樁頂面完成水平切削，平面進刀與樁身相同，盡量采用水鉆等非暴力破除措施，以免損壞樁身。