預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中常見問題的探討

吳清民

（安徽省建設(shè)工程測試研究院有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

預(yù)應(yīng)力管樁具有承載力高、造價低、施工速度快等特點，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。但是預(yù)應(yīng)力管樁在施工過程中，由于施工工期緊，土質(zhì)差異影響等原因，也容易出現(xiàn)一些問題，如上浮現(xiàn)場、休止期不夠?qū)е鲁休d力達不到設(shè)計的要求、管樁焊接質(zhì)量不滿足要求等，本文主要對管樁檢測過程中遇到的問題進行探討。

1 上浮問題

1.1 工程概況

某住宅樓采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁型PHC-A500（125）管樁，設(shè)計單樁豎向抗壓承載力極限值5000kN，設(shè)計樁長26m，總樁數(shù)120 根，采用靜壓法施工，要求樁端持力層為強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。根據(jù)《巖土工程勘察報告》，樁周土層為：②1層黏土——可塑狀態(tài)，干強度高，韌性高。一般層厚0.70～2.80m；③1層黏土——干強度高，韌性高，層厚1.10～5.70m；③2層黏土——硬塑～堅硬狀態(tài)，干強度高，韌性高。層厚20.20～27.30m；④1層泥質(zhì)砂巖強風(fēng)化帶——密實（堅硬）狀態(tài)，層厚2.20～5.50m；④2層泥質(zhì)砂巖中風(fēng)化帶——堅硬狀態(tài)，泥質(zhì)膠結(jié)，此層未鉆穿，層厚大于10.0m 層狀，其下無軟弱下臥層。屬極軟巖，其巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

施工過程中，采用壓力控制為主，樁長控制為輔的施工措施，因場地土質(zhì)較好，設(shè)計樁長26m，實際施工樁長只有21m 左右，施工完成后，根據(jù)設(shè)計和規(guī)范的要求，抽檢3 根基樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，檢驗單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計要求，靜載試驗成果如圖1、圖2 所示。

圖1 靜載試驗成果（一）

圖2 靜載試驗成果（二）

本靜載試驗抽檢的前2 根試驗樁，在荷載加載分別加載到3500kN 和3000kN，試樁發(fā)生陡降，陡降位移約50mm 和42mm，后趨于穩(wěn)定，后面繼續(xù)加載，Q-s 曲線又變?yōu)榫徸冃吻€。根據(jù)規(guī)范，該基樁承載力只能取值3000kN 和2500kN。根據(jù)現(xiàn)場勘察和分析，本次試驗陡降，主要因為管樁上浮引起。

1.2 上浮原因

管樁在施工過程中，擠土效應(yīng)是管樁上浮的主要原因。擠土效應(yīng)一方面對松填土有擠密作用，可提高地基承載力，但對壓實土在擠密的同時，會造成樁身上浮、移位和地面隆起，影響樁的承載力。因為本項目樁周圍土體較密實，樁數(shù)多，間距小，因此在壓樁過程中，導(dǎo)致土體擠密，產(chǎn)生擠土效應(yīng)，從而造成樁身上浮[1]。

1.3 預(yù)防措施

通過上述靜載試驗，上浮對單樁承載力影響較大，管樁在施工過程，對土體擠密不可避免，所以為降低上浮，施工過程應(yīng)采取一些措施，如合理安排壓樁順序；壓樁過程中，對樁頂進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)土體隆起、樁體過大上浮，應(yīng)對基樁進行復(fù)壓等，從而降低因為上浮對承載力的影響。本工程后期對全部基樁進行復(fù)壓處理措施，再抽3 根樁進行靜載試驗，靜載試驗反映承載力都能滿足設(shè)計要求。

2 休止期問題

2.1 工程概況

某工程采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁型PHC-A500（125）管樁，設(shè)計單樁承載力極限值3500kN，樁長20m，樁端持力層為強風(fēng)化砂巖，采用錘擊法施工，樁周地層情況如下。

②層粉質(zhì)黏土——層厚0.10～5.80m，可塑狀態(tài)，干強度中等、韌性中等。③層黏土——層厚0.60～11.80m，硬塑～堅硬狀態(tài)，干強度高、韌性高。④層粉質(zhì)黏土夾粉土——層厚0.40～6.20m，硬塑～堅硬狀態(tài)。⑤層粉土夾粉質(zhì)黏土及粉細砂——層厚6.00～15.60m，中密～密實狀態(tài)，干強度低，韌性低。⑥層中粗砂混礫卵石——層厚2.00～8.40m，中密～密實狀態(tài)。⑦層強風(fēng)化砂巖——層厚0.40～2.00m，密實狀態(tài)，該層無水可鉆進。⑧層中風(fēng)化砂巖——此層未鉆穿。堅硬狀態(tài)，屬一般較硬巖。

根據(jù)設(shè)計要求，工程樁施工前，進行試樁施工，并進行單樁豎向抗壓靜載試驗。檢驗沉樁工藝和設(shè)計參數(shù)是否滿足設(shè)計要求，試樁靜載試驗成果如圖3、圖4所示。

圖3 試樁靜載試驗成果（一）

圖4 試樁靜載試驗成果（二）

通過靜載試驗可知，本次靜載試驗前兩根試樁，在試驗荷載加載到最后一級3500kN 時，均出現(xiàn)陡降情況，該樁承載力未達到設(shè)計要求。后分析，本工程樁為端承摩擦樁，樁周土主要為粉土及砂，含水量大，加上采用錘擊法施工，容易形成超靜孔隙水壓，降低摩阻力。由于本項目工期緊，甲方?jīng)]有等試樁充分休止，即樁周土體側(cè)摩阻力未恢復(fù)，就進行靜載試驗，導(dǎo)致本試樁承載力達不到設(shè)計要求。后經(jīng)過討論，讓樁基休止7d后再進行靜載試驗。7d 后的靜載如圖5、圖6 所示。

圖5 7d 后的靜載結(jié)果（一）

圖6 7d 后的靜載結(jié)果（二）

從以上靜載數(shù)據(jù)得出，休止7d 后，靜載試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求。

2.2 休止期對預(yù)應(yīng)力管樁承載力影響的分析

預(yù)應(yīng)力管樁在壓入土層后，承載力隨時間而增加的現(xiàn)象，為管樁承載力的時效性。預(yù)應(yīng)力管樁在壓入過程，使周圍土體產(chǎn)生了擾動，破壞土體的結(jié)構(gòu)，因此在壓入初期，樁的承載力未達到設(shè)計要求。隨著在樁周土體觸變恢復(fù)、固結(jié)效應(yīng)的作用下，使樁周圍土體的強度逐漸恢復(fù)，從而使樁的承載力得到提高[2]。

由于實際工程中，工期急，甲方忽略了休止期對承載力的影響，導(dǎo)致靜載試驗基樁承載力不滿足設(shè)計要求，沒有經(jīng)驗的工程，可能對基樁進行加固處理，提高了工程的造價，同時也耽誤了工期。同時有的工程沒有考慮休止對承載力恢復(fù)影響，讓樁基設(shè)計偏于保守，從而提高了工程的成本[3]。休止期對承載力的影響，是客觀存在的，在工程中，應(yīng)重視，這樣既可以減少工程造價，也可以對樁基安全性有更全面的分析。

3 焊接問題

預(yù)應(yīng)力管樁，由于都在工廠預(yù)制的，受運輸和沉樁工藝的要求，管樁長度受到限制，對于工程實際中過長的樁，就需要在現(xiàn)場進行焊接。由于施工過程中，施工人員責(zé)任心和技術(shù)水平的差異，沒有按規(guī)范進行焊接操作，從而使管樁的完整性受到影響。管樁完整性的檢測，常采用低應(yīng)變法檢測[4]。以下為某工程管樁完整性檢測數(shù)據(jù)如圖7 所示。

圖7 管樁完整性檢測數(shù)據(jù)

從以上低應(yīng)變曲線分析可知，該曲線反映在8.0m附近位置有較強的缺陷類發(fā)射，顯示缺陷較嚴重。根據(jù)現(xiàn)場施工記錄顯示8.0m 為接樁位置，后經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查分析，由于晚間施工，工人未按規(guī)范焊接操作導(dǎo)致。后對該樁垂直度進行檢測，滿足要求，并采用混凝土灌芯法進行處理[5]。

預(yù)應(yīng)力管樁出現(xiàn)接樁焊接質(zhì)量問題，常常因為施工工期緊，焊縫剛焊接好，沒有冷卻，就將樁壓入土中；或現(xiàn)場疏于管理，對工人的焊接質(zhì)量沒有做到隨機抽查，現(xiàn)場施工質(zhì)量意識淡薄等，要想提高焊接質(zhì)量，首先提高現(xiàn)場工人的專業(yè)素質(zhì)水平、質(zhì)量意識，同時應(yīng)加強現(xiàn)場的監(jiān)管，對管樁的焊接質(zhì)量進行隨機檢查。

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力管樁具有施工速度快，經(jīng)濟、環(huán)保的優(yōu)點，但是施工過程中，也容易出現(xiàn)一些問題，如上浮、焊接問題等，通過檢測結(jié)果，這些問題對預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量有較大的影響，如果現(xiàn)場不重視，將對后期工程質(zhì)量產(chǎn)生較大的風(fēng)險隱患。因此在施工前，了解工程地層情況，施工過程中，對預(yù)應(yīng)力管樁進行監(jiān)控，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，降低上浮、休止期等問題對施工質(zhì)量影響的風(fēng)險。同時由于某些工程工期緊，或略了休止期對承載力恢復(fù)的影響，讓樁基設(shè)計偏于保守，從而提高了工程的成本。