PHC管樁基礎(chǔ)施工常見質(zhì)量問題的辨析

1、PHC 管樁基礎(chǔ)施工常見質(zhì)量問題的辨析陳曉 內(nèi)容提要 本文針對管樁基礎(chǔ)施工中常見的質(zhì)量問題，就其產(chǎn)生的原因和應對的措施深入 進行了分析和闡述，為加強管樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量管理，提高工程質(zhì)量，優(yōu)化施工方法提供參 考。 關(guān) 鍵 詞 管樁施工設(shè)計控制要求擠土效應樁間距樁身破壞鉆孔植樁夾持力應力集中0.0 引言PHC 預應力管樁基礎(chǔ)由于其具有施工工期短、單樁承載力高、監(jiān)測方便、造價較低、對環(huán) 境影響小等優(yōu)點，近幾年來在海口、三亞的工程建設(shè)中得到廣泛應用，由此而引發(fā)的許多 關(guān)于管樁的質(zhì)量問題也備受人們關(guān)注。根據(jù)近些年來管樁基礎(chǔ)工程的施工經(jīng)驗，管樁基礎(chǔ) 施工質(zhì)量問題通常為：沉樁達不到設(shè)計的控制要求；樁位偏差及樁

2、身傾斜率超標；樁頭碎 裂；樁身破壞；單樁承載力達不到設(shè)計要求等。筆者僅就管樁基礎(chǔ)施工中常見的沉樁達不 到設(shè)計的控制要求和樁身破壞問題談?wù)勂洚a(chǎn)生的原因及應對措施。1.0 沉樁達不到設(shè)計控制要求1.1 沉樁達不到設(shè)計的控制要求的主要原因有：1.1.1 勘察鉆孔密度不符合規(guī)定要求，勘探報告未能提供準確的地質(zhì)資料；或設(shè)計選擇持力 層不當，或設(shè)計要求過高。1.1.2 沉樁時遇到地下障礙物或厚度較大的硬隔層。1.1.3 打樁錘錘重選擇偏小，或打樁錘破舊，錘自由下落不順暢。1.1.4 布樁密集或打樁順序不當，使后打的樁無法達到設(shè)計深度，并使先打的樁涌動上浮。?？谑袆偸┕ね甑哪彻さ?，設(shè)計采用500管樁，但樁間

3、距只有1.4米，未能按規(guī)范要求不小于 3 倍樁徑，樁基驗收時發(fā)現(xiàn)因擠土效應造成管樁涌動上浮，承載力達不到設(shè)計要求。1.1.5 樁頭被擊碎或樁身被打斷，無法連續(xù)施打；1.1.6 當有效樁長較短（小于 14m 的短樁）時，采用靜壓沉樁終壓值顯示剛滿足設(shè)計要求 時就停壓，樁尖遇到落實的粉土或粉細砂層時，會產(chǎn)生“假凝”現(xiàn)象，也很可能造成極限承載力不夠。1.2 針對沉樁達不到設(shè)計控制要求的主要應對措施是：1.2.1 通過認真的試樁過程而后合理設(shè)計。由于影響樁承載力的因素多而復雜，且各地的土 質(zhì)情況變化又很大，所以先通過打試樁后做靜載試驗來確定單位豎向承載力，應該說是最 基本而且較合理的，目前也是最普遍的

4、應用方法。試樁可驗證地質(zhì)報告的準確性，檢驗該 地質(zhì)條件下某一管樁型號的適用性，為合理設(shè)計提供最為可靠的依據(jù)。在認真深入研究地 質(zhì)勘探報告的基礎(chǔ)上，合理選擇樁徑、合理布置樁位，可大大地避免出現(xiàn)沉樁達不到設(shè)計 控制要求的現(xiàn)象。對于一些地質(zhì)情況相對較為復雜的地基，建議選用抗彎性能相對較高的 B 型管樁。1.2.2 遇到地質(zhì)情況異常時如果是靜壓施工，可通過預引孔的方法解決；如周圍環(huán)境允許， 可選用錘擊施工，因為錘擊穿透能力比較強，可以穿過厚度較大的硬隔層。如海口市海秀 路禧福新城工地，第五層是比較硬的鐵質(zhì)結(jié)核層，標貫達到 30 多，原先設(shè)計采用靜壓施工， 因不能穿透，后來改用錘擊施工即穿透第五層達到設(shè)

5、計持力層，1.2.3.選用的樁機能量大小應與設(shè)計要求、樁徑、樁長及地質(zhì)情況相匹配，即樁機選型、配 重應符合施工要求。1.2.4 制定合理的施工方案，并根據(jù)樁的入土深度不同而采取不同施工流水線，宜先長后短、若樁較密集，且距建筑物較遠，場地開闊時，宜從中間向四周進行；若樁較密集，場地狹長，兩端離建筑物較遠時，宜從中間向兩端進行；若樁較密集，且一側(cè)靠近建筑物時，宜從相鄰建筑物的一側(cè)開始，由近向遠進行；樁數(shù)多于 30 根的群樁基礎(chǔ)，應從中心位置向外施打；承臺邊緣的樁，待承臺內(nèi)其他樁打完并重新測定樁位后，再插樁施打；有圍護結(jié)構(gòu)的深基坑中的管樁，宜先打樁后再做基坑的圍護結(jié)構(gòu)，1.2.5如產(chǎn)生“假凝”現(xiàn)象時

6、，應使終壓值大于設(shè)計極限承載力的1.21.5倍，間隔一段時間以后可繼續(xù)打下去，這樣就會滿足要求。2.0 錘擊沉樁樁身破壞2.1 樁身在沉樁過程中發(fā)生破壞的現(xiàn)象比較常見，現(xiàn)有統(tǒng)計資料表明，其發(fā)生的幾率一般在 5%以上，占沉樁質(zhì)量事故的比例可達 50%以上，錘擊沉樁樁身破壞的主要因素是：2.1.1 樁的制作質(zhì)量差。一般來說，由于 PHC 管樁是工廠流水化生產(chǎn)的，質(zhì)量檢驗比較嚴 格，樁身質(zhì)量大多數(shù)是有保障，但也不能說保證樁身質(zhì)量絕對不會出問題，事實上，不少 極限承載力達不到設(shè)計要求的樁正是由于樁身質(zhì)量問題所導致的。主要表現(xiàn)為： 制樁原材料質(zhì)量差；制作工藝不符合規(guī)范要求，離心密實操作不當；配合比不當，

7、水灰比控制不嚴，混凝土強度達不到要求；蒸汽養(yǎng)護時蒸養(yǎng)制度不當引起混凝土脆性破壞； 管樁制作時，樁頭嚴重跑漿，形成空洞等。2.1.2 錘擊沉樁時，操作不規(guī)范，主要是：打樁錘選用不當，倚重倚輕，或?qū)额^擊碎或疲勞破壞； 施打時樁錘、樁帽和樁身軸線不能保持在同一中心線上，產(chǎn)生偏心錘擊； 樁帽太小、太大、太深或與樁頭尺寸偏差太大，所以應選擇合適樁帽； 樁帽襯墊材料太薄或未加襯墊，或未及時更換；遇到孤石、硬巖面時繼續(xù)猛打； 在厚粘性土層中停置間歇時間太久再重新施打。2.2 解決錘擊沉樁樁身破壞的主要辦法：施工過程中應先加強對樁身原材料的檢查驗收。 嚴格執(zhí)行沉樁操作規(guī)范，正確施打。如果樁頭被擊碎，樁基承載

8、力經(jīng)驗證滿足設(shè)計要求即可，否則要補樁；如果是樁身被打斷，只有通過補樁。3.0 靜壓沉樁樁破損3.1 PHC 樁在施工中，樁破損有樁身破損與樁端破損兩種形式，或兩者的組合型破損（包 括斷樁、破樁、碎樁等） ，一般表現(xiàn)為樁頂端頭爆裂和樁身混凝土爆裂。3.2 破損原因分析。與送樁器相接觸不良的樁頂端頭爆裂； 壓樁時操作不當而引起的樁身橫向剪斷；樁身尺寸超差和缺陷而引起的樁身斷裂。3.3 抱壓式樁機的壓入過程中，樁處于 3 向受力狀態(tài)（既有橫向壓應力又有豎向壓應力） ， 樁損壞多出現(xiàn)在樁壓入的最后階段，不僅與樁本身的質(zhì)量有關(guān)，更與靜力壓樁機夾樁器的 結(jié)構(gòu)與鉗口的特性、現(xiàn)場施工的工作方式有關(guān)。3.3.1

9、 端面破損原因分析。樁端面主要承受壓樁時的反力，在接樁處的樁端面或送樁端面， 若兩節(jié)樁端面平行且縱向軸線無錯位，則處于對混凝土預制樁有利的純壓應力受力狀態(tài)， 此時樁端面上的應力分布均勻；若出現(xiàn)兩節(jié)樁端面不平行或有錯位時，則在樁端面上形成 應力集中，除了壓應力外還存在剪應力，特別是在壓樁力較大時，這時樁端面容易出現(xiàn)破 損現(xiàn)象。3.3.2 避免樁端面破損的方法是： 控制壓入樁的垂直度：第一節(jié)樁在壓入前的垂直度調(diào)整，是靠機身調(diào)平來實現(xiàn)的，應特 別注意；接樁時微調(diào)行走機構(gòu)，小幅度移動機身，使兩節(jié)樁端面對齊；在樁端面加一個均壓平衡樁帽，使接樁時樁端面受力均衡；在壓樁的最后階段，要用特制送樁器送樁，禁止使

10、用預制樁送樁，以減少壓樁不均勻受 力對被送樁的破壞。3.3.3 樁身破損原因分析。抱壓式樁機是依靠徑向抱夾樁身產(chǎn)生的靜摩擦力來克服樁壓入時 的壓力，為此，樁身必須承受大于抵抗壓樁反力而產(chǎn)生的樁身徑向受力。當對樁身的夾持力大于預制樁的抗壓強度時，樁身會夾裂；當上、下兩層夾樁油缸產(chǎn)生不對中的夾持力時，樁身會受到剪切而破壞；當夾樁器在壓樁臺中擺動時，樁身也會受剪切；當 4 個壓樁缸不同步壓下時，樁身會受撓曲而破壞；當同時作用夾樁力及摩擦力這種復雜受力狀態(tài)產(chǎn)生的大主應力高于預制樁混凝土的強度 時，樁身會因強度不足而破損。3.3.4 控制樁身破損的方法：改變鉗口材料與高強度預制樁身的材料配對，增加摩擦系

11、數(shù)，從而減少夾樁器對樁身作 用的正壓力；改變樁身的應力分布情況，采用二層或多層夾持式的夾樁器，使之均勻受力，避免應力 集中；在同一平持面上增加受力點，采用多液壓缸、多點在同一樁段上的夾持 ，降低每層夾持 鉗口的應力；在每層的每個鉗口上采用彈性浮動夾緊技術(shù)，補償由于樁的直徑尺寸誤差與圓柱度誤差 而引起的樁身單點或幾點受力，使每個鉗口至少有幾十個受力點，且每點對樁身的壓力相 近；增大每個鉗口對樁身的夾緊面積，降低樁身上單點的應力；同層的多個鉗口在夾緊缸的作用下采用同步驅(qū)動技術(shù)，根據(jù)鉗口對樁身的力反饋進行微 調(diào)，使同層鉗口對樁身夾樁過程的受力均衡；采用夾樁力與壓樁力的匹配控制，減少樁身過度負荷徑向加壓的現(xiàn)象。