管樁施工中常見的質(zhì)量問題及防治對(duì)策

1、管樁施工中常見的質(zhì)量問題及防治對(duì)策富陽市西城房地產(chǎn)有限公司   孔國(guó)強(qiáng)杭州市下城區(qū)建筑設(shè)計(jì)所    汪永森摘要：本文對(duì)管樁施工中常見的露樁和短樁、斜樁、擠土影響和振動(dòng)影響，沉樁時(shí)遇到“硬層”沉不下去，沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等七種質(zhì)量問題，分析其產(chǎn)生的原因，提出了防治和處理辦法。本文對(duì)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理開發(fā)商及制造廠家均有一定的實(shí)用價(jià)值。  先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（以下簡(jiǎn)稱管樁）因其單樁單載力高，樁身質(zhì)量可靠，施工速度快，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔文明等優(yōu)點(diǎn)，近年來，在多層和高層建筑的基礎(chǔ)工程中應(yīng)用較多，發(fā)展較快。然而，由于多種原因，管樁施工中出現(xiàn)的一些質(zhì)

2、量問題已越來越被工程界所發(fā)現(xiàn)而被重視起來。筆者根據(jù)幾年來在管樁設(shè)計(jì)和施工方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)管樁施工中常見的7種質(zhì)量問題：露樁和短樁、斜樁、擠土影響和振動(dòng)影響、沉樁時(shí)遇到“硬層”沉不下去、沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等問題，分析其產(chǎn)生的原因，提出了防治和處理方法。本文對(duì)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、開發(fā)商及制造廠家均有一定的實(shí)用價(jià)值。 一、露樁和短樁 由于持力層高低起伏，設(shè)計(jì)對(duì)樁長(zhǎng)未及時(shí)調(diào)整，當(dāng)樁插入持力層一定深度（一般為2米）就無法打入而終止，使樁身露出設(shè)計(jì)樁頂過多（一般1-2米，多則5-6米）而形成露樁。同樣，由于持力層起伏變化，沉樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高還未進(jìn)入持力層或貫入度還很大，仍需繼續(xù)沉樁，就形成了短樁。 （一）原因分析

3、1、勘測(cè)資料誤差較大或勘測(cè)精度不夠，未能查清持力層起伏變化情況和持力層性質(zhì)。 2、持力層變硬，沉樁時(shí)難以繼續(xù)打入。或持力層變軟，沉樁時(shí)貫入度太大，還要繼續(xù)沉樁。 3、打樁機(jī)械與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)及持力層性質(zhì)不匹配。打樁機(jī)能量小，使本來還可繼續(xù)打入的樁而被迫終止；或打樁機(jī)能量太大，使本來已滿足貫入度要求的樁還能繼續(xù)打入。 （二）防治及處理方法 1、查清原因。首先從分析勘測(cè)資料入手，在持力層起伏變化較大處補(bǔ)充勘測(cè)。重要柱子位置應(yīng)布置鉆孔查清持力層深度和性質(zhì)。對(duì)于重要建筑物，勘測(cè)單位應(yīng)提交“持力層等高線圖”或“持力層等深線圖”。 2、現(xiàn)場(chǎng)試樁時(shí)根據(jù)試樁情況確定終止打樁的標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下實(shí)行“雙控”既控制樁長(zhǎng)又

4、控制貫入度。對(duì)摩擦端承樁，應(yīng)以貫入度為主，樁長(zhǎng)為副。錘擊式樁機(jī)，貫入度受錘重和打樁機(jī)械的影響較大，應(yīng)加以注意。靜壓式樁機(jī)，可以樁機(jī)上液壓表讀數(shù)來控制。據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，液壓表上顯示的最終壓力達(dá)到2.0-2.5倍設(shè)計(jì)單樁承載力即可終止。如杭州某小高層基礎(chǔ)采用管樁，設(shè)計(jì)單樁承載力為1600KN，沉樁時(shí)靜壓樁機(jī)最終壓力表讀數(shù)達(dá)到4000KN即可終止，打樁結(jié)束后，做單樁靜載荷試驗(yàn)，單樁極限承載力大于3500KN，滿足了設(shè)計(jì)要求。 3、設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)試樁資料及時(shí)調(diào)整樁長(zhǎng)，并通知管樁生產(chǎn)廠家，及時(shí)調(diào)整每節(jié)樁長(zhǎng)與樁身匹配。 4、如因打樁機(jī)械能量太小或太大，無法與樁長(zhǎng)及地質(zhì)條件相匹配，那就更換打樁機(jī)。 5、對(duì)露出地

5、面的樁應(yīng)截樁。截樁可采用人工鑿樁，方法是先將不需截除的樁身端部用鋼抱箍抱緊，然后沿鋼箍上緣鑿溝槽，再行擴(kuò)大截?cái)?，鋼筋可用氣割法切斷。?yán)禁使用大錘硬砸。 6、短樁需要用高標(biāo)號(hào)砼接樁。 7、持力層起伏變化很大地段及石灰?guī)r地區(qū)采用管樁應(yīng)特別慎重。 二、斜樁 樁在沉入過程中，樁身垂直偏差太大（規(guī)范規(guī)定，垂直偏差不得超過樁長(zhǎng)的0.5%）形成斜樁。據(jù)有關(guān)資料介紹，傾斜偏位超過25cm的管樁，承載力就會(huì)明顯不足。 （一）原因分析 1、打樁機(jī)自重加配重總重量很大，如天海1號(hào)5500KN步履式液壓靜力壓樁機(jī)自重達(dá)2200KN，配重1800KN，總重量達(dá)4000KN。打樁機(jī)基礎(chǔ)如果不平整堅(jiān)硬，沉樁加壓后，基礎(chǔ)易產(chǎn)

6、生不均勻沉降，樁極易發(fā)生偏斜。 2、采用錘擊式打樁時(shí)，樁不垂直，樁帽、樁錘及樁不在同一直線上。 3、沉樁時(shí)遇到大塊堅(jiān)硬障礙物，如老基礎(chǔ)、古河道石駁勘、大塊石等，把樁擠向一側(cè)，發(fā)生偏斜。 4、采用“植樁法”時(shí)，鉆孔垂直偏差過大。樁雖然垂直植入鉆孔內(nèi)，但在沉樁過程中，樁又沿著鉆孔傾斜方向發(fā)生偏斜。 5、樁布置得過多過密、沉樁時(shí)產(chǎn)生的擠土效應(yīng)，將原先已打入的樁上抬或擠斜。 6、接樁時(shí)，相接的兩節(jié)樁不在同一軸線上，產(chǎn)生了曲折。 7、基坑開挖方法不當(dāng)，一次性開挖深度太深，使樁的一側(cè)承受很大的土壓力，使樁身彎曲變形，引起樁頂偏位。 （二）防治及處理方法 1、場(chǎng)地要平整堅(jiān)硬，不能使樁機(jī)在打樁過程中產(chǎn)生不均勻

7、沉降。 2、仔細(xì)分析地質(zhì)勘察報(bào)告，如地質(zhì)勘察報(bào)告中提到淺部（2-3米）有老基礎(chǔ)或古河道駁勘、大塊石等障礙物時(shí)，打樁前，探樁的深度應(yīng)深一些。若遇到堅(jiān)硬障礙物應(yīng)預(yù)先挖掉或用鉆機(jī)將障礙物鉆穿，再打樁。 3、為控制好樁身垂直度，重點(diǎn)應(yīng)放在打第一根樁上，樁錘、樁帽或送樁桿應(yīng)和樁身同一中心軸上（錘擊法）。樁插入時(shí)的垂直度偏差不得超過樁長(zhǎng)的0.5%，沉樁時(shí)，應(yīng)在距樁機(jī)20米左右處，成90度方向設(shè)置經(jīng)緯儀各一臺(tái)加以校準(zhǔn)。初打時(shí)應(yīng)輕，待樁身穩(wěn)定后，再按正常落距錘擊。 4、沉樁時(shí)就發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)立即糾正。必要時(shí)，應(yīng)把樁拔出重打，不能湊伙了事。樁打入一定深度后發(fā)現(xiàn)樁身發(fā)生嚴(yán)重傾斜時(shí)，不宜采用移動(dòng)樁架來校正，以免把樁

8、折斷，應(yīng)采取其他措施。若無法糾正，應(yīng)將該樁作為廢樁處理。 5、合理布置樁位。樁與樁中心距宜大于4d（d為樁經(jīng)）。 6、盡量減少接樁，接樁宜在樁尖穿過硬土層后進(jìn)行。單樁接頭不宜超過4個(gè)。接樁時(shí)采用鋼端板焊接法。上下節(jié)樁要對(duì)齊，并在同一中心軸上，上下段樁的中心線偏差不宜大于5毫米。接樁前先將下段樁頂清洗干凈，加上定位板，然后把上段樁吊放在下段的端板上，依靠定位板將上下樁段接直，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，焊接好后過3-5分鐘再沉樁，以免溫差過大，將焊縫裂開，降低焊接強(qiáng)度。 7、淺部遇到障礙物，如老基礎(chǔ)、石駁勘、大塊石等，無法排除時(shí)，可先用鉆機(jī)鉆孔，將障礙物鉆穿，然后再把樁植入孔內(nèi)再沉樁。鉆機(jī)鉆孔時(shí)，其垂直度偏

9、差不超過孔深的0.5%。 8、管樁打完后，進(jìn)行深基坑開挖時(shí)，應(yīng)分層均勻進(jìn)行，樁周土高差不宜超過1米，坡頂不得堆土或停放挖土機(jī)械，不得用鏟斗碰撞樁體，尤其在軟土地區(qū)開挖基坑時(shí)，不能貪快蠻干。 9、因基坑開挖方法不當(dāng)或一次性開挖過深造成的斜樁，可采用頂樁的辦法處理。浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院韋國(guó)岐撰寫的“預(yù)應(yīng)力管樁工程事故的分析與處理實(shí)例”一文中提出的處理辦法取得了滿意的結(jié)果，很有參考價(jià)值，現(xiàn)摘錄如下： （1）實(shí)測(cè)樁頂最大傾斜面，判斷樁身彎曲方向，從而確定水平頂樁方向。 （2）在樁頂方向上確定與原設(shè)計(jì)樁位最接近的取土孔位。 （3）用鉆孔灌注樁施工方法取土成孔?？讖酵軜稑稄?，孔深10-12米。 （4

10、）安裝水平型鋼支架及小噸位油壓千斤頂。 （5）分級(jí)加載水平頂樁，最大頂樁荷載60KN。 （6）實(shí)測(cè)樁頂面，至水平后停止加載并在樁身兩側(cè)空隙中灌填級(jí)配砂石。 （7）清除管樁內(nèi)孔泥石雜物，保證管內(nèi)清孔深度10-12米。 （8）在管徑內(nèi)孔中插入鋼筋籠，鋼筋籠下部焊接封堵圓鋼板。 （9）管樁內(nèi)灌注混凝土，混凝土中摻少量微膨脹劑。 經(jīng)以上處理，斜樁已糾直，上部10-12米空心管樁成了實(shí)心樁。此外將承臺(tái)間的基礎(chǔ)梁加寬，增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體剛度。 三、擠土影響和振動(dòng)影響 管樁沉樁過程中，由于擠土影響使馬路路面壅高或地下管線破裂，或者使鄰近建筑物產(chǎn)生裂縫甚至偏斜的事故屢有發(fā)生。如鳳起路某高層公寓采用600×

11、;100，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁作基坑圍護(hù)，樁長(zhǎng)36.40米，采用靜壓法沉樁。沉樁過程中因擠土影響將鳳起路面抬高產(chǎn)生裂縫，使地下管線破裂，并影響到鳳起路北面的人行道上鋪設(shè)的方形地磚拱起，影響距離達(dá)40米。因此，盡管管樁是空心樁，但對(duì)它的擠土影響決不能掉以輕心。同樣，采用錘擊法施工時(shí)，振動(dòng)對(duì)附近建筑物也會(huì)造成不同程度的影響。鬧市區(qū)打樁，打樁前必須了解樁基附近有無重要的地下管線，如供水干管、污水干管、通訊電纜、煤氣管道等，若有，必須采取防護(hù)措施。 （一）原因分析 1、沉樁時(shí)使樁四周的土體結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)，改變了土體的應(yīng)力狀態(tài)，樁四周土體產(chǎn)生了附加孔隙水壓力，產(chǎn)生擠土現(xiàn)象。 2、布樁過多過密形成的“多樁基礎(chǔ)”

12、產(chǎn)生擠土現(xiàn)象。 3、施工方法不當(dāng)，每天成樁數(shù)量太多，加劇了擠土影響。 4、錘擊法施工由于重錘的連續(xù)打入造成振動(dòng)影響。 （二）防治及處理辦法 1、控制布樁密度（Ws），一般來講Ws不宜大于5%，樁與樁中心距宜大于4d（d為樁徑）。布樁密度（Ws）是指場(chǎng)地內(nèi)沉樁總數(shù)Ap（以截面積計(jì)）與場(chǎng)地外面積（As）之比，即Ws=        （%）。當(dāng)Ws5%時(shí)，對(duì)樁距較密的這部分管樁可采用植樁法沉樁。即在樁位預(yù)先鉆孔取土（深度一般10米左右，孔徑略小于管樁外徑），然后將管樁植入孔內(nèi)沉樁，可以大幅度減小擠土影響。 2、控制沉樁速度，制定有

13、效的沉樁流水線路，控制每日成樁量，如采用500×100管樁，樁長(zhǎng)30米左右，日沉樁量8-10根為宜。沉樁順序先中間，后兩邊。如一側(cè)鄰近已建建筑物，則應(yīng)先打靠近已建建筑物的一排樁，并應(yīng)采取間隔跳打的方法。 3、當(dāng)樁基附近地下埋有重要管線如通訊電纜、污水干管、供水干管、煤氣干管等及鄰近建筑物需要特別保護(hù)時(shí)，可采用下列方法： （1）開挖防擠（震）溝，長(zhǎng)度比施工建筑物基礎(chǔ)長(zhǎng)度長(zhǎng)2米，寬0.81.0米，深度超過地下管線埋置深度或鄰近建筑物埋置深度1米，如地下水位較高，溝內(nèi)可填松砂。 （2）如距鄰近建筑物很近（小于5米），開挖淺層防擠溝無效時(shí)可在樁位與已建建筑物之間打12排應(yīng)力釋放孔。具體做法是

14、：用鉆機(jī)打一排孔徑為400的鉆孔，將土取出，孔深10米，放置鋼筋籠外包彩料布?？拙?.21.5米。如被保護(hù)的建筑物很重要，就打二排，排距1.2米，間隔布孔。富陽市某公寓打樁時(shí)距已建建筑物5米，采用此法取得較好效果。 4、采用錘擊法施工，樁架應(yīng)堅(jiān)固、穩(wěn)定，錘擊時(shí)不產(chǎn)生顫動(dòng)和位移。樁錘宜采用重錘輕擊的方法。樁帽內(nèi)徑應(yīng)比樁徑大24厘米，應(yīng)有排氣孔。樁墊應(yīng)有足夠彈性和厚度（不小于10厘米），并及時(shí)更換，以減少振動(dòng)影響。 5、當(dāng)采用其他措施有困難時(shí)，可將靠近重要管線或重要建筑物的一排管樁改為鉆孔灌注樁。 6、在鄰近建筑物及地下管線等部位設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)這些部位振動(dòng)速度的發(fā)展變化規(guī)律。同濟(jì)大學(xué)楊寶玉、祝龍

15、根提出，對(duì)一般建筑物和地下管線沿線的振動(dòng)速度控制值（V）取10mm/s.，對(duì)防護(hù)要求較高的建筑物和煤氣管、通訊電纜等地下管線振動(dòng)速度控制值（V）取5mm/s，比較恰當(dāng)。 7、振動(dòng)對(duì)鄰近建筑物也會(huì)帶來不良影響，其防治和處理辦法可參照上述方法進(jìn)行。 四、沉樁時(shí)遇到“硬層”無法繼續(xù)沉樁 這里所說的“硬層”包括淺部（34米）的老基礎(chǔ)，石駁勘、大孤石和深部（一般在20米以下）的硬塑老粘土，非常密實(shí)深厚砂層、密實(shí)砂礫石層等。沉樁時(shí)，遇到這些“硬層”，無法繼續(xù)沉樁，此時(shí)樁已入土，不可能再將樁拔出，必須立即采取措施加以處理。 （一）原因分析 地質(zhì)勘察時(shí)未查清這些“硬層”的分布深度和性質(zhì)，或者在地質(zhì)勘察報(bào)告中未

16、特別強(qiáng)調(diào)，沒能引起設(shè)計(jì)和施工人員的重視。 （二）防治和處理辦法 1、設(shè)計(jì)和施工單位應(yīng)仔細(xì)閱讀巖土工程勘察報(bào)告，分析地質(zhì)資料制定相應(yīng)措施。 2、打樁前應(yīng)先探樁。如樁下3米左右有老基礎(chǔ)、大塊石等障礙物應(yīng)預(yù)先挖除。開挖有困難時(shí)，可預(yù)先用鉆機(jī)將該障礙物鉆穿，然后將樁植入孔內(nèi)再沉樁。 3、當(dāng)樁已入土很深（如20米以下）遇到“硬層”時(shí)，可采用100型鉆機(jī)將鉆具放入管樁中間空洞中鉆孔，將“硬層”鉆穿，取出鉆具再繼續(xù)沉樁。如鳳起路某高層公寓在30米左右遇到密實(shí)砂礫石層，無法將樁繼續(xù)沉入，就采用此法解決了問題。 4、施工樁機(jī)能量大小應(yīng)與設(shè)計(jì)要求、樁徑、樁長(zhǎng)及地質(zhì)條件相匹配。如采用400管樁（PC樁），持力層為中

17、密-密實(shí)砂土（標(biāo)貫N=30-40擊/30cm），設(shè)計(jì)要求進(jìn)入該層12米，設(shè)計(jì)單樁承載力8001000KN，用錘擊式樁機(jī)施工時(shí)，應(yīng)使用32KN柴油錘，沖擊力要求達(dá)到300040000KN，錘的常用貫入度控制值23cm/10擊；如采用550管樁（PC樁），持力層為老粘土（qc=3000Kpa），設(shè)計(jì)要求進(jìn)入該層2.53.5米，設(shè)計(jì)單樁承載力15002500KN，用錘擊式樁機(jī)施工時(shí)，應(yīng)使用40KN柴油錘，沖擊力要求達(dá)到40005000KN，錘的常用貫入度控制值35cm/10擊。采用靜壓式樁機(jī)可選用Y24650型液壓靜壓樁機(jī)施工，壓樁時(shí)的最終壓力控制值30005000KN。 五、沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求 這里講的“達(dá)不到設(shè)計(jì)要求”，包括兩個(gè)