管桩施工质量事故的处理研究

摘要：静压预制管桩文章对场地条件、表面土层地质情况及桩身质量要求极其严格，因此在设计及施工过程中如不考虑到浅部断桩、斜桩等桩的质量问题，必然造成不可避免的事故。文章结合实际工程，分析了管桩偏桩、断桩事故的现状和原因，并且针对性地提出了处理方案，经实践证明，处理效果良好。

关键词：预应力管桩；断桩；偏桩；管桩施工；质量事故

中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）15-0163-02

近年来，静压预制管桩在建筑工程桩基础设计中被大量采用，其主要优点是在施工过程中噪音小、无振动、无冲击力，桩长度易调整，施工速度快，压力值直观，对周围建筑物影响小，设计取值大，特别适合大吨位静载液压桩机的施工。

由于静压预制管桩的工作原理是桩极限承载力越大，要求静载液压桩机吨位就越大，对场地条件、表面土层地质情况及桩身质量要求越严。因此在设计及施工过程中如不考虑到浅部断桩、斜桩等桩的质量问题，必然造成不可避免的事故发生。以下就某工程管桩浅部断折原因进行分析。

一、工程概况

云山小区二期工程是11层、15层住宅，总用地面积11.2万m2，建筑面积22.18万m2，全部采用预应力混凝土管桩。其中，小区二期工程31#住宅楼地上13层，采用钢筋混凝土剪力墙结构体系，现浇钢筋混凝土楼板，基础部分为钢筋混凝土独立承台，采用PTE（壁厚80）型Φ500预应力管桩，静压法工艺成桩，总桩数为152根，单桩竖向抗压承载力特征值预估值为1100kN，单桩竖向抗压极限承载力为2200kN。

本场地位于长江漫滩，地基土主要为冲洪积、淤积成因地层。地层分布总体较稳定。浅部以软弱土为主，主要分布高压缩性，高灵敏度，低强度淤泥质粘性土，下部沙土分布连续、稳定，自上而下颗粒渐粗，密实度渐好。场地原为菜地，地形简单平坦，无不良地质现象，场地水对混凝土无侵蚀性。地基各土层承载力参数见表1：

二、工程事故状况

桩基施工结束土方开挖后，根据现场测量和低应变检测，桩的平面位置偏差有部分超过规范允许值，桩身质量完整性有部分存在严重缺陷。

（一）桩偏位情况

总桩数152根，发生桩位偏差的桩计125根，其中正常允许偏位的桩计49根。按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》有关规定，三桩以下承台桩允许偏差100mm，大于三桩承台桩允许偏差1/2桩径。超过规范允许偏差的桩计76根，为总桩数的50%，分布见表2：

（二）桩身质量缺陷

总桩数152根，其中有2根桩因成桩桩顶标高下落，难以检测，实检150根发现I、II类桩92根，占总桩数的61.3%；III类桩19根、占总桩数的12.7%；IV类桩39根，占总桩数的26.0%。裂缝位置分布范围约在桩顶以下1.5～7.0m处，比较严重的有1根，可检测到上述两个集中区域上、下两道裂缝，桩位有倾斜、位移现象。

三、事故原因分析及处理方案

处理措施应依据受损实际状态并推断造成受损的可能因素，针对受损的实际状态采取技术措施。

（一）原因分析

该场地自然地面平均高程约为+5.6m，设计±0.00为+7.2m，桩顶高程为+3.7m。开挖深度约为1.9m左右，桩顶以下6.5～7.0m厚为②-2层淤泥质粉质粘土，为流塑状、高饱和、高灵敏弱土层，fak =60 kPa其下③-1层稍中密粉砂夹粉土层，fak=140kPa，桩在③-1具有相对嵌固作用，当挖土程序如有不当，开挖过程中，未开挖面对已开挖面形成高差自重压力，上部软弱土层对桩具有横向挤压作用；压桩机在施压过程中，桩机移位，反复行走、搓支，压桩机自重较大，软土层在竖向荷载碾压下产生对桩的横向挤压。此两种影响在软土层中对桩产生的横向挤压荷载应是上部（桩顶）最大，沿深度衰减，近似于倒三角形颁线性荷载，桩在③-1层较好土层内具有“嵌固”作用，桩类似悬臂梁，桩的变形应是挠曲型的、连续型的。小应变检测桩的裂缝分布范围在桩顶以下1.5～7.0m，均发生在软土层内，III类桩26根有21根均检测出上下两道裂缝，可以佐证。即使IV类桩也有一根发现上下两道裂缝。

（二）处理方案

关于桩的缺陷，根据以上判断，采取内灌芯棒（钢筋笼）砼的补强措施。19根III类桩取土至缺陷位置以下2m处，IV类桩取土至缺陷位置以下2.5m处，取土后对管孔进行冲洗，回填50cm砂石混合料后下钢筋笼（主筋6Φ18、箍筋Φ8@100），浇注C40混凝土，在桩断裂处浇筑混凝土需延长振捣时间，保证混凝土密实。

关于桩的偏位：压桩过程桩的就位原始偏差，应已包含规范允许偏差之内，个别大偏位的桩不排除原始就位误差因素。主要偏位原因系因桩的横向挤压造成。统计桩偏位量分布，不超过1个桩径Φ500的偏位桩占总偏位的92%，在桩的承载能力满足的前提下，偏位对于独立承台，将会造成荷载忠与桩的组合形心偏移过大，发生附加弯矩，可以采取联合承台的方法加以处理。

四、事故处理情况和处理结果

（一）补强效果评价

III、IV类桩采用内灌芯棒砼加固后，采用高应变检测承载能力。因单桩静载荷试验前未做高应变检测，即缺少高应变与静载荷试验相关对比资料，本次高应变检测对I、II类桩及采取补强措施后的III、IV类桩同时采用高应变检验，以期检测补强后的III、IV类桩与桩身质量完整和基本完整的I、II类桩，其竖向承载力是否存在差异或变化幅度。

高应变检测10根桩，结果如下：

I类桩2根：42#，Ru=1803Kn；66#，Ru=1999.7kN

II类桩2根：17#，Ru=2069.5kN 93# Ru：2057.3kN

补强后的III类桩2根：41#，Ru=2045.5kN；138#，Ru=1983.6kN

补强后的IV类桩4根：18#，Ru=2192.0kN；19#，Ru=1820.5kN；53#，Ru=1917.8kN；130# ，Ru=1850kN

I、II类桩共4根，其平均值Ru=1982.4kN

III、IV类桩共6根，其平均值Ru=1944.7kN

两者差异仅为2%，可以认为，经补强后的III、IV类桩竖向承载能力已经达到I、II类桩的要求。

根据I、II类桩及补强后的III、IV类桩计10根综合分析：极差为389<0.3×1968.9=591.67kN，参考JGJ106-2003《建筑桩基检测技术规范》有关规定，Ru可取平均值，即可满足承载要求。

（二）特别加固处理

对6根（88#、121#、147#、149#、150#）偏位大于500mm的桩，其中偏位最大的147#（偏位900mm）、148#（偏位1080mm），位置靠近，集中发生大偏位，因此对此2桩，补做了高应变检测，检测结果：147#、148#，承载力损失较大，建议在147#～150#桩附近合适位置于联合承台上预留2～3个锚杆静压桩孔。根据沉降观测资料，必要时做锚杆静压桩后处理补强，锚杆桩可采Φ19钢管。

（三）沉降观测

经过16次的观测及计算，该楼累计平均沉降量为31.5mm，其中最大沉降量为33.3mm（位于1号观测点），最大沉降量为29.6mm（位于6号观测点）。最后一次观测平均沉降量为6.15mm，最后一次观测平均沉降速度为0.053mm/d。根据规范规定建（构）筑物竣工验收的地基变形标准，其最后一次观测平均沉降速度、基础整体倾斜值、累计平均沉降量等指标均符合建（构）筑物竣工验收的地基变形标准。与相邻同类建筑相比，该楼的各项变形指标量都相对较小。在竣工交付时，对预留桩孔作了封堵处理。

五、结语

1．因PHC桩横向刚度较脆弱而不能受强烈的撞击或震动，故当运输或堆放不适时，易出现结构裂缝；同时在反复施压产生的拉、压力作用下，裂缝会有所发展并造成桩身破损。

2．沉桩路线要合理选定。预应力管桩施工时，随着入桩段数的增多，各层地质构造土体密度随之增高。土体与桩身表面问的摩擦阻力也相应增大，压桩所需的压入力也在增大。为使压桩中各桩的压力阻力基本接近，入桩路线应选择单向行进，不能从两侧往中间进行（即所谓打关门桩），使地基土在入桩挤密过程中，土体可自由向外扩张，以避免因土的挤压而造成部分桩身倾斜，保证了群桩的工作基本均匀并符合设计值。

3．场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重达500t以上，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。

参考文献

[1]建筑桩基础技术规范（JGJ94-94）[S]．中国建筑工业出版社，1994．

[2]既有建筑地基基础加固技术规范（JGJ123-2000）[S]．中国建筑工业出版社，2002．

[3]胡中雄．土力学和环境土力学[M]．同济大学出版社，1997．

作者简介：任建国（1974－），男，宁夏隆德人，宁夏伊斯兰地质工程公司工程师，项目技术负责人，研究方向：桩基、地质工程施工。