某预应力管桩Ⅲ类、Ⅳ类桩补强方案

闫 新 （煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司，安徽 合肥 230041）

0 工程概况

六安某24F剪力墙结构住宅楼采用PHC桩基（PHC600-130AB），设计有效桩长22m左右，设计单桩竖向承载力特征值为2200kN，现场采用锤击法施工。锤击成桩完成后，对桩基进行了低应变检测（抽检率80.67%），其中Ⅲ、IV类桩69根，占抽检总桩数（96根）的71.8%，多数不合格。静载试验为三根，结果表明，仅一根承载力可满足要求，另外两根受检桩单桩竖向承载力特征值仅440kN，不能满足设计要求。低应变检测发现在桩顶以下9～12m左右有严重缺陷，现场钻孔电视成像仪检查发现桩接头处脱开进土，需进行大面积处理。

1 地质条件

根据本次钻探揭露，以及静力触探P曲线力学分层，并结合室内土工试验定名，该场地内各地层自上而下分布为：

①层杂填土（Q）——杂色，松散，湿，以黏性土为主，表层含大量砖块、碎石等建筑垃圾，局部地段底部夹有淤泥，含有机质、腐殖质，场区普遍分布，层厚2.00m～11.20m；

②层粉质黏土（Q）——灰黄、灰褐色，可塑，湿，含氧化铁，切面光滑稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，场区部分分布，层厚0.60～4.20m；

③层黏土（Q）——黄褐、褐黄色，硬塑，稍湿，含氧化铁及铁锰结核，断面光滑稍有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，局部夹薄层粉质黏土，场区普遍分布，层厚2.30m～7.90m；

④层粉质黏土夹粉细砂（Ql——褐、褐黄、灰黄色，可塑～硬塑，湿，含氧化铁及铁锰结核，切面光滑稍有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，该层局部夹薄层粉土，底部夹大量中密～密实的粉细砂，含大量石英、云母等矿物；场区普遍分布，该层部分勘探孔未钻穿，揭露最大层厚14.30m，qpk=4000kPa，有承压型地下水，水量较大；

⑤层中粗砂（Q）——灰黄、黄色，中密～密实，饱和，含云母、石英等矿物，摇振反应中等，振动有水析现象，局部夹粉质黏土，底部夹有大量砾石，砾石成分主要为石英砂岩，场区普遍分布，该层部分勘探孔未钻穿，揭露最大层厚8.60m，标贯实测击数为26.0击～45.0击，平均33.5击，qpk=6500kPa，有承压型地下水，水量较大；

⑥层强风化泥质砂岩（K）——褐红、棕黄色，密实，大多风化成砂土状，遇水易软化，局部夹中风化岩石碎块，含氧化铁、石英等矿物，岩石完整程度为破碎，岩石基本质量等级为V级，场区普遍分布，该层未钻穿，揭露最大层厚3.30m标贯实测击数为59.0击～72.0击，平均64.7击；

⑦层中风化泥质砂岩（K）——褐红、棕红色，块状构造，岩体较破碎，薄～中厚层状，泥质胶结，薄～中厚层状，局部部位泥质胶结较差，岩石质量指标RQD一般为差～较差（30

2 原因分析

本住宅楼设计持力层为⑤层中粗砂，前期设计图纸采用静压法施工，桩长压到18m左右时已达到压桩力4400kN要求，复压后参数未有变动。设计单位要求可暂定压桩，采用单桩竖向抗压静载试验法检测单桩竖向承载力，满足要求后可按此桩长施工。建设单位出于高周转的考虑要求全部桩基施工完成后进行检测，可以采用锤击法施工。现场锤击施工可达到设计桩长，最后三振的贯入度为20～30mm。桩基施工完毕后，静载试验结果不满足设计要求。分析原因如下：

①设计图要求工程施工前应根据地质情况选取不同位置试压，试桩数量不小于不少于3根，以取得正式施工所需要的有关控制数据及单桩竖向承载力特征值，现场未按此要求执行；

②设计要求的桩长为前期根据地勘资料计算的桩长，现场经常出现桩长不能满足设计要求的情况，此时可通过静载试验确定是否达到设计要求的承载力；

③现场接桩采用焊接接桩法，每个接头的焊缝宜为3层，每层焊缝的接头应错开，焊缝厚度为8mm，并要求多人同时施焊，施焊完毕须自然冷却8分钟后方可继续施打（压），严禁采用水冷却或焊好即施打，现场焊好即施打；

④锤击法施工要求桩帽和桩锤之间应用竖纹硬木或盘圆层叠的钢丝绳做“锤垫”，其厚度宜取150～200mm，此道工序未见；

⑤打桩顺序要求自中间向两个方向或四周对称施打。

3 一次处理

针对已出现的问题，现场组织了专家论证，对该工程桩基处理方案意见如下：

a.采用桩筏基础，重新采用静压法施工满堂桩，筏板下杂填土需进行加固处理；

b.按照地质报告④层为粉质黏土夹粉细砂，可塑-硬塑，底部夹大量中密～密实粉细砂，穿越困难，PHC桩可以以④层粉质粘土夹粉细砂底部（qpk=4000kPa）作为桩端持力层；

c.④层粉质粘土夹粉细砂和⑤层中粗砂层中有承压型地下水，PHC桩在④、⑤层土采取引孔措施不合适，但杂填土层含大量砖块、碎石应引孔处理；

d.PHC桩建议静压成桩，压桩力可以在保证桩身安全的前提下适当增加，接桩焊缝应自然冷却，保证焊接质量；

e.工程桩施工前，应严格按规范要求试桩。

鉴于场地前期已经施工了PHC桩，挤土效应明显，钻孔灌注桩成孔较为困难，未考虑采用泥浆护壁钻孔灌注桩处理。按照以上意见设计单位出具了设计修改图并通过了施工图审查。

4 二次处理

按上述处理施工完成后，检测单位进行了第二次低应变检测和单桩竖向承载力检测。第二批桩为管桩总桩数为126根，设计单桩竖向承载力特征值为2200kN。施工完成后抽检3根桩进行单桩竖向承载力试验，三根单桩的竖向承载力试验值均符合设计要求。对第二批126根桩进行低应变检测，抽检率100%，其中I类桩87根，II类桩5根，Ⅲ类桩6根，IV类桩28根。Ⅲ、IV类桩缺陷的原因经现场钻孔电视成像仪抽检验证为桩间接头明显不同程度脱开。

鉴于现场已施工完两批预制桩，根据本工程情况不适合再次采用大型机械设备进行补桩。对第二批的34根Ⅲ类、IV类桩及周边桩（包括第一批桩）采用填芯处理。施工步骤为：清理该段桩芯内积水及污物→找出缺陷部位→安装钢筋（具体做法如下图所示）→灌注C40微膨胀细石混凝土并振实→养护成型→检测。

具体施工要求如下：①需填芯的桩应清除桩孔中的填充物至缺陷端下部不低于5m，抽出孔内淤积物和积水并找出缺陷部位所在标高，然后及时满灌C40微膨胀细石混凝土，以提高填芯混凝土与管桩桩身混凝土的整体性，填芯混凝土采用高标号细石混凝土，塌落度为180～220mm；

②桩芯钢筋笼长度从桩顶到桩体缺陷向下3m处，并做好桩顶钢筋锚固长度；

③对于填芯混凝土桩应全部进行低应变检测，并抽取不少于6根单桩进行竖向抗压承载力静载试验；

④检测单位提供填芯后的桩竖向抗压承载力特征值交由设计单位复核，以确定后续所需桩填芯位置及数量；

⑤填芯混凝土桩施工期间应加强质量管理和控制，并在施工期间加强变形观测。

按上述处理施工完成后，检测单位进行了第三次低应变检测和单桩竖向承载力试验，检测结果均能满足设计要求。实践证明填芯法施工对处理Ⅲ类、Ⅳ类的预应力管桩有效可行，但施工周期较长。

5 结语

预应力管桩因其施工速度快，经济可靠，能适应多种地质条件而被广泛应用。但目前有些项目追求高周转忽视了施工质量也导致了较多的质量问题，建设、设计及施工都必须引起高度重视。如发现工程桩有Ⅲ类、Ⅳ类存在应在未检桩中扩大检测同时提供切实有效的补强或处理方案。对此类问题应引以为戒，避免类似问题出现。工程桩施工前，必须严格按规范要求试桩。对设计等级为甲级、乙级的管桩基础，应在施工前采用单桩静载荷试验确定桩长，设计提供的桩长可作为参考但仍以单桩静载荷试验作为最可靠的确定方法。