管桩施工质量事故的处理研究

摘要：结合实际工程，分析了管桩偏桩、断桩事故的现状和原因，并且针对性的提出了处理方案，实践证明，处理效果良好。
    关键词：预应力管桩 断桩 偏桩 处理方案
    1 工程概况
    某工程是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2200 kN。
    本场地位于长江漫滩，地基土主要为冲洪积、淤积成因地层。
    2 工程事故状况
    2.1 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%。
    2.2 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1.5~7.0 m处，比较集有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。
    3 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。
    3.1 原因分析 该场地自然地面平均高程约为 5.6 m，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6.5m~7.0 m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=140 kPa，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1.5m~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。当上一道裂缝宽度较大，测试波被完全反射(判断为IV类桩)，尚不能说明基下没有第二道裂缝。在现场处理沿管内壁下钢筋笼时未发生阻滞现象，说明桩并未发生折断、错断现象，可以排除桩非外力硬伤。
    3.2 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。
    4 事故处理情况和处理结果
    4.1 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8根桩，结果如下：
    I类桩2根：42#，Ru=1803 Kn；66#，Ru=1999.7 kN
    II类桩2：17#， Ru=2 069.5 kN 93# Ru：2057.3 kN
    补强后的III类桩2根：41# ，Ru=2045.5 kN；138#，Ru=1983.6 kN
    补强后的IV类桩4根：18#， Ru=2192.0 kN；19#，Ru=1820.5 kN；53#， Ru=1917.8 kN；130# ，Ru=1850 kN
    II类桩共同体根，其平均值Ru=1 982.4 kN
    III、IV类桩共7根，其平均值Ru=1944.7 kN
    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11根综合分析：极差为389<0.3×1968.9=591.67 kN，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。
    4.2 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。
    5 结束语
    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29.6 mm(位于6号观测点)。最后一次观测平均沉降量为6.15 mm，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。
    参考文献：
    [1]JGJ94—94建筑桩基础技术规范[S].中国建筑工业出版社.1994.
    [2]JGJ123—2000既有建筑地基基础加固技术规范[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. 来源: 《www.jianzhu518.com》.