預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)事故的分析和處理

　　【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可由于地質(zhì)條件、擠土效應(yīng)、收錘標(biāo)準(zhǔn)控制不當(dāng)?shù)确矫嫒菀滓鹨幌盗袉?wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題可以通過(guò)擴(kuò)大承臺(tái)法、改變施工法、修改設(shè)計(jì)法、復(fù)合地基基礎(chǔ)法等多種方法來(lái)處理，減少工程事故的發(fā)生。

　　【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力管樁；強(qiáng)風(fēng)化巖層；擠土效應(yīng)；貫入度

一、前言

　　預(yù)應(yīng)力混凝土管樁由于具有樁身強(qiáng)度高（≧C60），施工速度快，工期短，成樁質(zhì)量可靠，監(jiān)理檢測(cè)方便，綜合單位承載力造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，因此成為設(shè)計(jì)人員優(yōu)先選用的樁基，建設(shè)單位也普遍樂(lè)于接受。近幾年來(lái)，該樁型的得到了廣泛的應(yīng)用。

　　但在預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用中，由于勘察、設(shè)計(jì)、施工等許多因素，稍有不慎，就可能造成事故或留下安全隱患。本文結(jié)合一些工程實(shí)踐，探討預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)事故中幾個(gè)重要但容易被忽視的問(wèn)題，同時(shí)提出了對(duì)常見(jiàn)事故的一些處理方法。

二、幾個(gè)重要問(wèn)題的探討

　?。ㄒ唬┎灰藨?yīng)用管樁的工程地質(zhì)條件問(wèn)題

　　預(yù)應(yīng)力管的廣泛應(yīng)用并不代表它能適用于任何場(chǎng)地。它的持力層可選擇為強(qiáng)風(fēng)化巖層，堅(jiān)硬的粘土層或密實(shí)的砂層、碎石層，一般可以打入強(qiáng)風(fēng)化巖層1～3m，即可打入N=50～60的地層，但不能打入中風(fēng)化巖和微風(fēng)化巖。

　　某六層宿舍樓地基工程，原設(shè)計(jì)采用￠300PHC和￠400PHC樁，用D35柴油錘施打。該場(chǎng)區(qū)巖基埋深較淺，淺者為12m，深者為20m，在正常的地質(zhì)條件下采用預(yù)應(yīng)力管樁無(wú)可非議。但該工地打樁50根，斷樁數(shù)為11根，破損率超過(guò)20%，有關(guān)單位召開(kāi)事故分析會(huì)議，初步認(rèn)為有三個(gè)原因：（1）管樁質(zhì)量有問(wèn)題；（2）打樁施工有問(wèn)題；（3）地質(zhì)也有問(wèn)題。最后一致認(rèn)為管樁質(zhì)量應(yīng)該是好的，施工也符號(hào)操作規(guī)程，打樁破損率高完全是工程地質(zhì)條件不適所造成的。該鉆孔地質(zhì)資料揭示：巖基埋深較淺，平均為13～14m，不是強(qiáng)風(fēng)化而是中至微風(fēng)化巖，基巖上部的強(qiáng)風(fēng)化層很薄，甚至缺少。在這種“從松軟突變到特別堅(jiān)硬的地層”中施打預(yù)應(yīng)力管樁，其破損率必然很高。原因就是沒(méi)有“緩沖層”，樁尖一下子碰到中、微風(fēng)化的硬巖，而樁身四周又都是摩擦力很小的松軟層，所以強(qiáng)大的打樁沖擊力會(huì)全部傳向樁尖并由樁尖處巖面再以壓力波反射回來(lái)，使樁身混凝土受壓破壞。最后設(shè)計(jì)改變樁型，根據(jù)該區(qū)中風(fēng)化巖基埋藏較淺的有利條件，采用了鉆孔灌注樁，得到了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

　　某六層宿舍樓地處山腳坡地上，設(shè)計(jì)采用￠500預(yù)應(yīng)力管樁，用50型柴油錘施打。在施打過(guò)程中發(fā)現(xiàn)管樁打到石面時(shí)，多根樁尖沿巖面滑移，樁身突然傾斜而折斷，有的雖無(wú)滑移，但樁身突然下沉，據(jù)判斷此樁可能破碎。據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告顯示，該場(chǎng)區(qū)沒(méi)有反映出有障礙的存在，但應(yīng)該是一山坡地段，傾斜較大，很可能存在一些未風(fēng)化的巖塊，孤石等，不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁。

　?。ǘD土效應(yīng)引起的問(wèn)題

　　預(yù)應(yīng)力管樁屬于擠土樁類(lèi)型，尤其采用封口樁尖時(shí)，其擠土效應(yīng)更明顯，引起的問(wèn)題也屢見(jiàn)不鮮。

　　某五層綜合樓工程，該工程樁施工完畢1個(gè)月，采用小應(yīng)變檢測(cè)方式抽檢，以確定樁基的完整性。抽檢選取50根樁，其結(jié)果如下：樁體完整的A類(lèi)樁為15根，占30%，樁體存在問(wèn)題的B類(lèi)樁占25根，占50%。，樁身完整性差，屬不合格的C類(lèi)樁10根，占20%，數(shù)據(jù)曲線還顯示，不少樁接頭處脫落，部分樁出現(xiàn)裂縫。造成這工程事故的原因有多方面的，有接頭質(zhì)量的主要原因，但擠土效應(yīng)也是不容忽視的重要原因。此工程預(yù)應(yīng)力管樁采用十字型樁尖，擠土明顯，地理位置在江邊，上部分為含水量高的淤泥質(zhì)土，打樁時(shí)會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，使擾動(dòng)的軟土抗剪強(qiáng)度降低，產(chǎn)生土體的蝕變和蠕動(dòng)變形。沉樁入土?xí)r，當(dāng)排擠的土體體積（與樁基體積相同）占沿樁范圍土體體積5%以上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生明顯的擠土效應(yīng)，造成地面土體隆起和側(cè)移，并使先完成的鄰樁向上抬起。因?yàn)橄仁┕さ臉兜撞恐С性趫?jiān)硬的土層上，接頭質(zhì)量不好，則使上下樁體脫開(kāi)，有的樁頭雖未脫開(kāi)，但造成上浮，樁的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

　　以上事故是忽視了擠土效應(yīng)的影響而造成的。我們必須認(rèn)真合理安排打樁順序，必要時(shí)對(duì)其不良影響采用預(yù)防措施：1．適當(dāng)擴(kuò)大樁的中心距；2．預(yù)鉆孔沉樁，孔徑約比樁徑小50～100㎜，施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨打；3．設(shè)置袋裝砂井塑料排水板，消除部分超孔隙水壓力，減少擠土現(xiàn)象。對(duì)已出現(xiàn)土體上涌現(xiàn)象時(shí)應(yīng)通過(guò)檢測(cè)質(zhì)量，采取復(fù)打工藝及補(bǔ)樁加固等處理。

　?。ㄈ?duì)收錘標(biāo)準(zhǔn)控制不當(dāng)引起的問(wèn)題

　　收錘標(biāo)準(zhǔn)即終此打樁的控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)打樁工程質(zhì)量起著重要的作用。收錘標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)以到達(dá)的樁端持力層，最后貫入度或最后1m沉樁錘擊數(shù)作為控制指標(biāo)。樁端持力層作為定性控制，最后貫入度或最后1m沉樁錘擊數(shù)作為定量控制。當(dāng)然，這些主要指標(biāo)隨工程條件不同而有所不同。

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　　有不少工程由于對(duì)主要指標(biāo)控制不當(dāng)，出現(xiàn)了各種的工程質(zhì)量事故。某工程要求樁端持力層一定要打到強(qiáng)風(fēng)化巖層，結(jié)果樁的總錘數(shù)有的高達(dá)3000～4000錘，一經(jīng)小應(yīng)變檢測(cè)，有10%左右的樁出現(xiàn)了樁身質(zhì)量問(wèn)題。該工程的地質(zhì)資料顯示強(qiáng)風(fēng)化巖層較深（平均30m左右），其上面有8～12m深的堅(jiān)硬風(fēng)化殘積土層，樁進(jìn)入這堅(jiān)硬的風(fēng)化殘積土層7～8m左右即可滿足設(shè)計(jì)承載力和沉降要求，若死抱住非打到強(qiáng)風(fēng)化巖層不可的觀點(diǎn)，則因錘數(shù)過(guò)多而造成樁身混凝土發(fā)生疲勞破壞。某工程因?yàn)閷?duì)最后貫入度控制過(guò)嚴(yán)（最后貫入度控制值為10㎜/10擊），結(jié)果造成了不少斷樁，有的經(jīng)檢測(cè)在接頭和樁身（下接第162頁(yè)）（上接第160頁(yè)）均出現(xiàn)了裂縫。其實(shí)最后貫入度控制值不是越小越好，該值定的太小，錘擊數(shù)必然增多，不僅樁體容易內(nèi)損或被打爛，還會(huì)降低柴油錘的使用壽命。據(jù)有關(guān)資料表明，達(dá)到承載力設(shè)計(jì)值的最后貫入度控制值為20～40㎜/10擊時(shí)，打樁錘的選擇是比較理想的，而且有的規(guī)范規(guī)定，PC樁最后1m錘擊數(shù)不宜超過(guò)300擊。

　　因此，關(guān)于收錘標(biāo)準(zhǔn)一定要具體情況具體分析，不能認(rèn)為列出這么多收錘指標(biāo)，收錘驗(yàn)收時(shí)一定要全部達(dá)到這些指標(biāo)不可，應(yīng)該有所側(cè)重，突出重點(diǎn)，抓住主要矛盾，參考其他指標(biāo)，做綜合評(píng)定。通過(guò)試打樁來(lái)確定收錘標(biāo)準(zhǔn)是較好的辦法，通過(guò)試打樁，了解管樁的可行性，驗(yàn)證選錘的合理性，在保證承載力設(shè)計(jì)值的前提下提出比較合實(shí)際的可操作的收錘標(biāo)準(zhǔn)。

三、一些預(yù)應(yīng)力管樁常見(jiàn)事故及其處理辦法

　　目前常見(jiàn)預(yù)應(yīng)力管樁樁基事故按其性質(zhì)分為以下幾類(lèi)：

　　1．測(cè)量放線錯(cuò)誤，導(dǎo)致整個(gè)建筑物錯(cuò)位或樁位偏差過(guò)大。
　　2．單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)值。
　　3．?dāng)鄻?，包括樁身斷裂和樁頭斷裂。
　　4．預(yù)制樁身傾斜。
　　5．沉樁深度不足。
　　6．土體上涌使樁上升但未斷。

　　對(duì)于這些問(wèn)題，如何加固處理？對(duì)工程質(zhì)量的保證及工程造價(jià)的影響是非常重要的，下面提出一些常用的事故處理方法。

　?。ㄒ唬U(kuò)大承臺(tái)法

　　常用于以下幾種事故的處理：

　　1．樁位偏差大。原設(shè)計(jì)的承臺(tái)平面尺寸滿足不了規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求。

　　2．考慮樁土共同作用。當(dāng)單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可擴(kuò)大承臺(tái)并考慮與天然地基共同分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)承載的方法處理。

　　3．樁基質(zhì)量不均勻，防止獨(dú)立承臺(tái)出現(xiàn)不均勻沉降，或?yàn)樘岣呖拐鹉芰?，可采用把?dú)立承臺(tái)連成整體，提高基礎(chǔ)整體性，或設(shè)抗震地梁。

　　（二）改變施工法

　　樁基事故有些是因?yàn)槭┕ろ樞蝈e(cuò)誤或施工工藝不當(dāng)而造成的，處理時(shí)，一方面事故樁采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施，另一方面要改變錯(cuò)誤的施工方法，防止事故的發(fā)生，常用的處理方法有：1．改變成樁順序。2．改變成樁方法。3．改用施工機(jī)械設(shè)備。4．改鉆孔沉樁，施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨打。5．控制沉樁速率。

　?。ㄈ┬薷脑O(shè)計(jì)法

　　1．改變樁型，當(dāng)?shù)刭|(zhì)資料與實(shí)際不符或不適合用預(yù)應(yīng)力管樁時(shí)，造成的樁基事故，可采用改樁型的方法處理。

　　2．改變樁入土深度，例如預(yù)制樁沉樁過(guò)程中，遇到較厚的密實(shí)粉，細(xì)砂層或堅(jiān)硬粘土層時(shí)，產(chǎn)生嚴(yán)重?cái)鄻稌r(shí)，常采用縮短樁長(zhǎng)，增加樁數(shù)量。

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　　3．改變樁位，修改承臺(tái)等。

　?。ㄋ模?fù)合地基基礎(chǔ)法。此法在利用樁土共同作用的基礎(chǔ)上，還對(duì)地基作適當(dāng)處理，提高了地積的承載力，更有效的分擔(dān)樁基的荷載。

　?。ㄎ澹┢渌幚矸?，如復(fù)打法、糾偏法等。

　?。┚C合處理法。選用各種方法的幾種綜合應(yīng)用，往往可取得比較理想的效果。

四、結(jié)語(yǔ)

　　預(yù)應(yīng)力管樁的廣泛應(yīng)用是必然的趨勢(shì)，但只有對(duì)管樁的應(yīng)用條件認(rèn)識(shí)清楚，了解清楚有關(guān)地質(zhì)資料，掌握適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，才能減少不必要的工程事故。

　　【作者簡(jiǎn)介】吳艷（1973—），女，江西蓮花人，江西省蓮花縣建筑設(shè)計(jì)院助理工程師。