某工程预应力管桩基础三类桩处理

某工程预应力管桩基础Ⅲ类桩的处理与预防措施

摘要：通过某工程的预应力管桩基础出现Ⅲ类桩的情况进行分析处理，并提出预防措施。

关键词：预应力混凝土管桩；Ⅲ类桩；加固处理；预防

一、引言

预应力混凝土管桩以其单位成本相对不高、施工进度快、承载力高、采用静压法时没噪音等优点，符合绿色环保的要求，目前广泛用于各项建筑工程。但在地质条件较差（如软土中存在硬夹层或孤石等）或者打桩施工顺序的不合理，还有管桩自身承受水平荷载能力差等原因，管桩在施工过程中容易发生断桩、倾斜等缺陷。对于断桩，在施工过程中能够及早发现时，一般采用补桩进行处理，简单快捷。若是对于桩群密度大或者在桩机退场后才发现有缺陷的情况，仍采用补桩的方法，在经济与技术上可能不尽合理。下面通过某工程实例浅谈Ⅲ类桩的处理方法及预防措施。

二、工程概况

该工程位于广州市市区一所医院内，场地所处地貌属于珠江三角洲平原，地形较平坦。勘查场地上部为填土、淤泥、淤泥质粉细砂，局部夹有薄层淤泥质土，下部为粉质粘土、粉土。基岩为白垩系沉积岩，岩性主要为粉砂岩、含砾粉砂岩、砂砾层等。场地没有大断层通过，构造稳定性较好。场地土的类型属于软弱场地土，建筑场地类别为Ⅲ类。本工程为上部九层楼的框架结构，局部有一层地下室，由于该项目处于医院内，对施工所造成环境影响的要求较高，故设计采用PHC-AB400(95)的预应力高强混凝土管桩基础，持力层为白垩系强风化岩层，沉桩采用静压法进行施工。单桩承载力特征值为1200KPa，桩长约为25～30米。

在施工过程中出现了三次断桩，由于施工单位及时发现，采用补桩的方法进行处理，在此不再具体阐述。管桩施工完毕后，抽取41根桩进行低应变法检测，最后检测结果为：Ⅰ类桩29根，占70.7％，Ⅱ类桩10根，占24.4％，Ⅲ类桩2根，占4.9％，无Ⅳ类桩。其中有两根Ⅲ类桩的桩号为41＃、90＃，桩身出现明显缺陷。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106—2003），Ⅲ类桩对桩身结构承载力有影响，必须进行处理。由于某些原因造成检测时间的滞后，检测报告出来时压桩机已经退场，要求压桩机重新进场补桩显然不合理，故建设单位要求设计单位就此两根Ⅲ类桩提出处理方案。

三、原因分析

通过施工单位了解到，由于之前的补桩，压桩机的施工路线有所变化，在已施工完毕的桩附近往返经过。由于场地浅层土体性质较差，主要是淤泥或淤泥质粉细砂，抗剪强度低，压桩机对土体的碾压，造成上层的土体产生位移，对靠近桩机的管桩形成单侧挤压力，在软硬土分界点形成一个支点，当支点处侧压力对管桩形成的弯矩大于桩本身的极限弯矩时，桩身就出现了水平裂缝。

本文以90＃桩为例进行说明。根据检测单位《桩基低应变法试验检测报告》的动测曲线图（图1）看出，90＃桩在距离顶面5.0m处有明显缺陷。对于桩身出现明显缺陷或严重缺陷的桩，关键是确定其断桩位置是否位于桩的接驳位置上。当断裂位置处于桩接驳位置时，由于桩接驳处没有桩身钢筋连接，有可能出现错位，从而影响桩的承载力；若不是，则桩身的钢筋仍然将断裂处两端的部分连接在一起，断裂处出现错位的几率较小，管桩仍能够承受一定的荷载。根据施工单位提供的管桩施工记录表的接桩长度推算，该管桩的断裂位置

不在接驳位置，断裂位置距离接头约2.5米。经垂直检测，41#及90＃桩均没有发生错位。

四、处理方法

1、用高压水冲洗桩孔，清除桩孔内的杂物，清除深度应比补强深度稍深，并抽干孔内的积水。

2、安放钢管。由于Φ400桩的桩孔较小，本方案采用外径Φ140mm壁厚12mm长6米的钢管，吊入桩孔固定（缺陷界面上4m，下2m，见图3），同时埋置好注浆管。对于孔径较大的桩孔，内置钢管可用钢筋笼代替。

3、完成上面的工作后，向孔内填满5~20mm级配的碎石。

4、利用注浆泵，向桩孔内注入快硬水泥浆（按C30微膨胀砼标准配制的水泥浆）。

5、补强完成后，对该桩重新进行低应变法检测。

五、处理结果

建设单位和工程监理单位采用了该处理方案，在混凝土强度达到规定的强度后再次进行低应变检测，结果显示两根Ⅲ类桩第一次检测发现的缺陷已基本修复，均判断为Ⅱ类桩（图2为90＃桩补强后的动测曲线图），说明采用上述加固方法对Ⅲ类桩进行补强加固处理是可行的。

六、管桩断桩的预防

为了尽可能减少断桩的出现，我们应从设计和施工两方面采取积极预防措施。

1、设计上合理选用桩型。预应力混凝土管桩一般分为预应力高强混凝土管桩（PHC）、预应力混凝土管桩（PC）及预应力混凝土薄壁管桩（PTC），其力学性能及适用范围各不相同。根据地质勘察报告，若场地浅层土体性能较差，抗剪能力不高时，应优先采用PHC 或PC桩，因为其抗裂弯矩和极限弯矩都比较高，抗水平荷载能力比PTC桩强。若采用PTC 桩，也可通过对管桩进行灌芯来提高管桩的截面模量，从而提高混凝土管桩的抗折刚度。

2、按规范控制桩间间距，以减少大面积挤土引起的土体位移对管桩的水平挤压。

3、合理安排打桩路线。贯彻“先浅后深、先密后疏、先大后小”的打桩顺序，尽量减少挤土效应。

4、保证预应力混凝土管桩接桩时的焊接质量，避免因焊接质量问题引起的桩身缺陷。任一单桩的接头数量不超过4个。

5、合理确定桩架配重。如沉桩中由于桩架配重的不足，产生抬架，极易引起桩身失稳，从而使管桩折断或开裂。

6、当管桩由软弱土层突然进入硬持力层，中间没有经过渡层时，桩机油压会迅速升高，桩身受到瞬间冲击力，很容易引起桩顶开裂。所以在施工前，应认真研究根据地质勘察报告，确定场地是否存在这种情况，预计软硬土层交接的大概深度，当施工到接近此深度时，控制好桩的下沉速度，避免发生断桩。

7、基槽开挖至桩顶约1米左右时，用人工开挖代替机械开挖，以避免机械操作不当引起桩身折断。

8、若场地需要大面积的土方开挖，应考虑是否需要先围护开挖再沉桩的方案。边打桩边开挖是不可取的，先打桩后开挖应考虑对称均匀。如在中间开挖把土堆在周围就会造成四周和中心的土体高差悬殊，同时超孔隙水压及震动会使管桩倾斜或折断，所以合理制定基坑开挖方案是必不可少的，并应加强开挖过程中基坑土体位移的检测。

9、桩基周边有大型车辆经过的施工通道且上层土体性能较差时，宜设置卸压孔或隔振沟，可以减少车辆运输对桩身周围不良土层的扰动，从而减少土体对桩身的挤压。

七、结语

土体位移产生的水平荷载是引起预应力管桩倾斜折断的重要原因之一，当管桩处于淤泥质土体中时，一定要结合管桩的受力特征，采取相应的措施提高桩的抗折刚度和减少对桩身