實例分析預應力管樁（PHC）施工中常見問題及處理措施

曾桂軍

（壘智設計集團有限公司，福建 泉州 362000）

1 引言

預應力混凝土管樁是一種預制混凝土樁，采用先張法施加預應力，達到規定強度后釋放預應力筋，再經蒸壓養護成型。預應力管樁作為一種常見的樁型，具有強度高，承壓性能好，施工速度快等特點，適用于一般黏土、填土、泥沙、粉質土及非自重濕陷性黃土等土體的施工作業[1]。預應力管樁具有應用范圍廣、樁身強度高、單樁承載力高、生產簡便、施工工藝簡單、造價低、擠土效應小、運輸吊裝方便、無污染源產生等優點。特別是隨著我國工業化水平的提高，管樁得到了廣泛的運用，為我國節約了大量的建設成本。

在項目建設中，預應力管樁會碰到孤石、斷樁、樁身切斷（見圖1）和樁心偏位、樁身上浮、樁身開裂（見圖2）等質量問題。這些問題應結合勘察報告及工程經驗后，綜合權衡后采取最優處理措施，保證管樁符合設計要求的前提下，節約建設成本。

圖1 樁基施工問題1

圖2 樁基施工問題2

2 孤石

原因：孤石，顧名思義，是指在地層中獨立于連續土層存在的石塊。孤石與其周圍地層沒有明顯過渡關系[2]。孤石具有離散性大、空間分布不規律、埋藏深度不一、大小相差巨大的特點。工程樁基施工中，由于孤石與基巖性質相像，施工人員容易將孤石誤認為基巖。將孤石作為樁基樁端持力層，會給工程造成重大的安全隱患。

處理方法：根據孤石大小、埋深、下臥層土質情況，常見的處理孤石的工程措施有：引孔、爆破、重新補樁、直接作為持力層。

工程實例：項目一為位于寧德市古田縣的某食用菌加工廠新建廠房項目，原地貌單元屬丘陵斜坡、山間溝谷地貌?？辈炱陂g，部分孔的砂土狀強風化層有少量碎塊狀孤石。樁基施工過程中，施工單位反映，有一雙樁承臺中某根樁入土深度18 m，而同承臺的另一根樁入土只有7 m。結合項目所在地地貌特征、勘察過程中影像資料，排除因樁基施工工藝造成入土不深的因素后，認為是一個不在勘察孔位的孤石，而不是地層的劇烈變化。結合現場勘察中出露的孤石大小，建議選擇優先附近重新打樁，并請設計院重新設計基礎承臺。建設單位考慮施工機械及工期因素后，選擇在離淺樁1 m 位置重新打樁，樁入土深度17.6 m，與地層情況相符。中間的“淺樁”作廢樁處理。新補樁的靜載試驗符合設計要求[2]。

項目二為位于莆田丙店工業區的某安置房建設項目。施工過程中廠房中部區域有8 根樁在打樁過程中碰到孤石。因孤石的存在，業主方再次委托施工勘察，查明孤石的位置、大小和深度情況。因施工場地作業面因素，13#樁僅布置一個樁孔，其他樁都按左右或者前后補樁，查明了孤石大小，并最后決定采取引孔措施。施工方建議13#樁位置孤石作為持力層，因不明13#樁孤石情況，筆者表示應慎重選擇孤石作為樁端持力層。最后出具報告建議如下：13#樁僅布置1 個鉆孔，在砂土狀強風化層中揭露孤石，樁孔位置孤石直徑約4.1 m，下臥砂土狀風化層。因無法得知：（1）孤石大??；（2）樁端支撐在孤石中的位置，是中心還是邊緣位置；（3）樁端孤石面的傾斜程度；（4）孤石與下臥層接觸面的傾斜程度。因孤石與土層不連續，孤石的穩定影響樁基的穩定，進而給工程帶來安全隱患。筆者建議按原方案采用沖（鉆）孔灌注樁至碎塊狀強風化層。因不知道孤石大小，選擇孤石作為樁端持力層有安全隱患，最后施工單位選擇引孔至設計標高，樁基靜載滿足設計要求。

3 斷樁、樁身破裂

原因：斷樁指在樁基施工過程中，樁基在樁頭、樁身或者樁頂出現混凝土斷裂，鋼筋屈服的現象。斷樁原因有：（1）施工錘擊過快，樁能量積蓄，碰到地層變化，樁頭破裂；（2）碰到孤石，或樁端持力層為傾斜基巖，樁基受力不平衡導致斷裂；（3）預應力管樁本身有缺陷，如混凝土等級不夠、養護時間不夠、運輸吊運過程中碰撞受損等；（4）預應力管樁的抗剪切能力差，在淤泥軟土地區或者堆土地區，地層錯動，剪斷管樁。

處理方法：（1）重新補樁；（2）分析斷樁位置，采用人工或機械開挖后接樁；（3）斷樁位置澆筑鋼筋混凝土填芯。

工程實例：項目三為位于寧德市古田縣的某食品加工廠新建廠房項目。施工情況：樁基施工單位反映試樁過程中，場地西南區域有5 根樁破裂，并且都是樁頭處破裂。在排除樁身本身缺陷、樁頭焊接質量、施工因素后，施工單位認為是局部區域樁端巖層傾斜，施工過程中，受力不平衡所導致。因5 根樁只有1 根是在鉆孔附近，鉆孔附近的地層與地勘報告上一致，其余均在鉆孔外。場地是山坡地，不排除存在河溝等導致基巖面傾斜。建設單位最后采取引孔措施，引孔至持力層處設計標高位置。后期引孔樁均做靜載試驗，承載力符合設計要求。

4 浮樁、樁身側移，樁身剪斷

原因：淤泥地區采用預應力管樁，容易產生浮樁，樁身側移，樁身剪斷等問題。浮樁是受壓管樁擠土效應的一種表現。擠土效應指當樁沉入地基后，樁間土體的結構受到擾動，土體相互擠壓、孔隙水壓力增大，出現超孔隙水壓[3-4]。由于淤泥等軟土滲透系數低，超孔隙水壓消散慢，土體發生側移及隆起，造成樁端與持力土層之間有間隙產生，于是樁基施工完一段時間后，旁邊樁基容易產生浮樁現象。淤泥地區由于軟土流塑的特點，施工過程中產生擠土效應，對旁邊已經施工的樁基施加一個水平的剪力，而預應力管樁配筋主要用于承擔豎向荷載，水平抗剪承載力不足，故淤泥地區預應力管樁容易因水平剪力而發生樁身剪斷。

處理方法：（1）控制沉樁速度；（2）優化施工工藝；（3）設置降低超孔隙水壓力的塑料排水板或袋裝沙井等。

工程實例：項目四為位于福建東部某縣沿海的新開發的濱海新區PPP 項目，在行政服務中心大樓的基坑支護施工、基坑挖方施工過程中，出現了基坑外圍土層裂縫，支護結構位移過大，坑內已施工的樁基出現浮樁，樁身側移的現象。部分樁側移量高達2～3 m。出現問題后，建設單位組織五方責任主體，及巖土、結構設計資深專家探討解決方案。會議中，專家們認為支護結構位移過大，主要是由于基坑支護體系還沒完成，幾道支撐還在施工中，未發揮作用，過快的基坑開挖施工導致基坑支護結構發生位移。樁身側移是由于淤泥地區樁基施工的擠土效應。施工過快，超孔隙水壓力沒有消散，擠土效應明顯導致上浮。淤泥地區樁基施工宜從中間開始分頭向四周或兩邊對稱打，減輕各樁間的擠土效應，及加快超孔隙水壓力的消散。會議建議：（1）優化基坑支護施工及開挖施工工藝，偏位小的樁基應采取糾正措施，滿足規范要求后可繼續使用，偏位大的樁基應作廢樁處理；（2）應先完成基坑支護結構，待基坑支護成一個體系后再進行基坑開挖；（3）基坑內部分區域增加水泥攪拌樁硬化；（4）三類、四類樁及傾斜度超過1%的樁要補樁，其余樁報設計院處理。通過優化施工工藝等措施，后續基礎施工未出現大的問題，該行政服務中心項目目前已封頂，并將不久投入使用。

5 靜載承載力不足

原因：（1）樁深度不夠，收樁標準低；（2）勘察報告中與實際情況地層不符；（3）樁基施工不規范。

處理方法：（1）補充錘擊或靜壓；（2）重新補樁；（3）擴大承臺和加大基礎梁，基礎形成整體，共同承擔荷載；（4）利用地基處理方法提高承載力[5]。

工程實例：項目五為位于寧德市某工業區的某廠房改擴建項目。項目所在地地層穩定，樁基工程按相關規范施工。樁基施工完畢，選樁做靜載試驗時，發現項目西北區樁基承載力不滿足設計要求。建設方組織五方責任主體及樁基施工單位開會。通過查詢施工日記、施工方法、擊錘噸重、地層情況后，認為可能是樁尖焊縫不嚴，樁頂未做防水處理，加上項目所在地連續幾日降雨，樁端持力層為風化層，遇水軟化。這樣就能解釋同樣的施工方法，地層穩定，幾乎同樣樁長的情況下，場地西北區匯水積水區的樁出現樁基承載力不足，而未積水的樁基沒出現這問題。最后承載力不足的樁按廢樁處理，報設計院重新設計基礎及承臺。重新施工的樁全選做靜載試驗，靜載結果符合設計要求。

6 樁心偏位

原因：定位放樣不準；樁基施工不規范；地層復雜傾斜。

處理方法：樁心偏位是樁基施工過程中出現最多的問題，樁基偏位校核也是樁基驗收的一項重要內容。樁基工程屬于隱蔽工程。樁基驗收時，項目所有樁的偏位表，和第三方檢測資料如靜載試驗、低應變、高應變檢測資料，一起組成了樁基驗收的重要基礎資料。樁心偏位小的情況，可以不做處理。樁心偏位大的情況，由于偏心彎矩的存在，加大了樁對承臺基礎的沖切。斜樁傾斜度的偏差不得大于傾斜角正切值的15%[5]。樁心偏位對一樁一柱的情況影響最大，兩樁一柱其次。樁心偏位大可以通過提高承臺抗沖切承載力的方式降低偏心彎矩的影響，例如，加大加高承臺，提高承臺配筋等。

7 結語

樁基施工質量關系到整個項目的工程質量安全，樁基施工過程中，應嚴格按照相關規范執行。施工中出現的問題，施工單位應與業主、設計、勘察代表聯系，及時處理，并嚴格按照會議紀要、工程聯系單等內容施工。

本文為筆者作為勘察方代表在樁基施工過程中碰到的有關樁基施工質量問題。最后與建設、施工、設計和監理四方代表一起提出解決方案，這些處理方案經濟，并且符合設計要求。本文可為其他工程項目樁基施工建設提供參考。