[提要]針對廈門市某在建工程在樁基礎(chǔ)施工過程中，主樓樁筏基礎(chǔ)出現(xiàn)較多短樁和斷樁的情況,，主要分析了發(fā)生這種情況的原因,，重點討論了該工程事故的處理意見和施工方案，總結(jié)了經(jīng)驗和教訓(xùn),；該工程事故的處理方案可供類似工程設(shè)計時參考,，對類似工程地質(zhì)情況時預(yù)應(yīng)力管樁的施工有借鑒作用。

[關(guān)鍵詞] 短樁 斷樁 三類樁 壓樁 孤石 補(bǔ)樁 高壓灌漿法

一,、    前言：

近年來,，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁因其豎向承載力較高，施工方便,，工期較短的特點,，在許多新建高層建筑的基礎(chǔ)工程中應(yīng)用較為廣泛；同時,，在工程實踐當(dāng)中也出現(xiàn)了一些問題,。比較普遍的是工程樁出現(xiàn)“短樁”“斷樁”“斜樁”及“三類樁”等缺陷樁，原因復(fù)雜,；既有設(shè)計方面考慮不周的因素,，也有施工單位現(xiàn)場施工的因素,。再加上各地區(qū)工程地質(zhì)情況有較大差異，施工隊伍的作業(yè)水平良莠不齊.,。出現(xiàn)此類情況后,，事故的處理往往造成基礎(chǔ)工程造價增加，工期延長,，業(yè)主損失較大,。下面是筆者以廈門某一在建工程預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中出現(xiàn)的問題為實例，通過補(bǔ)充勘察,、現(xiàn)場取證,、分析檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合結(jié)構(gòu)計算,，揭示了造成工程事故原因,，提出了具體的處理意見，希望與大家交流,。

二,、     基礎(chǔ)工程概況：

廈門市某在建工程，地上部分為三十層商住樓,，地下部分為平戰(zhàn)結(jié)合的一層人防地下室,。基礎(chǔ)采用直徑500的的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁,，其型號為PHC500-125-A型,，砼強(qiáng)度等級為C80，樁身強(qiáng)度設(shè)計值為3300KN,，樁身允許施壓的壓樁力為5130KN,。本工程管樁基礎(chǔ)的樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，單樁承載力設(shè)計值為2400KN,，采用靜壓法施工,；設(shè)計要求靜壓終壓力為4920KN，壓樁結(jié)束前允許復(fù)壓三次,。

本文主要討論該高層建筑其塔樓范圍的基礎(chǔ)情況

塔樓范圍的基礎(chǔ)型式為厚板樁筏基礎(chǔ),，筏板厚2400，砼強(qiáng)度等級為C40,；設(shè)計布置管樁數(shù)量共251根,，樁間距控制為1800~2000。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告,，該區(qū)域范圍內(nèi)管樁的有效樁長約為17.0~23.0m,。管樁施工完畢后的統(tǒng)計分析顯示，有較多的“短樁”和“斷樁”現(xiàn)象,。本文中所謂的“短樁”是指樁長與地質(zhì)報告對比嚴(yán)重不符,，相差懸殊的樁,。所謂的“斷樁”是指壓樁時樁身折斷，失去承載能力的樁,。其中短樁83根,，有效樁長8~13m者67根，有效樁長小于8m者16根,；初步查明斷樁3根,。為進(jìn)一步檢測管樁的樁身完整性，對該范圍內(nèi)所有管樁均采用反射波法對樁身進(jìn)行小應(yīng)變檢測,，最終查明該區(qū)域內(nèi)“斷樁”數(shù)量為3根,，“三類樁”數(shù)量為28根，“三類樁”大多分布在“短樁”區(qū)域內(nèi),。有關(guān)“斷樁”“短樁”及“三類樁”的分布詳見圖一,。

三、     工程地質(zhì)情況：

先簡單介紹一下場地土的地質(zhì)情況：

場地土由上至下的分層情況為雜填土層1.8m~2.6m,，殘積砂質(zhì)粘土層18.0 m~29.0 m,，全風(fēng)化花崗巖層3.0 m~6.0 m，其下依次為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)化花崗巖層,；從工程地質(zhì)報告提供的巖土力學(xué)指標(biāo)來看,，殘積砂質(zhì)粘土層較厚，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗為12.0~29.0擊,，壓縮模量標(biāo)準(zhǔn)值為8.0~10.0MPa,，為中壓縮粘土，全化花崗巖層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗為30~50擊,，壓縮樁量為15.0MPa，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層由砂礫狀向碎塊狀過渡,，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗為50擊以上,。必須注意到的是：個別地質(zhì)勘探孔揭示，殘積砂質(zhì)粘性土層中有“孤石”存在,，或者說有“中微風(fēng)化夾層”存在,。

靜壓預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)其樁固土的分布一般可見下圖圖二：

四、    事故原因分析

由圖一可注意到,，產(chǎn)生“短樁”和“斷樁”現(xiàn)象的預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)多分布在筏板范圍的北側(cè),，南側(cè)小范圍亦局部存在。為了進(jìn)一步明確該范圍內(nèi)的地質(zhì)情況,，經(jīng)與有關(guān)單位協(xié)商,，在發(fā)生“短樁”和“斷樁”現(xiàn)象的區(qū)域補(bǔ)充地質(zhì)勘探孔6個，其具體位置見圖一中B1~B6,，補(bǔ)勘結(jié)果提示,，該6個補(bǔ)勘孔在鉆進(jìn)過程中都發(fā)現(xiàn)有中微分化花崗巖夾層“孤石”存在,。“孤石”均分布在殘積砂質(zhì)粘性土層中，個別鉆孔如B3,、B4,、B5，“孤石”由上至下呈糖葫蘆串分布,。中微風(fēng)化巖“孤石”的豎向位置：B1孔為標(biāo)高-12.10m處,，B2孔為標(biāo)高-10.80m處，B3孔為標(biāo)高-15.40m處,，B4孔為標(biāo)高-16.40m處,，B5孔為標(biāo)高-11.0m處，B6孔為標(biāo)高-15.0m處,。

由此可以得出結(jié)論,，樁基施工出現(xiàn)“短樁”、“斷樁”及“三類樁”的現(xiàn)象是由于壓樁穿越的土層中存在“孤石”造成的,，或者說是由于土層中存在“中微風(fēng)化巖夾層”造成的,；由于“中微風(fēng)化花崗巖夾層”巖面標(biāo)高變化明顯，厚薄差異較大,，壓樁機(jī)在施工時樁端遇“孤石”發(fā)生脆斷或無法繼續(xù)沉樁,，部分管樁的樁身出現(xiàn)較明顯的裂紋。

五,、     處理方案：

由于工程樁中存在3根斷樁和28根“三類樁”,，而且存在較多分布集中的“短樁”，樁筏基礎(chǔ)的承載力不能滿足規(guī)范要求,，擬考慮按以下措施進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理,。具體可詳見圖三。

在此處特別補(bǔ)充說明的是：抽取4根樁采用慢速維持荷載法進(jìn)行樁豎向抗壓靜載試驗,，其豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值滿足規(guī)范要求,。該4根試驗樁樁號為49#，99#,，169#,，216#，特別抽取2根“短樁”49#和99#,，試驗樁平面位置見圖一,，其單樁豎向抗壓靜載試驗結(jié)果見表一。

單樁豎向抗壓靜載荷試驗結(jié)果

表一

1,、          補(bǔ)樁

在“斷樁”和“三類樁”分布較為集中的區(qū)域,，進(jìn)行補(bǔ)樁。樁型仍采用PHC500-125-A型,；為避免再次出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象,，將壓樁的終壓力由原來的4920調(diào)整為4500,；在靠近基樁圍護(hù)樁的一側(cè)，由于施工作業(yè)面太小,，采用“邊樁器”補(bǔ)樁,，樁型 為PHC400-95-A型，終壓力為2000KN,。（其單樁承載力設(shè)計值按1000KN考慮）,。其中PHC500-125-A型號樁補(bǔ)樁21根，PHC400-95-A型號樁補(bǔ)樁共15根,。

另外應(yīng)提到,，在樁筏基礎(chǔ)東南角范圍，考慮到該角部的工程樁樁長均較短,，上部支撐有主塔樓的剪力墻和框架柱等豎向受力構(gòu)件,，荷載較大，為避免出現(xiàn)角部樁基礎(chǔ)承載力不足或沉降變形偏大的現(xiàn)象,，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),。考慮到該區(qū)域孤石較多,，用管樁進(jìn)行補(bǔ)樁效果不理想,，設(shè)計要求采用樁徑φ1000的沖孔灌注樁進(jìn)行補(bǔ)樁處理，在沖孔樁的樁位處,，由地質(zhì)勘探部門進(jìn)行了補(bǔ)勘作業(yè),，鉆探結(jié)果表明沖孔樁的施工切實可行。

2,、          三類樁補(bǔ)強(qiáng)：

經(jīng)對所有工程樁進(jìn)行小應(yīng)變檢測,，共發(fā)現(xiàn)有28根三類樁。檢測結(jié)果表明樁身某一位置有明顯缺陷,。其中46#樁動測結(jié)果表明樁頂設(shè)計標(biāo)高下3.0m處有缺陷,，經(jīng)對其進(jìn)行現(xiàn)場開挖驗證，發(fā)現(xiàn)樁頭砼破碎,，下部為中微化花崗巖孤石。

為進(jìn)一步判明樁身缺陷的程度,，查明出樁頭發(fā)生破碎的三類樁的數(shù)量,，施工單位采用100型鉆機(jī)沿管樁內(nèi)壁鉆下洗孔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4根樁孔內(nèi)有樁身碎片,，其余在鉆機(jī)鉆進(jìn)時無障礙,。

可以得出結(jié)論，28根三類樁,，其中4根樁系樁端遇孤石破碎而樁身在壓力下持續(xù)下沉,，繼續(xù)碎斷,，樁端在與孤石交接處形成砼碎片結(jié)合體。其余24根樁可判明為樁身某位置處存在明顯裂縫,。綜合以上情況,，研究決定采用高壓灌漿法對該28根“三類樁”進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，具體方法如下：

（1）                  沿樁芯通長埋沒φ22高壓注漿管,，對樁底有砼碎片結(jié)合體的樁,，注漿管應(yīng)埋設(shè)至孤石表面。注漿管沿管身范圍內(nèi)每隔0.5m開孔一處,，每處對稱開孔4個,，孔徑5.0㎜。

（2）                  漿體材料為425#普通硅酸巖水泥,，水灰比為0.50,。

（3）                  灌漿壓力為0.5~2.0MPa，待漿液溢出樁頂為止,。

（4）                  樁芯通長埋沒鋼筋4φ20,，同管樁基礎(chǔ)與承臺的錨筋。

3,、          樁間土補(bǔ)強(qiáng)：

該樁筏基礎(chǔ)上部荷載較大,，而短樁，三類樁的數(shù)目較多且分布范圍較集中,。對“短樁”區(qū)域內(nèi)抽取一根樁進(jìn)行豎向抗壓靜載實驗,，其承載力滿足設(shè)計規(guī)范要求；盡管如此,，考慮到“短樁”和“三類樁”樁底地質(zhì)情況難以一一查明,，樁底持力層處端阻力發(fā)揮作用尚有不確定因素；即使在該區(qū)域內(nèi)已采取了“補(bǔ)樁”加強(qiáng)措施,，仍然考慮對樁間土采取加強(qiáng)措施,。端樁間土為殘積砂質(zhì)粘性土，強(qiáng)度較高,，具中等壓縮性,，（fa=220KPa,Es=10~12MPa）；設(shè)計采取的方案是對樁間土采用高壓灌漿法進(jìn)行加強(qiáng),，目的是加大樁間土的剛度,，提高短樁分布區(qū)域內(nèi)樁側(cè)土體對樁的摩阻力，增強(qiáng)樁身特別是樁端持力層處土體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度,，保證短樁樁底端承力穩(wěn)定發(fā)揮作用,，保證樁和樁間土可以更協(xié)調(diào)的工作，提高樁間土的承載能力，減少上部荷載作用下的變形,，協(xié)調(diào)整個樁筏基礎(chǔ)在上部荷載作用下的差異沉降,。

高壓灌漿法施工前可選擇某一具有代表性的位置進(jìn)行試灌漿，進(jìn)一步確定有關(guān)的施工要求,。

灌漿管分布按照每四根樁中央設(shè)一根注漿管,，注漿管長度取相鄰樁中較長的樁長度，沿管長范圍內(nèi)每隔0.5m開孔一處,，每處對稱開孔4個,，孔徑5mm；漿體材料為425#普通硅酸鹽水泥,，水灰比為0.5,，注漿壓力為0.5~2.0MPa。

六,、     經(jīng)驗教訓(xùn)：

1,、          基礎(chǔ)設(shè)計時場地土中有較多的孤石或較硬的強(qiáng)、中風(fēng)化巖夾層時,，應(yīng)慎用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ),。在前期的工程勘察時，應(yīng)要求勘察單位適當(dāng)增加勘探孔的數(shù)目,，減小勘探孔之間的間距,，盡可能表明場地土內(nèi)孤石的分布情況，查明堅硬巖土層的分布和巖層標(biāo)高變化情況,。

2,、          在持力層標(biāo)高變化較大，持力層為堅硬巖層時,，設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)降低樁的承載力,，特別是樁長較短時。樁基礎(chǔ)施工時應(yīng)適當(dāng)降低終壓力,，減小復(fù)壓次數(shù)不超過三次,。另外，為避免樁頭碎裂,，可考慮在樁端加設(shè)鋼板樁尖,。

3、          在殘積砂質(zhì)粘性土,，砂土或其它與本工程地質(zhì)情況相似的土層中壓樁時,，如樁端遇“孤石”或“中微風(fēng)化堅硬夾層”，可能出現(xiàn)如下幾種情況,，值得注意：

a．           孤石”或“中微風(fēng)化堅硬夾層”面比較平整或者說樁端與“孤石”或“中微風(fēng)化堅硬夾層”的接觸面較平整時，此時壓樁機(jī)的油壓表讀數(shù)會“驟升”，繼續(xù)施壓樁身一般不會再下沉,，管樁一般不會發(fā)生脆斷,。（樁長較短，壓樁力較大時除外）此種情況下樁身完整性一般較好,，承載能力一般不會受到影響,。

b．          孤石”或“中微風(fēng)化堅硬夾層”面傾斜度較大時，此時在壓樁力不大的情況下,，管樁樁底沿堅硬而傾斜的巖面迅速滑移,、折斷，此時樁身會有較大震動,，有較大的“異響”,，壓樁機(jī)的油壓表讀數(shù)“突降”，樁身驟然下沉較多,，可以判定樁身已斷裂,；此種情況下，管樁承載能力受到較大削弱,，一般按“廢樁”考慮,。

c．          還有一種情況，樁端遇“孤石” 或“中微風(fēng)化堅硬夾層”時,，樁端會連續(xù),、均勻的持續(xù)碎裂，碎裂的樁身混凝土在樁底位置附近不斷堆積,、擠密,，最終在樁底形成一個承載面，壓樁的終壓力一般可以滿足設(shè)計要求,。這類樁其承載能力受到一定削弱,，其影響大小應(yīng)視具體情況考慮。一般認(rèn)為此類樁為可利用的工程樁,，但必須有可靠的補(bǔ)強(qiáng)措施,。