某预应力高强混凝土管桩工程处理实例
(六安市建材建筑质量检测中心，安徽 六安 237000)
摘 要：某高层建筑桩基础采用预应力高强混凝土管桩，施工方式为锤击沉桩，施工完毕后经检测大部分基桩均不合格，故作废桩处理。后经静压补桩，施工完毕后经检测出现少部分Ⅲ、Ⅳ类桩，经钻孔电视验证为管桩接头处脱焊，后进行填芯处理，养护后进行承载力和完整性检测，满足设计要求。
关键词：预应力高强混凝土管桩，低应变动力检测，单桩竖向抗压静载试验。
1 工程概况
某高层建筑地下 1 层，地上 24 层，剪力墙结构。该工程采用桩基础，桩型为预应力高强混凝土管桩，桩身混凝土强度等级 C80，管桩规格型号为 PHC-AB600（130），有效桩长 22m 左右，总桩数 119 根，承台布桩。设计单桩竖向抗压承载力特征值为 2200kN，要求桩端进入④层粉质黏土夹粉细砂层不少于 2m。
2 工程地质概况
根据提供的岩土工程勘察报告，将拟建场地地基土构成层序自上而下划分为 7 个工程地质层，其主要特征分述如下：
①1 层杂填土（Qml）——杂色，松散，湿，以黏性土为主，表层含大量砖块、碎石等建筑垃圾。局部地段底部夹有淤泥，含有机质、腐殖质。场区普遍分布。层厚：2.20m～11.40m；层顶标高：47.35m～51.42m。
②层粉质黏土（Q4al+pl）——灰黄、灰褐色，可塑，湿，含氧化铁，切面光滑稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。场区部分分布。层厚 0.80～4.40m；层顶埋深 2.20～11.40m；层顶标高 40.02～45.60m。
③层黏土（Q3al+pl）——黄褐、褐黄色，硬塑，稍湿，含氧化铁及铁锰结核，断面光滑稍有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，局部夹薄层粉质黏土。场区普遍分布。层厚 2.80m～8.10m；层顶埋深3.80～12.0m；层顶标高 39.42m～44.0m。
④层粉质黏土夹粉细砂（Q3al+pl）——褐、褐黄、灰黄色，可塑～硬塑，湿，含氧化铁及铁锰结核，切面光滑稍有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，该层局部夹薄层粉土，底部夹大量中密～密实的粉细砂，含大量石英、云母等矿物。场区普遍分布。该层部分勘探孔未钻穿，揭露最大层厚 14.50m；层顶埋深 11.30～16.40m；层顶标高35.09～38.42m。
⑤层中粗砂（Q3al+pl）——灰黄、黄色，中密～密实，饱和，含云母、石英等矿物，摇振反应中等，震动有水析现象，局部夹粉质黏土，底部夹有大量砾石，砾石成分主要为石英砂岩。场区普遍分布，该层部分勘探孔未钻穿，揭露最大层厚 8.80m；层顶埋深 22.40～26.70m；层顶标高 21.80～28.51m。标贯实测击数为 26.0 击～45.0 击，平均 33.5 击。
⑥层强风化泥质砂岩（K）——褐红、棕黄色，密实，大多风化成砂土状，遇水易软化，局部夹中风化岩石碎块，含氧化铁、石英等矿物，岩石完整程度为破碎，岩石基本质量等级为 V 级。场区普遍分布，该层未钻穿，揭露最大层厚 3.50m；层顶埋深 26.40～34.60m；层顶标高 16.79～25.02m。标贯实测击数为 59.0 击～72.0 击，平均 64.7 击。
⑦层中风化泥质砂岩（K）：褐红、棕红色，块状构造，岩体较破碎，薄～中厚层状，泥质胶结，薄～中厚层状，局部部位泥质胶结较差，岩石质量指标 RQD 一般为差～较差(30<RQD<60)，裂隙发育，裂隙面侵染铁氧化物，含石英、云母，遇水软化，敲击声较脆，本岩石坚硬程度为软岩，岩石的完整程度为较破碎～较完整，综合判定岩石的基本质量等级为 V 类。场区普遍分布，该层未钻穿，最大揭露层厚10.0m；层顶标高 15.10～24.32m；层顶埋深 27.30～35.90m。
3 检测成果
3.1 废桩检测
施工方式为锤击沉桩，管桩焊接方式为 CO2 气体保护焊。施工完毕后进行基桩检测，对 2 根基桩进行了单桩竖向抗压静载试验，2 根受检桩的单桩竖向抗压极限承载力检测值均为 880kN，2 根受检桩的单桩竖向抗压承载力特征值均为 440kN，均不满足设计要求。
开挖完毕后对 96 根基桩进行了低应变动测，抽检率为 80.67%；就桩身完整性而言，96 根受检桩中Ⅰ类桩 24 根，Ⅱ类桩 3 根，Ⅲ类桩 6根，Ⅳ类桩 63 根。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014），Ⅰ、Ⅱ类桩均符合要求；Ⅲ类桩应视具体情况采用其它适宜的方法进行验证检测或分析处理后方可使用；Ⅳ类桩不符合要求，应进行工程处理。
经放入管桩孔内监控摄像头观察，上、下管桩焊接处脱焊，导致上桩上浮、与下桩错位明显，从脱焊处涌入泥土较多。
针对以上情况组织召开专家论证会，会上一致认为施工工程中的气体保护焊气体压力不足，焊缝采取点焊，不是满焊，且焊接后冷却时间过短，是导致事故的主因。考虑到Ⅲ、Ⅳ类比例过大，建议作废桩处理，并对基础重新设计。如采用预应力高强混凝土管桩施工方式改为静压沉桩，或采取钻孔灌注桩。
3.2 补桩检测
设计单位针对专家的建议，采用预应力高强混凝土管桩，桩筏基础。总桩数 126 根，考虑到废桩的挤土效应，设计有效桩长 17m 左右，设计承载力未变，施工方式为静压。仍采用 CO2 气体保护焊。
施工完毕后进行基桩检测，对 3 根基桩进行了单桩竖向抗压静载试验，3 根受检桩的单桩竖向抗压极限承载力检测值均为 4400kN，3根受检桩的单桩竖向抗压承载力特征值均为2200kN，均满足设计要求。
开挖完毕后对 126 根基桩进行了低应变动测，抽检率为 100%；就桩身完整性而言，126 根受检桩中Ⅰ类桩 87 根，Ⅱ类桩 5 根，Ⅲ类桩6 根，Ⅳ类桩 28 根。
后利用钻孔电视成像仪又对 5 根基桩进行了孔内摄像检测，就桩身完整性而言，5 根受检桩均为Ⅳ类桩，均不符合要求，应进行工程处理。5 根受检桩均为脱焊、轻微上浮现象。
针对以上情况再次召开专家论证会，与会专家一致认为，施工时雨雪天气、废桩的挤土效应对焊缝有着很大影响，考虑到两批桩数量太多不宜进行补桩，考虑到上下两节桩身并未损坏，仅为焊缝脱焊导致，建议对第二批的 34 根Ⅲ类、IV 类桩采用填芯处理。1、需填芯的桩应清除桩孔中的填充物至缺陷端下部不应小于 5m，抽出孔内淤积物和积水后及时灌注混凝土；2、填芯混凝上建议采用高标号细石混凝上，塌落度宜为 180～220mm；3、填芯混凝士的钢筋笼长度应超过缺陷部位以下不少于 3m。对于填芯混凝土基桩应全部进行低应变检测，并抽取不少于 6 根基桩进行单桩竖向抗压静载试验。检测单位应提供填芯后的单桩竖向抗压承载力特征值，设计单位应按填芯后的单桩竖向抗压承载力特征值进行设计复核。
3.3 补桩填芯检测
填芯处理后及时进行桩帽制做，28 天后进行低应变动力检测、单桩竖向抗压承载力检测。就桩身完整性而言，34 根受检桩中Ⅰ类桩 26根，Ⅱ类桩 8 根，全部符合要求。
5 根受检桩的单桩竖向抗压极限承载力检测值均为 4400kN，5 根受检桩的单桩竖向抗压承载力特征值均为 2200kN，均满足设计要求；1 根受检桩的单桩竖向抗压极限承载力检测值为 3960kN，该受检桩的单桩竖向抗压承载力特征值为 1980kN，不满足设计要求。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）当极差不超过平均值的 30％时，可取其算术平均值为单桩竖向抗压极限承载力，故工程单桩竖向抗压承载力特征值为 2163kN。后经设计验算满足要求。
结语
通过该工程，针对焊接工艺造成的少量预应力高强混凝土管桩脱焊、轻微上浮错位现象，可以采用填芯处理，事后进行完整性和承载力验证，确保工程安全、可靠。可以大大节约工期，减少损失，获得了较高的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）.
