引言

 

　　PHC管桩由于其单位成本低、单桩承载力高、制作工艺成熟、沉桩速度快等优点，在我国以软土地基为主的沿海城市中被广泛应用。而在近几年的工程中发现，在淤泥质土厚度较大的地区中，由于施工工艺不当造成的管桩开裂、偏斜甚至断裂的工程质量问题屡见不鲜。本文介绍了上海一典型管桩接头断裂的质量问题处理，并通过检测检验了处理效果。

 

　　工程概况

 

　　上海市某福利院建设内容包括三幢7~9养老用房及配套地下车库，采用现浇钢筋混凝土框架结构，桩基采用PHC管桩，桩径500mm，壁厚为100mm，设计桩长17米，持力层为⑤2层，单桩极限承载力为1300kN，总桩数为1083根。本工程地层特性依次如下：①素填土，松散，②粉质粘土，③灰色淤泥质粉质粘土，④灰色淤泥质粘土，⑤2灰色砂质粉土，⑤3灰色粘质粉土，⑤4暗绿粉质粘土。

 

　　质量问题处理

 

　　基坑开挖后进行了低应变动测，检测结果发现共计50余根抗压工程桩存在桩身质量缺陷，为III类桩，桩身缺陷位置位于桩顶下5~6米之间，根据工程桩施工记录，桩身缺陷位置基本都处于桩身上、下两节桩接桩处。由此推测此次问题应该出现在上、下两节桩的接缝处。可能导致该问题出现的原因就是桩缝的焊接、桩帽的平整度、焊接时铁楔的塞焊以及焊接后的冷却时间等。同时根据现场实际放线测量以及观察露出开挖面的桩身垂直度等情况综合分析，发现桩基没有发生偏位或倾斜。而后选择2根缺陷桩进行单桩竖向抗压静载试验，静载荷曲线见图一。从实验数据可以看出其接桩处存在明显间隙，而经过施加260kN或390kN荷载将接桩间隙压实后，直至设计要求的最大加载量，其后续沉降表现正常，且单桩竖向抗压极限承载力能够达到1300kN。根据静载测试数据也进一步验证了桩身缺陷为上、下两节桩的连接处存在缝隙。

 

　　

 

　　根据该工程特点设计单位制定了复打复压的处理方案，并对复打复压完的问题桩再次进行竖向抗压承载力试验，以确定改桩的实际承载力以及验证复打复压的效果，并对复位成功的工程桩进行灌芯处理。具体加固施工方法如下：

 

　　工程桩复打复压。由于基坑均已开挖完毕，采用三脚架固定重锤，并且采用易搬运的组合锤，及多块钢板叠加固定后形成的组合锤，并将组合锤锁具锁死，避免由于冲击导致的反力致使组合锤锁具脱落。桩帽上铺设一钢板以防止锤击时由于偏差破坏桩帽。三脚架三个脚下垫设垫块防止过大的集中荷载导致垫层破坏。调整好三脚架角度，是三脚架中心、组合锤中心及桩轴心三心一线，以避免组合锤下落时的偏心冲击。将塔尺放在钢板上，使用水准仪测试初始高程，该高程为相对高程，仅为方便计算下沉量使用。复打复压直至当前沉降量连续两次小于1mm时，视为桩间缝隙已被压实。

 

　　选取3根有代表性的基桩进行承载力测试，结果显示沉降速率稳定、沉降量、回弹和残余沉降量表现正常，在复位后单桩竖向抗压极限承载力能达到1300kN。

 

　　桩内填芯。填芯前清洗桩管，然后在管桩内壁涂刷水泥净浆，以提高填芯混凝土与管桩桩身混凝土的整体性。然后下钢筋笼，配筋主筋为6φ18，箍筋φ8@150，钢筋笼下至接头位置下2米，并在钢筋笼底焊接5mm厚薄钢板托板。桩内浇灌C40微膨胀混凝土。

 

　　质量问题原因分析

 

　　1、在工程桩吊装定位时垂直度控制较差，使上、下两节桩并没有位于同一直线上而存在一定的角度。

 

　　2、接桩焊接质量可能存在问题。03SG409《预应力混凝土管桩》明确“焊接层数宜分为三层，内层焊渣必须清理干净后方可施焊外一层，焊缝应饱满、连续，且根部必须焊头”。焊接操作人员由于追求施工速度或操作不到可能会造成接桩焊接存在质量问题。

 

　　3、接桩焊接结束后可能未自然冷却。03SG409《预应力混凝土管桩》明确“焊接接头自然冷却后才可继续沉桩，领取额时间不宜少于8min，严禁用水冷却或焊好后立即沉桩”。

 

　　反思

 

　　管桩接头质量的好坏直接关系到整根桩质量的好坏。对于软土地层，现场施工焊接时间与冷却时间必须满足管桩图集及相关规范要求，尤其在该区域浅层土性较差且地下水位较高的情况下，未冷却即开始打桩极易在接头部位发生冷淬、焊缝震裂和接头错位，从而影响桩身承载力。

 

　　本次工程桩桩身缺陷问题的发生，虽然由桩基分包单位工人操作不当造成，但是究其源头主要是施工单位、监理单位等现场质保体系不健全或执行不到位。

 

　　1、桩基分包单位项目经理、质量员等项目管理人员未履行质量员职责。项目经理或质量员应完善工序质量控制，建立质量控制点，对关键部位或质量薄弱环节强化管理，使工序处于良好状态。对于PHC管桩的施工，吊装垂直度、桩基焊接等都属于质量薄弱环节，操作工人为了追求施工速度很容易忽视桩基垂直度、接桩焊接自然冷却等关键环节。质量员应根据企业自身的特点制定出切实可行的操作流程及验收流程，并且执行到位才能杜绝类似质量问题的发生。

 

　　2、施工总承包单位的责任。桩基分包单位技术力量参差不齐，项目经理及质量员现场到位率不尽人意。施工总承包单位应加强分包施工质量管理，对于不同工序，不同的分包单位有针对性的制定出质量管理制度，并且落实到位。桩身缺陷问题的发生反映出施工总承包单位质量管理人员没有做好施工质量检查，总承包单位质量保证体系运行不顺畅。

 

　　3、监理单位的责任。《建设工程监理规范》规定，“总监理工程师应安排监理人员对施工过程进行巡视和检查。对隐蔽工程的隐蔽过程、下道工序施工完成后难以检查的重点部位，专业监理工程师应安排监理员进行旁站”。PHC管桩施工时监理员应进行旁站，复核每根工程桩垂直度，确保接桩焊接的质量及冷却时间满足规范要求。该工程桩身缺陷问题的发生反映出监理单位旁站、检查不到位，没有做到每一根桩全部旁站到位。

 

　　该工程工期比较紧，同时安排4台桩机同时开工，工程开工初期，监理单位人员到位人数不能满足现场需要，没有做到每一根桩全部旁站到位，与本次质量问题的发生有直接关系。

 

　　目前PHC管桩的应用越来越广泛，虽然其具有质量可靠、施工速度快的优点，但其施工过程中的各参见单位仍要加强重视，一旦施工控制不当，非常容易出现类似工程质量问题，应引起足够重视。