预应力管桩断桩事故分析与处理
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引言
预应力静压管桩因具有承载力高、单价低、工期短、施工简单、无噪音等优点而深受工程界的青睐，已成为软土地区一种广泛应用的基础形式，并取得了显著的技术、经济和社会效益。但因多方面的原因，预应力管桩的质量问题时有发生。
1 工程概况
某化工有限公司拟建1#～6#储罐。1#～4#储罐直径12.3m，罐体体积为1250m3，5#～6#储罐直径8.0m，罐体体积为600m3。1#～6#储罐基础形式均为桩基础，采用预应力管桩PHC A 400(80)，L=19m，桩顶绝对标高为+2.40（场地整平后绝对标高为+2.50～2.60），桩端持力层为第5层粉土层，单桩承载力特征值为350kN。1#～4#储罐均布置51根桩；5#～6#储罐均布置22根桩。采用静压机沉桩，6个储罐共沉桩248根。
2 管桩事故简述
在沉桩过程中出现桩头偏移和隆起，最大位移量为20cm，最大隆起量为8cm，但业主、施工方以及监理方均未引起重视。沉桩完成后，静载荷试验不合格，小应变试验表明部分桩为III,IV类桩，具体如下表1，表2
3 工程地质条件
①层素填土，呈松散～稍密状，厚度一般不超过1.0m，主要由粉质粘土组成，夹有少量砖石碎块，均匀性差。
①-1层淤泥质素填土，主要分布在新近填没的河塘部位，灰色，松散，主要由粉质粘土组成，为暗浜填土，夹少量砖瓦碎块，土质软弱，不均匀。
②-1层粉质粘土，褐黄色～灰黄色，可塑，较均匀，具有一定的强度，属中等压缩性地基土，构成了拟建场地浅部的“硬壳层”，但厚度较小（厚度在80cm左右）。
③-2层淤泥质粉质粘土，黄灰色，流塑，顶部为软塑，由上往下渐软，见少量氧化物斑点，较均匀，属高缩性软弱地基土，工程性能较差；
④层淤泥，含水率高，属高压缩性，低渗透性软弱地基土，工程性能差，为天然地基软弱下卧层；
⑤层淤泥质粘土，分布稳定，厚度大，属高压缩性，低渗透性软弱地基土，工程性能差；
⑥层粉土：全场地分布，呈中密～稍密状。
4 事故原因分析
综合土层地质条件，以及沉桩施工记录，初步分析管桩事故原因如下：
1）浅层土体土性较差：储罐区大部分位于暗浜区域，尤其是1#,4#,5#罐，暗浜厚度达3m左右。浜填土为淤泥质土，土性较差，不能为压桩机提供足够的地耐力。压桩机走位时，地基承载力不足，导致该层土产生塑性流动，一方面对工程桩产生较大的水平力，导致工程桩偏移；另一方面导致地基土隆起量较大，从而拖带工程桩隆起。
2）沉桩速率过快：据现场了解，每天沉桩25根左右，最多一天达35根。远超过规范的控制要求。沉桩速率过快，导致软土中孔隙水压力来不及消散，一方面加剧了土体的扰动，从而导致浅层土体的强度进一步降低；另一方面，孔隙水压力直接作用在工程桩上，对工程桩有水平向的推力，造成工程桩的偏移。
3）桩身强度可能不足：目前市场上管桩质量参差不齐，多数管桩养护时间不够就投入使用，容易造成质量事故。
5 事故处理
针对本工程特点，并结合以往处理经验，对未倾斜的Ⅲ、Ⅳ类桩进行填芯加固，填芯厚度应超过裂缝位置一定深度；对倾斜的Ⅲ、Ⅳ类桩，先进行扶正，再进行填芯加固。填芯主要是在管桩内部设置钢筋笼，并在断裂位置上下1.5m范围内加密钢筋，钢筋笼下至断裂位置下3米。
具体加固施工方法如下：
1）用高压水枪对III类，IV类进行清孔处理。并请专业施工队，结合小应变检测的桩身完整性报告用高强探灯确定裂缝及断桩位置。
2) 桩内填芯。填芯前清洗桩管，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6φ16，在接桩位置另加6φ16，钢筋笼下至断裂位置下3米，且不小于（上节桩长L+3m）,并在钢筋笼底焊接5mm厚薄钢板托板。
3）桩内浇灌C35细石砼，掺入8~10%微膨胀剂。
4）施工完成后复测桩身偏位情况。
5）填芯加固处理10天后，选取有代表性的基桩进行静载试验，桩数不少于3根。
5）增加沉降观测点，加强对沉降量和沉降差监测。
桩内填芯如下图3所示。
目前，该工程已完工，经过灌水试压再到投入使用，未发生质量问题。从沉降监测资料来看，沉降量、沉降速率及倾斜率均满足规范要求。
6 结论建议
根据上述的分析，本工程有如下经验教训值得参考：
1)严格控制桩身结构强度
为了确保桩身质量，要求管桩出厂前应至少有14天龄期的自然养护时间。每批桩进场必须提供相应的质量保证书，桩材进场时应由桩基施工企业专职人员配合监理单位对桩身进行验收。
2）要重视浅层不良地质条件
浅层存在暗浜、暗塘等不良地质的区域，在压桩施工前，应进行换填处理，保证压桩机在压桩走位过程中，不致于发生承载力不足导致的陷机情况，从而对工程桩产生水平挤压，造成工程桩偏移。
3）合理控制打桩速率
根据规范要求，软土地区压桩施工，宜控制打桩速率为8-10根/日。