华东地区某行政中心大楼，混凝土预应力管桩检测过程中，发现桩身不同位置出现裂缝、错位、桩中桩等质量问题和质量缺陷，经过多次专家论证，采取了管桩芯混凝土补强、管桩芯投石注浆、地基土压密注浆、增补钢管桩等措施，最后经各项检测和联合验收，达到了设计和规范要求。
一、工程概况及桩基础设计指标
该行政中心大楼建筑面积9.82万平方米，钢筋混凝土框架-筒体结构，裙房部分为3层、高度18.47m，主楼部分为22层、高度109m，地下室为2层基底标高-7.85m。工程桩总数量为1306根，其中主楼区为群桩（桩距2m）共计938根，裙房区为承台桩共计368根。
抗压桩采用预应力混凝土管桩（PHCAB600-110*10），按照《上海市建筑标准图集先张发预应力混凝土管桩》制作，桩身强度等级C80，主楼桩长31m裙楼32m，单桩承载力特征值2300KN。抗拔桩为预制钢筋混凝土450×450mm方桩，桩身强度等级C40桩长32m，单桩承载力设计值900KN。设计桩端持力层为粉土类，桩端入持力层深度2～3m，施工质量控制以标高为主、锤击贯入度为辅。
二、桩基础施工方案及施工过程
1. 桩基础施工方案
根据工程地质条件和当地政府建设文明施工现场的有关要求，本工程预应力混凝土管桩以静压为主锤击为辅方法施工。即：大部分管桩采用静压法施工，以降低噪音和震动，减少施工对周围环境的影响；土层较为复杂的局部区域，为增加沉桩的穿透能力采用锤击法施工。打桩机械采用3台JNB－900型全液压静压桩机、1台D80型柴油锤桩机。
2. 施工过程简述
施工试桩采用静压工艺，经单桩极限承载力静荷载试验，最大荷载值均不小于5759 KN，对应的桩顶沉降位移量为19.00mm。根据试桩结果，设计单位确定单桩承载力特征值为2300KN。
工程桩于试桩检测合格后，按照经批准的施工方案进行静压桩和锤击桩施工。沉桩过程中，无论静压桩还是锤击桩都出现了少数桩达不到设计标高的情况，而其它指标如静压桩压力值（3450～5700 KN）、锤击桩贯入度（最后3阵贯入度2～5cm/击）均满足要求。
施工单位请示设计单位意见，设计单位回复沉桩以标高控制为主，尽可能压至设计标高。根据现场情况，施工单位提出下述方案：1）静压桩不能压至设计标高的，改由锤击桩施工；2）锤击桩不能施工至设计标高的，采用预引孔方案施工，即减少桩身摩阻力保证沉桩至设计标高。由于预引孔方案涉及到部分费用，而施工合同价又是固定总价合同，故业主不同意支出合同外额外费用，方案改为使用大功率锤击桩机施工。
三、桩基础检测及缺陷桩情况
1. 桩基础检测
工程进入土方开挖阶段，随土方开挖进度检测单位对桩基础进行了桩身完整性（低应变）检测，检测结果如下：主楼部分（工程桩总数938根）低应变检测总数925根，低应变检测发现缺陷桩（Ⅲ类、Ⅳ类）78根，桩中桩5根，共计缺陷桩83根，缺陷桩占主楼总桩数的8.8％；裙楼部分（工程桩总数368根）低应变检测总数238根，低应变检测发现缺陷桩5根，低应变缺陷桩占主楼检测总数的2.1％。
在小应变桩身完整性检测基础上，还进行了大应变检测。大应变检测表明，部分桩基础虽小应变判为Ⅲ类、Ⅳ类桩，但桩基础承载力满足设计要求。
2.桩清孔摄像检查、缺陷具体情况
在小应变、大应变检测基础上，为进一步查明缺陷桩伤损情况、制定缺陷处理方案，根据专家论证意见，对缺陷桩进行清孔、抽水并摄像检查。根据摄像资料，缺陷桩伤损主要有一般裂缝、断裂处错位、断裂处涌砂、桩身弯曲、桩中桩、桩身明显下沉等情况，列表介绍如下：
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缺陷类型 |
主要特征 |
分布情况 |
备注 |
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一般裂缝 |
桩身断裂，裂缝大小不等，多数为轻微裂缝，最大裂缝1.5mm，清孔后无涌水、涌砂现象。数量较多，906#桩3.5～8.8m共13处裂缝。 |
裙楼区（承台桩）5根缺陷桩均属一般性裂缝；主楼区15根缺陷桩也属一般性裂缝，总数量占缺陷桩的22.7%，深度均在11.40m以上。 |
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断裂错位 |
桩身断裂，上下段错位明显，不影响下段桩身清孔。清孔后无涌水、涌砂现象。 |
分布于主楼区，裙楼区无，总数量占缺陷桩的37.5%。 |
错位桩一般伴随有裂缝。 |
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断裂涌砂 |
一般桩身裂缝、错位较大，最大裂缝30mm最大错位70mm。 |
分布于主楼区，裙楼区无，总数量占缺陷桩的26.1%。 |
部分桩底部涌砂。 |
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桩身弯曲 |
断裂段之间弯曲，清孔水泵、钢筋笼不能放入。 |
分布于主楼区，裙楼区无，总数量占缺陷桩的8.0%。 |
一般伴随有裂缝。 |
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桩 中 桩 |
桩身打爆，上节桩落入下节桩之中，已成废桩。 |
分布于主楼区，数量5根，总数量占缺陷桩的8.0%。 |
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四、桩基础质量问题原因简析
本工程的Ⅲ类、Ⅳ类缺陷桩高达8.8%，在当地甚至华东地区也是绝无仅有的，故有必要对管桩基础缺陷产生的原因进行分析和探讨。当然，管桩基础出现裂缝、错位等质量缺陷的原因很复杂，笔者试结合本工程实际，从设计、施工两个角度做下述分析。
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设计角度应考虑的问题
本工程主楼群桩的设计间距为2.0m，即3.33倍管桩直径。暂且不论2.0m桩间距是不是基础设计必须的，单据以往工程经验，应该说2.0m间距对于600mm管桩而言间距是比较偏小的。管桩属于挤土类桩基础，特别是大桩径小间距管桩基础，挤土量量很大、挤土效应明显，挤土效应产生的水平推力对桩身的破坏性很大（见后述），可能导致桩基础缺陷产生。
所以，在满足结构计算和规范规定、确保结构安全的基础上，尽可能考虑施工因素，不能把安全系数定得过大，从而给施工造成困难。
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挖土机械的影响
管桩基础施工完毕后，土建施工单位即进行土方开挖，开挖方案按照常规方法进行。选用反铲挖掘机和推土机配合施工，推土机由基坑西侧向东侧推土、挖掘机在边角处配合，土方分层开挖至桩顶标高上300～500mm，之后推土机退出，剩余土方由人工配合挖掘机施工。上述开挖过程，对管桩质量可能产生的影响简析如下：
1）工程地基土多为压缩性较高淤泥质土、松散性粉质砂土，加之基坑降水效果不佳，土体压缩性和流动性较大。推土机行走时与管桩顶部的实际距离，可能不足规定；同时推土机行走还给土体施加了一水平推力，土体可能把这种推力传递给附近桩基础，一定程度上构成了管桩缺陷产生的原因。
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PHC预应力混凝土管桩基础质量缺陷处理
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