管樁偏位的兩種處理方法
發(fā)布時間：2010-01-14 共1頁
1 工程概況
某住宅小區(qū)×幢住宅樓基礎(chǔ)，設(shè)計采用C60、φ400薄壁預應力混凝土管樁293根，樁長24m， 樁全截面進入持力層(粘土層)于3m，采用10＋10＋4m焊接接樁，單樁設(shè)計承載力標準值550 kN。打樁完成后，樁頂位于自然地面以下2.5m左右。該樓土方開挖范圍內(nèi)的土質(zhì)分層(自上而下)情況為：①雜填土；②粉質(zhì)粘土，多為軟塑，不能利用；④-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土屬于高壓縮性土，其力學性質(zhì)很差。
該基礎(chǔ)所在地原為池塘，其底板位于雜填土與粉質(zhì)粘土層內(nèi)，挖土深度約2.8m。薄壁預應力混凝土管樁縱向間距為1.1～1.6m。先采用機械挖土至樁頂標高以上0.6～0.8m處，然后再采用人工挖掘的方法。機械挖土時采用一臺單斗反鏟挖土機，從東向西退挖，一次挖到挖掘深度，土方臨時堆放在基坑南側(cè)，高約1.5m，施工十分順利。但在人工修挖基槽時，發(fā)現(xiàn)西南區(qū)域基坑內(nèi)深黑色的淤泥將地表的粉質(zhì)粘土拱起，且次日部分樁有偏位現(xiàn)象出現(xiàn)。經(jīng)對樁位的復核，發(fā)現(xiàn)偏移量在11～50cm的樁有88根，在51～80cm的樁有14根，＞100cm的樁有8根，且④軸以西和?軸以北區(qū)域內(nèi)的樁基本設(shè)有偏位。偏移量的分布有明顯的規(guī)律，即從南向北遞減，從東到西遞增。
2 管樁偏位原因及其解決思路
(1)原因分析：該區(qū)域原為池塘邊緣，南北側(cè)的土質(zhì)差異較，北側(cè)的粉質(zhì)粘土層較好(γ＝19.1kN/m３，c＝13kPa，φ＝22.6°)，而南側(cè)的淤泥質(zhì)粘土層較差(γ＝16.9kN/m３，c＝6.7kPa，φ＝13.4° )。南側(cè)的堆土壓力造成淤泥質(zhì)粘土向西南區(qū)域滑動產(chǎn)生巨的推擠作用，引起預應力高強度混凝土管樁的偏位。
(2)解決思路：為確定被擠偏的樁的損傷程度和完整性，首先對之進行低應變動力檢測，發(fā)現(xiàn)偏移量小于50cm的樁均未斷裂，部分樁身完整，無明顯缺陷，有個別局部開裂，而受損部位均在距樁頂5～10m處；偏移量于50cm的樁，有明顯缺陷，局部開裂較嚴重。若采用原樁型進行補樁，則施工工期較長，費用很高，還會引起違約索賠。因此，同時考慮了以下兩種解決方案：
①推頂法(即樁頂施加水平推力)使樁復位。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94-94)》中公式計算得出樁的水平變形系數(shù)α＝0.6495m-1后，再由式Rh＝α3EIχoa／Vx得出允許水平推力值(其中χoa為樁頂容許位移，軟土取40mm；Vx為樁頂水平位移系數(shù)，當α×h(樁長)≥4時取2.441；EI為樁身抗彎剛度)，即Ｒh＝124.91kN。采用小于Ｒh的水平推力對預應力高強度混凝土管樁的樁身是安全的。
施工時先清除樁前側(cè)的土，最幅度減少所需的水平推力，再采用小于Ｒh水平推力使偏位的樁復位，就能保證樁的安全。
按上述處理思路施工，工期較短，處理費用約每根3000元。
②錨桿靜壓樁補樁。借助于錨桿樁來彌補樁偏位所喪失的部分承載力，并可根據(jù)工程樁的實際偏位情況，靈活進行處理。在澆筑承臺時預留好錨桿樁樁孔，其余按原設(shè)計進行施工，不會影響施工工期和工程質(zhì)量。但平均每根樁處理費用在7000元左右。
根據(jù)以上經(jīng)濟性和可靠性分析，決定分別情況采用兩種方法予以綜合處理：即推頂法用于處理偏位小于50cm的管樁，錨桿樁補樁法用于處理偏位于50cm的管樁。
3 推頂法處理的具體實施
偏移量于50cm的樁有明顯缺陷，不宜采用推頂法，故應用錨桿靜壓樁補樁法，由于其施工技術(shù)比較成熟，在此不再敘述。下面主要介紹推頂法，其施工設(shè)備采用XU-100型地質(zhì)鉆機2臺，注漿泵2臺，100kN千斤頂4臺，高壓油泵1臺，反力鋼架若干米。施工步驟如下：
(1)鉆孔排土。根據(jù)偏位的程度在樁前側(cè)用地質(zhì)鉆機鉆1～2個400mm、深24m的孔，插入注漿管，注水造漿，同時排漿清除樁身前側(cè)土體，以有利于用較小的水平推力回復樁位。
(2)安裝反力架，就位千斤頂，推樁移位。用高壓注漿管貼緊樁身沖孔，深至持力層，借千斤頂初步推樁移位，要嚴格控制推擠樁頂移位的速率，以2～5cm/h為宜，完成總偏移量的 一半時停30～60min，保持用高壓注漿管擴孔，第二次將樁頂推至復位。
(3)樁的固定。在樁側(cè)的孔穴內(nèi)，灌入5～25mm碎石，人工插搗致密，注入速凝水泥漿，使樁側(cè)和樁底虛土中的孔隙部分被漿液所充填，散粒被膠結(jié)，并較幅度的增加樁側(cè)和樁底一定范圍內(nèi)的土體強度和變形模量，提高樁底土的抗偏荷載能力。
(4)對所有經(jīng)糾偏處理的樁進行再次低應變檢測，以便確定還有缺陷的管樁的損傷位置，然后用高壓水沖洗管樁孔至損傷處以下1～2m，排出泥漿，投5～25mm碎石并注入速凝水泥漿，使管內(nèi)形成牢固的混凝土柱。這樣，不但可加固樁身，保證損傷程度不再加劇，而且能確保開口管樁以全斷面承受荷載。
(5)增加沉降觀測點，加強對沉降量和沉降差監(jiān)測。
4 處理效果
(1)據(jù)第二次動測的結(jié)果分析，在糾偏過程中未造成新的斷樁，且樁身的完整性于糾偏后有不同程度的提高。
(2)選擇偏位20cm的、＞20cm而＜50cm的和50cm的三根樁作堆載試驗，加載≥1.3Ｒk并采用慢速荷載維持法，結(jié)果這三根試樁在單樁承載力標準值荷載下的沉降均處于正常范圍之內(nèi)，均符合設(shè)計要求。
(3)該樓竣工一個月后觀測，最沉降量30.9mm，最小沉降量19.7mm。
5 結(jié)語
本工程實踐表明：管樁由于各種原因引起偏位，但樁身沒有被破壞的，都可以根據(jù)各自的偏位程度，考慮采用推頂法和錨桿補樁法。兩種方法均具有施工設(shè)備簡單，加固機理直觀可靠，施工工期短，施工質(zhì)量容易控制，有推廣應用的價值。
（巖土）
某住宅小區(qū)×幢住宅樓基礎(chǔ)，設(shè)計采用C60、φ400薄壁預應力混凝土管樁293根，樁長24m， 樁全截面進入持力層(粘土層)于3m，采用10＋10＋4m焊接接樁，單樁設(shè)計承載力標準值550 kN。打樁完成后，樁頂位于自然地面以下2.5m左右。該樓土方開挖范圍內(nèi)的土質(zhì)分層(自上而下)情況為：①雜填土；②粉質(zhì)粘土，多為軟塑，不能利用；④-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土屬于高壓縮性土，其力學性質(zhì)很差。
該基礎(chǔ)所在地原為池塘，其底板位于雜填土與粉質(zhì)粘土層內(nèi)，挖土深度約2.8m。薄壁預應力混凝土管樁縱向間距為1.1～1.6m。先采用機械挖土至樁頂標高以上0.6～0.8m處，然后再采用人工挖掘的方法。機械挖土時采用一臺單斗反鏟挖土機，從東向西退挖，一次挖到挖掘深度，土方臨時堆放在基坑南側(cè)，高約1.5m，施工十分順利。但在人工修挖基槽時，發(fā)現(xiàn)西南區(qū)域基坑內(nèi)深黑色的淤泥將地表的粉質(zhì)粘土拱起，且次日部分樁有偏位現(xiàn)象出現(xiàn)。經(jīng)對樁位的復核，發(fā)現(xiàn)偏移量在11～50cm的樁有88根，在51～80cm的樁有14根，＞100cm的樁有8根，且④軸以西和?軸以北區(qū)域內(nèi)的樁基本設(shè)有偏位。偏移量的分布有明顯的規(guī)律，即從南向北遞減，從東到西遞增。
2 管樁偏位原因及其解決思路
(1)原因分析：該區(qū)域原為池塘邊緣，南北側(cè)的土質(zhì)差異較，北側(cè)的粉質(zhì)粘土層較好(γ＝19.1kN/m３，c＝13kPa，φ＝22.6°)，而南側(cè)的淤泥質(zhì)粘土層較差(γ＝16.9kN/m３，c＝6.7kPa，φ＝13.4° )。南側(cè)的堆土壓力造成淤泥質(zhì)粘土向西南區(qū)域滑動產(chǎn)生巨的推擠作用，引起預應力高強度混凝土管樁的偏位。
(2)解決思路：為確定被擠偏的樁的損傷程度和完整性，首先對之進行低應變動力檢測，發(fā)現(xiàn)偏移量小于50cm的樁均未斷裂，部分樁身完整，無明顯缺陷，有個別局部開裂，而受損部位均在距樁頂5～10m處；偏移量于50cm的樁，有明顯缺陷，局部開裂較嚴重。若采用原樁型進行補樁，則施工工期較長，費用很高，還會引起違約索賠。因此，同時考慮了以下兩種解決方案：
①推頂法(即樁頂施加水平推力)使樁復位。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94-94)》中公式計算得出樁的水平變形系數(shù)α＝0.6495m-1后，再由式Rh＝α3EIχoa／Vx得出允許水平推力值(其中χoa為樁頂容許位移，軟土取40mm；Vx為樁頂水平位移系數(shù)，當α×h(樁長)≥4時取2.441；EI為樁身抗彎剛度)，即Ｒh＝124.91kN。采用小于Ｒh的水平推力對預應力高強度混凝土管樁的樁身是安全的。
施工時先清除樁前側(cè)的土，最幅度減少所需的水平推力，再采用小于Ｒh水平推力使偏位的樁復位，就能保證樁的安全。
按上述處理思路施工，工期較短，處理費用約每根3000元。
②錨桿靜壓樁補樁。借助于錨桿樁來彌補樁偏位所喪失的部分承載力，并可根據(jù)工程樁的實際偏位情況，靈活進行處理。在澆筑承臺時預留好錨桿樁樁孔，其余按原設(shè)計進行施工，不會影響施工工期和工程質(zhì)量。但平均每根樁處理費用在7000元左右。
根據(jù)以上經(jīng)濟性和可靠性分析，決定分別情況采用兩種方法予以綜合處理：即推頂法用于處理偏位小于50cm的管樁，錨桿樁補樁法用于處理偏位于50cm的管樁。
3 推頂法處理的具體實施
偏移量于50cm的樁有明顯缺陷，不宜采用推頂法，故應用錨桿靜壓樁補樁法，由于其施工技術(shù)比較成熟，在此不再敘述。下面主要介紹推頂法，其施工設(shè)備采用XU-100型地質(zhì)鉆機2臺，注漿泵2臺，100kN千斤頂4臺，高壓油泵1臺，反力鋼架若干米。施工步驟如下：
(1)鉆孔排土。根據(jù)偏位的程度在樁前側(cè)用地質(zhì)鉆機鉆1～2個400mm、深24m的孔，插入注漿管，注水造漿，同時排漿清除樁身前側(cè)土體，以有利于用較小的水平推力回復樁位。
(2)安裝反力架，就位千斤頂，推樁移位。用高壓注漿管貼緊樁身沖孔，深至持力層，借千斤頂初步推樁移位，要嚴格控制推擠樁頂移位的速率，以2～5cm/h為宜，完成總偏移量的 一半時停30～60min，保持用高壓注漿管擴孔，第二次將樁頂推至復位。
(3)樁的固定。在樁側(cè)的孔穴內(nèi)，灌入5～25mm碎石，人工插搗致密，注入速凝水泥漿，使樁側(cè)和樁底虛土中的孔隙部分被漿液所充填，散粒被膠結(jié)，并較幅度的增加樁側(cè)和樁底一定范圍內(nèi)的土體強度和變形模量，提高樁底土的抗偏荷載能力。
(4)對所有經(jīng)糾偏處理的樁進行再次低應變檢測，以便確定還有缺陷的管樁的損傷位置，然后用高壓水沖洗管樁孔至損傷處以下1～2m，排出泥漿，投5～25mm碎石并注入速凝水泥漿，使管內(nèi)形成牢固的混凝土柱。這樣，不但可加固樁身，保證損傷程度不再加劇，而且能確保開口管樁以全斷面承受荷載。
(5)增加沉降觀測點，加強對沉降量和沉降差監(jiān)測。
4 處理效果
(1)據(jù)第二次動測的結(jié)果分析，在糾偏過程中未造成新的斷樁，且樁身的完整性于糾偏后有不同程度的提高。
(2)選擇偏位20cm的、＞20cm而＜50cm的和50cm的三根樁作堆載試驗，加載≥1.3Ｒk并采用慢速荷載維持法，結(jié)果這三根試樁在單樁承載力標準值荷載下的沉降均處于正常范圍之內(nèi)，均符合設(shè)計要求。
(3)該樓竣工一個月后觀測，最沉降量30.9mm，最小沉降量19.7mm。
5 結(jié)語
本工程實踐表明：管樁由于各種原因引起偏位，但樁身沒有被破壞的，都可以根據(jù)各自的偏位程度，考慮采用推頂法和錨桿補樁法。兩種方法均具有施工設(shè)備簡單，加固機理直觀可靠，施工工期短，施工質(zhì)量容易控制，有推廣應用的價值。
（巖土）
