靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地基工程施工中的斷樁原因分析與處理

摘要：本文結(jié)合工程實例和工程地質(zhì)狀況，運(yùn)用低應(yīng)變動測對軟土地基工程中預(yù)應(yīng)力管樁施工效果進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上對偏樁斷樁產(chǎn)生的原因進(jìn)行了詳細(xì)闡述：并針對性地對施工過程中偏樁斷樁預(yù)防和補(bǔ)強(qiáng)加固處理措施進(jìn)行了深入的探討，并得出了具體結(jié)論。關(guān)鍵詞：靜壓預(yù)應(yīng)力管樁；軟土地基：斷樁：低應(yīng)變動測：處理措施

中圖分類號：TU473.1⁺3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-0422(2009)05-0228-02

1 前言

由于成本低、易制作、樁身質(zhì)量可靠與完整性較好、施工對周圍環(huán)境擾動較少等優(yōu)勢，預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地基工程中得到了廣泛使用。但在軟土地基中采用此類管樁時，應(yīng)對沉樁施工的擠土效應(yīng)、對樁及周邊環(huán)境的影響有充分考慮，以避免因基坑開挖不當(dāng)引起預(yù)應(yīng)力管樁的破損和傾斜。

2 工程概況

湖南某工程項目為15層框架結(jié)構(gòu)及多層框架結(jié)構(gòu)住宅為主，大部分工程樁采用靜壓式預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁，樁型分別為PHC－5D0(100)設(shè)計承載力特征值為1100kN；PHC-600(100)設(shè)計承載力特征值為‘1450kN；PHC-400(75)設(shè)計承載力特征值為800kN；以⑥c粉質(zhì)黏土層作持力層，樁端進(jìn)行持力層深度不少于100cm；其余部分高層住宅采用鉆孔灌注樁。依據(jù)該場地巖土工程勘察資料，場地的表層為2～3m厚的新松雜填土及塘泥，其下為③層1 0～15m厚流塑狀淤泥質(zhì)粘土，再以下為O2含礫粉質(zhì)黏土層等性狀較好的土層。

3 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工效果分析

3.1 土體開挖前靜載測試分析

該工程打樁工作完成28d后，在基礎(chǔ)土體開挖前，對部分樁作了靜載試驗。56#試樁設(shè)計承載力特征值為1450kN，試驗最大荷載為2900Kn，在最大荷載下的累計沉降為1630mm，試驗表明該試樁的單樁豎向抗壓極限承載力不小于2900kN，56#。

2.2 用反射法對偏位傾斜樁的低應(yīng)變動測結(jié)果

該項目4#樓設(shè)一層地下室，基坑開挖深度達(dá)3～5m時4－1～4-9軸/4－A～4-H軸即出現(xiàn)大量預(yù)應(yīng)力管樁偏位傾斜情況，偏位比例占總樁數(shù)的10％～60％。而偏位樁達(dá)60％的集中在場地南側(cè)中部，相當(dāng)一部分工程樁有不同程度的樁頂偏位和斷裂情況；具有代表性的斷樁和偏位樁的實測曲線(曲線中Vmax為波形的最大絕對值)。同時經(jīng)現(xiàn)場測量檢查，最大偏位達(dá)1.95m，大部分偏位在1.0m左右；經(jīng)對4#樓95根基樁的低應(yīng)變檢測后發(fā)現(xiàn)，其中60根樁為斷樁，斷裂面除個別在距樁頂3～4m處，其余大部分在距樁頂10m左右處。

3.3 靜力壓樁工程斷樁偏樁的原因分析

1)場地土質(zhì)差是重要的原因之一，根據(jù)勘察資料，本場地表面分布為2～3m的回填土，土質(zhì)差，成分雜亂，回填土下的③層是淤泥質(zhì)土，厚度為10～15m，呈流塑狀，對樁的側(cè)向位移限制能力差。

2)靜力壓樁工程是對場地的要求最為嚴(yán)格的樁基工藝，場地表層或淺層內(nèi)不能有十分軟弱的淤泥質(zhì)土，因為淤泥質(zhì)土?xí)棺灾卮蠖c地接觸面積相對較小的靜壓樁機(jī)“陷機(jī)”，總重即達(dá)百t甚至數(shù)百t的靜壓樁機(jī)極易破壞淺表層的土體結(jié)構(gòu)，加上埋深僅1～3m左右的高地下水位，造成嚴(yán)重的無法進(jìn)行正常施工的“橡皮士”現(xiàn)象，這樣施工時一方面機(jī)身容易傾斜，壓樁時使管樁不能垂直受力，造成抗彎剪能力很差的管樁斷裂，另一方面自重極大的靜力壓樁機(jī)行走時產(chǎn)生的水平擠應(yīng)力極易轉(zhuǎn)遞或直接作用于管樁樁身上部，其剪力隨著樁頂面與地面的減小而增大，從而使送樁較淺的管樁上部斷裂，造成質(zhì)量問題。

3)靜壓樁為擠土樁，在持力層即可擠密的粉土、粉砂層中，先壓入樁體對樁周土越擠越密，作用范圍也越來越大，即使先壓入樁體能達(dá)到預(yù)定標(biāo)高，后壓入則越來越難，以致于樁頂標(biāo)高不一，而對于多樁承臺，因為樁位分布較密集，樁下沉?xí)r所產(chǎn)生的超靜定孔隙水壓力和擠土效應(yīng)更為顯著，所以承臺樁問題更為嚴(yán)重。設(shè)計中未采用PHCC80及以上、抗彎剪性能稍強(qiáng)的AB型、壁厚9cm的高強(qiáng)管樁，也加劇了裂縫、斷裂現(xiàn)象的發(fā)生：樁偏長增加了壓人持力層的難度，減小了可施工性。

4 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁斷樁預(yù)防與處理措施

從以上斷樁偏樁的原因分析可以看出，發(fā)生斷樁的主要原因在于土質(zhì)及施工方法，其斷樁預(yù)防與處理措施如下：

4.1 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁斷樁、偏樁預(yù)防措施

目前，多層建筑采用較多的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是(p 400～600，這類樁樁身抗變形能力較弱，其抗裂彎矩是39～50 kN·m，極限彎矩是55～86 KN·m，由于此地區(qū)淺層土體性質(zhì)較差，主要為流塑狀的淤泥或淤泥質(zhì)粘土，抗剪強(qiáng)度極低，基槽開挖或沉樁擠土引起的土體位移極易使管樁發(fā)生傾斜或斷裂，所以，預(yù)防斷樁應(yīng)從設(shè)計和施工方面采取積極預(yù)防措施：

1)提高混凝土管樁的抗折剛度。如通過對基坑周圍的薄壁管樁進(jìn)行灌芯來提高管樁的截面模量；通過加強(qiáng)土體位移方向的地梁剛度，從而加強(qiáng)管樁間的相互連接。

2)控制布樁密度，以減少大面積擠土引起的土體位移對管樁的水平擠壓。

3)合理安排打樁路線。如采取先施工場地中間，再施工周邊等順序，可以使擠土效應(yīng)向四周均勻釋放。

4)保證預(yù)應(yīng)力混凝土管樁接樁時的焊接質(zhì)量，避免因焊接質(zhì)量問題引起的樁身缺陷。

5)合理確定樁架配重。如沉樁中由于樁架配重不足，產(chǎn)生抬架，極易引起樁身失穩(wěn)，從而使管樁折斷或開裂。

6)基槽開挖至樁頂約1.0m左右時，用人工開挖代替機(jī)械操作，以免機(jī)械操作不當(dāng)引起樁身折斷。

4.2 預(yù)應(yīng)力管樁糾偏和補(bǔ)強(qiáng)加固措施

預(yù)應(yīng)力管樁斷樁可分為折裂斷樁及錯位斷樁，一般工地中通過處理可重新利用的大多為折裂樁斷柱。經(jīng)測量，樁頂位移a均在1.0m以上，傾斜角度a=14°～19°。經(jīng)計算，折斷部位大部分在樁頂下3～10m處。

本工程靜壓預(yù)應(yīng)力管樁糾偏復(fù)位及補(bǔ)強(qiáng)施工在監(jiān)理單位全程監(jiān)控下進(jìn)行。按照《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50202-2002)》要求，結(jié)合管樁傾斜斷裂情況，采取鉆孔掏土，樁頂水平向推頂牽拉的糾樁工藝。然后采取樁孔內(nèi)插鋼筋籠澆搗混凝土的補(bǔ)強(qiáng)措施，通過掏土應(yīng)力釋放孔樁頂拉扶正，采用鉆清孔至缺陷位置下3m，放置鋼筋籠，澆注高標(biāo)號C40混凝土補(bǔ)強(qiáng)：對于斷裂深度在10m左右的樁，在滿足上述的前提下，還必須確保清孔至④a層面以下50cm。糾偏補(bǔ)強(qiáng)以控制清孔深度、確定補(bǔ)強(qiáng)深度、管樁斷裂處的錯位量和樁位偏差為主。清孔深度應(yīng)斷斷裂面下不小于3.5m，管樁斷裂處錯位量不大于1.5cm。樁頂標(biāo)高偏差不大于5cm，樁身傾斜在滿足樁頂偏位作為糾偏參考。對于樁頂偏位過大的樁則有可能折斷、錯位，應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。

4.3 糾偏效果分析

挑選補(bǔ)強(qiáng)前低應(yīng)變動測較嚴(yán)重的一根樁經(jīng)糾偏補(bǔ)強(qiáng)后進(jìn)行靜載試驗，在最大荷載2900kN下的樁頂累計沉降為15.80mm，試驗表明該試樁的單樁豎向抗壓極限承載力不小于2900kN。

5 結(jié)論

從以上對偏樁和斷樁的檢測和補(bǔ)強(qiáng)措施可以看出，在流塑狀淤泥質(zhì)軟土較厚的場地，預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用要注意不能布樁過密、沉樁過快，同時在沉樁前應(yīng)布打適量的應(yīng)力釋放孔；沉樁時還要有合理的施工流程線路。對基坑土方開挖要堅持分層、均勻、對稱的原則，并注意坑中土的堆放高度與放坡率過陡，施工中要加強(qiáng)監(jiān)測工作，盡可能避免因樁偏斜、損裂、折斷所造成的損失。

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