軟土地基管樁偏位處理方法概述及應(yīng)用

駱 建 松

(上海長(zhǎng)凱巖土工程有限公司，上海 200093)

0 引言

預(yù)制管樁具有承載力高、施工速度快、適應(yīng)地層廣、沉樁質(zhì)量可靠、造價(jià)便宜等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于建筑的樁基礎(chǔ)中。然而在軟土地區(qū)施工時(shí)，由于軟土天然含水量大、壓縮性高、擾動(dòng)性大、透水性差，管樁施工會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的擠土效應(yīng)。而管樁中空壁薄，抗剪和抗彎性能較差。若基坑圍護(hù)措施不到位或者土方開(kāi)挖過(guò)程不合理，將造成大面積的偏樁斷樁等質(zhì)量事故[1]。選用何種方式處理該類事故以達(dá)到減少損失的目的也是本文的重點(diǎn)課題。

1 工程概況

廣東某商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)目，10號(hào)～13號(hào)樓建筑層數(shù)31層，帶1層地下室。樁基礎(chǔ)采用PHC600管樁，樁長(zhǎng)38 m～48 m。由于在施工過(guò)程中未對(duì)淤泥質(zhì)土層引起重視，土方開(kāi)挖施工不當(dāng)，導(dǎo)致場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)樁基傾斜的情況(見(jiàn)圖1)。經(jīng)過(guò)小應(yīng)變檢測(cè)，各棟樓樁基質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果如下：

10號(hào)樓共檢測(cè)55根樁，其中Ⅰ,Ⅱ類樁29根，Ⅲ,Ⅳ類樁26根。

11號(hào)樓對(duì)30號(hào)樁進(jìn)行了檢測(cè)，其中Ⅲ,Ⅳ類樁3根，其余為Ⅰ,Ⅱ類樁。

12號(hào)樓共檢測(cè)44根樁，其中Ⅰ,Ⅱ類樁38根，Ⅲ,Ⅳ類樁6根。

13號(hào)樓共檢測(cè)118根，其中Ⅰ類25根，Ⅱ類68根，Ⅲ類11根，Ⅳ類14根。

其中13號(hào)樓樁位偏差較大，最大傾斜量150 cm，最小傾斜量7.5 cm；10號(hào)～12號(hào)樓樁位基本無(wú)偏差。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地地貌屬于珠江三角洲沖擊平原地貌單元，場(chǎng)地巖土層自上而下可劃分為：人工填土(Qml)、第四系沖積層(Qal)及第三系基巖(E)等三大類。場(chǎng)地淺部分布有較厚的淤泥、淤泥質(zhì)土層(層號(hào)為②1)，該層土呈軟塑～流塑狀態(tài)，工程性質(zhì)差，對(duì)樁基工程影響較大，厚度為14.5 m～28.10 m，頂面標(biāo)高-6.49 m～3.18 m。典型工程地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖2。

2 樁基處理方案

2.1 常用樁基處理方案介紹

對(duì)于出現(xiàn)偏樁、斷樁的工程一般有以下幾種處理方法:

1)糾偏加固。對(duì)于具備條件的樁基，可以進(jìn)行糾偏施工，糾偏完成后，再進(jìn)行灌芯加固。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)糾偏加固以后的管樁能夠達(dá)到或接近原有樁基設(shè)計(jì)承載力。采用該工藝需確保樁身未有較大缺陷。

2)錨桿靜壓樁加固。如果工期較緊，可以直接先做底板，預(yù)留好壓樁孔，并采用錨桿靜壓樁對(duì)樁基承載力不足的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)樁加固施工。

3)直接補(bǔ)樁[2]。對(duì)于出現(xiàn)偏斜管樁數(shù)量不多的情況，一般可在底板施工前，采用直接補(bǔ)樁的方式解決。補(bǔ)樁一般采用原樁型或采用灌注樁，若采用管樁則需先回填建筑垃圾墊層，防止樁機(jī)施工對(duì)原管樁造成影響；采用灌注樁會(huì)產(chǎn)生較多的泥漿，但對(duì)周邊樁基的擠土影響較少，安全性較高。

2.2 處理方案比選

糾偏加固、錨桿靜壓補(bǔ)樁與直接補(bǔ)樁的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)比較如表1所示。

表1 樁基處理方案優(yōu)缺對(duì)比表

針對(duì)該項(xiàng)目情況，各棟樓采用不同的處理方式。

若Ⅲ,Ⅳ類樁主要發(fā)生斷樁現(xiàn)象，樁位基本無(wú)偏差，只需灌芯加固后檢驗(yàn)承載力是否符合設(shè)計(jì)要求。

1)孔內(nèi)攝像，確定灌芯加固方案。

對(duì)Ⅲ,Ⅳ類樁進(jìn)行孔內(nèi)攝像頭攝像，通過(guò)孔內(nèi)攝像頭對(duì)每根樁的裂縫位置、裂縫寬度、焊縫位置、焊縫質(zhì)量進(jìn)行觀察拍照，并嚴(yán)格根據(jù)孔內(nèi)觀察的結(jié)果對(duì)樁基進(jìn)行灌芯。根據(jù)孔內(nèi)攝像結(jié)果確定灌芯長(zhǎng)度，灌芯深度不得低于裂縫深度且不低于第一節(jié)樁焊縫以下2 m。

2)灌芯加固后檢驗(yàn)承載力。

若Ⅲ,Ⅳ類樁加固后承載力滿足設(shè)計(jì)方案要求，則樁基承載力滿足上部結(jié)構(gòu)要求，上部結(jié)構(gòu)可以繼續(xù)施工。若承載力不滿足設(shè)計(jì)要求，則需要另外采取補(bǔ)樁方案。承載力不足的部分根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以采用直接補(bǔ)樁的方式處理。

若樁位偏差較大，且Ⅲ,Ⅳ類樁數(shù)量較多，則需要先進(jìn)行糾偏加固工作，完成后檢驗(yàn)承載力。若達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則需要進(jìn)行補(bǔ)樁?？紤]到進(jìn)度及造價(jià)的問(wèn)題，對(duì)Ⅰ,Ⅱ類樁進(jìn)行糾偏及加固，Ⅲ,Ⅳ類樁進(jìn)行填芯加固(若偏移較小也進(jìn)行糾偏)，設(shè)計(jì)復(fù)核后再進(jìn)行補(bǔ)樁加固。

a.糾偏加固。對(duì)于Ⅰ,Ⅱ類樁進(jìn)行糾偏加固，糾偏完成后，Ⅰ,Ⅱ類樁基本能滿足原承載力要求。

b.直接補(bǔ)樁。對(duì)于Ⅲ,Ⅳ類樁，通過(guò)設(shè)計(jì)復(fù)核，需重新補(bǔ)樁。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用直接補(bǔ)樁處理。

c.錨桿靜壓補(bǔ)樁。在經(jīng)歷管樁糾偏和PHC管樁補(bǔ)樁并經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核之后，基本可以達(dá)到原承載力要求。但是出于安全考慮，需提前準(zhǔn)備好錨桿靜壓樁補(bǔ)樁方案，可以作為應(yīng)急預(yù)案。一旦結(jié)構(gòu)施工中出現(xiàn)樓層傾斜或較大沉降，可以及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)樁調(diào)整。

3 糾偏加固及補(bǔ)樁施工要點(diǎn)

3.1 糾偏加固

1)糾偏加固原則。

a.對(duì)傾斜超過(guò)1%的工程樁，采取先糾偏后加固的處理方案；

b.對(duì)傾斜小于1%的工程樁，僅采取加固填芯處理措施；

c.糾偏完成后應(yīng)采用微膨脹混凝土填芯加固，填芯位置應(yīng)超過(guò)樁身缺陷位置或者第一個(gè)節(jié)頭下2 m，且缺陷位置上下1.5 m范圍內(nèi)主筋加密；

d.填芯混凝土須振搗密實(shí)，確保填芯效果；

e.所有填芯處理過(guò)的工程樁均須再次進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。

2)注意事項(xiàng)[3]。

a.糾偏設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)樁頂允許偏移量和實(shí)際樁位偏移量確定糾偏偏移量；

b.糾偏施工過(guò)程中在傾斜方的背面需要實(shí)施釋放孔取土，以減小樁側(cè)水平阻力；

c.糾偏完成后對(duì)樁身情況進(jìn)行全面調(diào)查，對(duì)樁基承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，若不滿足設(shè)計(jì)要求，則需要考慮補(bǔ)樁。

3.2 錨桿靜壓補(bǔ)樁

錨桿靜壓樁補(bǔ)樁是主要用于樁基現(xiàn)有承載力已達(dá)到設(shè)計(jì)承載力要求時(shí)的加固處理方案。在結(jié)構(gòu)封頂出現(xiàn)整體傾斜或總沉降值偏大的情況下作為應(yīng)急方案。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，建議沉降值控制要求如下：

1)結(jié)構(gòu)施工到±0.00，總沉降值約1 cm；地庫(kù)結(jié)構(gòu)施工到±0.00后，由于有基底土回彈再壓縮，因此沉降值較大，按照1 cm控制。

2)結(jié)構(gòu)封頂，總沉降值在5 cm以內(nèi)；類似高度的高層在結(jié)構(gòu)施工封頂后，沉降值一般在5 cm左右，因此按照結(jié)構(gòu)封頂5 cm進(jìn)行控制是相對(duì)安全的。

3)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，傾斜率不大于0.5‰；類似高層結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，國(guó)家規(guī)范對(duì)傾斜值的要求是不大于2.5‰。

4)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，每層沉降值1.5 mm。結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，保證最后封頂后沉降值小于5 cm，由于上部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程基本為線性加載，因此每層沉降控制在1.5 mm以內(nèi)。

3.3 直接補(bǔ)樁

直接補(bǔ)樁具體設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。補(bǔ)樁過(guò)程中不僅僅需要保證新施工樁的質(zhì)量，更要保護(hù)原有的樁位。因此應(yīng)當(dāng)采取如下保護(hù)措施：

1)管樁施工需回填1 m厚建筑垃圾墊層，防止樁機(jī)施工對(duì)原管樁的影響；

2)嚴(yán)格控制施工速率、施工順序等，必要時(shí)施工應(yīng)力釋放孔，減小補(bǔ)樁施工擠土效應(yīng)對(duì)原管樁的影響，避免對(duì)已施工樁位造成二次破壞；

3)補(bǔ)樁施工時(shí)不得繼續(xù)開(kāi)挖，以免造成樁位偏斜；

4)對(duì)已施工部分加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，如出現(xiàn)變形過(guò)大等情況應(yīng)及時(shí)采取措施。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)案例我們可以發(fā)現(xiàn)，每種樁基處理方案都有各自的適用范圍。因此對(duì)于管樁偏位進(jìn)行定性定量分析，選用針對(duì)性的處理方式是管樁偏位處理的核心工作。只有在施工前制定合理的施工方案，將糾偏、補(bǔ)樁等方式結(jié)合運(yùn)用，才能達(dá)到減少成本、節(jié)約工期的目標(biāo)。