隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑工程施工中不斷出現(xiàn)新技術(shù)和新工藝，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁就是近幾年發(fā)展起來(lái)的樁基礎(chǔ)新技術(shù)。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有單樁承載力性價(jià)比高、樁身成型質(zhì)量好、耐沖擊性能好、施工快捷等優(yōu)勢(shì)。但在土性復(fù)雜特別是土質(zhì)較差的軟弱地基的基坑開挖施工過(guò)程中，一旦施工措施不當(dāng)，管樁極容易發(fā)生偏位，給工程留下重大隱患。所以，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁偏位問(wèn)題成為施工中急待解決的一個(gè)難題。
1工程概況
1.1工程簡(jiǎn)介
某住宅小區(qū)，建筑總面積約54222㎡，由8幢小高層組成，1#、8#樓，14層，建筑高度48.9m，2#、7#樓，7層，建筑高度23.6m，3#～6#樓，7層，建筑高度23.6m，均采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。
場(chǎng)地工程重要性等級(jí)為二級(jí)，場(chǎng)地復(fù)雜程度為二級(jí)地基復(fù)雜等級(jí)為二級(jí)，基坑工程安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)。本工程選用靜壓式(PHC)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁長(zhǎng)約20m，持力層為全風(fēng)化花崗巖，管樁安全等級(jí)為二級(jí)，柱下單樁的重要性系數(shù)為1.1，樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80。
其中6#樓長(zhǎng)約34.2m，寬約11.7m，面積約400m2，共布置79根預(yù)應(yīng)力管樁，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值約為500kN，壓樁力約為800kN。6#樓±0.000相當(dāng)于黃海高程6.600。
1.2場(chǎng)地地形、地貌特征與周邊環(huán)境
擬建場(chǎng)地屬?zèng)_積平原地貌單元，原始地形略有起伏；地勢(shì)較低。經(jīng)人工回填土；現(xiàn)地面高程介于5.82～7.53m之間，最大高差為1.71m。
擬建場(chǎng)地用地紅線西側(cè)與道路凈距為20米；北側(cè)緊鄰河道(距河堤岸約2米)，東、南兩側(cè)均為當(dāng)?shù)鼐用駞^(qū)，相距約30米以上，勘察場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有地上、地下建(構(gòu))筑物及地下管線分布，場(chǎng)地周邊環(huán)境一般。
1.3場(chǎng)地地層巖性特征
根據(jù)勘察鉆孔揭露的地質(zhì)資料；并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫試驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，場(chǎng)地內(nèi)地基土主要可分為8個(gè)巖土層，現(xiàn)將各巖土層的工程地質(zhì)特征分別敘述如下：
?、偎靥钔?Q4ml)：松散稍濕～飽和，層厚0.50～1.70m；②粉質(zhì)粘土(Qal+pl)：軟塑～可塑；稍濕～飽和，層厚0.50～170m；③淤泥(Q4m)：流塑，飽和。層厚6.90～12.00m；④粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：軟塑～可塑，飽和。主要成份以粘粒、粉粒為主，均勻性差。干強(qiáng)度中等，切面光滑；韌性中等，層厚0.40～3.60m；⑤圓礫(Q4al)：以中密狀為主，局部呈稍密或密實(shí)狀，飽和，層厚2.10～7.50m；⑥殘積砂質(zhì)粘性土(Qel)：可塑～硬塑；飽和，層厚1.10～9.90m；⑦全風(fēng)化花崗巖(γ52)：完整程度為極破碎，屬于極軟巖；巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V類。層厚l.90～5.10m；⑧強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(γ52)：巖芯多呈砂土狀，揭示厚度為2.70～12.10m。
1.4場(chǎng)地水文地質(zhì)條件概況
勘察期間測(cè)得地下水初見水位埋深為3.50～6.00，混合穩(wěn)定水位埋深2.20～4.00m(標(biāo)高為2.75～3.88m)。根據(jù)該區(qū)域的水文地質(zhì)資料及擬建場(chǎng)地的地質(zhì)情況，擬建場(chǎng)地近3～5年的最高地下水位埋深高程約為6.00m，地下水變化幅度為±3.00m左右。
6#樓場(chǎng)地位于本工程場(chǎng)地的東南側(cè)，6#樓西側(cè)為7#樓，北側(cè)為5#樓，西北側(cè)為8#樓，南側(cè)及東側(cè)均為河道，6#樓距河道邊緣約3m，河道深度約為3m，河道內(nèi)有水流。
2管樁施工情況及現(xiàn)場(chǎng)管樁偏位問(wèn)題
擬建場(chǎng)地1#～8#樓工程，現(xiàn)場(chǎng)地標(biāo)高下約1m～2m為回填土，2#、3#、4#、5#、6#、7#樓為靠近河岸建筑物，離河岸約3m～4m。3#、4#、5#、6#樓于2月21日樁基礎(chǔ)施工完畢，2月22日進(jìn)行7#樓的樁基礎(chǔ)施工，次日發(fā)現(xiàn)6#樓沿河岸方向的邊坡開裂，裂口約為5cm～15cm，于2月25日對(duì)開裂周圍的樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，得出結(jié)論：數(shù)量為90%的樁樁身完整性為I、II類，為合格樁。
2月27日對(duì)3#、4#、5#、6#、7#已施工的樁進(jìn)行全站儀樁位測(cè)量發(fā)現(xiàn)：3#樓樁偏位在規(guī)范容許范圍之內(nèi)；4#樓靠河岸18#、19#樁位(共計(jì)14根樁)向河岸方向位移，并超出規(guī)范允許范圍；5#樓靠河岸15～19#樁位(共計(jì)31根樁)向河岸方向位移，并超出規(guī)范允許范圍；6#偏位更為嚴(yán)重，部分樁傾斜，偏位最大值650mm；7#樓沿河岸樁部分偏位為120mm，且越靠近河岸偏位越大。
發(fā)現(xiàn)工程樁產(chǎn)生偏位現(xiàn)象后，2#、7#樓施工現(xiàn)場(chǎng)立即停止使用靜壓管樁施工，擬采用鉆孔灌注樁替代，已施工并發(fā)生偏位的工程樁則需采取糾偏補(bǔ)強(qiáng)措施。
3偏位原因分析
可能存在的原因如下：
現(xiàn)場(chǎng)地土質(zhì)情況差及場(chǎng)地位置的特殊性應(yīng)為靜壓管樁出現(xiàn)偏位的主要原因：
現(xiàn)場(chǎng)地有大于10m厚的淤泥層且本場(chǎng)地邊緣3m處即為河岸邊坡，深厚的飽和軟土層加劇了擠土效應(yīng)，而河岸邊坡的存在使得工程樁偏位的位移更大。
擠土類樁的擠土效應(yīng)所造成的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)沉樁時(shí)，由于樁周土層被壓密并擠開，使土體產(chǎn)生垂直方向的隆起和水平方向的位移，可能造成近鄰已壓入的樁產(chǎn)生上浮，樁端被“懸空”，使樁的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；也會(huì)造成樁位偏移和樁身翹曲折斷等質(zhì)量事故；并可使相鄰建筑物和市政設(shè)施的發(fā)生不均勻變形以致?lián)p壞。
(2)壓樁過(guò)程中孔隙水壓力升高，造成土體破壞，未破壞的土體也會(huì)因孔隙水壓力的不斷傳播和消散而蠕變，也會(huì)導(dǎo)致土體的垂直隆起和水平方向的位移。現(xiàn)長(zhǎng)樁身范圍有大于10m厚的淤泥，淤泥為飽和不透水、抗剪強(qiáng)度低，屬于高靈敏度、高壓縮性的土層，流塑性大，而且壓樁時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，以能量的形式存在土中。如果壓樁施工方法與施工順序不當(dāng)，每天成樁數(shù)量太多、壓樁速率太快就會(huì)加劇擠土效應(yīng)。
本工程中擠土效應(yīng)一方面使土體向河道方向推擠，河岸邊坡位移增大，出現(xiàn)裂縫；另一方面使已經(jīng)施打的樁的樁身傾斜或淺樁(≤20m)上浮，且越靠近河岸邊坡方向的工程樁偏位越明顯，最大達(dá)到650mm。
4補(bǔ)救方案
首先是進(jìn)行樁的可用性評(píng)定，以便確定哪些樁可以用，哪些樁不可以用，把損失減少到最低；然后本著保證質(zhì)量、技術(shù)合理、節(jié)約工期、經(jīng)濟(jì)合理的原則，從設(shè)計(jì)和施工等方面研究分析采取何種補(bǔ)救措施，同時(shí)對(duì)未偏移的樁注意保護(hù)，加強(qiáng)監(jiān)控。具體處理過(guò)程和措施如下。
(1)測(cè)量樁的水平偏移
樁的水平位移已由建設(shè)單位給出，可見靠近越河岸處樁身偏移越明顯。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50202-2002)的規(guī)定，樁位水平偏位的允許誤差：樁數(shù)為1～3根承臺(tái)中的樁為100mm，4～16樁承臺(tái)的樁為1/2樁徑即250mm。
(2)測(cè)量樁的傾斜度偏差
樁的傾斜度偏差也是反映樁偏位程度的一個(gè)重要指標(biāo)(注：傾斜角系指樁縱向中心線與鉛垂線間的夾角)。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50202-2002)的規(guī)定，斜樁傾斜度的偏差，不得大于傾斜角正切值的15%。采用1m長(zhǎng)的線錘間接測(cè)量?jī)A斜度。對(duì)于截樁已至設(shè)計(jì)標(biāo)高的樁，放入線錘，測(cè)量偏離樁中心的距離，然后換算成傾斜度偏差；對(duì)于未截的樁將線錘放于樁外按同樣方法測(cè)出距離，換算成傾斜度偏差。根據(jù)傾斜度偏差和水平偏移可大體估算出樁的斷裂位置，結(jié)合低應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果，初步確定影響程度。如低應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果顯示為Ⅲ、IV類樁且傾斜角超過(guò)規(guī)范要求，則應(yīng)認(rèn)為該樁糾偏后仍不能滿足承載力要求，應(yīng)考慮采用鉆孔灌注樁進(jìn)行補(bǔ)樁。
(3)推頂法糾偏對(duì)樁身完整性良好且位移較小的樁采取推頂法糾偏。推頂法是在樁頂施加水平推力使樁復(fù)位。根據(jù)先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(GB13476-2009)[4]附錄C，確定該型號(hào)管樁的最大抗裂剪力，對(duì)最大抗裂剪力乘以適當(dāng)安全系數(shù)，即小于該值的水平推力對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的樁身是安全的。具體施工方法如下：
①鉆孔排土：根據(jù)樁偏位程度在樁前側(cè)用地質(zhì)鉆機(jī)在樁偏移的方向鉆1～2個(gè)直徑400mm，深20m的孔，插入注漿管，注水造漿，同時(shí)排漿清除樁身測(cè)土體，以有利于用較小的水平推力回復(fù)樁位。
②樁頂施加推力：在樁的偏移方向墊木保護(hù)樁頂，墊木外用千斤頂緩慢地進(jìn)行糾偏，就位移位的速率，以2～5cm/h為宜，完成樁偏移量的一半時(shí)停30～60min，保持用高壓注漿管擴(kuò)孔，第一次將樁頂推至復(fù)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(yán)格控制推擠樁頂。
圖1管樁糾偏原理
③樁位固定：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)和樁底虛上中的孔隙部分被漿液所充填，散粒被膠結(jié)，并較大幅度的增加樁側(cè)和樁底一定范圍內(nèi)的土體強(qiáng)度和變形模量，提高樁底上的抗偏荷載能力。
(4)樁復(fù)位后樁身檢測(cè)：樁采用推頂法復(fù)位后，對(duì)糾偏復(fù)位的樁采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)樁身情況，檢測(cè)樁基的糾偏過(guò)程是否發(fā)現(xiàn)樁有新的裂縫產(chǎn)生。
(5)樁身裂縫的處理：根據(jù)樁身檢測(cè)情況，對(duì)樁身在不同部位存在不同程度的裂縫的樁作出標(biāo)記，用高壓水沖洗管樁孔至裂縫位置以下1～2m，用排水泵抽排出泥漿。布設(shè)鋼筋籠至裂縫深度以下2m，每次投入等樁徑、高1.0m左右的粒徑為5～25mm的級(jí)配砂石，采用高壓注入速凝水泥漿，使空心管樁的開裂處下1.0m至樁頂管內(nèi)形成鋼筋混凝上實(shí)心樁，提高樁身整體強(qiáng)度。
(6)鉆孔灌注樁補(bǔ)樁若矯正后的工程樁承載力經(jīng)檢測(cè)不能滿足設(shè)計(jì)要求，則需根據(jù)實(shí)際需要采用鉆孔灌注樁進(jìn)行補(bǔ)樁。具體設(shè)計(jì)及布置待現(xiàn)場(chǎng)偏位工程樁復(fù)位施工完成且經(jīng)過(guò)檢測(cè)后根據(jù)實(shí)際情況另行考慮。
6處理效果
采用以上措施對(duì)管樁樁基進(jìn)行處理后，取得了較好的效果。偏位樁基處理完畢后，對(duì)管樁進(jìn)行了高、低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，除少數(shù)樁為II、III類樁外，其他均達(dá)到I類樁標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)4#、5#、6#樓沉降觀測(cè)結(jié)果，結(jié)構(gòu)封頂后最大沉降量為23.47mm，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確認(rèn)，4#、5#、6#樓結(jié)構(gòu)封頂后沉降滿足設(shè)計(jì)要求。
7結(jié)語(yǔ)
總之，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁雖逐漸得到應(yīng)用，但如未按正確的施工方法操作，很容易出現(xiàn)管樁偏位問(wèn)題。因此，應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程中質(zhì)量控制與檢測(cè)，發(fā)生管樁偏位時(shí)應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，以提高成樁質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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