软土地基条件下预应力混凝土管桩顶推纠偏的研究.pdf

软土地基条件下预应力混凝土管桩顶推纠偏的研究 钱 正伟 江苏无锡二建建设集团有限公司 无锡 2 1 4 0 6 1 摘要：在软土地基条件下，由于打桩流程、压机塌陷、基坑围护不到位、挖土顺序不正确等原因，很容易造成预应力 混凝土管桩的倾斜。在综合考虑倾斜管桩的桩身质量及当地土质条件后 ，通过对预应力混凝土管桩采用顶推纠偏法进 行处理。不仅大大降低了工程成本，而且加快了施工进度 ， 具有良好的社会效益和经济效益。 关键词：软土地基 预应力混凝土管桩 推顶法 纠偏处理 桩基偏位 中图分类号：T U7 5 3 3 文献标志码：B D OI ：1 0 1 4 1 4 4 j c n k i j z s g 2 0 1 5 1 1 0 0 1 Re s e a r c h o n De v i a t i o n Re c t i fi c a t i o n o f Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e Pi p e Pi l e I n c r e me n t a l Pu s h i n g Und e r Co n d i t i o n o f S o f t S o ft Fo u n da t i o n QI AN Zh e n g we i J ia n g s u Wu x i E r - J i a n Co n s t r u c t i o n Gr o u p Co ， L t d W u x i 21 4 0 61 Ab s t r a c t ： Un d e r t h e c o n d it i o n o f s o f t s o i I f o u n d a t i o n ， it i S e a s y t o c a u s e t h e i n c l i n a t io n o f p r e - s t r e s s e d c o n c r e I e p i p e p i l e ， d u e t o t h e p i l e dr iv i n g p r o c e s s ， p r e s s i n g ma c h i n e c o l l a p s e ， l a c k i n g o f f o u n d a t i o n p i t s u p p o a n d i n c o r r e c t e x c a v a t io n s e q u en c e Aft e r t h e co mp r e h e n s iv e c o n s i d e r a t i o n o f t h e p i le b o d y q u a l it y o f t h e s la n t p ip e p i le a n d t h e lo ca l s o il co n d i t i o n s ， t h e i n c r eme n t a l l a u n c h i n g r e c t i fi c a t i o n me t h o d h a s b e e n u s e d f o r t h e t r e a t me n t o f t h e p r e s t r e s s e d co n c r e t e p i p e p i l e ， w h i c h n o t o n l y g r e a t ly r e d u c e s t h e p r o j e c t cos t ， b u t a ls o a c c e le r a t e s t h e c o n s t r u c t io n p r o g r e s s ， a n d h a s g o o d s o c ia l a n d e co n omic b e n e fi t s Ke y wor d s ： s o f t s o i l u n d a t io n p r e s t r e s s e d c o n c r e t e p i p e p il e i n c r e me n t a l l a u n c h in g me t h o d d e v i a t i o n r e c t i f i c a t io n t r e a t me n t p i le f o u n d a t i o n d e v ia t io n 1 工程概况 花桥商务城F 地块酒店公寓工程位于花桥国际商务 城先导核心 区 ，主楼部位采用P HC 一 6 0 0( 1 3 0 )A C 8 0 1 2 ， 1 2 ， 1 2 ， 1 1 ，其单桩竖 向承载力特征值为2 5 0 0 k N，裙房 部位桩型采用P H C 一 6 0 0( 1 3 0 ) B C 8 0 1 2 ， 1 2 ， l l ，其单桩竖 向承载力特征值为7 0 0 k N 。基坑开挖时由于挖土顺序不正 确 ，导致基坑边坡失稳 ，使基坑围护桩产生了较大侧 向位 移 ，基坑土产生侧向偏移造成主楼大多数预应力管桩 出现 倾斜 和偏移 。现场检测发现 ，共有 1 1 6 根管桩 发生偏移 ， 管桩 的最大偏移量超过 1 5 0 0 a i m，远远超过规范允许 的范 围。项 目 部对 出现桩位偏移较大区域中的所有工程桩进行 了低应变检测 ，低应变检测结果为 ：2 7 根为 类桩 ，8 9 根 为 类桩。这些桩均在深度 1 1 1 2 m之间出现缺陷或异常 问题 ，在第 1 和第2 节桩身之间发生倾斜和偏移。 2 处理方案分析、评估及选定 2 1 方案分析 作者简介：钱正伟 ( 1 9 7 2 一 )，男，本科，高级工程师。 通信地址：江苏省无锡市粱青路5 6 号建工大厦Z 9 楼 _ _ 妖 穗 J 鞋 ： 2 o 1 5 o 6 -2 9 _ _ | _ ll _ ll 由于本工程工期 比较短，需要采用既缩短施工工期又 要最大程度上节约投资的补救方法 ，通过对静压桩补桩 、 混凝土灌注桩补桩 、推顶法纠偏等3 种形式在经济投入 、工 期 、施工难易程度等方面进行综合 比较 ，推顶法纠正偏位 较其他2 种方案无论是在可行性 、经济投入 、工期等方面都 占有明显的优势 ，是切实可行的。为了充分验证该方案可 行性 ，与会人员达成共识 ，在大范围施工前 ，首先挑选其 中偏位比较严重的3 根桩作为试桩 ，对其进行纠偏处理 ，并 检测其是否达到预期的效果。 2 2 方案选定 管桩纠偏能否顺利实施的关键 因素为 1 ： 1 ) 管桩有较好 的桩身质量和桩身强度 ，且管径不宜小 于5 0 0mm。 2 ) 管桩的缺陷部位仅在第1 节桩身范围以内，且桩身 未出现明显的断裂。 3)管桩的焊接质量有一定的保证 。 4) 施工场地能提供纠偏的反力结构。 本工程的管桩桩身质量较好 ，根据小应变检测结果 ， 偏斜管桩 的缺陷部位一般在 1 1 5 0 m 左右 ，普遍位于第 1 节 桩接头部位 ，且通过摄像头观测未发现明显 的裂缝 ，具备 进行纠偏的大部分条件。 2 0 1 5 1 1 B u il d in g C o n s t r u c d o n 圆 钱 正伟 ：软土地基条件下预应力混凝土 管桩顶推纠偏的研究 根据方案对3 根试桩进行纠偏处理 ，采用 比原混凝土强 度高一级 的混凝土进行填芯，并作试件留置。对顶推过程 做用时记录 ，对填芯过程进行实时监控 ，对砂石 回填做到 分层压实以提高密实度 。一段时间后对处理过 的桩进行静 载试验 ，并将预先留置的试件送检测中心进行检测 ，检测 数据表 明，结果是符合设计要求 的，因此选用顶推法是可 行的。根据纠偏过程 中的影像资料 、时间记录以及承载力 试验结果等数据 ，项 目部制订了相应的施工工艺 ，以便于 进行大面积的纠偏处理。 3 管桩偏位处理施工工艺 3 1 施工前的准备工作 管桩偏位 主要是 由于原有的基坑 围护桩 过短未进入 粉土层 ，只到达淤泥土层 ，基坑产生了偏移 ，导致基础桩 产生偏位 ，根据地质报告和现场开挖情况得知现场土质很 差 ，土层含水率很高 ，土层稳定性差。因此在施工前提前 对基坑进行降水处理 ，在对 已开挖 的地方设置井点降水 以 降低水位 ，管桩偏 位主要是基坑开挖后 由于基坑 边坡失 稳 ，使基坑 围护桩产生了较大侧 向位移 ，为了防止纠偏后 桩基再次 出现偏移 ，应先对基坑周围采用 西6 0 0 m m 围护桩 进行加 固处理，桩长超过原有的围护桩 ，并增加了支撑。 3 2 管桩 内清孔检测 施工前先对桩身内侧进行清孔 。桩身清孔采用高压水 枪进行冲水取土 ，清孑 L 深度为超过第 1 节桩长3 5 m，为纠 偏测量做好准备 ，桩外侧混凝土碎块采用钻机清孔 ，清孔 不宜过大 ，应避免钻机对桩身质量 的破坏 。对管桩桩身质 量进行小应变检测 ，并通过摄像头观测检查是否有明显 的 裂缝及偏斜管桩的缺陷部位。若缺陷部位位于第 1 节桩接头 部位 ，就可以进行纠偏 。 若管桩桩身质量存在明显的裂缝 ，则进行补桩处理 ， 然后测量倾斜度。测量倾斜度采用 吊锤法 ，用测绳将吊锤 吊入桩孔检N3 5 m 范围内管桩的倾斜情况 ，并计算倾斜 度。偏位根据桩的定位尺寸图，用经纬仪 、钢尺测量x、y 方向的偏差，做好记录。 3 3 纠偏反力结构安装加固 由于混凝土垫层将作为顶推千斤顶的支撑反力结构 ， 千斤顶 的支撑反力结构在管桩纠偏 中起重要作用 ，但工程 地质较差 ，直接在原土上浇混凝土垫层 ，垫层受力可能会 滑移 ，因此项 目部对混凝土垫层进行了加 固处理 ，混凝土 强度等级提高为C 2 5 ，每隔1 m 增设深5 0 0 m m、宽3 0 0 m m 的 凹槽 ，增加抗滑力 ，同时也方便纠偏时定位。若离基坑或 已施工结构近时 ，可利用边坡土加 固及 已建结构作为反力 支撑结构。 3 - 4 设置纠偏定位导 向槽、桩侧土压力卸载 先在垫层上弹线确定基坑纠正后的位置 ，在偏位桩与 圃建 筑 袍 工 ： 3 7 JLe 第 1 l 瑚 纠正位置间用开槽机在垫层上开1 个导向槽 ，深度为穿过混 凝土垫层。 在导向槽侧用钻机 ( 或高压水枪 )冲水取土 ，孔的深 度根据偏位桩的深度确定 ，宽度宜为6 0 0 m m，同时排浆清 除桩身前侧 的土体 ，用较小的水平推力使桩复位。对于浅 部混凝土碎块采用人工钻机清孔 ，在施工过程 中要控制清 孔范围，防止 出现清孔过大 ，施工机械对原有的桩身质量 造成破坏 -4 】 。 3 5 纠偏直线度检测 直线度检测是顶推能否顺利进行的关键 ，若直线度不 合格 ，则顶推会将桩损坏 ，因此通过检查上下桩身是否贯 通 ( 直线度 )以确定能否进行顶推。若直线度检测达不到 顶推要求 ，则需对桩进行加 固。一般采用内插导向管法加 以解决 ，由于导 向管比桩孔略小 ，因此顶推时导向管为受 力状态 ( 图1 )。 秀 3 6 顶推施工 3 6 1确定桩顶水平承载 力 千斤顶就位前应对桩基进行桩顶水平承载力设计值的 确定 ，当顶推力小于桩顶水平承载力时 ，则顶推对桩身无 影响。根据 建筑桩基技术规范 ( J G J 9 4 2 0 0 8 ) 相关规 定 ，当缺少单桩水平静载试验资料 时，可以按照式 ( 1 ) 估 算预制桩单桩水平承载力特征值 ： R = = 0 7 5 ： 旦 。 (1 ) y x 式 中： 桩的水平变形系数 ，0 【 ，对于软黏 土，可取m=4 MN ， m ； E 卜一 桩 身 的抗 弯 刚 度 ， 对 于 钢 筋 混 凝 土 桩 ， 日= 0 8 5 E J o ，其中E 为混凝土弹性模量 ，J 0 为 桩身换算截面惯 f生 矩，圆形截面I o = Wo d o 2 ； X 桩顶允许水平位移 ； 桩顶水平位移系数。 因此根据计算，采用小于只 的水平推力对管桩的桩身 是安全的。 3 6 2 顶推施工过程 采用 千斤顶 进行顶推 ，在顶推过程 中f斤顶 的作州 力应均匀 ，在顶推过程巾严格控制顶推速率 ，防I 由于速 钱 正伟 ：软 土地基 条件下预应力混凝土 管桩 顶推纠偏的研究 度过快使桩身断裂 。在桩的另一侧用千斤顶顶推移位 ，通 过若下个行程将管桩推 至复位 ，速率控制在每分钟 1 0 个行 程 ，用高压注浆管贴 紧桩身 冲孔 ，深至持力层 ，借 f斤 顶初 步推桩移位 。要严格控 制推挤 桩顶移位 的速率 ，以 2 5 ， h 为宜 ，完成总偏移量的1 2 时停3 0 6 0 m i n ，保持 用高压注浆管扩孔 ，第2 次将桩顶推至复位 施 开始后 、 过程中 、 结束时埘桩身做3 次垂直度测量 ，在垂直度达到设 计 允许偏差 (， 1 0 0 0 ) 后停止顶推 ，使得桩身朝着预定的 方 向纠正 ，并避免对原有的桩产牛破坏作用。若另一方向 仍有轴线洪差，则在该方向重复上述顶推过程 ( 2 ) 纠偏后桩位 ( b)1 1 图2 施工示意 3 7 骨料填充 管桩纠偏到位经检测达到要求后 ，进行临时固定并稳 定 ，然后在桩侧的孔穴 内，四周均匀地分层灌入5 2 5 m m 的碎石 以及细砂 ，每层振捣密实，并检测垂直度 。同时对 处理完成的回填层现场抽检进行密实度试验 ，检测数据是 否达到要求 6 l。 3 8 桩内填芯 垂直度检测合格后 ，清洗桩管 ，然后通过 吊机在管桩 内下钢筋笼 ，在断裂位置增加加强钢筋 ，根据桩身实 际完 整性 、垂直度 ，确定钢筋笼长度 ，并在钢筋笼底部焊接厚 5 m m 薄钢板托板 ，桩 内浇筑高级配微膨胀混凝土 ， 振捣密 实。填芯前再次清洗桩管 ，然后通过 吊机在管桩 内下钢筋 笼 ，主筋为6 西2 0 m m，在断裂部位上下I 5 0 n l 范围内另加 6 西2 0mm： n 强钢筋 ( 图3)。 3 9 桩偏位复测 在纠偏结束后 ，采用 吊锤结合经纬仪对最终纠偏完成 的桩进行偏位测量 ，并用全站仪检测轴线是否达到规范允 许的要求。 3 1 O成品保护 图3 管桩填芯加固施工 4 实际效果 现场共有I 1 6 根桩产生偏移 ，纠偏后 1 1 4 根桩在偏差及 承载力方面达到了规范及设计的要求。纠偏成功率达到了 9 8 ，基坑未发现明显的偏移 ，土层未发生变化。通过静 载荷、高应变及低应变检测结果显示，纠偏加固后的管桩 桩身承载力和结构强度均满足要求 ，可正常使用 ，2 根不合 格桩主要是由于直线度检测超过了要求 ，管桩的缺陷部位 超过了第 1 节桩身范围，承载力达不到要求，后经补桩处理 达到要求 】 。 5 结语 在长江三角洲冲积平原软土地基 ，土层含水率很高、 土层稳定性 差 ，管桩容易在基坑边坡失稳作用下发生偏 位 ，只要经检查管桩有较好 的桩身质量和桩身强度 ，管径 不小于5 0 0 m m，且管桩 的缺陷部位仅在第 l 节桩身范围以 内 ，桩 身未出现明显 的断裂 ，就可按本施工工艺进行 纠 偏 ，既可 以节约资金 ，又保证桩基质量 ，可为今后 出现类 似情况的工程提供参考。 在经纠偏处理后的管桩周 围设立围护保护 ，实时对基 【 7 坑围护进行监测 。 参考文献 丁齐国 预应力混凝土管桩的纠偏技术 J 】 建筑施工， 2 0 1 5 ( 1 ) ： 5 5 5 6 孔文栋， 陈治然， 蒋元海 预应力混凝土管桩基础倾斜后工程纠偏方 法简述【 J 】 昆 凝土世界， 2 o 1 5 ( 1 ) ： 9 6 9 8 李利群， 余岳明 预应力混凝土管桩的纠偏加固处理实例 J 浙江建 筑， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 4 5 4 6 姜礼学 关于预应力混凝土管桩的倾斜歪桩纠偏及有裂缝桩的处理 J l 工程建设与设计， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 1 3 0 1 3 2 孟光辉， 吴向堂 预应力混凝土管桩施工中的问题及处理 J 浙江冶 金 2 0 0 5 ( 3 ) ： 5 6 5 7 张焱，沈勤 预应力管桩纠偏在实际中的应用 J 】 天津建材， 2 0 0 5 ( 1 ) ： 2 7-2 9 戴玉买， 曹明宇， 吴春华管桩纠偏方法在某工程中的应用【 J 科技资 讯 2 0 1 4 ( 1 2 ) ：4 0 4 1 2 0 1 5 1 1 B u il d i n g C o n s t Itl l c fi o n 圆 1 2 3 4 5 6