预应力混凝土管桩的纠偏技术.pdf

预应力混凝土管桩的纠偏技术 丁齐国 中国建筑第七工程局有限公司 上海 2 0 1 8 1 2 【 摘要 】 介绍了预应力混凝土管桩倾斜的原因、纠编方法及纠偏后需达到的目的。并从工程桩纠偏前小应变检测来判 定桩身是否完整、纠偏前各项技术准备工作、纠偏流程、纠偏后桩芯处理技术、重新进行小应变检测及工程桩静载试 验，以及按照桩功能要求进行的抗拔试验等方面进行了详细的阐述。为以后预应力混凝土管桩在同类型地基中出现相 似问题时，在技术处理上提供了一定的借鉴和参考。 【 关键词 】 预应力管桩 纠偏 灌芯 检测 技术 【 中图分类号 】 T U 7 5 3 3 【 文献标识码 】 B 【 D 0 I 】 1 0 1 4 1 4 4 j c n k i j z s g 2 0 1 5 0 1 0 2 1 De v i a t i o n Re c t i fi c a t i o n T e c h n o l o g y f o r Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e Pi p e Pi l e Di n g Qi g u o Ch in a C o n s t r u c t io n S e v e n t h E n g i n e e r i n g B u r e a u( S h a n g h a i ) C o r p ， L t d S h a n g h a i 2 0 1 8 1 2 1 工程概况 某游泳馆工程位于安庆市顺安路以东、祥和路以北。 建筑面积1 8 8 3 3 6 1 m ，其 中主体建筑面积 1 4 4 5 8 7 6 m ， 室外 平 台建 筑 面积 2 3 4 8 1 7 m ，地 下 1 层 建 筑 面 积 2 0 2 6 6 8 m 。 0 0 0 1T I 标高相等于绝对高程l 3 7 0 i n ，自然 地面绝对高程为 1 3 2 m，该馆训 练泳池和比赛泳池 的基础 桩顶标高为一 5 9 5 m，其他区域最深处桩顶标高为一 6 4 5 m， 基坑周边最浅处桩顶标高分别为一 3 7 5 m、一 4 3 5 m。工程 桩分为 西4 0 0 m m和 5 0 0 m m 的静压预应力管桩 ，桩基正 式施工前 ，经多次试桩和静载试验 ，最终确定游泳馆静压 5 0 0 m m 管桩施工的送桩桩力不小 于4 3 0 0 k N ，西4 0 0 n l m 管桩施工的送桩桩力不小于2 8 0 0 k N 。 1 1地 质概 况 游泳馆 场 区全部地处 池塘地带 ，淤泥极深 ，局部逾 1 8 m，该工程设计1层地下室 ，土方开挖深度达一 6 8 5 m 。 基坑东面为大面积的水源，只有 1 道宽6 m 的堤坝，其他三 面为较深的新近松软回填土，回填土内含水量丰富。 1 _ 2 土方换填情况 原池塘 内淤泥面相对标高约一 4 8 1 m，在本工程工程桩 施工前 ，采用黏土将游泳馆一 4 8 1 m 标高以下的淤泥层进行 置换，换填厚度2 i n 。 1 3 工程桩施工情况 施工单位按 照土方换填方案施 工完毕后 ，桩机进场 施工。施工期 间，桩机无下陷，无土方扰动 ，施工时工程 作者简介：丁齐国 ( 1 9 7 7 一)， 通讯地址 上海市曹 安 路3 O 5 5 号： 一一 男，本科，工程师。 10 1 8 1 2 ) ： i 桩垂直度满足设计和规范要求。本工程工程桩设计桩长为 2 7 1T I 、3 0 m、3 2 I n ，桩基施工中采用打桩送桩力 、桩入持 力层深度等进行质量控制 ，因地质条件复杂 ，工程桩按照 设计和规范要求施工后 ，仍有部分工程桩桩顶高出设计桩 顶标高 ，露出地面。 1 4 土方开挖情况 土方开挖期间，施工单位按照土方开挖方案严格进行 施工，未发现土方开挖时挖土机碰撞工程桩等情况。 2 管桩倾斜、位移产生的原因分析【1 3 】 土方开挖后 ，局部工程桩出现倾斜情况，在本工程基 础土方开挖后 ，经总结分析 ，确认造成本工程桩倾斜 、移 位的主要因素是： 1 )工程地质条件太差 ，基坑下淤泥质粉质黏土厚度 大 ，含水量太大 ，属欠固结土 ，灵敏度高 ，易流动变形； 基坑挖开后基坑内外存在高差的地下淤泥向深部位基坑 内 滑移 ，造成基坑边坡土方 向基坑 内挤压 ，同时造成部分高 位工程桩倾斜 ； 2)本工 程有4个不 同标 高的基础 ，基 础间高差达 2 7 m 。在桩基施工前 ，基坑淤泥清除，换填黏土的厚度为 2 m，即换填到标高一 6 1 m，该标高以下全是淤泥。土方开 挖后 ，工程桩处于淤泥中，桩头没有稳固层 ，因淤泥承载 力低 ，且淤泥流动性大，在土方开挖后 ，淤泥上 的原回填 黏土 向低洼的基坑滑移 ，造成工程桩受到挤压位移 ，并造 成工程桩桩身出现质量缺陷。 3 纠偏倾斜管桩 纠偏 目的是使 已倾斜 的工程桩恢复垂直 ，保证工程桩 2 0 1 5 - - -1 B u il d in g C o n s t r u c t i。 n 圈 丁 齐 国： 预应力混凝土管桩 的纠偏 技术 垂直受力 。填灌混凝 土前需按照 图集1 0 G 4 0 9 以及设计要 求 ，对桩芯进行钢筋笼配置 ，以增强桩承受水平荷载的能 力 ，然后采用C 4 0 微膨胀混凝土满灌桩芯。 3 1 纠偏前准备工作 1 ) 检查工程桩 现倾斜后 的倾斜率 ，对于垂直度偏差 0 5 的工程桩 ，作为需纠偏处理 的对象 ，绘制图纸 ，作 好记录； 2 )由甲方规定的桩基检测单位对 现倾斜 的工程桩进 行小应变检测，以判定工程桩桩身的完整性 ； 3 ) 对桩芯采用机械进行泥浆清理和清洗桩壁 ，用污水 泵抽 m积水。 3 l 2 纠编技术要求 1 ) 经小应变检测后判定桩身完整时 ，对桩芯采用C 4 0 微膨胀混凝土满灌处理。抗压桩灌芯前 ，先将钢筋笼伸至 端头板焊接部位 以下2 5 m，抗拔桩灌芯前 ，先将钢筋笼伸 到端头板焊接部位 以下5 m，钢筋笼按照图集 1 0 G 4 0 9 以及 设计要求进行配置 ，放置桩芯钢筋笼时要仔细查看打桩记 录，确保桩芯钢筋笼放置位置正确。 2 ) 经小应变检测后判定桩身存在缺陷时 ，查看小应变 检测资料 ，核对打桩记录 ，确定桩身出现缺陷的部位 。该 类型桩技术处理方法为 ：当缺陷部位为管桩间端头板焊接 位置或桩身 出现缺陷的部位非管桩 间端头板焊接位置 ，且 确定桩身未 出现错位时，用C 4 0 微膨胀混凝土灌芯 ，灌芯深 度为桩身长度 ，桩芯内放入钢筋笼，钢筋笼主筋采用6根 C 2 0 钢筋 ，钢筋笼长度为工程桩最底一节端头板焊缝 向下 5 I I 1 ，以增强桩承受水平荷载和竖 向荷载的能力；若 出现错 位 ，必须纠正到上下同心 ，再按照上述办法进行处理。当 桩身出现缺陷的部位较深且已经错位 ，或错位后难以复位 的桩 ，放弃处理 ，及时将存在同类情况桩的资料汇总后报 请设计院，采用补桩或其他方法进行处理。 3)由于基坑内地质条件太差 ，为使 纠偏设备有受力 支撑点 ，纠偏施工前 ，需提前3 d 将基坑 内的混凝土垫层浇 筑完毕 ，垫层混凝土强度等级C 2 0 ，对于纠偏后桩顶垫层 ， 在距桩径 b 5 o c m 处浇筑厚5 0 c m 的垫层 ，当承台的桩有3 根 及3根以上都需要纠偏时 ，承台垫层 内全部浇筑混凝土 ， 厚度为5 0 c m，主要用于稳 固桩头。混凝土垫层浇筑前 ， 要进行测量放线定位 ，设计好桩回归路线及最终桩位 ，该 位置不得浇筑混凝土 ，待桩纠偏完成 ，及时排 出施工场地 内的积水 ，在桩侧填灌C 2 5 细石混凝 土 ，坍 落度为2 2 0 2 4 0 m m，混凝土需振捣密实。 4 ) 准备好需要使用的中粗砂和碎石材料 ，施工现场另 需提供至少1 台大型挖机2 4 h 配合服务，不得利用其他工程 桩做锚固点 ，避免造成完好 的工程桩受到损坏。 5)工程桩在纠偏前 ，必须事先进行试验性工作 ，按照 倾斜桩部位 ，随机各抽取 1根桩先进行纠偏 ，做好灌芯处 l 盈 建 筑 袍 工 第 3 7 卷 第 1 期 理 ，灌芯混凝土强度必须达到1 0 0 ，分别做抗压和抗拔试 验 ，检测结果交设计院确定。对于工程桩有抗拔功能要求 时，在该工程桩经抗拔试验检测后 ，需再次进行小应变试 验检测 。当检测结果全部合格时，方可正式进行后续局部 倾斜工程桩的纠偏工作。 3 3 纠偏流程 以下方法为单桩处理办法 ，对于群桩处理 ，要依据各 桩倾斜 的方 向和部位制定详细处理方案。 1)根 据 工 程 桩倾 斜 的方 向 ，背 向打应 力 释 放 孔 ( 图1 )，孔径3 0 0 m m 。钻孔深度依据桩身缺陷部位确定 ， 最后一钻深度到达桩缺陷部位以下3 5 m；对于桩身完整 的工程桩 ，依据桩身倾斜程度和软土层情况 ，确定钻孔深 度 ，通常为软土层 以下1 2 m，以便淤泥深度范围内都能 钻松，使桩身整体 自然调整成直线状态 ( 图2 ) 。 、 图1 偏位桩打应力释放孔 图2 桩纠编示意 2 ) 安装反力支点，架设施力工具 ，使用手动葫芦和钢 丝绳对桩施加与倾斜方向相反 的水平力 ，采用拉和顶相结 合的方式 ，将工程桩扶正 ，钢丝绳固定在基坑上停靠稳 固 的挖土机上。施加水平力时 ，应进行缓慢引拉纠偏 ，使桩 逐渐复位 。 3) 在进行 纠偏过程中 ，要观测桩身变化 ，控制桩位 移速度6 1 5 c m 次。在完成一次行程后停留1 0 m i n ，慢慢 减小拉力并进行 回放工程桩 ，观查桩反弹量 ，反复回拉多 次 ，直至桩身垂直。 4) 工程桩扶正后 ，对桩施加恒定水平拉力2 4 h，以便 土体应力充分释放 。 5)桩扶正后 ，立 即检查质量缺 陷部位上下桩是否同 心 ，当同心后用级配砂石及时填灌桩扶正后形成的空隙， 同时补浇厚5 0 c m的C 2 0 混凝土 ，见图3 。若上下桩不 同心， 需按照上节桩错位的方向，先用能进入桩芯的钢管 ，利用 反力 ，将桩孔错位部位扩大 ，如此反复进行 ，并按照扩孔 情况调整钢管直径 ，直至将上下桩芯调整到 同心为止 ，施 工过程 中，不得用力过大，防止再次损坏桩体。当上下桩 同心过小 ，不能插入钢管时 ，要探明上节桩偏位的具体方 向，再用较大直径的钢管 ，从桩外侧进行施 _T，直至上节 桩断裂部位移至下节桩顶且上下桩芯有部分 同心时 ，再按 前述 要求 ，在桩芯插入钢管 ，对该桩进行 同心 的纠偏 工 ( 下转第5 9 页 ) 重 ! 里 苎塑 三 ! ： 笙 里 坌 堑 堡 竺 位沟通 ，可 以在栈桥板开孔 以便钢筋笼或型钢吊装至桩芯 内。先将需开孔的补强工程桩在栈桥板面定好坐标位置 ， 然后用钢筋混凝土高速钻孔机开孑 L ，孔径4 0 0 m m，便于将 钢筋笼或型钢下至补强工程桩内。 4 _ 7填芯混凝土的浇筑采用C 3 5 微膨胀混凝土 4 7 1 混 凝 土 运 输 混凝土卸料后应及时送到浇筑地点 ，在运输过程 中要 防止水泥浆流失 、坍落度变化 以及初凝等现象 ，如混凝土 运到浇筑地点有离析现象 ，必须在浇筑前进行二次拌和。 混凝土运输道路 应平整顺 畅 ，若有 凹凸不平 ，应铺垫桥 板。现场不准对预拌混凝土随意加水。 4 7 2 混凝 土浇筑与振捣的一般要 求 1 ) 使用振捣器时 ，先将其下至桩芯底 ，混凝土浇筑时 可分层浇筑然后 向上慢慢拔起 ，不得漏振 。 2) 浇筑混凝土时应经常观察插筋等有无移动 、变形或 堵塞情况 ，发现问题应立 即停止浇筑 ，并应在已浇筑的混 凝土初凝前修正完毕。 由于桩孔径小 ，在混凝土浇筑管桩下部分过程中，需 仔细认 真插捣 ，以确保混凝土浇筑密实；当混凝土浇筑至 管桩上部分时 ，采用细直径的混凝土振动棒振捣 ，以确保 混凝土密实。 5 结 语 当第2 层灰黄一 灰色粉砂层作为桩持力层时 ，即在不 利于采用预应力管桩施工的情况下 ，为确保桩基础施工质 量 ，在严格按照施工规范施工的基础上 ，应采用贯人度控 制为主 ，标 高控制为辅的方式 。当现场出现 、类桩时 也不要惊慌 ，应冷静分析判断 ，力争以最小的投入达到最 好的补救效果。 本工程最终全部采用桩芯补强 ，且经过复测单桩承载 力全部达到设计要求。希望本工程的一些经验教训可以为 类似工程提供借鉴。 参考 文献 1 黄卫兰， 陈灿明，林少华， 等 苏州港某件杂货码头工程P H C 桩基裂缝 加固设计 J 】 l江苏建筑，2 0 1 3 ( 6 ) ：7 7 8 0 2 吴丽芬 浅谈P H C 桩基施工对周围环境影响的控制方法 J l 山西建 筑 2 0 1 0 ( 1 ) ： 1 2 1 1 2 2 3 吕阳 不 同持力层P H C桩基静力施压的质量控制 J 】 建设监 理 2 0 0 6 ( 4 ) ： 8 0 8 1 ( 上接第5 6 页 ) 作 ，直至上下节桩全部 同心为止。 L 卜 桩 垂 直 度 偏 差 5 桩偏位纠正 后填灌砂石 图3 偏位桩纠正后填灌砂石 6) 在桩纠偏完成3 6 h 后 ，撤除施加水平拉力的工具 ， 观测桩位变化情况 ，未见变化或桩有反弹但倾斜度符合规 范要求时 ，进行下根桩的纠偏处理工作 ，若桩出现反弹且 倾斜度超出规范要求时 ，需凿开混凝土垫层 ，重新进行纠 偏工作 ，直至桩位移量符合规范要求为止。 7 )清理桩芯、放置钢筋笼、浇筑桩芯混凝土。 8 ) 做好桩纠偏处理记录。 4 质量控 制 桩纠偏处理时，质量控制应注意以下几点 ： 1 )桩 纠偏后 ，要满 足 建 筑地基基 础工 程施工 质 量验收规范 G B 5 0 2 0 2 -2 0 0 2 要求 的桩位偏差 ，桩偏位 7 c m，垂直度偏差在0 5 以内。 2 ) 进行混凝土灌芯前，检查确定桩壁冲洗干净 、无泥 土 ，桩芯内无积水 ，桩缺陷部位上下同心。 3 )桩经 纠偏灌芯后 ，必须对桩身再次进行小应变检 测，确保桩身完好。 4 )对于工程桩需要进行抗拔试验时，在抗拔试验完成 后 ，需再次对该工程桩进行小应变检测 ，防止工程桩在受 基础浮力作用下造成桩受损部位出现脱节情况的发生。 5 结语 通过上述技术处理 ，并分别经静载试验和抗拔试验检 测 ，本工程软土地基中倾斜 的预应力混凝土管桩均满足设 计要求的工程桩功能。实践证明 ，该套桩纠编技术具有一 定的借鉴和推广价值 。 参 考 文 献 【 1 】傅建舟， 谢康和， 厉涛 软土地基中预应力管桩纠偏补强实例 J 】 l施工 技术，2 0 0 7 ( 1 ) ： 7 6 7 8 2 陈可帅 河道软土地区预应力管桩偏位原因与纠偏处理 J 建设科 技， 2 0 1 4 ( 1 5 ) ： 1 3 6 1 3 7 3 贾福源 某工程预应力空心方桩偏位分析与处理 J 结构工程 9 ifJ ， 2 0 1 4 ( 2 ) ： 1 4 6 1 4 9 4 】胡家友 预应力混凝土结构桥梁顶推纠偏施工技术分析 J l 建筑知 识 ： 学术刊 2 0 1 4 ( B 0 7 ) ：3 5 4 ， 3 5 6 2 0 1 5 1 I B u i ld i n g C o n s t r u c t i 。 n 囫