管樁偏位的兩種處理方法

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1、工程概況
    某住宅小區(qū)×幢住宅樓基礎(chǔ)，設(shè)計采用C60、φ400薄壁預(yù)應(yīng)力混凝土管樁293根，樁長24m， 樁全截面進入持力層(粘土層)大于3m，采用10＋10＋4m焊接接樁，單樁設(shè)計承載力標(biāo)準(zhǔn)值550 kN。打樁完成后，樁頂位于自然地面以下2.5m左右。該樓土方開挖范圍內(nèi)的土質(zhì)分層(自上而下)情況為：①雜填土；②粉質(zhì)粘土，大多為軟塑，不能利用；④-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土屬于高壓縮性土，其力學(xué)性質(zhì)很差。
    該基礎(chǔ)所在地原為池塘，其底板位于雜填土與粉質(zhì)粘土層內(nèi)，挖土深度約2.8m。薄壁預(yù)應(yīng)力混凝土管樁縱向間距為1.1～1.6m。先采用機械挖土至樁頂標(biāo)高以上0.6～0.8m處，然后再采用人工挖掘的方法。機械挖土?xí)r采用一臺單斗反鏟挖土機，從東向西退挖，一次挖到挖掘深度，土方臨時堆放在基坑南側(cè)，高約1.5m，施工十分順利。但在人工修挖基槽時，發(fā)現(xiàn)西南區(qū)域基坑內(nèi)深黑色的淤泥將地表的粉質(zhì)粘土拱起，且次日部分樁有偏位現(xiàn)象出現(xiàn)。經(jīng)對樁位的復(fù)核，發(fā)現(xiàn)偏移量在11～50cm的樁有88根，在51～80cm的樁有14根，＞100cm的樁有8根，且④軸以西和?軸以北區(qū)域內(nèi)的樁基本設(shè)有偏位。偏移量的分布有明顯的規(guī)律，即從南向北遞減，從東到西遞增。
    2、管樁偏位原因及其解決思路
    (1)原因分析：該區(qū)域原為池塘邊緣，南北側(cè)的土質(zhì)差異較大，北側(cè)的粉質(zhì)粘土層較好(γ＝19.1kN/m3，c＝13kPa，φ＝22.6°)，而南側(cè)的淤泥質(zhì)粘土層較差(γ＝16.9kN/m３，c＝6.7kPa，φ＝13.4° )。南側(cè)的堆土壓力造成淤泥質(zhì)粘土向西南區(qū)域滑動產(chǎn)生巨大的推擠作用，引起預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁的偏位。
    (2)解決思路：為確定被擠偏的樁的損傷程度和完整性，首先對之進行低應(yīng)變動力檢測，發(fā)現(xiàn)偏移量小于50cm的樁均未斷裂，大部分樁身完整，無明顯缺陷，有個別局部開裂，而受損部位均在距樁頂5～10m處；偏移量大于50cm的樁，有明顯缺陷，局部開裂較嚴(yán)重。若采用原樁型進行補樁，則施工工期較長，費用很高，還會引起違約索賠。因此，同時考慮了以下兩種解決方案：
    ①推頂法(即樁頂施加水平推力)使樁復(fù)位。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94-94)》中公式計算得出樁的水平變形系數(shù)α＝0.6495m-1后，再由式Rh＝α3EIχoa／Vx得出允許水平推力值(其中χoa為樁頂容許位移，軟土取40mm；Vx為樁頂水平位移系數(shù)，當(dāng)α×h(樁長)≥4時取2.441；EI為樁身抗彎剛度)，即Ｒh＝124.91kN。采用小于Ｒh的水平推力對預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁的樁身是安全的。
    施工時先清除樁前側(cè)的土，最大幅度減少所需的水平推力，再采用小于Ｒh水平推力使偏位的樁復(fù)位，就能保證樁的安全。
    按上述處理思路施工，工期較短，處理費用約每根3000元。
　　②錨桿靜壓樁補樁。借助于錨桿樁來彌補樁偏位所喪失的部分承載力，并可根據(jù)工程樁的實際偏位情況，靈活進行處理。在澆筑承臺時預(yù)留好錨桿樁樁孔，其余按原設(shè)計進行施工，不會影響施工工期和工程質(zhì)量。但平均每根樁處理費用在7000元左右。
    根據(jù)以上經(jīng)濟性和可靠性分析，決定分別情況采用兩種方法予以綜合處理：即推頂法用于處理偏位小于50cm的管樁，錨桿樁補樁法用于處理偏位大于50cm的管樁。
    3、推頂法處理的具體實施
    偏移量大于50cm的樁有明顯缺陷，不宜采用推頂法，故應(yīng)用錨桿靜壓樁補樁法，由于其施工技術(shù)比較成熟，在此不再敘述。下面主要介紹推頂法，其施工設(shè)備采用XU-100型地質(zhì)鉆機2臺，注漿泵2臺，100kN千斤頂4臺，高壓油泵1臺，反力鋼架若干米。施工步驟如下：
    (1)鉆孔排土。根據(jù)偏位的程度在樁前側(cè)用地質(zhì)鉆機鉆1～2個400mm、深24m的孔，插入注漿管，注水造漿，同時排漿清除樁身前側(cè)土體，以有利于用較小的水平推力回復(fù)樁位。
    (2)安裝反力架，就位千斤頂，推樁移位。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)格控制推擠樁頂移位的速率，以2～5cm/h為宜，完成總偏移量的 一半時停30～60min，保持用高壓注漿管擴孔，第二次將樁頂推至復(fù)位。
    (3)樁的固定。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)和樁底虛土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)的土體強度和變形模量，提高樁底土的抗偏荷載能力。
    (4)對所有經(jīng)糾偏處理的樁進行再次低應(yīng)變檢測，以便確定還有缺陷的管樁的損傷位置，然后用高壓水沖洗管樁孔至損傷處以下1～2m，排出泥漿，投5～25mm碎石并注入速凝水泥漿，使管內(nèi)形成牢固的混凝土柱。這樣，不但可加固樁身，保證損傷程度不再加劇，而且能確保開口管樁以全斷面承受荷載。
    (5)增加沉降觀測點，加強對沉降量和沉降差監(jiān)測。
    4、處理效果
    (1)據(jù)第二次動測的結(jié)果分析，在糾偏過程中未造成新的斷樁，且樁身的完整性于糾偏后有不同程度的提高。
    (2)選擇偏位20cm的、＞20cm而＜50cm的和50cm的三根樁作堆載試驗，加載≥1.3Ｒk并采用慢速荷載維持法，結(jié)果這三根試樁在單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值荷載下的沉降均處于正常范圍之內(nèi)，均符合設(shè)計要求。
    (3)該樓竣工一個月后觀測，最大沉降量30.9mm，最小沉降量19.7mm。
    5、結(jié)語
    本工程實踐表明：管樁由于各種原因引起偏位，但樁身沒有被破壞的，都可以根據(jù)各自的偏位程度，考慮采用推頂法和錨桿補樁法。兩種方法均具有施工設(shè)備簡單，加固機理直觀可靠，施工工期短，施工質(zhì)量容易控制，有推廣應(yīng)用的價值。