李雋毅 （上海申元巖土工程有限公司，上海 200072）

0 前言

預(yù)應(yīng)力管樁由于其具有施工工期短、噪聲低及污染小等優(yōu)點，在廣大沿海地區(qū)，長江、黃河等江河流域等軟土地基區(qū)域得到了大量推廣應(yīng)用，PHC管樁行業(yè)發(fā)展迅速。2012年房地產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用比例占到了80%左右；公路建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用比例約為10%。但是進行靜壓管樁施工或基坑開挖時，經(jīng)常會出現(xiàn)工程樁偏移、傾斜、彎折甚至斷裂的情況，工程樁傾斜會降低樁基承載力，同時使樁身產(chǎn)生初始彎矩，因此，樁基驗收前必須進行糾偏、補強。

本文涉及工程采用頂推法進行管樁糾偏，成功對偏位管樁實施了糾偏，根據(jù)靜載荷檢測試驗結(jié)果，糾偏效果十分理想，糾偏管樁單樁承載力均能達(dá)到原有設(shè)計承載力。

1 工程概況

某工程擬建1#為14F住宅樓，結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)部分為鋼筋混凝土獨立承臺，均采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁PHC A 400 95，樁長均為22m，樁端持力層為第⑤21層粉砂，單樁承載力設(shè)計值分別為900kN。

在基坑開挖后發(fā)現(xiàn)工程樁出現(xiàn)不同程度的偏斜，經(jīng)檢測判定大部分為缺陷樁，嚴(yán)重影響管樁的正常使用，為確保后期建筑物正常使用，必須對該樓的工程樁進行處理。

管樁偏位及質(zhì)量情況一覽表 表1

2 地質(zhì)條件

根據(jù)本次工程勘探深度范圍內(nèi)揭露的各土層成因類型、埋藏深度、空間分布發(fā)育規(guī)律、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其工程地質(zhì)特征，劃分為9個地基土層，主要地基土層的特征分述如下。

②粉質(zhì)黏土：灰色，飽和，可塑～軟塑。土質(zhì)較均勻，該層單橋靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為0.58MPa。

③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，飽和，流塑。土質(zhì)較均勻，該層單橋靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為0.37MPa。

④1淤泥質(zhì)黏土：灰色，飽和，流塑。土質(zhì)均勻，該層單橋靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為0.51MPa。

④21砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，流塑。土質(zhì)均勻，該層單橋靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為1.03MPa。

④22粉砂夾粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，流塑。土質(zhì)均勻，該層單橋靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為5.5MPa。

⑤21粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，軟塑。土質(zhì)較均勻，該層單橋靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為0.97MPa。

⑤22粉砂：草黃～灰黃色，飽和，密實。砂質(zhì)較純，顆粒均勻，單橋靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為11.33MPa。

勘察報告建議的各土層參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值和典型的靜力觸探比貫入阻力平均值見表2。

土層參數(shù)及比貫入阻力平均值 表2

3 事故原因分析

在軟土地區(qū)，管樁施工過程若對施工關(guān)鍵節(jié)點如焊接質(zhì)量、沉樁速率以及土方開挖等未進行嚴(yán)格控制，就會出現(xiàn)樁身傾斜、樁身斷裂以及樁端未達(dá)設(shè)計標(biāo)高等問題。

針對本工程實際情況，本次工程樁偏位事故原因主要有以下幾方面。

3.1 重力壩圍護變形相對較大

本工程基坑開挖深度約4.5m，采用重力壩圍護，基坑開挖后，坑內(nèi)土體壓力快速釋放，因坑內(nèi)被動土體受沉樁、降水等因素的影響，強度降低較多，造成內(nèi)外壓力失衡，壩下土體產(chǎn)生繞壩流動的現(xiàn)象，造成基坑內(nèi)土體上浮，使得本已受彎剪作用的樁又施加了上拔力，樁身受力情況進一步惡化，并使得焊接接頭破壞嚴(yán)重的樁產(chǎn)生上浮、脫節(jié)。

3.2 土方開挖

基坑土體開挖應(yīng)在土體強度恢復(fù)到一定程度后方可進行，由于基坑底部位土層為流塑狀態(tài)的③層或④層灰色粘土（Ps值僅為0.45MPa左右），若分級放坡開挖未按照分層、分段的原則進行，且開挖的臨時放坡坡比大于1∶1.5，易引起坡體的滑坡，會對坑內(nèi)的工程樁產(chǎn)生較大的側(cè)向土壓力，造成管樁向開挖方向跟隨土體一起產(chǎn)生較大變形，甚至引起淺部樁身的斷裂。

3.3 工程樁樁型（采用PHC A型樁）

預(yù)應(yīng)力高強混凝土A型管樁抗剪能力相對其他型號管樁較低，基坑開挖后更易在側(cè)向土壓力作用下發(fā)生偏位和損壞。

另外，打樁速率速率過快，或者現(xiàn)場降水情況不理想等因素，都會導(dǎo)致基坑開挖時工程樁偏位或者斷裂。

4 管樁糾偏加固方案

4.1 樁基承載力分析

根據(jù)勘察單位提供的巖土工程勘察報告，樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值fs與樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值fp如表3所示。

土層參數(shù)及比貫入阻力平均值 表3

根據(jù)已有的多項PHC管樁工程試樁資料，上述參數(shù)仍有一定富余度，根據(jù)上海市地基基礎(chǔ)規(guī)范（DGJ08-11-2010）第7.2.5-2條，采用靜力觸探參數(shù)估算各層土的極限側(cè)摩阻力和端阻力，并選取2個孔進行計算，本工程PHC400管樁的單樁豎向極限承載力可達(dá)到2200kN，即PHC400管樁相應(yīng)的單樁豎向承載力設(shè)計值可達(dá)到1100kN。因此，原設(shè)計要求的單樁承載力設(shè)計值900kN仍有一定的富余度。

4.2 糾偏加固方案介紹

對于樁身缺陷明顯（Ⅲ、Ⅳ類樁），樁位偏移較小能滿足相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求且現(xiàn)場清孔順利的工程樁（138#、139#），直接采用填芯加固處理，處理后仍作為工程樁使用，根據(jù)類似工程經(jīng)驗，加固后單樁承載力仍可滿足上部結(jié)構(gòu)荷載要求。

對于樁身缺陷明顯（Ⅲ、Ⅳ類樁），樁位偏移較大不能滿足相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求的工程樁（171#、170#、168#、140#、173#、172#），采用糾偏處理，并在糾偏到位后進行填芯加固，填芯采用微膨脹混凝土，填芯深度應(yīng)超過上部接頭2.0m。

糾偏采用頂推法，即采用千斤頂在樁頂施加水平推力，并卸除樁側(cè)部分土壓力，以此使樁基復(fù)位的一種方法。該法較適用于軟土地基，且具有施工快捷、簡便以及成本較低的優(yōu)勢，適合于本工程中樁基的糾偏。

另外，需要提醒的是，對于損傷工程樁位置較集中區(qū)域，建議加大承臺面積，將該區(qū)域的樁連成一個整體，以有利于后期沉降的控制。

5 管樁糾偏加固施工順序及監(jiān)測要求

5.1 施工工藝

糾偏加固的施工設(shè)備主要采用GXY-1型鉆機、高壓水槍、千斤頂?shù)?，施工工藝如下?/p>

①墊層修復(fù)。部分墊層已被破壞，需對墊層進行修復(fù)，以確保千斤頂糾偏受力。

②樁身清孔。采用高壓水槍、壓縮空氣進行沖水取土，清孔深度宜超過裂縫處下2～3m；對于淺部混凝土碎塊、石子、建筑垃圾等采用鉆機清孔或打撈工具，但清孔不宜過大，避免鉆機施工對樁身質(zhì)量破壞。

③傾斜度及偏位測量。采用吊錘法測試3～5m范圍內(nèi)的管樁偏斜情況，并計算傾斜度，偏位根據(jù)軸線采用卷尺或鋼尺進行測量。

④糾偏定位。首先在墊層上確定基樁糾正后的位置，并定位相應(yīng)的機械。在傾斜樁和糾正位置之間開一導(dǎo)向槽，開挖樁頭露出墊層15～25cm。

⑤鉆孔（沖水）取土。在導(dǎo)向槽側(cè)用鉆機（或高壓水槍）沖水取土，孔的深度根據(jù)偏位來定，寬度宜在400mm，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。

⑥就位千斤頂，推樁移位。在樁的另一側(cè)用千斤頂推樁移位，要嚴(yán)格控制推擠樁頂移位的速率，通過若干個行程將方樁推至復(fù)位，糾偏以樁身上段垂直為準(zhǔn)（垂直度小于1%），但糾偏過程中若樁身出現(xiàn)明顯斷裂和錯位無法進行糾偏應(yīng)立即停止施工。待樁位糾正后，抽出管中積水，用攝像探頭觀測。

⑦混合料填筑。在管樁糾偏過程中，在樁側(cè)的孔穴內(nèi)，逐步灌入5～25mm碎石和細(xì)砂，振搗致密，一直持續(xù)到糾偏到位，以此來增加樁側(cè)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。

⑧垂直度復(fù)測。用強光電筒配合線墜復(fù)測。

⑨樁內(nèi)填芯。填芯前用高壓水槍、壓縮空氣，鋼絲刷清洗樁管，然后通過吊機在管樁內(nèi)下鋼筋籠，并在鋼筋籠底焊接3mm厚薄鋼板托板，樁內(nèi)澆灌C45微膨脹混凝土。

⑩施工完成后復(fù)測樁身偏位。

5.2 監(jiān)測要求

①對填芯加固的PHC A 400管樁，施工完成后應(yīng)再次進行樁身低應(yīng)變測試，并復(fù)測樁身偏斜情況。

②損傷工程樁位置較集中區(qū)域增加沉降觀測點，加強對基礎(chǔ)沉降量和沉降差的監(jiān)測。

③施工期間，加強沉降傾斜觀測，做到信息化施工。

6 靜載試驗結(jié)果分析

現(xiàn)場隨機挑選 3根糾偏管樁 P3（138#）、P4（171#）、P5（173#）進行單樁承載力測試，同時挑選附近2根正常工程樁進行承載力測試，對比測試結(jié)果如下圖所示。

圖1 荷載-沉降曲線

從圖1看出，P1、P2正常工程樁在最大加載量2400kN作用下，累計變形較小，約為11mm，因此，單樁承載力不小于2400kN。P3～P5三根糾偏管樁試樁的荷載-沉降曲線呈緩變形，最大變形為25mm，沒有出現(xiàn)明顯的向下轉(zhuǎn)折段，如果繼續(xù)加載，荷載—沉降曲線可能會仍然向下緩慢發(fā)展，樁還有較大的承載潛力。按《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）第4.4.2條確定P3～P5的單樁豎向抗壓極限承載力同樣不低于2400kN?？梢娂m偏管樁在保證糾偏施工質(zhì)量的前提下仍能發(fā)揮原有承載力。

7 結(jié)論

①預(yù)應(yīng)力管樁因施工方法簡單、施工速度快、污染小、造價經(jīng)濟等原因越來越多地運用到工業(yè)民用建筑當(dāng)中，但在使用過程中也存在不少問題。管樁施工過程應(yīng)對施工關(guān)鍵節(jié)點如焊接質(zhì)量、沉樁速率以及土方開挖過程等進行嚴(yán)格控制。

②對于偏位管樁，可采用頂推法進行糾偏，糾偏后采用微膨脹混凝土進行填芯加固，加固深度超過管樁上部焊接接頭2m以上，在保證糾偏施工質(zhì)量時，糾偏后管樁單樁豎向承載力能夠達(dá)到原設(shè)計要求。

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