所属栏目：推荐论文发布时间：2011-06-02浏览量:210
PHC管桩偏位原因分析及处理方法
李伟
摘要：本文结合工程实例分析了PHC管桩偏位的原因，并提出处理方法，并介绍了补强处理后的效果。
关键词：PHC管桩；偏位；原因；处理方法
近年来，PHC管桩（高强预应力混凝土管桩）由于具有桩身成型质量好、混凝土强度高、单桩承载力大、耐冲击性能好、穿透力强、价格便宜、施工快捷且采取静压施工时对周围环境影响小等优点而被广泛应用于多层及高层建筑结构的基础工程中。但在土性复杂特别是土质较差的软弱地基的基坑开挖施工过程中，由于桩身为空心，其抗剪和抗裂性能相对较差，如果土方施工中基坑围护措施不到位或挖土方法不当，常会发生桩体偏位、桩身断裂等事故，从而大大削弱了基础的承载力。因此发生此种情况后如何对基础进行加固补强就成为施工中急待解决的一个难题。
1 工程概况
某住宅小区的某幢号住宅楼基础, 设计采用C60、Á 400mm薄壁PHC管桩293根,桩长24m,持力层为粘土层,桩全截面进入持力层大于3m;桩分为10、 10、 4m 3段,接桩采用焊接;单桩设计承载力标准值为550kN。打桩完成后,桩顶位于自然地面以下约215m。土方开挖范围内的土质分层情况为: 杂填土; 粉质粘土, 大多为软塑; 淤泥质粉质粘土, 高压缩性。
2 PHC 管桩偏位的出现
基础底板位于杂填土与粉质粘土层内, 挖土深度为218m 左右。 薄壁 PHC 管桩纵向间距为111～116m。 先采用机械挖土至桩顶标高以上60～ 80cm处, 再采用人工挖掘。
基坑土方施工采用1台单斗反铲挖土机, 从东向西退挖, 一次挖到挖掘深度, 土方临时堆放在基坑南侧, 高度约115m , 当采用人工修挖基槽时, 发现西南区域内基坑土体有上拱现象, 淤泥把地表的粉质粘土拱起。 次日发现部分桩有偏位现象出现。 经施工单位对桩位的复核, 桩的偏位情况如下: ①偏移量在11～ 50cm 的桩有88根; ②偏移量在51～ 80cm 的桩14根; ③偏移量大于100cm 的桩8根, 最大偏移量150cm; 西北区域内的桩基本没有偏位。 偏移量的分布有明显的规律, 即从南向北递减; 从东到西递增。
3 PHC 管桩偏位原因分析及解决方案
2．1 原因分析
该区域原为池塘边缘, 南北侧的土质差异较大,北侧的粉质粘土层较好 (γ=1911kN/m3, C=13kPa, = 2216° ) , 而南侧的淤泥质粘土层较差(γ=1619kN/m 3, C = 617kPa, = 1314° )。 南侧的堆土压力造成淤泥质粘土向西南区域滑动产生巨大的推挤作用, 土体位移引起PHC 管桩的偏位。
2．2 解决方案的思路
首先对偏位的桩进行低应变动力检测, 确定被挤偏桩的损伤程度和完整性。 发现偏移量在50cm 以下的桩均没有断裂, 大部分桩身完整, 无明显缺陷,有个别局部开裂, 受损部位均在距桩顶5～ 10m 处。
若采用原桩型进行补桩, 则施工工期长、 费用高, 不予采用, 故考虑采用如下两种解决方案:
(1)桩顶施加一定的水平推力即能使桩复位 经计算桩的允许水平推力值R h= 124191kN , 故采用小于R h 的水平推力对 PHC 管桩的桩身是安全的。 施工 时先清除桩前侧的土, 最大限度地减少所需的水平推力, 再采用小于R h 水平推力使偏位的桩复位。 此方案施工工期较短, 每根桩处理费约3000元。
(2)应用锚杆静压桩技术进行补桩 在浇筑承台时预留好锚杆桩桩孔, 其余按原设计进行施工。 采用方形预制桩, 根据每根桩偏位不同的情况, 可以灵活布置不同数量的锚杆桩来弥补偏位所丧失的部分承载力。 同时为了抵消由于桩向北倾斜而产生的水平推力, 必须在北面布置一定数量的斜桩。 平均每根桩处理费用7000元左右, 处理费用相对较高。
根据上述分析, 决定采用推顶法纠正偏位在50cm 以下的管桩。
4 推顶法纠正偏位施工步骤
(1)钻孔排土。是纠偏的关键之一, 清除桩身前侧土体有利于用较小的水平推力回复桩位。 根据偏位的程度在桩前侧用地质钻机钻1～ 2个孔径为400mm、 深度为24m 的孔, 插入注浆管, 注水造浆,同时排浆。
(2)安装反力架, 千斤顶就位, 推桩移位。用高压注浆管贴桩身冲孔深至持力层, 采用千斤顶初步推桩移位。 严格控制推挤桩顶移位的速率, 以2～5cm/h 为宜, 完成一半量时停止30～ 60m in, 保持用高压注浆管扩孔, 第二次推挤桩身至桩身垂直。
(3)桩的固定。在桩侧的孔穴内灌入5～ 25mm碎石, 人工插捣致密, 注入速凝水泥浆, 使桩侧和桩底的虚土中孔隙部分被浆液所充填, 散粒被胶结, 能较大幅度地增加桩底和桩底以上一定范围内的土体强度和变形模量, 提高桩底土的承载能力。
(4)对所有纠偏的桩进行再次低应变检测, 对还有缺陷的管桩确定损伤位置, 然后用高压水冲洗管桩孔至损伤处以下1～ 2m , 排出泥浆, 投5～ 25mm碎石注入速凝水泥浆, 使管内形成牢固的混凝土芯。不但可以加固桩身保证桩损伤程度不加剧, 而且能确保开口管桩以全断面承受荷载。
(5)增加沉降观测点, 加强对沉降量和沉降差监测。
5 处理效果
（1）根据第2次动测的结果分析, 在纠偏过程中未造成新的断桩, 纠偏后桩身完整性有不同程度的提高。
（2）分别选择偏位在20cm 的、 大于20cm 小于50cm 的、 50cm 的3根桩作堆载试验。 加载大于或等于113R k , 采用慢速荷载维持法。 3根试桩在单桩承载力标准值荷载下的沉降处于正常的桩范围之内,全部符合设计要求。
（3）该住宅楼竣工1个月后沉降观测数据为, 最大沉降量3019mm , 最小沉降量1917mm。