預應力混凝土管樁傾斜原因分析與處理

翟延彬

（河南省建筑設計研究院有限公司，河南 鄭州 450014）

0 引言

預應力混凝土管樁樁身強度高，單樁承載力大，在合適的地層中采用靜壓法施工噪聲小，施工速度快，其施工能滿足城區(qū)內對環(huán)境和環(huán)保的要求，因此較多建設項目選用預應力混凝土管樁基礎。

在預應力混凝土管樁施工中，受施工操作水平、地層土質、地下水、基坑開挖、天氣等原因影響，在施工及后期開挖過程中樁基礎會發(fā)生樁傾斜、斷樁、浮樁、有效樁長相差大等問題。

本文以工程實例為基礎，對已施工完成的管樁因開挖發(fā)生傾斜、斷樁、位移等情況進行分析，查清原因，根據(jù)樁基檢測報告提供的數(shù)據(jù)，依據(jù)規(guī)范對不同類型的問題樁分別采取不同處理方案。處理后的樁經(jīng)檢測均能滿足規(guī)范和設計要求。

1 工程概況及地質條件

某工程擬建8號高層建筑，地上27層，地下1層，采用預應力混凝土管樁+筏板基礎。標高正負零為73.800m，預應力混凝土管樁型號為PHC400AB95，樁頂標高66.950m，有效樁長18m，樁間距1.6m×1.6m，正方形布置，總樁數(shù)327根。場地內主要地層情況如表1所示。樁端持力層為第[8]層細砂層。配樁長度采用10m+8m、11m+7m、12m+6m，單樁豎向承載力特征值Ra取1 000kN。

表1 場地描述及承載力特征值

基底持力層為第[3]層粉砂層，樁身段為軟～可塑粉質黏土、中密～密實細砂層，現(xiàn)場采用高噴攪拌法引孔、靜壓法施工工藝。施工時第[8]層細砂為中密～密實狀態(tài)，標準貫入試驗實測擊數(shù)26～52擊，靜壓進入該層很困難，因此部分樁有1.0～1.5m的截樁長度。

勘察期間，實測地下水穩(wěn)定水位位于地表下0.20～2.85m（絕對標高為70.760～71.050m）。場地抗浮設計水位高程絕對標高可采用72.500m。

2 基坑開挖過程中出現(xiàn)的問題

8號樓預應力混凝土管樁施工時間為2018年7月21日至8月5日，施工工期為16d。該樓基坑于8月16日開挖，場地地面標高為73.500m，基底標高66.900m，基坑開挖深度6.60m?；娱_挖深度范圍內土層為：第[1]層粉土，松散，層厚 0.6～3.7m；第[2]層粉質黏土，軟 ～可塑，局部夾淤泥質粉質黏土薄層，層厚0.60～2.20m；第[3]層粉砂層。

該樓四周均有地下車庫，根據(jù)建設單位施工安排，先開挖主樓部位，地下車庫暫不開挖。主樓開挖出的土方未外運，沿基坑長邊方向堆積在基坑南北兩側，堆土距離基坑上邊線僅1.5m，基坑臨時支護僅進行放坡處理?；咏邓捎霉芫?局部輕型井點。

主樓基坑開挖至5.0～5.5m深度時，時至盛夏雨季，連下3d暴雨，基坑內外積水，第4d基坑四周坡體滑入基坑內，尤其南北兩側堆土泥水流入坑內，基坑基本被泥水填平，如圖1所示。

圖1 8號樓工程樁實景

3 樁身完整性檢測

從現(xiàn)場看，部分管樁有不同程度的傾斜，檢測單位對327根工程樁采用低應變法檢測樁身完整性，判定樁身缺陷的程度和位置，檢測位置為樁頂標高處。根據(jù)檢測結果，Ⅲ類樁123根，占檢測總數(shù)的37.6%，Ⅳ類樁47根，占檢測總數(shù)的14.6%，樁身缺陷位置深淺不等。其余157根樁為Ⅰ類和Ⅱ類樁。

Ⅲ類樁缺陷位置在設計樁頂標高下1.60～7.30m，傾斜值0.14%～0.99%，傾斜值小于規(guī)范規(guī)定值1%。Ⅳ類樁缺陷位置在設計樁頂標高下1.30～8.30m，傾斜值0.21%～12.51%。

結合預應力混凝土管樁施工記錄、勘察報告及現(xiàn)場情況，Ⅲ、Ⅳ類樁的缺陷位置與接樁位置基本對應。下節(jié)樁垂直度未受影響。

4 管樁傾斜原因分析

樁身上段處為5.0～5.5m厚第[4]層粉質黏土，軟～可塑，飽和狀態(tài)，承載力低；基坑側壁第[2]層粉質黏土，軟～可塑，局部夾淤泥質粉質黏土薄層。當連續(xù)下雨時土體飽和，抗剪強度降低；土方開挖時，一次性挖土深度過大；基坑上口未按規(guī)范執(zhí)行，有大量堆土，在沒有支護的情況下，基坑側壁連同上部堆土一起發(fā)生整體破壞，土體滑入基坑。

綜合低應變檢測曲線及樁身傾斜測量結果，形成Ⅲ、Ⅳ類樁的主要原因為上部樁側土較軟、基坑土開挖和堆土造成擠土，導致樁身傾斜及在接頭處開裂。

5 管樁傾斜處理方案

對于發(fā)生傾斜的樁，目前常規(guī)處理辦法有灌芯補強、人工挖孔接樁及補靜壓樁等方法。從施工難易程度、施工工期、工程造價等方面綜合比較，采用灌芯補強方法最佳。該法主要是通過在管樁內灌注鋼筋混凝土芯進行補強處理。

根據(jù)低應變測試結果和樁身傾斜值，按照樁身缺陷深度和程度分類處理：[1]第1種：缺陷深度在2.0m以內，處理方案為開挖至缺陷位置，截樁，澆筑混凝土短樁至樁頂標高；[2]第2種：缺陷深度在2.0m以下且傾斜值小于1%時，采用管樁內灌注鋼筋混凝土芯處理方案；[3]第3種：缺陷深度在2.0m以下且傾斜值大于1%時，采用補樁方案，即每根樁對角補2根預應力混凝土管樁，型號PHC300AB70，樁長和施工工藝同原工程樁。單樁豎向承載力特征值Ra取600kN。

1）Ⅲ類樁傾斜值均小于1%，有3根缺陷深度小于2.0m，采用第1種處理方案，即開挖至缺陷位置，截樁后澆筑混凝土短樁至樁頂標高，短樁樁徑800mm，短樁與原工程樁樁芯重合，接樁詳圖如圖2所示。

圖2 接樁連接詳圖

2）Ⅲ類樁中有120根缺陷深度大于2.0m，采用第2種處理方案，即管樁內灌注鋼筋混凝土芯，主筋為425，箍筋為8，間距200mm；填芯材料采用灌漿料，強度等級≥C40，填芯長度為樁頂至缺陷位置以下2.0m（見圖 3）。

圖3 灌芯連接詳圖

3）Ⅳ類樁中有9根缺陷深度小于2.0m，采用第1種處理方案；有4根樁缺陷深度在2.0m以下，傾斜值小于1%，采用第2種處理方案；有34根缺陷深度在2.0m以下，傾斜值大于1%，采用第3種處理方案。

6 處理后樁基檢測結果

施工單位按照處理方案完成施工后，對原工程樁進行單樁豎向抗壓靜載荷試驗及承載力驗收檢測外，對3種處理樁也采用單樁豎向抗壓靜載荷試驗進行驗收試驗。第1種處理方案有12根樁，選取2根進行靜載荷試驗；第2種處理方案有124根，選取3根進行靜載荷試驗；第3種處理方案有68根，選取3根進行靜載荷試驗。靜載荷試驗單樁豎向抗壓承載力均滿足設計要求。

工程建設過程中同時對該樓進行沉降觀測，根據(jù)觀測資料，該樓在主體結構竣工1年后的最終沉降量為20.31mm。

7 結語

1）預應力混凝土管樁發(fā)生傾斜時及時分析原因，根據(jù)不同傾斜情況采用不同處理方案。

2）工程樁中的問題樁處理后經(jīng)檢測達到規(guī)范及設計要求后可正常使用。

3）基坑開挖應按規(guī)范規(guī)定進行設計、施工，基坑周邊堆載不得超過設計值。