預應力混凝土樁的斷裂偏位預防處理措施探究

摘要：預應力混凝土樁具有工廠生產質量穩、樁長規格靈活組合、可錘擊或靜壓沉樁、沉樁施工速度快、單樁承載力大、現場施工文明等優點，在各地區得到廣泛應用，但在各地軟土地基的應用實踐中也出現了不少斷裂偏位的事故。本文根據工程實踐經驗，探討了施工中傾斜斷裂的原因及預防處理措施。

關鍵詞：預應力 混凝土樁 傾斜斷裂 基樁 鋼板沉井

1 預應力混凝土傾斜斷裂偏位的原因

1.1 工程地質勘察原因 根據《軟土地區工程地質勘察規范》規定：當相鄰勘探點揭露的持力層層面高差大于2m，或土層性質變化較大時，宜適當加密，必要時尚應查明持力層厚度的變化。但當有的地方地質構造異常復雜時，而出具的工程地質報告在持力層層面高差太大、并有明顯陡坡的情況下，未按規范要求進一步加密鉆孔，容易誤導設計和施工，造成實際單樁負荷不均，或在陡坡處滑移，嚴重者傾斜斷裂。

1.2 設計方面原因 根據《建筑樁基技術規范》規定：靜力壓樁適用于軟弱土層，當存在厚度大于2m的中密以上砂夾層時，不宜采用靜力壓樁。但有的設計者無視這一規定，造成壓樁力過大，導致沉樁施工困難和樁身損傷。有的設計者無視樁端基巖的風化程度，要求PC樁嵌巖深度過大，致使PC樁在沉樁中錘擊次數過多，樁身破損裂縫。此外當軟土層很厚，樁的長徑比很大甚至超過100，而樁端嵌入風化基巖，單樁承載力取值也較大，造成樁身在沉樁過程中失去穩定，容易在樁身中部折斷偏位。

1.3 沉樁施工不注意擠土效應 預應力混凝土管樁屬擠土型樁，在施打大面積密集樁群時尤其是封閉式樁尖.往往造成先打入的樁被后打的樁擠土產生傾斜偏位。某中學綜合主樓工程十八層框剪結構，采用PHC-A500(100)預應力砼樁基基礎，樁機行進路線為南北往復、由東向西，這樣后續的樁基施工就會對已施工的工程樁產生往東南、東北方向的側向擠壓力，與該工程樁的傾斜偏位狀態一致。

1.4 基坑挖土不當 預應力混凝土樁由于配筋率低、沉樁后樁周土體固結慢，造成樁的抗側移剛度弱，加之基坑挖土往往一步到位，導致軟土地基基坑中的預應力混凝土樁容易在挖土中傾斜斷裂。淤泥質粘土或淤泥的地基土，若基坑機械挖土未分層開挖，或挖土機鏟斗碰撞管樁，或挖土機停靠在管樁頭上，或基坑支護結構位移過大，都會導致基坑中的預應力樁傾斜偏位，嚴重的產生斷裂。

1.5 兩階段式壓樁 軟土地基中當樁身很長，采用靜力壓樁法沉樁，而表層土很軟弱，單樁承載力極限值很高，要求壓樁機的配重大。此時大配重下的樁機無法在地面上行走，往往分為兩階段式壓樁，容易造成接頭處樁身傾斜。例如某辦公樓高層建筑下采用PHC管樁57m長，樁身分成四節，單樁極限承載力為4000kN，表層土為淤泥，雖然塘渣墊層60cm厚，但是配重下的壓樁機仍無法行走。采用兩階段式壓樁，下部兩節樁身采用卸載后的壓機預先壓人，循環沉樁后加足配重再壓上部兩節樁身。由于淤泥土層松軟，先壓入的兩節樁身受到沉樁擠土和樁機行走影響而產生傾斜，導致四節樁身沉樁就位后傾斜偏位。

2 預應力混凝土傾斜斷裂偏位的預防措施

2.1 地質勘察應詳細 樁尖硬土持力層起伏很大時，應加密鉆探孔的間距。地質勘察資料中應判定管樁的“可行性”。實踐經驗表明，在強風化巖層較薄的場地打樁，當樁尖遇N>70的強風化巖或中風化巖層時，混凝土樁的破損率高達10%~20%。因此，在石灰巖地區或有弧石、舊建筑物基礎、硬夾層、“上軟下硬、軟硬突變”、巖面陡坡等場地，可能在錘擊數不多的情況下打斷樁，不宜采用預應力混凝土樁。地質勘察的標準貫入試驗，遇中密~密實砂層、硬塑~堅硬粘性土層、殘積土層及全風化巖層時，應每2m左右測試一次。

2.2 合理地設計樁型及沉樁方式 設計者應合理地選擇樁型、樁的長徑比及沉樁方式，摩擦型樁的長徑比不宜大于100，端承型樁且須穿過一定厚度較硬土層時，其長徑比不宜大于80。同一結構單元不宜選擇不同類型的樁，也不宜采用不同的沉樁方式。PC型和PHC型預應力混凝土樁可采用錘擊或靜壓法沉樁，PTC型預應力混凝土樁宜用靜壓法沉樁。用靜壓法沉樁時樁架配重不宜小于單樁豎向極限承載力的0.75倍；用錘擊法沉樁時，錘重應根據預應力餛凝土管樁的外徑和持力層土質及深度來選定。

2.3 防止沉樁擠土效應的措施 ①預鉆孔沉樁，孔徑約比樁徑小50~100mm，深度視樁距和土的密實度、滲透性而定，一般孔深宜為樁長的1/3~1/2，施工時隨鉆隨打；②設置袋裝砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水壓力，減少擠土現象。袋裝砂井或塑料排水板間距1~1.5m，深度10~12m；③設置地面防擠溝，溝寬0.5~1.0m，深度視土質情況而定，過淺則起不到隔離防擠的作用，為防止溝中邊坡坍塌，可回填以松散狀的砂石。④限制打樁速率，一般每天12根為宜，并優化打樁的順序路線，一般宜自樁群中間向兩個方向或四周對稱施工，當一側毗鄰建筑物時，可由毗鄰建筑物處開始沉樁；⑤沉樁過程中加強對土體隆起和鄰近建構筑物的觀測監護。

2.4 科學合理的挖土措施 基坑開挖前應根據基坑工程特點、環境情況和場地工程水文地質條件，制定基坑挖土方案，基坑土方應分層用機械開挖，每層挖深1~2m，挖深3m以深的基坑，嚴禁“一步開挖到位”。挖土機械嚴禁碰撞工程樁，雨天暫停挖土時，應按臺階式留置緩坡。基坑挖土宜采取邊挖、邊鑿(鑿去工程樁上部多余樁長)、邊鋪(鋪大片石基層)，邊澆(澆筑混凝土墊層)、邊砌(在局部加深部位砌磚模，保護土坡并用作承臺和地梁模板)的施工方法，保護基坑土體不位移。

3 預應力混凝土傾斜斷裂的處理實例分析

某中學綜合主樓工程，位于余姚市東北城東路東側，框剪十八層結構，鋼砼承臺，采用PHC-A500(100)預應力砼樁基基礎，樁施工采用靜壓。施工完成后抽檢基樁48根，偏位均不同程度超過規范允許偏差，其中樁身不同部位斷裂，屬III類樁22根，屬IV類樁5根，共27根。分析其原因，主要是由于地址條件、沉樁施工擠土效應、基坑開挖三方面的因素造成。

根據工程情況分析，確定對7只承臺基樁進行糾偏正位，其中主要針對III、IV類樁，區別不同樁位、區分基樁斷裂不同部位，采取鋼板沉井的辦法，由西向東，逐承臺套鋼板沉井，內挖（沖）土，配重壓沉鋼板沉井至基樁斷裂處以下50cm深，然后用直徑60cm，長100cm鋼模包于基樁斷裂處，用C30細石砼澆筑，包覆樁周后，即可拆套箱，分層、對稱、均衡回填土并夯實，填至承臺墊層底標高，具體措施如下：

鋼板沉井按一只承臺整體考慮，呈橢圓形，每只鋼板沉井高3m；順序由西到東，先深后淺，先南后北，流水作業；鋼板沉井內土，沖、挖結合，以人工挖土為主，鋼板沉井配重壓、沉，上拔鋼板沉井用千斤頂頂升；樁身扶正用3t葫蘆一端系于砼承臺上，一端系于基樁頂部分次拉，輔以千斤頂頂正，每次不大于20cm，直至偏位小于20cm，垂直度小于2%止；制作直徑60cm，長100cm鋼模，套安基樁斷裂處，上下長度等分；砼澆筑完后，在鋼模四周回填夯實土30cm~50cm，即逐步頂升鋼板沉井，逐步再分次回填夯實土，每次厚40~50cm；每處理好一只承臺基樁后，即將本承臺全部基樁焊接連牢，連接鋼筋可利用承臺底板結構底筋。

參考文獻：

[1]曾達成.預應力管樁偏位的分析與處理[J].建筑施工.2008(3)

[2]金建中.軟土地基如何預防預應力管樁偏位與斷樁[J].建筑科技. 2007(6).