軟土地基條件下預應力混凝土管樁頂推糾偏的研究

江蘇無錫二建建設集團有限公司 無錫 214061

1 工程概況

花橋商務城F地塊酒店公寓工程位于花橋國際商務城先導核心區，主樓部位采用PHC-600（130）A-C80-12,12,12,11，其單樁豎向承載力特征值為2 500 kN，裙房部位樁型采用PHC-600（130）B-C80-12,12,11，其單樁豎向承載力特征值為700 kN。基坑開挖時由于挖土順序不正確，導致基坑邊坡失穩，使基坑圍護樁產生了較大側向位移，基坑土產生側向偏移造成主樓大多數預應力管樁出現傾斜和偏移。現場檢測發現，共有116根管樁發生偏移，管樁的最大偏移量超過1 500 mm，遠遠超過規范允許的范圍。項目部對出現樁位偏移較大區域中的所有工程樁進行了低應變檢測，低應變檢測結果為：27根為Ⅱ類樁，89根為Ⅲ類樁。這些樁均在深度11～12 m之間出現缺陷或異常問題，在第1和第2節樁身之間發生傾斜和偏移。

2 處理方案分析、評估及選定

2.1 方案分析

由于本工程工期比較短，需要采用既縮短施工工期又要最大程度上節約投資的補救方法，通過對靜壓樁補樁、混凝土灌注樁補樁、推頂法糾偏等3種形式在經濟投入、工期、施工難易程度等方面進行綜合比較，推頂法糾正偏位較其他2種方案無論是在可行性、經濟投入、工期等方面都占有明顯的優勢，是切實可行的。為了充分驗證該方案可行性，與會人員達成共識，在大范圍施工前，首先挑選其中偏位比較嚴重的3根樁作為試樁，對其進行糾偏處理，并檢測其是否達到預期的效果。

2.2 方案選定

管樁糾偏能否順利實施的關鍵因素為[1,2]：

1）管樁有較好的樁身質量和樁身強度，且管徑不宜小于500 mm。

2）管樁的缺陷部位僅在第1節樁身范圍以內，且樁身未出現明顯的斷裂。

3）管樁的焊接質量有一定的保證。

4）施工場地能提供糾偏的反力結構。

本工程的管樁樁身質量較好，根據小應變檢測結果，偏斜管樁的缺陷部位一般在11.50 m左右，普遍位于第1節樁接頭部位，且通過攝像頭觀測未發現明顯的裂縫，具備進行糾偏的大部分條件。

根據方案對3根試樁進行糾偏處理，采用比原混凝土強度高一級的混凝土進行填芯，并作試件留置。對頂推過程做用時記錄，對填芯過程進行實時監控，對砂石回填做到分層壓實以提高密實度。一段時間后對處理過的樁進行靜載試驗，并將預先留置的試件送檢測中心進行檢測，檢測數據表明，結果是符合設計要求的，因此選用頂推法是可行的。根據糾偏過程中的影像資料、時間記錄以及承載力試驗結果等數據，項目部制訂了相應的施工工藝，以便于進行大面積的糾偏處理。

3 管樁偏位處理施工工藝

3.1 施工前的準備工作

管樁偏位主要是由于原有的基坑圍護樁過短未進入粉土層，只到達淤泥土層，基坑產生了偏移，導致基礎樁產生偏位，根據地質報告和現場開挖情況得知現場土質很差，土層含水率很高，土層穩定性差。因此在施工前提前對基坑進行降水處理，在對已開挖的地方設置井點降水以降低水位，管樁偏位主要是基坑開挖后由于基坑邊坡失穩，使基坑圍護樁產生了較大側向位移，為了防止糾偏后樁基再次出現偏移，應先對基坑周圍采用φ600 mm圍護樁進行加固處理，樁長超過原有的圍護樁，并增加了支撐。

3.2 管樁內清孔檢測

施工前先對樁身內側進行清孔。樁身清孔采用高壓水槍進行沖水取土，清孔深度為超過第1節樁長3～5 m，為糾偏測量做好準備，樁外側混凝土碎塊采用鉆機清孔，清孔不宜過大，應避免鉆機對樁身質量的破壞。對管樁樁身質量進行小應變檢測，并通過攝像頭觀測檢查是否有明顯的裂縫及偏斜管樁的缺陷部位。若缺陷部位位于第1節樁接頭部位，就可以進行糾偏。

若管樁樁身質量存在明顯的裂縫，則進行補樁處理，然后測量傾斜度。測量傾斜度采用吊錘法，用測繩將吊錘吊入樁孔檢測3～5 m范圍內管樁的傾斜情況，并計算傾斜度。偏位根據樁的定位尺寸圖，用經緯儀、鋼尺測量X、Y方向的偏差，做好記錄。

3.3 糾偏反力結構安裝加固

由于混凝土墊層將作為頂推千斤頂的支撐反力結構，千斤頂的支撐反力結構在管樁糾偏中起重要作用，但工程地質較差，直接在原土上澆混凝土墊層，墊層受力可能會滑移，因此項目部對混凝土墊層進行了加固處理，混凝土強度等級提高為C25，每隔1 m增設深500 mm、寬300 mm的凹槽，增加抗滑力，同時也方便糾偏時定位。若離基坑或已施工結構近時，可利用邊坡土加固及已建結構作為反力支撐結構。

3.4 設置糾偏定位導向槽、樁側土壓力卸載

先在墊層上彈線確定基坑糾正后的位置，在偏位樁與糾正位置間用開槽機在墊層上開1個導向槽，深度為穿過混凝土墊層。

在導向槽側用鉆機（或高壓水槍）沖水取土，孔的深度根據偏位樁的深度確定，寬度宜為600 mm，同時排漿清除樁身前側的土體，用較小的水平推力使樁復位。對于淺部混凝土碎塊采用人工鉆機清孔，在施工過程中要控制清孔范圍，防止出現清孔過大，施工機械對原有的樁身質量造成破壞[3,4]。

3.5 糾偏直線度檢測

直線度檢測是頂推能否順利進行的關鍵，若直線度不合格，則頂推會將樁損壞，因此通過檢查上下樁身是否貫通（直線度）以確定能否進行頂推。若直線度檢測達不到頂推要求，則需對樁進行加固。一般采用內插導向管法加以解決，由于導向管比樁孔略小，因此頂推時導向管為受力狀態（圖1）。

圖1 導向管示意

3.6 頂推施工

3.6.1 確定樁頂水平承載力

千斤頂就位前應對樁基進行樁頂水平承載力設計值的確定，當頂推力小于樁頂水平承載力時，則頂推對樁身無影響。根據《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）相關規定，當缺少單樁水平靜載試驗資料時，可以按照式（1）估算預制樁單樁水平承載力特征值：

式中：α——樁的水平變形系數，對于軟黏土，可取m＝4 MN/m4；

EI——樁身的抗彎剛度,對于鋼筋混凝土樁，EI=0.85EcI0，其中Ec為混凝土彈性模量，I0為樁身換算截面慣性矩，圓形截面為I0=W0d0/2；

χoa——樁頂允許水平位移；

γx——樁頂水平位移系數。

因此根據計算，采用小于Rha的水平推力對管樁的樁身是安全的。

3.6.2 頂推施工過程

采用千斤頂進行頂推，在頂推過程中千斤頂的作用力應均勻，在頂推過程中嚴格控制頂推速率，防止由于速度過快使樁身斷裂。在樁的另一側用千斤頂頂推移位，通過若干個行程將管樁推至復位，速率控制在每分鐘10個行程，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，要嚴格控制推擠樁頂移位的速率，以2～5 cm/h為宜，完成總偏移量的1/2時停30～60 min，保持用高壓注漿管擴孔，第2次將樁頂推至復位。施工開始后、過程中、結束時對樁身做3次垂直度測量，在垂直度達到設計允許偏差（ l /1 000）后停止頂推，使得樁身朝著預定的方向糾正，并避免對原有的樁產生破壞作用。若另一方向仍有軸線誤差，則在該方向重復上述頂推過程（圖2）。

圖2 施工示意

3.7 骨料填充

管樁糾偏到位經檢測達到要求后，進行臨時固定并穩定，然后在樁側的孔穴內，四周均勻地分層灌入5～25 mm的碎石以及細砂，每層振搗密實，并檢測垂直度。同時對處理完成的回填層現場抽檢進行密實度試驗，檢測數據是否達到要求[5,6]。

3.8 樁內填芯

垂直度檢測合格后，清洗樁管，然后通過吊機在管樁內下鋼筋籠，在斷裂位置增加加強鋼筋，根據樁身實際完整性、垂直度，確定鋼筋籠長度，并在鋼筋籠底部焊接厚5 mm薄鋼板托板，樁內澆筑高級配微膨脹混凝土，振搗密實。填芯前再次清洗樁管，然后通過吊機在管樁內下鋼筋籠，主筋為6φ20 mm，在斷裂部位上下1.50 m范圍內另加6φ20 mm加強鋼筋（圖3）。

3.9 樁偏位復測

在糾偏結束后，采用吊錘結合經緯儀對最終糾偏完成的樁進行偏位測量，并用全站儀檢測軸線是否達到規范允許的要求。

3.10 成品保護

在經糾偏處理后的管樁周圍設立圍護保護，實時對基坑圍護進行監測。

圖3 管樁填芯加固施工

4 實際效果

現場共有116根樁產生偏移，糾偏后114根樁在偏差及承載力方面達到了規范及設計的要求。糾偏成功率達到了98%，基坑未發現明顯的偏移，土層未發生變化。通過靜載荷、高應變及低應變檢測結果顯示，糾偏加固后的管樁樁身承載力和結構強度均滿足要求，可正常使用，2根不合格樁主要是由于直線度檢測超過了要求，管樁的缺陷部位超過了第1節樁身范圍，承載力達不到要求，后經補樁處理達到要求[7]。

5 結語

在長江三角洲沖積平原軟土地基，土層含水率很高、土層穩定性差，管樁容易在基坑邊坡失穩作用下發生偏位，只要經檢查管樁有較好的樁身質量和樁身強度，管徑不小于500 mm，且管樁的缺陷部位僅在第1節樁身范圍以內，樁身未出現明顯的斷裂，就可按本施工工藝進行糾偏，既可以節約資金，又保證樁基質量，可為今后出現類似情況的工程提供參考。