深厚軟土場地偏斜管樁糾偏技術

林宗濤，林本海，徐 杰

(1.廣州大學建筑設計研究院，廣東 廣州 510006； 2.廣州大學地下工程與地質災害研究中心，廣東 廣州 510006；3.廣東省冶金建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510030)

0 引言

由于軟土具有含水量高、強度低、變形量大、呈流塑狀態等特點，基坑開挖易造成已施工完成的工程樁發生偏移和傾斜，對于偏移量超過規范允許值的大偏斜基樁承載力的確定，目前雖無成熟的計算方法，但部分學者對該問題進行了研究，如Sharma等[1]通過開展室內試驗，認為隨著偏斜角度的增大，斜樁承載力逐漸降低；呂凡任等[2]認為，當偏斜角度為0°～10°時基樁承載力小幅度減小，當偏斜角度>10°時基樁承載力下降明顯；鄭剛等[3]通過開展現場靜載試驗，認為當偏斜角度很小時，基樁承載力未顯著下降；梁偉剛[4]通過計算偏斜樁承載力，認為當偏斜角度<6°時樁豎向承載力基本不變，當偏斜角度>12°時樁豎向承載力大幅度減小。

本文結合佛山市南莊鎮華南交通電子產業園內某質檢樓工程管樁偏斜現狀，對有效承載力確定方法進行研究，提出折減系數，并通過對比現場大應變檢測結果等，驗證折減系數的合理性。通過采取一定處理措施，取得良好的管樁及基礎承臺糾偏效果。

1 工程概況

某質檢樓工程位于佛山市南莊鎮華南交通電子產業園內，地上8層，地下1層，采用高強預應力混凝土管樁基礎，共布置265根管樁，根據樁頂偏移量、樁身傾斜率將管樁進行分類統計，結果如表1所示。

表1 管樁偏斜情況

場地地層由人工填土層、第四系海陸交互相沖淤積層、第四系河流沖積層及古近系始新統華涌組泥巖、砂巖等組成，總體上第四系淤泥軟土層發育，巖土地層結構較復雜。根據巖土工程勘察資料確定的土層物理力學參數如表2所示。

表2 土層物理力學參數

2 管樁偏斜原因分析

2.1 基礎施工的影響

本工程所在場地淤泥深厚且厚度變化較大，在沉樁擠土過程中，淤泥中的孔隙水壓力來不及消散，形成超孔隙水壓力，進而造成土體破壞。未破壞的土體因超孔隙水壓力的不斷傳播和消散而蠕變，從而導致地面隆起[5]。因管樁在地面施工，沉樁過程中，擠土效應已造成影響，后期施工的管樁對施工完成的管樁形成擠壓作用，管樁四周受不均衡的孔隙水壓力和土壓力作用而偏斜。由于樁間距較小，沉樁數量增加后，后期施工管樁造成的擠推力更大。如果管樁接頭偏壓較大，可能導致接頭偏移、錯位甚至折斷。

2.2 基坑開挖的影響

1)土方開挖形成基坑內外土壓力差，且進行淺基坑放坡護面支護處理時，同樣易形成基坑內外土壓力差，引起基坑周邊和基坑內部土體應力釋放，使基坑周邊土體發生向基坑內部方向的水平位移和沉降，導致基坑底部土體隆起，造成基坑邊緣附近管樁向基坑內部偏斜。

2)深厚軟土場地管樁基礎施工時，常在原地面利用地表硬殼層進行管樁施工，然后進行基坑土方開挖。根據本工程軟弱地基實際情況，淤泥場地基坑土方難以分層開挖，因此采用地面退挖并一次開挖到底的方式，形成開挖面壓力差。對于樁頂淤泥未進行加固處理的管樁，其在深厚淤泥中的自由段較長，淤泥層受開挖機械自重和高差的影響形成偏壓土壓力作用，導致管樁向開挖面前方發生規律性明顯偏斜。

3)出土坡道設置和處理不當加劇了管樁偏斜。出土坡道應盡量避開密集群樁，當施工現場具備放坡空間時，可將出土坡道設置在基坑外部。如果因受施工場地限制將出土坡道設置在基坑內部時，一般將出土坡道坡度設置為1∶6。當出土坡道下管樁數量較多時，出土易造成坡道邊緣管樁偏斜。

2.3 土體暴露時間的影響

基坑開挖及停工期間，基坑土體暴露，使周邊土體充分蠕變，基坑周邊土體水平位移、沉降及基坑底部土體隆起持續發展，進一步導致管樁偏移量增大。

2.4 雨水與流泥的影響

下雨時，由于基坑底面標高低于周邊標高，導致雨水積蓄。而場地淤泥軟土透水性差，大量積水無法外排，使土體含水量增大，進而產生流泥，加劇場地土層沉陷及淤泥層蠕動，導致管樁偏斜或斷裂。

2.5 施工管理的影響

由于項目部管理經驗不足，未能及時提出管樁存在的偏斜風險，且對軟土場地管樁施工方法的認識不全面，施工過程中未能提出有效的保護措施，導致管樁偏斜。

3 管樁破壞類型

偏斜管樁在土體中的變形破壞形態主要包括以下形式：①上節管樁樁身在接頭處彎折，如圖1a所示；②整樁偏斜破壞，如圖1b所示。根據本工程地質條件，錘擊法施工的管樁持力層樁身下部需進入較硬、較好的地層，如中密、密實砂層或強風化巖層，大部分樁身處于淤泥軟土層中，出現樁身彎折的可能性較小，主要表現為整樁偏斜破壞。因此，需在糾偏處理前對所有管樁進行小應變檢測，以確定樁身完整性。

圖1 管樁破壞類型

4 管樁處理方法

4.1 回拉糾偏法

根據管樁平面位置，對偏移量超過規范允許值的管樁進行小應變檢測，確定樁身完好后采用回拉糾偏法進行處理，如圖2所示。糾偏流程為：清除管樁內雜物→樁后引孔→樁后沖水→反向回拉→樁周空隙內回灌填充料。樁身糾偏至垂直狀態后，再次進行小應變檢測，確定樁身完整性，同時，需對管樁進行灌芯補強，如圖3所示。

圖2 回拉糾偏示意

圖3 管樁灌芯補強示意

4.2 補樁法

由管樁靜載試驗、大應變檢測和數值模擬分析結果可知，當管樁偏斜角度為0°～6°或偏移量為300～1 200mm時，荷載-沉降關系曲線計算結果與試驗結果基本一致，即在樁身完好的條件下，可通過對設計承載力進行折減的方式得到管樁有效承載力，然后根據上部結構荷載要求進行綜合承載力復核，不足時進行補樁處理等。

5 偏斜管樁有效承載力的確定

根據DBJ/T 15—94—2013《靜壓預制混凝土樁基礎技術規程》[6]有關規定可知，樁身垂直度允許偏差為1%，樁身與樁頂平面位置偏差為d/2，d為管樁外徑。結合珠三角地區類似工程經驗，認為在樁身完好的前提下，偏移量超過規范要求的管樁仍具有相應的有效承載力，需根據偏移量對承載力進行折減，折減系數建議值如表3所示。

表3 管樁承載力折減系數建議值

大應變檢測數據如表4所示，根據該數據確定偏斜管樁有效承載力，如表5所示。需注意，由于大應變檢測時間較短，檢測瞬間所有地層對管樁均表現為正摩阻力，但因軟土淤泥沉降固結時間較長，后期淤泥沉降量大于管樁沉降量，使淤泥層對管樁表現為負摩阻力。根據已有研究成果及類似工程經驗，認為0.62倍淤泥層厚度以上的淤泥對管樁表現為負摩阻力，其余淤泥對管樁表現為正摩阻力。

表4 管樁大應變檢測數據

由表5可知，大應變檢測結果與折減的有效承載力接近，即扣除負摩阻力的承載力與有效承載力接近，表明折減系數取值合理，扣除負摩阻力的承載力為(樁側總摩阻力+樁端阻力-2×淤泥段負摩阻力)/2。

表5 管樁有效承載力

進一步通過數值模擬分析設計承載力特征值并驗證折減系數取值合理性，建立尺寸為30m×25m×50m(長×寬×高)地層模型，地層自上而下依次為淤泥、粉砂、礫砂、強風化巖和中風化巖，土體采用修正莫爾-庫侖模型模擬，管樁采用彈性模型模擬。計算得到不同偏斜角度下管樁荷載-位移曲線，如圖4所示。由圖4可知，當偏斜角度<6°時，管樁承載力基本與垂直樁一致，且荷載-位移曲線具有緩變性，JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術規范》[7]中第4.4.2條建議將樁頂沉降40mm對應的荷載值作為管樁極限承載力，可知本工程管樁設計承載力特征值取為1 500kN較合理；當偏斜角度>6°時，管樁承載力下降明顯。

圖4 不同偏斜角度下管樁荷載-位移曲線

6 施工監測數據分析

對折減后管樁承載力進行復核，對于不滿足上部結構荷載要求的基礎承臺進行補樁處理；對于局部偏移量較大的獨立基礎承臺，將其擴大為大承臺或采用筏板基礎承臺。監測得到地上5～8層施工完成后建筑物沉降分別為1.46，2.24，3.25，4.03mm，地上8層施工完成2，3個月后沉降分別為4.38，4.45mm。根據JGJ 8—2016《建筑變形測量規范》[8]有關要求，可知管樁及基礎承臺處理后，建筑物沉降滿足規范要求，表明處理方法合理、有效。

7 結語

1)對于深厚軟土場地基坑開挖，需制定合理的設計和土方開挖方案，防止管樁偏斜。

2)深厚軟土場地管樁可在基坑開挖前的原地面施工，也可在基坑開挖到底后施工，均需采取有效、配套措施，并制定嚴格的施工組織方案，保證管樁垂直度，防止因管樁偏斜對成本、工期造成影響。

3)可結合現場檢測數據及管樁偏移量，對管樁承載力進行折減，得到管樁有效承載力，本文給出的折減系數可供類似工程參考。