工程师职称论文发表预应力管桩在软土地基中的纠偏和断桩加固补强

　　预应力是为了改善结构服役表现，在施工期间给结构预先施加的压应力，结构服役期间预加压应力可全部或部分抵消荷载导致的拉应力，避免结构破坏。本文主要针对预应力管桩在软土地基中的纠偏和断桩加固补强处理进行了一些论述，文章是一篇工程师职称论文发表范文。
　　摘要：预应力静压管桩在软土地基施工中，经常会遇到工程桩偏位、倾斜甚至断裂的质量问题，如果大量采用补桩方法，则工期、费用都会大幅度增加，而且补桩位置也困难。我们结合工程实例，根据桩基检测情况，通过分析了管桩偏位和断裂的原因，制定了预应力管桩的纠偏方案，并对断桩加固补强进行理论分析和实践检验，对一般Ⅲ类桩进行纠偏和补强加固，经过重新检测达到设计要求，经过工程实践证明，不尽预应力管桩的纠偏、补强措施方法可靠，而且解决了补桩的实际困难，还取得了良好的实用效果，供同行参考。

　　关键词：预应力管桩,软土地基,纠偏,加固,补强,施工措施

　　Prestressed pipe pile in soft ground correction and broken pile reinforcement processing

　　Shen Bin1 Huang Yi-hung2 Shen Wei-min3 Zhao Jie3

　　(1 America Serco Group Construction Co.; 2. Huzhou City public resource center construction project sub-centers;

　　3. Huzhou Construction Engineering Group Co.， Ltd.， Zhejiang 313000)

　　Abstract： Prestressed static pile in soft soil construction， often encounter piles yaw， tilt and even rupture quality problems， if widely adopted piling method， duration， costs will be substantially increased， and piling location is also difficult. We combine engineering example， according to the pile testing situation， through the analysis of the pile deviation and fracture reasons， developed a corrective plan prestressed pipe pile， and broken pile reinforcement of theoretical analysis and practical test， the general Ⅲ class piles correction and reinforcement， after re-testing to meet the design requirements， through engineering practice shows endless corrective prestressed pipe， reinforcing measures method is reliable， but also solve the practical difficulties piling， also achieved good practical effect， for the peer reference.

　　Keywords： prestressed pipe pile; soft; correction; reinforcement; reinforcement; construction measures

　　1.工程概况介绍

　　湖州某保障房工程由7幢16―18层高层住宅组成，总建筑面积约为65561m2，桩基中预应力管桩采用PC-AB500(100)桩型，桩长42―45米。由于地质和施工等原因导致桩基在施工过程中出现了桩体的偏位和断裂现象，后经施工单位组织专家组实地考察、分析论证和采取技术措施得以有效修复。其地质条件详见下表。

　　2.纠偏补强常用方法

　　(1)开挖凿桩接桩法：该方法的原理是将工程桩开挖至断裂面，凿出断裂桩以上部分工程桩，采用普通管桩接桩方法，用钢筋混凝土二次接桩至设计标高。该法只适用于管桩断裂面距基底较浅的情况，一般不超过1.50m。

　　(2)补桩加固法：即在断桩周边适当位置补打工程桩，替换该断桩，因预应力管桩一般为大吨位，需用大吨位桩机来施工，而经土方开挖后，大吨位桩机不可能在进场。所以该法对场地的要求比较高，发生的费用也高，而且二次桩机进场，在软弱土层上施工会使周边的桩产生一定的影响，可能会产生二次破坏，再次造成已经施工好的桩基偏位等不良情况。

　　(3)冲淤水平顶拉纠偏法：本方法是采用冲淤手段减小断桩纠偏方向土压力，借助反力支承系统，使用手拉葫芦提供水平拉力(也可使用千斤顶提供水平推力)，使偏(断)桩复位，桩孔内放入钢筋笼并灌注混凝土，使桩得以加固的施工方法。

　　综合以上几种方法，经过施工单位、设计院、建设单位和专家的共同努力和研究，我们采取了冲淤水平顶拉纠偏方法，对本工程中的偏位和断裂桩进行了纠偏和补强。

　　3.桩偏位和断裂的原因和分析

　　经过建设各方主体单位技术人员对于桩基施工现场的实地考察，结合检测报告，经专家论证，认为该工程桩基偏位和断裂的主要原因如下：

　　(1)工程地质方面原因：地质情况较差，地质变化明显。具体表现为：淤泥质黏土层明显偏厚，土的含水量偏高，达到50%以上，由于在31m-36m处有较厚的粉砂土，且粉砂土承载力很高，很难穿透。桩受到重压力在穿越粉砂土时，进入持力层较少，加上上部的淤泥质土对桩身的束缚力很小，导致桩身偏位情况的发生。　　(2)场地回填土强度不符要求：原场地为鱼塘，业主方未采取换土措施对土体进行加固，只进行了简单的表面回填矿渣，且回填矿渣厚度小于300mm。而静压桩机吨位大，近500吨的重量压在回填土上，桩机在打桩工程中多次发生桩机沉陷情况，而桩机沉陷现象则导致土体的侧向挤压，向周边扩散发生挤土现象，从而致使已完成的桩基出现偏位和断裂现象。

　　(3)桩基施工方案实施过程中，未针对挤压土效应采取有效的技术措施：本工程桩基面积大、密集度高，且打桩速度快。因预应力混凝土管桩属挤土型桩，在施打大面积密集桩群时，尤其当采用封闭式桩尖时，往往会造成先打入的桩被后打的桩挤土产生倾斜偏位的现象。

　　4.技术措施

　　预应力管桩由于具有内孔空心、抗剪性能较差的特点，若桩基施工和土方开挖过程中不加以重视(控制沉桩速率，开挖标高差等)，常会出现桩身倾斜、偏位、开裂甚至折断等质量事故。结合现场实际情况和综合考虑，我们最终确定如下施工方法，具体步骤如下：

　　4.1纠偏前准备工作

　　先采用高亮的手电筒对桩的内孔进行检查，检查内容包括倾斜度和平面断裂位置;然后对偏位桩按不同程度做好分类，并结合桩检测报告对出现需不同程度纠偏的桩采用不同的方法来进行处理。其处理措施如下：

　　(1)对于桩身倾斜度大于1%的Ⅲ类桩，灌芯至断裂位置下3m。

　　(2)对于桩身倾斜度大于1%的Ⅲ类桩(断裂、错位)，先进行纠偏，满足整根桩垂直度偏差大于1%后，再灌芯至断裂位置下3m。

　　4.2纠偏

　　对出现桩身倾斜度大于1%的Ⅲ类桩(断裂、错位)，一般倾斜偏位尺寸为400―500mm，应先进行纠偏工作，纠偏步骤为：

　　(1)先开挖混凝土垫层，同时挖去桩身偏位反方向土，开挖范围根据桩的偏移程度确定(根据经验确定，开挖范围一般挖至混凝土垫层下2m-3m)。

　　(2)根据桩偏位方向用2T的手拉葫芦利用周边桩对偏位桩进行定方位和角度，在专人指挥下开始匀速缓慢拉动葫芦，必要的时候采用高压水枪对于桩身偏位反方向土冲淤，逐步纠偏。前期纠偏幅度在300mm以内，以100mm/h的速度进行，到后期100-200mm范围，降低纠偏速度，采用50mm/h的速度进行，在纠偏工程中应对桩的角度进行观测，以便在纠偏工程中控制。
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　　(3)为防止纠偏后的桩回弹变形，随机在纠偏反方向用钢管和角钢制作承托，并将其与支撑桩及纠偏桩焊接固定(见图1、图2)

　　4.3桩侧回填砂土、浇灌混凝土垫层

　　桩纠偏到位后(控制在允许偏差范围以内)，应及时控制轴线复核桩位，并检测桩垂直度确认到位后，先在桩偏位反方向及时回填5mm-25mm碎石和级配砂石，然后浇注C20细石混凝土至管桩垫层标高，起到稳固作用。桩侧回填砂石和混凝土的好处是增加桩侧一定范围内的土体强度和变形模量，提高桩侧土的抗偏荷载能力。钢管和角钢制作的承托待稳固以后，及时拆除。

　　4.4清孔

　　清孔则是先利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的黏结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清理干净。

　　本工程采用喷射法和砂浆置换法结合来对桩孔内的沉渣进行清理，具体步骤为：

　　(1)在灌注混凝土前，先对孔底进行高压射水或射风数分钟，使泥浆、小碎石等小型沉淀物喷射干净。

　　(2)当遇到有较大石块、混凝土块时，先采用抽渣筒进行抽查清孔;然后再用高压射水或射风。

　　(3)先采用抽渣筒尽量清除大颗粒钻渣，然后以活底箱在孔底灌注厚0.60―0.80m的特殊砂浆(其相对密度较小，能浮在拌合混凝土之上);再采用比孔径稍小的搅拌器，慢速搅拌孔底砂浆，使其与孔底残留钻渣混合;最后吊出搅拌器，插入钢筋笼，灌注水下混凝土。连续灌注的混凝土能把混有钻渣并浮在混凝土之上的砂浆一直推到孔口，从而达到清孔的目的。

　　4.5放钢筋笼

　　待纠偏和清孔工作完成后，在桩孔以内放入钢筋笼，钢筋笼主筋规格为8B20，箍筋为A8@200mm;钢筋笼放入裂缝、断裂、错位处下3m，即钢筋笼长度=管桩(裂缝、断裂、错位处)长度+3m+锚入承台的长度，并在钢筋笼底焊接厚5mm的薄钢板托板。

　　4.6浇筑混凝土

　　待钢筋笼全部放入后，桩内浇灌C40(掺入10%HEA)的微膨胀混凝土。在浇筑混凝土时，因桩内钢筋笼长度有长有短，当振动棒不够插入钢筋笼底部时，应采用类似加长振动棒的方法，即先在桩孔内放入1根足够长的钢管，然后用振动棒对钢管进行振动，而在桩断裂处适当增长振动时间，以便使混凝土尽可能充分填补空隙。

　　5.桩基检测

　　桩基纠偏补强结束且混凝土养护强度达到标准要求后，应对纠偏补强的桩基做全数低应变动测检查。经权威认证机构检测：该工程的偏位、断裂桩经纠偏、灌芯补强后均达到了Ⅱ类桩的要求，纠偏以后的桩的单桩承载力极限值满足设计要求。

　　6.结语

　　预应力管桩虽已普及应用，但管桩由于抗剪性能相对较差，在淤泥质等松软地基土中水平约束力小，极易引起变形及位偏的现象，如果未按照正确的施工方法操作，很容易出现桩的偏位和断裂现象。所以，我们认为采用上述纠偏法实用性很强、安全可靠，具有良好的综合效益，同时具有较好的工程应用前景。
　　工程师职称论文发表期刊推荐《工程与试验》(季刊)创刊于1961年，由中国仪器仪表学会试验机分会、长春试验机所主办。本刊秉承“宣传贯彻科学技术是第一生产力的思想，介绍新的科技成果，传播新的科技信息，普及科学知识、科学方法和科学思想，促进生产力的发展”的办刊宗旨;奉行“科学、严谨、务实、求真”的办刊方针。