预应力混凝土管桩的纠偏技术

中国建筑第七工程局有限公司 上海 201812

1 工程概况

某游泳馆工程位于安庆市顺安路以东、祥和路以北。建筑面积18 833.61 m2，其中主体建筑面积14 458.76 m2，室外平台建筑面积2 348.17 m2，地下1层建筑面积2 026.68 m2。±0.00 m标高相等于绝对高程13.70 m，自然地面绝对高程为13.2 m，该馆训练泳池和比赛泳池的基础桩顶标高为-5.95 m，其他区域最深处桩顶标高为-6.45 m，基坑周边最浅处桩顶标高分别为-3.75 m、-4.35 m。工程桩分为φ400 mm和φ500 mm的静压预应力管桩，桩基正式施工前，经多次试桩和静载试验，最终确定游泳馆静压φ500 mm管桩施工的送桩桩力不小于4 300 kN，φ400 mm管桩施工的送桩桩力不小于2 800 kN。

1.1 地质概况

游泳馆场区全部地处池塘地带，淤泥极深，局部逾18 m，该工程设计1 层地下室，土方开挖深度达-6.85 m。基坑东面为大面积的水源，只有1 道宽6 m的堤坝，其他三面为较深的新近松软回填土，回填土内含水量丰富。

1.2 土方换填情况

原池塘内淤泥面相对标高约-4.81 m，在本工程工程桩施工前，采用黏土将游泳馆-4.81 m标高以下的淤泥层进行置换，换填厚度2 m。

1.3 工程桩施工情况

施工单位按照土方换填方案施工完毕后，桩机进场施工。施工期间，桩机无下陷，无土方扰动，施工时工程桩垂直度满足设计和规范要求。本工程工程桩设计桩长为27 m、30 m、32 m，桩基施工中采用打桩送桩力、桩入持力层深度等进行质量控制，因地质条件复杂，工程桩按照设计和规范要求施工后，仍有部分工程桩桩顶高出设计桩顶标高，露出地面。

1.4 土方开挖情况

土方开挖期间，施工单位按照土方开挖方案严格进行施工，未发现土方开挖时挖土机碰撞工程桩等情况。

2 管桩倾斜、位移产生的原因分析[1-3]

土方开挖后，局部工程桩出现倾斜情况，在本工程基础土方开挖后，经总结分析，确认造成本工程桩倾斜、移位的主要因素是：

1）工程地质条件太差，基坑下淤泥质粉质黏土厚度大，含水量太大，属欠固结土，灵敏度高，易流动变形；基坑挖开后基坑内外存在高差的地下淤泥向深部位基坑内滑移，造成基坑边坡土方向基坑内挤压，同时造成部分高位工程桩倾斜；

2）本工程有4 个不同标高的基础，基础间高差达2.7 m。在桩基施工前，基坑淤泥清除，换填黏土的厚度为2 m，即换填到标高-6.1 m，该标高以下全是淤泥。土方开挖后，工程桩处于淤泥中，桩头没有稳固层，因淤泥承载力低，且淤泥流动性大，在土方开挖后，淤泥上的原回填黏土向低洼的基坑滑移，造成工程桩受到挤压位移，并造成工程桩桩身出现质量缺陷。

3 纠偏倾斜管桩

纠偏目的是使已倾斜的工程桩恢复垂直，保证工程桩垂直受力。填灌混凝土前需按照图集10G409以及设计要求，对桩芯进行钢筋笼配置，以增强桩承受水平荷载的能力，然后采用C40微膨胀混凝土满灌桩芯。

3.1 纠偏前准备工作

1）检查工程桩出现倾斜后的倾斜率，对于垂直度偏差＞0.5%的工程桩，作为需纠偏处理的对象，绘制图纸，作好记录；

2）由甲方规定的桩基检测单位对出现倾斜的工程桩进行小应变检测，以判定工程桩桩身的完整性；

3）对桩芯采用机械进行泥浆清理和清洗桩壁，用污水泵抽出积水。

3.2 纠编技术要求

1）经小应变检测后判定桩身完整时，对桩芯采用C40微膨胀混凝土满灌处理。抗压桩灌芯前，先将钢筋笼伸至端头板焊接部位以下2.5 m，抗拔桩灌芯前，先将钢筋笼伸到端头板焊接部位以下5 m，钢筋笼按照图集10G409以及设计要求进行配置，放置桩芯钢筋笼时要仔细查看打桩记录，确保桩芯钢筋笼放置位置正确。

2）经小应变检测后判定桩身存在缺陷时，查看小应变检测资料，核对打桩记录，确定桩身出现缺陷的部位。该类型桩技术处理方法为：当缺陷部位为管桩间端头板焊接位置或桩身出现缺陷的部位非管桩间端头板焊接位置，且确定桩身未出现错位时，用C40微膨胀混凝土灌芯，灌芯深度为桩身长度，桩芯内放入钢筋笼，钢筋笼主筋采用6 根C20钢筋，钢筋笼长度为工程桩最底一节端头板焊缝向下5 m，以增强桩承受水平荷载和竖向荷载的能力；若出现错位，必须纠正到上下同心，再按照上述办法进行处理。当桩身出现缺陷的部位较深且已经错位，或错位后难以复位的桩，放弃处理，及时将存在同类情况桩的资料汇总后报请设计院，采用补桩或其他方法进行处理。

3）由于基坑内地质条件太差，为使纠偏设备有受力支撑点，纠偏施工前，需提前3 d将基坑内的混凝土垫层浇筑完毕，垫层混凝土强度等级C20，对于纠偏后桩顶垫层，在距桩径外50 cm处浇筑厚50 cm的垫层，当承台的桩有3 根及3 根以上都需要纠偏时，承台垫层内全部浇筑混凝土，厚度为50 cm，主要用于稳固桩头。混凝土垫层浇筑前，要进行测量放线定位，设计好桩回归路线及最终桩位，该位置不得浇筑混凝土，待桩纠偏完成，及时排出施工场地内的积水，在桩侧填灌C25细石混凝土，坍落度为220～240 mm，混凝土需振捣密实。

4）准备好需要使用的中粗砂和碎石材料，施工现场另需提供至少1 台大型挖机24 h配合服务，不得利用其他工程桩做锚固点，避免造成完好的工程桩受到损坏。

5）工程桩在纠偏前，必须事先进行试验性工作，按照倾斜桩部位，随机各抽取1 根桩先进行纠偏，做好灌芯处理，灌芯混凝土强度必须达到100%，分别做抗压和抗拔试验，检测结果交设计院确定。对于工程桩有抗拔功能要求时，在该工程桩经抗拔试验检测后，需再次进行小应变试验检测。当检测结果全部合格时，方可正式进行后续局部倾斜工程桩的纠偏工作。

3.3 纠偏流程

以下方法为单桩处理办法，对于群桩处理，要依据各桩倾斜的方向和部位制定详细处理方案。

1）根据工程桩倾斜的方向，背向打应力释放孔（图1），孔径300 mm。钻孔深度依据桩身缺陷部位确定，最后一钻深度到达桩缺陷部位以下3～5 m；对于桩身完整的工程桩，依据桩身倾斜程度和软土层情况，确定钻孔深度，通常为软土层以下1～2 m，以便淤泥深度范围内都能钻松，使桩身整体自然调整成直线状态（图2）。

图1 偏位桩打应力释放孔

图2 桩纠编示意

2）安装反力支点，架设施力工具，使用手动葫芦和钢丝绳对桩施加与倾斜方向相反的水平力，采用拉和顶相结合的方式，将工程桩扶正，钢丝绳固定在基坑上停靠稳固的挖土机上。施加水平力时，应进行缓慢引拉纠偏，使桩逐渐复位。

3）在进行纠偏过程中，要观测桩身变化，控制桩位移速度6～15 cm/次。在完成一次行程后停留10 min，慢慢减小拉力并进行回放工程桩，观查桩反弹量，反复回拉多次，直至桩身垂直。

4）工程桩扶正后，对桩施加恒定水平拉力24 h ，以便土体应力充分释放。

5）桩扶正后，立即检查质量缺陷部位上下桩是否同心，当同心后用级配砂石及时填灌桩扶正后形成的空隙，同时补浇厚50 cm的C20混凝土，见图3。若上下桩不同心，需按照上节桩错位的方向，先用能进入桩芯的钢管，利用反力，将桩孔错位部位扩大，如此反复进行，并按照扩孔情况调整钢管直径，直至将上下桩芯调整到同心为止，施工过程中，不得用力过大，防止再次损坏桩体。当上下桩同心过小，不能插入钢管时，要探明上节桩偏位的具体方向，再用较大直径的钢管，从桩外侧进行施工，直至上节桩断裂部位移至下节桩顶且上下桩芯有部分同心时，再按前述要求，在桩芯插入钢管，对该桩进行同心的纠偏工作，直至上下节桩全部同心为止。

图3 偏位桩纠正后填灌砂石

6）在桩纠偏完成36 h后，撤除施加水平拉力的工具，观测桩位变化情况，未见变化或桩有反弹但倾斜度符合规范要求时，进行下根桩的纠偏处理工作，若桩出现反弹且倾斜度超出规范要求时，需凿开混凝土垫层，重新进行纠偏工作，直至桩位移量符合规范要求为止。

7）清理桩芯、放置钢筋笼、浇筑桩芯混凝土。

8）做好桩纠偏处理记录。

4 质量控制[4]

桩纠偏处理时，质量控制应注意以下几点：

1）桩纠偏后，要满足《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202—2002要求的桩位偏差，桩偏位≤7 cm，垂直度偏差在0.5%以内。

2）进行混凝土灌芯前，检查确定桩壁冲洗干净、无泥土，桩芯内无积水，桩缺陷部位上下同心。

3）桩经纠偏灌芯后，必须对桩身再次进行小应变检测，确保桩身完好。

4）对于工程桩需要进行抗拔试验时，在抗拔试验完成后，需再次对该工程桩进行小应变检测，防止工程桩在受基础浮力作用下造成桩受损部位出现脱节情况的发生。

5 结语

通过上述技术处理，并分别经静载试验和抗拔试验检测，本工程软土地基中倾斜的预应力混凝土管桩均满足设计要求的工程桩功能。实践证明，该套桩纠编技术具有一定的借鉴和推广价值。