桥梁桩基偏位分析及处理方案探讨

梅 宇，汪又春

（1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430073；2.大冶市市政工程公司，湖北 黄石 435100）

0 引言

桥梁桩基按施工方法可分为预制桩与灌注桩，其中灌注桩的应用更广。灌注桩的特点是预先在桩位处钻孔，达到设计高程后成孔，然后将钢筋笼放入孔中并浇筑混凝土成桩。桩基成孔的方式又分为多种，常见的有冲击钻孔、旋挖钻孔、回旋钻孔等，一般应根据地质条件、孔深、孔径及施工工期等因素综合确定。钻孔灌注桩是一项较成熟的施工技术，但仍有不少桩基偏位的事故发生。因此，在桩基施工前，应精心调查并制定合理的施工组织方案。出现桩基偏位事故后，应结合具体情况，综合制定合理的处理方案。

1 桩基轴线允许偏差

现行公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）及城市桥梁工程施工与质量验收规范（C JJ 2-2008）均对钻孔灌注桩的施工提出了具体的要求，并对桩基的成桩质量提出了检验标准。检验指标包含：桩孔的孔位、孔径、孔深和倾斜度。具体指标如表1所列。

表1 桩基质量指标标准一览表

从表1可知，规范对桩位中心的允许偏差作出了明确规定：群桩不超过10 cm，单排桩不超过5 cm。实际桩位应在终孔后采用全站仪进行检验，将实际桩位与设计桩位对比，分析实际桩中心与设计桩中心的偏位大小和偏位方向，以直线距离作为桩位偏差的实测值，并将其与规范允许值作比较。桩位偏差超出上述规定值的，均属于存在施工缺陷的桩基，需要视偏差情况采取处理措施。

2 桩基偏位原因分析

桩基施工受到地质条件的影响较大，需要提前做好超前钻工作，对地质情况复杂的地段还需要进行试桩，以便确定合理的施工方法。总结国内外出现的桩基偏位现象，究其原因，大致可归为以下几类。

2.1 前期定位失误

测量人员没有认真分析设计图纸，对桩间距、角度未严格核实；测量依据不确定，交桩数据不确定或坐标系统不一致；测量人员在使用测量仪器时，出现失误或仪器使用前未进行校正；桩位现场施放后，未进行检验和复核。

2.2 桩基成孔方式选择有误

在桩基施工前，未对地质条件分析透彻，简单照搬同类项目的施工方法。比如：有些地质条件需要采用全护筒钻进施工，但实际未采用全护筒，则可能造成桩基的偏位。再比如：在河流中打桩时，在水流湍急或潮位涨落较大的水域，采用浮式平台，则容易造成钻机不稳而导致桩基偏位。

2.3 成孔施工不规范

在钻机开钻时，应先慢速钻进，待钻头全部进入地层后，应复核钻头中心位置，确定与桩轴线一致后，方可正常钻进。在实际施工中，往往因为开钻时的施工不规范，导致了桩基的偏位。

钻孔施工时，钻进参数不合理。由于施工场地地层的土层分布不均，软硬互层，在钻进过程中，若钻具转速、钻压没有或不能随时进行调整，盲目追求进尺，可能导致斜孔偏位。

2.4 定位不准确

在安放钢筋笼时，定位不准确，导致钢筋笼偏位，进而造成桩基偏位。

2.5 预防措施不力

在浇灌混凝土时，未采取有效措施防止钢筋笼上浮，尤其在浇灌至钢筋笼底部时，没有降低浇灌速度，导致钢筋笼被拱起而造成倾斜。

综上所述，桩基偏位可能发生在桩基施工的各个环节中。为此，要求技术人员不但要有丰富的现场经验，还必须制定细致合理的施工方案。

3 桩基偏位处理方案

桩基础属于隐蔽工程，作为直接承受并传递上部荷载的构件，其施工质量至关重要。倘若桩基存在偏位现象，轻则导致桩基受力出现偏差，重则导致桩基无法与上部墩柱衔接而形成废桩。

因此，桩基在成桩后，需要通过位移的验收，一旦桩基的位移偏差超出规范要求的容许值，就必须对桩基偏位进行处理。在实际桩基偏位处理时，往往需要根据桩基构造、偏位大小、地质条件来综合确定适宜的处理方案。以下结合工程实例，对常见的灌注桩偏位现象进行分析探讨，并介绍几种处理方案。

3.1 单排桩偏位较小

某3跨预应力简支梁桥，跨径（20+20+20）m，下部结构为钻孔灌注桩基础，其中：桥墩采用桩柱式桥墩，单排桩基础。桥墩桩径1.2m，桩长约15m，为嵌岩桩。图1为桥型布置图（1）。

该桥在桩基浇筑后，检验发现1号桥墩的6根桩基中出现了1根桩基偏位，位移偏差约10 cm，超出了规范5 cm的允许值，从而造成该桩基与墩柱无法按原设计对接。经过分析，该桩直径120 cm，位移偏差约占桩径截面的8%，在构造上存在纠偏的可行性，且经计算，由偏心产生的附加弯矩较小，对桩基的配筋几乎没有影响。针对该情况，采用“系梁改承台”的方式将偏位桩基与墩柱衔接，“系梁改承台”可由原设计的桩顶横向联系梁变化而来，即增大原桩顶系梁的截面尺寸，使得偏位桩基与原墩柱在承台中衔接成一个整体，桩顶钢筋应适当弯折后与墩柱钢筋连接，并在承台中增加箍筋的配置。纠偏结构简图如图2所示。

图2 偏心桩基与墩柱连接示意图

3.2 单排桩偏位较大

某3跨预应力简支梁桥，跨径（16+20+16）m，下部结构为钻孔灌注桩基础，其中：桥墩采用桩柱式桥墩，单排桩基础。桥墩桩径1.2m，桩长约12m，为嵌岩桩。图3为桥型布置图（2）。

图1 桥型布置图（1）

图3 桥型布置图（2）

该桥在桩基浇筑后，检验发现多根桩基偏位，其中：两根桩基位移偏差达到40～50 cm，严重超出了规范5 cm的允许值，造成该桩基与墩柱无法按原设计对接。

经过分析，该桩直径120c m，位移偏差约占桩径截面的38%，在构造上纠偏难度大，且经计算，由偏心产生的附加弯矩较大，影响原桩基的配筋。针对该情况，采用在偏位桩基的纵向增加一根桩基，形成小型群桩基础。新增桩基位于偏心方向的对向一侧，与原桩基的距离应通过计算确定，既保证两根桩基的受力尽量均匀，又需要满足规范最小距离要求。一般而言，新增桩基的直径和桩长均不超过原有桩基，且在纵向形成承台。该承台可与桩顶横向联系梁合并为一个T型整体结构。桩基纠偏结构简图如图4所示。

图4 新增桩基纠偏结构示意图

3.3 群桩偏位

群桩基础由2排或2排以上的桩基础构成，桩顶与承台相连。某桥梁工程的桥墩采用双排桩的群桩基础，桩径1.2 m，桩长20 m，每个承台下布置8根桩基。桥梁成桩后发现一排桩基中的两根桩基出现了偏位，偏差分别达到55 cm和35 cm，且有部分桩基截面偏出承台的边界。

分析可知，这两根桩基的偏位严重超出规范允许值，且对结构的承载带来了隐患。对于这种情况，可以采取扩大承台截面的方式，使承台截面覆盖偏位的桩基截面，保证荷载顺利传递到偏位桩基上。一般而言，承台加大尺寸后的截面中心，应尽量靠近桩基轴力的对称中心线处。具体纠偏示意图如图5所示。

图5 群桩基础扩大承台示意图

4 结语

桩基偏位是钻孔灌注桩施工中的常见质量问题。由于桩基础是隐蔽工程，一旦发生桩基偏位事故，处理难度和成本均较大，因此应予以足够的重视。本文总结了导致桩基偏位的常见因素，并结合实例分析探讨了桩基偏位后的纠偏和补救措施，分别针对单排桩和群桩的不同偏位情况，给出了相应的处理方法。其成果对实际应用具有一定的借鉴意义。当然，桩基偏位的处理需要考虑的因素较多，应根据每个项目的现场情况予以具体分析，并通过计算分析，选择最为安全经济的处理方案。