CN116657672A - 一种预应力混凝土管桩的纠偏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种预应力混凝土管桩的纠偏方法，其涉及建筑工程技术领域。本发明包括以下步骤：A.采用小应变检测法对偏位桩的桩身完整性进行检测，判定桩身缺陷的程度，对于损伤较为严重的桩身（Ⅲ类桩）采用加固方法进行加固；B.靠近偏位桩挖掘一条槽形沟，槽形沟设置在偏位桩的复位侧，槽形沟的长向与偏位桩的复位方向相垂直，挖掘出来的土堆放在偏位桩的另一侧，有意形成土体反向滑移，带动偏位桩复位。本发明具有操作难度小，耗时较短，所需成本较少（与通常的钻孔纠偏法相比，节约成本50%以上），纠偏效果显著的优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种预应力混凝土管桩的纠偏方法。
背景技术
我国大江大河流域和沿海地带，存在着大片的软土地基，由于其承载力低、流塑性高，工程施工中常因各种原因导致已打好的预应力混凝土管桩发生偏移。
对于常用的D300-D600预压力管桩，一旦偏移超出了现行设计规范的允许值，纠偏的通常方法是靠近偏位桩钻孔（在复位线上钻1孔或数孔）或高压水枪冲孔，再施以推力或牵引力，迫使管桩慢慢复位。这种方法虽然可以达到纠偏的目的，但其操作难度大、费用高、特别是对建设工期造成明显的滞后影响。如果对偏位桩废弃不用，重新补桩，则不仅耗时长，而且工程费用很高。因此，探寻一种简单可靠的纠偏方法成为许多工程技术人员的不懈追求。
现有一公开号为CN103243747B的中国专利文献提供了一种预应力混凝土管桩桩基的纠偏方法，该纠偏方法的步骤较多，实施起来比较麻烦，进行纠偏前要先打应力释放孔，后续将手动葫芦和钢丝绳设于管桩桩头与大型挖机之间、或将千斤顶设于管桩桩头与支撑座体之间，采用间歇性多次施力的方法，使管桩由偏移后的现实桩位逐步回归至设计桩位。虽然这种方法能够实现管桩的纠偏，但是需要预先钻设深孔并使用手动葫芦或千斤顶施以推力，操作难度比较大，所需费用偏高。
发明内容
本发明提供了一种操作难度小，耗时较短，所需成本少，纠偏效果显著的预应力混凝土管桩的纠偏方法。
本发明所采用的技术方案是：通过在偏位桩复位一侧挖掘槽形沟（槽形沟的长向与复位线垂直），在偏位桩的另一侧适当堆载，造成局部土体缓慢滑移，从而带动偏位桩复位。具体步骤如下：
A.采用小应变检测法对偏位桩的桩身质量进行检测，对于Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类桩均可进行纠偏，但对于Ⅲ类桩宜预先进行局部加固处理，防止桩身的损伤进一步扩大；
B.靠近偏位桩挖掘一条槽形沟，槽形沟设置在偏位桩的复位侧，槽形沟的长向与偏位桩的复位方向相垂直，槽形沟的深度一般挖去表层较硬的填土层，露出软弱土层的顶面即可，挖掘出来的土堆放在偏位桩的另一侧，有意加大压力促成局部土体反向滑移，带动偏位桩复位；
C.若同一承台中各根偏位桩的偏移值相差悬殊，应对纠偏到位的桩及时设置定位支架（在槽形沟中设水平支撑即可），对其余仍未复位的桩则通过局部开挖和加大堆载的方式促其继续复位；若同一承台中的个别桩复位方向与其它桩并不一致，则应采取具体措施防止此桩复位中受剪扭而导致桩身质量损伤扩大；
D.管桩复位后对桩后空洞及所挖沟槽及时进行砂石料回填和浇捣承台砼垫层（C20砼150mm厚，内配Φ10@200网筋）以固定桩位，浇捣垫层前应对所有被纠偏的桩进行一次小应变检测，对桩身质量做出评价；
E.为确保桩身质量和耐久性，对于纠偏前判定的Ⅲ类桩（纠偏后可能变为Ⅱ类）和纠偏后出现的Ⅲ类桩，均建议进行局部加固处理；
F.对完成纠偏复位的管桩需否进行试桩检验，应由相关责任单位共同研究决定。
在上述步骤A中，所述Ⅲ类桩的桩身加固方法包括以下操作：
A1.在管桩裂缝段置入长度为3.5～4.5米的钢管（根据管桩直径大小和裂缝状态适当选择长度和壁厚），钢管外径小于管桩内孔30-40毫米；
A2.钢管下端电焊厚度为5-8毫米的钢板并加密封垫封底，将钢管四周以中粗砂灌实（暂不压力灌浆，使裂缝段桩身既得到加固，又有微动的可能）；
A3.管桩复位后，钢管中心以C35细石混凝土灌实；钢管外围通过预设的灌浆管以高标号水泥浆进行压力灌浆，修复裂缝，加固桩身；
A4.若需对管桩进行全长灌注加固，则在钢管封底时不要封闭钢管内孔。
在上述步骤B中，利用挖掘机挖掘槽形沟，其宽度为挖掘机的挖斗宽度，其长度和深度以能造成土体缓慢滑移为度。
本发明的突出效果是：与传统的管桩纠偏方法相对比，本发明简化了纠偏流程，大大地缩短了纠偏时间，并且无需打应力释放孔以及利用设备施以推力或牵引力迫使管桩慢慢复位，从而降低了纠偏成本和时间。传统的纠偏方法由于钻孔须预留较大的安全距离，桩身的复位移动仍然受到土体的强力制约，必然要施以强大的推力或牵引力，容易对桩身质量造成新的伤害。而本发明是借助挖沟及堆载形成的土体反向滑移上下一起推动，一般不会对桩身造成新的损伤，可靠性应该更高。
附图说明
图1是本发明的管桩纠偏平面示意图；
图2是本发明的管桩纠偏剖面示意图；
图3是实际纠偏例二中的施工现场总平面图；
图4是实际纠偏例二中的B承台（四桩）纠偏示意图；
图5是实际纠偏例二中的纠偏现场图。
具体实施方式
如图1和图2所示，在实施过程中，本发明主要包括以下步骤：
A.采用小应变检测法对偏位桩的桩身完整性进行检测，判定桩身缺陷的程度，对于损伤较为严重的桩身（Ⅲ类桩）适当采取加固措施；
B.靠近偏位桩挖掘一条槽形沟，槽形沟设置在偏位桩的复位侧，槽形沟的挖掘长向与偏位桩的复位方向相垂直，挖掘出来的土堆放在偏位桩的另一侧，有意形成土体反向滑移，带动偏位桩复位；
C.若同一承台中各根偏位桩的偏移值相差悬殊，先对纠偏到位的桩设置支架定位，防止矫枉过正，对其余仍未复位的桩则通过局部开挖和加大堆载的方式促其继续复位；有时同一承台中的个别桩的偏移方向与其它桩并不一致，其回复线与槽形沟不相垂直，土体向槽行沟方向的滑移可能导致此桩受剪扭而使桩身受损，纠偏中应设法避免；
D. 桩纠偏到位后应对槽形沟及时回填，并浇捣承台基础垫层以固定桩身位置，垫层标号适当提高并加厚（可用C20砼150mm厚），并增加一层网状筋；回填料是采用现场挖出的较好土料还是采用粗砂碎石更易密实料，由设计方综合考虑决定；
E．对所有被纠偏的桩进行一次小应变检测，是否适当扩大检测范围，以及需否进行试桩鉴定承载力，由相关责任单位商定。
F. 对纠偏前后发现的Ⅲ类桩，建议均作加固处理，具体的加固方案由设计单位确定。
在上述步骤A中，所述Ⅲ类桩的桩身加固方法包括以下操作：
A1.在管桩裂缝段置入长度为3.5～4.5米的钢管（根据管桩直径大小和裂缝状态适当选择长度和壁厚），钢管外径小于管桩内孔30-40毫米；
A2.钢管下端电焊厚度为5-8毫米的钢板并加密封垫封底，将钢管四周以中粗砂灌实（暂不压力灌浆，使裂缝段桩身既得到加固，又有微动的可能）；
A3.管桩复位后，钢管中心以C35细石混凝土灌实；钢管外围通过预设的灌浆管以高标号水泥浆进行压力灌浆，修复裂缝，加固桩身；
A4.若需对管桩进行全长灌注加固，则在钢管封底时不要封闭钢管内孔。
在上述步骤B中，利用挖掘机挖掘槽形沟，其宽度为挖掘机的挖斗宽度，其长度和深度以能造成土体缓慢滑移为度。
在实际纠偏中，将土堆设置在偏位桩的另一侧，增加土压力，进而加快管桩的复位速度，还可以将现场的盘圆钢筋等重物放置在在土堆处，增大压载，进一步加快管桩的复位速度。此外，由于压力是较均匀地大范围作用，对管桩的复位速度可不必严格限制，必要时施加推力(阻力远比钻孔纠偏为小，可以利用挖机臂轻推)或者挖掘加速沟（详见实际纠偏例二中附图所示），以加快复位进度。
纠偏过程中应加强对周边桩的监测，必要时预先浇捣承台砼垫层、或者采取打钢板桩、支顶及牵引等定位措施,防止挖沟及堆载引起邻近桩发生偏移。当表土为较硬较厚的填土层时，此问题并不严重；当淤泥层直接外露或填土很薄，又未完成承台垫层（垫层可适当加厚一点，并配置网状约束钢筋）浇注，则要充分注意。
实际纠偏例一：2022年8月，坐落在淤泥地基上(表土为素填土，平均厚度约为4米，下伏淤泥质土厚约10米)的某工业项目，因相距建筑物约10米远处修建有一个3.5米见方、挖深约4.5米的储油池，且施工运输车辆从近旁通过，致使建筑物16 根桩(单桩承台)发生了超出规范允许值的偏位，其中有 5 根桩偏位超过 500mm，最大偏移值达 674mm。若按常规方法进行钻孔纠偏工程量很大，根据业主方简化操作、尽量少影响工期的要求并考虑到建筑物为单层,桩的承载力富余较大等因素,于是大胆地提出了一个十分简单的纠偏方法（即本发明的纠偏方法）要求施工方一试。施工方实施后，纠偏效果十分显著，仅用一台挖机用时四天就将16条桩全部顺利纠偏。此种挖沟纠偏法，避开了钻孔纠偏顶推的集中用力，而是借助挖沟及堆土形成的反向土压力上下一起推动，对桩身几乎不造成损伤。后经小应变检测验证，桩身的完整性良好，均为I、II 类桩。
实际纠偏例二：如图3、图4和图5所示：A栋建筑物桩基及主体结构，已顺利完成施工。与A栋一路相隔的另一企业是将块石粉碎为砂的建材公司,厂内堆有约40m长、宽15m、高3.5m的块石用料，与B栋建筑相距约88.5m。在施工B栋基础时，局部地下室放坡开挖(挖深约3.6-4.2m),导致部分管桩严重偏移和断裂，最大偏移值达1140mm，只好回填基坑后进行补桩(计16根)；补完后施工方在基坑四周打入拉森钢板桩进行支护,由于远处大面积堆载传来的压力巨大，开挖中仍有部分管桩移位偏大(最大达735mm)，只得进行第二次补桩(计27根)。在对基坑支护系统进一步加强后，最终完成了地下室的施工，前后耗时约4个月。在拔出支护钢板桩之前，施工方测量发现靠近地下室位置，仍有四个承台计15根桩的位移超出了设计规范的允许值，其中B承台的 4 根桩的移位均在600mm上下（见图4）。在技术咨询的会议上，再次提出了本发明的纠偏方法，得到了业主方和施工方的认可。三组4桩台和一组3桩台，共挖4条槽型沟(最深6米)，全都顺利纠偏复位，且经小应变检测，桩身质量均为I、Ⅱ类。纠偏过程中仅使用两台挖机，前后耗时4天。
上述纠偏工程的地质情况大致如下：表土为人工填土(均厚3.46米，局部 5.50米)，堆填时间2-3年；下伏淤泥质土层厚11.7-16.4m，平均厚度13.90米，天然含水量55.6%,天然孔隙比1.499，粘聚力6.0KPa，内摩角 4.7°，标贯击数0.8 击/30cm，地基承载力特征值60Kpa；再向下依次为粉质粘土层(均厚12.28m)、全风化岩层及强风化岩层，桩长约35米左右。
特别说明和提示
鉴于淤泥地基上偏桩事故多发，需要格外小心，更需设计施工双方的密切配合，严防偏桩事故的发生，也严防在纠偏过程中又引发新的偏桩事故。为助益从概念上建立防范意识，以下列举部分工程实例和注意事项：
1、一般来说，淤泥地基上若挖土深度超过2.0m以上而不放缓坡或进行支护，就很容易造成地基失稳。这一点也是前述纠偏方法的理论和实践依据。淤泥地基上应尽量想办法减小开挖深度，例如消防水池处的承台可上反，电梯井处把桩布在混凝土井筒壁下而不向下作深厚的承台等，能少挖尽量少挖，少挖30-50cm都很重要。挖出的土要及时运离工地现场，因靠近基坑堆土或堆放钢筋重物等而引起基坑垮塌、桩位偏移的事故屡见不鲜。
某高层住宅项目，地下室挖深 3.5m 左右，采用大直径的旋挖桩基础，格构式水泥搅拌桩挡土墙支护。一次到工地时发现挖出的土集中堆放在离基坑约 10 米之外的空地上，土体2米来高，堆土面积约500平方米，当时要求尽快搬离，而且搬离时要采取有效措施，尽量减轻挖机操作和汽车运行引起的振动，因为支护的安全已处于临界状态。而施工管理人员不以为然，并说监测没发现位移和隆起。此后没过几天，结果发生了支护严重垮塌的事故，导致多根长达80来米的大直径旋挖桩断裂和偏移。这种处于垮塌临界状的支护，搬土操作也是很危险的，若条件允许，最好是在堆土的另一侧先行挖坑卸压，坑深当然要明显大于建筑基坑，从而把需要宜泄的淤泥层土压力引向远方。
2、淤泥流动性影响的范围常常超出一般人的想象。前述纠偏事例二，其堆载远在88米开外，还有A栋建筑大量桩基阻隔，但土压力还是强劲地传递过来。曾经处理过两个已建好多年的工程，发生承台滑移而引起墙体开裂，均源于存在一条离建筑物50米开外的天然水渠(深约3-4m)。某住宅工程地下室施工时发生大批桩位滑移(有支护体系)，皆因邻近道路施工(相距约30米)有大面积堆载(打插塑板后堆载预压或真空预压)引起。大面积的深厚淤泥的存在，当表层有较厚的填土层时，整个区域形同一个受压的大气球，哪里挖坑就如同用针扎破气球一样，压力随之倾泻而出。
3、场地、道路的堆载预压或真空预压处理软基对邻近的基坑施工和较低洼区的建筑物基础影响很大，而且影响距离“深远”，时间绵长。某94年修建的2层建筑物一直正常使用(淤泥地基做过水泥搅拌桩软基处理)，近几年发现框架填充墙明显开裂，且越来越厉害，需要进行加固处理以保安全。经仔细调查，皆因离建筑物约30米处，前几年修建了一条市政道路(有软基处理)形成的土压力徐徐而来。另有一住宅小区，在修建地下室基础时，正逢附近(30-50 米)市政道路施工，结果造成数十根管桩偏移，最大偏移值达2米多。
4、基坑周边常为建筑总图中的道路，施工中求省事省料也常用作施工的临时道路,须知此举对基坑支护的安全非常不利，前述实际纠偏例一中，桩位偏移除储油池的修建回填不密实外，施工道路的紧靠也是一个重要原因。因此施工道路应尽快远离基坑(基坑支护设计应予明确)和桩位，各种施工机械的运行路线也要合理安排，防止挤压和振动引起偏桩。
5、基坑开挖若设斜道运土，要采取措施确保斜道自身的稳定性，严防挤偏邻近的管桩(此种事故为多发)。淤泥地基上挖一个较小的坑，如电梯基坑、设备基础、小型储水池及试挖坑等,由于四周的土压力向中心传递时有互相抵消的作用，显示的挖掘状态常常有偏于安全的误导作用。切记不要把小面积开挖的的片面经验用到大面积基坑的开挖中,那样很可能导致滑移和隆起的发生。一个大的基坑，平面转角处由于土体互相的支撑作用，一般安全度较高，方形长边的中部事故发生率大，要特别注意加强支护和监控。尽量不要在支护中段堆放建筑材料等重物。钢筋用料所产生的土压力远超它的体积印象，选择堆放点慎之又慎。
6、在沿海地区及其周边，常用水泥搅拌桩加固基坑中的被动土压力区。如果是按单桩形式加固土体,犹如将筷子插入豆腐中,效果很差。若搅拌桩形成格构式布局，虽然造价较高，耗时较长，效果还是肯定的。曾数次采用锤击桩灌入中粗砂(可为海沙)加固软基，间距 800-1200mm 左右。由于砂桩兼具排水和挤密的双重作用，均取得了较理想的效果。若施工地区中粗砂便宜，不妨一试。
7、对于面积较小的单层地下室基坑被动区的加固，还可考虑底部换填1.0-1.5米的好土(砂石含量较高的开山土石或含砂量较高的素土)的处理方法，兼起支撑周边支护体系的下段和防隆起的双重作用，常有较好的效果。某两层地下室局部电梯井基坑的支护，原搅拌桩支护，三处基坑费用共计60万元，且耗时要很长。调整为钢板桩支护，坑内换填级配砂石料后，费用降至约19万元。这种钢板桩加换填的处理要点有:a、在离设计坑底还有1m以上距离时就要实施边挖边填,并规划好行进路线，以尽快形成换填土对钢板桩下段的有效支撑;b、每次挖出的面积尽量不要超过4平方米，完成回填后再挖下一段；c、因有水浸泡，回填料一定要用砂石含量高的土石料，有利于自然密实和抽排水；d、严密监控，若发现异常及时采取应对措施。
8、钢板桩支护基坑，结构施工完成了不要认为就万事大吉，拔桩过快和回填不及时不密实经常导致附近桩位偏移。设计施工双方均应小心行事、措施到位。
9、严密监控与巡察，若发现异常，及时采取应对措施，防止垮塌和偏桩。施工现场准备一些反压砂包，常为解决问题的简单易行之法。
中国地域辽阔，江河湖海造就的淤泥地基和其它软土地基的状况千差万别。上述系长期在湖北和广东工作所积累的一些经验和看法，可供同行参考。关于挖坑纠偏的这种新方法，只要淤泥等软弱土层层厚较大，是有一定的普遍使用价值的。纠偏也不仅仅限于予应力管桩，对于其它桩型的纠偏也是可以参考进行的。
Claims (4)
1.一种预应力混凝土管桩的纠偏方法，其特征在于，该纠偏方法包括以下步骤：
A.采用小应变检测法对偏位桩的桩身完整性进行检测，判定桩身缺陷的程度，对于损伤较为严重的Ⅲ类桩进行加固处理；
B.靠近偏位桩挖掘一条槽形沟，槽形沟设置在偏位桩的复位侧，槽形沟的长向与偏位桩的复位方向相垂直，挖掘出来的土堆放在偏位桩的另一侧，有意形成土体反向滑移，带动偏位桩复位；
C.若同一承台中各根偏位桩的偏移值相差悬殊，先对纠偏到位的桩设置支架定位，对其余仍未复位的桩则通过局部开挖和加大堆载的方式促其继续复位；
D.桩纠偏到位后应对槽形沟及时回填，并浇捣承台基础垫层以固定桩身位置；
E.对所有被纠偏的桩进行一次小应变检测，确保桩身质量合格；
F.对纠偏前发现的Ⅲ类桩，通过预设的注浆管以高标号水泥浆对管桩裂缝处进行压力灌注，从而加固和修复管桩裂缝段；对纠偏后新发现的Ⅲ类桩也应采取一定的加固措施。
2.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩的纠偏方法，其特征在于，在实施步骤A中，所述Ⅲ类桩的桩身加固方法包括以下操作：
A1.在管桩裂缝段置入钢管，钢管根据管桩直径大小和裂缝状态来适当选择长度和壁厚，钢管外径小于管桩内孔30-40毫米；
A2.钢管下端电焊厚度为5-8毫米的钢板并加密封垫封底，将钢管四周以中粗砂灌实；
A3.完成纠偏复位后，钢管中心以C35细石混凝土灌实，钢管外围通过预设的灌浆管以高标号水泥浆进行压力灌浆，修复裂缝，加固桩身；
A4.若需对管桩进行全长灌注加固，则在钢管封底时不要封闭钢管内孔。
3.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩的纠偏方法，其特征在于，在实施步骤B中，利用挖掘机挖掘的槽形沟，其宽度为挖掘机的挖斗宽度，槽形沟的长度和深度以能造成偏位桩缓慢滑移为度。
4.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩的纠偏方法，其特征在于，在实施步骤E中，是否需要对复位的桩进行大应变检测或静压试桩，由相关责任单位共同决定。
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| CN117131789A (zh) * | 2023-10-27 | 2023-11-28 | 湖南大学 | 一种深厚软土区水平偏位基桩复位系统及复位方法 |
| CN117131789B (zh) * | 2023-10-27 | 2024-01-26 | 湖南大学 | 一种深厚软土区水平偏位基桩复位系统及复位方法 |
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