论文部分内容阅读
摘 要：PHC（高强预应力）管桩施工中有时会遇到桩身断裂、沉桩达不到设计要求-打不下去、桩顶位移、接桩处松脱开裂等问题，在施工中要特别注意这些问题的预防与治理。本文结合工程实例，分析了PHC管桩断裂偏移的原因，提出具体处理方法，并介绍了处理后的效果。
关键词：PHC管桩；偏移；处理措施
PHC（高强预应力）管桩即高强预应力管桩是一种采用预应力（通常采用先张法）工艺、经离心成型、常压—高压蒸汽养护工艺，在工厂标准化、规模化生产制造的预应力中空圆筒体细长混凝土预制件。主要由桩身、端头板和钢套箍等组成，其混凝土强度等级不低于C80，并根据管体混凝土有效预应力即抗裂弯矩的大小分为A、AB、B、C四种型号。
PHC（高强预应力）管桩具有有质量可靠、单桩竖向承载力高；抗弯性能好；质量稳定可靠； 应用范围广；高压蒸汽养护，大大缩短了养护时间， 施工速度快，工期短；施工现场文明等优点被广泛地应用到高桩码头、高速公路、桥梁、高层低层建筑当中。但在土性复杂特别是土质较差的软弱地基的基坑开挖施工过程中，由于桩身为空心，其承受水平荷载、抗剪和抗裂性能相对较差，如果土方施工中基坑围护措施不到位或挖土方法不当，经常会发生桩体偏位、桩身断裂等事故，从而大大削弱了桩的承载力。因此发生此种情况后如何对桩加固补强就成为设计施工中急待解决的一个问题。
工程概况。某住宅小区总建筑面积约为112433m2；其中地下室为1层、地下建筑面积11500m2，地下室上部由6幢18～20层高层住宅楼组成（见图1）。桩基础采用PHC锤击管桩，桩型Φ500-125-A，桩长40～50m，设计桩端持力层第⑦层中砂，单桩竖向抗压承载力设计值4400kN，基坑挖深-3.8～-5.0m左右；根据岩土工程勘察报告，基坑支护影响深度范围内各土层主要物理力学性质指标如表1所示。
表1 土层主要物理力学性质指标
土类名称 层厚m 重度kN/m3 粘聚力kPa 内摩擦角（ ）
①素填土 1.2～1.9 1.6
②粉质粘土 1.8～2.4 18 20.2 17.4
③淤泥 13.5～27 15.3 5.1 7.0
⑤中砂 8～10.3 18.5
⑥泥质角砾 4.4～6.5
⑧中砂 14～16.5 18.9
图1 地下室平面布置图
一、事故情况
（1）施工单位采取在基坑内布置塔吊方式，于2011年3月桩基施工完成后，先行安排挖掘机械开挖位于3#楼西侧3m处的塔吊基础基坑土方。同时，制定了塔吊基坑土方开挖及临时支护方案，方案要求采取放坡开挖和木桩支护相结合（见图2）。在基坑开挖后当晚，四周土体向塔吊基坑蠕动滑移即发生基坑四周土方向基坑中心塌方。
图2 塔吊基坑开挖示意图
（2）2011年3月底，在3#楼地下室基坑土方开挖后，桩基经低应变检测，发现部分基桩桩身质量存在明显缺陷，其检测结果Ⅲ类桩11根、Ⅳ类桩9根，大部分桩缺陷深度在距桩顶7～11m处分布，个别分布在3～5m处，且处在第③层淤泥层中；部分基桩经桩偏位和倾斜度实测超过设计允许范围。
二、事故原因分析
1.塔吊基坑土方的塌方
因为塔吊基坑土方的塌方造成邻近的土体（淤泥）受压力差的影响产生水平位移，过大的水平力超过了基桩的抗侧能力，从而引起桩身弯曲、倾斜甚至位移（折断）。
2.施工工序不合理
根据基坑土方开挖方案设计要求，基坑应分层、分段开挖，但现场实际没有按设计方案制定的分层开挖，实际一次开挖深度超过1m，局部甚至一次性开挖到基坑底面标高；使基坑受力工况与方案设计时的差异较大。
3.开挖机械操作不当
（1）开挖机械运走时没有按照确定的开挖路线、顺序行走，没有有效保护工程桩，产生碰桩，且因挖土过快、超挖和高差过大，使桩身受到的侧压力增大。
（2）开挖消防电梯井、集水井时未待其边坡加固处理就行开挖，也易造成边坡失稳。
（3）堆土区距边坡过近，且盘运时周边堆土没有及时运走；由于机械挖土、运输机械行走的振动也易造成土体扰动、边坡失稳。
4.排水措施设置不规范
在土方开挖期间遇到雨天，由于排水措施未按方案要求设置，上层滞水未能及时排出，基坑地基浸水，造成淤泥层抗剪强度降低。
5.施工节奏安排不科学
现场在锤击打桩完毕后紧接着就开挖基坑，而基坑开挖范围和深度内的土体为第③淤泥层，属于高压缩性软弱土层，极易引起桩身位移或倾斜。在锤击法打桩的挤土和动力波的作用下，原本处于静平衡状态的地基土遭到破坏，其抗剪强度明显降低，再加上开挖时的应力释放和挖土高差、形成侧向推力，土体产生一定的水平位移，也会造成桩的位移和倾斜。
三、事故补强技术措施
根据3#楼PHC管桩的缺陷均位于第③层淤泥层且离散性较大，有浅部缺陷、有深部缺陷。经设计单位认真结合实际情况，对低应变检测结果为Ⅲ类、Ⅳ类及斜率大于1%的桩，分别采取补桩法与填芯法相结合的处理方案。
下转第113頁
关键词：PHC管桩；偏移；处理措施
PHC（高强预应力）管桩即高强预应力管桩是一种采用预应力（通常采用先张法）工艺、经离心成型、常压—高压蒸汽养护工艺，在工厂标准化、规模化生产制造的预应力中空圆筒体细长混凝土预制件。主要由桩身、端头板和钢套箍等组成，其混凝土强度等级不低于C80，并根据管体混凝土有效预应力即抗裂弯矩的大小分为A、AB、B、C四种型号。
PHC（高强预应力）管桩具有有质量可靠、单桩竖向承载力高；抗弯性能好；质量稳定可靠； 应用范围广；高压蒸汽养护，大大缩短了养护时间， 施工速度快，工期短；施工现场文明等优点被广泛地应用到高桩码头、高速公路、桥梁、高层低层建筑当中。但在土性复杂特别是土质较差的软弱地基的基坑开挖施工过程中，由于桩身为空心，其承受水平荷载、抗剪和抗裂性能相对较差，如果土方施工中基坑围护措施不到位或挖土方法不当，经常会发生桩体偏位、桩身断裂等事故，从而大大削弱了桩的承载力。因此发生此种情况后如何对桩加固补强就成为设计施工中急待解决的一个问题。
工程概况。某住宅小区总建筑面积约为112433m2；其中地下室为1层、地下建筑面积11500m2，地下室上部由6幢18～20层高层住宅楼组成（见图1）。桩基础采用PHC锤击管桩，桩型Φ500-125-A，桩长40～50m，设计桩端持力层第⑦层中砂，单桩竖向抗压承载力设计值4400kN，基坑挖深-3.8～-5.0m左右；根据岩土工程勘察报告，基坑支护影响深度范围内各土层主要物理力学性质指标如表1所示。
表1 土层主要物理力学性质指标
土类名称 层厚m 重度kN/m3 粘聚力kPa 内摩擦角（ ）
①素填土 1.2～1.9 1.6
②粉质粘土 1.8～2.4 18 20.2 17.4
③淤泥 13.5～27 15.3 5.1 7.0
⑤中砂 8～10.3 18.5
⑥泥质角砾 4.4～6.5
⑧中砂 14～16.5 18.9
图1 地下室平面布置图
一、事故情况
（1）施工单位采取在基坑内布置塔吊方式，于2011年3月桩基施工完成后，先行安排挖掘机械开挖位于3#楼西侧3m处的塔吊基础基坑土方。同时，制定了塔吊基坑土方开挖及临时支护方案，方案要求采取放坡开挖和木桩支护相结合（见图2）。在基坑开挖后当晚，四周土体向塔吊基坑蠕动滑移即发生基坑四周土方向基坑中心塌方。
图2 塔吊基坑开挖示意图
（2）2011年3月底，在3#楼地下室基坑土方开挖后，桩基经低应变检测，发现部分基桩桩身质量存在明显缺陷，其检测结果Ⅲ类桩11根、Ⅳ类桩9根，大部分桩缺陷深度在距桩顶7～11m处分布，个别分布在3～5m处，且处在第③层淤泥层中；部分基桩经桩偏位和倾斜度实测超过设计允许范围。
二、事故原因分析
1.塔吊基坑土方的塌方
因为塔吊基坑土方的塌方造成邻近的土体（淤泥）受压力差的影响产生水平位移，过大的水平力超过了基桩的抗侧能力，从而引起桩身弯曲、倾斜甚至位移（折断）。
2.施工工序不合理
根据基坑土方开挖方案设计要求，基坑应分层、分段开挖，但现场实际没有按设计方案制定的分层开挖，实际一次开挖深度超过1m，局部甚至一次性开挖到基坑底面标高；使基坑受力工况与方案设计时的差异较大。
3.开挖机械操作不当
（1）开挖机械运走时没有按照确定的开挖路线、顺序行走，没有有效保护工程桩，产生碰桩，且因挖土过快、超挖和高差过大，使桩身受到的侧压力增大。
（2）开挖消防电梯井、集水井时未待其边坡加固处理就行开挖，也易造成边坡失稳。
（3）堆土区距边坡过近，且盘运时周边堆土没有及时运走；由于机械挖土、运输机械行走的振动也易造成土体扰动、边坡失稳。
4.排水措施设置不规范
在土方开挖期间遇到雨天，由于排水措施未按方案要求设置，上层滞水未能及时排出，基坑地基浸水，造成淤泥层抗剪强度降低。
5.施工节奏安排不科学
现场在锤击打桩完毕后紧接着就开挖基坑，而基坑开挖范围和深度内的土体为第③淤泥层，属于高压缩性软弱土层，极易引起桩身位移或倾斜。在锤击法打桩的挤土和动力波的作用下，原本处于静平衡状态的地基土遭到破坏，其抗剪强度明显降低，再加上开挖时的应力释放和挖土高差、形成侧向推力，土体产生一定的水平位移，也会造成桩的位移和倾斜。
三、事故补强技术措施
根据3#楼PHC管桩的缺陷均位于第③层淤泥层且离散性较大，有浅部缺陷、有深部缺陷。经设计单位认真结合实际情况，对低应变检测结果为Ⅲ类、Ⅳ类及斜率大于1%的桩，分别采取补桩法与填芯法相结合的处理方案。
下转第113頁