管桩倾斜的处理方法

管桩倾斜的处理方法 1、工程概况 1.1阳东县某小高层商住楼工程,设计一层地下室,基础采用预应力混凝土管桩,桩长31m,管桩外径Φ600,内径Φ340。工程地处阳东县东湖地段,拟建场地主要分为四层,即: ①层耕填土,黄褐一灰褐色,饱和,可塑; ②层粘土,黄褐色,湿,软;可塑; ③层淤泥质粉质粘土,灰褐色,饱和,流塑; ④层粉细砂,青灰色,稍密。 1.2桩基施工完成后不足二周便开始进行地下室基坑开挖工作,基坑开挖深度4m,一次性开挖到标高,一天后就出现了静压管桩大面积倾斜情况。对已发生倾斜的管桩进行倾斜角度测量和小应变检测,测量和检测结果如下:有53%的管桩桩身发生向西4°左右的倾斜,小应变判断判定为II类桩;有42%管桩桩身发生西南向的倾斜,倾斜角度实测为6°左右;小应变判定为Ⅲ类桩;有5%的管桩桩身朝西南向发生倾斜,倾斜角度实测为7~9°之间,小应变判断桩身在桩顶下5m°9m处出现裂缝,并被判定为Ⅲ类桩; 2、管桩出现倾斜的原因分析 2.1桩身偏位 其产生原因不排除施工人员在施工放线与定桩位时产生偏差,但主要原因是由于: (1)淤泥质土的流动性过大,施工机械移位易引起土体流动,以至桩身发生位移偏位; (2)静压管桩属于挤土桩,由于挤土效应,产生了后续施工对先打已经完成的桩产生了一定的影响; (3)基坑开挖时开挖不合理、或者一次开挖深度过大,以至土体局部应力释放而使土体移动引起的。 2.2地质情况复杂 由于地质条件复杂、勘察难度较大,局部地质情况会出现不均匀性,所以在施工时,常会发生个别桩打不到设计标高的情况,其原因可能是: (1)桩尖碰到了局部的较厚夹层或其他硬层,造成无法送桩; (2)中断沉桩时间过长,以至沉桩阻力增加,使桩无法达到设计标高; (3)施工人员桩头处理较随意,以至桩顶标高失控。 2.3施工不当引起的桩倾斜、断桩情况 施工不当引起桩倾斜、断桩情况,直接起因就是土方开挖不当,将基坑挖的太深或挖出的土堆在基坑边坡附近,且未及时采取基坑支护措施,以至产生较大的侧向土压力;加上淤泥本身的流动性以及土体中未消散的孔隙水压力乘机向开挖方向释放,加剧了淤泥向开挖方向流动,而管桩对水平力的抵抗能力小,于是随着土体的位移而向开挖方向倾斜,造成大量桩顶位移,以至桩身断裂。 3、管桩倾斜的处理方法 3.1一般说来管桩发生了倾斜总会与桩身偏位、断桩等情况一起出现。断桩情况,会对桩身承载力、完整性都产生较大的影响,对整个结构的整体受力及安全性危害极大。 3.2针对管桩出现倾斜质量问题或事故,必须采取有效的措施。 (1)补桩加固,即在检测报废的桩附近增加预应力管桩或钻孔灌注桩以补足设计上的承载力要求; (2)压密注浆,即通过在管芯中添置钢筋笼后再注入砂石混凝土进行补强; (3)改变基础底板形式。一般是将原设计底板改为整板基础,此种方法一般用于桩身偏位情况的处理; (4)设置锚杆静压桩,对于可能会出现不均匀沉降变形的结构,设计上也会在相应轴线设置锚杆静压桩进行调整处理。 4、本工程对倾斜的管桩进行处理 4.1对倾斜角度大于7°的断桩,采取补桩处理。 4.2对检测为Ⅲ类桩,倾斜角度在6°以内的管桩作加筋压密注浆处理。具体补强施工方法如下: (1)清理桩管 (2)安放封底袋 (3)钢筋笼制作 (4)安放注浆管 (5)投料 当钢筋笼和注浆管下到位后,开始向桩孔内进行投料,投料是砂石的混合物,投料过程中易采用漏斗向管桩内投入,这样可以让石子通过漏斗能缓缓进入桩孔内,并轻摇钢筋笼促使石子下沉和密实,直至灌至距离孔口lm左右停止。 (6)封孔 (7)注浆 1)当桩顶封口混凝土达到70%的设计强度后,就可以进行注浆。 2)注浆需要保持一定压力。 3)注浆用的水泥浆,其水泥用量不得少于350kg/m;注浆材料配合比,水泥不低于425号的普通硅酸盐水泥,砂石的比例为:1:1,水泥浆的水灰比为0.4~0.5。 4)管桩芯内经压浆形成混凝土标号要大于C20。 4.3对于偏位不大,倾斜角度在3°左右的管桩,经设计院仔细核算、决定把该工程的承台底板扩大,并对西南侧偏位大处底板增大配筋量,以抵抗此处底板的偏心弯矩。 4.4对附属工程,由于属小型结构,而补桩加固处理方法的费用较高,且补桩后需对补桩部分后续进行桩身完整性和承载力检测,处理所花费的的时间也较长,因而,采取了压密注浆补强方法。 5、处理结果 5.156根断桩经桩芯注浆处理后,经低应变检测,除有10根桩为Ⅱ类桩外,其余均为Ⅰ类桩,基本达到了加固效果;同时选取3根桩进行了静载检测,检测报告显示,经加固补强的管桩单桩极限承载力达到设计极限承载力,且变形很小。 5.2对于桩的偏位问题,设计采取了扩大承台措施,增加上部的刚度和调节变形的能力;加之整体地下室面积大,对该栋工程的变形也有一定的调节能力。 5.3加强了建筑物的变形观测。从结构施工直到目前已经竣工的工程,根据累计沉降观测报告结果反映,工程最大沉降量为15.5mm、最小沉降为9.6mm,沉降速率为0.017,基本趋于稳定,所以应该说整体加固方案是成功的。 预应力管桩断桩处理方案 江苏南通六建建设集团有限公司 预应力管桩断裂的处理 一、工程概况 管桩基本情况 本工程承台基础所在土层位于杂填土与淤泥质粘土层内,挖土深度约2.8m。薄壁预应力混凝土管桩纵向间 距为1.1~1.6m。先采用机械挖土至桩顶标高以上0.3~0.5m处,然后再采用人工挖掘的方法。机械挖土时采用一台单斗反铲挖土机,从北向南退挖,一次挖到挖掘深度,土方临时堆放在基坑东侧,高约1.5m,施工十分顺利。但在人工修挖承台基槽时,发现西侧区域基坑部分桩有倾斜现象。经对桩位的初步复核,发现有3根断桩,断裂位置位置承台底板标高往下2~2.5m处(管桩焊接接头位置),为不影响工程质量,制定此加固处理方案。 二、管桩断裂原因及其解决思路 1、预制管桩断裂的原因分析 1.1打桩施工方法选择不当。 1.1.1地土层较软。当地基土的上部土层较软或地表面较薄的硬土层下有较厚的软土层时,如打桩时不采取相应技术措施,桩基支脚直接站压在桩顶或桩顶土层上,形成对地表土层的挤压作用,硬将管桩推挤倾斜。 1.2基坑开挖施工方法不当。因基坑开挖施工方法不当而引起土体位移,造成预制管桩倾斜断裂的现象比较多,原因也比较复杂。 1.2.1土质软,土体中富含地下水,抗剪强度低。 1.2.2一次性挖土深度过大,放坡不够,引起土体滑动。 1.3接桩不良。现预应力管桩接桩一般均采用焊接,焊接时由于操作方法不当,使得焊缝不饱满,不连续、不均匀,特别值得注意的是,由于地下水位较浅,如冷却时间不够,焊接的都开始沉桩,则相当于焊缝淬火,极易发生焊口裂缝。 2、预制管桩断桩预防措施 2.1合理选择基坑开挖施工方法。 2.1.1深基坑一定要分层开挖,每层挖土的厚度不应超过1.5米,层与层之间留出一定宽度的工作面,并根据土质情况合理放坡,严禁土体滑动。 2.1.2深基坑在接近坑底时应采取接开挖,前边(接近坑底层土)用小挖机,后边用大挖机,这样可减小挖土机械对桩顶土层的挤压作用。 2.1.3基坑挖土不深的情况下可用长臂挖机(如15m长)站在远离桩位的位置开挖。 2.1.4挖机和运输车辆距桩位较近时加垫路基板。 2.1.5基坑边上不应有重车行走或堆载过大,特别是放坡开挖的无支护基坑。 2.2合理选择基坑支护措施。基坑支护方法选择时应特注意基坑外地下水位及是否存在给排水管道,往往由于管道年久失修渗漏,基坑外土体富含地下水或因基坑边渗流水而引起基坑坍塌。 三、预制管桩断裂的处理 1.1对断裂预制桩的检查。在处理前,首先应对断裂的预制管桩进行检查,分别查清断裂桩的数量、位置,断裂的深度数据,具体可采取如下方法: 1.1.1进行现场调查。检查断裂桩的位置、数量。 1.1.2采用拉线等方法标定出建筑物轴线,测量出每个桩偏移的平面距离及断裂位置,标注在图纸上。 1.1.3光照检查。用强光手电筒或镜片阳光反射(天气晴朗时)的方法检查清理干净后的桩管,此时可以清楚地看清桩倾斜或断裂位置的深度,测量其深度,断裂位置往往可见有泥、水涌入桩管内。 1.1.4根据基础桩设计图纸,地质勘察报告、打桩记录、低应变检测报告及其它检查资料,综合分析判断管桩倾斜或断裂位置与深度,产生倾斜或断裂危害等。所检查分析的数据、桩径等资料应标注在一张图纸上,并列出统计分析表格,便于综合分析判断。 1.2断桩的处理。 1.2.1对经检查确认倾斜的断桩要进行纠偏扶正,经纠偏扶正的断桩如在断裂处未发生中错位现象则多数可采取接桩处理,少数桩因桩型(管桩中心直径偏小)及荷载值较大或严重断裂等原因不宜采用接桩法处理,不能采用接桩处理的管桩,只能采用桩体断裂处以上部分敲除用框架柱代替原来管桩。 1.2.2,对断桩的断裂状态进行分析。经低应变检测等手段检查判断断桩可能有如下几种状态: ⑴接桩不良而引起管桩在沉桩过程中发生断裂,一般桩不发生倾斜,或虽有倾斜但低应变检测断理解位置在接桩位置。此种情况需接桩处理。 ⑵桩倾斜断裂的位置较浅,有的深度只有3m左右。此类桩可大开挖或做护筒开挖的方法接桩处理。 ⑶倾斜断裂桩纠偏扶正过程中,因桩倾斜量过大等原因,纠偏扶正后发生桩在断裂处错位现象,此种断桩只可采用补桩或其它方法处理。 ⑷一般倾斜断桩管桩存在的裂缝可能不是一道裂缝,在主裂缝的上下位置可能有其它裂缝,因此接桩时采用桩顶接桩的尝试深度(1.5m)不可取,应经计算确定。 1.3.3基本思路假定 ⑴接桩方法。将纠偏扶正的管桩中间空心部分清理干净,把绑扎好使其造成芯桩,并且焊有托板的钢筋笼放入管桩空心内,浇筑砼,养护28天后做载荷试验,如符合承载要求,则可进行下一步施工。采取此办法接桩,则需要确定如下两个数据。 ①接桩时芯桩在断裂缝以下锚入断裂缝下边一段管桩内的深度; ②芯桩砼的标号,配筋量。 ⑵基本假定及计算 ①假定接桩处理后,断裂缝处原管桩不承力,只有芯桩承力,桩的承载力由芯桩传递到断裂缝下部的管桩。(此种假定是偏于安全的) ②芯桩在断裂缝以下一定长度范围内形成短桩,此短柱应满足如下要求: a.传力要求:依靠芯桩与断裂缝下段管桩孔壁间的摩擦将桩的承载力传给断裂缝下段管桩。 b.满足短柱本身的承压要求。 ③锚固长度(h值)的计算。h值的计算可采用此照牛腿计算法,经实践分析,采用经验系数法较为可靠,可根据如下公式计算: ≥ 式中:p—桩设计承载力特征值 d—管桩空心直径(芯桩直径) h—芯桩锚固深度 s—芯桩与管桩空心壁摩擦力系数。根据管桩内壁粗糙程度可选定0.6~0.95。 ④芯桩配筋和砼强度计算。按照以上假定,根据钢筋砼桩轴心受压公式可以确定出芯桩的配筋和砼强度值: 式中:N=2P A—芯桩载面积;单位mm2; —芯桩砼轴心抗压强度设计值; —芯桩纵向钢筋抗压强度设计值; —芯桩全部纵向钢筋的截面面积; —芯桩的稳定系数,可根据值查《砼结构设计规范》选取。此处可按可取。 (2)浅层断桩采用补桩:对已发现的浅层断桩采用人工开挖,挖至桩体断桩位置,剔掉断裂桩体上部的部分,再进行原位框架柱补桩。 计算: 根据框架柱受压计算公式: N ≤ 0.9 × φ× (fc × A + fy' ×As') 式中:N=单桩设计承载力 A—补桩载面积;单位mm2; —补桩砼轴心抗压强度设计值; —补桩纵向钢筋抗压强度设计值; —补桩全部纵向钢筋的截面面积; —补桩的稳定系数,可根据值查《砼结构设计规范》选取。此处可按可取。 2600000≤ 0.9×1× (14.33×490000+300×As') As=-13776mm2 混凝土C30 轴心抗压强度设计值fc =14.33N/mm 三级钢筋抗拉强度设计值fy =300N/mm 钢筋砼柱700×700砼抗压强度已满足承载力要求。 (3)浅层桩接头位置焊接由于倾斜出现掉焊的,通过人工开挖至管桩接头处,认真清理管桩接头位置,清理完毕将管桩扶正后,由电焊工按照管桩施工规范要求重新认真焊接牢固。 1.2.3施工注意事项 ①倾斜桩纠偏扶正后应认真检查管桩在断裂处是否发生错位,核查方法采用光照检查、钢筋探查、线锤检查等方法检查。 ⑵在管桩接桩下钢筋笼前,应认真清洗管桩内壁去掉粘在管桩内壁上的泥土等杂物。并将接桩深度范围内的泥水排除干净。一般管桩内壁清洗采用高压水冲洗。 ⑶芯桩在断裂缝上下各1.5-2m的范围内箍筋应加密;在断裂缝1.5m以上纵筋可适当减少。 ⑷在芯桩灌注砼前,纠偏扶正的钢丝绳拉力不应放松,芯桩灌筑砼24小时后,再放松手动葫芦,放松时注意观察桩是否反弹,如有反弹应适当延长放松时间。实际操作时灌筑砼前是否可放松,或灌筑砼后何时放松可根据现场试验确定。 ⑸经纠偏扶正或接桩处理后的桩应做静载荷试验,确认无疑问后方可进行下步工作。 浅层桩体接头位置断裂处理方案施工图:重新焊接 浅层桩体出现裂纹处理方案施工图:填芯接桩