管樁糾偏與錨桿靜壓樁技術加固應用實例分析

張勤羽 （上海長凱巖土工程有限公司，上海 200072）

0 前言

隨著近年來我國城市化進程的不斷加快，城市規模不斷擴大、城市人口迅速增長，城市中心區的軌道交通和住宅項目建設規模不斷增大[1-4]。預應力管樁由于其具有施工工期短、噪聲低及污染小等優點，得到了大量推廣應用。但是在軟土地基中進行靜壓管樁施工或基坑開挖時，經常會出現工程樁偏移、傾斜、彎折甚至斷裂的情況，工程樁傾斜會降低樁基承載力，同時使樁身產生初始彎矩，因此，樁基驗收前必須進行糾偏、補強。

錨桿靜壓樁是錨桿與靜力壓樁相結合形成的一種樁基施工工藝，它是通過在基礎上埋設錨桿固定壓樁架，以建筑物自重作為壓樁反力，用千斤頂將樁段從基礎上開鑿的樁孔中逐段壓入地基。

本文涉及工程采用管樁糾偏和錨桿靜壓樁補樁技術，確保了工程進度和安全，根據目前沉降觀測結果，加固效果十分理想，目前建筑物變形已經穩定且滿足規范要求。

1 工程概況

本工程±0.000相當于絕對標高4.65m，擬建主樓為14F公寓，屋面總高度約為72.7m，結構體系為框剪結構，基礎部分筏板厚度為1600mm，Φ22@150雙層雙向配筋，樁基采用預應力混凝土管樁PHC500 AB1251313，樁長均為26m，樁端持力層為第⑦2層灰色粉砂，單樁承載力特征值2000kN。

支護體系采用直徑850mm@1050灌注樁+2排雙軸攪拌樁止水帷幕，水平支撐采用一道混凝土支撐。基坑大面積開挖之后，主樓及周邊地庫工程樁偏位較大，影響工程樁的正常使用，且該區域基坑變形較大，存在較大險情，為確保后期建筑物總沉降及差異沉降滿足要求，必須對主樓及西邊地庫工程樁進行處理，同時確保基坑安全。

2 地質條件

根據本次工程勘探深度范圍內揭露的各土層成因類型、埋藏深度、空間分布發育規律、物理力學性質指標及其工程地質特征，劃分為9個地基土層，各土層的靜力觸探比貫入阻力平均值見表，特征分述如下。

土層部分參數表

③淤泥質粉質黏土：灰色，飽和，流塑。土質較均勻，該層標準貫入試驗擊數一般為2～3擊。

④淤泥質黏土：灰色，飽和，流塑。土質均勻，該層標準貫入試驗擊數一般為1擊左右。

⑤黏性土：灰色，飽和，軟塑。土質較均勻。

⑥粉質黏土：暗綠色，局部見草黃色，飽和，可塑偏硬～硬塑。土質較均勻。

⑦1粉砂：灰綠～草黃色，飽和，中密，局部呈密實狀。土質較均勻，含云母，局部夾黏性土薄層。

⑦t粉質粘土：灰色，飽和，可塑。土質較均勻、遍布。

⑦2粉砂：草黃～灰黃色，飽和，密實。砂質較純，顆粒均勻。

3 工程難點與分析

根據工程相關的資料和信息，對項目的重點和難點進行充分分析如下：

①基坑處于不穩定狀態，根據實測檢測數據，部分區域支護結構頂部水平位移超過10mm/d，必須采取相關加固措施以確保基坑安全；

②根據本工程勘察資料，場地為上海正常地層，基坑底部位置以飽和軟弱粘性土為主，對基坑側向變形控制非常不利；

③主樓范圍內三類和四類工程樁數量多，占比超過30%。

4 管樁糾偏方案

結合項目實際情況，首先采取措施確保基坑安全，即現場及時澆筑20cm配筋墊層，局部區域采用水平鋼支撐加固，有效控制了基坑變形。然后分塊進行管樁糾偏工作，管樁糾偏采用頂推法，糾偏后管樁承載力按原設計承載力75%使用（3000kN）。

4.1 糾偏加固原則

①對偏位超過1倍樁徑的工程樁，采取先糾偏后加固的處理方案；

②對偏位小于1倍樁徑，僅采取加固填芯處理措施；

③糾偏完成后應采用微膨脹混凝土填芯加固，填芯位置應超過樁身缺陷位置或者第一個節頭下2m，且缺陷位置上下1.5m范圍內主筋加密；

④填芯混凝土須振搗密實，確保填芯效果；

⑤所有填芯處理過的工程樁均須再次進行樁身完整性檢測，合格后隨機抽取3根管樁進行單樁豎向抗壓承載力靜載荷試驗。

4.2 糾偏加固施工方案

管樁糾偏加固施工步驟及相關說明如下。

①樁身清孔。采用高壓水槍、壓縮空氣進行樁內沖水取土。

②傾斜度及偏位測量。采用吊錘法測試3～5m范圍內的管樁偏斜情況，并計算傾斜度，偏位根據軸線采用卷尺或鋼尺進行測量。

③糾偏定位。首先在墊層上確定基樁糾正后的位置，并定位相應的機械。在傾斜樁和糾正位置之間開一導向槽。

④沖水取土。在導向槽側用高壓水槍沖水取土，孔的深度根據偏位來定，同時排漿清除樁身前側土體，以有利于用較小的水平推力回復樁位。

⑤就位千斤頂，推樁移位。在樁的另一側用千斤頂推樁移位，嚴格控制推擠樁頂移位的速率，通過若干個行程將管樁推至復位。

⑥混合料填筑。在管樁糾偏過程中，在樁側的孔穴內，逐步灌入碎石和細砂并振搗致密，以增加樁側一定范圍內的土體強度和變形模量，提高樁底土的抗偏荷載能力。

⑦樁身垂直度復測。

⑧樁內填芯混凝土。填芯前用高壓水槍等清洗樁管，并在樁內澆灌C35微膨脹混凝土。

⑨施工完成后復測樁身偏位。

4.3 糾偏管樁承載力檢測

管樁糾偏完畢后經樁身完整性檢測，所有偏位管樁均為Ⅰ類工程樁，滿足規范要求。P1～P5試樁單樁豎向抗壓承載力試驗結果顯示，糾偏管樁的豎向極限承載力均能達到3000kN，能夠滿足設計要求。

圖1 糾偏管樁靜載試驗Q-S曲線

5 補樁方案

為確保工程安全度，糾偏后管樁承載力按原設計承載力75%使用，總管樁豎向承載力小于上部荷載值，需要補樁。但現場并不具備預制樁或灌注樁的施工條件，最終建議采用錨桿靜壓鋼管樁進行基礎加固。錨桿靜壓樁待主體結構施工至一定高度之后再行施工，不但縮短基坑暴露時間，而且不耽誤整個項目總工期。

5.1 補樁方案介紹

綜合分析本工程現狀及結構特點，補樁方案如下。

①筏板上預留壓樁孔洞，待建筑物施工至一定高度后施工錨桿靜壓樁，并進行錨桿樁單樁豎向承載力檢測。預留壓樁孔均靠近剪力墻或框架柱。

②靜壓鋼管樁采用φ530，壁厚14mm，以第⑦2層為樁基持力層，樁長為34m（樁尖設置1.0m長H型鋼，單節樁按1～3m控制），單樁豎向極限承載力標準值取5400kN，補樁數量根據承載力缺失計算確定。

③壓樁反力系統：在基礎底板上種植錨桿（硫磺膠泥或植筋膠粘接），借助上部結構自重作為壓樁反力系統。

④壓樁孔在封筑前，需對原底板上層鋼筋進行鋼筋恢復，壓樁孔在封筑前，采用一道遇水膨脹止水膠及一道BW-96型遇水膨脹水條進行底板止水。

5.2 錨桿靜壓鋼管樁單樁承載力確定

①樁身結構強度確定的單樁承載力

參考上海市工程建筑規范《地基基礎設計規范》（DGJ08-11-2010）[5]中的第 7.2.8 條。

鋼管樁φ530（壁厚14mm，L＝34m，填芯采用C30混凝土）：

Rd≤0.8fA'+0.8fcAp=0.8×215000×3.14×0.530×（0.014-0.00003×50）+0.8×3.14×（0.265-0.014）2×14300=5841kN

②地基土對樁的支承力確定的單樁承載力

土層部分參數表 表2

5.3 錨桿靜壓樁施工要求

采取跳壓施工方式，壓樁時樁段的垂直度偏差不得超過0.5%樁段長(樁插入時)，壓樁時要確保壓樁架垂直，上下接樁的中心線偏差不得大于2mm，且不得偏心加壓；壓樁過程中，樁頂應墊鋼板，防止樁頂局部破壞，壓樁施工一次到位，中間不得停歇。

鋼管樁樁位允許偏差為20mm，樁頂標高允許偏差為0～+50mm，接樁時應使上下樁段保持垂直，下節鋼管樁外側預焊鋼套管，連接就位后，焊接上節鋼管樁與鋼套管連接，鋼套管與鋼管樁之間需滿焊，焊高不小于14。壓樁停壓標準根據樁長與壓樁反力控制，在樁端進入樁基持力層后，若連續100cm壓樁反力大于4500kN時，可截樁。

5.4 糾偏管樁承載力檢測

圖2 鋼管樁靜載試驗Q-S曲線

從圖2看出，試樁G1#、G2#Q-S曲線均呈緩變形。按《建筑基樁技術規范》（JGJ94-2008）[6]確定單樁豎向抗壓極限承載力最大試驗荷載均為5400KN，滿足設計要求。

6 沉降觀測記錄

根據建設單位提供的工程沉降觀測記錄，主樓在封頂后一年沉降觀測期間內的累計沉降為29～35mm，竣工后半年沉降穩定，累計沉降量控制遠小于規范要求。沉降觀測記錄詳見圖3。

圖3 主樓沉降觀測曲線

7 結論

①本工程地質條件比較復雜，基坑工程風險很大，出現了較多Ⅲ類樁，且大量樁身存在明顯的偏斜情況，承載力無法達到設計要求，對基坑采取加固措施后，分塊進行管樁糾偏，糾偏后管樁樁身完整性和豎向承載力均能滿足預期值。

②為確保項目安全度，糾偏管樁承載力打折使用，并采用錨桿靜壓樁進行補樁。考慮利用原有管樁和鋼管樁共同承擔豎向作用。通過預留靜載孔的方式待底板自重達到要求后進行靜載荷試驗以驗證樁基承載力，結果顯示補樁能夠達到設計要求。

③主樓在封頂后一年沉降觀測期間內的累計沉降為29～35mm，竣工后半年沉降穩定，累計沉降量能夠滿足規范要求。