深厚軟土場區超長管樁基礎傾斜糾偏關鍵技術研究

李晶 宋楠

摘 要：軟土場區超長管樁基礎發生傾斜、移位的情況時常發生，給工程建設帶來了較為不利的影響。本文分析了深厚軟土場區超長管樁基礎產生傾斜側移的原因和機制，介紹了軟土場地管樁傾斜糾偏的四類方法。依托工程樁傾斜事故的糾偏工程，詳細介紹了鉆孔糾偏方法，并進行樁體低應變檢測。結果表明，樁體位置和樁體完整性滿足設計要求。

關鍵詞：深厚軟土場區;超長管樁基礎傾斜機制;糾偏

中圖分類號：TU43文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）01-0082-04

Abstract： The inclination and displacement of super long pipe pile foundation often occur in soft soil area， which brings unfavorable influence to engineering construction. In this paper， four kinds of mechanism of lateral displacement of piles in deep soft soil were introduced. Based on the rectification project of pile inclination accident， this paper introduced the borehole rectification method in detail， and carried out low strain detection of pile body. The results show that the pile position and pile integrity meet the design requirements.

Keywords： deep soft soil field area;inclined mechanism of super-long pipe pile foundation;rectification

目前，對于發生傾斜偏移的管樁基礎，采用的糾偏加固技術方案主要有淺部斷裂管樁的接樁法、沉井挖樁法、鉆孔灌注樁補樁法、靜壓錨桿補樁法和斷樁糾偏加固方法。

在深厚軟土地基中進行壓樁施工或基坑開挖時，經常會遇到因工程樁偏移、傾斜、彎折甚至斷裂而必須進行糾偏、補強等問題[1]。對此，多數學者都研究了相關糾偏措施。柯開展結合軟土地區中羅源灣濱海新城建筑的工程實例，對預應力管樁的偏移、樁身損傷斷裂等工程問題的原因進行了分析，并有針對性地提出了處理措施[2]。楊維國針對曹妃甸圖書行政樓預制管樁基礎發生偏樁的事故，提出偏樁產生的主要原因是基坑周圍動荷載過大，引起樁身整體偏移。同時，提出針對性的處理措施，如邊坡卸載、控制土方開挖工程、控制沉樁過程等[3]。殷斌對砼預應力管樁基礎的傾斜糾偏、補強及預防措施進行了分析[4]。汪崢等針對寧波市鎮海區污水處理廠改擴建工程中，因部分預應力高強混凝土工程樁所處地基狀況不良造成的樁身傾斜問題，提出利用卸壓糾偏灌芯法進行處理。結果表明，該方法操作簡單、成本低、質量可控，經工程應用，具有良好的經濟效益，可在類似工程中推廣[5]。湯小平依據實際工程，介紹了射水水平頂拉法糾偏預制管樁的施工特點和方法。實施結果證明，該方法對軟弱場地中的預制管樁糾偏是有效的，工程實踐中具有可行性[6]。鄒海江針對預應力管樁在沉樁過程中遇到較厚的軟土層，容易引起樁身傾斜的現狀，闡述了預應力管樁在施工完成后發生傾斜偏位等質量問題時采用的水平頂拉糾偏與加固技術，指出該技術可以在最短工期內用較少費用完成糾偏加固[7]。孔文棟等分析了預應力管樁基礎傾斜的原因，并提出了預防措施[8]。

本文對深厚軟土場區超長管樁基礎傾斜偏移的四種情況，有針對性地設計糾傾糾偏方案，在確保其糾正后承載能力的基礎上，盡可能簡化方案步驟，節省工程支出。

1 深厚軟土場區超長管樁基礎傾斜機制

軟弱土層一般都具有壓縮性高、強度低、透水性差等特點。在施工過程中，由于軟弱土層的蠕變性及土體中未消散的孔隙水壓力，軟弱土層容易滑動產生巨大的擠推作用，造成樁體位移。比如，基坑開挖方法不當及沒有合理選擇基坑支護而引起土體間產生位移、一次性挖土深度過大、放坡不夠等都將導致管樁基礎傾斜[9]。其原因是，管樁在樁側軟土地基的不均勻推擠下，樁一側受到主動土壓力的作用，另一側受到被動土壓力的作用，從而使樁兩側存在壓力差;當主動土壓力大于被動土壓力，即樁側土壓力差值超過樁體抵抗力時，樁體就會產生位移。如果壓力差超過樁體截面抗力，樁體將會產生破壞。

當地表土層較軟或地表面較薄的硬土層下有較厚的軟土層時，若打樁時不采取相應技術措施，樁基支腳直接站壓在樁頂或樁頂土層上，形成對地表土層的擠壓作用，會硬將管樁推擠傾斜[10]。

2 深厚軟土場區超長管樁基礎傾斜糾偏方案與關鍵控制技術

2.1 深厚軟土場區超長管樁基礎傾斜糾偏方案

2.1.1 大傾斜樁糾偏技術方案。樁側以含水軟弱土層為主，整個樁側在糾偏過程中如果短時間施加過大力，必然會產生極大的超凈孔隙水壓力，瞬時的超凈孔隙水壓力在樁側可視為均布荷載，作用點位于上節樁中心，使樁產生過大彎矩，從而導致樁體被破壞，故建議在樁傾斜軸線上施加推力[F1]或拉力[F2]，使用收斂法逐級施加推力或拉力，逐漸糾偏，避免產生額外破壞。

推移過程中，樁體抵抗土體的被動土壓力，其優點是可以起到固定樁端的作用，缺點是產生與超凈孔隙水壓力同向的力，使樁體破壞更為嚴重，因此，需要在擬推移方向鉆孔釋放部分土壓力，排除水壓力。

2.1.2 小傾斜樁糾偏技術方案。對于上節樁重心投影在下節樁的俯視平面內，該種情況的樁傾斜較小。由于上節樁處于側阻力較小的土層中，在傾斜的樁頂面施加垂直壓力，該壓力對樁體有一定的糾偏能力。由于存在人為視覺誤差造成壓后接樁處錯位，需要加強測斜工作，較準確地確定豎向壓力方向。

2.1.3 整體位移樁技術方案。多節管樁的植樁是在接樁之后實施靜壓或打入施工。如果樁體上部出現整體位移，強震區考慮抗震因素，對該類樁建議棄樁，并重新施工;非強震區且安全等級較低的建筑，考慮經濟因素，在位移不大時，應制定詳細糾偏方案進行工程事故處理。

2.1.4 傾斜且整體位移樁技術方案。多節管樁發生傾斜并出現整體位移，應遵循“先糾傾、后糾偏”的技術方案，并按照前述糾偏技術方案設計和施工。

2.2 深厚軟土場區超長樁基礎的糾偏關鍵控制技術

2.2.1 反力設施的確定。反力設施的選擇應遵循現場查勘、一樁一工況的原則，同時需要考慮經濟條件，進行綜合確定。建議利用已經建成的基礎或廢棄基礎作為反力的支點，采用臥式千斤頂，降低施力點高度，避免出現傾斜樁拉斷。

2.2.2 鉆孔糾偏的關鍵控制點。采用鉆孔糾偏方案時，主動土壓力區的鉆孔深度應大于上節樁的樁長，最大程度上減少所需的水平推力，取土過程中使用的循環水不能直接排在場地內部。然后，采用小推力使偏位的樁復位，確保樁的安全性。若出現樁接頭或樁身斷裂較大的情形（錯位），也可采用粗鋼管緊貼樁孔內壁插入樁孔中校正樁接頭或樁身斷裂處，如有異樣，立即停止操作。糾偏后，樁周產生的空隙用砂采取震動填充方式回填密實。施工過程中，必須監測樁位的偏位變化情況。

糾偏之后，管樁孔芯應沖洗干凈，并清洗樁端，安放通長設置的鋼筋籠，澆筑比樁體強度高一個等級的膨脹混凝土。待灌芯鋼筋混凝土達到設計要求的強度后，選取測試樁豎向抗壓極限承載力和二次低應變檢測。

3 工程樁糾偏與分析

3.1 工程概況

某污水處理工程的地質條件從上到下依次為：素填土，厚度2.1 m，雜色，松散，土質不均勻，主要由塊石、碎石、角礫和少量黏性土組成，塊石粒徑20～40 cm，最大粒徑約80 cm;淤泥質黏土，厚12.7 m，灰色，飽和，流塑，高壓縮性，干強度及塑性高，局部具有水平微層理，層面間含粉細砂，含有機質及腐殖質，有臭味，含貝殼碎片，局部粉細砂含量較高;黏土，厚度8.5 m，黃褐色為主，局部呈灰藍色，硬可塑，切面較光滑，中等偏低壓縮性，干強度高，韌性高，土質均勻，含少量中粗砂、鐵錳質氧化物斑點、藍灰色條帶;強風化凝灰巖，厚度1.3 m，黃褐色，晶屑凝灰結構，塊狀構造，巖芯破碎，呈碎塊狀，風化裂隙發育，裂隙面有鐵錳質氧化物分布，錘擊聲啞、易碎。

該污水處理工程采用先張法預應力管樁，樁型PHC600AB（130），單節樁長5 m和10 m，錘擊沉樁，樁錘類型為DD83柴油錘。共計有56根直徑600 mm、樁長20～40 m的管樁。由于基坑開挖，該區域4軸至10軸，A軸至C軸的樁體不同程度地產生傾斜及偏位（見圖1和圖2），有4根樁的水平位移約2 m。

3.2 糾偏施工

采用GPS放點，確定樁中心點位的設計位置，以水平十字激光照準確定糾偏拉拔方向。用已建成基礎作為反力點，在千斤頂與基礎之間放置有足夠強度和剛度的墊板，防止基礎擠壓破壞現象的出現。

使用穿心式千斤頂提供拉拔力，穿心鋼束、牽引繩牢固地綁扎在樁身上（見圖3），埋入地下不小于2 m。拉拔力不超過額定出力最大值的80%，采用分級形式控制，分級荷載為25 kN，每級荷載偏差應控制在±10%。對于每級荷載維持時間，鑒于工況原因，不做具體規定，可根據傾斜側的鉆孔內水位確定，如果水位急劇下降，則維持時間應延長，等待水位恢復，再施加下級荷載;同時，應觀測拉拔側鉆孔狀態，如果土體擠壓鉆孔產生位移，應當用鋼管等物體進行干預，防止鉆孔閉合;建議維持荷載時間在15～30 min。

鉆孔前，樁體上部要采用鋼索進行有效固定，防止因鉆進、排擠土過程使樁體進一步產生傾斜。樁擠壓側地基進行鉆孔，形成連續破裂面，釋放地基被動土壓力和超孔隙水壓力。否則，拉拔瞬間產生的水壓力極有可能破壞樁身。已完成的鉆孔內應當留存液態水，水位與地面齊平，起到傳遞水壓力及抵抗部分土壓力的作用，不應使用含黏質土過高的置換泥漿。當樁身扶正后，樁側的鉆孔灌砂以大功率馬達或挖機挖斗進行振搗、填實，使接縫緊密。

管樁基礎經機械牽拉后，采用RSM-PRT（N）基樁動測儀、LC0104加速度傳感器，對該區域56根管樁基礎進行低應變檢測。其中，I類樁有11根，占所測樁數的19.6%;Ⅱ類樁有1根，占所測樁數的1.8%;Ⅲ類樁有40根，占所測樁數的71.4%;Ⅳ類樁有4根，占所測樁數的7.1%。典型低應變波形如圖4所示。樁芯灌注前，低應變檢測的Ⅲ類樁、Ⅳ類樁缺陷位置見表1和表2。

樁體扶正后，4根Ⅳ類樁進行補打施工。其余管樁的孔內通長配筋，采用加入早強劑的C40強度混凝土，通長澆筑，振搗密實。在7 d內嚴禁樁周圍10 m范圍進行土方施工。經過糾偏施工后，進行了樁位測量和樁體低應變檢測，結果表明，樁體位置和樁體完整性滿足設計要求。

4 結論

本文分別對傾斜樁重心投影在下節樁平面外的大傾斜樁、傾斜樁重心投影在下節樁平面內的小傾斜樁、樁體上部發生整體位移、傾斜且整體位移樁，設計和制定糾偏技術方案和關鍵控制技術。然后以某污水處理工程的樁基礎糾偏為背景，對傾斜偏移樁采用鉆孔卸荷逐級加載的糾偏方法，填芯混凝土加固受損管樁。通過樁位測量和樁體低應變檢測，樁體位置和樁體完整性已經滿足設計要求。

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