软土地基管桩倾斜断裂事故预防与处理研究

摘 要：基于工程实例对产生预应力管桩倾斜事故原因进行了分析，提出了深基坑土方开挖过程中避免管桩倾斜断裂的预防措施，并根据管桩倾斜破坏程度的不同分别采用了补桩和纠偏灌芯的处理方法。处理后的检测结果表明上述多方案处理方式满足设计要求，可降低事故处理费用。

关键词：软土地基；管桩；倾斜；纠偏

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A

前言

预应力管桩具有规格化生产、成桩质量易于控制和检查，施工周期较短，沉桩质量比灌注桩有保证，经济性较灌注桩优。施工场地周边条件允许的情况下，预应力管桩在沿海地区广泛采用。但是，预应力管桩抗剪能力较差，抗弯强度低，在挖土过程中受到外界水平推挤或挖土机碰撞时很容易使预应力管桩产生裂隙，桩位偏移，桩身损伤断裂，斜桩等问题，使单桩承载力不能满足设计要求[1-3]。

本文以管桩倾斜事故为例，分析了管桩倾斜事故发生原因，提出了管桩倾斜预防措施以及处理措施。

1.工程概况

宁波某软土地基住宅工程总建筑面积约4.5万m2，由五幢18层高层建筑及一层满铺地下室，上部结构体系为框架-剪力墙。主楼基础形式为静压PC-AB600（130）管桩，桩长约52米，持力层为圆砾层，单桩极限承载力为5000KN，布桩489根；纯地下室部分区域基础形式为静压PC-AB550（110）管桩，桩长约42米，持力层为粘土层，单桩承载力为3000KN，布桩292根。地基土物理力学性质见表1。

2.桩倾斜事故原因分析与预防措施

2.1管桩倾斜事故原因分析

（1）本工程所在地为沿海地区，从表1可知淤泥质粉质粘土层较厚，埋深约为15米。淤泥质粉质粘土具有较强的流动性，受外力的影响容易产生流动推力，破坏工程桩与维护体结构，造成工程桩因流塑质土应力侧向释放导致桩身倾斜。

（2）围护工程完成后，施工单位在围护工程外侧修筑施工临时道路，塘渣填筑高度约1米，由于地面荷载超过了地基土的承载力，引起地面大量沉降和水平位移，而淤泥质粘土由于强度低，故其产生的侧向滑移较大，并因此使管桩产生倾斜。

（3）本工程管桩在施工时采取静压沉桩，根据设计要求采用500吨的抱压桩机。由于桩机质量大，在打桩行走过程中对土体性能破坏严重，导致土体之间的摩擦力降低，土地流动性增强，使得工程围护周边土体的强度降低，在一定程度上加剧了工程桩倾斜。

（4）本工程按设计要求进行了围护施工，考虑到工程造价，设计时安全系数考虑偏低。

（5）基坑开挖时开挖方案不合理、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。

上述几个因素共同作用，最终导致工程桩倾斜事故的发生。

2.2桩身倾斜事故预防处理方法

（1）从本工程的管桩倾斜情况来看，对淤泥层较厚的地区进行基坑开挖施工前应制定完备的基坑开挖方案，先对施工场地四周按设计要求进行基坑支护， 再对基坑内淤泥进行开挖。

（2）基坑周边尽可能避免采用重型桩机静压沉桩，减少对原状土体性能的破坏。

（3）基坑周边尽可能避免存在堆场，尤其是土方、钢筋等堆场。

（4）当基坑监测出现异常时，尽快对基坑周边进行卸荷处理，防治事故进一步发展。

（5）基坑水位较高时，应采取降水措施。

3.管桩倾斜事故处理

3.1管桩倾斜事故常用处理方案

管桩倾斜后一般采用补桩加固和纠偏灌芯处理方式。

（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）纠偏灌芯，即先将管桩桩位纠正、通过在管芯中添置钢筋笼后再注入混凝土进行补强。

3.2管桩倾斜事故处理原则

在本工程管桩倾斜事故处理前对上述工程桩的偏位尺寸、倾斜角、低应变检测以及可能断裂部位进行了详细排查，并根据文献[4、5]提出如下处理意见：

a）I类工程桩：偏位值小于150mm，不进行处理；偏位值大于150mm，根据其所在部位，作适当灌芯处理。

b）II类工程桩：偏位值小于600mm，倾斜反方向侧打泄压孔回位处理，回位后偏位值小于200mm即认为符合处理要求，根据其所在部位，作适当灌芯处理；偏位值600-1000mm，倾斜反方向侧打泄压孔，倾斜反方向侧打泄压孔回位处理，回位后偏位值小于200mm即认为符合处理要求，然后灌芯补强处理，填芯前清洗桩管，通过吊机在管桩内下钢筋笼，主筋为6φ20，在断裂位置另加6φ20，钢筋笼下至断裂位置下3m，并保证填芯超过第一节桩身，钢筋笼底焊接5mm厚薄钢板托板，桩内浇灌C40微膨胀混凝土。

c）III类工程桩：偏位值小于1000mm，倾斜反方向侧打泄压孔，倾斜反方向侧打泄压孔回位处理，回位后偏位值小于200mm即认为符合处理要求，然后灌芯补强处理，填芯前清洗桩管，通过吊机在管桩内下钢筋笼，主筋为6φ20，在断裂位置另加6φ20，钢筋笼下至断裂位置下3m，并保证填芯超过第一节桩身，钢筋笼底焊接5mm厚薄钢板托板，桩内浇灌C40微膨胀混凝土。

d）偏位值大于1000mm或无法纠偏的工程桩：钻孔灌注桩补桩加固处理。

3.3管桩倾斜处理后检测结果

工程处理后，对所有纠偏处理工程桩进行低应变检测， I类桩25根、II类桩13根，满足设计要求；并对其中5根纠偏处理管桩和钻孔灌注桩进行了高应变检测，高应变的检测结果表明，纠偏处理管桩和钻孔灌注桩的竖向承载力满足设计要求。

4.结论

4.1软土地基深基坑施工时，应重视基坑围护设计，避免因基坑围护设计安全性不足引起基坑内管桩倾斜断裂事故发生。

4.2深基坑围护施工应严格按专家论证的基坑围护设计进行施工；土方开挖应严格按专家论证的土方开挖方案进行，避免超挖、乱挖现象发生。

4.3软土地基深基坑周边应避免采用超大型桩机行走引起基坑围护土地强度降低，导致基坑围护失稳，造成工程桩受土地挤压偏位。

4.4管桩倾斜事故采用纠偏-补强相结合的处理方式具有很强的可行性、可操作性以及经济性。