预应力管桩倾斜、断裂的预防和处理

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对地表土层的挤压作用，硬将管桩推挤倾斜，因为房屋建筑工程的布 桩一般都较密集，预制管桩施工无论采用现有哪种机械施打，其支腿 都难以躲开桩位。特别是静压法沉桩施工，桩基加配重需 2500KN-3500KN，大直径桩需 400KN-600KN，其支撑桩基的每个船 形板面积约 8 米×1.2 米，桩基压桩、移位、转身，能对地表面产生 130KN-300KN/m2的压力，直接挤压地表土而推挤已施工完的管桩。 2.1.2 打桩（静压桩）施工参数控制不合理。如选用锤击法沉桩， 锤击数一般单节桩控制在 500 锤以内，整根桩控制在 1500-2000 锤以 内，多打桩身质量可能受损，如选用静压沉桩，静压力值不能超过桩 身的材料限值，超压则桩身砼受损。 2.1.3 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。 2.2 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。 2.2.1 土质软，土体中富含地下水，抗剪强度低。 2.2.2 一次性挖土深度过大，放坡不够，引起土体滑动。 2.2.3 挖机及运输车辆的作用。当土质较软，特别是淤泥质土时， 挖机和运输车辆如果直接站在桩顶土层上，可对桩顶土层形成 120KN-160KN/m2的压力，软土层承受不了的，必然造成土体受挤压 后滑动，如浙大新校区 13#楼预制管桩倾斜断裂即是如此。
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2.2.4 基坑支护不牢，放坡不够，有明流水引起土体滑动塌方。 2.3 预制管桩选型不当。当地基土上部软土层较厚时，选择薄壁 型管桩或一般 A 型桩极易出现倾斜断桩，如嘉兴金都佳苑工程。 3、预防措施 3.1 根据现场地质条件、单桩承载力要求和沉桩设备条件选择类 型合适、质量合格的预制管桩。如单桩承载力极限值 1800KN 左右的 桩，在地基土上部软土层较厚时，下部几节可选用薄壁型管桩（即 PTC 类型桩） ，最上部一节可选用一般预应力管桩中的加强桩（即 PC-B 类型桩） 。以 PTC-600（70）型桩与 PC-B600（100）型桩比较， 前者的极限抗弯矩为 167KN·m，后者为 430 KN·m，二者相比相 差 2.6 倍。如果上部一节选择抗弯能力较强的加强桩，下部选择薄壁 型桩，这样即能满足承载力要求，又可达到经济，减少浪费、方便施 工的目的。 3.2 对施工场地进行必要的处理。在打桩或挖土施工前，如果地 表土层较软，或虽地表土层较硬，但厚度相对较薄时，应在机械行走 的位置填一定厚度的碎石，减小机械对场地表面土体的挤压作用。 3.3 合理控制沉桩参数。锤击桩主要控制单节桩和整桩的总锤击 数不要超过限值。静压桩主要是根据选择的桩型控制静压值。 3.4 合理选择基坑开挖施工方法。 3.4.1 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。
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有的甚至达到了 3%以上。值得注意的是此时桩虽然未断，但弯曲部 位桩身可能已产生较多的微裂纹。 1.2.2 倾斜桩的危害。倾斜桩虽然未较大裂缝，但其承载能力已 大大降低。以Φ600PCA 型桩为例说明如下： 其允许抗裂弯矩值为：M k =164KN·m 其极限抗弯弯矩值为M uk =246 KN·m 桩身竖向承载力设计值为 Q=2364-3012KN 假设桩的单桩承载力为 1000KN 则有 e=246KN·m÷1000KN=246mm，即此时如桩倾斜的偏心距 大于 246mm 时， 桩在承力的情况下可能发生突然断裂而丧失承载力。 假如倾斜的位置发生在桩深 9 米以上部分，这此时桩的倾斜度为 i= 左 i=246/9000=2.72%。从以上分析中可看出，倾斜桩其倾斜度超过一 定界限时必须处理。 1.3 断裂但不倾斜。 1.3.1 预制管桩断裂，但不倾斜多发生在接桩部位和桩箍筋间距 变化处。 1.3.2 断桩危害。为缺陷桩，桩承载能力和耐久性降低。 2、预制管桩倾斜、断裂的原因分析 2.1 打桩施工方法选择不当。 2.1.1 地表土层较软，施工时未采取相应技术措施。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
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右，轻轻拉动手动葫芦，边拉边对桩进行测量，不可拉过。倾斜量大 的桩，应分几次拉直，当感觉拉动手动葫芦很吃力时，应再进行取土 后再拉动手动葫芦。桩扶直后，桩周产生的空隙用砂或碎石填实。 4、对纠偏扶正的桩进行检测，看其是否在纠偏施工中发生断裂， 如无异常可进行下步施工。 4.3 断桩的处理。 4.3.1 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，只能采用补桩或其它方法处理。 4.3.2，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
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M k ≥P×e e=i×H 式中：M k ——管桩抗裂弯矩 P——承载力 e——桩倾斜水平距 i——桩倾斜度 H——桩倾斜深度 就某个工程而言，往往桩型是统一的，则M k 值也是固定的，单 桩设计承载力P值也是固定的，由上述公式可以看出，当桩管桩倾斜 度i一定时，随着桩倾斜深度H值的增加而出现e值增大，而使管桩安 全承载能力P值减小；而当管桩倾斜深度H一定时，随着桩倾斜度i的 增加而出现e值增大，而使管桩安全承载能力P值减小。对于不满足 M k ≥P×e的桩均应进行处理。 4.2.2 处理方法 倾桩倾斜超过倾斜级限量值的，无论其是否发生断裂，均应进行 纠偏扶正处理，将其倾斜度控制在允许的范围内。纠偏扶正根据土质 情况，采取如下方法： 1、较浅的（一般 2-3 米内）可以将桩倾斜反向土方挖除后扶正。 2、较深的可以用钻孔取土、高压水冲取土等方式将桩倾斜反向 桩一侧土取出后扶正。 3、在取土前，应在桩倾斜的反向打好地锚，用细钢丝绳、手动 葫芦将桩与地锚连接起来，取土深度需要超过桩倾斜深度 0.5-1 米左
预应力管桩倾斜、断裂的 预防和处理
先张法预应力管桩因有抗压强度高、方便施工、缩短工期、施工 不受季节限制等优点，被广泛地应用到各类房屋建筑和其它工业、公 用工程的基础之中，但预应力管桩抗侧弯较薄弱，稍有不慎便会发生 倾斜、断裂，对倾斜、断裂的预应力管桩处理上各家都有些各自的作 法，有的甚至提出倾斜而不断裂的桩可以不用处理，本文作者结合多 年的工作经验，对预应力管桩倾斜、断裂的预防和处理谈谈自己的观 点： 1、预应力管桩基础工程中常出现的几种问题 1.1 倾斜断裂 1.1.1 浅部断裂。 一般断裂位置多发生在深度 4-6 米左右， 也有的 在 3 米以内， 出现这种情况多数是断桩位置的上下有相对比较坚硬的 土层。 1.1.2 深部断裂。一般断裂位置多发生在 8-12 米的范围内，出现 此种情况一般是地基土上部软土层较厚。 1.1.3 断桩的危害。断桩则为缺陷桩，桩的承载力达不到设计要 求。 1.2 倾斜 1.2.1 笔者多次遇到预应力管桩下部垂直，上部倾斜而不断裂的 现象，多发生在地基土上部软土层较厚的情况。桩倾斜度超过 0.5%，
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4.1.3 根据具体情况对桩进行低应变检测，检测桩的入土深度、 桩的完好性及存在缺陷的部位。如必要时应 100-%检测。 4.1.4 检测桩的倾斜度，可将桩管内泥土挑空，清洗干净后线锤 检查，也可在桩顶用水平尺检查后推算桩的倾斜度，即将水平尺放平 后一侧紧贴倾斜桩顶高的一侧，另一侧则显示出桩顶高差，此高差与 桩径的比即为桩的倾斜度，即：i=a（桩顶高差）/d（桩外径） 。 4.1.5 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。 4.1.6 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度，倾斜位移量， 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。 4.2 倾斜桩的处理 4.2.1 倾斜桩倾斜极限量值分析 倾斜桩的倾斜量值超过允许限度值时无论桩是否产生断裂， 均应 进行处理，此时桩在承受上部荷载时将产生一个附加弯矩 M，当： M=P×e＞M k 时，桩将产生破坏，失去承载能力。 桩的极限倾斜量值与桩型、倾斜深度、桩承载力有关，其函数关 系式为：
裂缝位置
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 只有芯桩承力， 桩的承载力由芯桩 不承力，
托板-6mm
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：
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3.4.2 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。 3.4.3 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。 3.4.4 挖机和运输车辆距桩位较近时加垫路基板。 3.4.5 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。 3.5 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。 值得注意的是预防措施往往不是单一的一种方法， 而是选择多种 方法，综合运用。 4、预制管桩倾斜、断裂的处理 4.1 对倾斜、断裂预制桩的检查。在处理前，首先应对倾斜、断 裂的预制管桩进行检查，分别查清倾斜和断裂桩的数量、位置，倾斜 或断裂的深度，倾斜度等数据，具体可采取如下方法： 4.1.1 进行现场调查。检查倾斜、断裂桩的位置、数量。 4.1.2 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，标注在图纸上。应值得注意的是所侧得桩位偏移值不一定 完全是桩倾斜原因产生，也可能是打桩就位时产生的偏移，测得的数 据应与其它检测结果综合分析。