一、工程简介及地质情况

 

　　天津临港1#、2#船坞工程陆上施打PHC管桩约19315根，主要分布在坞室底板、坞墙、水泵房、出水池、吊车道、顺岸码头、锚碇区等。设计要求PHC管桩桩身全断面需进入持力层的第④层粉砂层3m（桩尖另计），桩长为22～37m。临港船坞工程所处位置为吹填造陆区域，业主提供场地时已经过真空预压处理，但由于处理效果较差，地基承载力小于30KN/m2，表面的砂层下是平均厚度为10.5m的流塑状粘土。坞室土方开挖采用分段阶梯分层开挖形式，阶梯的边坡坡度根据软土的稳定性而定，控制在1：2.0~3.5之间，根据软土的稳定性适量留置部分反压土，以使反压土与基坑的地连墙帷幕结构共同抵抗墙后土压力，这样可减少地连墙结构部分位移累积。待基坑中心部分土方开挖完毕后再挖除反压土。

 

　　施打后的桩基在满足贯入度要求的情况平均偏高3~5米，经历夏季的几场大雨，坞室开挖预留的反压土不足以保护过高的管桩，造成很多桩基向坞室内倾斜、断裂。

 

　　1#、2#坞室底板和水泵房四周出现倾斜管桩共125根。经低应变检测共有40根损伤桩，即III类桩、55根断桩，即IV类桩，其中III类桩中桩身损伤位置在2.0m~10.0m范围，IV类桩中断桩位置在1.5m~17.0m范围。对此部分III类、IV类桩要采取纠偏加固技术处理。

 

　　二、纠偏可行性分析

 

　　⑴管桩有较好的桩身质量和桩身强度。

 

　　⑵管桩的缺陷部位仅在第一节管桩范围以内，且桩身未出现明显断裂。

 

　　⑶管桩的焊接质量有一定保证。

 

　　⑷施工场地能提供纠偏的反力结构。

 

　　本工程的断桩经巡查发现桩身质量较好，根据小应变检测结果，倾斜、损伤、断裂的管桩缺陷部位绝大部分在2.5m~5.0m，并且借助已施工的相邻的稳定的水泵房墙体或坞室底板等作为反力结构，因此具备纠偏的大部分条件。三、技术处理措施

 

　　⑴对III类桩采取纠偏后至少浇筑至损伤处以下2米的桩芯加固措施；

 

　　⑵对IV类桩断桩位置在3m以内的可采取纠偏后现浇框架柱方式处理；

 

　　⑶对IV类桩断桩位置在3m以上的可采取纠偏后管桩内施工Φ380mm灌注桩的技术处理措施，灌注桩桩底标高至少在断桩位置以下4m。

 

　　四、纠偏加固原理和施工方法介绍

 

　　4.1、原理介绍

 

　　拉顶法（即桩顶施加水平拉力），类似于顶推法。拉顶法是利用手拉葫芦在桩顶施加水平拉力，并卸除桩侧部分土压力，以使此桩基复位的一种方法。该方法适合于临港船坞的软地基基础，且具有施工快捷、简便以及成本较低的优点。为满足验收要求并确保承载力，对管桩垂直度偏差和桩位偏差均大于规范的管桩，先进行拉顶法纠偏，再进行灌芯填筑。

 

　　拉顶法（即桩顶施加水平拉力）力学指标验算：桩顶水平拉力设计值：根据（JGJ94-2008建筑桩基技术规范）规范5.4.2.5当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下式估算预制桩单桩水平承载力设计值：

 

　　（1）

 

　　其中桩的水平变形系数：

 

　　（2）

 

　　对于软粘土m=4MN/m4，

 

　　b0=0.9x(1.5d+0.5)=0.9225

 

　　I=92.6MN.m²

 

　　α=0.525

 

　　取χ0α=10mm

 

　　VX=2.441

 

　　则Rh=54.9KN

 

　　故此，采用小于Rh的水平拉力对管桩的桩身是安全的。

 

　　4.2、纠偏加固施工方法：

 

　　采用GXY-1钻孔设备、集水箱、5t拉葫芦、钢丝绳等一些辅助设备。施工步骤如下：

 

　　⑴桩身清孔：采用高压水枪结合人工清除桩内的淤泥，清孔深度应该在损伤或断裂位置2~4米以下。

 

　　⑵倾斜度和桩位测量：采用吊锤法测试桩3~5米范围内管桩倾斜情况，并计算倾斜度，管桩偏位根据轴线采用钢尺进行测量。

 

　　⑶钻孔排土：根据偏位的程度在桩前侧用钻机钻孔，钻孔直径宜为400mm，清除桩身前侧土体，以有利于用较小的水平拉力回复桩位。

 

　　⑷拉桩纠偏：选择可靠的反力结构，安装拉力装置，就位手拉葫芦，拉桩移位，严格控制拉桩移位的速率，通过若干个行程将管桩拉至复位。纠偏以桩身上段垂直为准（垂直度小于1%）。在纠偏过程中，若桩身出现明显断裂和错位无法进行纠偏，应立即停止施工。

 

　　⑸混凝料填筑：在管桩纠偏过程中，在桩侧的孔穴内，灌入5~25mm碎石和砂性土填充，人工插捣致密，使桩侧和桩底虚土中的孔隙部分被碎石和砂性土充填，并较大幅度的增加桩侧和桩底一定范围内的土体强度和变形模量，提高桩底土的抗偏荷载能力。

 

　　⑹垂直度复测：用强光电筒和线坠复测。

 

　　⑺桩内填芯：填芯前用高压水枪和钢丝刷清洗管桩内壁，然后通过吊机在管桩内下放钢筋笼，下端焊一厚5mm的钢档板，内浇C40掺12%UEA的微膨胀混凝土。

 

　　a．对III类桩采取纠偏后浇筑至损伤处以下2米的桩芯加固措施。桩芯钢筋笼主筋采用6Φ25mm、10Φ20mm。如管桩损伤位置在桩顶以下5.5m，则灌芯桩长为7.5m，灌芯钢筋笼长度为8.25m，并且在损伤位置箍筋加密。

 

　　b．对IV类桩断桩位置在3m以内的可采取纠偏后现浇框架柱方式处理。具体方法为开挖桩周土至裂缝以下，凿桩至裂缝以下30cm（桩身钢筋保留，桩身钢筋长度不足时用Φ20钢筋按规范要求接长），框架柱主筋采用Φ20mm，箍筋采用Φ8圆钢，在裂缝所在位置3m范围加密布置箍筋。现场绑扎框架柱钢筋，支立框架柱模板，现浇框架柱至设计标高。如断桩位置在桩顶以下5.0m，则框架柱高度为6.1m。

 

　　。

 

　　c.对IV类桩断桩位置在3m以上的可采取纠偏后管桩内施工Φ380mm灌注桩的技术处理措施，灌注桩钢筋笼外径34cm，主筋采用①号筋，8Φ20mm，②号箍筋采用Φ8mm圆钢，上部间距15cm，下部间距25cm，③号加强筋为Φ16mm，每隔1m间距均布布置，详见图4。灌注桩桩底标高至少在断桩位置以下4m，如断桩位置在桩顶以下10.0m，则灌注桩桩长为14米，钢筋笼长度为14.75m。

 

　　⑻对所有经纠偏加固技术处理的管桩再进行高、低应变检测，以此确定经加固处理的桩基是否具备使用条件，以便进行下一步施工。

 

　　如1#坞坞底板Ⅱ11-e-7管桩断裂位置在桩顶以下5.7m，按照上述方法施工后对其进行高、低应变检测，桩身完整性检测结果为Ⅱ类桩，单桩极限承载力达到4052K，满足设计提供的承载力要求。经设计单位对检测结果审核得出结论：倾斜、损伤、断裂的PHC管桩经纠偏加固技术处理后满足使用要求。

 

　　五、结束语

 

　　对临港船坞软土地基上出现的倾斜、断裂管桩的纠偏加固技术处理取得了实质性的成功，总结如下：

 

　　⑴对流塑状软土的基坑，挖土应均衡分层进行，采用分级放缓坡开挖，以免出现滑坡对大量桩基产生破坏。

 

　　⑵对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，采用高光探照检查、钢筋探查和线锥检查等方法。若发生错位现象只可采取补桩或其他可靠处理方法。

 

　　⑶在纠偏加固处理损伤、断桩时，在灌注桩芯混凝土前，纠偏扶正的钢丝绳拉力不允许放松，灌芯完成24小时后才可放松手拉葫芦，放松时观察桩是否有反弹现象，如有反弹应适当延长放松时间。

 

　　⑷采用水平拉顶法纠偏，具有良好的经济效益，实用性强，安全可靠。

 

　　参考文献：

 

　　[1]JGJ94-2008建筑桩基技术规范.

 

　　[2]JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范.