预应力管桩倾斜、断裂的预防和处理

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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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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。
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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
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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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(1.5m)不可取,应经计算确定。 4.3.3 基本思路假定 ⑴接桩方法。将纠偏扶正的管桩中间空心部分清理干净,把绑扎 好使其造成芯桩,并且焊有托板的钢筋笼放入管桩空心内,浇筑砼, 养护 28 天后做载荷试验,如符合承载要求,则可进行下一步施工。 采取此办法接桩,则需要确定如下两个数 据。 ①接桩时芯桩在断裂缝以下锚入断裂 缝下边一段管桩内的深度;
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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:
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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d s 2 p

2P ds
式中:p—桩设计承载力特征值 d—管桩空心直径(芯桩直径) h—芯桩锚固深度 s—芯桩与管桩空心壁摩擦力系数。根据管桩内壁粗糙程 度可选定 0.6~0.95。 ④芯桩配筋和砼强度计算。按照以上假定,根据钢筋砼桩轴心受 压公式可以确定出芯桩的配筋和砼强度值:
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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。
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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