结合工程实例谈倾斜预应力管桩的施工方法

结合工程实例谈倾斜预应力管桩的施工方法

摘要：该工程为多层教学综合楼，6层，建筑面积为25817m2 ，均连廊连接，结构形式为框架结构.桩基采用pc-500（100）和

pc-ab400 （75）应力管桩，一桩一柱共793根。文章介绍了该学校的教学楼工程采用预应力管桩的基础设计，在施工中出现局部桩倾斜度超过规范允许的偏差后，进行承载力计算分析处理的成功实例。

关键词：工程实例；预应力管桩；施工方法

1、工程的地质情况

该工程各土层岩层及自上而下（均全场地）分布如下：

（1）杂填土层，局部有夹填的块石碎砖：厚度2.4～4m；（2）淤泥质粉质粘土夹粘质粉层：厚度4.7～7.4m，呈软塑状；（3）淤泥沉质粘土层：厚度7.5～10.5m ，干强度及韧性中等，呈可塑～硬塑状；

（4）残积成因的砂质粘土层：厚度8.6～12.3m，呈可塑～软塑状；

（5）散体状、碎裂状强风化花岗岩岩层：厚度2.7～4.2m ，埋深由东向西为-27.8～-30.9m；

（6）中微风化花岗岩：基岩的埋深为-34.5～-38.3m；

（7）基岩：全场地分布.

2、设计的技术指标

基础设计采用端承摩擦桩，桩身为pc-ab500（100），预应力混凝

土管桩，桩端持力层为散体状、碎裂状强风化花岗岩层，单桩桩顶竖向力设计值r=1200kn，桩身混凝土强度等级为c40，纵向配筋为10φd10.7通长.

桩身采用工厂预制，压桩采用pc400型静压桩机，经现场试打桩后确定：（1）以有效桩长26m控制为主，压桩终压值为2690kn；（2）桩长达不到时，压桩终压值提高到4860kn ，最后5分钟持荷的累计贯入度为≤20mm.

3、土方开挖后的工程桩情况

该工程压桩结果：桩长均在24～27m之间. 工程桩竣工后，采用中型机械配合人工进行土方开挖，当桩头露出基糟后发现东南侧的个别承台和东侧两个边轴线的基桩有倾斜的现象；其中，东南侧的部分承台的桩倾斜方向没有规律；而东侧的桩均向东倾斜，倾斜角在5～12之间.

为慎重起见，经相关部门共同研究决定：全部桩基进行低应变动力检测.检测结果：没有倾斜的基桩772根为i类桩；出现倾斜较大的21根基桩中：有18根ii桩，8根iii类桩（iii类桩的主要问题是桩身出现水平裂纹，裂纹位置普遍出现在板下标高以下1～2m处. 经开挖检查有裂纹桩的四周土层后，裂纹都在倾斜方向的背向，裂纹沿周长方向长度120mm左右，但并未贯穿） .

根据检测结果，并结合工程桩的结构受力情况，在i、ii 类桩中随机抽选18根，在iii类桩中有意抽选了一根倾斜度较大的基桩作静载检测试验.静载结果：3根桩的q-s曲张图均呈缓变形，静载

荷载值至2650kn时，桩顶总沉降量11mm，s-lgt曲线图较均匀，未出现明显跳跃.单桩竖向极限承载力标准值满足设计要求，且有较大的富余；其中倾斜桩静载后未发现有新的异常情况.

4、基桩倾斜的原因及对承载力影响的分析

4. 1 产生基桩倾斜的原因分析

主要有以下原因产生：①东南侧部分承台范围的群桩倾斜及出现方向没规律，与打桩过程的垂直度控制不严格有关；②与土方开挖过程的机械侧压有关. ③原东侧有渔塘回填，受打压桩过程中向东挤土侧压力大有关，另外，现场在打这部分桩时恰好遇到下雨，桩机最大下沉达0. 6m深，后来采用整场地回填碎石才得以解决（塘碴2200m3） . 因此，桩倾斜与上述种种原因都有一定关系.而产生东侧两条轴线桩同方向倾斜，很明显是由于该两栋的地基由原池塘回填而造成的.从现场看也确实发现土体开裂并向东滑移.

4. 2 倾斜桩的承载力影响分析

对于东南侧部分承台范围的群桩倾斜，由于倾斜度的偏差均未大于倾斜角正切值的15% ，而且倾斜方向不规则，除对单桩竖向承载有稍微减弱外，对水面荷载的承载能力应该是有利的，在此就不再展开分析.对倾斜度较大的东侧两边轴线的21根，桩虽然也挑选了一根进行静载试验，静载结果也符合设计要求，但是否具有代表性？其他20根桩中选择承载最不利的桩进行验算也是必要的.

4. 3 倾斜桩的承载力计算分析

下面以最不利的一根412#桩为例（详见图1）进行以下计算分

该桩倾斜12°，从地质勘探报告反映的入各土层情况为：淤泥层厚度5.2m ，砂质粘土层厚度8.6m ，花岗岩残积砂质粘土层厚度4.2m ，散体状强风化花岗岩层2.7m。

4. 3. 1 倾斜桩的单桩竖向承载力计算

根据《建筑桩基技术规范》提供的公式〔1〕进行计算。

（1）不考虑桩倾斜时单桩竖向承载力设计

该批桩从单桩的竖向承载力分析是能够满足设计要求的，但从受水平力和整体的稳定性看还是不利的；由于东侧的土体已经出现滑移，土体对桩已经产生侧压力，对桩的稳定和桩顶变位限制非常不利，因此，为确保基桩质量的耐久性和结构安全，现场从设计和施工方面采取了以下措施：

（1）对边轴线土体滑移严重的部位去土卸荷；

（2）临时在东侧补打一排钢板桩进行土体稳定加固，在土体稳定后浇筑一道混凝土挡墙；

（3）对卸荷和为检查裂缝而进行土方开挖的部位进行填砂，并在底板混凝土浇筑时预留高压灌浆孔，待底板施工完成后进行高压灌浆，使桩顶周边的填砂固化成为砂浆岩，以抵抗桩顶附加的水平应力，同时也填补了底板下的空隙以及封闭地下水对桩裂缝处钢筋的腐蚀；

（4）在边轴线东侧补12根倾斜角为12°，倾斜方向与目前倾斜桩倾斜方向相反的预制桩，以抵抗原倾斜桩产生的附加水平应

（5）把东侧两边轴线的部分承台合并，并与后施工的相反方向倾斜的桩以大承台联系在一起，使双向的附加水平应力在承台内部给予消除；同时加大与中部连接的地梁，以增加基础整体的刚度，提高抵抗因水平力产生的对地梁的拉力；

（6）在东侧设置了5点桩顶水平位移观测点.

6、结束语

综上所述，从以上的承载分析提醒设计、施工在遇到桩倾斜时，应根据倾斜桩分布情况、倾斜程度进行具体计算分析和处理。