摘要：随着城市建设的快速发展和人类物质文明生活水平的逐步提高，人们对地基施工技术工艺不断改进和更新。在地基基础事故处理中, 往往会遇到由于地基不均匀沉降引起工程事故, 必须选择合理的地基基础补强方案及时对建筑物进行加固处理后才能安全投入使用。
关键词：建筑地基结构设计；补强技术；应用
某工程由15幢17层高层住宅和活动中心、幼儿园等公建配套组成，总建筑面积约为140000m2，由于地质和施工等原因导致地基在施工过程中出现了桩体的偏位和断裂现象，后经专家组实地考察、分析论证和采取技术措施得以有效修复。
一、常用的纠偏补强方法
1.开挖凿桩接桩法。该方法的原理是将工程桩开挖至断裂面，凿除断裂桩以上部分工程桩，采用普通管桩接桩方法，用钢筋混凝土二次接桩至设计标高。该法只适用于管桩断裂面距基底较浅的情况。
2.补桩加固法。补桩加固法即在断桩周边适当位置补打工程桩，替换该断桩。因预应力管桩一般为大吨位桩，需用大吨位桩机来施工，而经土方开挖后，大吨位桩机不可能再进场，不仅对场地的要求比较高，费用也高，同时会对周边的桩产生一定的影响。
3.冲淤水平顶拉纠偏法。本方法是采用冲淤手段减小断桩纠偏方向土压力，借助反力支承系统使用手动葫芦提供水平拉力（也可使用千斤顶提供水平推力），使断桩复位，桩孔内放入钢筋笼并灌注混凝土，使桩得以加固的施工方法。综合以上几种方法，经过施工单位、设计院、建设单位和专家的共同努力和研究，采取了冲淤水平顶拉纠偏法，对工程中的偏位和断裂桩进行了纠偏和补强。
二、原因分析
经过对桩基现场实地考察，结合检测报告经专家论证，对该工程桩偏位和断裂的原因分析如下：
1.工程地质原因。地质情况很差，地质变化明显，具体表现为：淤泥质黏土层明显偏厚，土内含水量高，且在37～38m处有较厚的粉砂土，因粉砂土承载力很高，很难穿透。桩受到重压力在穿越粉砂土时，上部的淤泥质土对桩身的束缚力很小，导致桩身偏位情况的发生。
2.场地回填土强度不符合要求。原场地为渔塘，业主方未采取换土措施或土体加固，只进行了简单的表面回填矿渣，因静压桩机吨位大，桩机在打桩过程中多次发生桩机沉陷。导致土体侧向挤压，进而应力向周边扩散，致使已完成的桩基出现偏位和断裂现象。
3.桩基施工方案未针对挤土效应采取技术措施。本工程桩基面积大、密集度高，桩置换率达4.8%，且打桩速度快，平均每天打桩21根。因预应力混凝土管桩属挤土型桩，在施打大面积密集桩群时尤其是封闭式桩尖，往往造成先打入的桩被后打的桩挤土产生倾斜偏位。
三、补强技术措施
预应力管桩由于内孔空心，抗剪性能较差，若桩基施工和土方开挖过程中不加以重视（控制沉桩速率，开挖标高差等），常会出现桩身断裂甚至折断等质量事故，对此如何进行补强加固是该型桩基施工中的一个难题。结合现场实际情况综合考虑，最终确定的施工方法的具体步骤如下：
1.纠偏前准备工作。先采用高亮的手电筒对桩的内孔进行检查，检查内容包括倾斜度和较浅部位的平面断裂位置，对偏位桩按不同程度做好分类，再结合桩检测报告对出现需不同程度纠偏的桩用不同的方法进行处理，处理措施如下：一是桩身倾斜度不大于1%的Ⅲ类桩，灌芯至断裂位置下3m。二是桩身倾斜度大于1%的Ⅲ类桩（断裂、错位），先进行纠偏，使满足整根桩垂直度偏差不大于1%后，灌芯至断裂位置下3m。
2.纠偏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对出现桩身倾斜度大于1%的Ⅲ类桩（断裂、错位）先进行纠偏工作，纠偏步骤如下：一是先开挖混凝土垫层同时挖去桩身偏位反方向土，开挖范围根据桩的偏移程度确定，一般挖至混凝土垫层下2～3m。二是根据桩偏位方向用手拉葫芦利用周边桩对偏位桩进行定方位和角度，在专人指挥下开始均速缓慢拉动葫芦，逐步纠偏;前期以100mm/h的速度进行，到后期则采用50mm/h的速度进行，在纠偏过程中应对桩的角度进行观测，以便在纠偏工程中控制。三是为防止纠偏后的桩回弹变形，随即在纠偏反方向用钢管和角钢制作承托，在纠偏反方向管桩外侧壁上用角钢进行铺设（相当于楼层中方木的作用），再用钢管对其进行加固，并将其与支撑桩及纠偏桩焊接固定。
3.桩侧回填砂石、浇灌混凝土。桩纠偏到位后，应及时控制轴线复核桩位，并检测桩垂直度确认到位后，桩偏位反方向及时回填5～25mm碎石和砂石，然后浇注细石混凝土至管桩垫层标高，起到稳固作用。桩侧回填砂石和混凝土的好处是增加桩侧一定范围内的土体强度和变形模量，提高桩侧土的抗偏荷载能力。清孔是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清理干净。采用喷射法和砂浆置换法相结合来对桩孔内的沉渣进行清理，具体步骤如下：一是在灌注混凝土前，先对孔底进行高压射水或射风数分钟，将泥浆、小碎石等小型沉淀物喷射干净;二是当遇到有较大石块、混凝土块时，采用抽渣筒进行抽渣清孔，然后再用高压射水或射风。纠偏和清孔工作完成后，对桩身垂直度不大于1%的桩放入钢筋笼，钢筋笼主筋规格为6B20，箍筋为A8@200，钢筋笼放入裂缝（或断裂、错位、法兰处）下3m，即钢筋笼长度=管桩（裂缝、断裂、错位、法兰处）长度+3m+1m，并在钢筋笼底焊接5m厚薄钢板托板。三是浇筑混凝土钢筋笼全部放入后，桩内浇灌C35，掺10%HEA混凝土，在浇注混凝土时，桩内钢筋笼长度有长有短，当振动棒不够插入钢筋笼底部时，采用的是类似于加长振动棒的方法，即在桩孔内放入一根足够长的钢管，然后用振动棒对钢管进行振动，而在桩断裂处适当增加振捣时间，以便使混凝土尽可能充分填补孔隙。
4.桩基检测。尽管设计桩基主要承担竖向荷载，但桩在土层中断裂面不可能都与桩轴垂直。对断裂桩进行纠正和调节，就是要使得断裂部位同心，接触面重合，使上节桩的竖向力能顺利传至下一节桩，充分发挥下节桩的竖向承载作用，通过桩芯补强，提高桩的抗弯能力。桩基纠偏补强结束且混凝土养护强度达到标准要求后，对纠偏补强的桩基做低应变试验检测。经权威认证机构检测：该工程的偏位、断裂桩经纠偏、灌芯补强后均达到了Ⅱ类桩要求，纠偏后桩的单桩承载力极限值满足设计要求。
四、建议
为尽量减少软土地基中工程桩施工发生偏移、倾斜、弯折和断裂等问题，对预应力管桩的施工提出如下建议：一是为避免打桩过程中桩机发生下陷，产生不均匀沉降，静压桩施工场地应平整，桩机及配重应以满足沉桩要求为宜，不宜过重，并尽量避免桩机行走时扰动软土的原状结构。二是在软土地基中，基坑开挖时，应高度重视各类基坑（包括浅基坑）的开挖程序和方法，尤其是对挤土的静压预制管桩工程，应分层均匀进行，必须加强围护，采取预防挖土时可能产生桩位移和弯折的有效措施。施工中应严格控制预应力管桩的桩身质量，在桩身混凝土强度达到100%、桩身混凝土龄期达到28d以上后方可施打。
本文以实例分析了建筑加筋地基结构设计工程中补强技术的应用，通过技术达到了加固软弱地基的目的，增加了该加固地基的安全可靠度。到目前为止，已通过多次试验性施工，均取得了良好的效果，这是当前加固桩基软土地基较为理想的手段
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论文作者:张海晓
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：桩基论文; 混凝土论文; 工程论文; 地基论文; 补强论文; 钢筋论文; 沉渣论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;