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预应力高强混凝土管桩施工偏位距离控制策略研究与应用
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广东律诚工程咨询有限公司，广东中山528400；
广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山528400
摘要：针对预应力高强混凝土管桩施工偏位距离偏大的问题，通过分析偏位距离偏大的危害及原因，根据施工实践经验提出了改良测量控制桩并用经纬仪配合激光水平尺实时校准垂直度的控制策略，该策略可有效降低预应力高强混凝土管桩偏位距离，解决偏位距离偏大导致的工程延期及造价升高的问题，该策略已成功应用于220kV君兰变电站中，并取得了良好的控制效果，有效论证了该控制策略的有效性及实用性。
关键词：预应力高强混凝土管桩，管桩施工，管桩偏位，距离控制
0引言
预应力高强混凝土管桩具有施工工期短、施工桩身质量可靠、强度高耐冲击性能好、布桩灵活、施工后质量检测技术成熟、以及相对造价低等优点，已广泛应用于各类房屋建筑、厂房、桥梁等工程中。但管桩在施工过程中，因材料、施工工艺、管理不善等原因，不可避免造成桩身偏斜或位置偏移，使其产生偏位距离。因预应力高强混凝土管桩壁较薄,抵御水平剪切力及弯矩能力较差,若因桩身偏斜导致偏位距离过大,则将影响管桩的竖向受力，可能引发管桩桩身断裂等质量事故。若因位置偏移导致偏位距离过大，将无法满足设计承载力要求，需要加大承台或补桩。因此，预应力高强混凝土管桩在施工过程中的偏位距离控制至关重要。本文通过分析偏位距离偏大的危害及原因，根据施工实践经验提出了改良测量控制桩并结合激光水平尺实时校准垂直度的控制策略，该策略可有效降低预应力高强混凝土管桩偏位距离，解决偏位距离偏大导致的工程延期及造价升高的问题。
1预应力高强混凝土管桩偏位距离偏大危害及原因分析
1.1偏位距离偏大危害分析
预应力高强混凝土管桩偏位距离若超过规范，桩身竖向承载力将会受到影响,桩位偏移或桩身偏斜的管桩,其桩身承受竖向荷载的计算模式可以简化为承受竖向荷载又加上一个偏位矩和水平剪切力,这个偏位矩的大小为竖向荷载与偏位距离的乘积。由于预应力高强混凝土管桩（PHC）是空心结构，桩的壁较薄,抵御水平剪力及弯矩的能力较差。若因桩身偏斜导致偏位距离过大,则将影响管桩的竖向受力，可能引发管桩桩身断裂等质量事故。若因位置偏移导致偏位距离过大，将无法满足设计承载力要求，需设计单位进行受力复核，根据受力复核结果实施加大承台或补桩措施，因此，增加工程造价，延误工期。
根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》要求，当预应力高强混凝土管桩桩数为1～3根桩基时，其偏位距离允许偏差为10cm，当预应力高强混凝土管桩桩数为4～16根桩基时，其偏位距离允许偏差为1/3桩径或边长，但在实际的施工过程中，往往存在部分预应力高强混凝土管桩偏位距离不满足要求，如表1所示为近年来某供电局新建变电站工程桩位偏位距离统计表，由表中数据可知，在施工过程中偏位距离不满足要求的预应力高强混凝土管桩占比高达17%，因此需对该部分不满足要求的预应力高强混凝土管桩实施加大承台或补桩措施，增加了投资成本，给业主带来经济损失，因此，将预应力高强混凝土管桩偏位距离控制在规范要求范围内至关重要。
表1近年来某供电局新建变电站工程桩位偏位距离统计表
序号
工程名称
管桩总根数
超过规定根数
超过规定占比
增加成本（万元）
1
110kVXX站
140
22
16.0%
12.3
2
220kVXX站
330
48
14.5%
22.1
3
220kVXX站
155
26
17.0%
13.2
1.2偏位距离偏大产生的原因分析
针对上述供电局三座变电站管桩偏位距离偏大的问题，对其原因进行了统计分析，如表2所示为某供电局三座变电站管桩偏位距离偏大原因统计。
表2某供电局三座变电站管桩偏位距离偏大原因统计
序号
影响因素
发生频数（根）
占比
1
桩身不垂直
27
45%
2
桩位放点不准确
21
35%
3
桩机故障
6
10%
4
其他
6
10%
合计
60
100%
由表2数据可知，预应力高强混凝土管桩桩身不垂直与装位放点不准确是造成偏位距离过大的主要原因，其占比约占80%。其中造成桩身不垂直的原因有：管桩自身存在弯曲，材料进场把关不严；作业前未进行施工方案交底；未按打桩顺序进行打桩；地质勘察结果不准，打桩时遇孤石，桩身偏斜；地基沉降发生偏移；管桩上下节焊接时发生倾斜。而造成装位放点不准确的原因主要有：测量仪器误差，桩位放样偏差超过规范；桩位未保护好，发生偏移等。
为进一步确认其最主要的直接原因，通过现场检查及报告查询方法并制定确认标准及过程，对上述原因逐一排查，得出未采用水平尺实时校准垂直度与未采用牢固的测量控制桩是其最主要的直接原因，如表3所示。
表3最主要的直接原因统
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