体内预应力检测技术论文

高强预应力混凝土管桩上浮原因分析及控制措施论文

摘 要： 高强预应力管桩上浮在施工中很容易发生，不仅影响施工进度，而且还影响成桩质量。只要采取适当的控制措施，是可以确保桩基工程的进度和质量。

关键词： 高强预应力管桩； 上浮原因； 处理措施； 预防措施

1前言

由于高强预应力混凝土管桩具有承载力高、造价低、适应性强、管桩工业化生产等特点，在沿海软土地区得到广泛应用。但在预应力管桩的施工过程中，很容易发生上浮现象，影响桩基工程的进度和质量。本文通过高强预应力混凝土管桩工程实例，对上浮原因进行分析，提出其处理措施和预防措施，供大家参考。

1工程概况

该工程为框架结构的大型公共建筑，总建筑面积为26710m2，柱距为12～15m，基础采用PHC-AB600型高强预应力混凝土管桩，桩径φ600，总桩数855根，单桩设计承载力特征值N=3200KN，平均入土深度33.18m，持力层为强风化花岗岩，持力层土的极限端阻力特征值qpk=6000kPa。施工采用锤击法，四台桩机分四个区域同时从中心开始。在打桩过程中，基桩上浮比较严重，整个场地上升300～500mm左右。经检测三根桩，基桩承载力不满足设计要求，停止检测，等待处理。

2地质情况

本工程位于广东沿海一带的浅滩区，海床横坡平缓，经填海工程改造，场地大体平整，地表高程约为6.0~8.3m，已经过堆载预压处理，地层自上至下主要分布有：①层为压实人工填土，南部夹有大块石，层厚9.00m～16.50m，平均厚度11m左右。

②层为全新统海相沉积层，分为粉质粘土和砾砂两层，其中粉质粘土呈饱和、流塑状态，底部不均匀夹少量砂，层厚0.60m～12.4m；砾砂呈饱和、稍密状态，局部为中粗砂或粉细砂，层厚0.50m～7.40m。

③层为上更新统河流相冲洪积层，以砾砂为主，局部为中砂或粉细砂，稍密～中密状态，层厚0.70m～11.l0m。

④层为上更新统沼泽相淤积层，淤泥质粉质粘土，呈饱和、流塑～软塑状态，局部地段含淤泥质粗、砾砂，分布不均，层厚0.50m～6.30m。

⑤层为第四系残积层，砾质粘性土：呈湿、可～硬望状态，为混合花岗岩风化残积土，层厚0.50m～6.80m。

⑥层为震旦系混合花岗岩，按其风化剧烈程度可分为四个风化带，其强风化花岗岩是本工程基础持力层。

4上浮原因分析

管桩上浮主要原因是挤土效应。由于挤土效应一方面对松填土有挤密作用，可提高地基承载力，但对压实土在挤密的同时，造成桩身上浮、移位和地面隆起，影响桩的承载力。对饱和软土的挤土桩，在桩基施工后因孔隙水压力消散、土层再固结沉降产生桩的负摩擦力亦会引起桩承载力的下降和桩基沉降的增大。经分析认为，桩承载力下降的主要原因是桩身上浮所引起，但不排除桩底发生疏松和涌桩等原因。

4.1桩的数量多、体积大

本工程占地面积10783m2，长126m，宽84m，总桩数855根，同时由于该工程柱距大，12～15m，每个承台桩数较多，大多数承台桩数为10～20根，最多的达24根。由于桩与桩之间的相互影响，导致桩身上浮。

根据施工记录，本工程总桩数855根，桩径φ600，总入土深度达28365.1m，从26.2～40.5m不等，平均深度33.18m，按每根桩9.38m3计算，则打入地下的混凝土桩总体积约8020m3。如果不考虑土质压缩，平均分摊到面积10783m2的场地，则平均要提高约0.74m。可见打入混凝土的量是非常大的，整个场地上升300～500mm就不足为奇了。当土饱和密实，被挤到极限密实度而向上隆起时，相邻的桩将被浮起。

4.2冲孔灌砂的影响

根据勘察资料，场地为填海区，地下水丰富，与海水联动，填土下存在砂层和淤泥，不适宜采用钻孔灌注桩，也不适宜采用天然地基或复合地基，如采用预制桩，则南部夹有大块石，要穿过厚约18m的填石，施工困难。因此设计在南部采用先冲孔灌砂，再打预应力管桩。这样就不需考虑不同基础型式之间的差异沉降，但由于冲孔灌砂数量多，达244根，因此需排开更多的地下空间，大量的砂才能冲入孔中，同时在砂孔中打桩，进桩较困难，容易打破桩头，加剧了场地的隆起。

4.3测量误差

由于仪器、操作、读数等原因，所测数据存在测量误差。本工程主要是测点没有固定，由于施工原因，管桩顶面很难在一个水平上，因而桩顶每一点标高不一致，如果先后两次测点不再同一点，就出现了不同的标高。为了测得比较准确的数据，在桩顶作出标志。

5处理措施及效果

5.1确定处理方案

全部桩打完后，重新测量，发现绝大部分桩存在上浮现象，而且有的上浮很厉害，最大的达56mm。为此召开专题会议，分析原因并研究处理方法。根据本工程情况，桩数较多，场地存在密实度较大的砂层，部分桩头在收锤后接近极限荷载或出现轻微裂缝，如果继续采用锤击法，将可能打坏管桩，因此最后确定采用静压处理方案进行处理。

5.2确定静压参数

为了获得比较详细的试验数据，并具有可比性，选取不同区域两根桩作试验对比，确定上浮较大的两根桩C60-5及C144-11进行静压试验。终压力值均为采用6000KN，其中C60-5桩长29.3m，上浮35mm，压入45mm，C144-11桩长37.3m，上浮46mm，压入61mm。一周后，做静载试验，承载能力满足设计要求。根据静载试验曲线，终压力值确定为6000KN，比较合适。

5.3多次静压处理

除作过静载试验的5根桩外，所有桩均按照确定的静压参数作静压处理，以彻底消除上浮。场区采用一台静压桩机施工，静压前，将露出地面的'桩头全部锯掉，入土较深的桩先接桩处理，施工顺序是从中心开始分区域对称进行，严格监控终压力值不超过6000KN，施工过程中详细做好施工记录。

施工完毕，再全部重新测量桩顶标高，与静压前测量的桩顶标高相比较，绝大部分桩已消除上浮。但还有部分桩上浮未彻底消除，上浮的高度较小，最多的为15mm，大多在1～10mm之间。经过分析认为，静压处理有明显的效果，上浮高度在10mm以下的可不作处理，仅对上浮高度在10mm以上的进行补压。

5.4处理效果

处理完毕后，按照有关要求，选取12根桩做静载，76根桩做高应变动测检验。根据静载试验报告，实际总沉降量为16.5～36.86mm，残余沉降量为0.58～8.67mm，全部满足设计要求。高应变动测检验也符合规范要求。

6预防措施

6.1优选桩型及施工方法

首先应从设计方面把关，对沿海填土区，特别是新近填土区又经过强夯或碾压处理，应尽量避免采用高密度、大管径的预应力管桩，优先采用其他桩型，如钻孔灌注桩、冲孔灌注桩及筒桩等。对于管桩也应优先采用静压法，以减小施工振动对周围管桩的影响。

6.2严格控制压桩顺序

在软土地基施工较密集的群桩时，沉桩次序不当，很容易使桩向一侧挤压造成位移或涌起。对群桩承台应考虑压桩时的挤土效应．不同深度的桩基应先深后浅、先大后小、先长后短。同一单体建筑，一般要求先施压场地中央的桩，后施压周边桩，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施压。

同时要求施工顺序从中心承台开始，按梅花形跳承台进行，即纵、横轴线承台两个方向均要隔一个承台，才能进行下一个承台静压，同时要求任意一个承台与相邻的前后左右承台的静压时间至少间隔七天以上，以最大限度地减少相邻承台之间的相互影响。沉桩期间不得开挖基坑，一般宜间隔14d，待孔隙压力基本消散后再开挖。

6.3适当加大压桩终压力值

压桩终压力的选用一般以两倍的管桩单桩竖向承载力设计值作为参考值，但施工中的压桩终压力可适当加大。因为施工中的压桩终压力是根据在施工瞬间荷载（终压力作用时间只是终压控制贯入度的瞬间）作用下有土体侧向约束的情况来确定的。在施工中应定期检查压桩的终压力是否达到预定值或超出极限值，以确保每一根桩达到设计要求且不致压坏。

6.4适当扩大监测范围

根据设计要求，管桩施工过程中，应随时对桩机周围5m范围内的成桩进行桩顶标高监测，以随时发现问题，随时解决。根据我们的经验，新近填土又经过强夯或碾压处理的沿海填土区，其桩机影响范围与填土厚度存在一定量的关系。本工程开始按照设计要求监测桩机周围5m范围内的成桩，监测过程中发现，桩机周围10m左右范围内的成桩均受到影响，而本工程平均填土厚度约11m左右。

7几点建议

7.1沉桩过程的资料控制

对于管桩上浮方面，主要需随时监测并记录每根桩的桩顶标高，认真做好原始资料的统计及汇总工作，必要时需绘出每根桩的桩顶标高随时间而变化的曲线，或绘出每根桩与桩机距离变化的曲线。认真分析曲线变化，找出影响桩顶标高的关键因素，从而指导下一步的施工。

7.2大面积群桩建议抽桩复压

管桩全部沉桩或锤击到位后，不管有无上浮，为确保桩底不发生疏松和涌桩，对于大面积群桩，须抽取一定数量的桩进行复压，压桩力可减至静载荷试验值。需复压的桩主要是指单桩承台、桩数多的承台、单桩承载力比较大的承台以及地质条件相对复杂的承台等。

7.3相邻承台沉桩应错开一定时间

由于一般桩机影响范围与填土厚度相关，但不宜小于5m，相邻两个承台施工应避开这个受影响的区域。因此沉桩顺序除了遵守一般规定外，对于新近压实的沿海填土区，相邻两个承台施工的时间间隔应错开七天以上，确保桩周土壤颗粒应力消散。

参考文献：

[1] 工程地质勘察规范.GB50021-2001.

[2] 预应力混凝土管桩基础技术规程.DBJ/T15-2-98.

[3] 深圳地区桩质量检测技术规程.SJG09-99.

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