高强预应力混凝土管桩上浮原因分析及控制标准措施.docx

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高强预应力混凝土管桩上浮原因分析及控制标准措施

高强预应力混凝土管桩上浮原因分析及控制方法

摘要:

高强预应力管桩上浮在施工中很轻易发生,不仅影响施工进度,而且还影响成桩质量。

只要采取合适控制方法,是能够确保桩基工程进度和质量。

关键词:

高强预应力管桩;上浮原因;处理方法;预防方法

1序言

因为高强预应力混凝土管桩含有承载力高、造价低、适应性强、管桩工业化生产等特点,在沿海软土地域得到广泛应用。

但在预应力管桩施工过程中,很轻易发生上出现象,影响桩基工程进度和质量。

本文经过高强预应力混凝土管桩工程实例,对上浮原因进行分析,提出其处理方法和预防方法,供大家参考。

1工程概况

该工程为框架结构大型公共建筑,总建筑面积为26710m2,柱距为12～15m,基础采取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,持力层土极限端阻力特征值qpk=6000kPa。

施工采取锤击法,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,等候处理。

2地质情况

本工程位于广东沿海一带浅滩区,海床横坡平缓,经填海工程改造,场地大致平整,地表高程约为6.0~8.3m,已经过堆载预压处理,地层自上至下关键分布有:

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,底部不均匀夹少许砂,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,按其风化猛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

管桩上浮关键原因是挤土效应。

因为挤土效应首先对松填土有挤密作用,可提升地基承载力,但对压实土在挤密同时,造成桩身上浮、移位和地面隆起,影响桩承载力。

对饱和软土挤土桩,在桩基施工后因孔隙水压力消散、土层再固结沉降产生桩负摩擦力亦会引发桩承载力下降和桩基沉降增大。

经分析认为,桩承载力下降关键原因是桩身上浮所引发,但不排除桩底发生疏松和涌桩等原因。

4.1桩数量多、体积大

本工程占地面积10783m2,长126m,宽84m,总桩数855根,同时因为该工程柱距大,12～15m,每个承台桩数较多,大多数承台桩数为10～20根,最多达24根。

因为桩与桩之间相互影响,造成桩身上浮。

依据施工统计,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,则打入地下混凝土桩总体积约8020m3。

假如不考虑土质压缩,平均分摊到面积10783m2场地,则平均要提升约0.74m。

可见打入混凝土量是非常大,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,相邻桩将被浮起。

4.2冲孔灌砂影响

依据勘察资料,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,不宜采取钻孔灌注桩,也不宜采取天然地基或复合地基,如采取预制桩,则南部夹有大块石,要穿过厚约18m填石,施工困难。

所以设计在南部采取先冲孔灌砂,再打预应力管桩。

这么就不需考虑不一样基础型式之间差异沉降,但因为冲孔灌砂数量多,达244根,所以需排开更多地下空间,大量砂才能冲入孔中,同时在砂孔中打桩,进桩较困难,轻易打破桩头,加剧了场地隆起。

4.3测量误差

因为仪器、操作、读数等原因,所测数据存在测量误差。

本工程关键是测点没有固定,因为施工原因,管桩顶面极难在一个水平上,所以桩顶每一点标高不一致,假如前后两次测点不再同一点,就出现了不一样标高。

为了测得比较正确数据,在桩顶作出标志。

5处理方法及效果

5.1确定处理方案

全部桩打完后,重新测量,发觉绝大部分桩存在上出现象,而且有上浮很厉害,最大达56mm。

为此召开专题会议,分析原因并研究处理方法。

依据本工程情况,桩数较多,场地存在密实度较大砂层,部分桩头在收锤后靠近极限荷载或出现轻微裂缝,假如继续采取锤击法,将可能打坏管桩,所以最终确定采取静压处理方案进行处理。

5.2确定静压参数

为了取得比较具体试验数据,并含有可比性,选择不一样区域两根桩作试验对比,确定上浮较大两根桩C60-5及C144-11进行静压试验。

终压力值均为采取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。

依据静载试验曲线,终压力值确定为6000KN,比较适宜。

5.3数次静压处理

除作过静载试验5根桩外,全部桩均根据确定静压参数作静压处理,以根本消除上浮。

场区采取一台静压桩机施工,静压前,将露出地面桩头全部锯掉,入土较深桩先接桩处理,施工次序是从中心开始分区域对称进行,严格监控终压力值不超出6000KN,施工过程中具体做好施工统计。

施工完成,再全部重新测量桩顶标高,与静压前测量桩顶标高相比较,绝大部分桩已消除上浮。

但还有部分桩上浮未根本消除,上浮高度较小,最多为15mm,大多在1～10mm之间。

经过分析认为,静压处理有显著效果,上浮高度在10mm以下可不作处理,仅对上浮高度在10mm以上进行补压。

5.4处理效果

处理完成后,根据相关要求,选择12根桩做静载,76根桩做高应变动测检验。

依据静载试验汇报,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预防方法

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,尤其是新近填土区又经过强夯或碾压处理,应尽可能避免采取高密度、大管径预应力管桩,优先采取其她桩型,如钻孔灌注桩、冲孔灌注桩及筒桩等。

对于管桩也应优先采取静压法,以减小施工振动对周围管桩影响。

6.2严格控制压桩次序

在软土地基施工较密集群桩时,沉桩次序不妥,很轻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挤土效应．不一样深度桩基应先深后浅、先大后小、先长后短。

同一单体建筑,通常要求先施压场地中央桩,后施压周围桩,当一侧毗邻建筑物时,由毗邻建筑物处向另一方向施压。

同时要求施工次序从中心承台开始,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前后左右承台静压时间最少间隔七天以上,以最大程度地降低相邻承台之间相互影响。

沉桩期间不得开挖基坑,通常宜间隔14d,待孔隙压力基础消散后再开挖。

6.3合适加大压桩终压力值

压桩终压力选择通常以两倍管桩单桩竖向承载力设计值作为参考值,但施工中压桩终压力可合适加大。

因为施工中压桩终压力是依据在施工瞬间荷载（终压力作用时间只是终压控制贯入度瞬间）作用下有土体侧向约束情况来确定。

在施工中应定时检验压桩终压力是否达成预定值或超出极限值,以确保每一根桩达成设计要求且不致压坏。

6.4合适扩大监测范围

依据设计要求,管桩施工过程中,应随时对桩机周围5m范围内成桩进行桩顶标高监测,以随时发觉问题,随时处理。

依据我们经验,新近填土又经过强夯或碾压处理沿海填土区,其桩机影响范围与填土厚度存在一定量关系。

本工程开始根据设计要求监测桩机周围5m范围内成桩,监测过程中发觉,桩机周围10m左右范围内成桩均受到影响,而本工程平均填土厚度约11m左右。

7几点提议

7.1沉桩过程资料控制

对于管桩上浮方面,关键需随时监测并统计每根桩桩顶标高,认真做好原始资料统计及汇总工作,必需时需绘出每根桩桩顶标高随时间而改变曲线,或绘出每根桩与桩机距离改变曲线。

认真分析曲线改变,找出影响桩顶标高关键原因,从而指导下一步施工。

7.2大面积群桩提议抽桩复压

管桩全部沉桩或锤击到位后,不管有没有上浮,为确保桩底不发生疏松和涌桩,对于大面积群桩,须抽取一定数量桩进行复压,压桩力可减至静载荷试验值。

需复压桩关键是指单桩承台、桩数多承台、单桩承载力比较大承台以及地质条件相对复杂承台等。

7.3相邻承台沉桩应错开一定时间

因为通常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区域。

所以沉桩次序除了遵守通常要求外,对于新近压实沿海填土区,相邻两个承台施工时间间隔应错开七天以上,确保桩周土壤颗粒应力消散。

参考文件:

[1]工程地质勘察规范.GB50021-.

[2]预应力混凝土管桩基础技术规程.DBJ/T15-

22-98.

[3]深圳地域桩质量检测技术规程.SJG09-99.