高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁上浮原因分析及控制措施

1、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁上浮原因分析及控制措施摘要：高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁上浮在施工中很容易發(fā)生，不僅影響施工進(jìn)度，而且還影響成樁質(zhì)量。只要采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧强梢源_保樁基工程的進(jìn)度和質(zhì)量。關(guān)鍵詞：高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁；上浮原因；處理措施；預(yù)防措施1前言由于高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有承載力高、造價(jià)低、適應(yīng)性強(qiáng)、管樁工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，在沿海軟土地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。但在預(yù)應(yīng)力管樁的施工過(guò)程中，很容易發(fā)生上浮現(xiàn)象，影響樁基工程的進(jìn)度和質(zhì)量。本文通過(guò)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁工程實(shí)例，對(duì)上浮原因進(jìn)行分析，提出其處理措施和預(yù)防措施，供大家參考。1工程概況該工程為框架結(jié)構(gòu)的大型公共建筑，總建筑面積為26710m2，柱距為1215m

2、，基礎(chǔ)采用PHC-AB600型高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁徑600，總樁數(shù)855根，單樁設(shè)計(jì)承載力特征值N=3200KN，平均入土深度33.18m，持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，持力層土的極限端阻力特征值qpk=6000kPa。施工采用錘擊法，四臺(tái)樁機(jī)分四個(gè)區(qū)域同時(shí)從中心開始。在打樁過(guò)程中，基樁上浮比較嚴(yán)重，整個(gè)場(chǎng)地上升300500mm左右。經(jīng)檢測(cè)三根樁，基樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求，停止檢測(cè)，等待處理。2地質(zhì)情況本工程位于廣東沿海一帶的淺灘區(qū)，海床橫坡平緩，經(jīng)填海工程改造，場(chǎng)地大體平整，地表高程約為6.08.3m，已經(jīng)過(guò)堆載預(yù)壓處理，地層自上至下主要分布有：層為壓實(shí)人工填土，南部夾有大塊石，層厚9.00m1

3、6.50m，平均厚度11m左右。層為全新統(tǒng)海相沉積層，分為粉質(zhì)粘土和礫砂兩層，其中粉質(zhì)粘土呈飽和、流塑狀態(tài)，底部不均勻夾少量砂，層厚0.60m12.4m；礫砂呈飽和、稍密狀態(tài)，局部為中粗砂或粉細(xì)砂，層厚0.50m7.40m。層為上更新統(tǒng)河流相沖洪積層，以礫砂為主，局部為中砂或粉細(xì)砂，稍密中密狀態(tài)，層厚0.70m11.l0m。層為上更新統(tǒng)沼澤相淤積層，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，呈飽和、流塑軟塑狀態(tài)，局部地段含淤泥質(zhì)粗、礫砂，分布不均，層厚0.50m6.30m。層為第四系殘積層，礫質(zhì)粘性土：呈濕、可硬望狀態(tài)，為混合花崗巖風(fēng)化殘積土，層厚0.50m6.80m。層為震旦系混合花崗巖，按其風(fēng)化劇烈程度可分為四個(gè)風(fēng)

4、化帶，其強(qiáng)風(fēng)化花崗巖是本工程基礎(chǔ)持力層。4上浮原因分析管樁上浮主要原因是擠土效應(yīng)。由于擠土效應(yīng)一方面對(duì)松填土有擠密作用，可提高地基承載力，但對(duì)壓實(shí)土在擠密的同時(shí)，造成樁身上浮、移位和地面隆起，影響樁的承載力。對(duì)飽和軟土的擠土樁，在樁基施工后因孔隙水壓力消散、土層再固結(jié)沉降產(chǎn)生樁的負(fù)摩擦力亦會(huì)引起樁承載力的下降和樁基沉降的增大。經(jīng)分析認(rèn)為，樁承載力下降的主要原因是樁身上浮所引起，但不排除樁底發(fā)生疏松和涌樁等原因。4.1樁的數(shù)量多、體積大本工程占地面積10783m2，長(zhǎng)126m，寬84m，總樁數(shù)855根，同時(shí)由于該工程柱距大，1215m，每個(gè)承臺(tái)樁數(shù)較多，大多數(shù)承臺(tái)樁數(shù)為1020根，最多的達(dá)24根

5、。由于樁與樁之間的相互影響，導(dǎo)致樁身上浮。根據(jù)施工記錄，本工程總樁數(shù)855根，樁徑600，總?cè)胪辽疃冗_(dá)28365.1m，從26.240.5m不等，平均深度33.18m，按每根樁9.38m3計(jì)算，則打入地下的混凝土樁總體積約8020m3。如果不考慮土質(zhì)壓縮，平均分?jǐn)偟矫娣e10783m2的場(chǎng)地，則平均要提高約0.74m。可見打入混凝土的量是非常大的，整個(gè)場(chǎng)地上升300500mm就不足為奇了。當(dāng)土飽和密實(shí)，被擠到極限密實(shí)度而向上隆起時(shí)，相鄰的樁將被浮起。4.2沖孔灌砂的影響根據(jù)勘察資料，場(chǎng)地為填海區(qū)，地下水豐富，與海水聯(lián)動(dòng)，填土下存在砂層和淤泥，不適宜采用鉆孔灌注樁，也不適宜采用天然地基或復(fù)合地基，

6、如采用預(yù)制樁，則南部夾有大塊石，要穿過(guò)厚約18m的填石，施工困難。因此設(shè)計(jì)在南部采用先沖孔灌砂，再打預(yù)應(yīng)力管樁。這樣就不需考慮不同基礎(chǔ)型式之間的差異沉降，但由于沖孔灌砂數(shù)量多，達(dá)244根，因此需排開更多的地下空間，大量的砂才能沖入孔中，同時(shí)在砂孔中打樁，進(jìn)樁較困難，容易打破樁頭，加劇了場(chǎng)地的隆起。4.3測(cè)量誤差由于儀器、操作、讀數(shù)等原因，所測(cè)數(shù)據(jù)存在測(cè)量誤差。本工程主要是測(cè)點(diǎn)沒有固定，由于施工原因，管樁頂面很難在一個(gè)水平上，因而樁頂每一點(diǎn)標(biāo)高不一致，如果先后兩次測(cè)點(diǎn)不再同一點(diǎn)，就出現(xiàn)了不同的標(biāo)高。為了測(cè)得比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，在樁頂作出標(biāo)志。5處理措施及效果5.1確定處理方案全部樁打完后，重新測(cè)量，

7、發(fā)現(xiàn)絕大部分樁存在上浮現(xiàn)象，而且有的上浮很厲害，最大的達(dá)56mm。為此召開專題會(huì)議，分析原因并研究處理方法。根據(jù)本工程情況，樁數(shù)較多，場(chǎng)地存在密實(shí)度較大的砂層，部分樁頭在收錘后接近極限荷載或出現(xiàn)輕微裂縫，如果繼續(xù)采用錘擊法，將可能打壞管樁，因此最后確定采用靜壓處理方案進(jìn)行處理。5.2確定靜壓參數(shù)為了獲得比較詳細(xì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并具有可比性，選取不同區(qū)域兩根樁作試驗(yàn)對(duì)比，確定上浮較大的兩根樁C60-5及C144-11進(jìn)行靜壓試驗(yàn)。終壓力值均為采用6000KN，其中C60-5樁長(zhǎng)29.3m，上浮35mm，壓入45mm，C144-11樁長(zhǎng)37.3m，上浮46mm，壓入61mm。一周后，做靜載試驗(yàn)，承載能

8、力滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)靜載試驗(yàn)曲線，終壓力值確定為6000KN，比較合適。5.3多次靜壓處理除作過(guò)靜載試驗(yàn)的5根樁外，所有樁均按照確定的靜壓參數(shù)作靜壓處理，以徹底消除上浮。場(chǎng)區(qū)采用一臺(tái)靜壓樁機(jī)施工，靜壓前，將露出地面的樁頭全部鋸掉，入土較深的樁先接樁處理，施工順序是從中心開始分區(qū)域?qū)ΨQ進(jìn)行，嚴(yán)格監(jiān)控終壓力值不超過(guò)6000KN，施工過(guò)程中詳細(xì)做好施工記錄。施工完畢，再全部重新測(cè)量樁頂標(biāo)高，與靜壓前測(cè)量的樁頂標(biāo)高相比較，絕大部分樁已消除上浮。但還有部分樁上浮未徹底消除，上浮的高度較小，最多的為15mm，大多在110mm之間。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，靜壓處理有明顯的效果，上浮高度在10mm以下的可不作處理，僅對(duì)

9、上浮高度在10mm以上的進(jìn)行補(bǔ)壓。5.4處理效果處理完畢后，按照有關(guān)要求，選取12根樁做靜載，76根樁做高應(yīng)變動(dòng)測(cè)檢驗(yàn)。根據(jù)靜載試驗(yàn)報(bào)告，實(shí)際總沉降量為16.536.86mm，殘余沉降量為0.588.67mm，全部滿足設(shè)計(jì)要求。高應(yīng)變動(dòng)測(cè)檢驗(yàn)也符合規(guī)范要求。6預(yù)防措施6.1優(yōu)選樁型及施工方法首先應(yīng)從設(shè)計(jì)方面把關(guān)，對(duì)沿海填土區(qū)，特別是新近填土區(qū)又經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯或碾壓處理，應(yīng)盡量避免采用高密度、大管徑的預(yù)應(yīng)力管樁，優(yōu)先采用其他樁型，如鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁及筒樁等。對(duì)于管樁也應(yīng)優(yōu)先采用靜壓法，以減小施工振動(dòng)對(duì)周圍管樁的影響。6.2嚴(yán)格控制壓樁順序在軟土地基施工較密集的群樁時(shí)，沉樁次序不當(dāng)，很容易使樁向一

10、側(cè)擠壓造成位移或涌起。對(duì)群樁承臺(tái)應(yīng)考慮壓樁時(shí)的擠土效應(yīng)不同深度的樁基應(yīng)先深后淺、先大后小、先長(zhǎng)后短。同一單體建筑，一般要求先施壓場(chǎng)地中央的樁，后施壓周邊樁，當(dāng)一側(cè)毗鄰建筑物時(shí)，由毗鄰建筑物處向另一方向施壓。同時(shí)要求施工順序從中心承臺(tái)開始，按梅花形跳承臺(tái)進(jìn)行，即縱、橫軸線承臺(tái)兩個(gè)方向均要隔一個(gè)承臺(tái)，才能進(jìn)行下一個(gè)承臺(tái)靜壓，同時(shí)要求任意一個(gè)承臺(tái)與相鄰的前后左右承臺(tái)的靜壓時(shí)間至少間隔七天以上，以最大限度地減少相鄰承臺(tái)之間的相互影響。沉樁期間不得開挖基坑，一般宜間隔14d，待孔隙壓力基本消散后再開挖。6.3適當(dāng)加大壓樁終壓力值壓樁終壓力的選用一般以兩倍的管樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值作為參考值，但施工中的壓

11、樁終壓力可適當(dāng)加大。因?yàn)槭┕ぶ械膲簶督K壓力是根據(jù)在施工瞬間荷載（終壓力作用時(shí)間只是終壓控制貫入度的瞬間）作用下有土體側(cè)向約束的情況來(lái)確定的。在施工中應(yīng)定期檢查壓樁的終壓力是否達(dá)到預(yù)定值或超出極限值，以確保每一根樁達(dá)到設(shè)計(jì)要求且不致壓壞。6.4適當(dāng)擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍根據(jù)設(shè)計(jì)要求，管樁施工過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)對(duì)樁機(jī)周圍5m范圍內(nèi)的成樁進(jìn)行樁頂標(biāo)高監(jiān)測(cè)，以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，隨時(shí)解決。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，新近填土又經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯或碾壓處理的沿海填土區(qū)，其樁機(jī)影響范圍與填土厚度存在一定量的關(guān)系。本工程開始按照設(shè)計(jì)要求監(jiān)測(cè)樁機(jī)周圍5m范圍內(nèi)的成樁，監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，樁機(jī)周圍10m左右范圍內(nèi)的成樁均受到影響，而本工程平均填土厚度約11m左右。7幾點(diǎn)建議7.1沉樁過(guò)程的資料控制對(duì)于管樁上浮方面，主要需隨時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄每根樁的樁頂標(biāo)高，認(rèn)真做好原始資料的統(tǒng)計(jì)及匯總工作，必要時(shí)需繪出每根樁的樁頂標(biāo)高隨時(shí)間而變化的曲線，或繪出每根樁與樁機(jī)距離變化的曲線。認(rèn)真分析曲線變化，找出影響樁頂標(biāo)高的關(guān)鍵因素，從而指導(dǎo)下一步的施工。7.2大面積群樁建議抽樁復(fù)壓管樁全部沉樁或錘擊到位后，不管有無(wú)上浮，為確保樁底不發(fā)生疏松和涌樁，對(duì)于大面積群樁，須抽取一定數(shù)量的樁進(jìn)行復(fù)壓，壓樁力可減至靜載荷試驗(yàn)值。需復(fù)壓的樁主要是指單樁承臺(tái)、樁數(shù)多的承臺(tái)、單樁承載力比較大的承臺(tái)以及地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的承臺(tái)等。7.3相鄰承臺(tái)沉樁應(yīng)錯(cuò)開一定時(shí)間由于一