高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜載實驗沉降異常的原因分析及控制措

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜載實驗沉降異常的原因分析及控制措摘要：本文主要介紹預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜載實驗沉降異常產(chǎn)生的原因分析、控制措施、處理方法。

關(guān)鍵詞：沉降異常；擠土效應(yīng)；滲水；孔隙水壓力；群樁

引言高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有單樁承載力高、成樁質(zhì)量可靠、穿透力強(qiáng)、樁身耐錘擊性好、噸承載力造價低、施工速度快、工期短、功效高、適應(yīng)性強(qiáng)、靜壓施工無污染、文明施工、管樁工業(yè)化生產(chǎn)、沉樁后樁長和樁身質(zhì)量可直接手段進(jìn)行監(jiān)測等諸多優(yōu)點，而且可根據(jù)設(shè)計單樁承載力大小采用不同樁徑，即解決了上部結(jié)構(gòu)荷載分布不均的設(shè)計布樁問題，又充分利用了每根樁的最大承載力，使建筑物樁基整體沉降均勻，真正做到科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)、安全。因此高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁得到了廣泛的應(yīng)用，如珠三角地區(qū)應(yīng)用占比達(dá)90%左右，長三角地區(qū)應(yīng)用也較多。隨著近年來高層房屋建筑和規(guī)模小區(qū)工程不斷增多，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用也不斷向內(nèi)陸地區(qū)推廣。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁即可用于承壓樁，也可用于抗拔樁，本文主要介紹應(yīng)用最普遍的端承摩擦型高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工。

1.沉降原因高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁近年來發(fā)展迅速，生產(chǎn)工藝已非常先進(jìn)、成熟，基本實現(xiàn)了規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)質(zhì)量可靠，如廣東省質(zhì)監(jiān)局2014年抽查預(yù)應(yīng)力混凝土管樁生產(chǎn)企業(yè)40家，共40個批次，不合格率為零。其次是打、壓樁施工機(jī)械設(shè)備更新快，如這兩年打樁機(jī)也實現(xiàn)了液壓式行走，且能迅速調(diào)整樁機(jī)水平及垂直度，，并不斷向自動化、智能化發(fā)展。因此材料、機(jī)械不再是影響工程樁質(zhì)量的主要因素，而高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜載實驗沉降異常的質(zhì)量問題卻比較突出，沉降異常意味著承載力無法滿足設(shè)計要求。沉降異常的原因一是浮樁，二是持力層軟化，下面著重分析這兩種情況產(chǎn)生的原因及控制措施。

2.浮樁在群樁基礎(chǔ)施工中，樁管上浮較為普遍，甚至有相關(guān)施工人員認(rèn)為群樁上浮不可避免。浮樁產(chǎn)生的主要原因是擠土效應(yīng)，在將預(yù)應(yīng)力管樁沉入土層中時，管樁對土體的擠壓會使土體向四周排擠，沉樁產(chǎn)生的擠土效應(yīng)提高了土的密實度，同時提高了樁身與土體之間的摩擦力，當(dāng)沉樁數(shù)量不斷增加，會使樁間土被擠密向地面隆起，并帶動先沉入的鄰樁上??；其次是沉樁時土體遭到嚴(yán)重擾動后發(fā)生徑向位移，離管樁一定范圍內(nèi)的土體受到不排水剪切和很大的水平推力，其骨架結(jié)構(gòu)破壞引起土中孔隙水壓力升高，對樁產(chǎn)生較大的浮托力使其上浮。浮樁嚴(yán)重影響樁的承載力，必須進(jìn)行處理使其承載力滿足設(shè)計要求，最直接有效的處理方式是復(fù)打或復(fù)壓，一般復(fù)壓一遍，如還有個別上浮的樁就再復(fù)壓，基本上都能達(dá)到預(yù)期的處理效果，廣州地區(qū)某工程預(yù)應(yīng)力管樁因上浮全部復(fù)打兩遍，個別復(fù)打第三遍，最終靜載試驗檢驗滿足設(shè)計要求，當(dāng)然浮樁處理還可補樁、復(fù)合地基處理等，不建議采用補鉆孔樁、樁底（側(cè)）后注漿。通過不斷實踐總結(jié)，為避免產(chǎn)生浮樁，可采取以下措施：2.1優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計師應(yīng)盡可能采用高承載力的長樁以擴(kuò)大樁間距，減少樁的數(shù)量，從而降低擠土效應(yīng)和沉樁引起的超靜孔隙水壓力值。

2.2合理的沉樁順序，遵循先深后淺，先大后小，先長后短的原則，同一單體建筑先施工場地中央的樁，由中央向兩邊或四周施打或施壓，當(dāng)一側(cè)毗鄰建筑物時，由毗鄰建筑物處向另一方向施工。同時要求群樁承臺施工順序從中心承臺開始進(jìn)行，即縱橫軸線兩個方向均要間隔一個承臺進(jìn)行沉樁，任意一個承臺與相鄰的前后左右承臺的沉樁時間至少間隔七天以上，以最大限度減少相鄰承臺之間的影響。同一承臺的群樁也應(yīng)由中間向兩邊或四周按梅花型跳打，群樁根數(shù)較多時可大間距跳打，也就是隔兩根樁打一根。雖然樁機(jī)移動頻繁，降低了施工效率，但沉樁質(zhì)量得到了保證，樁上浮的概率減少。

2.3采用設(shè)置集水井或排水沙井降低超靜孔隙水壓力，可根據(jù)地質(zhì)報告和地下水位實際情況設(shè)置井的數(shù)量和深度，盡可能達(dá)到排水降水的目的。

2.4在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的群樁施工中，為了有效降低擠土效應(yīng)避免產(chǎn)生浮樁，可采用開口樁尖，開口樁尖管樁在沉樁過程中，樁端土受擠壓后有一部分土進(jìn)入了樁管內(nèi)形成了“土芯”，隨著沉樁深入，進(jìn)入樁管內(nèi)的“土芯”不斷增高，當(dāng)達(dá)到一定高度后，管樁內(nèi)壁與“土芯”間的摩阻力作用產(chǎn)生封閉效應(yīng)，形成“土塞”，“土塞”形成并穩(wěn)定后其受力與閉口樁間無異，因此在確定單樁承載力時將開口樁按閉口樁考慮。開口樁上部擠土明顯減少，樁端進(jìn)入持力層的錨固長度大大增加，有效的控制了浮樁的產(chǎn)生。

2.5樁頂標(biāo)高精確測量，每根樁施工完成后，精確測量每根樁的樁頂標(biāo)高，并做好記錄，以后每天測量一次，至到該樁不在其它沉樁影響范圍內(nèi)為止，這是發(fā)現(xiàn)浮樁并進(jìn)行預(yù)處理的最好方式。

廣東省惠州市惠陽區(qū)某商用辦公大樓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，采用（PHC）￠500A管樁，核心筒為144樁的群樁承臺，核心筒周邊最少也是9樁的承臺，沉樁過程中同時采取以上措施，過程監(jiān)測發(fā)現(xiàn)僅核心筒有6根樁上浮，最大上浮15㎜。沉樁完成后對6根上浮樁適當(dāng)加大終壓值進(jìn)行復(fù)壓處理，后經(jīng)樁檢測，該工程樁全部合格。實踐證明，以上防止樁上浮的措施是很有效的。

3.持力層軟化預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜載實驗沉降異常的第二個原因是樁底端樁尖位置持力層遇水軟化，導(dǎo)致持力層軟化的直接原因是遇水，如何有效防止水到達(dá)樁底端持力層位置呢？首先，水進(jìn)入樁底端持力層位置的途徑有兩種情況：3.1一是水沿樁身外側(cè)向下滲入到樁底端，在多年工程樁檢查過程中還沒有發(fā)現(xiàn)過水從樁底端滲入到樁管內(nèi)的情況，由此判定水沿樁身外側(cè)向下滲入到樁底端的概率很小。

3.2二是樁管內(nèi)的水從樁底端滲漏到樁尖位置的持力層，樁管內(nèi)的水主要來自地面水及地下水從樁頂流入，其次是樁接頭位置滲水，該位置滲水可能是接頭焊縫沒焊好，也可能是接頭位置端頭鋼板縫隙滲水，在以往的施工檢查過程中，因節(jié)樁端頭管箍（包裹鐵皮）及鋼板不可能與混凝土接縫百分之百嚴(yán)密，其接縫滲水的機(jī)率達(dá)20%至30%,據(jù)此推斷水同樣可以從樁管內(nèi)的最下節(jié)樁端滲漏到樁尖位置的持力層。因此預(yù)防工程樁底端滲水必須做好兩方面工作：3.2.1一是樁尖與樁管的焊縫飽滿、不漏焊、不滲漏；3.2.2二是樁封底混凝土施工質(zhì)量起決定性作用，尤其是持力層為泥質(zhì)巖或遇水易軟化的強(qiáng)風(fēng)化巖時，施工過程中更是必須嚴(yán)格把關(guān)，保證所有工程樁的底端不滲漏。

若樁端持力層遇水軟化，靜載實驗沉降過大，處理方式是將樁管內(nèi)的水抽干，分兩至三次澆筑封底混凝土，每次澆筑0.5m，然后適當(dāng)加大終壓力復(fù)壓，其次也可補樁、降低承載力采用復(fù)合地基等。

4.結(jié)語預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜載實驗沉降過大是較嚴(yán)重的質(zhì)量問題，直接導(dǎo)致樁檢測不合格，成本增加，甚至嚴(yán)重影響