混凝土管樁原因分析論文

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摘要：高強預應力管樁上浮在施工中很容易發(fā)生，不僅影響施工進度，而且還影響成樁質量。只要采取適當?shù)目刂拼胧强梢源_保樁基工程的進度和質量。

關鍵詞：高強預應力管樁；上浮原因；處理措施；預防措施

1前言

由于高強預應力混凝土管樁具有承載力高、造價低、適應性強、管樁工業(yè)化生產等特點，在沿海軟土地區(qū)得到廣泛應用。但在預應力管樁的施工過程中，很容易發(fā)生上浮現(xiàn)象，影響樁基工程的進度和質量。本文通過高強預應力混凝土管樁工程實例，對上浮原因進行分析，提出其處理措施和預防措施，供大家參考。

1工程概況

該工程為框架結構的大型公共建筑，總建筑面積為26710m2，柱距為12～15m，基礎采用PHC-AB600型高強預應力混凝土管樁，樁徑φ600，總樁數(shù)855根，單樁設計承載力特征值N=3200KN，平均入土深度33.18m，持力層為強風化花崗巖，持力層土的極限端阻力特征值qpk=6000kPa。施工采用錘擊法，四臺樁機分四個區(qū)域同時從中心開始。在打樁過程中，基樁上浮比較嚴重，整個場地上升300～500mm左右。經檢測三根樁，基樁承載力不滿足設計要求，停止檢測，等待處理。

2地質情況

本工程位于廣東沿海一帶的淺灘區(qū)，海床橫坡平緩，經填海工程改造，場地大體平整，地表高程約為6.0~8.3m，已經過堆載預壓處理，地層自上至下主要分布有：①層為壓實人工填土，南部夾有大塊石，層厚9.00m～16.50m，平均厚度11m左右。②層為全新統(tǒng)海相沉積層，分為粉質粘土和礫砂兩層，其中粉質粘土呈飽和、流塑狀態(tài)，底部不均勻夾少量砂，層厚0.60m～12.4m；礫砂呈飽和、稍密狀態(tài)，局部為中粗砂或粉細砂，層厚0.50m～7.40m。③層為上更新統(tǒng)河流相沖洪積層，以礫砂為主，局部為中砂或粉細砂，稍密～中密狀態(tài)，層厚0.70m～11.l0m。④層為上更新統(tǒng)沼澤相淤積層，淤泥質粉質粘土，呈飽和、流塑～軟塑狀態(tài)，局部地段含淤泥質粗、礫砂，分布不均，層厚0.50m～6.30m。⑤層為第四系殘積層，礫質粘性土：呈濕、可～硬望狀態(tài)，為混合花崗巖風化殘積土，層厚0.50m～6.80m。⑥層為震旦系混合花崗巖，按其風化劇烈程度可分為四個風化帶，其強風化花崗巖是本工程基礎持力層。

4上浮原因分析

管樁上浮主要原因是擠土效應。由于擠土效應一方面對松填土有擠密作用，可提高地基承載力，但對壓實土在擠密的同時，造成樁身上浮、移位和地面隆起，影響樁的承載力。對飽和軟土的擠土樁，在樁基施工后因孔隙水壓力消散、土層再固結沉降產生樁的負摩擦力亦會引起樁承載力的下降和樁基沉降的增大。經分析認為，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126m，寬84m，總樁數(shù)855根，同時由于該工程柱距大，12～15m，每個承臺樁數(shù)較多，大多數(shù)承臺樁數(shù)為10～20根，最多的達24根。由于樁與樁之間的相互影響，導致樁身上浮。

根據(jù)施工記錄，本工程總樁數(shù)855根，樁徑φ600，總入土深度達28365.1m，從26.2～40.5m不等，平均深度33.18m，按每根樁9.38m3計算，則打入地下的混凝土樁總體積約8020m3。如果不考慮土質壓縮，平均分攤到面積10783m2的場地，則平均要提高約0.74m。可見打入混凝土的量是非常大的，整個場地上升300～500mm就不足為奇了。當土飽和密實，被擠到極限密實度而向上隆起時，相鄰的樁將被浮起。

4.2沖孔灌砂的影響

根據(jù)勘察資料，場地為填海區(qū)，地下水豐富，與海水聯(lián)動，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合地基，如采用預制樁，則南部夾有大塊石，要穿過厚約18m的填石，施工困難。因此設計在南部采用先沖孔灌砂，再打預應力管樁。這樣就不需考慮不同基礎型式之間的差異沉降，但由于沖孔灌砂數(shù)量多，達244根，因此需排開更多的地下空間，大量的砂才能沖入孔中，同時在砂孔中打樁，進樁較困難，容易打破樁頭，加劇了場地的隆起。

4.3測量誤差

由于儀器、操作、讀數(shù)等原因，所測數(shù)據(jù)存在測量誤差。本工程主要是測點沒有固定，由于施工原因，管樁頂面很難在一個水平上，因而樁頂每一點標高不一致，如果先后兩次測點不再同一點，就出現(xiàn)了不同的標高。為了測得比較準確的數(shù)據(jù)，在樁頂作出標志。

5處理措施及效果

5.1確定處理方案

全部樁打完后，重新測量，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56mm。為此召開專題會議，分析原因并研究處理方法。根據(jù)本工程情況，樁數(shù)較多，場地存在密實度較大的砂層，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行處理。

5.2確定靜壓參數(shù)

為了獲得比較詳細的試驗數(shù)據(jù)，并具有可比性，選取不同區(qū)域兩根樁作試驗對比，確定上浮較大的兩根樁C60-5及C144-11進行靜壓試驗。終壓力值均為采用6000KN，其中C60-5樁長29.3m，上浮35mm，壓入45mm，C144-11樁長37.3m，上浮46mm，壓入61mm。一周后，做靜載試驗，承載能力滿足設計要求。根據(jù)靜載試驗曲線，終壓力值確定為6000KN，比較合適。

5.3多次靜壓處理

除作過靜載試驗的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。場區(qū)采用一臺靜壓樁機施工，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)域對稱進行，嚴格監(jiān)控終壓力值不超過6000KN，施工過程中詳細做好施工記錄。

施工完畢，再全部重新測量樁頂標高，與靜壓前測量的樁頂標高相比較，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1～10mm之間。經過分析認為，靜壓處理有明顯的效果，上浮高度在10mm以下的可不作處理，僅對上浮高度在10mm以上的進行補壓。

5.4處理效果

處理完畢后，按照有關要求，選取12根樁做靜載，76根樁做高應變動測檢驗。根據(jù)靜載試驗報告，實際總沉降量為16.5～36.86mm，殘余沉降量為0.58～8.67mm，全部滿足設計要求。高應變動測檢驗也符合規(guī)范要求。

6預防措施

6.1優(yōu)選樁型及施工方法

首先應從設計方面把關，對沿海填土區(qū)，特別是新近填土區(qū)又經過強夯或碾壓處理，應盡量避免采用高密度、大管徑的預應力管樁，優(yōu)先采用其他樁型，如鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁及筒樁等。對于管樁也應優(yōu)先采用靜壓法，以減小施工振動對周圍管樁的影響。

6.2嚴格控制壓樁順序

在軟土地基施工較密集的群樁時，沉樁次序不當，很容易使樁向一側擠壓造成位移或涌起。對群樁承臺應考慮壓樁時的擠土效應．不同深度的樁基應先深后淺、先大后小、先長后短。同一單體建筑，一般要求先施壓場地中央的樁，后施壓周邊樁，當一側毗鄰建筑物時，由毗鄰建筑物處向另一方向施壓。

同時要求施工順序從中心承臺開始，按梅花形跳承臺進行，即縱、橫軸線承臺兩個方向均要隔一個承臺，才能進行下一個承臺靜壓，同時要求任意一個承臺與相鄰的前后左右承臺的靜壓時間至少間隔七天以上，以最大限度地減少相鄰承臺之間的相互影響。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計值作為參考值，但施工中的壓樁終壓力可適當加大。因為施工中的壓樁終壓力是根據(jù)在施工瞬間荷載（終壓力作用時間只是終壓控制貫入度的瞬間）作用下有土體側向約束的情況來確定的。在施工中應定期檢查壓樁的終壓力是否達到預定值或超出極限值，以確保每一根樁達到設計要求且不致壓壞。

6.4適當擴大監(jiān)測范圍

根據(jù)設計要求，管樁施工過程中，應隨時對樁機周圍5m范圍內的成樁進行樁頂標高監(jiān)測，以隨時發(fā)現(xiàn)問題，隨時解決。根據(jù)我們的經驗，新近填土又經過強夯或碾壓處理的沿海填土區(qū)，其樁機影響范圍與填土厚度存在一定量的關系。本工程開始按照設計要求監(jiān)測樁機周圍5m范圍內的成樁，監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)，樁機周圍10m左右范圍內的成樁均受到影響，而本工程平均填土厚度約11m左右。

7幾點建議

7.1沉樁過程的資料控制

對于管樁上浮方面，主要需隨時監(jiān)測并記錄每根樁的樁頂標高，認真做好原始資料的統(tǒng)計及匯總工作，必要時需繪出每根樁的樁頂標高隨時間而變化的曲線，或繪出每根樁與樁機距離變化的曲線。認真分析曲線變化，找出影響樁頂標高的關鍵因素，從而指導下一步的施工。

7.2大面積群樁建議抽樁復壓

管樁全部沉樁或錘擊到位后，不管有無上浮，為確保樁底不發(fā)生疏松和涌樁，對于大面積群樁，須抽取一定數(shù)量的樁進行復壓，壓樁力可減至靜載荷試驗值。需復壓的樁主要是指單樁承臺、樁數(shù)多的承臺、單樁承載力比較大的承臺以及地質條件相對復雜的承臺等。

7.3相鄰承臺沉樁應錯開一定時間

由于一般樁機影響范圍與填土厚度相關，但不宜小于5m，相鄰兩個承臺施工應避開這個受影響的區(qū)域。因此沉樁順序除了遵守一般規(guī)定外，對于新近壓實的沿海填土區(qū)，相鄰兩個承臺施工的時間間隔應錯開七天以上，確保樁周土壤顆粒應力消散。

參考文獻：

[1]工程地質勘察規(guī)范.GB50021-2001.

[2]預應力混凝土管樁基礎技術規(guī)程.DBJ/T15-

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[3]深圳地區(qū)樁質量檢測技術規(guī)程.SJG09-99.