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Construction & Decoration190 建筑与装饰2023年8月下 浅析预应力管桩的上浮原因及处理措施袁洪森中石化石油工程设计有限公司 山东 东营 257026摘 要 通过工程实例，本文分析了在桩基施工过程中，预应力混凝土管桩产生上浮的原因与处理方法，可为类似工程借鉴。
关键词 预应力混凝土管桩；锤击；上浮；复打 Analysis of Float Causes and Treatment Measures of Prestressed Pipe PileYuan Hong-senSinopec Petroleum Engineering & Design Co., Ltd., Dongying 257026, Shandong Province, ChinaAbstract Through the engineering example, this paper analyzes the float causes and treatment methods of prestressed concrete pipe pile in the process of pile foundation construction, which can be used as a reference for similar projects.Key words prestressed concrete pipe pile; hammer; float; double hit引言预应力混凝土管桩有着单桩承载力高，成桩质量可靠，施工速度快等一系列优点，是目前建构筑物地基处理中一种常用的材料。
但预制桩也有一些缺点，其中预制桩在施工过程中，产生的挤土效应，使得桩基上浮，影响桩基的质量就是其中之一。
某沿海城市一工程中有多座10万方钢制储罐，罐基础采用桩承台式罐基础，桩基采用的是预应力混凝土管桩，预应力混凝土管桩桩径600，壁厚130，桩长约18m ，桩端持力层为⑤-1层强风化砾岩层，沉桩方式采用锤击桩，锤击桩以最后三阵的贯入度控制为准。
桩基施工钢筋笼上浮原因及处理措施钻孔灌注桩灌注过程中钢筋笼上浮现象时有发生，轻者上浮几厘米到几十厘米，重者上浮数米，甚至全部浮起，对于工程质量有很大危害。
一、原因分析1、钢筋笼的上端吊筋在孔口未固定牢，当提升导管时容易被导管挂住而一同提起，从而导致钢筋笼上浮。
2、在混凝土灌注过程中，当混凝土面上返到达钢筋笼底端时，由于导管埋深较浅，混凝土灌注量相对过大，导致混凝土上返速度过大，产生很大的上冲力，从而托起导管和钢筋笼上浮。
3、当混凝土面和导管底端都进入钢筋笼内之后，如果导管埋深过大，将很容易造成钢筋笼上浮。
4、由于初灌混凝土一直处于钻孔内已灌注混凝土的上部，一旦混凝土出现易离析、初凝时间短、坍落度损失大等质量问题，时间稍长就会导致混凝土流动性变差，使上部的初灌混凝土出现凝固的趋势。
当流动性差甚至凝结的混凝土面接触钢筋笼底端时，极易托起钢筋笼上浮。
5、当地层中存在粉细砂层时，若泥浆密度偏小，塌落的粉细砂则会铺在混凝土面上，从而形成具有一定厚度的垫层，垫住钢筋笼。
随着混凝土面的上升，同样会托起钢筋笼一起上浮。
二、防止钢筋笼浮笼措施1、在浇筑桩基混凝土时格外注意观察悬吊钢筋笼子的吊筋变化情况，如果看到吊筋有一点儿向上“撺”时，就已经表明钢筋笼子已经上浮了，此时要立即采取措施，放慢混凝土的浇筑速度，反复的用钻机上的卷扬机“慢提快落”导管，即慢慢的将浮出的钢筋笼子带回浇筑的混凝土中。
2、加大吊筋直径及根数，并在井口加配重，并可焊在护筒上。
3、当混凝土进入钢筋笼时，要求严格控制导管与钢筋笼的公共埋深，最深不超过6m。
当导管底端提到安全距离以上时要适当控制导管埋深，这时只要混凝土流动性好，钢筋笼一般不会上浮。
4、灌注混凝土时随时测量孔内混凝土面高度，严格控制混凝土灌注速度，以控制混凝土上返的速度，减小其对钢筋笼的携带能力。
5、调整好混凝土的塌落度。
一般浇注水下混凝土塌落度应控制在18～22cm，浇筑桩基的混凝土都要求有很好的和易性与流动性，以此来保证混凝土在浇注的过程中能有很好的“泛浆”。
对预应力混凝土管桩上浮问题的分析近年来，预应力商品混凝土管桩由于具有承载力高、适应性强等特点得到了大力推广，但面对预应力商品混凝土管桩在施工中存在的质量问题，管桩上浮现象十分突出，必须要引起我们关注。
本文通过分析预应力商品混凝土管桩的施工特点，以某工业区工程为例，针对上浮原因，提出处理措施。
一、预应力商品混凝土管桩的施工特点1、适用条件正确选择桩型可以避免及减少挤土效应的有害影响。
（1）预应力管桩不适合用于岩溶、石灰岩地区；上部有厚淤泥软土、下部桩端直接进入中、微风化层等软硬突变的地基以及有大量孤石、有坚硬隔层的地质。
此外，由于纯摩擦桩不利于管桩桩身强度的发挥，亦应慎用预应力管桩。
（2）对于大多数建筑场地，可考虑选用预应力管桩，但应结合地质勘察报告和施工情况，充分考虑挤土效应的影响，决定是否选用预应力管桩以及桩基施工要求。
2、桩距按桩基规范，预应力管桩最小桩中心距应不小于3.5d。
当穿越饱和软土时桩中心距要求最大，穿越非饱和土或开口的部分挤土桩次之；对桩数少于9根、仅1～2排以摩擦为主的桩基，最小桩中心距可适减。
按《地基基础设计规范》要求，对非饱和土的最大布桩平面系数应控制在6.5％以内，对饱和土的最大布桩平面系数控制在5％。
正常设计可通过成桩试验来确定单桩承载力，确定桩长、压桩力、最后贯人度控制等打桩参数。
可以通过调查，参考当地有经验的地基施工单位意见来确定布桩桩距和施工参数。
如当地无管桩施工实例及施工参数，设计宜先做成桩试验。
二、工程概况某工业区工程为框架结构的大型公共建筑，总建筑面积为56,780m2，柱距为l0～15m，基础采用PHC―AB600型高强预应力商品混凝土管桩，桩径Ф500m m，总桩数3956根，单桩设计承载力特征值N=3200kN，平均入土深度29.58m，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，4台桩机分4个区域同时从中心开始。
桩基钢筋笼上浮原因分析及预防控制措施(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--桩基钢筋笼上浮原因分析及预防控制措施1、编制目的在钻孔灌注桩基础施工过程中，灌注混凝土时钢筋笼上浮现象时有发生，少则上浮几厘米至十几厘米，多则上浮几十厘米甚至过米，钢筋笼上浮程度的大小对桩的使用价值影响不同。
轻微上浮一般不致影响桩的使用价值, 但钢筋笼上浮过大会影响桩的使用价值。
灌注中一旦发生钢筋笼上浮, 一般是不能纠正的, 所以应当了解分析钢筋笼上浮的原因，从源头入手，控制预防钢筋笼上浮，以保证钻孔灌注桩质量达到要求。
2、编制依据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50－2011；《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1－2017；《公路工程施工安全技术规程》JTG F9-2015；《两阶段施工图设计》；本公司建设同类及类似工程的施工经验、科技成果及拟用于本合同工程施工队伍的施工设备和技术力量等情况。
3、钢筋笼上浮的原因在钻孔灌注桩施工过程中，钢筋笼上浮是钻孔灌注桩常见质量问题之一。
但造成钢筋笼上浮的原因有很多。
混凝土灌注速度和间歇时间控制不当造成钢筋笼上浮在混凝土灌注初期应尽量放慢灌注速度, 因为混凝土拌合物具有典型的流变特性, 如果灌注速度过快, 混凝土在孔内上升时对钢筋笼产生的摩擦力会大大增加, 同时井孔内泥浆向上流动时对钢筋笼的摩擦力也会大大增加, 而此时钢筋笼在导管底口以下混凝土内还没有足够的埋深, 容易造成钢筋笼上浮。
当钢筋笼在导口以下有足够埋深后, 应适当加快混凝土灌注速度, 因为如果灌注时间过长, 首批灌注的混凝土流动性降低, 对钢筋笼的摩擦力增加。
如果超过混凝土的初凝时间, 混凝土则会逐渐失去塑性, 并且与钢筋笼之间产生一定的粘结力, 在后续混凝土灌注时,钢筋笼就有可能随这部分混凝土一起上升。
如果间歇时间过长,同样会使混凝土流动性降低, 粘聚力增加, 对钢筋笼的摩擦力增加, 引起钢筋笼上浮。
预应力管桩质量控制措施预应力管桩作为一种常见的基础工程桩型，具有单桩承载力高、施工速度快、工程造价低等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用。
然而，要确保预应力管桩的质量，充分发挥其优势，必须采取有效的质量控制措施。
本文将从预应力管桩的生产、施工等方面，详细阐述质量控制的要点和方法。
一、预应力管桩的生产质量控制1、原材料控制水泥：应选用强度等级不低于 425 级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其质量应符合国家现行标准的规定。
骨料：粗骨料宜采用碎石，其最大粒径不应大于 25mm；细骨料宜采用中砂，其细度模数宜为 23～30。
骨料的质量应符合国家现行标准的规定。
钢材：预应力钢筋应采用高强度低松弛预应力混凝土用钢棒，其质量应符合国家现行标准的规定；螺旋筋宜采用冷拔低碳钢丝，其质量应符合国家现行标准的规定。
2、生产工艺控制钢筋加工：钢筋的调直、切断、镦头、焊接等加工工艺应符合设计要求和国家现行标准的规定。
混凝土搅拌：混凝土的配合比应根据设计要求和原材料的性能进行设计，并经试验验证。
混凝土搅拌应均匀，搅拌时间应符合规定。
离心成型：离心成型时的转速、时间应根据管桩的规格和型号进行控制，以确保管桩的混凝土密实度和强度。
蒸汽养护：蒸汽养护应按照规定的温度、湿度和时间进行，以保证管桩的混凝土强度快速发展。
3、产品检验外观质量：管桩的外观质量应符合国家现行标准的规定，不得有裂缝、蜂窝、麻面、露筋等缺陷。
尺寸偏差：管桩的长度、直径、壁厚、桩身弯曲度等尺寸偏差应符合国家现行标准的规定。
混凝土强度：管桩的混凝土强度应符合设计要求，检验方法可采用预留试块抗压试验或现场回弹法等。
预应力钢筋的力学性能：预应力钢筋的抗拉强度、屈服强度、伸长率等力学性能应符合国家现行标准的规定。
二、预应力管桩的施工质量控制1、施工准备场地平整：施工场地应平整坚实，排水畅通，以保证桩机的稳定和施工的顺利进行。
桩位测量：根据设计图纸，采用全站仪或经纬仪等测量仪器，准确测量桩位，并设置明显的标志。
高强预应力混凝土管桩上浮原因分析及控制措施摘要：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- 22-98.[3]深圳地区桩质量检测技术规程.SJG09-99.。
