管桩上浮对承载力的影响

ＰＨＣ桩上浮原因及预防措施作者：鲍昭强来源：《中国新技术新产品》2009年第12期摘要：由于PHC桩具有承载力高、造价低、适应性强、规模化生产等众多优点，因此，近些年来在房建工程的基础处理中得到了广泛的应用。

但在施工过程中，个别已经打入到规定深度的管桩总会不可避免地存在上浮现象，给房建工程的总体质量及计划工期带来了一定程度的负面影响。

因此，本文通过借助深圳市某大型公共建筑工程一例，对PHC桩的上浮原因及一些常见预防措施提出了个人的看法及见解，以供各位业内同行参考借鉴。

关键词：PHC桩；上浮原因；预防措施该实例工程为框架结构，总建筑面积为43500m2，柱距为12～15m，基础采用PHC500型高强预应力混凝土管桩，桩径φ500，总桩数1180根，单桩设计承载力特征值N=2800KN，平均入土深度29.0m，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。

施工采用锤击打入法，两台桩机分两个作业区域同时从中心往两侧开始施工。

在打桩过程中，个别部位的管桩上浮程度明显，整个工作面上升约20～40cm左右。

经随机抽验5根桩，测验承载力均无法满足设计要求，对此，为确保基础质量，及时找出造成管桩上浮原因，我们对以上存在的上浮问题进行了以下分析，并有针对性地提出了一些的技术预防措施。

1 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。

1.1 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。

钻孔灌注桩浮笼产生原因分析及预防措施钢筋笼上浮现象时有发生,如果处理措施采取不当,会造成较大的困难和经济损失。

因此,钻孔灌注桩钢筋笼上浮问题应当引起足够的重视。

1、出浮托作用；如果孔内的泥浆稠度较大,流速较大的泥浆在孔内向上流动时对钢筋笼的摩擦力大,极易造成钢筋笼上浮。

2、混凝土灌注速度和间歇时间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。

当钢筋笼在导管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。

3、钢筋笼产生上浮的后果根据钻孔灌注桩的施工实践证明，钢筋笼产生上浮一般出现在混凝土灌注初期，如果这段时间不出现此种现象，随着钢筋笼在混凝土中埋深增加，再出现此种质量问题的可能性很小。

因此，在混凝土灌注初期应特别注意。

如果发现产生了钢筋笼上浮问题，应立即采取相应措施，否则将会造成严重的后果。

钢筋笼上浮所产生的严重后果主要有以下几种:1)、钢筋笼上浮影响钻孔灌注桩的整体承载能力，不能安全承受设计荷载，必然造成返工，否则将存在质量隐患。

2)、钢筋笼上浮过程中可能会碰撞孔壁，严重者造成塌孔，较轻者出现断桩或缩颈质量问题，大幅度降低桩的承载力。

造成钢筋笼上浮的原因往往是多方面的,具体问题应具体分析。

但无论什么原因造成的钢筋笼上浮，都会给施工带来很大麻烦。

因此，事先对可能引起钢筋笼上浮的原因进行充分分析论证，排除一切可能因素，必要时应首先进行验桩然后进行混凝土灌注施工，以取得经验，确保成功。

某项目预应力管桩上浮原因分析及应对措施摘要：本文通过分析某工业厂房预应力混凝土管桩施工过程中遇到的问题，找出桩体上浮原因，提出相应的处理措施。

关键词：预应力管桩；挤土上浮；复压处理预应力管桩由于具备单桩承载力高，桩体质量高，施工进度快且静压施工噪音小、污染少等特点，近年来得到了广泛的应用，但在施工过程中也常常遇到桩体上浮、单桩承载力达不到要求等问题。

本文结某工程实力，针对桩基上浮的原因进行分析并提出相应的处理措施。

1 工程概况本项目工程桩采用预应力高强混凝土方桩，桩端持力层为④层残积土，桩端进入持力层不少于3倍桩径。

型号为PHS-AB400（220），桩长15米，设计总桩数457根，竖向承载力特征值1350KN，桩端配置200mm长刚靴。

采用静压法沉桩，压桩力由现场试验确定，并且应小于桩身抗压极限强度（桩身结构竖向承载力设计值为2846KN）。

2 场地地质条件：根据勘察资料，场地属丘陵岗地地貌单元，自上而下的地层顺序为：①层素填土（Q4ml），灰色～灰黄色，松散，湿，厚度0.40米～4.20米。

②层粉质黏土（Q4al+pl），灰黄色～褐黄色，可塑～硬塑状态，土质均匀致密，厚度0.60米～1.60米，属膨胀土，具有弱膨胀性。

③层黏土（Q3al+pl），褐黄色～棕黄色，硬塑～坚硬状态，厚度9.00米～14.50米，属膨胀土，具有弱膨胀性。

④层残积土（Q2el）：灰白色，湿，密实状态，含粉质黏土、黏土、粉细砂、小砾石、泥质砂岩风化颗粒等，厚度0.20米～9.00米。

⑤层强风化泥质砂岩（K），棕红色，无明显层理结构，干燥，以砂土矿物为主，无光泽，局部为中风化状态，强度高，最大揭露厚度为4.60米。

3 施工概况施工从7月15日开始，桩长以14米为主，结合地勘报告及打桩情况配备13及15米桩，压桩力按3300KN-3600KN控制。

于8月1日桩基施工完成，主要抽检结果如下：静载试验从8月8日开始，已完成45、187、332号桩试验。

管桩上浮原因综述及处理方法的探讨前言预制管桩是一种工程常用的桩基形式，它具有：质量稳定、桩身强度高、耐锤打、贯穿能力强、单桩承载力高、价格便宜、对不同地质条件和不同沉桩工艺适应性强等一系列优点。

预制管桩也存在缺点，即在特定的地质条件下，布桩密集；压桩过程中挤土效应强烈，即使设置应力释放孔后也会造成不少预制管桩因挤土而上浮，致使桩端进入持力层深度达不到设计要求，桩基承载力不能满足承载力设计要求；且因各桩上浮量不同，将会造成不均匀沉降。

所以应采取措施处理预制管桩上浮事故，使其满足承载力设计要求。

1工程案例：1、温州某广场由A、B、C、D、E五幢21～30层高层，F、G两幢多层及整体相连的二层商用裙房组成，总建筑面积约10万㎡。

高层为框剪结构，多层为框架结构，地下室一层，七幢楼房地下室底板连成整体形成地下车库，对沉降要求比较严格，其中高层采用PHC-AB600（130）管桩，持力层为含粉质粘土砂砾层，布桩710 根；试桩静载荷试验合格，试桩、静载荷试验结束、开始大面积工程桩施工后，打桩过程中发现桩普遍有上浮现象，上浮10～500px的桩达到总桩数的46.5%，最大上浮达380mm。

2、福州市某33层高层，位处沿海地区，原场地为耕地、林地、鱼塘及民房。

由1幢27层高层住宅楼、9幢33层高层住宅楼、14幢5层多层住宅楼和相连的3层临街商业楼（裙楼）组成，总用地面积为122426.27㎡，分为A、B标段，总建筑面积363035.12㎡，其中地上建筑面积269338.67㎡，地下建筑面积93696.45㎡。

其中3号楼层数33层，高99.9米，结构类型为剪力墙结构，基础为桩基础，承台下桩间距绝大部分为1.75m，属密集桩群。

管桩桩径为500mm，在施工过程监测中发现严重上浮现象。

在之后的静载荷试验中，前五级沉降值达63mm，超过规范要求。

3、长江沿岸地区某电厂，工程桩为PHC600-130（AB）型管桩，桩长为21～30m，2～3节配桩，监测桩检测超孔隙水压力监测点、深层土体位移监测点，工程进行中发现孔隙水压力明显提高之后，并未等孔隙水压力完全消散便重新开始打桩。

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。

【专业知识】岩土工程相关知识：单桩承载力不满足设计要求原因有几个方面单桩承载力不满足设计要求，承载力不足的原因主要有以下几个方面：（1）勘察报告提供的qs、qp参数不准确一些勘察单位提供的桩基参数过高，若设计单位据此进行桩基础设计，有可能造成单桩承载力不足。

如果提供的桩基参数过低，但试桩所得单桩承载力又很高，如何选择合理的单桩承载力就很困难。

（2）持力层起伏较大，施工单位双控较难预应力管桩优点是桩身强度高，为了经济节约，没汁时应在桩身强度允许的范围之内，使土的强度，即qs、qp充分的发挥。

一般选择较硬土层作为桩端持力层，如中密以上状态的砂层、卵石层和强风化岩作为桩端持力层。

由于勘察手段不合理或取样间距过大，对持力层的起伏未查清，因此虽然设计要求采取双控，但施工单位很难把握，往往控制设计深度到了，而锤击贯入度或油压值达不到；或锤击贯入度或油压值达到了，而设计深度不到。

为此，建议地勘单位能提供一定精度的桩端持力层的等深线图。

（3）预应力管桩挤土效应造成桩体上浮对于无桩靴的预应力管桩，桩体排开的土体不可能全部进入管桩腔内或被压缩，实测表明进入管桩内的土芯长度只能达到桩长的1／3，挤土效应是很明显的。

而有桩靴的预应力管桩挤土效应更大。

挤土效应会使桩体上浮，对于长桩，由于桩下部进入硬土层较深，发挥嵌固作用，上浮不明显，而短桩比长桩更易发生桩体上浮事故。

对于高层的核心筒群桩部位，因为群桩布桩挤土效应就更明显，造成打桩后土体隆起20至30cm，甚至达4050cm。

如果桩段之问焊缝质量不好的话，挤土效应会造成焊缝拉裂现象。

桩体上浮将肇致工程桩试桩变形过大、承载力降低。

（4）恢复期桩周土未充分固结预应力管桩在沉桩过程中将使桩周和桩端一定范围内的土体扰动，侧阻力和端阻力都有所降低。

随着超静孔隙压力的消散，土体重新固结，桩侧阻力和桩端阻力也不断增加。

为获得较高承载力，一般要求桩施工完成后要间歇一定时间再检测承载力，称间歇期或恢复期。

钻孔灌注桩施工过程中钢筋笼上浮问题摘要：钢筋笼上浮是水下混凝土灌注过程中经常出现的事故之一，其发生会影响承载力。

本文分析了施工过程中钢筋笼上浮的原因，并针对原因提出了相应的预防措施。

关键词：钻孔灌注桩钢筋笼上浮原因预防措施随着我国铁路事业的飞速发展，桥梁工程施工工艺已日趋成熟，钻孔灌注桩因为其自身的许多优点成为桩基施工中运用最广泛的施工形式之一。

但是，非通常配筋钢筋混凝土灌注桩在施工过程中发生钢筋笼上浮的现象时有发生，本文对施工过程中出现的钢筋笼上浮问题进行调查，分析，从中发现一些有规律的知识，使工程质量尽可能在施工前得到控制，达到进一步完善灌注水下混凝土施工工艺、提高桩基质量。

一、钢筋笼上浮原因1.孔内泥浆比重过大，则孔中泥浆对钢筋笼的浮力增大；2.提升导管的过程中，导管没有居中，法兰盘钩挂钢筋笼造成浮笼；3.混凝土灌注过程中，表面接近钢筋笼底部、导管口在钢筋笼底以下2m或以上2m时，混凝土灌注速度过快，使混凝土下落冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力所致；4.混凝土和易性和流动性差，对钢筋笼产生的顶托力就大，混凝土和易性和流动性好，对钢筋笼产生的顶托力就小。

掺加减水剂、缓凝型外加剂等，可改善混凝土的和易性和流动性，减少混凝土拌合物的粘土，减小混凝土对钢筋产生的顶托力。

水下混凝土灌注应一次连续进行，持续时间不宜过长，中间灌注间歇时间也不宜超过规定（一般为40min左右）。

随着时间的延长，混凝土的流动性变差，粘度增加，混凝土面易出现假凝，将增加对钢筋笼的顶托力。

二、钢筋笼上浮的预防措施针对以上述分析的原因，在钻孔灌注桩施工过程中，因采取以下措施，预防上述问题的发生：1.灌注混凝土之前，必须先测量泥浆性能指标应符合下列规定：① 比重：正循环旋挖钻、冲击钻使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重可为1.1～1.3；冲击钻使用实心钻头时，孔底泥浆比重不宜大于：黏土、粉土1.3；大漂石、卵石层1.4；岩石1.2；② 黏度：入孔泥浆黏度一般地层为16～22 s；松散易坍地层为19～22s；③ 含砂率：新制泥浆不大于4%；④ 胶体率：不小于95%；⑤ pH值：应大于6.5。

静压桩的压桩力与承载力关系分析发表时间：2017-07-25T10:46:02.147Z 来源：《基层建设》2017年第10期作者：麦再生[导读] 摘要：随着人类对环保意识的不断增强，静压法将逐渐取代锤击法，而静压预应力管桩具有能承受较大的负荷、质量稳定、造价低等优点中山市南头镇城乡建设服务中心 528427摘要：随着人类对环保意识的不断增强，静压法将逐渐取代锤击法，而静压预应力管桩具有能承受较大的负荷、质量稳定、造价低等优点，近年来在国内很多地区得到广泛应用，本文结合中山固莱尔阳光板有限公司厂房A,B工程静压桩桩基检测不合格问题，清楚静压桩的压桩力和承载力关系的重要性，分析静压桩施工的机理，探讨了静压桩的压桩力与承载力关系。

关键词：静压桩、压桩力；承载力引言：静压法施工是使用施工机械将混凝土预制桩压入土层中的一种施工方式，以这种方式进行施工的桩被称为静压桩。

与其它桩相比，静压桩的优点很多，诸如施工无振动、无噪音，适宜在精密仪器用房、危房及河口堤岸附近地区施工。

在施工过程中，可实时显示和记录压桩阻力，可对整个施工过程进行定量观察；还可以控制终压值，对单桩承载力进行预估。

一、清楚静压桩的压桩力和承载力关系的重要性静压预应力管桩（以下简称静压管桩）施工终压力和竖向极限承载力的关系是施工单位和设计单位十分感兴趣的问题，确定静压桩竖向极限承载力与施工终压力的经验公式主要有以下两种用途：一是在设计初步或开工前试桩阶段估算单桩竖向承载力特征值（作为辅助方法和补充手段）：已知桩的终压力（Pze）桩的入土深度及桩周土质情况，可以很快估算出该桩的竖向极限承载力（Qu），从而可求得该桩的竖向承载力特征值Ra；二是选择施工用的压桩机、确定终压控制标准（一种简便的初估手段）：已知桩的入土深度（根据工程地质资料预估）土质情况及桩的竖向承载力特征值，可很快求得需要的终压力，因此，弄清静压管桩施工终压力和竖向极限承载力的关系，对静压桩的进一步推广应用有着重要意义。

预制管桩应用中常见问题及处理方法摘要：为提高预制管桩施工质量，对预制管桩应用中常见问题进行深入研究，具体结论包括：1）预制管桩设备选型需要考虑的因素包括：沉桩荷载、周边环境、施工场地、交通线路等；2）预制管桩在施工过程中，应严格控制“挤土效应”的影响，并遵守设计桩长和压力值双控原则；3）提出了预制管桩施工过程中周边土体变形过大、管桩上浮、管桩达不到预计深度、淤泥质土中开挖导致废桩情况以及废桩处理等常见问题处理方法，以期指导预制管桩施工。

关键词：预制管桩；施工技术；常见问题；设备选型；挤土效应1 引言随着我国城市化建设的不断发展，工程施工技术正朝向快速、高效的方向进行发展。

预制管桩具有施工速度快、经济效益高、环保性好以及建筑产业化发展需求等优势，近年来广泛的应用于基础工程建设领域。

预制管桩虽然可以较好的满足工程需求，施工工艺也日臻成熟，但其在应用过程中也碰到了很多工程问题，现对常见问题及处理方法作归纳总结。

2 沉桩设备选择及施工注意事项2.1 沉桩设备选择选择合适的沉桩设备不仅可以保证较高的沉桩质量，同时可以一定程度上提高桩基工程的施工效率。

结合预制管桩施工项目调研结果，将沉桩设备选择的具体要点陈列如下，具体包括：沉桩荷载、周边环境、施工场地、交通线路等。

沉桩荷载：预制管桩沉桩荷载与土体特性、桩体尺寸、沉桩深度等因素有关，选择设备极限荷载一般为实际沉桩荷载的1.2~1.4倍，以保证预制管桩沉桩施工的顺利进行。

对于土质较好的地层，如：粘土地层、砂土地层等，桩机的极限荷载应该为建议荷载的上限阈值；对于土质较差的软土地层，如：淤泥质土等，桩机的极限荷载应该为建议荷载的下限阈值。

总体要根据设计极限荷载和土质情况来确定选用设备型号。

周边环境：桩基工程的施工场地可能在偏远的郊区，也可能在人口密集的城区。

当在城区进行预制管桩施工时，应当考虑桩基施工对居民生活的影响，不能选用噪声较大的锤击施工设备。

当可选用静压机或锤击机时，尽量选用静压机，因为静压机对于沉桩压力值的控制效果优于锤击贯入度控制压力值。

锤击沉桩法管桩施工中常见问题及处理措施1、桩身倾斜施工中桩身倾斜应根据具体情况开展分析处理，当倾斜大于0.8％时可认为桩身倾斜较大。

若此时第一节桩没有全部施工完毕，应及时开展观测并对其纠正，纠正方法可使用移动桩架等强行回扳的方法，后续桩节焊接时，一定要保证桩的垂直度，否则将导致桩身倾斜的加大，处理难度加大。

2、桩身移位与桩顸上浮桩身移位与桩顶上浮对构造的承载力影响较大。

为防止此质量问题的发生，应合理安排管桩的施工顺序，同时在打桩过程中应详细观察周围管桩沉降或上升情况，在周围管桩上设置观察点，利用远处的固定水准点开展比照分析，从而确定沉降或上升情况。

根据本工程实际情况，采取管桩施工从内向外的施工顺序，以尽量减少对先施工桩的影响，桩顶上浮及桩身位移均控制在规范允许范围之内。

3、截桩时产生裂缝PHC桩虽采用高强混凝土制作，内配置预应力钢筋，但桩身较脆，在受到强烈撞击时，易产生贯穿性纵向裂缝，影响桩的使用。

当管桩施工到达设计要求的灌入度时，可能桩身还有多余桩长未到达设计标高，此时，需要开展截桩，截桩宜用以下方法：采用环形切割机切割或者是采取工具钢套箍，紧箍在切口下部桩身上，沿套箍凿出一道沟槽，然后再行扩大、切断，截桩时严禁用大锤敲砸。

本工程采用专用的PHC桩环形专用切割机割桩，割口良好，未产生任何裂缝。

4、管桩桩头破碎管桩施工中，容易发生桩头破碎，被打坏的现象，主要原因：1）设计过于保守，导致桩体过长，管桩无法打到设计桩顶标高，但是施工单位仍以桩顶标高控制，由于管桩受阻力较大，桩体不再下沉，桩头破坏。

2）桩垫在施工中磨损严重，需要及时更换。

3）由于桩帽尺寸与桩不匹配，导致桩头受到瞬时冲击力过大而损坏。

施工中为防止桩头破坏，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。

打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，检查桩垫桩帽是否合适，如果不合适，需更换或补充软垫。

及时与设计者沟通，核算其合理桩长，并对施工技术人员开展技术交底，使其认识到标高控制和贯入度控制的要求并运用到具体实际中。