对预应力混凝土管桩上浮问题的分析
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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。
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。
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。
预应力混凝土管桩施工质量问题及预防措施分析一.引言预应力混凝土管桩在全国各地区的项目建设中得到广泛应用,逐渐成为软土基础项目建设的重要组成部分。
由于地基的特殊性质,导致预应力混凝土管桩项目施工容易出现质量问题,必须要结合工程实际情况,妥善处理。
二.预应力混凝土管桩施工质量问题1.预应力混凝土管桩本身的质量问题首先是管桩本身的质量问题,预应力管桩桩身砼强度设计为C60至C80,强度只有在这一范围内才能保证建筑的安全性。
一般来说,这种管桩采用离心法工艺和蒸高技术,生产完毕要有一定的养护期,及产及用的方法是不可取的。
接着对安装管桩的设备也有一定的要求。
现阶段中,由于技术人员不合格,往往会选用不合适的建筑工具,有时候为了方便也会在不同的环节使用同一种工具。
例如一把大锤锤到底,这样做的后果就是管桩损坏,影响施工效果。
最后来说,施工中经常采用的锤击法在遇到硬土层时也会受限,锤击施工很容易造成管桩断裂。
2.预应力管桩的接头连接问题预应力管桩的接头往往会使用焊接来接头,在焊接的过程中也有许多应注意的问题。
现如今的焊接一般均是人工焊接,施工过程中,工作单位为了节省开支,会选用没有焊接证件的人员来上岗,这样会造成焊接质量差,出现裂缝,不能保证质量安全。
焊接过程中也要认真选取焊接点,焊缝要饱满,不留缝隙,气孔。
目前建筑实施过程中有两种新的管桩接头方法。
其中一种是福建省开发的,管桩机械快速螺纹连接接头。
另一种是广东的预应力混凝土管桩(机械)快速接头,是以机械啮合取代传统的焊接工艺。
3.管桩之间的位置偏差施工中应对管桩之间的距离进行严格控制。
捶打,挤压之后要再一次测量管桩之间的距离,如发生偏差要及时的修整。
在管桩密集的区位更应提高警惕,密集群桩在施工过程中会产生挤土效应,后施工的桩往往会挤压到先施工的桩,会挤压使其移位,这种情况下也需要反复测量来保证管桩位置不发生变化。
为了阻止桩与桩之间的挤压,可以开挖防挤沟和防挤孔,不仅可以减少沉桩对邻近桩的影响,还可以减少沉桩过程中浅层土体水平位移。
预应力混凝土管桩施工问题的处理摘要:针对某工程预应力混凝土管桩施工过程中出现Ⅲ类桩、Ⅳ类桩甚至断桩,采用加强灌芯受压承载力、加长灌芯长度的处理方法,能有效缩短工期、降低造价。
项目成功实施经验,可供今后类似工程参考。
关键词:预应力混凝土管桩;抗压静载试验;低应变检测;缩短工期;降低造价预应力混凝土管桩(以下简称管桩)作为一种主要的桩基类型,在一般工业与民用建筑工程中使用非常广泛。
管桩主要有以下优点:1、符合目前国家建筑产业化政策。
管桩由工厂化生产,大大减轻了建筑工人的现场劳动强度,为建筑工人提供了良好的工作环境,提高了工作效率。
2、由工厂化大规模生产,质量控制标准化,产品质量稳定。
3、相同直径的管桩与混凝土灌注桩相比,每延米降低成本15%~20%,从而减少工程造价。
4、管桩每台机每天施工10~15根,混凝土灌注桩每台机每天施工1~2根,提高了工作效率,缩短了工期。
管桩相比于混凝土灌注桩不需要混凝土养护周期,减少了现场窝工现象,从而进一步缩短了工期。
5、管桩主要由静压法进行施工,降低了施工现场的噪音,减少了施工对周边住户的影响。
另外,管桩相比于混凝土灌注桩无需泥浆外运,有利于环境保护。
由于管桩具有以上优点,管桩越来越受到甲方的欢迎,在一些工程设计中甲方明确要求采用管桩。
本文结合工程实例介绍管桩在施工过程中一些质量问题的处理方法,供大家参考。
工程概况:该工程为某基地办公楼,建筑面积4300平方米,地下一层,地上四层,采用钢筋混凝土框架结构。
地质情况:①-2层素填土(Q4ml):灰黄色,局部灰色,松散-稍密,粘性土为主局部含有少量碎砖瓦等杂质,堆填时间大于10年。
②-1层粉质粘土(Q4):灰黄色,土灰色,可塑局部软塑,土层中含有褐色锈斑,次生成因。
稍有光泽,干强度中等,韧性中等。
③-2层粉质粘土(Q4al):灰色,软塑。
正常固结土。
无摇震反应,稍有光泽,干强度及韧性中等偏低④-2层粉质粘土(Q3al):灰黄色,黄褐色,可塑,土层中含有少量铁锰质结核。
预应力管桩质量通病的防治方法预应力混凝土管桩以其单桩承载力高、施工方便等在工程中得到了广泛的应用。
那么关于预应力管桩的质量通病你又有多少方法防治呢?预应力管桩七大质量通病及防治1、桩体倾斜⑴产生原因1)施打前未按要求双向校核垂直度。
2)遇有地下障碍物。
3)场地不平整,桩机底盘不稳固水平。
⑵防治措施1)施打前,应按要求在桩机的正方和垂直的管桩侧面双向架设经纬仪或线坠,垂直度满足要求(小于0.5%L)后方可起锤,打入约1m左右再用仪器校核一次桩的中心位置和垂直度,确认无误后方可正常施打。
2)地下障碍物如果较浅,可以先将桩拔出,清除障碍物后,将坑填实填平,重新放点打桩;如果障碍物较深,无法处理,可会同监理、设计院等单位商议解决办法,更改桩位。
2、焊缝不饱满,接桩处开裂⑴产生原因未按规定进行焊接作业,未分层焊接。
⑵防治措施1)接桩前,对连接部位上的杂质、油污、水份等必须清理干净,保证连接部件清洁。
2)接桩时,两节桩应在同一轴线上,焊接预埋件应平整,焊接层数不得少于2层,焊接时必须将内层焊渣清理干净后再焊外一层,坡口槽的电焊必须满焊,电焊厚度宜高出坡口1mm。
3、贯入度剧变⑴产生原因1)地质情况不明,地下存在有空洞、溶洞、夹层等。
2)地下持力岩层起伏大。
3)桩身破碎断裂。
⑵防治措施1)在施打过程中,出现贯入度突然变大的情况,应立即停止施工,可采取超前钻等方法,先探明桩位处的地质情况,将空洞、溶洞等先用中砂或粘土等填塞密实后再重新打桩,或改用其他形式的基础处理方法。
2)在即将收锤时,遇到贯入度突然加大的情况,一般均因地下持力岩层起伏大导致桩身折断或桩身自身破碎造成的。
这种情况下,采用从桩身内孔吊灯和吊重物检查桩身的完整看是由何种原因造成。
①如是因地质起伏大造成的,则需采用特殊桩尖,采用嵌岩力强的桩尖进行施工。
②如是桩身自身破碎造成的,则需对进场的管桩质量进行检查,采购质量合格的管桩;管桩桩身强度必须达到100%时方可使用;同时,在施打过程中,要控制好总锤击数,PHC桩总锤击数不宜超过2500,最后1m锤击数不宜超过300。
预应力混凝土管桩施工中常出现的质量问题分析及预防措施冯远山摘要:预应力混凝土管桩施工质量关系着整个项目施工水平的高低,因此,施工单位应将质量管控环节纳入到检测工作范围当中,以提高施工人员质量管控意识,并促使其在实际施工过程中能规范自身操作行为,避免不正当行为的发生。
关键词:预应力混凝土;管桩施工;质量问题;预防措施1预应力混凝土管桩施工中的质量问题1.1桩身断裂桩身断裂是预应力混凝土管桩施工中常见的质量问题,而造成此现象的原因主要表现在:第一,在实际工作开展过程中,相关工作人员未根据《先张法预应力高强混凝土管桩基础技术规程》来检查桩身混凝土强度及其管壁薄厚度,最终在实际施工的过程中出现了桩身弯曲及断裂的现象。
第二,由于地勘只是以点代面的方式进行勘探,难免在实际压桩过程中遇到地质深层的孤石情况,从而出现了桩身断裂的现象。
例如,在厦门市集美区杏林湾“英村市场、住宅小区工程”1#楼162#和2#楼114#、116#桩均在入土8-12米左右时,压力产生突降,桩身并伴有异响,且压力无法上升。
4#楼803#、825#、849#、853#桩均在入土7—15米左右时,压力产生突升。
以上桩号与同承台及周边承台的桩长和地勘报告相差较大,最终出现了质量问题判断为断桩或以遇孤石,而后采取补桩的方式对其问题展开了补救行为。
此外,部分施工单位在实际施工过程中忽视对管桩原材料质量检测,继而导致无法及时发现桩吊运过程中出现的断裂现象。
1.2桩身垂直度偏差不符合要求如果管桩桩身的垂直度存在不合理的偏差,则会直接影响管桩的施工质量,其原因主要有:第一,管桩桩头不平整,桩身弯曲度不符合规定要求,桩尖与桩纵轴线偏离过大而影响桩身垂直度偏差的合理性;第二,压桩时,桩身存在不垂直的现象;第三,管桩进入土层后,在障碍物的阻挡下会导致桩尖偏向一边,影响垂直度;第四,在两节或两节以上管桩施工过程中,管桩不处于相同轴线水平上,呈现弯曲现象,影响桩身垂直度;第五,管桩的数量过多,如果上部是深软弱土层,在管桩间距比较小的情况下,进行沉桩施工时,就很容易产生挤土效应,导致相邻的管桩之间存在桩体偏位问题,致使其桩身垂直度偏差不合理;第六,通常,静压桩机自重和配重的重量较大,在沉桩施工中很容易出现机架不均匀沉降现象,又或者在静压桩机移动的过程中挤压了软弱地基,就会使得相邻的管桩桩体出现倾斜偏位问题;第七,如果土方开挖过程中不注意控制深度,就会使得桩身在较大土压力下出现弯曲变形而影响垂直度偏差值。
PHC预应力混凝土管桩施工质量问题及控制摘要:文章以预应力混凝土管桩为研究对象,对预应力混凝土管桩施工中容易出现的一些质量问题进行了分析,并结合实践提出质量控制措施与常见问题的处理方法,以满足规范和设计要求,供大家参考。
关键词:PHC 桩;管桩断桩;管桩倾斜;质量控制在土木工程施工过程中,首先要进行的是基础施工,而桩基础是建筑施工特别是高层建筑施工中最为常见的基础形式。
同时,桩基工程是一种隐蔽工程,影响质量因素很多。
目前看来,PHC预应力混凝土管桩以其独特优点,正逐步得到推广和使用,但其引发的质量问题也很多,如桩顶上浮、桩倾斜、对周边环境的影响等。
为此,为保障整体工程的施工质量及效益,分析探讨PHC预应力混凝土管桩的施工与质量控制问题具有重要的意义。
1.研究内容及意义桩基作为一种深基础,其质量具有隐蔽性不易检查验收。
因此,在施工过程中如何控制施工质量,解决施工质量问题,保证质量措施决定了桩基的完整性、稳定性等对桩基作为建筑的承重和传力部分起举足轻重重要。
2.程实例2.1 工程概况拟建工程项目占地面积49581m2,总建筑面积161392m2。
拟建物所属设计地震分组为第一组,抗震设防等级为三级,桩基采用先张法预应力高强混凝土管桩(PHC 管桩)。
工程桩总桩数为2468根,工期三个月。
2.2工程地质2.2.1 场地地形地貌及周围环境拟建工程项目场地原始地貌属冲洪积地貌单元。
场地原为耕作园地,场地由中部向四周侧倾,勘察期间测得各钻孔孔口高程为5.02~11.02m,高差为6.00m,总体起伏较大。
2.2.2 场地岩土层性能根据《岩土工程勘察报告》,工程地质情况自上而下依次描述如下:(1)杂填土:灰褐、褐黄色,松散,稍湿,饱和,厚度为2.00~9.80m。
该层属新近回填,力学强度低,工程性能差。
(2)冲洪积粘土:褐黄、灰褐等色,可塑,饱和,厚度为0.40~4.20m。
属中等压缩性土,该层力学强度较低,工程性能差。
预应力混凝土管桩常见问题1超桩和短桩超桩是指由于持力层层面高低起伏,施工单位对实际需要接桩长度不能准确掌握的情况。
当桩端进入持力层一定深度后就无法打入而终止,却使剩余桩身超出设计桩顶标高过多而形成。
短桩是指由于持力层层面起伏变化,施工单位对实际需要接桩长度不能准确掌握,当沉桩超过设计标高还没有进入持力层或贯入度还很大,仍需继续沉桩而形成接桩短缺。
(1)原因分析。
①勘探资料误差较大或勘探精度不够,未能查清持力层起伏变化情况和持力层性质。
②施工时难以确定收锤标准,持力层变硬,沉桩时难以继续打入,或持力层变软,沉桩时贯人度太大,还要继续沉桩。
(2)防治措施。
①桩的勘探点布置应控制持力层层面坡度、厚度及岩土性状,其间距宜为12~24m,相邻勘探点的持力层层面高差不应超过2m,当持力层坡度超过10%时应加密勘探点。
勘探点总数中应有1/3以上的为控制性点,控制性勘探点应深入预计桩尖平面以下3~5m.②收锤标准应以桩端持力层为定性指标,最后贯人度为定量指标。
现场应根据试桩情况确定收锤标准,强制规定要到进入持力层才能收桩,对于大面积的群桩,由于挤密效应,后打的桩可能有许多被打裂、打断。
正常情况下,最后贯入度不宜小于20mm/10击;当持力层为较薄的强风化岩层且上覆土层软弱时,最后贯入度可适当减少。
对摩擦端承桩,应以最后贯人度为主,桩长为辅,来判断收锤标准。
2斜桩斜桩是指在沉桩过程中,桩身垂直度偏差太大而形成。
根据相关资料介绍,倾斜偏位超过25era的管桩,承载力就会明显不足。
(1)原因分析。
①打桩机自重加配重总重量很大。
打桩机的基础如果不平整坚硬,沉桩加压后,基础易产生不均匀沉降,桩极易发生偏斜。
②打桩时,桩锤、桩帽及桩身的中心线不在同一轴线上。
接桩时,相接的两节桩身的心线不在同一轴线上。
③对于布置大面积群桩的工程,在沉桩时产生挤土效应,将先打入的桩上抬或挤斜。
④基坑开挖方法不当,一次性开挖深度太深,使桩的一侧承受很大的土侧压力,桩身弯曲变形,引起桩顶偏位。
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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2O至30、cm,甚至达4050、cm.如果桩段之问焊缝质量不好的话,挤土效。
大面积预制桩施工桩顶上浮问题处理研究摘要:预制桩,是在工厂或施工现场各种材料、各种形式的桩(如混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等等),目前国内应用较为广泛的为混凝土方桩和预应力混凝土管桩。
随着石化系统原油罐区近几年在沿海地区的工程建设的不断深入,混凝土预制桩有承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快,因此预制桩得到了广泛的应用。
本文根据施工过程中遇到的桩顶上浮问题,利用施工方案、过程控制、复打施工等施工措施展开讨论,类似工程仅以参考。
(摘要的主要内容为目的、方法、结果、结论。
)关键词:预制桩;桩顶上浮;处理研究1 引言随着预制桩的广泛应用,尤其在国内的沿海城市,预制桩施工具有承载能力大、施工速度快、施工质量问题较少等优势。
但在实际施工过程中,大面积预制桩施工由于受到挤土效应以及孔隙水压力影响,造成地面隆起,桩顶上浮,桩顶上浮过程中可能由于接桩处焊接质量问题而引起断桩或者桩顶上浮后承载力下降等问题。
本文将结合工程实例中桩顶上浮进行深入分析,并提出有效地处理方法与研究。
(引言作为论文的开头,以简短的篇幅介绍论文的写作背景和目的,以及相关领域内前人所作的工作和研究的概况,说明本研究与前工作的关系,目前的研究热点、存在的问题及作者的工作意义)2 桩顶上浮引起原因㈠挤土效应挤土效应是由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动,改变了土体的应力状态而产生的。
由于桩自身的体积“占用”了土体原有的空间,使桩周的土体向四周排开,挤压应力主要通过土体位移来消减,从而使桩与整体土体上浮,桩端端承力不变。
㈡孔隙水压力孔隙水压力是指地下饱和水在受到预制桩桩基施工土体相互挤压时产生的水压力。
当孔隙水压力大于桩身自重以及桩体上部的侧摩阻力时,便引起桩体上浮,底部桩端脱离,形成空洞或不密实土体,桩端所受端承力减小。
3 工程案例3.1福建某水池桩基施工采用混凝土预制方桩JZHb-245-1213CG进行施工,桩数420根,面积45×24米,桩间距为1.8米。
工程地质知识:预应力混凝土管桩浮桩的处理办法
1)首先在群桩施工过程中,对前面已打(压)好的管桩的桩顶标高及偏位应进行监测。
2)若一旦出现个别桩上浮现象时,对已打(压)好的管桩应进行全面复打(或复压),以确保管桩的承载力和减少管桩基沉降量。
另外值得注意的是:管桩是否上浮,应边打(压)边监测,以便及时发现及时复打(压)。
若等管桩打(压)设备不在该承台位置时才发现管桩上浮时,设备再重新行走一遍,势必对原有管桩产生挤压而造成偏位、倾斜甚至破坏,故建议施工及监理单位应及时监测出相邻管桩是否出现上浮现象,若出现,应马上对相邻的所有管桩进行复打(压),然后再施工下一承台的管桩。
总之,打(压)管桩设备在各承台间不应走回头路或重复路,从而消除设备因走回头路或重复路造成对既有管桩产生的损伤、损坏。
对预应力混凝土管桩上浮问题的分析
摘要:近年来,预应力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。
关键字:预应力混凝土;管桩;挤土效应;上浮
一、预应力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型高强预应力混凝土管桩,桩径Ф500mm,
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。
在打桩过程中,基桩上浮比较严重,整个场地上升200~300mm。
经检测,5根基桩的承载力不满足设计要求,等待处理。
三、上浮原因分析
1、挤土效应是管桩上浮的主因
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,会造成桩身上浮、移位和地面隆起,影响桩的承载力。
对饱和软土的挤土桩,因桩基施工使孔隙水压力消散,土层再固结沉降产生桩的负摩擦力,也会引起桩承载力的下降和桩基沉降的增大。
分析认为,桩承载力下降的主要原因是由于桩身上浮所引起,但不排除桩底发生疏松和涌桩等原因。
2、桩的数量多、体积大
该工程占地面积56780m2,总桩数3956根,同时每个承台的桩数较多,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,该工程近4000根桩,总入土深度达117018m,平均深度29.58m,按每根桩7.78m3计算,则打人地下的混凝土桩总体积约30778m3。
如果不考虑土质压缩,平均分摊到面积56780m2的场地,则平均要提高约0.54m,可见打入混凝土的量非常大。
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。
3、冲孔灌砂的影响
根据勘察资料,该场地地下水丰富,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。
如果采用预制桩,因南部夹有大块石,要想穿过厚约18m的填石有很大的施工困难。
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形式之间的差异沉降。
但由于冲孔灌砂数量多,达824根,因此,需排开更多的地下空间,大量的砂才能冲入孔中,同时在砂孔中打桩时进桩较困难,容易打破桩头,加剧了场地的隆起。
4、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。
该工程测量上的主要不足是测点未固定,由于施工的原因,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,应在桩顶作出标记。
四、处理措施及效果
1、确定处理方案
全部桩施打完毕,重新测量时发现绝大部分桩存在上浮现象,而且有的上浮很严重,最大的达45mm。
为此召开专题会议,分析原因并研究处理方法。
鉴于该工程桩数较多,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的情况,如果继续采用锤击法,很可能打坏管桩,因此,最后决定采用静压处理方案进行处理。
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进行试验对比,确定上浮较大的两根桩C80—4及C784—15进行静压试验。
终压力值均采用6000kN,其中C80—4桩长29.3m,上浮25.3mm,压入35mm;C784—15桩长26.3m,上浮22.8mm,压入37mm。
1周后进行静载试验,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。
3、多次静压处理
除做过静载试验的2根桩之外,所有的桩均按照确定的静压参数进行静压处理,以彻底消除上浮。
场区采用1台静压桩机施工,静压前将露出地面的桩头全部锯掉,入土较深的桩先进行接桩处理,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≯6000kN,施工过程中做好详细的施工记录。
施工完毕,再重新测量全部桩顶标高,与静压前测量的桩顶标高相比较,绝大部分的桩已消除上浮,但也有部分桩的上浮未彻底消除,其上浮高度较小,最多的为15mm,大多在1~10mm之间。
分析认为,静压处理有明显的效果,对上浮高度在10mm以内的可不做处理,仅对上浮高度在10mm以上的进行补压。
4、处理效果
静压处理完毕,选取24根桩做静载试验,96根桩进行高应变动测检验。
根据静载试验报告,实际总沉降量为l4.5~28.86mm,残余沉降量为0.68~6.87mm,全部满足设计要求。
高应变动测检验结果也符合规范要求。
5、预防措施
首先应从设计上把关,优选桩型及施工方法。
对于沿海填土区,特别是新近填土区且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。
采用管桩时也应优先选用静压法,以减小施工振动对周围管桩的影响。
五、结论
预应力混凝土管桩因其诸多优点而被广泛采用,但由于该桩型在秦皇岛应用时间较短,理论研究和工程实践经验还不够丰富,应用过程中仍会存在许多问题。
对这些问题应引起足够的重视,根据特征正确分析,采取相应的处理措施,才能确保工程质量。