静压预应力管桩静载荷试验异常沉降的原因分析及复压处理
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静压管桩沉桩困难分析及其施工处理措施摘要:本文尝试通过工程勘察报告以及其他勘查资料来对某建筑工程的静压管施工情况进行了详细分析,并且指出了静压管桩沉桩困难的原因以及施工措施,希望可以对类似工程项目的建设施工提供参考。
关键词:静压管桩;沉桩困难;原因;处理措施前言岩土工程项目在建设施工的过程中会涉及到多个环节步骤,静压预应力管桩是其施工过程中必然要应用到的部件。
对于静压预应力管桩来说,其主要优势体现在单桩承载力高、设计规范、运输吊装方便、施工速度快以及对外界环境污染程度低。
正是因为存在以上优势,使其在我国城市建筑工程项目建设过程中有广泛应用。
但是对于管桩来说,其属于挤土桩的一种,在对其进行实际应用的过程中势必会产生大量挤土,在进行群桩施工过程中,挤土就会更加明显。
当砂层的密度明显提升之后,势必会导致相邻桩施工困难的现象出现,从而使得最终沉桩没有达到设计要求。
因此,对沉桩困难的原因进行深入分析是非常有必要的。
一、工程基本概况(一)场地岩土的工程条件H县拟建1栋22层的小高层住宅楼。
对项目地进行勘测之后,发现,项目地地层自上而下共分为10层,其土质主要包括三种,即粉土、黏土以及粉质黏土。
(二)基本参数按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)相关标准,对项目地的基础工程条件进行了分析,其所涉及到的项目主要有土工试验、标贯以及静力触探结构[1]。
二、工程沉桩困难的原因分析(一)管桩施工过程沉桩困难的原因分析对于本次工程项目建设来说,共需应用到的总桩数为120根,在应用静压沉桩法展开施工操作的时候,施工过程中遇到了阻碍。
在已经完成施工的26根桩中,只有11根桩压到了设计桩长,另外的15根桩群没有压入到要求深度,都是在压入12m之后,遇到阻碍,无法继续压入,施工队伍开始停止施工,查找原因。
(二)勘察勘探过程中沉桩困难的原因分析本次在展开勘察勘探工作的时候,主要对各个勘探点的基桩施工情况进行确认,发现,未达到设计桩长的勘探点有5个,并且钻孔深度为50m,孔口距离地面的标高为39.20~42.17m。
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。
预应力混凝土管桩沉降异常浅析预应力混凝土管桩有着单桩承载力高、桩身耐锤击性好、穿透力强、施工速度快、造价廉价等优点,在软土地基处理中得到了广泛的应用,本文以唐山某220kv变电站配电综合楼桩基础工程为例,介绍设计过程中预应力混凝土管桩地基处理方案的确定、桩施工中消失的问题以及施工应留意事项。
1 工程介绍配电综合楼为钢筋混凝土框架结构,地下一层为电缆夹层,地上两层,一层布置变压器室、电抗室、110kvGIS室、110kvGIS室,二层布置主掌握室、继电器室、蓄电池室和办公用房。
站址位于冀东平原南缘,地层为第四系冲洪积沉积物,岩性以粉土、粉质粘土及粉砂为主。
站址区地表下21m深度范围内地层简述如下:①粉土:稍密~中密状态。
土质不均一,含有粘性土夹层。
压缩系数平均值a1-2=0.371MPa-1,属中等压缩性土。
层底埋深3.30~4.00m,层厚3.30~4.00m。
②粉质粘土:软塑状态。
含较多有机质及贝壳碎片,具腥臭味,局部含淤泥质粉质粘土透镜体。
压缩系数平均值a1-2=0.438MPa-1,属中等偏高压缩性土。
层底埋深5.40~7.80m,层厚1.00~3.50m。
③粉土:湿,中密状态。
土质不匀称。
压缩系数平均值a1-2=0.239MPa-1,属中等压缩性土。
层底埋深7.10~14.00m,层厚0.40~6.20m。
③-1粉砂:中密,饱和,砂质不纯洁,含粉土团块。
该层分布不均,局部缺失。
压缩系数平均值a1-2=0.082MPa-1,属低压缩性土。
层底埋深8.00~8.70m,层厚0.50~1.30m。
④粉质粘土:流塑状态。
土质不匀称,含较多有机质及贝壳碎片,具腥臭味,含粉砂及淤泥质粉质粘土夹层或透镜体。
压缩系数平均值a1-2=0.474MPa-1,属中等偏高压缩性土。
层底埋深11.90~15.00m,层厚1.00~4.00m。
⑤粉土:密实状态,土质不匀称,具粉质感,局部地段近粉砂。
含淤泥质粉质粘土、粘土夹层或透镜体。
关于桩基静载试验的常见问题分析及处理措施摘要:岩土工程作为建筑工程的核心环节,其施工质量对工程有着直接影响。
岩土工程中包含桩基施工,桩基施工质量与建筑的稳定性有密切联系,应在施工过程中对桩基的实际受力情况进行检测,避免出现基准不稳定等问题,影响工程开展。
基于此,本文针对于桩基中的静载试验进行了分析,根据施工存在的实际问题,提出了有效的处理措施,以期为桩基与建筑结构的稳定性提供保障,提高工程的施工质量。
关键词:岩土桩基;静载试验;常见问题;处理措施引言桩基工程质量是建筑工程建设中的重中之重。
桩基工程将结构负荷传递至大地,保证建筑结构整体的稳定性。
桩基工程若出现任何质量缺陷,都极易导致建筑结构出现安全问题,给人们的生命财产安全造成极大影响。
目前,随着科学技术的不断进步,新型桩基材料、设备及技术不断出现,为桩基工程质量提供了极大的保障。
因此,研究桩基静载试验的常见问题及处理措施具有重要的现实意义。
1静载试验法检测技术概述桩基静载试验质量检测是随机选取五根单桩,通过传感器、千斤顶等设备对单桩进行竖向抗压静载试验。
桩基质量检测利用静载试验法检测技术时,试验人员应先在桩基顶部依照主梁、次梁的方式放置千斤顶,将次梁与选取的单桩紧密连接,之后进行加载试验,每间隔15min进行计数,荷载加至设计值的8级停止加载,若加载时出现桩基破坏,应立即停止加载,并采取相应的措施进行解决。
2桩基静载试验的重要性桩基静载试验是桩基础施工设计的关键环节,受自身属性、施工条件、地理条件等因素的影响,所受的荷载作用也各不相同,且具有复杂性。
因此,在进行工程施工时,应按规范进行承载力检测,以满足设计及相关规范要求。
针对桩基的极限性能,要通过对不同类型桩的施工技术及承载能力进行分析,将现场试验与理论设计相结合,以提高工程技术水平。
静载试验为基础设计提供了一定的理论基础,静载试验以试验桩基础承载力为主要内容。
科学的检测可为工程施工提供真实可靠的数据,便于对工程状况进行及时调整,以确保整体施工质量。
关于桩基静载检测中的常见问题分析及处理方案探讨
桩基静载检测是指在施工中对桩基进行负载加载,测量和记录桩身的沉降、竖向应变以及桩身的水平位移等参数,并通过分析数据来评估桩基的承载力和变形性能。
在桩基静载检测过程中,常见的问题包括:
1. 测量设备故障:测量设备可能存在故障,导致数据采集不准确或无法正常进行测量。
处理方法是及时检修设备,确保测量设备的正常工作。
2. 数据处理错误:数据处理过程中可能出现计算错误或者误差较大的情况,导致得出的结果不准确。
处理方法是仔细检查数据处理的算法和计算过程,确保数据处理的准确性。
3. 桩身变形过大:在加载过程中,桩身可能会出现较大的变形。
处理方法是根据桩身变形情况及时调整加载方式,并对变形过大的桩进行修复或替换。
为了解决以上问题,可以采取以下处理方案:
1. 提前进行设备检修和测试,确保测量设备的正常工作,并进行设备校验和数据校核,确保数据的准确性。
2. 严格按照桩基静载检测的操作规程进行施工操作,尽量减少测量误差的产生,并对测量数据进行多次重复测量,以提高数据的可靠性。
3. 在桩身变形过大或沉降不均匀的情况下,及时调整加载方式,减小局部荷载,保证桩基的稳定性。
4. 对桩身水平位移异常的桩进行修复或替换,确保桩基的稳定性和承载能力。
5. 加强监测和调控,在桩基静载检测过程中,定期对数据进行分析和评估,及时发现问题并采取相应的措施进行处理。
桩基静载检测中的常见问题需要针对性地进行分析和处理,以确保桩基的稳定性和承载能力。
通过采用合适的处理方案,以及加强监测和调控,可以提高桩基静载检测的准确性和可靠性。
关于桩基静载检测中的常见问题分析及处理方案探讨桩基静载检测是土木工程中常用的一种检测方法,通过施加静力荷载对桩基进行受力分析,以评估桩基的承载力。
在进行桩基静载检测时,可能会遇到一些常见问题,下面将对这些问题进行分析,并提出相应的处理方案。
常见的桩基静载检测问题包括:1. 桩底反力与地基底阻力叠加问题:在静力荷载测试中,桩底的反力是由桩身与地基底之间的摩擦力及土体的抗拔力共同决定的。
在实际测试过程中,很难区分这两者对反力的贡献。
处理方法是进行数值模拟,通过反向分析确定桩身和地基底的摩擦力和抗拔力。
2. 测试数据的准确性问题:桩基静载测试中,测试数据的准确性对评估桩基的承载力至关重要。
在实际测试过程中,可能会受到测量仪器的误差、环境条件的影响等因素。
处理方法是使用多种测量仪器进行测试,并进行重复测试,以提高测试数据的可靠性。
3. 桩身错误伸长和弯曲问题:在桩身延伸中,可能会出现错误伸长和弯曲的情况,从而导致测试结果的误差。
处理方法是在桩身延伸过程中,加强对桩身的监测,并进行适当的调整和修正。
4. 桩基早期沉降问题:在桩基静载测试后的早期阶段,桩基可能会发生沉降现象,这会导致测试结果的不准确性。
处理方法是进行辅助监测,例如安装沉降管进行实时监测,以补充桩基静载测试的结果。
5. 桩身围岩周边应力变化问题:在进行桩基静载测试时,桩身周围的围岩应力变化可能影响测试结果。
处理方法是在进行静力荷载测试前,进行合理的围岩巩固处理,并采取相应的措施降低围岩的不稳定性。
通过合理的分析与处理,可以解决这些常见的桩基静载检测问题,并提高测试结果的准确性和可靠性。
在实际工程中,需要根据具体情况选择合适的处理方法,并与建设方、监理方等相关人员进行充分沟通和协商,以确保桩基的安全和可靠性。
预应力方桩沉桩困难分析及处理措施摘要:结合工程地质勘察报告,工程实际沉桩结果对某建筑工程预应力方桩施工进行了详细的分析。
介绍了工程背景,地质条件和施工方法。
分析了沉桩达不到设计要求的原因,并提出了详细的处理措施。
可供其他类似工程提供参考。
关键词:预应力方桩;沉桩困难;挤土效应;处理措施引言预应力混凝土实心方桩有着单桩承载力高,运输吊装方便、施工速度快、污染程度低等优点,被广泛应用在城市建设的桩基工程中。
但是,预应力方桩属于挤土桩,沉桩过程中挤土严重,尤其是群桩施工时土体的挤压会导致邻桩施工困难,造成沉桩达不到设计要求,本文结合工程实例,分析了沉桩困难的原因,并提出了详细的处理措施。
1工程概况某办公楼工程总建筑面积17.3万㎡,占地面积2.5万㎡,地上22层,建筑高度97m,结构形式为钢筋混凝土框架核心筒结构。
本工程基础形式为1.8m厚筏板,桩基为YRS-500A预应力混凝土实心方桩,有效桩长35m。
分节12m(上),12m(中),11m(下)。
2地质简介2.1场地地层分布根据地基土的成因、年代及物理力学性质,场地勘察深度范围内表层土体主要为新近回填土,下部主要第四系沉积层,主要为黏性土及粉(砂)土,共分11层。
地基土各土层分布厚度及结构特征自上而下分述如下:1层素填土:灰色、灰黄色,松散,主要为黏性土为主,夹少量植物根系,表层局部为杂填,夹碎石、碎砖等建筑垃圾,堆填年限大于10年。
场区普遍分布,厚度:1.10~3.70m,平均1.95m;层底标高:-0.59~1.60m,平均0.68m;层底埋深:1.10~3.70m,平均1.95m。
2层粉质黏土:灰黄色,灰绿色,可塑,局部软塑,无摇振反应,稍有光泽,韧性及干强度中等,土质不均匀,中压缩性,局部高压缩性。
场区普遍分布,厚度:0.50~2.40m,平均1.31m;层底标高:-1.54~0.53m,平均-0.63m;层底埋深:2.10~4.30m,平均3.26m。
预应力管桩沉桩过程中的常见问题分析及施工处理措施本文论述了预应力管桩工程试桩过程中的常见问题并结合工程实例重点从勘察、施工等不同角度分析其原因,给施工沉桩提出一些处理措施,从而更好地的提高桩基施工的质量,为工程建设服务。
标签:预应力管桩试桩压桩力质量控制0 引言近来年,预应力管桩在建筑工程基础工程中的应用越来越多,其自身的优点已得到了许多设计、施工、建设等单位的认可。
预应力管桩具有规格化生产、成桩质量易于控制和检查,施工周期较短,沉桩质量比砼灌注桩有保证,经济性较实心方桩好,施工现场噪音小、对环境污染小、振动小、检测方便等特点。
苏州、无锡地区已有很多工程的成功经验,但试桩和施工沉桩中经常出现异常情况(贯入困难、压桩力达不到设计值、桩身砼承受不住压应力而被压坏等情况),作者作为一名岩土工程勘察技术人员,通过许多工程的实践,从岩土工程勘察角度分析其原因,给施工沉桩提出一些处理措施,从而更好地提高桩基施工的质量,为工程建设服务。
1 沉桩机理沉桩施工时,桩尖“刺入”土体中时原状土的初应力状态受到破坏,造成桩尖下土体的压缩变形,土体对桩尖产生相应阻力,随着桩贯入压力的增大,当桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时,土体发生急剧变形而达到极限破坏,土体产生塑性流动(粘性土)或挤密侧移和下拖(砂土),在地表处,粘性土体会向上隆起,砂性土则会被拖带下沉。
在地面深处由于上覆土层的压力,土体主要向桩周水平方向挤开,使贴近桩周处土体结构完全破坏。
由于较大的辐射向压力的作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响,此时,桩身必然会受到土体的强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵抗,当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力,桩将继续“刺入”下沉。
反之,则停止下沉。
2 工程实例某高层4#、5#住宅楼22层,长32米、宽13.6米;6#住宅楼22层,长57米、宽13.6米,位于无锡市北塘区,为旧房拆迁场地,设计采用Ф500砼管桩,桩长32米和38米,持力层选用⑥-5粉砂夹粉土层及⑦-1粉质粘土层。
关于桩基静载试验的常见问题分析及处理措施摘要:近年来,我国建筑工程行业发展十分迅速,由此也为桩基检测技术的广泛应用奠定了良好基础。
进入21世纪,随着人民群众物质生活水平的不断提高,人们也对建筑质量、建筑性能等提出更高要求。
但在当前的建筑基础施工中,桩基施工质量仍然是一个不可忽视的问题。
通过桩基检测技术的实践应用,不仅能够对桩基最大承载能力进行精准检测,同时还能对桩基完整性进行确定,实现对桩基施工质量的科学有效评估。
关键词:桩基静载试验;常见问题;处理措施引言公路桥梁桩基检测是一项复杂的工作,其中涉及到很多方面的因素,但是桩基检测工作又具有自身独特的特点,尤其是在对桩基岩体进行检测时,因为受到各种因素影响,导致桩身存在着一定程度的质量问题。
因此,在公路桥梁桩基检测过程中,必须要不断完善桩基检测技术,保证桩基检测工作的质量和效率,从而确保工程结构的安全和稳定。
1 静载试验检测在桩基中的应用问题分析(一)操作规范问题分析静载试验检测在桩基中的应用,常见的一类作业问题即为操作规范问题。
操作规范问题的出现,严重地影响了桩基检测质量,同时对于桩基施工质量的合理评估,也造成了一定的影响。
其中分析操作规范问题主要表现为:检测人员在桩基检测中应用静载试验检测,对于相关检测前置条件落实不到位,如静载物质量不达标,测试点位与上部堆积物错位等现象,造成静载测试参数不达标的现象。
(二)人员技能问题桩基工程中的静载试验检测作业,对于桩基质量的合理评估发挥了重要的作用。
分析在实际检测作业中,因人员技能不达标造成的检测质量不合格现象也较为多见。
其中分析人员技能问题,造成的主要不良现象体现为:检测数据的记录存在误差,检测装置的安装不规范,检测程序存在误差等现象。
该类问题的出现严重影响了检测结果的准确性,同时对于检测作业实施中的安全性保障,也造成了一定的影响。
(三)作业监管问题作业监管问题为当前静载试验检测在桩基应用中主要存在的问题,其中分析作业监管出现问题,主要造成的不良现象体现为:检测作业中由于缺乏作业监管,造成检测作业人员的作业工序准确性,作业数据记录的规范性,以及作业中程序合格性出现了一定的问题。
静压预应力管桩静载荷试验异常沉降的原因分析及复压处理
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作者:tjwss 预应力管桩具有施工速度快、质量容易控制、施工时无噪音、震动等优点,得到了广泛的应用。但越取越高的单桩设计承载力和不合理的工期,给桩基施工带来了很大的挑战和问题,应引起各方的注意。
1 工程概况 汕头市某八层住宅小区工程单层地下室面积6800m2 ,基础采用预应力管桩基础,双桩承台,布桩平面系数为2.6%。 Φ400(壁厚90mm)、Φ500(壁厚100mm)的设计单桩竖向承载力极限标准值分别为3100KN、4300KN,而设计终压值只为 2500KN、3500KN,约为设计单桩竖向承载力极限标准值的80%。按照管桩公司提供的数据,设计单桩竖向承载力极限标准值接近桩身容许承载力。
根据地质勘察报告,场地岩土层分布从上到下分别为: 层 名 土层 厚度 (m) 液性 指数 压缩 模量 描述 qsik/qpk (KPa) 1 填土 0.3-3.0 IL (Mpa) 松散 2 砂土 3.8-7.2 稍密-中密 40/- 3 淤泥 5.0-8.4 1.434 2.34 流塑 18/-
4 粘性土夹砂 1.7-6.9 0.500 8.80 可塑 50/2300
5 灰色粘土 3.5-9.4 0.804 4.38 软塑-可塑 40/- 6 粘性土夹砂 0.7-5.9 0.579 7.80 可塑 50/2500 7 灰色粘土 9.5-16.6 0.734 4.08 软塑-可塑 50/- 8 细砂 0.8-7.2 中密-密实 -/6400 2 竖向静载荷试验异常沉降情况 地下室桩基全面完成后进行竖向静载荷试验。其中一根Φ500桩加载到六级时沉降突然加大,沉降量达到50.77mm,在第七级至第九级又稳定均匀沉降,最后该桩沉降量为64.74mm,残余49.50mm。另一根问题桩桩径Φ500,加载到六级时沉降突然加大,达到48.91mm,最终沉降量为69.55mm,残余54.98mm。以上两根桩自施打完成到竖向静载荷试验间歇时间(以下简称为间歇时间)均为11天,施打过程正常。
3 原因分析 3.1试验时间 根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002附录Q单桩竖向静载荷试验要点Q.0.4条规定:开始试验时间:预制桩在砂土入土后7天后;粘性土不得少于15天;对于饱和粘性土不得少于25天。本工程由于工期十分紧迫,竖向静载荷试验沉降异常的两根桩都在施打完成后11天进行试验的。由于桩侧阻力大部分由饱和粘性土承担,间歇时间太短,桩周土未充分固结,其抗剪强度不能得到充分恢复和发挥,导致桩的承载力达不到要求。
地质条件相同,桩端持力层未存在粘土薄层、间歇时间为11天、静载荷试验合格的桩的试验曲线图。其Q-s曲线较陡, s-lgt曲线显示在加载到七级之后比前几级有较大的沉降,说明桩周土固结不充分,可以近似地认为桩侧阻力占桩极限承载力标准值的70%。与事故桩的情况相似。
根据有关文献,桩侧摩阻力主要由粘土层承担的工程桩,如桩的设计极限侧阻力qsik取值较规范表值高出不多(如本工程),则间歇时间为14天时侧阻力可达qsik的90%以上,最终侧阻力可比规范表值高出40-50%。此次复压处理,沉降量大于20mm的桩从压桩到复压的间歇时间均小于15天;间歇时间大于20天的桩的的复压沉降量均小于10mm,属于正常沉降;间歇时间大于25天的桩的复压时都有不同程度(-1~-14mm)的反弹。说明桩周土的充分固结可以大幅度地提高极限侧阻力。
经过复压处理、间歇时间为33天、较有代表性的桩的静载荷试验曲线图。其Q-s曲线较平缓,可以说明桩周土固结较充分,按地质考虑桩的承载力还有较大余地。s-lgt曲线在加载到九级之后比前几级有较大的沉降,从曲线分析桩侧摩阻力约占桩极限承载力标准值的90%。此时桩侧阻力比事故桩提高(90%-60%)/60%=50%,间歇时间11天的桩提高(90%-70%)/70%=29%。这与文献描述的情况相似。
3.2部分桩持力层存在薄弱层 通过查阅工程勘察报告,竖向静载荷试验异常沉降的两根桩及复压中沉降量大于20mm的三根桩附近的钻孔地质柱状土的地层描述“局部夹可塑性粘土,薄层”,计算出Φ500桩桩端在第八层细砂层的极限端阻力Qpk=qpkAp=1256KN,而在第八层中的局部夹可塑性粘土薄层时 Qpk=490KN,可见相差悬殊。Qsk=μ∑qsikli=2462KN,约等于静载荷试验加载到第六级时的压力值4300*0.6=2580KN,此时桩总极限侧阻力正好发挥完,若继续加载,其荷载增量将全部由桩端阻力承担。根据《地基与基础》:“充分发挥桩端极限承载力所需的桩端沉降量则大得多„这个极限沉降量,一般粘性土约为0.25d,砂土为(0.08—0.1)d。”要达到桩端极限阻力,在砂土时沉降量为粘性土的2.5-3.5倍。可见桩端持力层为局部夹可塑性粘土层时沉降量远大于密实砂层。由于桩尖细砂层存在软弱土层,承载力较低,充分发挥桩端极限承载力所需的沉降量大,所以在加载到六级后发生沉降突然加大的情况,是符合常理的。
3.3 桩的卸压回弹 在饱和粘性土中沉桩时,由于桩对土的挤压,在桩周厚度达25m的粘土层中产生超孔隙压力水,超孔隙压力水随着土体的隆起和侧移而慢慢消失。如果压桩速度过快,终压后复压过快完成,超孔隙压力水和土体变形未充分消散,此时的饱和粘性土表现为弹塑性变形特征,土体卸压恢复过程中桩身被抬起,桩尖脱离持力层。在类似土质压桩的实际观测中发现,快速压桩达到终压值桩机卸载时桩身最大上浮达50-70mm,扣除正常桩静载荷试验回弹量大约为10-18mm,残余沉降量将达40-50mm,复压很难消除掉这么大的回弹量;另外,在大压力下复压,相当对桩施加很大的冲击荷载,容易对桩身特别是桩头法兰盘与桩身混凝土接触处、桩接头焊缝处产生裂缝,有的施工单位并不愿意认真复压。如果在施打过程中没有采取逐步加载多次复压的措施,敷衍了事,这些桩在静载荷试验时就可能达不到设计要求。
3.4 挤土效应 召集有关单位分析事故原因的会议上,有的单位坚持事故是由挤土效应引起的。挤土效应一般表现为浅层土体的隆起和深层土体的横向挤出,挤土效应对已经施打的桩的影响表现为桩身倾斜及浅桩(≤20m)上浮。这些情况多发生在桩距较密、布桩平面系数大且存在巨厚粘土层的地基。本工程同一承台桩间距Φ400、Φ500分别为1300mm、1600mm,均大于3倍桩径;柱距为3.2~7.0m之间,场区桩距较大,布桩平面系数小,本工程为2.6%,且桩长≥40m,桩施工时未出现土体隆起现象,周围路面和建筑物未见因压桩引起的新的损伤,可见因沉桩挤土引起桩体上抬导致桩尖脱离持力层的说法是不正确的。
4 复压处理及结果 通过上面分析,此次事故主要原因为:压桩与静载荷试验间歇时间太短、桩端持力层存在粘土薄弱土层、快速沉桩导致饱和粘土层回弹致使桩身上浮。因此,要求施工单位有的放矢地对持力层存在粘土薄弱土层的地质钻探孔至周边正常地质钻探孔范围内的桩必须全数进行复压;选取试验的桩必须在该桩复压25天后再进行静载荷试验。 在复压时碰到的问题和采取的措施如下: 4.1复压控制 4.1.1消除桩周土固结 由于桩周土有多层饱和软塑~可塑粘土层,且层厚大,层数多,摩擦力大,特别是先施打完成的桩由于土体重新固结,在桩机瞬时大压力加载下桩可能难于沉降,不能达到复压目的。在复压时,先采用极限承载力标准值60%~70%的压力进行瞬时短暂地反复施压,以破坏桩周土的固结效应。实践证明,这个方法是可行的,复压沉降量较大的桩都在施压6-8次之后就开始有明显下沉。
4.1.2终压控制 考虑到管桩公司提供的桩身强度有一定安全储备,把桩复压终止压力值控制在单桩竖向承载力极限标准值的100~110%。对首批复压的21根桩进行小应变试验,结果其中15根为Ⅰ类桩,6根为Ⅱ类桩,表明桩身质量符合要求,终压控制压力值是安全的。由于液压静力压桩机的构造特性,对桩顶施加压力不能象竖向静载荷试验一样维持某个稳定的压力持续长时间加载,施压时桩尖遇到受压缩密实砂层时压力直线上升,所以复压压力接近终压值时需特别小心,稍有大意,压力就会急速上升,可能破坏桩身完整性。
4.1.3桩机配重 桩机配重对桩机施打过程的稳定性至关重要。配重不足,桩机压力接近终压值时桩顶反力使桩架上抬脱离地面,桩机失去稳定性,容易使桩顶受到冲击,可能使桩身特别是桩顶法兰盘与混凝土接触处损坏。复压初期就有三根桩的桩顶受到破坏,当要求桩机配重加大到600T后桩顶破坏情况基本得到消除。
4.2 送桩深度 地下室部分送桩深度为0.4-2.5m。由于场区水位为-0.5m,水位较高,送桩超过1.5m的桩复压难以进行,主要因为复压时钢桩送难以对准桩头。如复压时钢桩送未能对准桩头,会使桩头偏心受压,桩身受拉产生横向裂纹以至破坏。如果通过大面积开挖,外露的桩必须砍掉桩头,桩头没有法兰盘约束,在复压时容易破坏;桩机也难以进入基坑作业。所以复压前先挖去场区400mm以上的表层砂层,以不露出桩头为限,使绝大部分桩都得以复压。挖出埋得较深桩头的砂坑,在桩机的重压下砂可能流入砂坑。为了解决这个问题,要求在桩头以下300-500mm处放置厚壁砼井圈,井圈上沿低于地面100mm,避免桩机移动时压坏井圈和方便就位。 4.3 沉降观测 为使复压沉降情况直观明显,预制了1.2×1.2的龙门架,待桩机就位后水平稳定地安放在桩的周边。利用龙门架可以方便地在复压过程中测量桩的沉降和回弹情况。此外,为了查明桩最终沉降情况,利用水准仪测量复压前及复压后即时和一天后桩头的标高差,即为桩的复压回弹量和最终沉降值。
4.4 处理结果 总共复压了191根桩,其中19根复压沉降量超过10mm,5根超过20mm,最大沉降47mm。复压完成18天后共选择6根进行静载荷试验,最大沉降量为17.4-32.5mm,残余沉降量为2.5-17.4mm,全部达到设计要求。Q-s曲线无明显陡降,s-lgt曲线尾部无明显向下弯曲。
该工程已经竣工验收备案,最大沉降量9mm,最小沉降量7mm,地下室结构和上部主体结构未发现可见裂缝,结构安全可靠。
5 设计和施工注意问题 5.1 设计注意问题 由于土层的复杂性,特别是持力层为细砂层且局部夹有薄弱土层的情况在地质勘察中不一定能被发现,所以控制压桩终压值非常重要,终压值宜大不宜小,一般不宜小于单桩竖向承载力极限标准值。
在饱和粘土中采用开口桩尖可解决在粘土层中快速沉桩引起桩的卸压回弹问题。由于开口桩尖在沉桩时桩内孔可以进入部分土体,可减少超孔隙水压力和粘土挤土作用,减低桩身上浮的可能性。通过应用对比,实践证明开口桩桩端承载力与闭口桩基本相同。