浅析预应力管桩的上浮原因及处理措施.pdf

建筑技术 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-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。在第一个罐基础的桩基施工过程中，部分桩基出现了上浮现象1。1 地质情况场地的工程地质条件，场区属大面积新近吹填区，吹填或抛填的砂土、淤泥质土、黏性土等选料呈混合土状，厚度大，土质均匀性差；局部小范围抛填的碎块石土选料级配差、骨架接触连续性差，空隙大、土质结构均匀性差。人工填土层为新近形成，均未完成自重固结，场区软弱地基土仍处于自重固结沉降阶段。地基土工程特性如下：人工填土层（Q4ml），根据堆填方式及物质组成，细分为3个亚层：-1层素填土：选料级配较差，空隙较大，结构呈松散稍密状态，未完成自重固结。该层分布于场地浅表，场区很小范围，覆于吹填土之上，经机械碾压，结构呈稍密状态，厚度不大，0.803.00m之间，平均厚度1.72m。-2层碎石土：选料级配较差，空隙较大，结构呈松散、稍密中密状态，未完成自重固结。新近挤淤回填的厚度一般不大，在1m7m之间。该层钻探揭露厚度范围0.5018.40m之间。-3层冲填土：场地主要地层，近5年吹填形成，吹填选料来源复杂，主要呈混合土状，土质结构均匀性差，含水量大，普遍很松软，孔隙比大，水平、垂直强度很低，高压缩性、高灵敏度、未完成自重固结，力学性质差。钻探揭露的地层厚度在4.7016.50m之间。层中砂：场地零星窝状分布，厚度不大，松散状态，强度较低，具高压缩性。小范围内揭露，属前港湾疏浚残留，呈零散窝状分布，厚度较小，层厚：0.602.00m。层粉质黏土：局部少量揭露，厚度较小，呈可塑状态，强度较低，具中等偏高压缩性。该层场地局部揭露，多属前期港池疏浚残留，层位不太稳定，层厚：0.605.00m。层粉质黏土：层位相对比较稳定，主要呈可塑状态，强度较低，具中等偏高压缩性。该层场地普遍分布，局部缺失，属海陆相渐变带，层厚：0.505.40m。-1层 强风化砾岩（K）：紫褐色，碎屑结构清晰，构造已基本破坏，母岩为片麻岩质、花岗岩质，230mm的次圆状砾、卵石，呈互层状富集，空间排列杂乱无序，砂质致密胶结，岩体风化成密实砂质土状或土夹石状，干钻不易进尺，给水钻进岩芯多呈碎块状，岩芯随浆液消耗严重。建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1902023/8/30 17:06:03建筑技术 Construction&Decoration建筑与装饰2023年8月下 191该层场地普遍分布，风化比较均匀，风化厚度向深海方向渐大，控制性钻孔揭穿，层厚：2.9012.90m。-2层 中风化砾岩（K）：紫褐色，碎屑结构，斜层理构造，母岩为片麻岩质、花岗岩质，240mm的次圆状砾、卵石，最大直径约60mm，局部含少量金云母屑，砂质致密胶结，该层风化程度比较均匀。本工程因填土较厚，对整个场地采用强夯地基处理。2 桩基上浮情况本工程桩基沉桩方式采用的是锤击桩法沉桩，在锤击过程中发现桩间土隆起，桩顶有上浮倾向，于是暂停施工，并对已打桩基进行测量其桩顶标高，之后再施工再测量，经测量局部桩基上浮1030mm。3 原因分析经分析桩基上浮的主要原因有以下几点：因工期紧张，沉桩速度较快,桩与桩之间间隔时间较短，应力释放期较短,在群桩沉桩过程中。产生的挤土效应在对深层压实土挤密的同时,造成了周边桩的土体隆起,致使桩体上浮现象。打桩顺序不对：按要求为从中间向四周对称施打，而实际施工方为方便施工采用“S”形顺序施打。4 已施工桩基上浮处理根据现场的测量及观察后，确定对已施工桩基采取复打的处理措施，复打以最后三阵的贯入度为准，每阵贯入度30mm2。处理完后，后续桩基检测时，在复打的桩基中其中随机抽取3根作为工程桩承载力检测，且桩基完整性检测时亦包括此3根桩基，经检测均满足设计及规范要求。5 后续桩基防上浮措施严格控制沉桩速度及两桩之间的间隔时间，因整个场地土质极不均匀，所以具体间隔时间不是一个统一值，各个罐区的具体间隔时间通过现场观测，分别以周边桩基打完后桩基不产生上浮为准。打桩顺序必须自中间向四周对称施打，以减轻群桩施工时的挤土效应。加强监控测量，对于施工完成的桩基,应随机选择桩基，对桩基周围12m范围内的桩基毎天监测其桩顶标高，直至其稳定，没有变化为准。6 桩基施工完后的检测及罐基础整体沉降结果桩基施工完后进行桩基承载力检测，数量取总桩数的1%，桩身完整性检测数量不少于总桩数的30%，经检测，均满足设计及规范要求。大罐基础及上部大罐施工完后进行充水试验，并监测基础沉降，每个罐基础共26个沉降观测点，以下为两个罐的数据，A罐记录为桩基经过复打的罐基础沉降数据，B罐记录为桩基后续采取防上浮措施的罐基础沉降数据3。A罐基础沉降数据表1 沉降观测记录观测点编号及沉降值（mm）1234567高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计7.206007.194007.165007.192007.168000007.166007.215-12-97.206-16-127.181-16-167.206-16-147.181-18-137.231007.176-14-107.2096-37.1979-37.1711-57.19610-47.1711-27.2211117.1688-27.21-3-47.1970-37.17-2-57.195-2-37.169-2-17.220117.165018910111213147.171007.163007.159007.17007.158007.144007.197007.181-11-107.171-11-87.171-16-127.183-17-137.167-13-97.145-5-17.209-14-127.1765-57.1647-17.16110-27.17310-37.158907.13411107.1961317.1732-27.162117.158217.1721-27.155337.1323127.19621151617181920217.179007.154007.184007.144007.154007.162007.165007.189-11-107.168-16-147.199-19-157.158-16-147.167-17-137.173-15-117.178-15-137.1818-27.15612-27.18910-57.14612-27.15512-17.161327.16711-2建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1912023/8/30 17:06:04建筑技术 Construction&Decoration192 建筑与装饰2023年8月下（续表）观测点编号及沉降值（mm）1234567高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计7.179207.1552-17.1862-27.1451-17.151437.156367.1634222232425267.142007.163007.134007.136007.144007.14227.159447.128667.133227.143117.153-13-117.173-16-107.1235117.131247.157-15-137.138547.157567.1137.1475-3B罐基础沉降数据表2 沉降观测记录观测点编号及沉降值（mm）1234567高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值高程沉降值本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计本期累计7.145007.151007.125007.141007.156007.15007.146007.142337.151-107.129-4-47.143-3-27.155-117.151-1-17.145-117.145007.1521-17.1292-47.145-2-47.158-4-27.155-3-57.148-4-28910111213147.145007.165007.16007.145007.13007.165007.158007.144117.162137.154267.144117.1321-27.1660-17.164-5-67.146-2-17.162037.154067.144017.133-1-37.1660-17.1640-6151617181920217.147007.138007.135007.155007.158007.136007.155007.145227.138007.134117.154117.156227.136007.154117.141467.139-1-17.133027.152037.156-127.134-127.1531222232425267.155007.15007.095007.153007.149007.148777.149117.093227.152017.146237.153027.149117.093127.152-217.14801经沉降观测记录，最大沉降差不超过20mm，远小于规范的限值，且沉降变形也没有突变，说明桩体上浮情况已完全控制，完全满足设计及规范的要求。故通过以上结果可看出，本工程对已上浮的桩基处理，以及对后续施工桩基的防上浮处理措施是非常合理有效的。7 结束语对于管桩桩基施工过程中的桩体上浮，我们一定要重视起来，可以采取以下几种预防措施：控制沉桩顺序，对于密集桩群，从中间向两个方向或四周对称施打。根据基础的设计标高，先深后浅。根据桩的规格，先大后小，先长后短。严格格控制沉桩速度及两桩之间的间隔时间。若无法避免，须考虑复打。若多个承台密集布置，考虑根据承台间的布置跳打。参考文献1 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