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探討預應力混凝土管樁浮樁原因與預防措施

文檔作者：黃志軍文檔來源：福建省建筑科學研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年09月02日
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建 材 與 裝 飾 2014年 4月
探討預應力混凝土管樁浮樁原因與預防措施
黃志軍
（福建省建筑科學研究院）
摘要：本文結合工程實例，對預應力管樁施工中容易產(chǎn)生擠土浮樁的原因進行了分析，并提出解決預應力管樁浮樁的處理
方法和預防措施，并對這些方法和措施進行了探討。
關鍵詞：預應力管樁；浮樁；靜載荷試驗；應力釋放孔
中圖分類號：TU753.3 文獻標識碼：B 文章編號：1673-0038（2014）15-0100-02
引言
在我國沿海地區(qū)，高強度預應力混凝土管樁因施工速度快、
承載力高、造價低，近年來得到了廣泛的應用，采用靜壓法施工
時具有施工無噪音、無震動、速度快、工期短、質(zhì)量可靠等諸多優(yōu)
點，尤其適合在市區(qū)施工。但該樁型為擠土樁，在軟土地質(zhì)中施
工，容易產(chǎn)生擠土效應從而導致管樁的上浮，給結構安全帶來了
嚴重的隱患。如何采取有效的措施消除施工中管樁的上浮現(xiàn)象，
是急待解決的問題，本文結合工程實例，對樁體上浮的原因進行
了分析，提出解決預應力管樁上浮的有效措施。
1 工程概況
本工程位于漳州某住宅區(qū)內(nèi)，由A、B 兩幢組成，地下結構一
層，地上二十二層。基礎設計采用靜壓高強預應力混凝土管樁，
管樁型號為PHC500-125-AB，A 幢總樁數(shù)為384 根，B 幢總樁數(shù)
為388 根，其中一部分承臺采用單樁至五樁承臺，其余采用密集
多樁大承臺。樁端持力層為散體狀強風化花崗巖，單樁豎向抗壓
承載力特征值Ra=2000kN，單樁豎向抗壓極限承載力標準值R=
4000kN，最終壓樁力不小于4200kN。
根據(jù)本工程的巖土工程勘察報告，場地土層情況和物理力
學指標見表1。
2 抗壓靜載荷試驗分析
2.1 試驗樁抗壓靜載荷試驗分析
本工程A、B 兩幢先打10根試驗樁，為了驗證基樁承載力是
否滿足設計要求，抽取其中6根試驗樁進行抗壓靜載荷試驗。其
中試驗結果見表2 和圖1。試驗結果表明，6 根試驗樁的單樁豎向
抗壓承載力均滿足設計要求。
2.2 工程樁抗壓靜載荷試驗分析
試驗樁抗壓靜載荷試驗結束后，對A 幢工程樁進行大面積
施工。因工期趕，由兩臺靜壓樁機進行施工。打樁過程中發(fā)現(xiàn)樁頂
有不同程度的上浮現(xiàn)象。樁基施工完后，開挖后對樁頂標高進行
測量統(tǒng)計，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，樁頂上浮量逸100mm 的樁占樁總數(shù)的
22.5%，最大上浮量為258mm。
因基樁上浮樁數(shù)多且上浮量大，建設單位會同監(jiān)理等單位抽
取4 根不同上浮量的工程樁進行抗壓靜載荷試驗。試驗結果顯
示，除了1 根樁的極限承載力滿足設計要求外，其余3 根工程樁
的極限承載力遠低于設計值。對這3 根靜載不合格樁進行低應變
動力檢測，低應變曲線如圖2 所示，無缺陷反射，樁身完好。根據(jù)
施工記錄顯示，這三根樁施工時的最終壓樁力也均達到設計要
求。綜上分析，基樁的上浮導致了樁的極限承載力的下降。
土層狀態(tài)
天然重度
（kN/m3）
層厚（m）
內(nèi)聚力C （kPa）
內(nèi)摩擦角
準（o）
預制樁側極限摩
阻力qs（ia kPa）
1素填土松散-稍密17.5 0.5~3.5 8.0 10.0 22
2 淤泥飽和、流塑16.0 0.4~13.0 8.0 3.0 15
3粉質(zhì)粘土可塑-硬塑18.9 0.6~8.5 20.0 14.0 35
4淤泥質(zhì)土軟塑17.2 0.7~7.2 16.0 6.5 19
5粉質(zhì)粘土可塑-硬塑19.0 0.5~6.5 24.0 12.5 40
6殘積砂質(zhì)
粘性土
可塑-硬塑19.0 0.6~9.8 23.0 11.2 50
7全風化花
崗巖/ 20.0 0.8~7.5 30.0 25.0 90
8散體狀強
風化花崗巖/ 21.0 1.2~13.8 35.0 30.0 100
表1
樁號A1 A2 A3 B1 B2 B3
最大試驗荷（kN） 4000 4000 4000 4000 4000 4000
最大試驗荷載作用下樁頂沉降量（mm）15.78 17.47 29.08 19.88 27.12 22.39
殘余變形（mm） 5.21 3.94 15.95 6.72 12.11 8.05
表2 試驗樁抗壓靜載試驗結果
圖1 Q-S 曲線圖
圖2 三根試驗樁低應變曲線圖
施工技術
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2014 年 4月 建 材 與 裝 飾
3 原因分析
管樁產(chǎn)生上浮的原因主要是擠土效應，擠土效應是指當樁沉
入地基后，樁間土體的結構受到擾動，土體相互擠壓、孔隙變小，
這樣就使得孔隙水壓力增大，土體發(fā)生水平方向的側移，此時樁
端與持力層之間的間隙產(chǎn)生，造成浮樁。浮樁后，樁端與土層之
間有空隙產(chǎn)生，使得樁的端阻力降低，同時還產(chǎn)生一定的負摩擦
力。這兩個因素的共同作用下，使得樁的抗壓極限承載力下降。
同時土體存在摩阻力，容易使焊接質(zhì)量差的管樁接頭及樁身可
能被拉裂或拉斷，樁身結構被破壞。經(jīng)綜合分析后，造成A幢工
程浮樁的因素主要有以下幾方面：
（1）地質(zhì)情況，本工程部分土層的壓縮性能較大。
（2）設計樁間距小，樁數(shù)多而密。
（3）施工方法和施工順序，因趕工期，施工方未能嚴格按施工
組織設計的要求進行施工。
4 處理方法
目前一般采用以下幾種方法處理管樁浮樁問題：淤復打或復
壓，對浮樁進行復打或復壓；于基礎設計變更，對承臺進行加大、
合并，或采用大底板片筏基礎；盂注漿，對浮樁進行樁底后注漿；
榆補樁（管樁、沖鉆孔灌注樁或錨桿樁）。綜合比較上述方法后，
決定采用復壓的處理方法。
對A 幢有上浮的管樁按要求的進行復壓（復壓壓樁力不小
于4200kN），復壓完成后建設單位會同監(jiān)理等單位抽取6 根工程
樁進行抗壓靜載荷試驗，其中包含之前靜載不合格的3 根樁，試
驗結果顯示，這6 根樁的抗壓極限承載力均滿足設計要求。因此
表明，復壓后大幅提高了單樁承載力。
5 預防措施
B幢的樁基工程還未開始施工，為預防發(fā)生A幢的管樁浮樁
問題，制定了以下幾個預防措施：
（1）合理安排打樁順序：淤為盡量減少擠土效應，適當增加工
期，改變常規(guī)的打樁流程，增加移機次數(shù)。于多樁承臺采取跳打
的方式施工，這樣能有效的緩和樁位密集處的應力釋放。跳打樁
間隔時間盡量控制在24h 以上。盂根據(jù)樁的入土深度，宜先長后
短、先高后低的原則安排施工順序。榆群樁基礎，壓樁應從中心
位置向外。虞嚴格控制打樁速率，每天每臺機不宜超過15 根。
（2）施工過程監(jiān)控：每根樁施工完，必須準確測定樁頂標高，
并做好記錄和統(tǒng)計，在所有樁基完成后，靜壓樁機退場前，對樁
頂標高進行復查。確定樁身是否有上浮現(xiàn)象，如有出現(xiàn)，及時進
行復壓處理。
（3）樁基施工前布置應力釋放孔，在B 幢場地四周設計實施
一排應力釋放孔?？讖?00mm，孔中心距離1000mm，孔深28m，
基本接近于樁深度且穿過淤泥層。應力釋放孔內(nèi)應設置毛竹籠，
毛竹籠外包纖維網(wǎng)布（密目遮陽網(wǎng)），防止泥土擠入。應力釋放孔
平面布置如圖3 所示。
在B 幢樁基施工前布置好應力釋放孔，然后按上述措施和
施工組織設計方案對B 幢樁基進行施工，所有基樁施工完成后，
對樁頂標高進行復查后，未發(fā)現(xiàn)樁有明顯上浮現(xiàn)象，同時抽取4
根工程樁做抗壓靜載荷試驗，試驗結果顯示這4 根樁的抗壓極
限承載力均滿足設計要求。與A 幢的施工情況比較，有了明顯改
善。
6 結論
綜上所述，應力釋放孔和和合理的打樁方法和順序可以避免
在軟土地質(zhì)中的基樁靜壓法施工中產(chǎn)生的擠土效應，避免施工
過程中的浮樁現(xiàn)象，確保工程能夠順利進行，具有良好的社會效
益和經(jīng)濟效益。同時對浮樁采用復壓的處理方法，可以有效地解
決承載力達不到設計要求的問題。
參考文獻
[1]《建筑基樁檢測技術規(guī)范》（JGJ106-2003）[S].中國建筑工業(yè)出版社，2003.
[2]《建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50202-2002）[S].中國計劃
出版社，2011.
收稿日期：2014-3-18
作者簡介：黃志軍（1984-），助理工程師，大學本科。
圖3 應力釋放孔平面布置圖
施工技術
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