對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁上浮問題的若干思考工學(xué)論文
摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁由于具有承載力高、適應(yīng)性強等特點，近年來得到了大力推廣，但面對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在施工中存在的質(zhì)量問題，管樁上浮現(xiàn)象十分突出，必須要引起我們關(guān)注。本文通過分析預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工特點，以秦皇島市某工業(yè)區(qū)工程為例，針對上浮原因，提出處理措施。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁擠土效應(yīng)上浮
1預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工特點
1.1適用條件正確選擇樁型可以避免及減少擠土效應(yīng)的有害影響。
1.1.1預(yù)應(yīng)力管樁不適合用于巖溶、石灰?guī)r地區(qū)；上部有厚淤泥軟土、下部樁端直接進入中、微風(fēng)化層等軟硬突變的地基以及有大量孤石、有堅硬隔層的地質(zhì)。此外，由于純摩擦樁不利于管樁樁身強度的發(fā)揮，亦應(yīng)慎用預(yù)應(yīng)力管樁。
1.1.2對于大多數(shù)建筑場地，可考慮選用預(yù)應(yīng)力管樁，但應(yīng)結(jié)合地質(zhì)勘察報告和施工情況，充分考慮擠土效應(yīng)的影響，決定是否選用預(yù)應(yīng)力管樁以及樁基施工要求。
1.2樁距按樁基規(guī)范，預(yù)應(yīng)力管樁最小樁中心距應(yīng)不小于3.5d。當(dāng)穿越飽和軟土?xí)r樁中心距要求最大，穿越非飽和土或開口的部分?jǐn)D土樁次之；對樁數(shù)少于9根、僅1～2排以摩擦為主的樁基，最小樁中心距可適減。按《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》要求，對非飽和土的最大布樁平面系數(shù)應(yīng)控制在6.5％以內(nèi)，對飽和土的最大布樁平面系數(shù)控制在5％。
正常設(shè)計可通過成樁試驗來確定單樁承載力，確定樁長、壓樁力、最后貫人度控制等打樁參數(shù)�？梢酝ㄟ^調(diào)查，參考當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗的地基施工單位意見來確定布樁樁距和施工參數(shù)。如當(dāng)?shù)責(zé)o管樁施工實例及施工參數(shù)，設(shè)計宜先做成樁試驗。
2工程概況
秦皇島市某工業(yè)區(qū)工程為框架結(jié)構(gòu)的大型公共建筑，總建筑面積為56，780m2，柱距為l0～15m，基礎(chǔ)采用PHC—AB600型高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁徑Ф500mm，總樁數(shù)3956根，單樁設(shè)計承載力特征值N=3200kN，平均入土深度29.58m，持力層為強風(fēng)化花崗巖，持力層土的極限端阻力特征值qpk=6000kPa。施工采用錘擊法，4臺樁機分4個區(qū)域同時從中心開始。在打樁過程中，基樁上浮比較嚴(yán)重，整個場地上升200～300mm。經(jīng)檢測，5根基樁的承載力不滿足設(shè)計要求，等待處理。
3上浮原因分析
3.1擠土效應(yīng)是管樁上浮的主因擠土效應(yīng)一方面對松填土有擠密作用，可提高地基承載力，但對壓實土在擠密的同時，會造成樁身上浮、移位和地面隆起，影響樁的承載力。對飽和軟土的擠土樁，因樁基施工使孔隙水壓力消散，土層再固結(jié)沉降產(chǎn)生樁的負摩擦力，也會引起樁承載力的下降和樁基沉降的增大。分析認(rèn)為，樁承載力下降的主要原因是由于樁身上浮所引起，但不排除樁底發(fā)生疏松和涌樁等原因。
3.2樁的數(shù)量多、體積大該工程占地面積56780m2，總樁數(shù)3956根，同時每個承臺的樁數(shù)較多，大多數(shù)承臺樁數(shù)為10～20根，最多的達24根。由于樁與樁之間的相互影響，導(dǎo)致樁身上浮。根據(jù)施工記錄，該工程近4000根樁，總?cè)胪辽疃冗_117018m，平均深度29.58m，按每根樁7.78m3計算，則打人地下的混凝土樁總體積約30778m3。如果不考慮土質(zhì)壓縮，平均分?jǐn)偟矫娣e56780m2的場地，則平均要提高約0.54m，可見打入混凝土的量非常大。當(dāng)土飽和密實，被擠到極限密實度而向上隆起時，相鄰的樁將被浮起。
3.3沖孔灌砂的影響根據(jù)勘察資料，該場地地下水豐富，與海水聯(lián)動，填土下存在砂層和淤泥，不適宜采用鉆孔灌注樁，也不適宜采用天然地基或復(fù)合地基。如果采用預(yù)制樁，因南部夾有大塊石，要想穿過厚約18m的填石有很大的施工困難。因此，設(shè)計在南部采用先沖孔灌砂，再打預(yù)應(yīng)力管樁，這樣就不需考慮不同基礎(chǔ)形式之間的差異沉降。但由于沖孔灌砂數(shù)量多，達824根，因此，需排開更多的地下空間，大量的砂才能沖入孔中，同時在砂孔中打樁時進樁較困難，容易打破樁頭，加劇了場地的隆起。
3.4測量誤差
由于儀器、操作、讀數(shù)等原因，所測數(shù)據(jù)存在測量誤差。該工程測量上的主要不足是測點未固定，由于施工的原因，管樁頂面很難在一個水平上，因而樁頂每一點標(biāo)高不一致，如果先后兩次測點不再同一點，就出現(xiàn)了不同的標(biāo)高。為了測得比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，應(yīng)在樁頂作出標(biāo)記。
4處理措施及效果
4.1確定處理方案
全部樁施打完畢，重新測量時發(fā)現(xiàn)絕大部分樁存在上浮現(xiàn)象，而且有的上浮很嚴(yán)重，最大的達45mm。為此召開專題會議，分析原因并研究處理方法。鑒于該工程樁數(shù)較多，場地存在密實度較大的砂層，部分樁頭在收錘后接近極限荷載或出現(xiàn)輕微裂縫的情況，如果繼續(xù)采用錘擊法，很可能打壞管樁，因此，最后決定采用靜壓處理方案進行處理。
4.2確定靜壓參數(shù)
為了獲得比較詳細的試驗數(shù)據(jù)，并具有可比性，選取不同區(qū)域兩根樁進行試驗對比，確定上浮較大的兩根樁C80—4及C784—15進行靜壓試驗。終壓力值均采用6000kN，其中C80—4樁長29.3m，上浮25.3mm，壓入35mm；C784—15樁長26.3m，上浮22.8mm，壓入37mm。1周后進行靜載試驗，承載能力滿足設(shè)計要求。根據(jù)靜載試驗曲線，終壓力值確定為6000kN比較合適。
4.3多次靜壓處理
除做過靜載試驗的2根樁之外，所有的樁均按照確定的靜壓參數(shù)進行靜壓處理，以徹底消除上浮。場區(qū)采用1臺靜壓樁機施工，靜壓前將露出地面的樁頭全部鋸掉，入土較深的樁先進行接樁處理，施工順序是從中心開始分區(qū)域?qū)ΨQ進行，嚴(yán)格監(jiān)控終壓力值≯6000kN，施工過程中做好詳細的施工記錄。
施工完畢，再重新測量全部樁頂標(biāo)高，與靜壓前測量的樁頂標(biāo)高相比較，絕大部分的樁已消除上浮，但也有部分樁的上浮未徹底消除，其上浮高度較小，最多的為15mm，大多在1～10mm之間。分析認(rèn)為，靜壓處理有明顯的效果，對上浮高度在10mm以內(nèi)的可不做處理，僅對上浮高度在10mm以上的進行補壓。
4.4處理效果
靜壓處理完畢，選取24根樁做靜載試驗，96根樁進行高應(yīng)變動測檢驗。根據(jù)靜載試驗報告，實際總沉降量為l4.5～28.86mm，殘余沉降量為0.68～6.87mm，全部滿足設(shè)計要求。高應(yīng)變動測檢驗結(jié)果也符合規(guī)范要求。
4.5預(yù)防措施
首先應(yīng)從設(shè)計上把關(guān)，優(yōu)選樁型及施工方法。對于沿海填土區(qū)，特別是新近填土區(qū)且經(jīng)過強夯或碾壓處理，應(yīng)盡量避免采用高密度、大管徑的預(yù)應(yīng)力管樁，優(yōu)先采用其他樁型，如鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁及筒樁等。采用管樁時也應(yīng)優(yōu)先選用靜壓法，以減小施工振動對周圍管樁的影響。
5結(jié)論
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁因其諸多優(yōu)點而被廣泛采用，但由于該樁型在秦皇島應(yīng)用時間較短，理論研究和工程實踐經(jīng)驗還不夠豐富，應(yīng)用過程中仍會存在許多問題。對這些問題應(yīng)引起足夠的重視，根據(jù)特征正確分析，采取相應(yīng)的處理措施，才能確保工程質(zhì)量。
參考文獻:
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