沉管灌注桩典范工程剖析最新

1、、工程实例简况:工程I位于市广达路茶亭立交桥下，东北侧。同期共施工 5座， 7层半住宅楼，均为 500m而管灌注桩。场地内同时进场三台机， 80天内施打完全部1018根工程桩。工程II位于环城路与吉庇路交叉口，东南角，共 4座住宅楼，全 部采用500mm%管灌注桩，总工期为42天，施打完全部的702根 桩。工程I、II的桩基检测情况，土体主要物理状态指标，地质剖面 图详见表一、二及图一、二。I、II桩基检测情况表一A2882026天360282222|二根满足|二根不满足七根6均不B27818.5.880天20030565圄满足设计要求6薨程C1220.41102727.45.4设计承极限I1

2、.33普1载值力l_d1#21615186.88.25天2259.131.89.1/4809001000丑2#25207302428.32.127.212.7405763#0天005.藤038423576384土体物理性质指标表二土层天然含水量W(%)天然孔隙比e/饱和度Sr(%)塑性指数IP(%)液性指数IL/粘土 I37.581.017101.530.260.41淤泥74.92.03595.934.061.17亚粘土 I24.880.76987.715.480.63粘土n19.600.67377.129.400.13二、机理分析:从表一看出工程I各楼竣工后经小应变检验出，VI类桩占44%

3、100%静载11根，其中9根达不到设计要求，且与设计 要求差距甚远。工程II中2#4#娄竣工后经小应变检测出、 VI类桩占30% 40%静载4根均未达设计要求。这两座工程 可以说较典型和严重质量事故的工程。 下面从几方面做粗浅的 原因分析。1 .布桩太密，引起水平应力重叠。根据资料（1）桩周土和 桩端处的土在打桩过程中会形成一定范围的重塑压密区。桩周土可以分成三个区域，（见图三）第I区在桩表面 /（2）d 范 围为结构完全破坏的区域。由于土的挤压，经过相当长的时间， 土体强度恢复。第II区为挤密过渡区，在桩周的3/2范围内。第I区的土在打桩过程中挤密压缩下，一方面土的天然结构受 到坡坏，压缩性

4、增大的同时，土的强度剧烈下降；另一方面， 孔隙比大大降低。根据公式计算，工程I中粘土的饱和度上升 值S r=264.3%,淤泥的饱和度上升值为158.77%,如此大的 饱和度上升，使得孔隙中的水无法迅速地排出去必将在土体中 产生巨大的超孔隙水压力。根据有效应力原理，土的抗剪强度 e =（ l w）tg d+c,孔隙水压力上升时，有效应力下降，将使 土的抗剪强度降低。图三中第I、II区的分界面也就是打桩时 土体破坏的剪切面。根据图三相邻桩间距要大于4d才为互不抗动区。而工程I和工程II的桩距多数仅在 33.5d之间，造 成第II区压密重叠。前面已经说过第I区的土体强度已经破 坏，由于压密区的重叠

5、造成对第I区的水平应力重叠（见图四）。施工时使土体对终凝左右的相邻桩产生不断的水平挤压2 .布桩太密造成摩阻力的减少。土的摩阻力被发挥出来的 程度，取决于砂土的相对密度。在一般实际条件下打入土中的 桩侧面摩阻力不会达到土原来的强度。 桩表面摩阻力随着深度 而线性增加。摩阻力与土的原不拢动内聚力之比是随着深度而 线性增加。摩阻力与土的原不拢动内聚力之比是随着土的坚硬 而降低（见表三）。在很软的粘土中摩阻力约达到100%递减 到很硬的粘土中摩阻力的减少 20%摩阻力的降低是由于桩与 土之间局部地形成了缝隙，缝隙的形成一是由于打桩时的横向 振动，二是由于被排挤的土向上位移及离开桩轴向外辐射位 移。对

6、于软粘土，向上隆起的土会重新固结把缝隙闭合，因此 摩阻力系数能达到100%而在中等及硬粘土中只能有不完全 的重新固结（见图五）。如果在布桩太密的情况下，打桩时的横 向振动必然会相互影响，土体向上位移和轴线外位移也会加 剧，桩受相邻桩的拢动次数变得频繁，影响了土体结构的正常 恢复，这样就把土体正常的重新固结时间施长了，使得桩与土的摩阻力减少。如工程II部分桩的 S-lgp曲线见图十。桩与土之间摩阻力的代表值表二3 .地层中淤泥层的塑性指数I p很大，且淤泥顶板的和底板 均且较厚的透水性能差的硬粘土层。塑性指数越大土的粘性就 愈大，就越不利于孔隙水压力消散工程I、 n中在施工过程中， 均发现在施工

7、完的桩的地表发现开裂现象和隆起，可见地层中的超孔隙水压力是巨大的。在不断积压之下无法散，只好上拱 最后把土层土顶裂。这对桩身质量造成的危害的可想而知的。 根据饱和软粘土在荷载作用下排水固结实践证明，孔隙水压力的消散是非常缓慢的，一般在 46个月之间。而且目前的工 程工期都很急，施工完一到30天，就做静载检测，由于孔隙 水压力未完全消散，桩侧摩阻力还未达到土体原强荒，单桩承 载不会达到地质资料中提供的设计极限值。4 .工程的地质条件，特别是地质中土层分布次序，对挤密 灌注的质量会起到较大的影响，如工程田。地质柱状见图六。（该工程为 500,桩长1619nl桩数552天，工期60天， 置换率4.2

8、%,改工后静载三根数限承载力均1200kN满足设 计要求，动测77根，田类桩占3.8%。与前两座工程的质量形 成鲜明对比。这除了工程田的布桩率低，桩距均大于等3.5d日打桩量少外，地质的差异也是一个很关键的因素。工程田的地质中，（1）淤泥顶的硬壳层较薄，地质分布均匀；（2）淤泥下 有一中砂层。中砂层透水性较好，有利于孔隙水压力及时消散。 较薄的硬壳表层也有同样作用。根据大量的工程关例表明，地 层中有二、三米的砂层作为十几米长的桩基持力层， 对于挤密 灌注桩成桩质量和承载力均能起到保证。因为打入中密砂层时 桩管会把旁边的砂层拖下去并振密。导致孔隙水压力的减少及 相应的内摩擦角增大。经过工程总结发

9、现，中部有一较厚粘土 层的长桩，难以消散的超孔隙水压力是最终引起断桩等桩身缺 陷的主要原因。5 .桩长太长，入土内的混凝土量太多，使得整体土体结构 破坏，工程IA、B、C三楼平均桩长为20m 工程n 2#-4#楼桩 长在2023m之间。土的位移可以使桩发生较大的变位， 并可 能造成土对桩的很大侧压力，使桩产生较大弯矩和剪力。当土 的位移分布一定时，桩的柔度系数愈大，则其变位愈接近土的 位移。（土变位“标准”分布见图七）。资料（3）中把L/d=30是 为柔度系数最小的I型桩。（I型桩的变位和弯矩图见图八、九）。而工程、I II的柔度系数40,这样土的变位越大，桩的变位也随之越大。图八中桩的位移和

10、土的变位在0.4L桩长处为最大，此点所受的弯矩值最大。也就是在0.4L桩长范围最易断桩。这对于在土中慢慢形成强度的素混凝土来说是致命的。该工程桩的配筋长度在1/3L左右，在0.4L最易断桩处没有配筋，这和检测出来的断桩位置均在钢筋笼底部基本相一致。工程II中的1#楼桩长较短，质量与2#4#楼对比，就有 显著的不同。6 .打桩顺序不当，未合理安排施工顺序。致使短期内入土 桩数、混凝土量太多，使得土体上拱，地面开裂。工程 I总桩 数共1018根桩。三台机同时在同场地中施工，三个月内打完 全部桩。工程II在42天之内施打完702根桩，平均每天共打 入16.7根桩，这么大面积的群桩施工，短期内共灌入地

11、面的 混凝土量约达25003,如果全部隆起的话，将使地面抬高0.1m, 据统计地面隆地高度一般为理论的 3040%大量的与桩体积 等量的土体被排挤引起侧向位移，这么大的排土量，在引起土 体被排挤和向上隆起时必然会对桩产生巨大的剪力和上拔力， 导致桩身缺陷和使桩尖与桩尖土接触不密实，或托空，桩身悬浮在桩尖土之上。根据工程II的静载报告做部分桩的s-lgp曲线（见图十），可以看出端承力微乎其微，桩尖上没有发挥出相 应的承载力，和施工中的贯入度及地质钻探报告中的数据所计 算出的承载力相差甚远。可见桩尖与桩尖土未能紧密接触。摩 阻力与端承力不能一起工作，最后导致桩尖土的刺落破坏。另外施工方法、工艺，人

12、员素质等对工程质量均会造成不 同程度的影响。特别是在工程的后期，土的挤压，超孔隙水压 力都较严重。因此，后打的桩对前面先打的桩造成危害较大， 由于先施工的桩所受到的振动、土的排挤位移比后施工的桩次 数要频繁的多，对桩身造成的危害也就越严重。三、总结：1 .沉管桩对挤土效应很敏感，设计布桩率不宜太大，桩距 最好在4d左右，置换率应控制在4.5%以下较易保证质量。2 .根据施工实例统计，对于沉管桩较能保证质量的桩长范 围为 400m喳16m以内，500m在18m以内较合适。3 .当地质中上层硬土层较厚且淤泥下又有一厚度较大的 粘性土时，淤泥层的塑性指数Ip25%采用沉管桩应慎重。设 计时应特别注意设计短桩，控制布桩密度。否则应考虑改换其 它桩型。4 .本地区施