高强预应力混凝土管桩静载实验沉降异常的原因分析及控制措

高强预应力混凝土管桩静载实验沉降异常的原因分析及控制措摘要：本文主要介绍预应力混凝土管桩静载实验沉降异常产生的原因分析、控制措施、处理方法。

关键词：沉降异常；挤土效应；渗水；孔隙水压力；群桩

引言高强预应力混凝土管桩具有单桩承载力高、成桩质量可靠、穿透力强、桩身耐锤击性好、吨承载力造价低、施工速度快、工期短、功效高、适应性强、静压施工无污染、文明施工、管桩工业化生产、沉桩后桩长和桩身质量可直接手段进行监测等诸多优点，而且可根据设计单桩承载力大小采用不同桩径，即解决了上部结构荷载分布不均的设计布桩问题，又充分利用了每根桩的最大承载力，使建筑物桩基整体沉降均匀，真正做到科学、合理、经济、安全。因此高强预应力混凝土管桩得到了广泛的应用，如珠三角地区应用占比达90%左右，长三角地区应用也较多。随着近年来高层房屋建筑和规模小区工程不断增多，预应力混凝土管桩的应用也不断向内陆地区推广。高强预应力混凝土管桩即可用于承压桩，也可用于抗拔桩，本文主要介绍应用最普遍的端承摩擦型高强预应力混凝土管桩施工。

1.沉降原因高强预应力混凝土管桩近年来发展迅速，生产工艺已非常先进、成熟，基本实现了规范化、标准化，生产质量可靠，如广东省质监局2014年抽查预应力混凝土管桩生产企业40家，共40个批次，不合格率为零。其次是打、压桩施工机械设备更新快，如这两年打桩机也实现了液压式行走，且能迅速调整桩机水平及垂直度，，并不断向自动化、智能化发展。因此材料、机械不再是影响工程桩质量的主要因素，而高强预应力混凝土管桩静载实验沉降异常的质量问题却比较突出，沉降异常意味着承载力无法满足设计要求。沉降异常的原因一是浮桩，二是持力层软化，下面着重分析这两种情况产生的原因及控制措施。

2.浮桩在群桩基础施工中，桩管上浮较为普遍，甚至有相关施工人员认为群桩上浮不可避免。浮桩产生的主要原因是挤土效应，在将预应力管桩沉入土层中时，管桩对土体的挤压会使土体向四周排挤，沉桩产生的挤土效应提高了土的密实度，同时提高了桩身与土体之间的摩擦力，当沉桩数量不断增加，会使桩间土被挤密向地面隆起，并带动先沉入的邻桩上浮；其次是沉桩时土体遭到严重扰动后发生径向位移，离管桩一定范围内的土体受到不排水剪切和很大的水平推力，其骨架结构破坏引起土中孔隙水压力升高，对桩产生较大的浮托力使其上浮。浮桩严重影响桩的承载力，必须进行处理使其承载力满足设计要求，最直接有效的处理方式是复打或复压，一般复压一遍，如还有个别上浮的桩就再复压，基本上都能达到预期的处理效果，广州地区某工程预应力管桩因上浮全部复打两遍，个别复打第三遍，最终静载试验检验满足设计要求，当然浮桩处理还可补桩、复合地基处理等，不建议采用补钻孔桩、桩底（侧）后注浆。通过不断实践总结，为避免产生浮桩，可采取以下措施：2.1优化设计，设计师应尽可能采用高承载力的长桩以扩大桩间距，减少桩的数量，从而降低挤土效应和沉桩引起的超静孔隙水压力值。

2.2合理的沉桩顺序，遵循先深后浅，先大后小，先长后短的原则，同一单体建筑先施工场地中央的桩，由中央向两边或四周施打或施压，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施工。同时要求群桩承台施工顺序从中心承台开始进行，即纵横轴线两个方向均要间隔一个承台进行沉桩，任意一个承台与相邻的前后左右承台的沉桩时间至少间隔七天以上，以最大限度减少相邻承台之间的影响。同一承台的群桩也应由中间向两边或四周按梅花型跳打，群桩根数较多时可大间距跳打，也就是隔两根桩打一根。虽然桩机移动频繁，降低了施工效率，但沉桩质量得到了保证，桩上浮的概率减少。

2.3采用设置集水井或排水沙井降低超静孔隙水压力，可根据地质报告和地下水位实际情况设置井的数量和深度，尽可能达到排水降水的目的。

2.4在预应力混凝土管桩的群桩施工中，为了有效降低挤土效应避免产生浮桩，可采用开口桩尖，开口桩尖管桩在沉桩过程中，桩端土受挤压后有一部分土进入了桩管内形成了“土芯”，随着沉桩深入，进入桩管内的“土芯”不断增高，当达到一定高度后，管桩内壁与“土芯”间的摩阻力作用产生封闭效应，形成“土塞”，“土塞”形成并稳定后其受力与闭口桩间无异，因此在确定单桩承载力时将开口桩按闭口桩考虑。开口桩上部挤土明显减少，桩端进入持力层的锚固长度大大增加，有效的控制了浮桩的产生。

2.5桩顶标高精确测量，每根桩施工完成后，精确测量每根桩的桩顶标高，并做好记录，以后每天测量一次，至到该桩不在其它沉桩影响范围内为止，这是发现浮桩并进行预处理的最好方式。

广东省惠州市惠阳区某商用办公大楼预应力混凝土管桩基础，采用（PHC）￠500A管桩，核心筒为144桩的群桩承台，核心筒周边最少也是9桩的承台，沉桩过程中同时采取以上措施，过程监测发现仅核心筒有6根桩上浮，最大上浮15㎜。沉桩完成后对6根上浮桩适当加大终压值进行复压处理，后经桩检测，该工程桩全部合格。实践证明，以上防止桩上浮的措施是很有效的。

3.持力层软化预应力混凝土管桩静载实验沉降异常的第二个原因是桩底端桩尖位置持力层遇水软化，导致持力层软化的直接原因是遇水，如何有效防止水到达桩底端持力层位置呢？首先，水进入桩底端持力层位置的途径有两种情况：3.1一是水沿桩身外侧向下渗入到桩底端，在多年工程桩检查过程中还没有发现过水从桩底端渗入到桩管内的情况，由此判定水沿桩身外侧向下渗入到桩底端的概率很小。

3.2二是桩管内的水从桩底端渗漏到桩尖位置的持力层，桩管内的水主要来自地面水及地下水从桩顶流入，其次是桩接头位置渗水，该位置渗水可能是接头焊缝没焊好，也可能是接头位置端头钢板缝隙渗水，在以往的施工检查过程中，因节桩端头管箍（包裹铁皮）及钢板不可能与混凝土接缝百分之百严密，其接缝渗水的机率达20%至30%,据此推断水同样可以从桩管内的最下节桩端渗漏到桩尖位置的持力层。因此预防工程桩底端渗水必须做好两方面工作：3.2.1一是桩尖与桩管的焊缝饱满、不漏焊、不渗漏；3.2.2二是桩封底混凝土施工质量起决定性作用，尤其是持力层为泥质岩或遇水易软化的强风化岩时，施工过程中更是必须严格把关，保证所有工程桩的底端不渗漏。

若桩端持力层遇水软化，静载实验沉降过大，处理方式是将桩管内的水抽干，分两至三次浇筑封底混凝土，每次浇筑0.5m，然后适当加大终压力复压，其次也可补桩、降低承载力采用复合地基等。

4.结语预应力混凝土管桩静载实验沉降过大是较严重的质量问题，直接导致桩检测不合格，成本增加，甚至严重影响