维普资讯 http://www.cqvip.com ■地基基础 福建建设科技２００７．Ｎｏ．３ １３ 关于ＰＨＣ管桩浮桩问题的案例分析 石清辉（福建省第五建筑工程公司 泉州３６２０００） ［提要］ 泉州某工程基础采用ＰＨＣ管桩，施工中运用多种方法分析、处理了浮桩这一主要问题，总结了浮桩的有效处理办 ， 处理 ＰＨＣ管桩桩涌起法．对今后桩桩基工程的施工有借鉴意义。 ［关键词］桩基工程Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰＨＣ ｐｉｌｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｉｔｏｎ ｏｆ ａ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ Ｑｕａｎｚｈｏｕ．Ｍａｎｙ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｈｅｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｐｉｌｅ ｆｌｏａｔ ｕｐ ｉｓ ｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ． ’ ’Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ＰＨＣ ｐｉｌｅ；ｂｕｌｉｇｎｇ ｏｆ ｐｉｌｅｓ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ １前言 。 ． 且． 一 ｌ ｌ 一 １．１简介 ｌ 目 叩 甲 Ｉ ｌ Ｌ． ， 一， 、． 。 ＰＨＣ管桩具有桩身质量稳定可靠、单桩承载力高、施工 前期准备时间短、施工速度快、工效高、工期短、检测简便快捷 等优点，应用Ｅｌ益广泛，成为一种主要的基础桩型，特别是近 几年来在从广东、浙江逐渐推广到福建、江苏等沿海软土地 区。 ・ Ｉ．－ １ ：Ｉ ｒ ■● １’ －．－ 一 一 悼审 ］ 工 —ｋ： ： ｋ。 鲁 ●＾，＿．● 篷 －●● 一臣 ＩＩ 玉。 ｋ ｔ 嘞 ： …ｒ ．．ＩＡ ＬＵ 百 Ｉ ＩＪⅡ ＾４ｌ 一臣 三 － ． ： 正常使用状态下的ＰＨＣ管桩深埋于地下，桩周所处的环 Ｉ＇－－＿｛｝一 ．＿ 一朋Ｌ＿｛ 一铲—团 一 一● Ｉ Ｉｌ Ｉ Ｉ 境千变万化，而人们又很难像对上部结构那样方便的对桩基 进行质量监控和翻修。所以，在ＰＨＣ管桩施工阶段，事前进 行预测分析，有针对性的采取有效的防护措施，同时理顺并强 ｆ一 一 一 下 一 ７ 一 。 ‘ 一 下 一 下 一 ｒ — Ｉ 圈１地下宣桩基平面布置圈 备注：“・”一观测桩，共２７根 化对ＰＨＣ管桩基础施工质量的验收，对保证其安全使用功能 和耐久性具有决定性的意义。 ②粉质粘土（１），可塑、饱和，厚度１．３—１．７ｍ； １．２存在的问题 ＰＨＣ管桩沉桩时因挤压地下土层，软土层形成超孔隙水 ③淤泥，流塑、饱和，厚度６．５—８．９ｍ； ④粉质粘土（２），可塑、饱和，厚度３．７—５．５ｍ；⑤中砂， 饱和、中密，厚度０．９—１．８ｍ； 压力，产生挤土效应，使先打入的桩涌起，桩的整体承载力降 低；因涌起程度不同，会造成今后建筑物的不均匀沉降，严重 危及安全。“桩涌起”成为ＰＨＣ管桩工程应用时最需要解决 的问题。 ⑥圆角砾，密实、饱和，厚度６．１—１２．３ｍ。 ３压桩前采取的措施 根据全国各地同类工程桩基施工经验、教训的归纳、总 结，分析得出，ＰＨＣ管桩桩基具有许多优点，同时也存在一些 不足，具体为： （１）材料质量控制难：近几年来，管桩“供不应求”，特别 是通过缩短蒸养时间来提高产量，造成管桩强度不足等等，以 根据工程实例，本文对ＰＨＣ管桩涌起的原因进行了较深 入的分析，并提出了有效的处理方法，可为今后工程基础的施 工提供参考。 ２工程概况 泉州某工程位于泉州市区刺桐东路中段，建筑面积 １８８９８ｍ ，框剪结构，地下１层、地上２ｌ层，建筑高度７９．１ｍ。 致于桩身材料不合格，且现场检测手段少。 （２）施压过程受场地条件影响大：沿海地区，特别是闽、 浙一带，软土分布广泛，软土层浅、深厚，场地对施工机械的承 载能力是十分有限的。 （３）受工程桩基布置形式的：小承台（桩数１一ｌ６ 根）中管桩浮桩影响小；在大承台（特别是电梯井）处，桩数达 几十至数百根，浮桩明显，甚至出现“桩塞”。据查管桩浮桩 考虑到经济、工期等原因，本工程桩基采用 ００一ＡＢ一１２５ ＰＨＣ管桩，共４２２根，桩长１３ｍ，送桩５ｍ；管桩以圆角砾层为 持力层，桩端进入持力层１ｍ；单桩承载力设计值２４３０ ｋＮ，单 桩承载力极限值３９００ ｋＮ，压桩力４２００ ｋＮ，采用ＹＺＹ一６００型 全液压静力压桩机施压；ｔｇ下室桩基平面布置如图１。 根据本工程地质勘探报告，场地各岩土层分布如下： 严重的可达１—２ｍ，后面的桩压不下去（有的相差近１０ ｍ）造 成假打现象。 （４）如何尽量减小负摩阻力的影响：因沉桩机械及基坑 ①素填土，松散，厚度１．２—１．６ｍ； 维普资讯 http://www.cqvip.com １４ 福建建设科技２００７．Ｎｏ．３ ■地基基础 开挖时机械的反复碾压，使表层土体产生一定的沉降，基桩 完后１５天，桩基抽样进行静载检测，结果如表２。 受到了一定的负摩阻力，易造成部分基桩上部开裂。 表２静荷载试验结果 （５）施工工艺有待进一步优化：由于沉桩顺序和速度，一 桩号 位置 试验荷载 载下桩顶沉 实际最大 最大试验荷 （ｋＮ） 降（１１１１） 并 压极限承载 备注 单桩竖向抗 定程度上影响挤土效应的大小 ；在沉桩过程中，要求先打场地 力（ｋＮ） 桩，后打周边的桩，先施打持力层较深的桩，后施打持力 ６７ 小承台 ４加ｏ ２０．４１ １２．４１ 伽 实际最大试 层较浅的桩等等，同时应严格控制沉桩速度。虽然采取以上 验荷载提 １６５ 小承台 伽 ２９．Ｏ８ ２１．３１ 伽 高近一级 措施可有效减小管桩“上浮”、“桩塞”现象，但实际仍无法完 ２ｏ８ ８０桩 ３９０ｏ １１Ｏ．４７ ９２．４２ ６０６ 第一次压桩 全消除。 ， 承台 ２２９ ８Ｏ桩 伽 ３５最大试验荷 针对ＰＨＣ管桩施工中可能存在的质量问题，我司在本工 承台 ．８２ ２７．８６ ４加。 载提高近一 级、第二次压 程桩基施工中除了在质量控制方面认真把关外，对通常可能 裤 出现的质量问题采取以下应对措施： ３Ｏ６ ６３桩 承台 ３９０ｏ ４３．Ｏ６ ２３．５８ ３９０ｏ 第二次压桩 ①检查进场管桩的检验报告等质保资料是否齐全有效， 根据监测观测桩及静载结果分析，我们可以得出小承台 安排专职工人浇水检查桩身两侧是否存在裂缝等；对于管桩 （桩数≤１６根）管桩基本不受浮桩影响，检验结果较理想，符 强度，如有问题，立即场取样送检；严把质量关。 合要求；大承台（桩数Ｉ＞５０根）第二次静压的管桩受浮桩影响 ②本工程场地表层由厚达１０ｍ左右软土层组成，重达 不大，检验结果基本符合要求，第一次静压的管桩受第二次管 ６００Ｔ的静压桩机无法正常行走，且沉桩时不稳定。我司确定 桩静压的挤土影响大，浮桩较严重，检验结果不符合要求。 场地回填１．５ｍ厚石粉，保证了桩基的正常施工。 ４．３桩底注浆补强方法的应用 ③对桩基行走路线图进行优化，大承台群桩分两次压 分析得出，大承台第一次静压的管桩可判定为不合格，有 桩，由向四周跳排施压，并规定同一承台每天压桩≤８ 关专家进行论证，提出方案一：参照其它成熟的做法，在这批 根，电梯井群桩第二次压桩前采用勘探钻机进行引孔。 桩中选２０５＃、２４０＃、３４２＃桩采用“桩底注浆补强”的加固施工 ④合理安排桩基施压顺序、土方开挖方案，尽量减少机 方法。采用两次注浆，配合比为水泥：水：硅粉：铝粉：三乙醇 械的反复碾压作用，可一定程度上减小管桩负摩阻力的影响。 胺＝２００：１２０：３．７５：０．０２：０．０８３，终压力２ＭＰａ。１５天后对注 ⑤采取适当措施可有效控制管桩上浮，实际上浮桩无法 浆的桩进行穿透试验，压力分别为６．５、５．３、５．２ Ｍｐａ，判断强 完全消除，本工程浮桩最严重的达１４０ｍｍ。桩基施工前，我 度基本达到要求，进行静载试验，经检测结果如表３。 司建议在场地适当布设砂井，以消散超孔隙水压力，减小桩的 表３静荷载试验结果 挤土效应，在邻近建筑物基础和地下管线埋深的一侧设置防 桩号 位置 试验荷载 要求最大 蠢鐾藉套 最大试验 震沟。 （ｋＮ） （ｋＮ） 荷载下桩 顶沉降 魄余变形 （１１１１１１） 单桩竖向 抗压极限 备注 承载力 ｆｋＮ ４压桩后检测结果及存在问题的处理办法 ２Ｏ５ ８Ｏ桩 承台 ３９０ｏ ３９０ｏ １４ｌ＿７０ １２９．７９ ２３４０ 第压桩 ４．１观测桩监测数据 ２４Ｏ ８ｏ桩 承台 ３９０ｏ ３１２Ｏ １８１４７ 第一次 ．１７９．７５ ２７３ｏ 压桩 为真实了解管桩压桩质量情况，本工程设置了２７根观测 ３４２ ６３桩 承台 ３９０ｏ ３９０ｏ ５６．３３ ４４．２１ ３１２０ 第一次 压桩 桩，在施工过程中进行了观测，具体观测数据如表１。 表１观测桩观测记录表． 采用桩底注浆补强的加固施工方法，虽可有效改善桩的 沉降量（ｍｍ）（频率１次／天） 承载能力，存在的问题是沉降量大，无法达到补强的目的，故 桩号 位置 （下沉一．卜浮＋ 备注 该方法认为不可行。 第１次 第２次 第３次 第ｎ次 最终 方案二：采用人工挖空孔直接进行复打，因淤泥触变明 ６７ 小承台 Ｏ 一１３ —１３ —１３ 显，人工挖掘造成涌泥厉害，无法继续施工，故该方法被取消。 ９４ 小承台 Ｏ ＋１Ｓ ＋３ ＋１９ ４．４锤击、复打方法的探讨 １６５ 小承台 Ｏ ＋３ ＋２６ ＋３Ｏ 经多次论证、探讨，因基坑底淤泥层相当厚，通常采用的 ２０５ ８Ｏ承台 Ｏ ＋１８ —１ ＋１１４ 第１次压桩 ２０８ ８Ｏ承台 Ｏ ＋７ ＋１８ ＋１４０ 第１次压桩 锤击桩机复打方法也被否定。后经权威专家总结、确定了采 ２２４ ８Ｏ承台 Ｏ —ｄ ＋２０ ＋１３２ 第１次压桩 用简单便于操作的、比较直观的、可边作业边检测的大应变锤 ２２９ ８Ｏ承台 Ｏ 一２ —２ —２ 第２次压桩，有引孔 复打办法；在原地面上对大承台浮桩较严重的２２４＃、３６７＃观 ２４０ ８０承台 Ｏ ＋７ ＂ｔ－４７ ＋５４ 第１次压桩 测桩采用８Ｔ大应变锤进行复打，落距ｌｍ，分别复打了２１、ｌ９ ３Ｏ６ ６３承台 Ｏ ＋２ ＋１Ｏ ＋３Ｏ 第２次压桩 次，最终累计沉降１４．５、１７．１ｅｍ，竖向抗压极限承载力３２５、 ３４２ ６３承台 Ｏ ＋１１ ＋５１ ＋６２ 第１次压桩 ３８０ ＭＰａ。于规定时间后进行静载试验，检测结果如表４。 ３６７ ６３承台 ０ ＋５ ＂ｔ－５ ＋１３８ 第１次压桩 表４静荷载试验结果 蛀号 位置 试验荷载 试验荷载 荷载下桩 残余变形 抗压极限 备要求最大 实际最大 最大试验 单桩竖向 注 ４．２静载检验 （ｋＮ） （ｋＮ） 顶沉降 （ｉｎｌｎ） 承载力 ｆｋＮ 本工程大承台桩群桩第２次压桩前进行引孔，造成了场 ２２４ ８Ｏ桩 ３９００ ３９００ ２１．１０ １４．６９ ３９００ 第一次 压桩 地泥泞，桩机无法行走，故引孔一排后即取消该种做法（见表 承台 ３６７ ６３桩 １）；经观测桩的测试，总结得出：引孔出施压的管桩受浮桩影 承台 ３９０ｏ ３９０ｏ ２４．８８ １７．９８ ３９０ｏ 第一次 压桩 响小，桩位引孔应在桩机施压前，且引孔不能过深。桩基施工 （下转第３３页） 维普资讯 http://www.cqvip.com ■建筑结构 福建建设科技２００７．Ｎｏ．３ ３３ 综上所述，中国、欧洲规范ＥＣ８“柱一梁承载力级差系 数”的对比如下： 中、欧两国柱一梁承载力级差系数对比如表１。 表１中国与欧洲规范柱一梁级差系数ｍ的对比 有相当数量的柱端率先出现塑性铰。当较多的柱端陆续进入 屈服后状态以后，框架梁、柱内力重分布的复杂性和程度都将 增加，从而也增加了框架中的一些柱截面出现更大的实际作 用弯矩的可能性以及整体框架出现偏不利的动力反应的可能 性。 ３小结 欧共体 ＥＣ８ 中国 ＧＢ５０ｏｌ１—２０ｏ１ ＤＣ“Ｌ” ｌ ＤＣ“Ｍ”ｌ ＤＣ“Ｈ” 一 ｌ １．３２ ｌ １．４９ 三级 １．１ 二级 １．２ 一级 １．４ 一级９度 １．４５ 本文着重讨论了保证抗震钢筋混凝土结构达到预期抗震 设防目标的承载力级差设计法中引导结构形成合理耗能机构 的“柱一梁承载力级差系数”的抗震措施。 （１）在“柱一梁承载力级差系数”方面，我国规范的级差 从上表中可看出，我国一级抗震等级的抗震要求已接近 延性要求较严的欧洲规范的高延性等级ＤＣ“Ｈ”的要求，但二 级抗震等级与欧共体的中等延性等级ＤＣ“Ｍ”相比，仍有较明 显的差别。这说明我国对二级抗震等级的柱一梁承载力级差 系数取值可有所提高。 ２国内对我国抗震钢筋混凝土结构强度级差措施有效性 所做的识别工作 系数接近欧共体的情况下，我国亦将接近欧共体的设防水准。 （２）我国混凝土结构对一级抗震等级采取的柱一梁承载 力级差系数是合理的，但二、三级抗震等级的这一系数分别为 １．２、１．１，本文认为偏低，建议该系数可有适度提高。 综合国内外已有的研究成果并借鉴国外规范的柱一梁级 差系数，考虑我国的实际情况，本文建议对８度区二级抗震等 级框架的柱端抗弯能力增强系数采用１．４（即Ｍ。≥１．４∑ —我国《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２００１）较（ＧＢＪ１１ ８９）［５３只对内力调节措施和抗震构造措施做了有限程度的 加强。由于没有自己的分析验证结果，所以只能用与ＥＣ８取 值简单对比的方法，依然是凭经验来“拍定”柱一梁承载力级 差系数。故我国规范的关键控制措施是否有效、在多大程度 上有效，始终是一个迫切需要识别的问题。柱一梁承载力级 差系数的选取是需要设法进行验算或检验的。方法可能有三 Ｍ ）；对其它二级抗震等级的框架，建议柱端抗弯能力增强系 数取为１．３（即Ｍ ≥１．３∑Ｍｂ）；对７度０．１５ｇ区三级抗震等 级的框架，建议柱端抗弯能力增强系数取为１．２～１．３（即Ｍ。 ≥１．２～１．３∑Ｍｂ）。 种，一是震害检验，二是试验检验，三是进行非弹性动力反应 分析 引。 参考文献 ［１］杨红，白绍良．抗震钢筋混凝土结构承栽力级差设计法的实质．重 庆建筑大学学报，２０００，２２（增刊）：９３—１０１ ［２］ＣＥＮ．Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｒｅｓｔｎｄａａｒｄ Ｅｕｒｏｃｏｄｅ ８：Ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓ ｆｏｒ ｅａｒｔｈ－ ｑｕａｋｅ ｒｅｓｉｓｔｎｃｅ ｏｆ ｓｔａｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂｒｕｓｓｅｌｓ，１９９４ 文献 采用自编并经过国内外同类程序校核过的ＰＬ— ＡＦＪＤ程序进行非弹性动力分析，表明９度区框架在强震作用 下形成了以梁端塑性铰为主，柱端塑性铰少且塑性转动不大 的有利塑性耗能机构。这说明一级抗震等级的柱一梁强度级 差措施是有效的。对于除９度区框架之外的其他框架而言， 我国规范规定其上部各节点上、下柱端的抗弯能力是在该节 点左、右梁端考虑地震作用的组合弯矩设计值之和的基础上 予以增强的，而且增强系数偏小（二级抗震等级为１．２，三级 抗震等级为１．１）。可以预见，采用这种不考虑梁端实配的柱 一［３］中华人民共和国国家标准．建筑抗震设计规范（ＧＢ５００１１— ２００１）．北京：中国建筑工业出版社，２００１ ［４］中华人民共和国国家标准．混凝土结构设计规范（ＧＢＪ５００１０— ２００２）．北京：中国建筑工业出版社，２００２ ［５］中华人民共和国国家标准．建筑抗震设计规范（ＧＢＪ１１—８９）．北 京：中国建筑工业出版社，１９８９ ［６］韦锋，白绍良，杨红．对我国抗震钢筋混凝土结构强度级差措施有 效性的识别．ｗｗｗ．ｐａｐｅｒ．ｅｄｕ．ｅｎ。２００２—０１—１８ 梁强度级差措施的框架，在强震下的动力反应过程中，必将 Ｉ上接第１４页） 效果也是明显的。根据地质条件可适当选用引孔、设置砂井 试验证明，本工程大承台的浮桩问题采用大应变锤复打 办法是直观、切实可行、可解决的；现本工程正在施工基坑围 或塑料排水板、开挖地面防震沟等。 ③设计时，应认真考虑建筑物基础的适合桩型，以便于 施工、质量控制。ＰＨＣ管桩适用于多层建筑，不宜在软土地区 护，待土方开挖后，确定其它浮桩采用该方法进行处理，在复 打前应改进管桩桩头的保护措施。 ５总结 的高层建筑中使用；采用复合桩型时，如能协调好相互之间的 变形、受荷、抗震等问题，即可缩短工期，又可保证质量。 参考文献 ［１］中国建筑科学研究院，建筑桩基技术规范ＪＧＪ ９４—９４，１９９５。 ［２］地基处理手册（第二版）编写委员会，地基处理手册（第二版），中 国建筑工业出版社，２０００。 本工程地质条件是泉州地区的典型情况，ＰＨＣ管桩的浮 桩问题经多种方法的试验、探索，总结了适用的解决方法。经 过本工程桩基的施工，笔者感触很深，得到以下认识。 ①本工程中大承台的浮桩采用大应变锤复打办法是可 行、成功的。在ＰＨＣ管桩基础施工时，应根据地质条件采取 适宜的改进措施，如复打、桩底注浆等办法。 ②基础采用ＰＨＣ管桩时，可配套采取其它的施工方法， ［３］黄绍铭、高大钊，软土地基与地下工程（第二版），中国建筑工业出 版社，２００５。
