静压预应力管桩静载荷试验异常沉降的原因分析及复压处理

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1、静压预应力管桩静载荷试验异常沉降的原因分析及复压处理摘要：本文分析了一例工程预应力管桩竖向静载荷试验异常沉降的原因分析和处理情况，并总结设计和施工应注意的问题。关键词：预应力管桩粘土终压复压卸压回弹预应力管桩具有施工速度快、质量容易控制、施工时无噪音、震动等优点，得到了广泛的应用。但越取越高的单桩设计承载力和不合理的工期，给桩基施工带来了很大的挑战和问题，应引起各方的注意。1工程概况汕头市某八层住宅小区工程单层地下室面积6800m2，基础采用预应力管桩基础，双桩承台，布桩平面系数为2.6%。Φ400（壁厚90mm）、Φ500（壁厚100mm）的设计单桩竖向承载力极限标准值分别为

2、3100KN、4300KN，而设计终压值只为2500KN、3500KN，约为设计单桩竖向承载力极限标准值的80%。按照管桩公司提供的数据，设计单桩竖向承载力极限标准值接近桩身容许承载力。根据地质勘察报告，场地岩土层分布从上到下分别为：层名土层厚度（m）液性指数压缩模量描述qsik/qpk（KPa）1填土0.3-3.0IL(Mpa)松散2砂土3.8-7.2稍密-中密40/-3淤泥5.0-8.41.4342.34流塑18/-4粘性土夹砂1.7-6.90.5008.80可塑50/23005灰色粘土3.5-9.40.8044.38软塑-可塑40/-6粘性土夹砂0.7-5.90.5797

3、.80可塑50/25007灰色粘土9.5-16.60.7344.08软塑-可塑50/-8细砂0.8-7.2中密-密实-/64002竖向静载荷试验异常沉降情况地下室桩基全面完成后进行竖向静载荷试验。其中一根Φ500桩加载到六级时沉降突然加大，沉降量达到50.77mm，在第七级至第九级又稳定均匀沉降，最后该桩沉降量为64.74mm，残余49.50mm。另一根问题桩桩径Φ500，加载到六级时沉降突然加大，达到48.91mm，最终沉降量为69.55mm，残余54.98mm。以上两根桩自施打完成到竖向静载荷试验间歇时间(以下简称为间歇时间)均为11天，施打过程正常。3原因分析3.1试验时

4、间根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002附录Q单桩竖向静载荷试验要点Q.0.4条规定：开始试验时间：预制桩在砂土入土后7天后；粘性土不得少于15天；对于饱和粘性土不得少于25天。本工程由于工期十分紧迫，竖向静载荷试验沉降异常的两根桩都在施打完成后11天进行试验的。由于桩侧阻力大部分由饱和粘性土承担，间歇时间太短，桩周土未充分固结，其抗剪强度不能得到充分恢复和发挥，导致桩的承载力达不到要求。地质条件相同，桩端持力层未存在粘土薄层、间歇时间为11天、静载荷试验合格的桩的试验曲线图。其Q-s曲线较陡，s-lgt曲线显示在加载到七级之后比前几级有较大的沉降，说明桩周土固结不

5、充分，可以近似地认为桩侧阻力占桩极限承载力标准值的70%。与事故桩的情况相似。根据有关4复压处理及结果通过上面分析，此次事故主要原因为：压桩与静载荷试验间歇时间太短、桩端持力层存在粘土薄弱土层、快速沉桩导致饱和粘土层回弹致使桩身上浮。因此，要求施工单位有的放矢地对持力层存在粘土薄弱土层的地质钻探孔至周边正常地质钻探孔范围内的桩必须全数进行复压；选取试验的桩必须在该桩复压25天后再进行静载荷试验。在复压时碰到的问题和采取的措施如下：4.1复压控制4.1.1消除桩周土固结由于桩周土有多层饱和软塑～可塑粘土层，且层厚大，层数多，摩擦力大，特别是先施打完成的桩由于土体重新固结，在桩机瞬

6、时大压力加载下桩可能难于沉降，不能达到复压目的。在复压时，先采用极限承载力标准值60%～70%的压力进行瞬时短暂地反复施压，以破坏桩周土的固结效应。实践证明，这个方法是可行的，复压沉降量较大的桩都在施压6-8次之后就开始有明显下沉。4.1.2终压控制考虑到管桩公司提供的桩身强度有一定安全储备，把桩复压终止压力值控制在单桩竖向承载力极限标准值的100～110%。对首批复压的21根桩进行小应变试验，结果其中15根为Ⅰ类桩，6根为Ⅱ类桩，表明桩身质量符合要求，终压控制压力值是安全的。由于液压静力压桩机的构造特性，对桩顶施加压力不能象竖向静载荷试验一样维持某个稳定的压力持续长时间加载，

7、施压时桩尖遇到受压缩密实砂层时压力直线上升，所以复压压力接近终压值时需特别小心，稍有大意，压力就会急速上升，可能破坏桩身完整性。4.1.3桩机配重桩机配重对桩机施打过程的稳定性至关重要。配重不足，桩机压力接近终压值时桩顶反力使桩架上抬脱离地面，桩机失去稳定性，容易使桩顶受到冲击，可能使桩身特别是桩顶法兰盘与混凝土接触处损坏。复压初期就有三根桩的桩顶受到破坏，当要求桩机配重加大到600T后桩顶破坏情况基本得到消除。4.2送桩深度地下室部分送桩深度为0.4-2.5m。由于场区水位为-0.5m，水