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探讨预应力混凝土管桩浮桩原因与预防措施

文档作者：黄志军文档来源：福建省建筑科学研究院		点击数：	更新时间： 2022年09月02日
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建 材 与 装 饰 2014年 4月
探讨预应力混凝土管桩浮桩原因与预防措施
黄志军
（福建省建筑科学研究院）
摘要：本文结合工程实例，对预应力管桩施工中容易产生挤土浮桩的原因进行了分析，并提出解决预应力管桩浮桩的处理
方法和预防措施，并对这些方法和措施进行了探讨。
关键词：预应力管桩；浮桩；静载荷试验；应力释放孔
中图分类号：TU753.3 文献标识码：B 文章编号：1673-0038（2014）15-0100-02
引言
在我国沿海地区，高强度预应力混凝土管桩因施工速度快、
承载力高、造价低，近年来得到了广泛的应用，采用静压法施工
时具有施工无噪音、无震动、速度快、工期短、质量可靠等诸多优
点，尤其适合在市区施工。但该桩型为挤土桩，在软土地质中施
工，容易产生挤土效应从而导致管桩的上浮，给结构安全带来了
严重的隐患。如何采取有效的措施消除施工中管桩的上浮现象，
是急待解决的问题，本文结合工程实例，对桩体上浮的原因进行
了分析，提出解决预应力管桩上浮的有效措施。
1 工程概况
本工程位于漳州某住宅区内，由A、B 两幢组成，地下结构一
层，地上二十二层。基础设计采用静压高强预应力混凝土管桩，
管桩型号为PHC500-125-AB，A 幢总桩数为384 根，B 幢总桩数
为388 根，其中一部分承台采用单桩至五桩承台，其余采用密集
多桩大承台。桩端持力层为散体状强风化花岗岩，单桩竖向抗压
承载力特征值Ra=2000kN，单桩竖向抗压极限承载力标准值R=
4000kN，最终压桩力不小于4200kN。
根据本工程的岩土工程勘察报告，场地土层情况和物理力
学指标见表1。
2 抗压静载荷试验分析
2.1 试验桩抗压静载荷试验分析
本工程A、B 两幢先打10根试验桩，为了验证基桩承载力是
否满足设计要求，抽取其中6根试验桩进行抗压静载荷试验。其
中试验结果见表2 和图1。试验结果表明，6 根试验桩的单桩竖向
抗压承载力均满足设计要求。
2.2 工程桩抗压静载荷试验分析
试验桩抗压静载荷试验结束后，对A 幢工程桩进行大面积
施工。因工期赶，由两台静压桩机进行施工。打桩过程中发现桩顶
有不同程度的上浮现象。桩基施工完后，开挖后对桩顶标高进行
测量统计，从统计数据看，桩顶上浮量逸100mm 的桩占桩总数的
22.5%，最大上浮量为258mm。
因基桩上浮桩数多且上浮量大，建设单位会同监理等单位抽
取4 根不同上浮量的工程桩进行抗压静载荷试验。试验结果显
示，除了1 根桩的极限承载力满足设计要求外，其余3 根工程桩
的极限承载力远低于设计值。对这3 根静载不合格桩进行低应变
动力检测，低应变曲线如图2 所示，无缺陷反射，桩身完好。根据
施工记录显示，这三根桩施工时的最终压桩力也均达到设计要
求。综上分析，基桩的上浮导致了桩的极限承载力的下降。
土层状态
天然重度
（kN/m3）
层厚（m）
内聚力C （kPa）
内摩擦角
准（o）
预制桩侧极限摩
阻力qs（ia kPa）
1素填土松散-稍密17.5 0.5~3.5 8.0 10.0 22
2 淤泥饱和、流塑16.0 0.4~13.0 8.0 3.0 15
3粉质粘土可塑-硬塑18.9 0.6~8.5 20.0 14.0 35
4淤泥质土软塑17.2 0.7~7.2 16.0 6.5 19
5粉质粘土可塑-硬塑19.0 0.5~6.5 24.0 12.5 40
6残积砂质
粘性土
可塑-硬塑19.0 0.6~9.8 23.0 11.2 50
7全风化花
岗岩/ 20.0 0.8~7.5 30.0 25.0 90
8散体状强
风化花岗岩/ 21.0 1.2~13.8 35.0 30.0 100
表1
桩号A1 A2 A3 B1 B2 B3
最大试验荷（kN） 4000 4000 4000 4000 4000 4000
最大试验荷载作用下桩顶沉降量（mm）15.78 17.47 29.08 19.88 27.12 22.39
残余变形（mm） 5.21 3.94 15.95 6.72 12.11 8.05
表2 试验桩抗压静载试验结果
图1 Q-S 曲线图
图2 三根试验桩低应变曲线图
施工技术
·100·
2014 年 4月 建 材 与 装 饰
3 原因分析
管桩产生上浮的原因主要是挤土效应，挤土效应是指当桩沉
入地基后，桩间土体的结构受到扰动，土体相互挤压、孔隙变小，
这样就使得孔隙水压力增大，土体发生水平方向的侧移，此时桩
端与持力层之间的间隙产生，造成浮桩。浮桩后，桩端与土层之
间有空隙产生，使得桩的端阻力降低，同时还产生一定的负摩擦
力。这两个因素的共同作用下，使得桩的抗压极限承载力下降。
同时土体存在摩阻力，容易使焊接质量差的管桩接头及桩身可
能被拉裂或拉断，桩身结构被破坏。经综合分析后，造成A幢工
程浮桩的因素主要有以下几方面：
（1）地质情况，本工程部分土层的压缩性能较大。
（2）设计桩间距小，桩数多而密。
（3）施工方法和施工顺序，因赶工期，施工方未能严格按施工
组织设计的要求进行施工。
4 处理方法
目前一般采用以下几种方法处理管桩浮桩问题：淤复打或复
压，对浮桩进行复打或复压；于基础设计变更，对承台进行加大、
合并，或采用大底板片筏基础；盂注浆，对浮桩进行桩底后注浆；
榆补桩（管桩、冲钻孔灌注桩或锚杆桩）。综合比较上述方法后，
决定采用复压的处理方法。
对A 幢有上浮的管桩按要求的进行复压（复压压桩力不小
于4200kN），复压完成后建设单位会同监理等单位抽取6 根工程
桩进行抗压静载荷试验，其中包含之前静载不合格的3 根桩，试
验结果显示，这6 根桩的抗压极限承载力均满足设计要求。因此
表明，复压后大幅提高了单桩承载力。
5 预防措施
B幢的桩基工程还未开始施工，为预防发生A幢的管桩浮桩
问题，制定了以下几个预防措施：
（1）合理安排打桩顺序：淤为尽量减少挤土效应，适当增加工
期，改变常规的打桩流程，增加移机次数。于多桩承台采取跳打
的方式施工，这样能有效的缓和桩位密集处的应力释放。跳打桩
间隔时间尽量控制在24h 以上。盂根据桩的入土深度，宜先长后
短、先高后低的原则安排施工顺序。榆群桩基础，压桩应从中心
位置向外。虞严格控制打桩速率，每天每台机不宜超过15 根。
（2）施工过程监控：每根桩施工完，必须准确测定桩顶标高，
并做好记录和统计，在所有桩基完成后，静压桩机退场前，对桩
顶标高进行复查。确定桩身是否有上浮现象，如有出现，及时进
行复压处理。
（3）桩基施工前布置应力释放孔，在B 幢场地四周设计实施
一排应力释放孔。孔径400mm，孔中心距离1000mm，孔深28m，
基本接近于桩深度且穿过淤泥层。应力释放孔内应设置毛竹笼，
毛竹笼外包纤维网布（密目遮阳网），防止泥土挤入。应力释放孔
平面布置如图3 所示。
在B 幢桩基施工前布置好应力释放孔，然后按上述措施和
施工组织设计方案对B 幢桩基进行施工，所有基桩施工完成后，
对桩顶标高进行复查后，未发现桩有明显上浮现象，同时抽取4
根工程桩做抗压静载荷试验，试验结果显示这4 根桩的抗压极
限承载力均满足设计要求。与A 幢的施工情况比较，有了明显改
善。
6 结论
综上所述，应力释放孔和和合理的打桩方法和顺序可以避免
在软土地质中的基桩静压法施工中产生的挤土效应，避免施工
过程中的浮桩现象，确保工程能够顺利进行，具有良好的社会效
益和经济效益。同时对浮桩采用复压的处理方法，可以有效地解
决承载力达不到设计要求的问题。
参考文献
[1]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）[S].中国建筑工业出版社，2003.
[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）[S].中国计划
出版社，2011.
收稿日期：2014-3-18
作者简介：黄志军（1984-），助理工程师，大学本科。
图3 应力释放孔平面布置图
施工技术
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