静压预应力管桩在工程应用中存在一些问题

第２５卷第６期　河南科学　、ｒ０１．２５　Ｎｏ．６　２００７年ｌ２月　ＨＥＮＡＮ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｄｅｃ．２００７　文章编号：１００４—３９１８（２００７）０６—０９６０—０３　静压预应力管桩在工程应用中存在一些问题　付进省　（河南省建筑设计研究院，郑州４５００１４）　摘要：近年来静压预应力管桩在工程建设中大量采用，结合工程实际分析该种桩单桩承载力估算方法、压桩力与　单桩承载力之间关系及桩基施工产生挤土效应对基坑工程的影响．　关键词：挤土效应；超孔隙水压力；单桩竖向承载力　中图分类号：ＴＵ　７５３．３　文献标识码：Ａ　由于静压预应力管桩具备单桩承载力高，施工进度快、噪音小、污染少，现场施工方便，质量好控制，桩身　耗材较低等优点，现阶段在郑州地区使用较多．本文讨论静压预应力管桩在郑州地区应用中存在的一些问　题，如：竖向承载力估算值、压桩力与单桩承载力的关系及施工对基坑工程的影响．　１静压预应力管桩竖向承载力估算　．　建筑工程施工图设计前，往往需要勘察单位提交桩基的有关设计参数估算单桩竖向承载力，特别对二、　三级建筑桩基，往往不可能在设计前先进行桩的静载荷试验．而采用承载力经验参数估算和用各种原位测　试方法确定单桩承载力，其结果往往与实际桩的承载力出入较大，因此结合本地区的工程地质条件，逐步总　结、积累比较符合实际情况的单桩竖向承载力估算方法，将对勘察、设计工作都有一定指导作用．　１．１不同经验方法确定单桩竖向承载力　估算方法有：方法１　表１绿城・百合公寓（一期）测试成果　按静探指标估算，方法２　Ｔａｂ．１　Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　Ｇｒｅｅｎ　Ｃｉｔｙ‘Ｂａｉｈｅ　Ａｐａｒｔｍｅｎｔ（１）　按标贯指标估算；方法３　根据土的物性指标，按　ＪＧＪ９４—９４规范［１】的经验　值估算．　实例：绿城・百合公　寓（一期）共试桩８根，直　径３００　ｍｍ预应力管桩，　桩的入土深度２１．０　ｍ，有　效桩长１９．０　ｉｎ，桩端进入　粉砂层０．９　ｍ．勘察报告　及用不同方法提交的ｇ　，　值列表１．　１．２估算单桩承载力与试桩结果的对比　按各层土的物理性质指标、静力触探及标准贯入试验指标，按规范Ｅ２３中相应的公式估算单桩竖向承载　力值与静载荷试验成果列表２．　表２不同计算方法的对比结果　Ｔａｂ．２　Ｃｏｍｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅ￣ｏｄｓ　收稿日期：２００７—０７—２３　作者简介：付进省（１９６５一），男，河南长垣人，高级工程师，主要从事工程地质勘察设计与检测工作．　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年１２月　付进省：静压预应力管桩在工程应用中存在一些问题　一９６１—　１．３原因分析　从表２可以看出：按静力触探估算的单桩竖向极限承载力值与试桩结果差别相对较小：按标准贯入试验　估算的单桩竖向极限承载力值与试桩结果差别次之：按“ＪＧＪ９４—９４’觎范估算的单桩竖向极限承载力值与试　桩结果差别相对较大．　由于静力触探试验的测试过程受施工环境影响较小，且静力触探测试的入土过程与静压预应力管桩入　土过程的机理基本相似，故应用静探指标估算桩承载力接近试桩结果；而标准贯入试验的试验过程受施工影　响大，操作过程中人为因素影响大，所取得的指标离散性较大：按“ＪＧＪ９４—９４”规范估算单桩竖向极限承载力　是建立在取土试验基础上，而原状土样在取土过程中易扰动，室内试验存在人为误差，加上利用物性指标查　“ＪＧＪ９４—９４’，规范桩基经验参数时有很大的地区性差别，就郑州地区来讲查出的经验参数偏低，从而使估算值　与试桩结果出入较大．　２关于压桩力与单桩承载力的关系　压桩力与单桩承载力，无论从概念上、性质上都有较大差别．压桩力是克服桩尖土层的抗冲剪阻力，是　一种破坏土层的极限荷载，而单桩承载力主要来自桩侧土的摩阻力和桩端土的支承力，是桩在保持正常使用　时可承受的最大荷载，因此要找到它们两者的相互关系比较困难，只能用压桩力作为参考来判断单桩承载力．　２．１压桩力与单桩承载力分析　①压桩时桩体处于一种运动状态，侧摩阻力处在破坏条件下，侧摩阻力比正常使用摩阻力要小；②压桩反　力与地基土的组合（软、硬土层的排序）、桩端持力层的性质和层位标高、桩的长短都有很大关系；③若单桩　极限承载力能由破坏性静载荷试验得出，并通过多个工程与压桩力对比建立相互关系后对估算桩竖向承载　力有指导作用，但现在大多数工程静载试验测试时桩达不到极限状态，仅按单桩特征值的２倍的要求测试，　因此建立的单桩承载力与压桩力的关系与实际情况出入较大．　２．２各地区经验　压桩力与单桩竖向承载力极限值关系的通用表达式为：　Ｐｅ＝口。Ｑ　，　式中：Ｑ　一单桩竖向极限承载力；Ｐｅ一压桩时的终压力；口一经验系数．　目前有些地区已经建立了　与Ｑ　的经验关系，下面介绍几个地区的经验公式：　１）宁波地区的经验：　桩端持力层为可塑状态粘性土时：　＝（０．６８～０．７７）Ｑ　，　桩端持力层为粉土时：　＝（０．７４～０．９７）Ｑ　．　２）西安地区的经验：　表３经验系数　Ｔａｂ．３　Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒ　３）广东地区经验公式：　当６　ｍ≤　≤８　ｍ时　＝（１．２５－１．６６）Ｑ　１５　ｍ＜Ｌ≤２３　ｍ时　＝（１．０－１．１７）Ｑ　８　ｍ＜Ｌ≤１５　ｍ时　＝（１．０～１．４３）Ｑｕ　Ｌ＞２３　ｍ时　＝（０．８７－１．０）Ｑ　４）按照以上地区经验，结合在郑州市静压预应力管桩施工实践，归纳如下．　①对于摩擦桩：按设计桩长和标高为主，最终压桩力为辅，施工前按设计桩长试压几根桩，待静止２４　ｈ　后，用桩的Ｑ　荷载进行复压，如果桩在复压时几乎不动，即可用Ｑ　控制为终压力值．　②桩端为密实状态的粉、细砂时的摩擦端承桩或端承摩擦桩：　当　≤１０　ｍ时　＝（１．５～１．８）９　；　１０　ｍ＜Ｌ≤２０　ｍ时　＝（１．２～１．５）Ｑ　；　Ｌ＞２０　ｍ时Ｐｅ＝（１．０～１．２）Ｑ　．　维普资讯 http://www.cqvip.com

——９６２——　河南科学　第２５卷第６期　３预应力管桩施工对周围环境的影响　预应力管桩属挤土类桩，由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，产生了挤土效应；在饱和粘性土、粉　土中，还会使桩周土层中的孔隙水压力骤然升高，影响到桩基的正常施工．　３．１典型事例分析　‘　郑州曼哈顿广场Ａ、Ｂ区包括６幢高层建筑，各建筑地下室连为一体，建筑物桩基采用直径５００　ｍｍ，间　距３．５—４．０　ｄ按群桩布置的预应力管桩，基坑开挖深度６　ｍ，场地内与基坑工程有关的地层为：第１层：地表下　１．５　ｍ为杂填土；第２层：深度１．５—３．８　ｍ为稍密状态的新近沉积的粉土；第３层：深度３．８　５．７　ｍ为可塑状　态的新近沉积粉质粘土夹粉土；第４层：深度５．７　７．８　ｍ为可塑　软塑状态新近沉积的粉质粘土．地下水位　位于地表下２．５　ｍ．　２００６年８月本工程由８一ｌ０台大吨位静压桩机２４　ｈ不间断、大面积施工；随着施工进展，首先出现的问　题是静压桩机陷机情况越来越严重，甚至发展到桩机无法行进、无法施工，出现这种情况后甲方要求打井降　水，用降低地下水位来解决陷机问题，但在随后的管井成井施工中，出现井壁塌孔、缩径严重，无法成井的情　况；同时，为了赶工期，在桩基没有施工完毕，２００６年ｌ０月初，基坑工程进场施工，土方开挖、基坑围护、静压　桩交叉施工．结果基坑边坡按设计坡角开挖后０．５　１．０　ｄ内，边坡出现涌土、渗水、开裂、塌方等现象．　３．２原因分析　１）预应力管桩挤土导致土体中超静孔隙水压力升高，同时土体产生水平位移和竖向位移；第３、４层可　塑一软塑状态的饱和粉质粘土，在静压桩挤土过程中产生了扰动，结构受到破坏，土体抗剪强度降低，呈现流　塑状态，导致基坑边坡涌土、塌方；由于交叉施工，土中孔隙水压力来不及消散，土体强度来不及恢复，致使管　井施工出现塌孔、缩径无法成孔．　２）基坑大面积开挖卸载翻，使基坑边坡上土的平均上覆压力减小，出现负的超孔隙水压力，随后伴着软　粘土的膨胀，负超孔隙水压力逐渐消散，土的抗剪强度也随之下降，开挖后一段时间里，负超孔隙水压力消散　至零，土的强度降至最低值，因此引起坡角出现涌土、渗水，从而导致边坡失稳．　４结束语　１）静压桩单桩承载力估算时，建议采用静力触探指标估算单桩承载力，利用物性指标　‘ＪＧＪ９４—９４”规范　估算单桩承载力较低，估算值与试桩结果出入较大．　２）压桩力与单桩承载力，无论从概念上、性质上都有较大差别，实际应用中要根据桩长、地层条件等具体　情况，采用不同压桩反力值作为确定单桩承载力的参考．　３）静压预应力管桩工程，要充分考虑施工过程中的挤土效应和孔隙水压力增长对桩基施工、基坑工程、　降水工程和周围环境的影响，应根据工程场地的实际地质条件、水文地质条件和周边环境条件，采取对应的　预防措施．　、　参考文献：　［１］　中华人民共和国建设部．建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９４—９４）［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９４．　［２］　中华人民共和国建设部．高层建筑岩土工程勘察规程（ＪＧＪ７２—２００４）Ｉｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００４．　［３］　刘建航，候学渊．基坑工程手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９９．　Ｓｏｍｅ　Ｉｓｓｕｅｓ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｒｅｓｓｅｄ・ｉｎ　ＰＨＣ　Ｐｉｌｅｓ　ＦＵ　Ｊｉｎ－ｓｈｅｎｇ　（Ｈｅｎａｎ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　Ｉｎｔｉｔｕｔｅ，ＺｈｅｎｇｚｈＯＨ　４５００１４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｔｈｅ　ＰＨＣ　ｐｉｌｅｓ　ａｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｏｍｅ　ｃａｓｅｓ　ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｉｌｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｆｉｎａｌ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐｒｅｓｓ－ｉｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌ－ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ；ｅｘｃｅｅｄｉｎｇ　ｐｏｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｓｉｎｇｌｅ　ｐｉｌｅ　ｂｅａｔｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ