[摘要]通过静压桩施工实践,本文重点分析了基桩上浮的原因及采取的预防措施。
[关键词]静力压桩 基桩上浮 原因 预防 处理
万丈高楼拔地起,基础安全是根本。对于一座高楼的建设。其结构安全在很大程度上是取决于基础的,而基础设计则是依据地质勘察参数,按设计规范进行设计的,一般来讲是不会有什么问题。而极易会出现问题的则是基础的施工,近十几年来,就西安区域来讲,南郊侧重于砼灌注桩,而北郊侧重于预制砼静压桩。预制砼压桩分为两大类,一类为预制砼实心桩,另一类为预制砼管桩。所采用压桩机械为静力压桩机,容易产生的问题为单桩极限承载力不够及沉降量过大。究其原因做以下分析。
一、产生单桩极限承载力不够及沉降量过大的原因
预制砼静压桩的承载力有两部分组成,第一个为桩侧土层间形成的摩擦力称为桩侧摩力。第二个为桩头座卧在持力层形成的端承力,概括来讲也就是我们所讲的摩擦端承桩,桩侧摩力主要与土质的含水率有关,在地下水位没有过大变化时,其侧摩系数基本上为不变值也就是说桩侧摩力基本上为定数,而桩端承力则与桩头是否按要求进入持力层有关,当桩头没有直接有效地进入持力层而是上浮在持力层以上某个高度空间中,无法实现桩头端承力,则单桩承载力必将下降,当基础上部结构荷载增大到一数值且大于桩侧摩阻力时,桩体将会产生较大的沉降,其沉降量决定于桩头的上浮空间,这样必将给结构安全带来很大的危害,若沉降不均匀,极有可能造成在建筑楼房坍塌。
2009年6月凌晨5:30分,上海市闵行区莲花南路罗阳路口一幢十三层框架结构即将竣工的住宅楼倒塌,全国媒体先后详细报道,阐述倒塌原因为,楼房此面堆土过高,楼房南面有地下车库,受楼北面土堆侧压力导致楼房向南倾倒,这种说法从结构力学角度上说是有一点道理的,但仅凭楼房北侧那一堆土的侧压力,很难造成十三层框架结构住宅楼的整体倒塌,其真正的倒塌原因则为该楼基础产生南大北小的不均匀沉降致使该楼整体倒塌。为什么会产生南大北小的不均匀沉降呢?分析原因为:一是该楼设计为预制砼静压管桩,在压桩过程中由于没有认真控制好桩顶标高,致使预制砼管桩桩头没有有效地进入持力层,而是上浮在持力层以上某个高度,给日后桩身沉降埋下隐患。二是该楼南侧地下水位发生变化,致使南侧预制砼管桩周围土质含水率增大,桩侧摩力减小。三是该楼即将竣工,结构荷载已趋近最大值且已大于减小后的桩侧摩力,瞬间预制砼管桩发生较大量的南大北小不均匀沉降,最终导致十三层框架结构住宅楼向南面整体倒塌。
综合以上论述,预制砼静压桩上浮致使桩头没有座卧到持力层之间,问题一定要引起高度重视。
二、产生桩体上浮的原因
1.静力压桩,本身是一种挤密型桩,当桩体压入地层后,占据了地层内桩体相同体积的空间,桩体本身强度大,不可能产生压缩变形。只有对桩体周边土层产生挤密,此时若地层为饱和软弱土层,它含水量大,压缩性小,在桩体的外界强力作用下,只有土体向各个方向挤压移动,而土体本身压缩性小,移动受到空间限制,故只有桩体上浮一条出路。
2.施工顺序不当。当现场施工顺序不当,由周围向中间施工时,施工到中间部位桩时,对于地层条件较好的土体,要么桩压不进去,需采取引孔压桩,要么压桩引起桩体上浮,造成该桩承载力下降,给工程结构安全带来隐患。
三、预防桩体上浮的措施
1.对于地层原因造成的桩体上浮,可采用下列方法预防:(1)采用开口型桩尖,尽量减少积压。(2)采用预钻孔埋桩,减少挤压强度。(3)采用沙井或塑料插板,改善地层排水条件,降低地层含水量,增强其强度,提高其压缩性。(4)限制压桩速度和强度,使地层挤压变形强度放慢,给其一个恢复的过程。
2.调整打桩顺序,严格按照先深后浅、先大后小、先中间后周边的顺序施工。对于一边有建筑物的场地,应由建筑物附近向远离建筑物方向施工
3.采用桩顶标高和压桩终止压力双控制,以确保桩头能有效进入持力层及确保单桩承载力。
4.划分压桩区域,复核已压桩顶标高,产生上浮进行复压至设计桩顶标高。
四、桩体上浮的处理
1.对于在具有桩体上浮的场地施工时,应对沉桩后的桩顶标高进行监测做好标记。
2.当发现桩体上浮时,必须认真做好记录,进行有效备案。
3.针对上浮桩体采用复压,消除其上浮,以确保单桩承载力。
4.经复压无法消除上浮的桩体,以书面形式上报设计院,申请桩体补强方案。
五、对于单桩极限承载力测定,应做静荷载试验,并同时应做大小应变的试验,以确保基础桩基的承载力,从根本上保证建筑结构的安全。