张飞

摘要：预应力高强混凝土管桩（简称PHC管桩）以其单桩承载力高、质量稳定可靠、施工方便等诸多优点，在软土地区桩基工程中得到广泛应用。本文结合某项目工程管桩施工过程中遇到的管桩上浮问题及处理措施，分析管桩上浮的原因并提出预防管桩上浮的具体措施，以期为同类型桩基设计及施工提供借鉴。

关键词：软土地基;管桩;上浮;超孔隙水压力

1  前言

桩基在经历了漫长的发展历程之后，是迄今为止土木工程中应用最广泛的建筑物基础形式。预应力混凝土管桩是近年来出现的一种新的预制桩型，它体现了当代混凝土技术的进步与混凝土制品的高新技术，是采用离心制管技术与预应力技术而制成的混凝土制品。由于施工简单，工期短，综合造价低，可在工厂大批量制作，桩身质量易保证，有一定的耐腐蚀能力和较高的单桩承载力，所以近年在昆明软土地区得到了广泛应用。但在使用过程中，发现预应力混凝土管桩出现了一些问题[1～3]，其中桩体上浮更为常见。

2  工程概况

昆明某住宅楼为41F框架剪力墙结构，建筑高度120m，下设2层地下室。设计采用摩擦端承型預应力高强混凝土管桩，桩型为PHC-600AB（110），共281棵，其中230棵为抗压桩，51棵为抗压兼抗拔桩，设计要求单桩竖向承载力特征值为2100kN，抗拔承载力特征值为410KN，设计有效桩长39m，施工机械为800t配重静压机，施工引孔长度24m，穿过含胶结块粉土层，稳压压桩力不得小于终压力，稳定压桩的时间宜为5～10s。

据地质资料及工程勘察深孔钻探揭示，场地地基土层分布特征主要表现为：（1）表层分布人工填土层（即①大层，层厚为0.50m～2.50m），层表均覆盖厚约30～70cm不等的砼地坪;（2）浅部为冲洪积黏性土（即②大层，俗称的“昆明硬壳层”，层厚为1.50m～3.40m）;（3）中部为第四系全新统冲湖积黏土（软塑）、淤泥（流塑）、粉质黏土、粉土（稍密为主）和泥炭质土（软塑～可塑）层（即③、④层），具有一定的沉积韵律（多呈互层状或夹薄层状）;（4）下部为厚度较大的第四系上更新统冲湖积层黏土、粉质黏土、粉土（中密～密实）和泥炭质土层（可塑～硬塑）（即⑤～?大层），具有一定的沉积韵律（多呈互层状或夹薄层状）。勘察钻孔范围内未揭露下伏基岩。

从地层空间分布上看，场地地层为典型的昆明湖积盆地地层，具一定的沉积韵律，但土层分布具有不均匀性，主要表现为在黏性土中夹有薄层的粉土和泥炭质土，在粉土层中夹有薄层黏性土和泥炭质土，在泥质质土中亦夹有薄层粉土和黏土，粉土层偶夹胶结块，场地范围内的粉土黏粒含量稍高。

场地内地下水较为丰富，主要为潜水和承压水，主要为赋存于第四系全新统各粉土层中，且承压水具微承压性。

3  检测结果

4#号楼管桩施工完成后进行了桩顶标高复测，共33棵，占总桩数的12%，上浮量统计平均值为47mm。其中：上浮40mm以下16根，40～100mm为15根，100～200mm为2根。本次对上浮桩共检测3根桩，检测结果如表1所示。

从检测结果看，第九次加载时即破坏，未达到设计值。

4  上浮原因分析

预应力管桩浮桩效应是其挤土效应的一种表现。管桩属挤土桩，本场地地层分布上主要是粉质黏土、粉土及泥炭质土互层分布，在渗透性很低的粉质黏土中连续沉桩会产生很高的超孔隙水压力且无法消散，土体结构发生变化，土体应力状态也随之发生改变，产生挤土效应使沉桩困难和桩体上浮。浮桩效应使得桩端承载力大部分丧失，并且还产生一定的负摩阻力，造成桩身承载力下降。

通过调查分析和理论研究，本工程桩基产生浮桩现象的原因主要有以下几个方面：

4.1  本工程桩基采用直径600mmPHC 管桩，桩距较小，桩周土体受到强烈的扰动和挤压，导致挤土效应明显，特别是先沉桩的桩基受土体扰动更为明显，容易产生上浮。另外，场地内有若干层软土层淤泥质土、粉质粘土及粉土，其中泥炭质土具有含水率高、压缩性高、疏水性差等特点，粉土中含水量较大，且具有微承压型，管桩在沉桩后土体变形量大，孔隙水由于受到粉质黏土的隔断无上下渗流通道，不易消散，产生超孔隙水压力，随着时间的推移，超孔隙水压力在桩体周围形成渗流通道而消散，产生向上的力，浮桩效应明显。

4.2  本工程场地内地下水较发育，稳定水位埋深约为1.0～2.0m，且地层含水率高、疏水性差。当桩基被压入土中后，桩端形成一个相对封闭的水土混合体，沉桩压力越大，封闭水土混合体的水压力也越大，土体也被挤压的越密实，土中水分难以消散，造成桩端未进入持力层就已达到设计压桩力。当沉桩完成一段时间后（休止期结束后）再做静载试验，桩端土体水分已经消散，此时桩的承载力比沉桩时的承载力要小，导致桩基检测静载试验不合格。

4.3  对摩擦端承桩和端承摩擦桩而言，随桩顶荷载由小到大逐渐增加，桩侧摩阻力和桩端阻力会发生变化。当荷载较小时，主要由桩侧摩阻力起作用;当桩顶荷载增大到一定数值时，桩端产生位移挤压桩端土，桩端阻力的作用才开始起明显作用。若桩体上浮，桩端与桩端土脱离接触，甚至出现一段间隙，桩将在这一荷载作用下持续下滑，直到桩端和桩端土再次接触为止。若桩体上浮过大，则桩体总沉降量将超过规范限值，这也就是静载荷试验沉降量超过规范要求的原因。

5  处理及预防措施

根据本工程的实际情况，确定对上浮的4#号住宅楼已施工的工程桩进行全面复压。针对现场已挖除的土方及已完成的支护，决定采用静压机进行复压，复压从中部的桩开始依次施工，以控制原设计标高为原则，当达到最大压桩力时，停止复压。

全部桩复压完成后，选取沉降量较大、适中、较小的桩分别进行静载荷试验，结果显示复压后的桩承载力及沉降均满足规范要求。证明复压对处理桩基上问题是有效的。

对于后期未施工的工程桩，采取以下措施控制工程桩上浮。

5.1  设置砂井，使超孔隙水压力及时消散，减少挤土效应，减少土体的位移和隆起。

5.2  合理制定打桩顺序和控制打桩速度，遵循“从中间开始，先密后疏，先长后短”的原则，并严格控制每日沉桩数量。

6  结语

尽管预应力高强混凝土管桩有很多优点，但在工程应因地制宜选择合适的桩型。在楼层较高、桩间较密，且桩身存在较厚饱和软黏土和粉土层的情况下，使用预应力高强混凝土管桩尤其慎重，施工时应采取措施预防桩基上浮。当发现有浮桩现象出现时，可对桩基进行复压，或进行桩端高压注浆，将水泥浆液注入桩底，以填补桩端和持力层之间的空隙，消除浮桩效应。

参考文献：

[1]王昆伟.超长PHC管桩质量事故原因分析与处理[J].建筑技术2014，45（4）：324～325.

[2]张朝辉.某住宅楼工程预应力管桩上浮原因分析及处理措施[J].工程质量，2011，29（10）：72～74.

[3]毛宏宇.预应力管桩上浮的预防及处理方案分析[J].基础工程设计，2015，31（8）：75 - 80.