在高层建筑中预应力管桩基础的问题及处理措施

分类：项目管理论文发表 时间：2013-04-15 11:06 关注：(1)

　　摘要:预应力混凝土管桩在现代建筑行业施工尤其是在高层建筑中的应用越来越广泛，在现实施工过程中，在预应力管桩基础中常常遇到的问题的原因通常有地质条件、挤土效应、和收锤标准控制不当等几个方面的因素，通常情况下我们可以采取扩大承台法、修改设计法、改变施工法、以及复合地基基础法等多种方法来解决和处理这些问题。从而达到减少工程事故的发生的目的。本文结合具体的建筑工程实例，对如何达到预应力管桩基础承载力的设计取值以及针对施工中经常出现的问题进行了相应的探讨。

　　关键词:预应力管桩;基础设计;注意事项

　　一、前言

　　随着社会和经济以及科学技术的快速发展和进步.各类高层建筑在新兴城市中拔地而起。在高层建筑的整个建筑物的投资中基础部分往往占有很大的比重，而且基础部分的施工周期相对较小，而且在整个结构施工过程中占用时间相对较长。预应力管桩具有其性价比高、施丁周期短等优点，因此预应力管桩在沿海地区的建筑工程中被较为广泛的应用。但在预应力管桩的应用中也面临着如何实现对预应力管桩进行合理化的设计并且优化，以及在如何两者的平衡对于保证工程安全、节约建设投资、降低工程造价等方面起着极为重要的作用。这对相应的工程设计人员提出了更高的要求，设计人员必须做好对相应建筑物的的相关勘察报告工作，并且对相应的数据进行认真仔细分析，进而选择得到并且优化相应的基础方案。设计人员在预应力管桩设计时应该从下面几个方面进行相应的问题分析。

　　二、几个常见的重要问题的相关探讨

　　(一)不宜应用预应力管桩的相应工程地质条件问题

　　预应力管虽然在工程中得到了的广泛应用，但在一些特定的地质条件下就不太适合，并不能适用于任何情况的场地。在选择预应力管桩的的持力层时要尽量选择诸如强风化岩层，密实的砂或者层坚硬的粘土层以及碎石层等地质类型，预应力管桩在强风化岩层中一般可以打入1～3m.即可以打入深度约N=50～60的地层，中风化岩和微风化岩却不能被打入。在某地区一个六层宿舍楼的地基工程中，原先的设计方案是采用t300PHC和400PHC的预应力管桩，机械选用用D35的柴油锤进行施打。由于该场区岩基的埋深比较浅，最浅处达到了12m，最深处为20m，因此在正常的地质条件下可以无可争议的采用预应力管桩。但是施工结果却显示，在该工地打桩的50根预制管桩中出现断桩数为11根，管桩的破损率超过了20%，相关的单位及时召开了施工事故的分析会议，经过有关专家的探讨研究，初步确定认为有三个可能的原因：第一可能是管桩质量有问题;第二可能滴)打桩施工出现问题;最后一种肯能为地质出现问题。经过专家的多方论证最后得出的结论是认为管桩质量从流程上应该合格，施工过程符合设计的要求，工程地质条件的不适应，最终造成打桩破损率高的主要原因。

　　通过研究相应的地质资料，最终得出结论是，岩基埋深比较较浅.深度平均在13～14m左右，大部分是中到微风化岩，处于基岩上部的强风化层厚度会很薄，甚至会缺少。在这种具有从松软突然转变到非常坚硬的特点的地层中进行预应力桩的施打工作，预应力管桩的破损率会变得非常高。其中一个原因就是没有相应的“缓冲层”，桩尖在没有其他岩层阻挡的情况下，突然碰到中、微风化的硬岩，同时桩身四周存在的是一些摩擦力较为小的松软层，在这种情况下，强大的打桩冲击力会通过桩尖集中，将力量传递给岩面，最终通过压力波的形式反射回来，从而使桩身的混凝土受到挤压而遭到破坏。施工方最终采取了改变桩型设计的措施，充分利用施工地区中风化岩基埋藏深度较浅的有利条件，进而选择采用钻孔灌注桩的方案，这个施工方案最终取得了较为良好的施工效果，并且提高了工程的技术经济效益。在另外一个地处山脚坡地上的基础工程中，工程设计中，要求采用t500预应力管桩，并且采用50型柴油锤进行施打。工作人员在施打过程中在管桩打到石面时发现，多根桩尖沿岩面发生了滑移，同时部分桩身突然发生倾斜而产生了折断现象，有的预制管桩虽然没有发生滑移现象，但是桩身出现了突然下沉的现象，工作人员根据这个现象得出结论此桩可能发生了破碎。最后，根据工程地质报告，得出结论是在该场区处于山坡地段，地形倾斜幅度相对较大。该地区存在着一些未风化的岩块以及孤石等，不太适宜采用预应力管桩的施工方法。

　　(二)由于挤土效应引发的相关质量问题

　　预应力管桩的类型属于挤土桩，当采用封口桩尖时，所产生的挤土效应更为明显，由此引发的建筑质量问题更是屡见不鲜。在某地区的一个五层综合楼工程中，采用了预制管桩基础，在基础工程的施工完成1个月后，相关质检人员采用小应变检测的方式进行质量抽检，进而来确定桩基的完整性。在整个质量抽检中，总共选取了50根预制管桩，监测结果发现：桩体完整的A类桩数量为15根，占总数的30%，而桩体存在问题的B类桩数量达到25根，占桩体总数的50%。而余下的为桩身完整性差，质量不合格的C类桩数量为10根，达到总数的20%，通过绘制相应的数据曲线，发现为数不少的桩在接头处发生了脱落现象，还有一部分的预制管桩出现裂缝现象。通过分析可以得到，有很多原因可以造成这类的工程事故，其中接头质量过低是引起事故的最主要原因，而由于挤土效应所造成的桩体质量破坏也是一个不容忽视的重要原因。此外，在这个工程中采用的预应力管桩是十字型桩尖，十字型桩尖的挤土效果明显，此外工程的施工地理位置坐落在江边位置，河床上部分多为为含水量较高的淤泥质土，在进行打桩工作时会产生相应的孔隙水压力，扰动的软土因而受到影响，抗剪强度进而降低。

　　同时由于沉桩入土时。排挤的土体体积占到沿桩范围土体体积的比例达到了5%以上时，预制管桩所受的挤土效应因此得到加强，从而引起地面土体隆起和侧移的危害，最终造成的影响是先完成的邻桩产生一定程度的抬起现象。由于最先施工的桩底部要在坚硬的土层上支承。如果预制管桩的接头质量不太理想，最终会产生上下桩体脱开的影响，即使有的桩头并没有脱开，但由于桩体上浮现象的产生，也会使桩的承载力不能达到相应的管桩设计要求。综上几个事故的实例都是由于在施工过程中忽视了挤土效应的影响，所造成的影响。因此在施工过程中，我们必须认真合理的设计和安排相应的打桩顺序，同时要在必要时针对相应的=不良影响采用相应的预防措施和对策，例如：1.适当扩大桩的中心距;2.预钻孔沉桩，施工时应随钻随打;3.施工过程中设置袋装砂井并且采用塑料排水板。

　　(三)由于收锤标准控制不当引发的相关的问题

　　收锤标准对打桩工程实现预制桩体的质量有着十分重要的意义。一般情况下，收锤标准灌入深度到达的桩端持力层.实现最后1m沉桩锤击的数数目作为施工过程中的控制指标。这。些施工过程中的主要指标会随着工程条件的改变而有所改变。现实中存在许多由于收锤的控制指标不合理.而造成的各种各样的工程质量性事故。最后贯人度控制值要合理，并不是越小越好，假如该值设定的太小，进行的锤击数目必然会相应的增多，这样容易造成桩体内损或被打烂的现象，同时还会产生降低柴油锤的使用寿命的不良影响。相关的资料表明，收锤标准要根据具体的情况进行具体的分析，不能仅仅依靠一些相应的收锤指标，收锤验收时要有所侧重，尽量突出重点，抓住最为主要的矛盾，同时还要参考其他的指标，进一步做好综合评定。可以采取试打桩的方法来确定收锤标准是否合理，进而在能充分保证预制管桩的承载力的设计值的前提下，采用较为合理的收锤标准。

　　三、一些预应力管桩常见事故及其处理办法

　　(一)扩大承台法的事故处理：1，桩位偏差大。原设计的承台尺寸大小不能满足相应规范规定的构造要求。2.考虑桩土共同作用。可采取扩大承台的方法使天然地基与之共同分担上部结构的荷载。3.桩基质量不均匀，可将独立承台与之连成一个整体，进而达到提高基础整体性的目的。

　　(二)改变施工法　桩基事故的原因有施工顺序错误和施工工艺不当两个方面。常用的处理方法有：1，改变成桩的施工顺序。2.改变成桩施工方法。3.改用相应的施工机械设备。4.改钻孔沉桩方法，采用随钻随打的方法。5.控制施工时的沉桩速率。

　　(三)修改设计法1.改变桩型。2.改变桩入土深度。3.改变桩位或者修改承台等方法。

　　(四)复合地基基础法。。

　　四、结语

　　预应力管桩已经在我国高层建筑中广泛采用，这种技术已经成为了一种必然的趋势，相关人员必须充分认识管桩的应用条件，充分了解相关的地质资料，在此基础上设计施工，进而能够有效减少不必要的工程事故

　　【参考文献】

　　【1】徐至钧，李智宇.预应力混凝土管桩基础设计与施工.北京：机械工业出版社.

　　【2】建筑桩基技术规范.北京：中国建筑工业出版社.

　　【3】钢筋混凝土低桩承台通用