静力压桩在高层建筑复杂土层的实践应用

孙春江

摘要静压预应力管桩具有质量容易控制、施工速度快、施工安全和无振动噪音等优点得到了广泛的应用。可能因为各地区推广时间不同和使用经验上的差异、地质土层原因、设计单位对单桩设计承载力的取用或者施工单位对静压桩施工工期安排的不合理,都会使得桩基在高层建筑复杂土层施工过程中容易出现很多问题,应加强引以重视。

关键词静压桩复压分析处理

中图分类号:TU97文献标识码:A

1 工程概况

笔者所在单位承建的广东惠阳裕华广场项目,总建筑面积:49862.8M2,结构型式为框架剪力墙,地上18层地下1层,基础设计为预应力高强砼管桩基础,桩身砼设计强度等级为C80,持力层为坡残积粘土层,粘土层中夹杂着微风化及强风化白云质石灰岩,四周土层含有丰富的地下水。桩径为500MM及部分周边单桩为400MM,设计桩长为15M,单桩竖向承载力为1800KN,核心筒单桩承载力为1200KN,采用450T静力压桩机施工,桩总数为664根。接桩方式为气体保护焊接。

2 主要施工过程

为确保成桩质量,在大量压桩前根据地质勘探报告选取了4条具有了代表性位置的桩进行试桩。根据设计单桩竖向承载力2000 KN,静压机选用了山河ZYJ600型,试桩终压值为4500 KN。试桩过程比较顺利,桩尖到位达到终压力要求后,复压了3次。成桩后由桩基础质量检测机构进行竖向静载荷试验,试验结果全部合格。逐以此终压值和工艺指导工程桩施工。

3 出现问题

根据试桩的工艺流程,在部分工程桩的压桩施工过程中,发现部分管桩的入土深度相差较大,8.2～50m之间不等。且现场地质条件相当复杂,粘土层中夹杂着微风化及强风化白云质石灰岩,在间隔4～5天以后,对原来已压好的桩进行复压,桩异常下沉,特别是桩长为10～15米的群桩,下沉幅度较大,达2～5.4m,且个别桩经过12小时的间隔后第二次复压,桩继续异常下沉0.7～0.96m,基桩的承载力达不到设计要求。

4 原因分析

(1)沉桩挤土效应。上表面土层相互挤压、松动桩施工至后期场地表面出现明显的土体隆起现象。可见因沉桩挤土引起桩体上抬导致桩尖脱离原位是出现问题的原因之一。

(2)复压时间间隔短。本工程由于工期比较紧迫,复压异常的首批桩都在施压完成后7天左右进行复压的。根据上述的提示,由于桩侧阻力大部分由粘性土承担,间歇时间太短,桩周土未充分固结,其抗剪强度不能得到充分恢复和发挥,与挤土效应复合作用后,导致复压达不到终压值即又出现桩体下沉。

(3)地下水从管桩下端渗入,因而软化根部土层,使部分摩阻力消失。由于压桩过程中对土层的扰动,随着桩的压入,桩周土发生剪切破坏,造成桩周土摩阻力降低。桩周土在压桩过程中被剪切破坏后,经过一定的时间,土颗粒会重新固结,增加对桩的摩阻力,因而规范规定压桩必须一次完成,以避免由于压桩间隔时间过长,桩周土摩阻力的增加而导致压桩达不到设计要求长度。

5 处理措施

(1)采用引孔取土压桩法。引孔取土压桩法:其目的是减少压桩时发生的挤土效应引起粘土层扰动减少摩阻力,增加有效桩长。

(2)进行复压。对已完成的桩基,能接桩的接好后再送桩复压,复压后桩基不能够使用的作为废桩,然后再补桩处理。未施工的桩基,用450吨力一次静压到位,桩顶标高到自然地坪标高,之后再进行复压。复压多次,直到单桩承载力符合设计值,复压方式采用“梅花型”。

(3)增大复压时间间隔。根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002附录Q单桩竖向静载荷试验要点Q.0.4条的规定的提示:预制桩在粘性土入土后不得少于15天,在饱和粘性土入土后不得少于25天方能进行静载试验。让桩周土充分固结,其抗剪强度能得到充分恢复和发挥。

(4)对管桩进行砼封底填芯。填芯砼法:是防止地下水对桩底土层的浸泡土层遇水软化,可减少复压次数及复压沉降量大的问题。并采用封口桩尖,满焊封闭桩管。必须随引孔随压桩,压桩达终压力后立即向桩管内灌注1.2m高的C25细石砼,以确保避免土层中的水进入桩管而泡软桩端土层。

6 处理结果

综合考虑了各种因素的影响,对现场不同部位的桩基进行分类别的施工,确定了先引孔取土后压桩的施工方法后累计复压了346根桩,其中241根复压沉降量超过10mm,99根超过100mm,最大沉降380mm。复压完成18天后选择了6根桩进行静载荷试验,最大沉降量为16.8～33.5mm,残余沉降量为3.6～15.9mm,全部达到设计要求。

7 结束语

当桩较密或桩长较短时,要采取机械引孔取土等专项措施减小挤土效应的影响。还要根据地质情况建议设计单位选用适当承载力标准值,根据承载力标准值再确定适当的压桩终压值。防止地下水对桩底土层的浸泡土层遇水软化,可减少复压次数及复压沉降量大。