预应力砼管桩在合肥地区应用过程中的几个突出问题.ppt

预应力砼管桩在合肥地区应用的几个突出问题,报告人：郭 杨 教授级高工,前言,预应力砼管桩自2006年开始在合肥应用，至今短短三年时间，已得到大规模的推广 ,已逐步代替人工挖孔桩与沉管灌注桩，成为合肥地区的主导桩型，目前约占合肥地区用桩量的50%左右。,设计选用 范围广,成桩质量可靠,施工 速度快,单桩承载力高,单位承载 力造价低,管桩,穿透能 力较强,结合本人对管桩的认识和实践，谈五点体会,管桩在合肥 地区应用的 几个问题,静压桩终 压力问题,开口和闭口管桩 的承载力问题,浮桩与偏位 的问题,管桩的质量 检测问题,缺陷桩的 处理问题,静压桩终压力问题,合肥地区目前预应力砼管桩施工多以静压法为主，静压又分抱压和顶压两种，目前抱压发施工多于顶压法施工，不论抱压还是顶压，都存在施工终压力(Pu)如何确定的问题，目前我省设计部门多以单桩设计极限承载力Qu（即特征值2倍）作为终压标准，这一取值方法也不尽合理，讨论一下终压力与极限承载力的关系，通过终压力估算极限承载力，可一定程度上节约工期和造价。,顶压法,抱压法,静压桩终压力问题,1 国内关于终压力与极限承载力的研究 林本海、王离（2004）对广州地区241根不同桩长试桩进行分析，总结出经验公式： 短桩：6mL15m，Qu=(0.71.0) Pu 中长桩：15mL23m，Qu=(0.91.1) Pu 长桩： L23m，Qu=(1.051.25) Pu 刘俊龙（2005）总结266根试桩资料，提出综合系数Qu/Pu随桩长的变化规律并不明显，持力层为黏土时Qu/Pu在0.882.57之间，平均值1.69；残积土时在0.862.87之间，平均值1.29；强风化岩层时在0.61.22之间，平均值1.0；砂砾层时在0.81.67之间，平均值1.13。 这些研究成果说明终压力和极限承载力之间有一定的联系，但是比值变化范围较大，如果直接利用终压力来估算承载力会有不小误差，另外实践中根据读取压力表数值换算终压力值也存在一定误差,静压桩终压力问题,2 通过静载试验确定工程桩Pu和Qu的关系 本人认为，鉴于预应力管桩在合肥地区应用时间不太久，而地质情况、设计图纸及施工工艺等情况的不同都对Pu与Qu的对应关系有一定的影响，有鉴于此尚需要对一定数量的工程桩进行总结，对比其Pu和Qu关系。工程桩在施工前按规范要求进行试桩，并在试桩达到规定的休止期后进行静载试验，通过试验结果最终确定桩长与压桩力是当前最有效的方法。,开口和闭口管桩的承载力的问题,我院在合肥某工程做了两组静压管桩桩端分别为开口和闭口静载对比试验，该工程设计采用预应力砼管桩，桩型为PHC-AB-600(130)-C80，设计极限承载力6000 kN。其地层由上至下分别为层杂填土层粉质粘土层粉质粘土夹粘土层粉质粘土夹粉土层粉土层粉土夹砂层强风化泥质砂岩。该工程桩端持力层落在粉土夹砂层上，工程桩施工前做了4根试桩的静载试验，其中两根桩为开口桩端，另两根为闭口十字板桩尖。其主要参数以及静载试验结果见下页表，其中极限承载力由Q-s曲线和s-lgt曲线确定。,闭口十字板桩尖,开口和闭口管桩的承载力的问题,开口桩和闭口桩(十字板桩尖)静载试验对比结果表,分析上表，同一工程场地，桩长相同，桩端土同为粉土夹砂层，在相同的条件下承载力对比试验的结果证明了桩端为开口型和闭口型，静压管桩静载试验结果二者的竖向承载力Qu值基本相同。其原因是开口管桩在沉桩过程中，部分桩周土进入管桩内形成“土塞”，使管桩内产生一定程度挤密压缩作用，在管内壁产生摩阻力。随着沉管桩深度的加大，管内土塞的高度、密度和管内土塞摩阻力亦加大，在管内几米长土塞作用下，使桩端土完全处于闭塞状态，其桩端阻力发挥值与闭口桩相同。 通过上表分析也可以看出，开口桩的沉降量s大于闭口桩，主要是部分土体进入桩管，减少压缩量，成桩后的休止期内，进入桩管土体逐渐向桩端土和管腔上预应力释放，降低了对管壁的摩阻力。,浮桩与偏位的问题,1 浮桩 预应力混凝土管桩虽为中空，在沉桩过程中桩周部分土体能够进入到管桩内部，实测资料表明，一般粘性土中施工管桩土塞长度能够达到桩长的1/3，即称“土塞效应”，桩体排挤开的土体不可能全部进入管桩腔内或被压缩，挤土作用也是非常明显的。由于挤土效应必然会造成表层土体的上浮，对于长桩（一般超过20m），桩端下部进入硬土层较深，发挥嵌固作用，桩体的上浮不明显；对于短桩或持力层为粘性土的管桩，由于不能进入深部硬土层，桩体随着浅层土体的上浮而上浮，工程实例表明短桩比长桩更易发生桩体上浮事故。由于桩体上浮必然会造成试桩过程中沉降加大承载力降低。目前合肥地区多数工程施工完成后存在桩体上浮现象。有效处理方法采用复压或复打，经过静载试验检验，浮桩经复压或复打后单桩承载力能满足设计要求。,合肥某管桩工程 工地压桩完成后,浮桩与偏位的问题,2 桩体偏位 预应力砼管桩施工过程中应严格控制桩的偏位，如桩偏位过大，超过规范规定限值，设计变更加大承台，将给施工单位造成不必要的经济损失，产生偏位过大的主要原因有以下几种： 2.1桩过密产生挤土效应 密集群桩施工过程中很容易产生挤土效应后施工的桩很容易将先施工的桩挤偏。一般采取经常复测桩位的方法来避免桩产生偏位。 2.2场地土质软，大静压机陷机 合肥地区静压机型号多为600-900吨，自重越大对场地表层土强度有一定的要求，如表层土软，未进行处理，大静压机行走过程中容易发生陷机，可能将已施工的桩压偏。为避免造成桩偏位，桩施工前应对场地表层土进行处理，一般采用拆迁土经碾压处理即可，厚度不能少于50cm。 2.3基坑开挖水平位移过大 如基坑开挖采取放坡方式或柔性桩支护方式，将产生较大的水平位移，土体的位移必然带动基坑内桩产生位移。,管桩的质量检测问题,1 承载力检测 对预应力砼管桩的承载力检测，常用的检测方法有静载荷法（包括竖向及水平）和高应变法。这两种方法一般都用于承载力检测，其中静载荷法最为直观，结果可靠，高应变法的结果应建立在一定数量同一场地，相同条件下静载实验结果的基础上，可用于工程桩验收性检测或锤击桩施工时的打桩监控。需要说明的是采用静载或高应变进行检测前需要对桩的桩顶标高进行校核，确定是否有浮桩现象而影响最终的检测结果,静 载 荷 法,高 应 变 法,管桩的质量检测问题,2 低应变完整性检测 低应变法主要用来检测桩的完整性，依据建筑基桩检测技术规范(JGJ 106-2003)，桩身完整性评判标准可分为以下四类：,管桩的质量检测问题,低应变法的优点：便捷、快速，对明显的一定深度的缺陷能较准确识别。 低应变法的局限法：其理论基础是应力波一维弹性杆件传播，针对管桩则略有出入，所以该法针对管桩还存在如下局限： (1)当桩身存在对个缺陷时，用低应变法往往只能检测到第一个较严重的缺陷，以下缺陷情况被掩盖； (2)管桩由于实际截面积很小，长/径比超过一定的数值，反射波能量就损失严重，难以对较深缺陷进行检测； (3)反射波对竖向裂缝不敏感； (4)在焊接部位附近的非焊接缺陷，往往无法分辨，误以为是焊接引起的缺陷。 (5)反射波法检测到的缺陷精度有限，且无法定量缺陷的大小。,管桩的质量检测问题,2根坏桩,桩径500mm,桩长10m,桩身中部存在7m长的纵向裂缝,裂缝最大宽度达5mm,采用低应变法测其桩身完整性。,管桩的质量检测问题,1#坏桩 低应变曲线,2#坏桩 低应变曲线,完整桩 低应变曲线,缺陷桩的处理问题,当检测发现预应力管桩断裂或明显裂缝时，根据缺陷位置，一般采用如下三种方法进行处理。 (1)浅层(一般不超过6m)的断裂，一般采用挖孔桩的方法，开挖到断裂处再向下挖一定的深度，锯除断裂的部分然后接桩； (2)若检测到的缺陷是水平裂缝，宽度较小，一般采用桩孔内填芯及高压注浆的方法处理； (3)深层缺陷，一般采用补桩方法； (4)其他：如变更设计等。,桩 头 裂 缝,桩 头 破 裂,几点结论,1 在确定终压力标准时，应首先进行试桩，通过静载试验结果确定有效桩长、终压力； 2 静载试验结果证明：开口管桩与闭口管桩二者在相同条件下，单桩竖向承载力结果基本相同，开口桩的沉降量略大于闭口桩。 3