浅谈预应力管桩基础在高层项目中应用的弊端及处理措施

时间:2018-03-24 论文范文 我要投稿

    论文关键字:预应力管桩基础高层项目弊端措施

    论文摘要:预应力混凝土管桩简称为预应力管桩或管桩,其主要应用于高层项目中。近年来,随着经济的高速发展和科学技术的进步,城市中高层建筑越来越多,高层项目在城市建设中所占比重逐年增多,因此,预应力管桩基础的设计和施工对高层建筑具有重要的作用。在下文中,笔者将分析预应力管桩基础在高层项目应用中出现的一些弊端,并提出自己的一些处理措施。
  一、概述
   随着社会经济的不断发展和科学技术的进步,为了解决建筑土地利用面积小的问题,高层建筑物应运而生,高层建筑物的出现有效的解决了城市建筑用地少和土地利用率小的难题。对于高层建筑物而言,其基础部分在整个建筑物的资金投入中占有比较高的比重,而且基础部分的施工时间也比上部分建筑物的时间要长得多。预应力管桩在高层建筑物的基础施工中应运而生,并且在高层建筑物的基础部分中起到了重要的作用。预应力管桩最早产生于上个世纪初,作为一种高层建筑物的地基处理和桩基础形式,预应力管桩在高层建筑物施工、桥梁建设中得到了广泛的应用,并且发挥了巨大的作用。管桩主要分为:刚管桩、预制混凝土管桩以及钢管混凝土管桩,这三种管桩各有各的优点和缺点。预应力管桩的出现为社会建设解决了不少难题,进一步改善了我们生活的质量。但是预应力管桩在实际的工程施工中仍然存在着许多问题,如何对预应力管桩进行合理的设计和优化,对保证项目施工的安全和降低项目的造价等方面具有重要的作用。
  二、预应力管桩基础在高层项目应用过程中出现的弊端
   (一)挤土效应和浮桩
   在将预应力管桩打入土层中时,由于管桩对土体的挤压会使土体向四周排挤,周围的土体会因此而受到严重的扰动。土体遭到严重的扰动后会发生径向位移,离管桩一定范围内的土体受到不排水剪切和很大的水平挤压力,经过这些外部干扰后,土体会形成具有很强的孔隙水压力的扰动重塑区。重塑区土体的不排水抗剪能力大大的削弱了,而且直接促使周围的土体会因不排水剪切而被破坏。随着管桩数量的不断增加,会使已经打入土体的管桩和相邻靠近的管桩产生较大的侧向位移和上浮,土体的和管桩的位移与管桩的数量成正比,用的管桩越多产生的位移就越大。例如某工程场地的软土层厚度达20余米,管桩进入土层30余米,局部还穿越了6S粉砂透镜体。该工程处了在靠近居民楼的1#、5#、7#主楼及相应的地库采用钻孔灌注桩外,其余大部分主楼和地库都采用PHC(100,130)预应力管桩,大部分主楼的布桩密度为5%左右。在一些软土地基中布桩密度超过4%时,基桩采用预应力管桩的风险比较大。工程经验表明,由于管桩的挤土效应和不对称土压力的作用,使管桩出现Ⅲ、Ⅳ类桩的几率会大大增加。该工程在布桩密度较小的地库和1#、4#楼等没有发现Ⅲ、Ⅳ类桩,也充分印证了这一点。
   浮桩只是管桩挤土效应的另外一种表现形式,但是浮桩问题表现得非常之隐蔽,往往是压桩工程结束之后在做静载检测时才发现这一问题。这个时候可能整个压桩工程已经结束,要再次进行压桩就会处于非常被动的地位,而且再次压桩施工时的难度和施工资金都会增加。
   (二)沉桩不达标和断桩
   沉桩没有达到设计要求的原因主要有以下几点,施工前对地质的勘探点不够多,对持力层的起伏标高不明确,导致在考虑持力层和选择管桩的长度时出现差错;没有设计合适的持力层,不恰当的持力层会使管桩的承载力受较大的影响,例如在选择全风化层时由于全风化层具有易软化的特点,容易导致地下水渗入管桩内部,大大的削弱了管桩的承载力;对单个管桩的承载力估算不准,导致选择的管桩长度与压桩力不相匹配;管桩自身出现断裂。断桩是在管桩施工中经常遇到的问题,主要原因是使用了未经检验的不合格管桩;管桩在地下碰到了坚硬障碍物;在压桩过程中没有控制好垂直度;挤土效应造成管桩断裂。
   (三)滥用预应力管桩
   预应力管桩虽然在工程中得到了广泛的应用,但是这并不代表着预应力管桩适用于任何的施工场地,预应力管桩的持力层可以选择是强风化岩层、坚硬的黏土层或砂层和碎石层,但是预应力管桩不能打入中风化和弱风化岩层。某工地在进行地基施工时,打桩50根,但是其中有断桩11根,管桩破损率超过了20%。相关单位在分析事故时初步判断有管桩质量问题、压桩过程问题和地质问题等三个问题,但是在随后具体的事故分析中排除了前面2种事故原因,一致认为管桩破损率高是由于地质问题所造成。之后的地质勘探结果显示,在该施工场地中,岩基是属于中至微风化岩,坚硬的地基导致了管桩的破损断裂。
  三、对预应力管桩基础弊端的相关处理措施
   (一)处理挤土效应和浮桩问题
   对于施工过程中遇到的挤土效应,笔者结合自身多年的经验建议采取以下几种防治措施:①对管桩的压桩顺序进行合理的安排,不要盲目的追求工程的施工速度,要控制好每天的压桩数量,减少因为压桩数量过多而引起空隙水压力的叠加。②优化压桩的施工的工序,可以先对基坑进行深度开挖,这样可以有效的减少地基中土层的侧向位移和隆起,降低因为压桩所引起的空隙水压力。③在施工场地中设置袋装的砂土和一些塑料排水板,为地基创造有利的排水条件,并且降低空隙水压力。④在压桩之前可以先进行预钻孔作业,通过预钻孔可以提高压桩的成功率。
   对于浮桩问题笔者认为有效的处理措施主要有:在压桩施工还没有结束前就选择具有代表性的管桩进行测量和监控,在压桩施工结束之后就要立即使用水准仪器对管桩进行测量记录,在整个压桩施工过程中要对管桩进行定期的测量监控,及时发现管桩的上浮现象。如果在测量和监控过程中发现管桩有上浮现象,则可以采取控制压桩的速率、调节压桩的路线等补救措施,通过减少挤土效应来控制管桩的上浮现象。如果在采取上列措施后还没有解决管桩上浮问题,则好可以进行管桩复压的方法来进行处理。
   (二)处理沉桩不达标和断桩的措施
   压桩不达标会对导致管桩的承载力下降,管桩是高层建筑物地基部分中的重要构件,一旦管桩的承载力下降,将会对整个工程的质量造成巨大的影响。笔者认为防治措施首先要对工程施工地段的地质进行详细的勘探,正确的对持力层进行选择;在施工时要根据管桩规格的不同而选择合适的桩机;根据施工地质条件的不同而灵活的选用管桩的施工方法,并且合理的安排压桩的顺序,保证管桩自身的质量。

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