预应力管桩静载试验“陡降”分析与处理
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4 陡降产生的原因分析
通 过 以 上 分 析 ，此 次 事 故 主 要原因为：压桩与静载荷试验间 歇时间太短、桩端持力层存在粘 土薄弱土层、挤土效应、桩尖未达 到设计要求的持力层等。因此熟 悉该工程的地质情况对管桩的控 制起着至关重要，尤其是对持力 层存在粘土薄弱土层的地质范围 内的桩必须全数进行复压（由于 是在原位重压，离开挖深度还有 3m，因此重新用钢桩送压）；重压 后的桩，必须在满足 25d 后方可重 新进行试验。
3 原因分析
3.1 试验时间 由于该工程所处的地质条件
复 杂 ，现 场 土 质 主 要 有 ：素 填 土 层、淤泥层、粘土层、圆砾层、砂岩 层及风 化泥岩层，根 据 GB 5007 —2002《建筑地基基础设计规范》 附录 Q 单桩竖向静载荷试验要点 Q.0.4 条规定，静载试验时间：预 制桩在砂土入土后 7d；粘性土不 得少于 15d；对于饱和粘性土不得 少于 25d。由于该工程为自治区 重点工程，工期紧、任务重，因此 静载荷试验沉降异常的两根桩都 是 在 施 工 完 成 后 13d 进 行 试 验 的。这两根试验桩主要位于饱和
★ ★ 技术推广与应用★ ★
Cities and Towns Construction in Guangxi
预应力管桩静载试验“陡降”分析与处理
◆ 方标源
[摘 要]本文介绍工程静压预应力管桩进行单桩竖向抗压静载试验，出 现突然沉降或沉降量明显偏大的异常现象，分析异常沉降的原因并提出 解决方案。 [关键词]静载试验；异常沉降；施工技术 [文章编号]1672-7045（2009）SO-0262-03 [中图分类号]TU473.1+6 [文献标识码]B
目 前 ，该 工 程 已 经 顺 利 通 过 基础验收备案，地下室结构和上 部主体结构未发现可见裂缝，结 构安全可靠。
参考文献
[1]JGJ 106—2003，建筑基桩 检测技术规范[S].
[2] 施 工 手 册（第 四 版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3]GB 5007—2002，建筑地基 基础设计规范[S].
由于设计给出了终压值为 2800kN 及 3200kN（小于 7m 的桩）。 通过低应变试验，表明桩身质量 符合要求，终压控制压力值是安 全的。但由于液压静力压桩机持 续施压短暂，不能像竖向静载荷 试验一样维持某个稳定的压力持 续长时间加载，施压时桩尖遇到 受压缩密实砂层时压力直线上 升，所以复压压力接近终压值时 需特别小心，稍有大意，压力就会 急速上升，可能破坏桩身的完整 性。 5.3 对桩机的选择
作者简介 方 标 源 ，现 任 职 于 广 西 建 工 集团第五建筑工程有限责任公司。 收稿日期：2009-09-09
264 2009·10
桩机的选择对于稳定性至关 重要。吨位不足，桩机压力接近 终压值时桩顶反力使桩架上抬脱 离地面，桩机失去稳定性，容易使 桩顶受到冲击，可能使桩身，特别 是桩顶法兰盘与混凝土接触处损 坏。因此该工程采用了 ZYJ-600 液压静力压桩。配重及自重达 600t。 5.4 复压前的标高控制
为了观察复压后是否还沉 降 ，未 复 压 前 应 先 测 出 桩 顶 标 高。复压后，利用水准仪测量复
层分布从上到下可见表 1。 （1）素填土①：黄色、灰黄色，
稍湿，松散状，主要由强风化泥质 粉砂岩及泥岩组成，填土时间不 足十年，厚度 0.30m～18.3m，平均 层厚 7.66m，属高压缩性土。
（2）淤泥①1：黑褐色，稍湿，松 散状，以粘性土为主，含少量有机 物质，场地局部分布，厚度 0.2m～ 0.9m，平均层厚 0.57m，属高压缩
通 过 查 阅 该 工 程《 地 质 勘 察 报告》，竖向静载荷试验异常沉降 的 458 号（长 16m）和 445 号两根桩 及复压中沉降量大于 20mm 的三根 桩附近的钻孔地质柱状土的地层 描述“局部夹含砾粒粘土，薄层”， 《地质勘察报告》给出Φ400 桩桩 端在第六层强风化泥岩夹泥质粉 砂 岩 极 限 端 阻 力 标 准 值 qpk= 2800ka，而 在 第 五 层 中 的 局 部 夹 含砾粒粘土薄层时 Qpk=1300KPa， 可见相差悬殊。
Qsk=μ ∑ qsikli=3.14 × 0.4 × （12×1+80×12+150×1+80×2）= 1610kN，约 等 于 静 载 荷 试 验 加 载 到 1600kN 时的压力值，此时桩总 极限侧阻力正好发挥完，若继续 加载，其荷载增量将全部由桩端 阻力承担。可见桩端持力层为局 部夹含砾粘性土层时沉降量远大 于密实泥岩层。由于桩尖细砂层 存在软弱土层，承载力较低，充分 发挥桩端极限承载力所需的沉降 量大，所以在加载到 1600kN 后发 生沉降突然加大的情况，是符合 常理的。 3.3 挤土效应Biblioteka 3.00*1.90
5.60
2.10*
18.50*
2.05*
4.50*
2.00*
2.09
11.6
2.10*
带*号者为经验值
内聚力 C （kPa) 25.8 18.0* 38.40 5.10* 20.3*
85.3
承载力 fak （kpa) 110 95 220 300 200 190 350 320
262 2009·10
压前及复压后即时和 1d 后桩头的 标高差，即为桩的复压回弹量和 最终沉降值。
6 结语
共复压 81 根桩，其中 19 根复 压 沉 降 量 超 过 10mm，5 根 超 过 20mm，最大沉降 47mm。复压完成 18d 后共选择 3 根进行静载荷试 验 ，最 大 沉 降 量 为 14.78mm、 15.47mm、9.98mm，残 余 沉 降 量 为 7.15mm、8.12mm、4.85mm，全 部 达 到设计要求。Q-s 曲线无明显陡 降，s-lgt 曲线尾部无明显向下弯 曲。
在 饱 和 粘 性 土 中 沉 桩 时 ，由 于桩对土的挤压，在粘土层中产 生超孔隙水压力，超孔隙水压力 随着土体的隆起和侧移而慢慢消
263
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失。如果压桩速度过快，超孔隙 水压力和土体变形未充分消散， 此时的饱和粘性土表现为弹塑性 变形特征，土体卸压恢复过程中 桩身被抬起，桩尖脱离持力层。 挤土效应一般表现为浅层土体的 隆起和深层土体的横向挤出，挤 土效应对已经施打的桩的影响表 现 为 桩 身 倾 斜 及 浅 桩（≤20m）上 浮。
5 陡降处理措施
5.1 复压控制 静压桩一般都要求进行复
压，以减少挤土效应，但由于该工 程工期较短，为了加快进度，最终 用终压力值代替了复压，造成静 载试验出现陡降现象。因此，对 于已经施工完毕的桩进行复压， 首先先采用极限承载力标准值 70% 左 右 的 压 力 进 行 瞬 时 短 暂 地 反复施压，以破坏桩周土的固结 效应。 5.2 终压控制
粘土层，侧阻力大部分由饱和粘 性土承担，加上这两根桩间距太 小，以致施工间歇时间太短，桩周 土未充分固结，由于桩侧阻力，大 部分由可塑状粘性土承担，休止 时间太短，而且上部土层泡水，桩 周土未完成重新固结，其抗剪强 度不能得到充分恢复和发挥，导 致桩的侧阻力达不到要求。 3.2 部分桩持力层存在薄弱层
1 工程概况
南宁市某六层重点工程由地 下室和架空层两个单体的基础构 成。地下室面积 4200m2，架空层面 积为 8900m2，工程均采用预应力高 强砼管桩（简称 PHC 桩），桩径为 Ф400，壁厚为 90mm，砼 C80，配筋 A 型，共计 1623 根。机械选用 ZYJ600 液压静力压桩，管桩要求单桩
工 程 桩 施 工 时 ，出 现 浅 层 土 体隆起、深层土体横向挤出、陷机 等 现 象 。 该 工 程 桩 长 在 15m～ 21m，较 短 ，由 于 挤 土 效 应 而 引 起 桩体上抬，导致桩尖脱离持力层， 部分桩身倾斜，是此次沉桩的主 要原因之一。 3.4 桩尖未达到设计要求的持 力层
由 于 施 工 时 ，未 认 真 进 行 复 压，个别桩造成桩尖未真正进入 设计要求的持力层（强风化岩）或 进入持力层的厚度不足，造成静 载试验时沉降量偏大，这也是此 次沉桩的主要原因之一。
岩土 名称
素填土①
淤泥①1 粘土②
圆砾③
含砾粘性土③1
泥岩夹泥质 顶部可塑性
粉砾岩④
硬塑性
强风化砾岩⑤
备注
液性 指数 0.35 0.11
-0.05 8
表 1 场地岩土层分布表
d 然含水量 w （%) 24.6
18.9 34.1
19.2
d 然密度 （g/cm3）
内摩擦角φ （°)
1.96
3.6
1.89*
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性土。 （3）粘 土 ② ：黄 ～ 棕 黄 色 ，局
部混红色花斑状，少量呈黄色，硬 塑状，局部为可塑状，地质较为均 匀，手感滑腻，粘性强，韧性高，干 强度好，分布于场地局部地段，层 厚 3.5m～4.9m，平均层厚 3.7m，属 中等压缩性土。
竖向承载力标准值为 1000kN，设 计 要 求 压 桩 终 压 值 为 2800kN 及 3200kN（桩长小于 7m）。工程桩静 载 试 验 时 ，桩 入 土 深 度 为 13m～ 22m，桩 尖 均 已 达 到《 地 质 勘 察 报 告》中第⑤层强风化泥岩，并满足 进入强风化泥岩不少于 1.3m 的设 计要求。桩的承载力以端承为 主，沉桩控制以终压力值为主。 根 据《 地 质 勘 察 报 告 》，场 地 岩 土
（4）圆 砾 ③ ：灰 黄 色 ，稍 密 状 态，局部中密，饱和，圆砾粒径大 小不等，整个地场少数地段分布， 厚度 0.4m～5.8m，属中等压缩性 土。
（5）含砾粘性土③1：灰色，白 色等杂色，中密，含水量少，夹少 量砾石等，该层分布于场地多数 地段，属中等压缩性土。
（6）强 风 化 泥 岩 夹 泥 质 粉 砂 岩④：稍湿，硬塑状态为主。其中 局部夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩， 粉砂岩。本次钻探未揭穿该层， 最大揭露厚度 16.7m，平均揭露厚 度 7.97m。属极软岩。
（7）强风化砾岩⑤：灰色～灰 白色，以中密为主，局部稍状，巨 厚层状，钙质、泥质胶结，砾石成 分以石英为主。揭露厚度 4.5m， 该层未被勘察揭穿。
2 竖向静载荷试验出现异常 陡降现象
由于管桩单桩竖向设计承载 力 标 准 值 为 1000kN，因 此 根 据 JGJ 106—2003《建筑基桩检测技 术规范》要求，试验荷载为 2000kN。 在架空层桩基全面完成后进行竖 向静载荷试验，试验加载方式如 下 ：分 级 荷 载 为 最 大 加 载 量 的 1/10（即按每 200kN 递增荷载），其 中第一级为分级荷载的 2 倍
（400kN）。在 检 测 过 程 中 ，有 一 根 桩号为 458 号桩（桩长 16m）加载到 1400kN 时，桩顶降量为 4.77mm，当 试验荷载加至 1600kN 时，沉降突 然加大，沉降量超过 80mm，终止了 加 载 ，第 二 次 试 验 荷 载 加 到 2000kN 时 ，该 桩 最 终 沉 降 量 为 11.69mm。另一根 445 号桩（桩长 9m），当试验荷载加至 800kN 时，桩 顶降量为 8.51mm，当试验荷载加 至 1000kN 时沉降突然加大，沉降 量超过 80mm，也终止了加载，第二 次试验荷载加到 1400kN 时，桩顶 降量为 8.68mm，当试验荷载加至 1600kN 时，桩顶降量为 32.03mm， 出现了沉降陡降，当试验荷载加 至 1800kN 时，沉降量超过 80mm，第 二次终止了加载。以上编号 458 号及 445 号两根桩自施打完成到 竖向静载荷试验间歇时间（以下 简称为间歇时间）均为 13d，施工 过程中，全部压桩均达到设计的 终压力值（有施工记录为证）。
通 过 以 上 分 析 ，此 次 事 故 主 要原因为：压桩与静载荷试验间 歇时间太短、桩端持力层存在粘 土薄弱土层、挤土效应、桩尖未达 到设计要求的持力层等。因此熟 悉该工程的地质情况对管桩的控 制起着至关重要，尤其是对持力 层存在粘土薄弱土层的地质范围 内的桩必须全数进行复压（由于 是在原位重压，离开挖深度还有 3m，因此重新用钢桩送压）；重压 后的桩，必须在满足 25d 后方可重 新进行试验。
3 原因分析
3.1 试验时间 由于该工程所处的地质条件
复 杂 ，现 场 土 质 主 要 有 ：素 填 土 层、淤泥层、粘土层、圆砾层、砂岩 层及风 化泥岩层，根 据 GB 5007 —2002《建筑地基基础设计规范》 附录 Q 单桩竖向静载荷试验要点 Q.0.4 条规定，静载试验时间：预 制桩在砂土入土后 7d；粘性土不 得少于 15d；对于饱和粘性土不得 少于 25d。由于该工程为自治区 重点工程，工期紧、任务重，因此 静载荷试验沉降异常的两根桩都 是 在 施 工 完 成 后 13d 进 行 试 验 的。这两根试验桩主要位于饱和
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◆ 方标源
[摘 要]本文介绍工程静压预应力管桩进行单桩竖向抗压静载试验，出 现突然沉降或沉降量明显偏大的异常现象，分析异常沉降的原因并提出 解决方案。 [关键词]静载试验；异常沉降；施工技术 [文章编号]1672-7045（2009）SO-0262-03 [中图分类号]TU473.1+6 [文献标识码]B
目 前 ，该 工 程 已 经 顺 利 通 过 基础验收备案，地下室结构和上 部主体结构未发现可见裂缝，结 构安全可靠。
参考文献
[1]JGJ 106—2003，建筑基桩 检测技术规范[S].
[2] 施 工 手 册（第 四 版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3]GB 5007—2002，建筑地基 基础设计规范[S].
由于设计给出了终压值为 2800kN 及 3200kN（小于 7m 的桩）。 通过低应变试验，表明桩身质量 符合要求，终压控制压力值是安 全的。但由于液压静力压桩机持 续施压短暂，不能像竖向静载荷 试验一样维持某个稳定的压力持 续长时间加载，施压时桩尖遇到 受压缩密实砂层时压力直线上 升，所以复压压力接近终压值时 需特别小心，稍有大意，压力就会 急速上升，可能破坏桩身的完整 性。 5.3 对桩机的选择
作者简介 方 标 源 ，现 任 职 于 广 西 建 工 集团第五建筑工程有限责任公司。 收稿日期：2009-09-09
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桩机的选择对于稳定性至关 重要。吨位不足，桩机压力接近 终压值时桩顶反力使桩架上抬脱 离地面，桩机失去稳定性，容易使 桩顶受到冲击，可能使桩身，特别 是桩顶法兰盘与混凝土接触处损 坏。因此该工程采用了 ZYJ-600 液压静力压桩。配重及自重达 600t。 5.4 复压前的标高控制
为了观察复压后是否还沉 降 ，未 复 压 前 应 先 测 出 桩 顶 标 高。复压后，利用水准仪测量复
层分布从上到下可见表 1。 （1）素填土①：黄色、灰黄色，
稍湿，松散状，主要由强风化泥质 粉砂岩及泥岩组成，填土时间不 足十年，厚度 0.30m～18.3m，平均 层厚 7.66m，属高压缩性土。
（2）淤泥①1：黑褐色，稍湿，松 散状，以粘性土为主，含少量有机 物质，场地局部分布，厚度 0.2m～ 0.9m，平均层厚 0.57m，属高压缩
通 过 查 阅 该 工 程《 地 质 勘 察 报告》，竖向静载荷试验异常沉降 的 458 号（长 16m）和 445 号两根桩 及复压中沉降量大于 20mm 的三根 桩附近的钻孔地质柱状土的地层 描述“局部夹含砾粒粘土，薄层”， 《地质勘察报告》给出Φ400 桩桩 端在第六层强风化泥岩夹泥质粉 砂 岩 极 限 端 阻 力 标 准 值 qpk= 2800ka，而 在 第 五 层 中 的 局 部 夹 含砾粒粘土薄层时 Qpk=1300KPa， 可见相差悬殊。
Qsk=μ ∑ qsikli=3.14 × 0.4 × （12×1+80×12+150×1+80×2）= 1610kN，约 等 于 静 载 荷 试 验 加 载 到 1600kN 时的压力值，此时桩总 极限侧阻力正好发挥完，若继续 加载，其荷载增量将全部由桩端 阻力承担。可见桩端持力层为局 部夹含砾粘性土层时沉降量远大 于密实泥岩层。由于桩尖细砂层 存在软弱土层，承载力较低，充分 发挥桩端极限承载力所需的沉降 量大，所以在加载到 1600kN 后发 生沉降突然加大的情况，是符合 常理的。 3.3 挤土效应Biblioteka 3.00*1.90
5.60
2.10*
18.50*
2.05*
4.50*
2.00*
2.09
11.6
2.10*
带*号者为经验值
内聚力 C （kPa) 25.8 18.0* 38.40 5.10* 20.3*
85.3
承载力 fak （kpa) 110 95 220 300 200 190 350 320
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压前及复压后即时和 1d 后桩头的 标高差，即为桩的复压回弹量和 最终沉降值。
6 结语
共复压 81 根桩，其中 19 根复 压 沉 降 量 超 过 10mm，5 根 超 过 20mm，最大沉降 47mm。复压完成 18d 后共选择 3 根进行静载荷试 验 ，最 大 沉 降 量 为 14.78mm、 15.47mm、9.98mm，残 余 沉 降 量 为 7.15mm、8.12mm、4.85mm，全 部 达 到设计要求。Q-s 曲线无明显陡 降，s-lgt 曲线尾部无明显向下弯 曲。
在 饱 和 粘 性 土 中 沉 桩 时 ，由 于桩对土的挤压，在粘土层中产 生超孔隙水压力，超孔隙水压力 随着土体的隆起和侧移而慢慢消
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5 陡降处理措施
5.1 复压控制 静压桩一般都要求进行复
压，以减少挤土效应，但由于该工 程工期较短，为了加快进度，最终 用终压力值代替了复压，造成静 载试验出现陡降现象。因此，对 于已经施工完毕的桩进行复压， 首先先采用极限承载力标准值 70% 左 右 的 压 力 进 行 瞬 时 短 暂 地 反复施压，以破坏桩周土的固结 效应。 5.2 终压控制
粘土层，侧阻力大部分由饱和粘 性土承担，加上这两根桩间距太 小，以致施工间歇时间太短，桩周 土未充分固结，由于桩侧阻力，大 部分由可塑状粘性土承担，休止 时间太短，而且上部土层泡水，桩 周土未完成重新固结，其抗剪强 度不能得到充分恢复和发挥，导 致桩的侧阻力达不到要求。 3.2 部分桩持力层存在薄弱层
1 工程概况
南宁市某六层重点工程由地 下室和架空层两个单体的基础构 成。地下室面积 4200m2，架空层面 积为 8900m2，工程均采用预应力高 强砼管桩（简称 PHC 桩），桩径为 Ф400，壁厚为 90mm，砼 C80，配筋 A 型，共计 1623 根。机械选用 ZYJ600 液压静力压桩，管桩要求单桩
工 程 桩 施 工 时 ，出 现 浅 层 土 体隆起、深层土体横向挤出、陷机 等 现 象 。 该 工 程 桩 长 在 15m～ 21m，较 短 ，由 于 挤 土 效 应 而 引 起 桩体上抬，导致桩尖脱离持力层， 部分桩身倾斜，是此次沉桩的主 要原因之一。 3.4 桩尖未达到设计要求的持 力层
由 于 施 工 时 ，未 认 真 进 行 复 压，个别桩造成桩尖未真正进入 设计要求的持力层（强风化岩）或 进入持力层的厚度不足，造成静 载试验时沉降量偏大，这也是此 次沉桩的主要原因之一。
岩土 名称
素填土①
淤泥①1 粘土②
圆砾③
含砾粘性土③1
泥岩夹泥质 顶部可塑性
粉砾岩④
硬塑性
强风化砾岩⑤
备注
液性 指数 0.35 0.11
-0.05 8
表 1 场地岩土层分布表
d 然含水量 w （%) 24.6
18.9 34.1
19.2
d 然密度 （g/cm3）
内摩擦角φ （°)
1.96
3.6
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性土。 （3）粘 土 ② ：黄 ～ 棕 黄 色 ，局
部混红色花斑状，少量呈黄色，硬 塑状，局部为可塑状，地质较为均 匀，手感滑腻，粘性强，韧性高，干 强度好，分布于场地局部地段，层 厚 3.5m～4.9m，平均层厚 3.7m，属 中等压缩性土。
竖向承载力标准值为 1000kN，设 计 要 求 压 桩 终 压 值 为 2800kN 及 3200kN（桩长小于 7m）。工程桩静 载 试 验 时 ，桩 入 土 深 度 为 13m～ 22m，桩 尖 均 已 达 到《 地 质 勘 察 报 告》中第⑤层强风化泥岩，并满足 进入强风化泥岩不少于 1.3m 的设 计要求。桩的承载力以端承为 主，沉桩控制以终压力值为主。 根 据《 地 质 勘 察 报 告 》，场 地 岩 土
（4）圆 砾 ③ ：灰 黄 色 ，稍 密 状 态，局部中密，饱和，圆砾粒径大 小不等，整个地场少数地段分布， 厚度 0.4m～5.8m，属中等压缩性 土。
（5）含砾粘性土③1：灰色，白 色等杂色，中密，含水量少，夹少 量砾石等，该层分布于场地多数 地段，属中等压缩性土。
（6）强 风 化 泥 岩 夹 泥 质 粉 砂 岩④：稍湿，硬塑状态为主。其中 局部夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩， 粉砂岩。本次钻探未揭穿该层， 最大揭露厚度 16.7m，平均揭露厚 度 7.97m。属极软岩。
（7）强风化砾岩⑤：灰色～灰 白色，以中密为主，局部稍状，巨 厚层状，钙质、泥质胶结，砾石成 分以石英为主。揭露厚度 4.5m， 该层未被勘察揭穿。
2 竖向静载荷试验出现异常 陡降现象
由于管桩单桩竖向设计承载 力 标 准 值 为 1000kN，因 此 根 据 JGJ 106—2003《建筑基桩检测技 术规范》要求，试验荷载为 2000kN。 在架空层桩基全面完成后进行竖 向静载荷试验，试验加载方式如 下 ：分 级 荷 载 为 最 大 加 载 量 的 1/10（即按每 200kN 递增荷载），其 中第一级为分级荷载的 2 倍
（400kN）。在 检 测 过 程 中 ，有 一 根 桩号为 458 号桩（桩长 16m）加载到 1400kN 时，桩顶降量为 4.77mm，当 试验荷载加至 1600kN 时，沉降突 然加大，沉降量超过 80mm，终止了 加 载 ，第 二 次 试 验 荷 载 加 到 2000kN 时 ，该 桩 最 终 沉 降 量 为 11.69mm。另一根 445 号桩（桩长 9m），当试验荷载加至 800kN 时，桩 顶降量为 8.51mm，当试验荷载加 至 1000kN 时沉降突然加大，沉降 量超过 80mm，也终止了加载，第二 次试验荷载加到 1400kN 时，桩顶 降量为 8.68mm，当试验荷载加至 1600kN 时，桩顶降量为 32.03mm， 出现了沉降陡降，当试验荷载加 至 1800kN 时，沉降量超过 80mm，第 二次终止了加载。以上编号 458 号及 445 号两根桩自施打完成到 竖向静载荷试验间歇时间（以下 简称为间歇时间）均为 13d，施工 过程中，全部压桩均达到设计的 终压力值（有施工记录为证）。