管桩上浮主要由以下几个原因导致:
1. 土层变化与挤土效应:在沉桩过程中,土体被挤密,孔隙率减少,导致土体在水平方向被挤密后向上挤密或蠕动。这种挤土效应会使土体产生向上的摩擦力,导致桩体上浮。特别是在饱和粘性土中,沉桩产生的超静孔隙水压力也是造成桩体上浮的一个重要原因。
2. 施工方法与应力波:采用锤击法沉桩时,落锤作用在桩顶,桩身产生竖向应力波。这种应力波会通过桩周土向四周传播,同时桩周土也产生向上的应力波,导致其他相邻桩受到向上的力并移动,进而上浮。锤击法沉桩的上浮现象通常比静压法更为明显。
3. 土体回弹:在某些设计情况下,如框构桥基底采用管桩加固,桩顶高程需要在自然地面以下。这时需要使用送桩器将管桩送到较深的位置。基坑开挖后,由于基底卸载,土体可能会发生回弹,导致桩顶上浮。
4. 桩基础密集与孔隙水压力:当桩基础密集,土饱和密实,且桩间距较小时,沉桩过程中土被挤到极限密实度而向上隆起,使相邻的桩浮起。在软土地基施工较密集的群桩时,沉桩引起的孔隙水压力也可能将相邻的桩推向一侧或浮起。
管桩上浮是一个由多种因素共同作用导致的复杂现象,需要综合考虑土层条件、施工方法、设计要求以及桩间距等因素来采取有效的防治措施。