论静压桩的施工与质量控制分析

前言

静压桩施工技术是用静力压桩机或利用桩架自重及桩顶的配重, 将桩徐徐压入土体中的一种工程桩施工技术。具有低噪声、无震动、无污染、成本低、施工快等特点, 90年代初, 静压预应力管桩就在工程上得到了应用。伴随建筑技术的发展, 预应力管桩由原来的低压桩力 (1000~2000k N) 、小规格管桩 (300mm、400mm) 发展到目前高强度 (C80) 、大压桩力 (6000~8000k N) 、大规格的管桩 (500~600mm) 。目前管桩直径一般为300、400、500、600mm, 壁厚为70、95、100、105、125mm, 类型为A型 (抗压) 、AB (抗拨) 型, 桩身混凝土强度多采用C80, 桩长一般为8~12m, 5~7m短桩根据施工需要向厂家订货。桩尖形式主要有封口型及开口型, 其中封口型又分为十字型及圆锥型, 不同的桩尖适用于不同的地质情况。

1 施工技术

1.1 机械选择

压桩机的选型一般按1.2~1.5倍管桩极限承载力取值, 静压桩机采用抱压式, 本工程选用全液压静力压桩机 (YZY-600型) 桩机。桩机的夹角具选择长夹具, 保证夹桩时, 桩身侧压应力较小, 且更易控制桩的垂直度。压桩速度为1.8m/min。桩机的压力仪表按规定送检, 以确保夹桩及压力控制准确。送桩器应考虑施工中有超深送桩, 但送桩一般不宜超过4m。

1.2 施工准备

(1) 场地要求现场的坡度不宜大于1/100, 地耐力应不小于140k N/m2。当桩机上坡时, 坡度应控制在10%, 上坡时卸掉桩机配置。对桩机处的地面有混凝土地坪及旧有建筑物基础, 应予凿除。桩机最小工作半径:桩位中心距周边建 (构) 筑物应大于1/2压桩机宽度+1.0m, 且对建 (构) 筑物应有保护措施。

(2) 管桩堆放管桩进场前应有出厂合格证和检验报告, 强度应达设计值的100%。现场堆放不能超过4层。堆放在坚实、平整的场地上, 以防不均匀沉降造成损桩, 并采取可靠的防滚、防滑措施。

(3) 桩位测量定位根据基准点进行放样, 将轴线控制点引出6~8m, 做好测量控制网。桩位可打短钢筋并洒白石灰醒目标识。桩位测量允许偏差值:单桩10mm, 群桩20mm。

1.3 压桩顺序

对多于5根的群桩承台应考虑压桩时的挤土效应, 应先施压, 后压群桩周边较少桩的承台;不同深度的桩基, 应先深后浅, 先大后小;尽量避免因桩机多次行走扰动地面土层, 使地面沉陷;以经济合理、运桩、喂桩方便为原则, 根据场地情况, 决定先压桩再开挖基坑。

A、C区管桩采取逐排压桩, B区的核心筒下的2个承台的桩较密集, 每个承台的桩数9根, 横纵桩距为3.2D、3.6D (D为桩径) , 采取由中部向外间隔逐排的压桩方法。

1.4 工艺流程

桩位测量定位→桩机就位→吊桩→对中→焊桩尖→压第1节桩→焊接接桩→压第n节桩→ (送桩) →终桩。

1.5 压桩技术

(1) 桩机就位

桩机移至桩位置, 将桩机调平, 使夹持器的中心对正桩位中心。

(2) 管桩就位

用桩机上的吊车吊起就近的管桩, 指挥员指令吊车慢慢把管桩放入夹持箱内。当管桩下放至地面10cm处停车, 夹持器把管桩夹紧, 吊车的吊钩放松。夹桩的压力不大于5MPa, 并应逐次加压。

管桩对中方法:将钢筋制成的Φ500mm的模具放置在地面上, 模具的中心对桩位中心, 而管桩周边与模具的周边对齐。管桩对中后, 提起管桩少许, 进行桩尖焊接, 本工程采用十字式桩尖。

2 影响桩施工质量的因素及克服方法

(1) 桩身位移及桩身上抬:静力压桩是一种采用强力把桩下土排开, 把桩沉下的施工方法。故称为挤土桩, 适用于高压缩性粘土地基, 施工时会产生土体向四周挤压, 当挤密达到极限时, 会向上涌起。当桩的数量较多、桩距较密的情况下, 时常会出现后压的桩对已压的桩产生上抬的情况。特别是对于短桩, 更容易出现被上抬而和持力层脱离, 造成桩下悬空, 称为吊脚桩。这种桩在做静载实验时, 开始沉降较大, 曲线较陡, 但当桩尖达到持力层, 承载力有明显增加, 沉降曲线趋于平缓。同时, 在施压过程中, 桩产生的水平挤压力也是很大, 导致前桩出现倾斜偏移。施工前应合理安排好施工顺序。应按先压中间的桩、后压四周的桩, 先压较长的桩、后压较短的桩的原则, 这样会减少后压桩对已压桩产生的影响。如果先从四周开始压桩, 逐步向中间, 还会出现中间土已被挤密, 中间桩难以压入的情况。特殊的工程, 还要因工程所处的位置, 针对周边的环境再确定施工方案, 每边先施工三排桩作为挡土桩, 然后才从中间向前后两边施工, 有效地减少桩施工对两侧己建房屋基础的挤压;

(2) 桩身夹伤破损:沉桩施工过程中, 桩身受压下沉, 桩下的土体结构被压缩变形, 土体对桩产生相应阻力, 桩身运行会受到桩身周围的摩擦力和桩尖阻力的共同作用, 当桩顶的静压力大于这些阻力时, 桩会继续下沉。当压桩施工过程中遇到硬土层, 而必须穿过时, 如果增加配重强行施压, 有时会出现桩身被压伤或夹伤等情况, 遇到这样的情况, 应尽量减少桩身运行阻力, 可适当加长桩尖长度, 以减少桩端的阻力, 或加大桩端铁板, 达到减少桩身运行的摩擦力, 或二者同时并用;

(3) 防止持力层渗水软化:当采用风化土层或泥质土层作为桩基础持力层时, 每根桩施工完毕后应立即采用C20泥凝土填芯。高度不少于1.2m的封底措施, 保证桩端不漏水, 以保证桩端附近水压平衡。因为以上两种土层遇水易软化, 强度会降低, 碰到这样的地质条件, 宜采用填芯法进行预防, 有效的避免了因电焊不饱满出现气孔, 桩外地下水通过接桩处电焊小气孔进入桩管内腔, 又从桩尖缝隙进入持力层, 使持力层土质软化而降低

承载能力;

(4) 遇地下夹气层:某厂房工程设计桩长30m, 静压桩在施工过程中, 碰到有几根桩, 当沉桩至约28m, 穿过淤泥质粉质粘土层进入细砂层后, 压力值突然陡升, 继续压桩时却又出现明显的回弹感, 而难于沉桩, 查看地质资料未有异常变化, 观察发现桩周缝隙中有微量气流泄出现象, 气含臭味, 出现这种情况, 现场分析后估计有可能碰到地下夹气层, 于是暂停施工, 待气流从桩周边散发, 待几个小时后, 气体基本泄尽后再继续沉桩。起压时, 压力值为原终压值的60%, 桩身便开始下沉, 待穿过夹气层后, 沉桩情况基本正常;

(5) 陡坡地施工:根据地质资料所揭露, 持力层是陡坡地时, 桩基础施工完毕后每根桩都应该进行复压, 防止因桩基础施工过程中, 出现后压桩的水平推力挤开前压桩, 而使前压桩出现位移由于持力层是陡坡地, 前压桩发生位移后很可能出现吊脚的情况, 故应对每根桩进行一次复压。

3 施工注意事项

(1) 应保持施工场地平整, 排水畅通, 保证桩机移动和稳定垂直;

(2) 桩基的轴线和标高应认真测定, 并应有验收手续, 防止桩位错定;

(3) 针对地质情况和周边情况, 有意识地选择桩机类型;

(4) 认真选购原材料;桩的质量, 电焊条和桩尖钢板的质量应满足设计要求, 桩身混凝土强度应达到100%方可使用;

(5) 合理制定施工方案, 确定桩机施工顺序, 应遵循先中间后四周, 先长桩后短桩的施工原则;

(6) 在桩长不够的情况下, 采用电焊接桩, 上下节之间的间隙应用铁片垫实焊牢, 焊接时应采取有效措施, 减少焊缝变形, 焊缝应连续焊满。接桩时, 一般在距地面1m左右位置进行, 上下节桩的中心偏差不得大于10mm, 节点弯曲矢高不得大于1/1000桩长;

(7) 施工过程应严格控制好电焊的质量, 保证电焊冷却时间以确保其质量。如果焊缝不饱满, 会出现气孔或气泡, 在地下水位较高的地域, 冷却时间应保证在10min以上, 让其得到充分的散热。如得不到充分的冷却, 电焊部位的温度还很高, 而这时就开始施压下沉, 当遇到地下水时, 电焊部位就会因为温度差过大, 使焊缝出现脆裂, 从而影响电焊质量;

(8) 压桩过程中应随时检查桩的垂直度, 及时纠偏, 以保证桩的受力性能;

(9) 施工过程如发现地质资料与所知的数据不符时应停止施工或遇到特殊情况应及时和设计、监理、质监等有关人员联系。

4 施工质量控制要点

(1) 加强管桩的进场检查验收工作。管桩使用前应进行全数的外观检查 (桩身裂缝、端板的外观) 。管桩的吊运应轻吊轻放、避免剧烈碰撞, 进场的管桩应分类堆放整齐, 垫木宜用耐压的枕木, 不得用有棱角的金属构件替代。管桩堆放超过2层时, 应用吊机取桩、严禁拖桩。当堆放管桩不超过2层时, 可拖拉取桩, 但拖地端应用废轮胎等弹性材料保护。

(2) 压桩施工过程中, 应对周围建筑物和围墙进行变形监测, 并做好记录。

(3) 对群桩承台压桩时, 应考虑挤土效应。静压桩的桩位复核一般在土方开挖后进行, 土方开挖施工中应注意桩的成品保护, 考虑土体反弹, 土方开挖宜在压桩后的2周后进行, 应采取分层均匀开挖, 每次开挖的深度应视土质情况确定, 粘土质土一般控制开挖深度为1.5~2.5m, 淤泥质土的开挖深度一般控制在0.5~1.5m, 土方开挖时采取了由四周分层均匀开挖, 桩间较密的土方采用小型反铲开挖, 则土层中的挤土应力被均匀地释放。

(4) 地质报告表明本工程的孤石较多, 对有孤石桩位采取补勘措施, 探明孤石的大小、位置, 因本工程孤石埋藏较浅, 对小孤石可采取用送桩器进行排挤引孔, 体积大的先用挖土机清除。

(5) 根据地质报告和实际情况确定配桩计划, 并考虑同一承台的桩接头位置应错开。

(6) 第1节桩入土垂直度偏差应控制在0.5%内, 桩身垂直度度偏差小于1%。

(7) 终压值由设计根据现场试桩情况及工程地质勘探报告等确定, 一般磨擦桩以桩长为控制条件: (1) 大于20m的端承磨擦桩以桩长为主, 终压照; (2) 对于15~20m长的桩, 密实砂土持力层时, 应以终压力达2.0~2.5倍的设计荷载为终压控制条件, 稳压不少于3次; (3) 对于长度小15m桩, 粘土持力层时, 应以终压力为终压控制条件;宜连续多次复压。

(8) 管桩与承台间的连接是靠管桩伸入承台及顶部现浇的桩芯混凝土, 因此, 管桩入承台高度及锚筋长度必须确保。

摘要：随着建筑业的不断发展, 近几年来静压管桩在大中型城市建筑工程中已得到广泛应用, 本文介绍了静压桩的施工技术, 并且对各个方面的注意事项笔者提出了见解和质量控制也做出了分析。

关键词：静压桩,施工,质量控制,分析