0前言

 

　　随着城市建设的蓬勃发展，城市建筑越建越高，特别是大、中城市，由原来的多层结构发展为小高层、高层结构。随着层数越来越多，对基础的承载力要求也越来越大。

 

　　静压预应力桩基础作为一种新基础类型，通过静压把高强度的预应力管桩挤入土层，预应力管桩依靠和土层的摩擦力通过调整桩的长度来满足荷载的需要，达到保证建筑物的稳定。由于管桩通过工厂大批预制，承载力高、穿透力强、容易检测、工程造价低。静压管桩施工具有低噪声、无振动、污染小、施工快等优点，因此逐渐为建设单位、施工单位和设计部门所采用。

 

　　由淤泥、淤泥质土、水下沉积的饱和软粘土为主组成的软土在我国南方有广泛分布，这些土都具有天然含水量高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、承载力低等特点。因此，在软土地质上静压管桩施工要保证工程的施工质量，必须采取正确的施工方法和进行质量控制。结合我们在名爵府工程工程的施工实践，谈谈自己的做法，供广大施工同行参考。

 

　　1工程概况

 

　　绍兴解放南路名爵府工程位于绍兴城南，工程由汉嘉设计集团股份有限公司设计，绍兴天星置业有限公司开发，由浙江天工建设集团有限公司施工，本工程建筑面积为68000平方米，框剪结构，主体结构6层，本工程基础设计为高强预应力混凝土管桩，直径为Ø500mm，

 

　　单桩竖向承载力为1100KN。

 

　　2软土地基静压管桩的施工原理

 

　　1、静压管桩施工原理

 

　　静压管桩是通过压桩机液压传力机构，用压力机自重和机架上的配重提供压力施压于桩身上将桩压入土中的沉桩方法。静压管桩沉桩过程中，造成桩尖下原状土的初应力状态受到破坏，土体对桩尖产生相应的阻力，随着桩贯入压力的增大，当桩尖处土体所受压力超过其抗剪强度时，土体发生急剧变化而破坏，桩尖下土体被向下和侧向压缩挤开。同时，由于桩体的下沉，桩侧土体在压力的作用下产生塑性流动（粘性土）或挤密侧移和拖带下沉（砂性土），桩身受到土体强大的法向抗力所引起的桩周摩擦力的抵抗。当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力时桩将继续贯入下沉。

 

　　2、预防桩机下沉的工艺原理

 

　　静压管桩施工前，我们根据软土地基的实际情况，对施工场地进行处理。一般情况下，我们采用对地基表面整平后进行压实，然后垫30cm—50cm的塘渣或建筑垃圾垫层，并分层进行碾压。碾压后的地基作为桩机的持力层，其承载力应大于桩机接地部分压强的1.2倍。其工艺原理为：当桩机荷载作用于垫层后，垫层在把荷载传给软土层的过程中向四周有一个扩散角。软土需要的受力面积可通过调整垫层的厚度来获得。扩散角的大小根据垫层所用材料的不同而不同。对碎石、灰土的扩散角在200—300左右。桩机荷载通过垫层传给软土层，垫层的厚度根据作用在垫层底面处土的自重压力与附加压力之和不大于软土的承载力特征值确定，即应符合式4.0.3—1要求。

 

　　Pcz＋Pz≤faz(4.0.3—1)

 

　　式中：Pcz——垫层底面处土的自重压力（KN/m2）；

 

　　Pz——垫层底面处的附加压力值（KN/m2）；

 

　　faz——垫层底面处土层的地基承载力特征值（KN/m2）；

 

　　由于我们采用场地全部进行处理，垫层的宽度不需计算。我们仅需计算出垫层厚度以满足软土需要的受力面积，达到软土层不被破坏，保证静压管桩施工中不会出现桩机下沉的目的。

 

　　3软土地基静压管桩的施工

 

　　3.1施工工艺流程见图3.1—1

 

　　3.2操作要点

 

　　3.2.1地基处理

 

　　1、场地清理整平

 

　　在进行桩基施工前，应对场地进行平整碾压。场地要求：现场的坡度应小于1/100，当桩位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、垫层施工

 

　　施工前，应根据软土地基的承载力大小、桩机的接地压强和垫层材料的传力扩散角大小，通过施工计算确定垫层的设计厚度。

 

　　3.2.2测量定位

 

　　测量定位前要认真复核设计图纸及设计单位交桩点位，将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场。将轴线控制点引出6m—8m，做好测量控制网。根据设计图纸计算出各桩位坐标，根据基准点对桩位进行精确测放，桩位可打短钢筋并洒白灰进行标识。桩位测量允许偏差值为：单桩10mm，群桩20mm。

 

　　3.2.3桩机就位

 

　　桩机就位前应进行检验，确保桩机的正常运行。桩机通过自身的行走系统移动到压桩位置，将桩机调平，并使其夹持器的中心对正桩位中心。

 

　　3.2.4管桩就位

 

　　用桩机上的吊车吊起就近的管桩，管桩在插入桩机的夹持箱内时，压桩机上的司机应配合打开夹持箱的夹口，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处停住，夹持器把管桩夹紧，吊车的吊钩放松。

 

　　管桩对中方法：管桩就位前，在桩位中心打上短钢筋，根据桩径的大小用放线设备放出相同半径的白灰线。管桩就位时，使管桩周边与白灰线对齐。

 

　　3.2.5压桩

 

　　1、压好第一节桩是保证整根压桩的质量关键，定位和垂直度应严格控制。压入时，先应根据机上水平仪调平机台，同时须在桩机的正面和侧面分别设经纬仪或吊线锤，监控下桩垂直度，桩身垂直度偏差不宜大于0.5%。若桩身垂直度偏大，须拔出已压入部分，并根据经纬仪指示调整机台水平度使桩身垂直，同时记录此时机上水平仪的偏差量作为下次调平的修正值，再行压入，并认真注意压桩时的桩身和压力表的变化情况，如有异常偏移或倾斜立即分析原因，并采取校正措施，在确认压入方向无异常时，方可继续施压。

 

　　2、应合理调配管节长度，尽量避免接桩时桩尖处于或接近持力层，管桩接头数不宜超过4个，同一承台桩的接头位置应相互错开。

 

　　3、现场测量员对压桩过程进行全程测点测量，以保证桩的垂直度。

 

　　4、桩压好后桩头高出地面的部分应及时截除，严禁施工机械碰撞或将桩头用作锚点，送桩遗留的孔洞，应立即回填做好覆盖。否则桩机行走后地面会沉陷。

 

　　3.2.6接桩

 

　　桩接头采用CO2气体保护焊，CO2气体的纯度要求不低于99.5%，否则会降低焊缝的机械性能和产生气孔。焊接时作业区应设置防风措施。

 

　　1、当管桩需要接桩时，其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.8m—1.0m，便于接桩焊接操作。

 

　　2、接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不应大于2mm.

 

　　3、管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷出金属光泽。

 

　　4、管桩接桩一般为“U”形坡口，可采用JM—56型的φ2或φ215焊丝。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4点—6点，再分层施焊，施焊宜由2个焊工对称进行。

 

　　5、焊接层数不得少于3层，内层焊渣必须清理干净后方能焊外层，焊缝应饱满连续。每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷，根部必须焊透。焊接部分不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣、裂缝等有害缺陷。表面加强焊缝堆高宜≤1mm，焊接后应进行外观检查，发现有缺陷应返工修整，同一道焊缝返修次数不得超过2次。焊缝应连续饱满，桩端处间隙采用厚薄适当、加工成楔形的铁片填实焊牢。

 

　　6、尽可能缩短接桩时间，焊好的桩接头应自然冷却后才可继续压桩，自然冷却时间不宜少于8min，严禁用水冷却或焊好后立即施压。焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。

 

　　3.2.7送桩

 

　　当桩顶压至接近地面需要送桩时，应检测出桩的垂直度并检查桩顶质量，合格后立即送桩。采用预制管进行送桩，送桩管的中心与管桩中心线应吻合，将送桩管的下口抵住桩顶，使送桩管竖直，再施压压桩至设计标高。

 

　　3.2.8终桩

 

　　正式压桩前，根据不同的桩机需分别对不同的桩型进行试压桩，以确定桩的终压技术参数。压桩时，应以压桩力作为主要控制指标，有效桩长作为参考参数。

 

　　3.2.9截桩.

 

　　由于有的工程地质情况复杂，在遇到承压层为强风化岩面起伏变化较大时，管桩终压后会造成上部桩长不一的情况。超过设计标高的部分应进行截桩。

 

　　桩头截除应采用锯桩器截割，严禁用大锤横向敲击或强行扳拉截桩。桩顶标高偏差不得大于10cm。锯桩器为自制抱箍和电动切割机2个部分，抱箍为2个半圆形钢板通过螺栓连接，钢板上均布螺栓孔以固定切割机。进行切割工作时，应适量加水并变换几个切割方向。

 

　　4常见质量问题及预防措施

 

　　4.1、桩位的偏移

 

　　在静压管桩的施工中，最常见的质量问题是桩位的偏移，偏移的原因多种多样，危害较大。

 

　　1）、地下障碍物的影响

 

　　地下障碍物通常是地下的管网、大石块、老基础混凝土块等，阻碍桩体的下沉。预防措施：沉桩前，应对施工现场情况进行调查，清除可能出现的障碍物。

 

　　2）、控制点位移导致桩位偏移

 

　　轴线控制点的位移往往出现在新开发区，这类地区一般是由菜地或沟、渠、池、塘填平而成，其地基表面承载力较小，承受不了静压机的重量。桩机在行走的过程中会挤动土壤，导致控制点的移动。为了避免桩位移动，可采用两条措施进行预防。（1）桩机进场前，对施工现场进行处理，采用增设垫层达到满足桩机承载力的要求；（2）保护好控制点，在静压机工作范围以外5m—10m增设2—3个控制点，并在桩机就位后，重新对桩位进行校正复核。

 

　　3）施工顺序不合理引起桩顶位移

 

　　在压桩过程中，有时会发现已施工的桩产生横向位移，这一般是因为桩太密，压桩时土壤被挤密破坏并向上隆起，相邻的桩一起被涌起，并挤向土壤较松的一边。预防措施：施工前，必须根据桩的数量和分布情况制定出合理的施工顺序，采用分段或自中央向边缘压桩的施工方法。

 

　　4.2、断桩或斜桩

 

　　地形地质、设备状况、材料质量、操作工艺等方面都可能成为断桩或斜桩的因素。

 

　　1）、桩体质量差引起的断桩

 

　　桩身在制作的过程中，混凝土强度达不到设计的要求；局部砂石含泥量大或碎石中有大量碎屑，使桩身局部强度不够，该处受到夹持的集中荷载会断裂。为预防此类问题的发生，必须对预应力管桩的混凝土强度严格控制，严把材料进场关。

 

　　2）、操作工艺不当造成断桩

 

　　在压桩过程中，有时也会因为操作不当引起断桩。如夹桩力过大，送桩过长，截桩时施工方法不当等都可能造成断桩。因此必须提高操作人员的职业素质和操作技能，实行持证上岗，保证技术措施的贯彻执行，操作方法规范到位。

 

　　3）、接头质量差引起的断桩

 

　　桩的接头是整根桩的最薄弱处，容易发生松脱开裂。预防措施：

 

　　（1）两节桩相接时，必须调整两桩的轴心在同一条直线上，当桩端不平时，接头处的空隙必须用垫铁垫满焊牢。

 

　　（2）在焊接时，必须采取满焊，焊缝饱满，以免因两节桩的微小空隙在挤压时造成脱焊而导致断桩。

 

　　4.3、压桩时达不到设计要求

 

　　压桩时达不到设计要求一般有二种情况：

 

　　1）桩底尚未到设计标高，而油压值已达到最大工作压力。出现这种现象的原因比较复杂多样。（1）桩尖遇到局部较硬的夹砂层或孤石等障碍物；（2）耽搁时间较长，继续压入时阻力增加；（3）桩距太密太近，施工顺序不合理；（4）地质资料不准确使设计值出现偏差。

 

　　2）桩已达到设计标高，而油压值未到设计工作压力。这种情况通常是地质资料不准确，应提请设计部门拿出处理意见，然后按设计进行施工。

 

　　5结束语

 

　　要保证软土地基上静压管桩的施工质量，一是要对软土地基进行处理，使其具有满足桩机荷载需要的承载力；二是要采用正确的施工方案，包括施工顺序的确定、施工机械的选择和施工方法的正确；三是应对施工中可能产生的质量问题进行预防，把施工质量隐患消灭在萌芽中。我们在名爵府工程工程中切实按以上三个方面进行施工，保证了该工程桩基的施工质量和施工进度，取得了较好的经济效益和社会效益。