静压桩辅助沉桩法的对比与分析

2011-08-15田利民

山西建筑 2011年5期

田利民

1 概述

静压桩作为挤土预制桩的成桩方法之一，它是利用压桩机机身自重和配重的静压力将预制桩压入土中的沉桩方法。其优点是无振动、无噪声、不污染环境、对桩身无冲击力以及能在沉桩时显示压桩力等。它适用于软土、淤泥质土、沉设截面小于 40 cm× 40 cm以下的钢筋混凝土桩或空心桩，不适用于存在有孤(块)石、溶洞、溶淘，桩端持力层以上碎石类土和砂土层分布均匀且厚度较大的场地。静压桩较难穿越河湖交互沉积相中的中等厚度砂层和硬土层，压桩力小时，桩压不下去，但当压桩力增大时，又容易出现桩身折断现象。目前常用的辅助沉桩方法有水冲法和掏土法，该方法在解决以上问题的同时又降低了静压桩的挤密效果，当桩端进入砂层持力层时，因砂层的“强化”和“松弛”效应，加压使端阻力提高，卸载后，端阻力随之降低，这带来承载力不稳定和施工质量不易控制两大问题。

2 静压桩辅助沉桩法

2.1 水冲法

水冲法的原理是在静力压桩过程中，一方面通过高压水冲刷桩端部分砂层，将泥砂排出桩外，以消除桩端砂层对桩端的阻力。另一方面是当高压水在渗入砂层后，亦可减小砂层对桩身的摩阻力，使桩身在较小的压桩力下能顺利穿过砂层进入持力层。

水冲法施工要点:1)根据桩长进行配桩，当第二节桩压至地面上500mm左右时，桩端在砂层面之上，第三节桩的长度要确保桩端穿透砂层。2)预制桩中心要设置直径为200mm的空腔，确保空腔位于预制桩中心，混凝土浇捣时应小心，避免破坏素胶管，防止混凝土堵塞预留孔。3)桩尖制作时，在桩尖中间焊制DN 135钢管，一端作成漏斗状与桩内素胶管空腔相连，另一端与护口钢板焊接。在距桩靴顶部 240mm位置处于四周侧面设置四个DN 32回水管，回水管一端与桩尖预埋钢管焊接牢固，另一端与桩尖主筋焊接牢固。4)焊接接桩时，水平缝应焊满焊牢。5)当第一节预制桩压入土中至桩机夹具最后一个行程时，将第二节预制桩吊起放入夹具中，调整桩身垂直度，直至符合要求后进行焊接。6)焊接完等冷却规定时间时，压第二节桩。将第二节桩压入土中至桩机夹具最后一个行程时，用送桩器将第二节桩送至离地500mm～800mm(便于焊接和接管)的位置，提出送桩器。将第一节冲水管吊入预制桩空腔中，然后将第二节冲水管吊入并与第一节冲水(气)管连接。将第三节桩连同冲水管吊起放入夹具中，在距第二节桩约500mm时，用吊车及夹具稳住第三节桩，连接第二、三节冲水管。7)冲水管连接完成后，将第三节桩放下，调整垂直度进行焊接。冷却后，开始压桩。当压桩力达到 4 500 kN时开始冲水。8)在准备冲水时先开启 V-6/7-1型二级水冷式空气压缩机，当有一定的气压时再开启125TSWA×7型多级离心清水泵，使高压的空气和高压的水经过冲气管和冲水管到达在桩尖设置的冲射管处。冲水时压桩力控制在 4 000 kN左右。9)当压桩力小于3 000 kN时，表明桩端已穿过砂层，停止冲水。10)桩至设计持力层时，压桩结束。

2.2 掏土法

掏土法的原理:取 1根比桩径稍细的钢管，将抱箍千斤顶的夹具改造成圆弧形夹具。钢管上每隔一段距离水平焊 1根钢筋防止下压时打滑，再开一些浊水孔。施工时用圆弧形的夹具将开口钢管压下，然后拔出，在地面上敲打钢管倒出管内的积土，再下压、上拔，不断重复上述步骤，使坚硬土层变薄，再行压桩[1]。

2.3 同步注浆静压预制桩沉桩方法

该方法是由中北大学的李建军于 2007年 12月 5日申请的发明专利，原理是:静压桩和注浆两步工艺同时操作，预先配制两种浆液，在压桩过程中同时注入侧桩注浆液，桩尖达到设计深度后，注入桩端注浆液，使桩端形成注浆扩大头;该发明能降低施工成本，提高施工质量，克服静压桩沉桩困难的缺点，使得静压桩的适用范围更为广泛。同时应用该方法既能减少动态压桩阻力、提高压桩效率，还能提高后期桩侧阻力和桩端阻力，在保证压桩入土深度和桩身质量的前提下，减少压桩机吨位，提高施工效率，降低工程造价[2]。

2.4 静压沉管扩底混凝土预制桩的施工方法

该方法是由江苏省吴江市吴江良工机械有限公司的梁毅于2007年 5月 25日申请的发明专利，原理是:先在桩孔中灌注混凝土至桩孔深度的 10%～30%后放入混凝土预制桩，用桩机护筒的内管压实混凝土预制桩[3]。该发明降低了桩在施工过程中的噪声和振动、减少了对周围人们的干扰且施工简单，成桩时间短，有较强的实用价值。