静压桩施工工艺及常见问题处理

2015-01-14林长森

河南建材 2015年3期

关键词：设计标高桩位压桩

林长森

中国铁建中非建设集团尼日利亚有限公司（100855）

静压桩施工工艺及常见问题处理

林长森

中国铁建中非建设集团尼日利亚有限公司（100855）

静压桩是桩基础的一个重要处理方法。在软土地区静力压桩法越来越被广泛采用，为了更好地应用静力桩施工方法，以适应现代工程对基础日益严格的要求，这里结合BAYELSA机场航站楼工程静压桩施工实例，介绍了静压桩在工程实际中的施工工艺和技术，以及静力压桩的沉桩机理、优缺点，沉桩施工过程中出现的主要问题进行了分析和处理，提出了相应的解决措施。

静压桩；施工工艺；沉桩；机理

0 引言

随着现代经济的快速发展，各种功能型、超高型或超大型复杂建筑不断兴建，如何保障工程质量是施工企业最为关心的问题。而建筑工程中基础工程施工是工程质量保证的最重要的环节。在软土基础工程中，静力压桩法的应用广泛，早在20世纪60年代在上海开始研究使用，近年来，在宁波、西安、广州以及上海等地得到大量应用并推广到非洲地区。采用此法施工的桩长已达60 m以上,压桩机的设计压桩力已达6 000～7 000 kN[1]。这里将结合BAYELSA机场航站楼工程阐述大面积静压桩的施工工艺特点和常见问题处理措施，为工程实际提供参考依据。

1 静压桩沉桩原理[2]

静压桩法施工是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将预制桩压入土中的沉桩工艺。在沉桩施工时，桩尖刺入土体中，原状土的初始应力状态受到破坏，使得桩尖下土体发生压缩变形，同时土体对桩尖产生摩阻力，随着桩贯入压力的不断增大，当桩尖土体的应力超过其抗剪强度时，土体发生变形急剧增大而达到极限破坏，从而达到桩体下沉的目的。

与锤击打桩及灌注桩比较，静压桩施工的主要优点有:1）施工时无噪声，适合在市区及其他对噪声有限制的场地，比如附近有学校、医院、办公楼及住宅小区；2）施工中无振动，适宜在危房、精密仪器房等附近区域内施工；3）施工中应力比小，且不易出现拉应力，因此可以减少配筋率；4）静压预制桩的质量比较容易控制；5）施工文明，场地整洁，劳动强度低，自动化程度高，没有废气和泥浆的污染问题；6）施工速度快，工效高，工期短。

2 工程概况

BAYELSA机场航站楼工程基础场地范围长124 m,宽61 m。共布置569根桩,横截面大小为0.4 m×0.4 m,根据设计要求桩基方案确定采用现场试桩方式。根据前后2次试桩的情况，每根桩由下部分12 m和上部分8.5 m的钢筋混凝土（C35）组成，采用静力压桩法施工,地基承载力设计值为170 kN/m2。

2.1 静压桩施工程序

本工程中静压预制桩的施工，一般情况下都采用分段压入、逐段接长的方法。其程序为:施工准备→测量定位→桩机就位→起吊预制桩→稳桩→打桩→接桩→送桩→中间检查验收→移桩机至下一个桩位。

2.1.1 施工准备

桩基的轴线和标高均已测定完毕，并经过检查办完预检手续。同时桩基的轴线和高程的控制桩，要设置在不受打桩影响的地点并妥善保护。处理完高空和地下的障碍物，如影响邻近建筑物或构筑物的使用或安全时,要会同有关单位采取有效措施，予以处理。据轴线放出桩位线，用木撅或钢筋头钉好桩位，并用白灰作标志，以便于施打。场地应碾压平整，排水畅通，保证桩机的移动和稳定垂直。施工前必须打试验桩，其数量不少于2根，确定贯入度并校验施工材料是否符合设计要求和相关规定，打桩设备、施工工艺以及技术措施是否适宜。选择和确定打桩机进出路线的打桩顺序，制定施工方案。

2.1.2 操作工艺

静力压桩法的施工工艺如下:

1）测量定位:施工前放好轴线和每一个桩位，在桩位中心打1根短钢筋，并涂上油漆使标志明显。如在较软的场地施工，由于桩机的行走会挤走预定短钢筋,故当桩机大体就位后要重新测定桩位。

2）桩机就位:打桩机就位时，要对准桩位，保证垂直稳定，在施工中不发生倾斜、移动。

3）起吊预制桩:先拴好吊桩用的钢丝绳和索具，然后用索具捆住桩上端吊环附近处，一般不超过30 cm，再起动机器起吊预制桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，位置要准确；再在桩顶扣好桩帽或桩箍，即可除去索具。

4）稳桩:桩尖插入桩位后,先用较小的落距30～50 cm，桩入土一定深度，再使桩垂直稳定。10 m以内短桩可目测或用线坠双向校正；10 m以上或打接桩必须用线坠或经纬仪双向校正，不得目测。桩插入时垂直度偏差不得超过0.5%。桩在打入前，要在桩的机面或桩架上设置标尺,以便在施工中观测、记录。

5）打桩:打桩顺序根据基础的设计标高，先深后浅；依桩的规格要先大后小，先长后短。由于桩的密集程度不同，可自中间向两个方向对称进行或向四周进行；也可由一侧向单一方向进行。

6）接桩:在桩长不够的情况下，采用焊接接桩，其预制桩表面上的预埋件要清洁，上下节之间的间隙要用铁片垫实焊牢；焊接时，要采取措施，减少焊缝变形；焊缝要连续焊满。接桩时，一般在距地面l m左右时进行。上下桩节的中心线偏差不得大于10 mm，节点折曲矢高不得大于1‰桩长。接桩处入土前，要对外露铁件，再次补刷防腐漆。

7）送桩:设计要求送桩时，送桩的中心线要与桩身吻合一致，才能进行送桩。若桩顶不平，可用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的桩孔要立即回填密实。

8）检查验收:每根桩达到贯入度要求，桩尖标高进入持力层,接近设计标高或打至设计标高时，要进行中间验收。在控制时，一般要求最后三次十锤的平均贯入度，不大于规定的数值或以桩尖打至设计标高来控制，符合设计要求后，填好施工记录。如发现桩位与要求相差较大时，要会同有关单位研究处理，然后移桩机到新桩位。

图1～图4展示的是部分施工现场图。

图1 压桩机

图2 静力桩定位图

图3 静力桩接桩图

图4 接桩焊接图

2.2 施工过程中常见问题及相应措施

1）桩身上抬:由于静压桩是挤土桩，在场地桩数量较多、桩距较密的情况下，时常后压的桩会对已压桩产生挤压上抬，特别对于短桩，易形成所谓的吊脚桩。这种桩在做静载试验时，开始沉降较大，曲线较陡，但当桩尖达到持力层，承载力又有明显增加，沉降曲线又趋于平缓,这是桩身上抬的典型曲线。桩身上抬除了静载沉降偏大外，对桩而言可能会把接头拉断，桩尖脱空，同时大大增加对四周桩的水平挤压力，导致桩倾斜偏位。在处理上施工前合理安排压桩顺序，同一单体建筑物一般要求先压场地中央的桩，后压周边的桩；先压持力层较深的桩，后压较浅的桩。出现桩身上抬后一般采用复压的办法使桩基按正常使用,但对承受水平荷载的基础要慎重。

2）压桩达不到设计标高:现场施工出现了20 m、15 m、最短至13.5 m无法下压情况，参照所参考报告描述“填砂3 m，下为20～25 m淤泥”，根据沉桩情况分析,桩底应穿过淤泥层到达下部硬土层，可能情况为局部土层变化较大，或局部存在硬土夹层,或由于挤土效应部分桩进入硬土层较浅。因此建议沉桩时注意控制沉桩间隔时间，采用跳打等方式增加沉桩间隔时间，减少挤土效应；按规程要求控制终止压桩时“复压”次数与稳压时间以及其他必要措施，保证沉桩质量。

对已施工完成桩基，如有可能，可在较短桩长区域进行局部补充地质勘察，可准确分析情况产生的原因。对局部特别短的桩基，可在28 d以后取一根做桩基静载试验，根据试验结果确定是否可采用或另需补桩。也可采用“复压”工艺对沉桩较短桩基进行先行处理，一方面可根据复压结果进一步判断原因，另一方面也是对已完成桩的加强处理。

3）桩端封口不实:当桩尖有缝隙，地下水水头差的压力可使桩外的水通过缝隙进入桩管内腔，若桩尖附近的土质是泥质土，遇水易化软，从而直接影响桩的承载力。对于桩靴的焊接质量要求与端板间无间隙、错位，保证焊缝饱满，无气孔。焊接对称进行,焊接时间控制得当,焊接完成后自然冷却10 min左右方可施压，因高温焊缝遇水后变脆，容易开裂。工程上比较有效的补救技术措施是采用“填芯混凝土”法，即在管桩施压完毕后立即灌入高度为1.2 m左右的C20细石混凝土封底，桩端不漏水，桩端附近水压平衡，桩端土承受三相压力，承载力能保持稳定。

4）引孔压桩的问题。为了防止桩间的挤土效应太大，或土质太硬而使桩身较短，施工中往往采用引孔压桩的工艺，即先钻比管桩略小规格的直径钻孔，深度是桩长的（2/3～1）L，然后将管桩沿钻孔压下去。引孔应随引随压，中间间隔时间不宜太长，否则孔内积水，一是会软化桩端土，待水消散后孔底会留有一定空隙；二是积水往桩外壁冒，削弱了桩的侧摩阻力。对于较硬土质中引孔压桩还会有桩尖达不到引孔孔底的现象，施工完成后孔底积水使土体软化，使承载力达不到设计要求。