静压桩施工及常见质量问题的处理方法

PAGEPAGE10静压桩施工及常见质量问题的处理方法静压法施工是通过静力压桩机（见下图)的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。由于这种方法具有无噪音、无振动、无冲击力等优点；同时压桩桩型一般选用预应力管桩，该桩作基础具有工艺简明,质量可靠，造价低，检测方便的特性。两者的结合便大大推动了静压管桩应用。适用于软土地区、城市中心或建筑物密集处的桩基础工程,以及精密工厂的扩建工程。主要缺点有对周围建筑环境及地下管线有一定的影响,要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大;施工场地的地耐力要求较高，在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机；过大的压桩力(夹持力）易将管桩桩身夹破夹碎，或使管桩出现纵向裂缝不宜在地下障碍物或孤石较多的场地施工。HYPERLINK"http：//tupian.hudong.com/a2_23_21_01300000271817122554215202523_jpg.html？prd=zhengwenye_left_neirong_tupian”\o”静力压桩”\t”_blank"静力压桩机的结构图静力压桩机有机械式和液压式之分,压桩机的主要部件有桩架底盘2．压梁10、卷扬机5、滑轮组、配置和动力设备等，压桩时,先将桩起吊，对准桩位，将桩顶置于梁下，然后开动卷扬机牵引钢丝绳,逐渐将钢丝绳收紧，使活动压梁向下，将整个桩机的自重和配重荷载通过压梁压在桩项。当静压力大于桩尖阻力和桩身与土层之间的HYPERLINK”http://www。hudong。com/wiki/%E6%91％A9％E6％93％A6％E5％8A％9B”\o”摩擦力”摩擦力时，桩逐渐压入土中.常用压桩机的荷重有80t,120t，150t等数种，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达8000KN。图中1-垫板;2-底盘；3—操作平台；4-加重物仓;5—卷扬机；6—上段桩；7-加压钢丝绳；8—桩帽；9—油压表；10—活动压梁;11—桩架.关键词：桩；基础；施工一、静压桩沉桩机理沉桩施工时，桩尖“刺入”土体中时原状土的初应力状态受到破坏，造成桩尖下土体的压缩变形,土体对桩尖产生相应阻力，随着桩贯入压力的增大，当桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时，土体发生急剧变形而达到极限破坏,土体产生塑性流动(粘性土)或挤密侧移和下拖（砂土），在地表处，粘性土体会向上隆起,砂性土则会被拖带下沉。在地面深处由于上覆土层的压力,土体主要向桩周水平方向挤开，使贴近桩周处土体结构完全破坏。由于较大的辐射向压力的作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响，此时，桩身必然会受到土体的强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵抗，当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力，桩将继续“刺入”下沉。反之，则停止下沉.压桩时,地基土体受到强烈扰动，桩周土体的实际抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异。随着桩的沉入，桩与桩周土体之间将出现相对剪切位移，由于土体的抗剪强度和桩土之间的粘着力作用,土体对桩周表面产生摩阻力。当桩周土质较硬时，剪切面发生在桩与土的接触面上；当桩周土体较软时,剪切面一般发生在邻近于桩表面处的土体内，粘性土中随着桩的沉入，桩周土体的抗剪强度逐渐下降，直至降低到重塑强度.砂性土中，除松砂外，抗剪强度变化不大,各土层作用于桩上的桩侧摩阻力并不是一个常值,而是一个随着桩的继续下沉而显著减少的变值，桩下部摩阻力对沉桩阻力起显著作用，其值可占沉桩阻力的50～80％，它与桩周处土体强度成正比,与桩的入土深度成反比。二、静压桩施工 静力压桩在一般情况下是分段预制，为段压入、逐段接长.每节桩长度取决于桩架高度，通常6m左右．压桩桩长可达30m以上。接桩方法可采用焊接法、硫磺胶泥锚接法等。压桩一般是分节压入，逐段接长。为此，桩需分节预制。当第一节桩压入土中，其上端距地面2m左右时将第二节桩接上，继续压入。对每一根桩的压入，各工序应连续。1、静压桩施工的要求1）要做好施工现场的排水工作,以保证在沉桩过程中场地无积水,施工用水、用电已接入到施工现场规定之处.2）检查打桩机械设备、起重机具、压力表等。3)压桩机安装必须按设备说明和有关规定程序进行.4）启动门架支撑油缸，使门架微倾15度，以便插预制桩。5）当桩尖插入桩位后，微微启动压桩机油缸，待桩入土至50厘米时,再次校正桩的垂直度和平台的水平,然后再启动压桩机油缸，把桩徐徐压下，施工速度一般控制在2米/分钟以内即可.6)当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已达到持力层时，应随时进行稳压。7）压桩施工时,应派专人或开启自动记录设备，做好沉桩施工记录。8）沉桩施工前，应先试桩。试桩数量不少于两根，以确定贯入度及桩长,并校验压桩设备和沉桩施工工艺及技术措施是否符合实际要求。2、静压桩施工准备1）施工前，场地要达到“三通一平要求，使施工桩机设备能顺利进入施工现场.2）熟悉施工图纸，参加设计图会审,做好施工放线工作。编好桩位号和压桩行走路线程序等各项准备工作.3）做好现场清理地下空间障碍物工作，如旧建筑物的基础防空洞、地下管线等。4)边桩与周围建筑物的安全距离应大于4米以上，压桩区域内的场地边桩轴线外5米范围用压路机压实.5）为做好静压桩施工控制，必须备足必要的测量仪器。3、静压桩的验收、起吊、搬动、堆放1)预制静压桩大多由专业厂生产供应,进场后应与监理单位共同按“预制钢筋砼方桩（04G361)”和设计图纸及《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002)对静压桩进行验收，并要生产厂家提供预制方桩合格证、检测等有关质保资料(质量检验见附表一).2）预制桩应达到设计强度的70%方可起吊，强度达到100％方可运输.桩在起吊和搬运时，必须做到平衡，不得损坏。水平吊运可采用二点起吊，吊点距桩端0。207L（L为桩长）；一点起吊,吊点距桩端0。29L（L为预制桩长）；3)预制钢筋砼方桩的外观质量应符合下列规定:表面平整、密实，掉角深度不超过10毫米，局部蜂窝和掉角的缺损面积不得超过全部桩表面积的0。5％，并不得过分集中；砼的收缩裂缝深度不得大于20毫米，宽度不得大于0.15毫米，横向裂缝长度不得超过边长的1/2;桩顶与桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝或掉角.4）预制静压桩的堆放预制静压桩的堆放场地要求平整坚实,不得产生不均匀沉陷。堆放层数不得超过4层，不同规格的桩应分别堆放在不同地方.堆放必须二点垫高、垫平、垫实且必须采取有效的防滚、防滑措施。垫点为0.207L，要求垫点对齐.4、静压桩施工工艺流程静压桩施工顺序及工艺流程:测量放线→桩机就位→起吊预制桩→稳桩→压桩→接桩→送桩→检查验收→转移桩机。三、静压桩质量控制1、静压桩沉桩时，压桩的压力要根据现场的地质条件，通过对静力触探比贯入阻力平均值和标准贯入试验N值评估沉桩的可能性,选择好压桩机械设备。2、根据地质条件，单桩竖向极限承载力以及布桩密集程度等因素，压桩机应按定额总重量配制压重，压机的重量（不含静压桩机大履和小履重量）不宜小于单桩极限承载力的1.2倍.3、油压表必须经有资质的法定检测单位鉴定，并有鉴定合格证。4、静压桩沉桩控制应按设计标高，压桩力和稳压下沉量相结合的原则,并根据地质条件和设计要求综合确定。5、桩端进入坚硬、硬塑粘性土，中密以上粉土、砂土土层时，静压桩的压桩力为主要控制指标，桩端标高在征得设计单位同意后，可作为辅助控制指标.6、静压桩桩端进入持力层，达论文联盟WWW.LWLM.COM整理到综合确定的压桩力要求，但未达到设计标高时，宜保持稳压1～2分钟，稳压下沉量可根据地区经验确定。7、静压桩施工过程中，不得任意调整和校正桩的垂直度，避免对桩身产生较大的次生弯矩。静压桩穿越硬土层或进入持力层的过程中，除机械故障处，不得停止沉桩施工.8、压桩过程中，应检查压力、桩的垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度.9、压桩施工结束后，应做桩身的单桩竖向承载力试验和小应变检查桩身质量。10、沉桩质量控制　1)沉桩前，应清除周边和地下障碍物，平整场地，桩机移动范围内场地的地基承载力应满足桩机运行和机架垂直度的要求。　2)沉桩顺序一般采用先深后浅,自中间向两边对称前进，或自中间向四周进行。　3)桩插入土中定位时的垂直度偏差不得超过0.5%。　4)送桩结束后，应及时用碎石或黄砂回填密实。11、压桩过程中，不能随意中止，如因操作必须，停歇时间要短。中途停歇时间不得超过2小时，严禁中途停压造成沉桩困难。四、常见质量事故分析及处理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的桩产生挤压上抬，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、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,然后将管桩沿预钻孔压下去。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。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，遇水易软化，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。施焊对称进行，焊拉时间控制得当，焊接完成后自然冷却10分钟左右方可施打,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米左右的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、桩顶（底)开裂由于目前压桩机越来越大，最重可达6800KN，对于较硬土质，管桩有可能仍然压不到设计标高，在反复复压情况下，管桩桩身横向产生强烈应力,如果桩还是按常规配箍筋，桩顶混泥土抗拉不足开裂,产生垂直裂缝，为处理带来很大困难。另一种情况就是管桩由软弱土层突然进入硬持力层，没有经过渡层，桩机油压迅速升高，桩身受到瞬间冲击力也容易引起桩顶开裂，如果硬持力层面不平整，桩靴卡不进土引起桩头折断破碎，桩机油压又下降，再压时压力不稳定，吊线测量桩长发现比入土部分短。处理上事前改进桩尖形式(圆锥形桩尖易滑)，事后用压力灌浆把桩底破碎混凝土粘结住，适当折减承载力设计值.5、地质构造带由于受构造断裂的影响,地层结构受到改变,破碎带作为地下水通道常软化持力层。压桩时虽满足终压力及桩长要求，而静载时桩又不合格。不合格桩长范围可从8～30米都会出现，与规程统计的经验公式完全不符，在瘦狗岭断裂带曾有压桩长80米仍止不住，可见由于土体的破碎加上水的润滑,土的抗剪强度基本散失，压力不再随桩长的增加而增加,这要特别引起重视。对于有软硬夹层，尤其是硬夹层不厚的情况下，施工时桩尖到达硬夹层,由于超孔压的反向作用，使桩的终压力满足设计要求,而施工完成后随孔压消散,土抗剪强度还没恢复，静载时桩尖土承受更大的压力,传递到软弱下卧层后引起该层土压缩增大，进而桩顶下沉增加，位移不满足要求。6、基坑开挖由于静压桩逐渐用在高层建筑中,基坑开挖不可避免.应根据开挖深度考虑是否需要先围护开挖再沉桩的.边打桩边开挖是不可取的，先打桩后开挖应考虑对称均匀，如在中间开挖把土堆在周围就会造成四周和中心的土体高差悬殊，同时超孔隙水压及震动会使管桩倾斜或折断,所以合理制定基坑开挖方案是必不可少的。静压桩的沉桩机理非常复杂，与土质、土层排列、硬土层厚度、桩数、桩距、施工顺序、进度等有关。静压桩施工中出现的问题也各种各样，最常用的处理方法是提高终压力进行复压。往往桩在做完静载试验发现不合格后，还要增加静载试验或大应变检测,以确定更大范围不合格桩数量分布。有时基坑已开挖,桩头已凿去位置难确定,压桩机撤出现场，复压或补桩有一定困难,这就要采取其它一些措施处理不合格桩，如灌浆补强、降低桩承载力标准或扩大承台等。附表一钢筋混凝土预制桩质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩体质量检查基桩技术规范基桩技术规范2庄位偏差见规范见规范3承载力基桩技术规范基桩技术规范一般项目1砂、石、水泥、钢筋等原材料（现场预制时)符合设计要求检查出厂质保文件或抽样检查2混凝土配合比及强度（现场预制时）符合设计要求检查称量及查试块记录3成品桩外形表面平整、颜色均匀、调角深度<10mm，蜂窝面积小于总面积0。5%。观察4成品桩裂缝（收缩裂缝或起吊、装运、堆放引起的裂缝）深度〈20mm，宽度〈0。5mm，横向裂缝不应超过边长的一半裂缝测定仪，该项目在地下水由侵蚀地区及锤击数超过500击的桩长不适用5成品桩尺寸：横截面长桩顶对角线桩尖中心线桩身弯曲失高桩顶平整度mmmmmmmmmm±5<10〈10<1/1000L<2用钢尺测量用钢尺测量用钢尺测量用钢尺测量L为桩长用水平尺测量6电焊接桩:焊缝质量电焊结束后停歇时间上下节平面偏差节点弯曲失高min〉1.0〈10<1/1000L见规范秒表测定用钢尺测量用钢尺测量L为桩长7硫磺胶泥接桩：胶泥浇注时间浇注后停时间min〈2〉7秒表测定秒表测定8桩顶标高mm±50水准仪9停锤标高设计要求现场实测或查沉桩记录