一、概述

 

　　静压桩因施工时噪声小、无振动和无冲击力，且具有工程造价较低、长度易调整、施工速度快、压力值直观、现场简洁等优点，近年来在各类工程中被大量采用，特别是大吨位液压静力压桩机的应用，压桩力可达7000kN以上，使其适用性进一步提高。然而某些静压桩工程未慎重考虑场地条件、地质情况和使用条件等因素，使得桩身质量问题时有发生，并有增加的趋势，应当引起有关部门的重视。

 

　　挤土效应的产生原因是：压桩入土时引起周围土体的超孔隙：水压力升高和向四周的消散，以及与桩体积等量的土体在沉桩过程中向桩周发生侧向位移和隆起。此外，挤土还与土质、沉桩速率、流程和跟沉桩点的距离等有关。

 

　　二、静压管桩的优点

 

　　2.1施工质量有保证

 

　　静压法施工是通过压桩机的自重和桩架上的配重作反力将PHC管桩压人土中的一种沉桩工艺，在沉桩过程中，压桩力可直观、安全、准确地读出并自动记录下来，因而对桩承载力控制及判断精确度高；桩身质量及沉桩长度可用直接手段进行监测，人为干扰因素少，难以弄虚作假。因此，静压法单桩承载力比锤击法可靠，沉桩质量深得业主的信赖，并大大地减轻了监理工作强度，消除了设计者的担忧。

 

　　2.2对周边环境无影响

 

　　锤击法沉桩震动剧烈，噪音大，对周边环境影响大，这是锤击法的一大弊端。而静压法施工，无震动，无噪音，很适合在市区及其他对噪音有限制的地点施工。如在学校、医院、办公大院及住宅小区内外，精密仪器房附近区域内施工均可采用静力压桩，以使附近单位和居民的正常工作、生活环境不受噪音、震动干扰。在环保意识日益增强的现代社会，静压法施工的这一优势将会得到进一步的体现。

 

　　2.3施工应力小

 

　　锤击法沉桩时，由于锤击力的冲击和反射，使PHC管桩受到较大的压应力波和拉应力波，容易使桩头、桩身、接头等薄弱处产生裂纹，严重影响桩基质量。而静压法是慢而均匀的加载，无冲击和反射应力波，施工应力小且易控制。因此，采用静压法沉桩时，其PHC管桩的配筋率和混凝土强度等级均可降低一个等级，这意味着静压法可降低PHC管桩的制作成本。

 

　　2.4截桩量小

 

　　静压法送桩深度比锤击法深，且送桩后桩头质量较可靠。拔起长送桩器的能力，静压桩机要比打桩机强得多。因此，基坑开挖后PHC管桩截去量比锤击法小得多，尤其适用于有多层地下室的建筑工程。

 

　　2.5适应性好

 

　　在某些特殊地质（如在石灰岩地区或“上软下硬，软硬突变”的地层）条件下采用锤击法沉桩时，桩的破损率非常之高，所以在这些特殊地质条件的地区不宜采用锤击法施工，但静压法施工是将桩慢慢地压入土层中，遇到坚硬的岩面，也是慢慢地接触，直到加载至最大值，桩身一般不会被压坏。只要岩面坡度不太大，不产生桩身滑移，仍可保证沉桩质量。在实际工程中，遇到这些特殊地质条件时，采用“多桩大承台”的设计思想，配合使用改良的特殊钢桩尖，仍然可以收到较好的技术经济效益。

 

　　三、静压管桩的主要缺点

 

　　1、仍然具有挤士效应，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；

 

　　2、施工场地的地耐力要求较高，在新填上、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机；

 

　　3、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；

 

　　4、不宜在地下障碍物或孤石较多的场地施工。

 

　　四、静压管桩施工中的质量管理

 

　　4.1.1桩机的选择

 

　　必须根据具体工程的地质资料和设计的单桩承载力要求，准确地选择压桩机。一般情况下，桩机的压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的1.2-1.5倍，静压桩机采用抱压式桩机，夹具选择长夹具，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。

 

　　4.1.2施工准备

 

　　1、场地要求

 

　　施工现场的坡度不得大于l/l00，地耐力应不小于l40KN/m2。当桩机上坡时，坡度应控制在10%，放坡时卸掉桩机配重。对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l/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%。现场堆放不得超过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，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。

 

　　4.2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接桩→（送桩）→终压→（截桩）。

 

　　4.3压桩施工过程的质量管理

 

　　4.3.1底桩（第一节入土的桩）的定点

 

　　虽然在放线与定桩位时已经核查过，但是经验不足或技术水平不高的施工技术人员往往在放底桩时偏离原定的桩位，从而导致成桩的偏位。建议在每个桩位处用石灰或贝灰以原定的桩心为圆心、以该桩的桩径为直径画一圆圈，压底桩时以此圆圈为准，控制桩不偏离该圆圈，使成桩的偏位尽可能减小。

 

　　4.3.2桩身垂直度的控制

 

　　由于静压管桩桩机驾驶室内一般会悬挂一吊有重锤的绳线，由开机员以此线为准控制桩一个方向的垂直度，因而另一方向的垂直度必须另外控制，方法就是在垂直于桩与此绳线连接的地方（即另一正交方向）另设一吊重锤的绳线（视线要通透），以这两条绳线来控制桩的垂直度。当桩在两个方向都已经垂直的情况下方允许压桩，而且在压桩过程中要经常检查桩身垂直度。

 

　　4.3.3接桩及焊缝控制

 

　　接桩前，应保汪上下两节桩的顺直，而且两桩桩心的错位偏差不宜大于2mm（宜设置接桩导向箍）。管桩施工中主要采用焊接接桩法，在焊接前应该把两节桩的端头板用钢刷清刷干净，直至坡口露出金属光泽，而且应该保证上节桩已经垂直后方能焊接。焊接时最好两个焊工同时进行，先在坡f1圆周上对称点焊4～6点，焊接层数不少于2层，每层焊渣必须清理干净，保证焊缝连续饱满，自然冷却约8～l0分钟（严禁用水冷却或焊完即压），防止高温的焊缝遇水变脆而被压坏。

 

　　4.3.4压桩过程的施工记录

 

　　为了便于控制终止压桩，必须详细记录压桩过程的压力与桩入土深度，了解桩尖人持力层深度是否满足设计要求以及桩穿过各土层时的压力值。

 

　　4.3.5终压（即终止压桩）标准

 

　　终压标准应该以质监部门、设计单位、建设单位、勘察单位及监理单位等有关部门在试桩会议中根据试桩的实际情况确定的标准为准则

 

　　1、当桩端持力层为黏土、粉质黏土时，主要控制桩端达到的设计深度，终压值RQ：（0.6～1.3）Rk。

 

　　2、当桩端持力层为标贯击数较低、中密以下的粉细砂时，以控制桩端人持力层深度为主，终压值作参考，Q=（1.6～2.0）Rk。

 

　　3、当桩端持力层为标贯击数较高，中密以上的中粗砂、砾砂时，以控制终压值为主，Q=（1.8～2.5）Rk，长桩取低值，短桩取高值；击数低取低值，击数高取高值。

 

　　4.4桩头填芯的质量控制

 

　　由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台，因此桩头嵌入承台的长度不宜太短，有关管桩技术规范规定不宜小于10cm。从日本桩基的典型震害实例调查中可知，有不少是由于桩嵌入承台长度不足，抗拔不够，因此在地震设防区有必要把桩嵌入承台的长度加长，且桩头的插筋长度也应加长及增加配筋量，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。这一环节的重要性显而易见，工程有关技术管理人员应该加强这一环节的质量控制。

 

　　4.5截桩的质量检查

 

　　4.5.1桩身垂直度及桩身质量的检查

 

　　桩身的垂直度可以用垂球吊线的办法来量测，对不符合规范要求的，应及时报送设计单位，由设计单位提出补强修改意见。

 

　　4.5.2桩顶标高及偏位情况的检查

 

　　基础开挖后，应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量，并把记录资料完整地整理一份报送设计单位，由设计单位提出方案，解决那些桩顶标高低于设计标高以及桩偏位超过规范要求的情况。

 

　　4.5.3单桩竖向承载力的检测

 

　　目前主要采用静荷载试验的方法来检测成桩的单桩竖向承载力，由设计单位、质监部门、施工单位、建设单位及监理单位等有关部门举行点桩会议，选取较具代表性的桩进行静荷载试验。静荷载检测时一般用慢速维持荷载法，并要求工程有关技术管理人员进行现场监督，详细记录最终沉降量和残余沉降量等。特别要注意检测桩机在进场、退场及移动过程中不要碰撞到任何工程桩。

 

　　五、常见质量问题分析与处理

 

　　4.6.1桩倾斜

 

　　插桩初压即有较大幅度的桩端走位和倾斜。碰到此种情况，很可能在地面下不远处有障碍物。处理的措施主要是在压桩施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物彻底清理干净。

 

　　4.6.2桩尖达不到设计深度

 

　　静压管桩施工时，若发生个别桩长达不到设计深度，其原因可能是：

 

　　1、桩尖碰到了局部的较厚夹层或其他硬层。

 

　　2、中断沉桩时间过长。由于设备故障或其他特殊原因，致使沉桩过程突然中断，若延续时间过长，沉桩阻力增加，使桩无法沉到设计深度。

 

　　3、接桩时，桩尖停留在硬土层内，若时间拖长，很可能不能继续沉桩。发生管桩沉不下去时，应冷静分析原因，找出对策才能继续施工，切不要盲目加大压桩力强行沉桩。

 

　　4.6.3桩尖达不到设计深度

 

　　基坑开挖不当引起大面积群桩倾斜挖土引起基桩的倾斜，直接起因是挖土方法不当，将基坑挖得太深或将挖出的土堆放在基坑边坡附近，因而产生侧向压力，加上泥土本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力乘机向开挖方向释放，加剧了淤泥向开挖方向流动，而管桩对水平力的抵抗能力小，于是随着土体的位移而向开挖方向倾斜，造成桩顶大量位移。发生这样的事故先要进行调查分析，弄清哪些桩报废，哪些桩还可以用，哪些桩应折减其承载力，然后根据实际情况进行补桩。为防止此类工程事故的发生，应严禁边篷桩边开挖，开挖宜在基桩全部完成并至少隔l5天后进行，挖土宜逐层均匀进行，桩周土体高差不宜超过lm，注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定，基坑顶部周边不得堆土或堆放其他重物等。

 

　　4.6.4桩身上浮

 

　　当工程桩较短或桩较密集时较容易发生桩身上浮的情况，此时采取复压是一较有效的补救措施。所谓复压指的是已经压好的桩再进行静压的一种措施。

 

　　5.降低压桩挤土不良影响的措施

 

　　5.1设计中对桩间距及桩型的合理选择

 

　　部分工程的挤土危害在设计中就已显现，如一些设计在布桩时仅注意到本承台内的桩距，而忽视了承台之间边桩的间距。如某移动通信综合楼桩上浮实录。该工程采用Φ550管桩，九桩承台内1700mm，为3.1d，两相邻九桩承台之边桩距1650mm，为3d。施工中观测到桩顶出现了9～149的上浮量。两相邻边桩或群桩中部上浮量较大。笔者认为，按上图情况布桩时两承台边桩中心距至少应按18桩承台要求的桩径（3.5d）考虑布桩，以降低挤土、浮桩所带来的不良后果，试验证明该工程由于桩身上浮导致了承载力的下降。另一方面在设计过程中可以选用稍大一级的管径的桩，适当扩大桩距，减少桩数，以降低压桩引起的地基变形值和超孔隙水压力。对于桩尖的设计，尽可能应用开口桩尖，减小桩的上浮机会，缩小其影响范围。

 

　　5.2减少排土量的措施——预钻孔压桩

 

　　减少排土量的主要措施采用预钻孔压桩，将排挤土桩变为低排挤土桩。具体做法是在原来的桩位上用螺旋出土器预先钻一个孔，然后将桩压入，钻孔的孔径和深度可根据土质情况做适当调整，根据经验一般情况可在桩身体积1/3左右取值（即孔径占桩径2/3左右，深度占桩长2/3左右）

 

　　5.3增设排水措施——提高土的压缩性

 

　　真实的土体，无论哪种土质，或多或少都具有一定的可压缩性，粘性土的渗透性很低，排水条件不良时，显示不可压缩或低压缩的特性，如果我们在土中设置合理的排水通道，使挤土产生的孔隙水压力及时消失，就可以减小桩的贯入阻力，降低挤土效应。

 

　　5.4设置应力释放孔

 

　　在沉桩区内或在沉桩区外，或在被保护建筑物地下管线附近设置一些钻孔，当发生挤土时，可以起到缓解和隔断挤土通道的作用。孔洞中可以是孔，也可以填充松散材料。应力释放孔的布置比较灵活，可在压桩前后设置。针对一些施工现场采用挖防挤沟的措施减轻挤土影响，笔者认为其原理与应力释放孔是相同的，但由于挖孔深度所至，只能消除部分浅层挤土影响，对深部挤土起不到作用。

 

　　5.5优化施工流水

 

　　挤土效应的理论分析中假定桩周土是均匀的，但实际上土是被挤向阻力小的方向。例如，在周围有保护建筑的情况下，对着保护建筑方向压桩要比背着建筑的方向压桩的危害大的多。实测资料表明，在现场空旷的条件下，为使压桩中各桩的压力阻力基本接近，入桩线路应选择单向行进，且按先中央后周围，由里向外压桩。占地面积的施工现场可采用分区作业的办法，这样也可以防止超孔隙水压在某一区域的过大积累。

 

　　六、结束语

 

　　控制压桩速率

 

　　压桩速率的控制，不是一个定量的问题，可根据挤土过程中不同情况而定。施工采用一次性连续施压到底，则桩的上浮机率大，采用大流水法施工，轮流多次将桩施压到底，桩的上浮机率小。因此有必要计划控制单桩一次性压入时间和每天压桩数量，因为土中应力的传递，超孔隙水压力的消散都需要一个时间过程。