第一章静压管桩的特点及其施工技术

 

　　1.1静压管桩的特点

 

　　1.1.1静压管桩的优越性

 

　　(1)静压管桩与锤击桩相比，具有无噪声，无振动，无冲击力，无锤击应力，桩的破损率小，桩身质量易保证，节约材料等优点。

 

　　(2)管桩的种类多，适应性强。管桩的种类分PTC（薄壁预应力砼管桩）、PC（预应力砼管桩）、PHC（预应力高强砼管桩），管桩的外径有300、400、500、550、600、800、1000等多种规格；设计人员可针对不同的建筑需要选用不同直径、型号的桩，布桩容易、经济，并且管桩单节桩长度种类多，搭配较灵活，对持力层起伏变化大的地质情况适应性强。

 

　　(3)管桩的质量易保证。管桩的大规模、集成化生产，对于生产管桩所需的原材料质量容易控制，对于生产工艺过程中的质量易控制，故管桩的质量易保证。

 

　　(4)沉桩质量可靠。静压桩机装有压力表，其桩的承载力可以从压力表中预估，对于地质情况可以进行验证，消除因地质勘查中出现的疏漏及存在的误差而产生承载力不足等方面的质量隐患。

 

　　(5)施工速度快，工效高，无污染，利于文明施工。静力压桩机自带吊装设备，并且管桩接桩采用钢端板焊接法，接桩速度快，工效高，管桩的生产在工厂生产，施工现场无污染，有利于文明施工。

 

　　1.2静压管桩的施工技术总结

 

　　1.2.1设备、管桩进场

 

　　静压桩工程使用的静力压桩机属大型设备。因此压桩机进场时间安排在晚上，进场前应做好准备工作，内容包括：提前铺设电缆、安装配电装置，架设好照明灯具；准备好起吊设备、工具；对影响车辆通行和起吊作业的设施，空中电缆提前清理和采取保护措施；项目部安全员对作业人员进行安全教育，交待安全作业事项，检查起吊设备、工具是否符合安全要求；作业人员应紧密配合，确保进场工作顺利进行。

 

　　预制桩运入现场时，根据压桩顺序、进度分阶段进场。进入现场的桩由材料员指定地点堆放，尽量靠近压桩区堆放，但不能影响压机开行路线。桩的起吊、运输、堆放按有关规范、标准要求。在开始运桩前，项目部安全员对运桩单位进行安全注意事项交底。

 

　　1.2.2施工方法和工艺流程

 

　　(1)施工方法

 

　　施工中严格按照《地基基础设计规范》、《建筑桩基技术规范》、《地基与基础工程施工及验收规范》、《工程测量规范》、《建筑施工安全检查标准》、《施工现场临时用电安全技术规范》、《建筑机械使用安全技术规程》及有关规定进行操作。

 

　　(2)工艺流程

 

　　(3)技术措施

 

　　①管桩进场验收

 

　　先张法预应力管桩运入工地后，会同监理、建设单位应对成品桩质量进行验收，并对生产厂家提供的产品合格证和抗弯性能检测报告进行核查。验收标准如下：

 

　　②压桩前准备工作

 

　　压桩前已做好平整场地工作，对压桩区域内的地表的沟塘、地下的暗沟、地下管线、地下障碍进行查勘和清除且满足桩机施工地面承载力。做好抄平放线工作，现场水准点设置不少于2个，建立施工轴线控制网，控制轴线延伸点设置不少于6个，水准点和控制轴线点均设置在不受压桩施工影响的地方，用水泥砂浆加固且用脚手架围起来，树立标识。水准点和控制轴线点必须经业主、监理复核确认。进入现场的预制桩必须检查其质量保证资料、制作日期，检查桩的尺寸误差和表观质量是否符合规范要求。桩的堆放场地要求平整坚实，桩要堆放整齐，并在场地周围设有排水措施。压桩机进场安装过程中应对各部件进行一次检查，油压表需经校验。桩位的允许偏差验收如下：

 

　　注：H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离

 

　　③桩起吊、运输、堆放技术措施

 

　　管桩在起吊和运输过程中应轻吊轻放，严禁碰撞、滚落；

 

　　管桩堆放、吊运支点位置如图A，也可以直接钩住管桩两端水平起吊，对不满足抗裂要求的应按吊点起吊，起吊时，绳索与桩的夹角应≥45度

 

　　施工前管桩吊立吊点位置如图B，如改变吊点位置，必须进行验算。

 

　　管桩堆放层数，应根据其强度，地面承载力、垫木及堆垛稳定性确定，φ400mm≤5层、φ400mm～φ450mm≤4层、φ500mm～φ600mm≤3层、φ700mm～φ800mm≤2层；

 

　　管桩应按支点位置放在垫枕上，层与层之间用垫木隔开，每层垫木应在同一水平面，各层垫木位置应在同一垂直线，堆垛时，必须在两侧打好防止滚垛的木楔。垫木不许用软木楔，腐朽木。若堆场地基经过特殊处理，也可采用着地平放。

 

　　（图B）

 

　　④压桩技术措施

 

　　正式压桩前应对工程控制轴线和水准点复查一次，施工过程中也应经常复查。桩位应按施工图、作业指导书进行测设，桩位测设偏差应小于20mm，测定时埋设地桩，桩位测定后由业主、监理复核后签字确认。

 

　　插桩时，桩尖应对准地桩，压机操作员利用悬锤校正机身，指挥员依据经纬仪和悬锤，指挥操作员在操作室调整桩身垂直度，偏差不超过0.5%，确保第一节桩的垂直度。每根桩应一次连续压到底，在接桩、送桩中间不得无故停歇，尽量缩短休歇的时间。测量员应测量桩位地面标高，根据设计桩顶标高计算送桩深度以控制桩顶标高。压桩过程中应随时注意保持桩的垂直度，若有偏移应及时调整。在桩身每米处标注标记，及时记录桩身入土深度和该深度时的压力值，密切注意油压值的变化并控制压桩速度，施工所需材料、工具、设备应准备充分，各工种应紧密配合，尽量避免缩短停歇时间。当一根桩压完后，若有露出地面的桩端必须在移之前截去，严禁用桩机强行将其扳断。确保截后桩的质量措施，严禁使用大锤硬砸，应将不需要截除的桩身部用钢抱箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿槽打穿后，用锤打下，用气割法切断钢筋。

 

　　管桩分段压入，接桩采用二氧化碳焊接法。当下节桩压至桩顶离地面0.8-1.5m处，下节桩的接头处设导向箍吊装上节桩就位，上下节桩必须对准并保持垂直偏差≤2mm，上下节桩接触面如不平整密实，应用钢片垫实并焊牢，用钢丝刷清理上、下桩节的端板，坡口处刷出金属光泽。将拼接四角点焊固定，再次进行检查，位置正确后进行对称焊接，施焊时使用2台二氧化碳保护焊机两人对称进行，以防节点变形不匀而引起桩身歪斜。焊接层数为三层，内层焊渣必须清理清理后再施焊外一层，焊缝要饱满，焊接质量应符合规范要求。焊接结束后应由业主监理进行验收，合格后待自然冷却8分钟后继续施压。接桩焊缝检验标准验收如下：

 

　　⑤送桩深度、桩顶标高控制技术措施

 

　　送桩深度应根据设计桩顶标高和桩位自然地面标高计算确定。工程开工前，施工员、质检员会同监理对现场使用的送桩器测量其长度，并记录在案。压桩开始前测量员应准确测量桩位自然地面标高，施工员根据设计桩顶标高、桩锚入承台长度、预留锚固钢筋长度、送桩器长度和测量员提供的桩位自然地面标高计算出准确的送桩深度，将计算结果通知监理和压桩操作员，并作好标记。

 

　　送桩开始前，应检查送桩器底面与桩顶面的平整情况，保证两者的垂直中心线在同一垂线上，送桩过程中，压机操作员应控制压力并密切注意油压值变化。桩顶标高偏差应控制在-50至+50mm。在送桩至接近设计桩顶标高时，施工员、质检员通知监理进行验收，在监理验收确认符合要求后停止送桩，记录员应在压桩记录上记录压桩过程的各项参数。施工过程中如发现压桩达不到设计标高，但压桩阻力明显过大，已达到或超过标定油压值时，应查明原因并及时通知业主、监理，经请示设计单位后采取相应的措施；施工过程中如发现压桩达到设计标高后，但压桩阻力明显小于设计值时，应查明原因并及时通知业主、监理，经请示设计单位后再采取相应得措施，且做好备注记录。

 

　　1.2.3施工过程中常见质量通病

 

　　(1)施工场地地面承载力不足，施工过程中桩机下陷，因桩机自重较大，容易因挤土而造成桩身倾斜和破坏。

 

　　(2)定位放线不准确，引起桩的偏位。

 

　　(3)桩身垂直度不能满足规范要求。

 

　　(4)管桩接头拼接。管桩由于是电焊连接，端板上的杂物清理不干净；接头处有空隙；电焊焊缝不饱满，焊渣未清理就继续施焊，夹渣，有气孔等；焊接好后未间歇就进行压桩；上下节桩没有对正就进行焊接。

 

　　(5)施工顺序不合理，造成挤土，产生桩位偏移和抬桩。

 

　　(6)管桩的质量不合格。

 

　　(7)桩机的夹持器造成桩的破损。

 

　　(8)由于截桩造成桩身破损。

 

　　(9)开挖过程中造成桩身倾斜、破坏。

 

　　1.2.4常见质量通病的原因分析及预防措施

 

　　(1)由于地质条件或施工现场积水等原因造成地面承载力不能满足压桩机施工的需要，所以在施工前要对施工场地进行处理，处理方式有：换土、挖排水沟、打砂桩、碎石桩、铺垫石料、打石灰桩等。

 

　　(2)施工放样要准确。对于施工放样首先要在仪器上保证符合测量等级要求，其次是基准线、控制点，要引测到不受压桩挤土扰动的地方，压桩过程中要不定期进行复核、校正；对于桩位所放的样桩，要在压桩过程中压一根复核一根。

 

　　(3)由于场地高低不平以及施工过程中监测不到位，造成桩的垂直度不能满足规范要求。在沉桩时桩身应垂直，垂直度偏差不得超过0.5%，应在距桩机不受影响范围内，成90°方向各设置经纬仪一台校准，并在压桩机压过一个和二个行程后再各进行校正一次。

 

　　(4)管桩的端板为钢端板，在制作过程和安装过程中存在一定的误差，在施工过程中垂直度和对桩误差，容易产生空隙等，故接桩焊接前，先将桩端板清理干净，加上定位板，然后把上段桩吊放在下段桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，接头处若有空隙，应采取锲形铁片全部填塞焊牢；拼接处坡口槽电焊应分层对称进行，焊缝应连续饱满（满足三级焊缝），焊渣应及时清除干净。

 

　　接桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%，焊缝应自然冷却，严禁用水冷却或焊好即压桩，在雨、雪天应采取可靠的防护措施。

 

　　(5)合理安排压桩顺序及桩机行走路线，应从中间向四周对称沉桩，先长后短等原则施工，避免挤土造成桩位偏移或抬桩。

 

　　(6)对于进场所用的管桩要严格把关，以防用错桩型，对进场管桩首先检查下列质保资料：原材料质量合格证；钢筋试验报告；预应力的张拉记录；强度报告；蒸汽养护记录和出厂合格证。然后进行外观检查并有记录，要填写桩的进场验收记录，如果存在质量问题，要有产品质量问题处理记录。

 

　　(7)由于管桩是混凝土制品，在制作方面存在涨模，管桩直径不均匀等现象，而压桩机的夹持器具是通过车床加工而成的钢夹具，在制作方面精确的多，故桩机的夹持器具或多或少的与管桩之间存在不切合，产生空隙的情况，加之有的压桩机夹持器具使用时间过长会产生磨损，桩机的夹持器具也会与管桩之间存在不切合，产生空隙的情况，所以在施工前应将桩放进夹持器具中试夹，看是否存在空隙，如果存在空隙，找出原因，进行修正，消除空隙。

 

　　(8)管桩一般不宜截桩，但在施工过程中由于压桩力过大或设计要求以压桩力为控制目标，所以存在桩顶标高达不到设计标高，就需要截桩，而截桩时如果采用大锤硬砸，容易造成桩身破损，截桩一般可采用如下几种方法：人工凿、混凝土切割机、液压紧箍式切断机、液压千斤顶式截桩器、钢锯、风镐等。特别强调的是采用人工截桩时应先将不需要截除的桩身上部用钢箍包紧，然后沿钢箍上沿凿，慢慢扩大，截断，钢筋可采用气割割除。

 

　　(9)在桩基开挖时由于以下原因造成桩身倾斜：

 

　　①地质条件，在软弱地层中如淤泥质地层较厚，造成桩的顶端处于悬臂状态。

 

　　②土方开挖顺序不当。

 

　　③大量沉桩挤土及大吨位压桩机行走后，使孔隙水压力增加，土方开挖时应力释放。

 

　　④基坑边堆土，造成基坑内桩周围土压力不均衡。

 

　　(10)预防措施：

 

　　①制定合理的开挖方案。

 

　　②在开挖前，应将没有达到设计标高的桩标出，小心保护，严防施工机械碰撞。

 

　　③在基坑周围设置应力释放孔（沟），使应力释放后再开挖。

 

　　④及时将基坑周围的土运走，减少桩周围土压力。

 

　　第二章彩虹嘉苑住宅小区实例

 

　　2.1工程概况

 

　　本工程为九栋多层，三栋小高层，皆为中铁大桥局集团第四工程有限公司职工的集资房。桩基采用的是PTC400（70）A-C70-11.12的静压管桩，单桩极限承载值为1600KN。施工场地为拆迁场地，地下有部分障碍。

 

　　建设单位：中铁大桥局集团第四工程有限公司

 

　　监理单位：浙江江南建设工程监理有限公司

 

　　施工单位：江苏长江机械化基础工程公司、江苏华东建设工程总公司

 

　　管桩供应单位：江苏建华管桩有限公司

 

　　2.2施工过程中的质量控制

 

　　2.2.1在施工过程中遇到下列质量问题

 

　　1、试桩承载力的检测结果达不到设计值；

 

　　2、工程桩桩位偏差；

 

　　3、静压桩机的陷机；

 

　　4、布桩过密产生挤土效应；

 

　　5、工程桩施工出现多起纵向裂纹、横向裂纹和爆裂；

 

　　2.2.2原因分析及解决措施：

 

　　1、试桩承载力不能满足设计承载力要求：在施工前期准备工作上，施工单位依据所掌握的技术资料（设计图纸、工程勘察报告等）编制试桩的施工组织设计。此施工组织设计获得监理单位、建设单位确认；根据图纸说明进行的试桩的桩长级配；施工过程由现场监理工程师旁站记录每米压桩力；在1600KN压桩力时停止施工，此时桩端进入持力层深度满足设计要求；但是静载试验结果不能满足设计单桩极限承载力。建设单位再次针对此地层进行一次详勘，报告证实此地质变化平坦，数据准确。施工单位提出再进行第二根试桩时应满足规范要求的停歇时间28天。监理单位、建设单位同意，第二根试桩结果满足设计单桩极限承载力。

 

　　2、工程桩桩位偏差：施工单位测量放样程序控制为，针对即将施工的工作量进行一次性的放样（如将A01栋的桩位一次性测放），报监理工程师验收合格后再进行施工。施工时再施工一根复合一根，两次站点不同，两次作比较，确保放样准确对点准确。工程桩桩位偏差是因为施工场地为拆迁场地，有老房屋基础和道路，工程桩被障碍物挤偏造成桩位偏差；施工单位提出并报监理单位、建设单位同意，进行清障工作，工程桩桩位符合规范偏差要求。

 

　　3、静压桩机的陷机：由于工程桩施工压力为1600KN，静压桩机的自重配备2400KN。施工场地经过清障处理，回填土料不合格（黑色淤泥质粘土），碾压不到位，造成静压桩机陷机。当施工场地陷机时造成以下危害：

 

　　a、施工机械的损坏，影响施工工期；

 

　　b、对已施工完的工程桩的桩位挤压造成偏移；

 

　　c、测量放样对点误差增加，形成桩位偏差；

 

　　最后建设单位将不合格土料挖开回填上合格的土料，满足了静压桩机行走施工要求。

 

　　4、布桩过密产生挤土效应：该基础采用筏型基础，群桩较多，布桩率超过规范要求，且在施工中已出现涌砂的现象，土体内的孔隙水压力已经开始作用了，若不及时处理会造成桩体上浮、拉裂桩身、土体位移、桩位移动、压桩力增大影响桩长影响进入持力层等；施工单位建议采取以下措施：

 

　　a、针对桩位进行引孔；

 

　　b、在布桩密集处设减压井、消压槽；

 

　　c、降低布桩率，增大桩位间距；

 

　　最后建设单位采用降低布桩率，增大桩位间距，小高层由原先PHC500（100）A-C80-12、12变更为PHC400（90）A-C80-12、12；降低了布桩率，增大了桩位间距，同时还降低了成本。

 

　　5、工程桩施工出现多起纵向裂纹、横向裂纹和爆裂：因为多层采用的是PTC400（70）A-C70-11、12的桩型属于薄壁管桩。施工中出现裂纹较为常见，原因管桩的壁厚薄，在施工场地磕下、碰下都会导致裂纹产生，还有管桩的桩身砼都是经过高压蒸气养护过比较脆，当压力达到1600KN时表皮产生纵向裂纹；还有管桩在制作时要求严格，若脱模剂涂刷不匀造成局部麻面、端头板安放倾斜、模具拼缝漏浆、模具几何尺寸变形等制作出的管桩在施工中都会出现质量问题，纵向裂纹、横向裂纹甚至爆裂。故在选择管桩供应商要实地考察、管桩进场仔细验收，发现桩身麻面、端头板倾斜等质量隐患的严格禁止使用。对已使用的进行质量检测判定合格否。便于采取补救措施。管桩的爆裂不仅和管桩的质量有关，施工机具同样有不可分割的关系，随着机械制造业的发展，夹桩器由原先四片，演变为现在主流八片，并开发出十二片甚至是十六片的夹桩器；管桩为圆环形，当夹桩器与管桩的表面接触的点越多其应力越均匀，管桩越不会爆裂。所以，随之建筑业、机械制造业的发展静压管桩的施工机具在不断的改进完善、管桩的生产在不断规范科学。

 

　　结语

 

　　针对上述情况，有几点体会：

 

　　1、在施工前期，要认真的查阅地质报告和施工场地，如果场地地质条件不能满足施工需要，施工场地要进行处理，保证桩机施工必须的地耐力，减少桩机下陷而对桩造成的挤压；

 

　　2、合理安排沉桩顺序及桩机行走路线，施工时宜先长后短，先中间后周边等原则。

 

　　3、适当控制沉桩速度和开挖速度，孔隙水压力随着沉桩速度的加快而快速加大，地基变位也加大，适当控制沉桩速度和开挖速度，可减少地基变位。

 

　　4、在软弱地基中，可采用降低地下水位，设置应力释放孔和防挤沟等方法，减少和加快消散沉桩引起的土体应力和孔隙水压力，以保证施工质量。

 

　　5、在沉桩和土方开挖过程中，应加强观测，及时发现问题，及时处理，这是采用科学的方法指导施工的前提。

 

　　沉桩工程是一道技术性很强的工序，在实际操作中一定要根据实际情况具体分析，并且不断收集资料，积累经验，只要采用科学的方法，就能够保证工程的质量。

 

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