静压管桩施工技术具有低噪声、无震动、无污染、成本低、施工快等特点, 伴随建筑业的发展,静压预应力管桩由原来的低压桩力 (1000～2000KN) 、小规格管桩(300mm、400mm) 发展到目前高强度(C80) 、大压桩力(6000KN～8000KN) 、大规格的管桩( 500 ～600mm) 。目前管桩直径一般为300、400、500、600mm, 壁厚为70、95、105、125mm, 类型为A型(抗压) 、AB(抗拨)型, 桩身混凝土强度多采用C80, 桩长一般为8～12m, 5～7m 短桩根据施工需要向厂家订货。桩尖形式主要有封口型及开口型, 其中封口型又分为十字型及圆锥型, 不同的桩尖适用于不同的地质情况。本文通过一工程实例, 总结静压管桩施工经验供大家参考。

一  工程实例

工程地上10层, 地下1层, 建筑高度40.35m, 建筑面积为12572m² 建筑结构类型: 二类高层建筑, 现浇框剪、框架结构。

工程地质情况:

①人工填土层平均价格厚4.2m;

②残积粘性土层均厚4.1m;

③砂砾层均厚5.1m;

④全风化岩层   中风化岩层  微风化岩层

二期基岩均厚22.9m, 顶面埋深17.1-27.95m

桩基工程安全等级为一级, 采用静压PHCΦ500mm 预应力C80 管桩,管壁厚125mm, 单桩设计承载力:抗压2000KN, 抗拨1000KN。桩端持力层为④二期基岩的全风化岩层, 桩长为18～25m。桩顶设计标高为-6.5m, 局部达-7.5m, 工程桩总数213 根.

二  施工技术

(一) 机械选择

压桩机的选型一般按1.2～1.5倍管桩极限承载力取值, 静压桩机采用抱压式, 本工程选用全液压静力压桩机(YZY-600 型) 桩机。桩机的夹角具选择长夹具, 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。送桩器应考虑施工中有超深送桩,但送桩一般不宜超过4m。

(二) 施工准备

1、场地要求现场的坡度不宜大于1/100, 地耐力应不小于140KN/m²。当桩机上坡时, 坡度应控制在10%, 上坡时卸掉桩机配置。对桩机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1/2 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, 强度应达到设计值的100%，现场堆放不能超过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, 将轴线控制点引出6～8m, 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。

图1 施工平面图

(三) 压桩顺序

对多于5 根的群桩承台应考虑压桩时的挤土效应, 应先施压, 后压群桩周边较少桩的承台; 不同深度的桩基,应先深后浅, 先大后小; 尽量避免因桩机多次行走扰动地面土层, 使地面沉陷; 以经济合理、运桩、喂桩方便为原则, 根据场地情况, 决定先压桩再开挖基坑。分3 个施工区段,如图1所示

 A、C 区管桩采取逐排压桩, B 区的核心筒下的2 个承台的桩较密集,每个承台的桩数9 根, 横纵桩距为3.2D、3.6D(D 为桩径) , 采取由中间向两个方向对称施工的压桩方法。

( 四) 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 节桩→( 送桩) →终桩。

( 五) 压桩技术

1、桩机就位

桩机移至桩位置, 将桩机调平, 使夹持器的中心对正桩位中心。

2、管桩就位

用桩机上的吊车吊起就近的管桩, 指挥员指令吊车慢慢把管桩放入夹持箱内。当管桩下放至地面250px 处停车, 夹持器把管桩夹紧, 吊车的吊钩放松。夹桩的压力不大于5Mpa, 并应逐次加压。管桩对中方法: 将钢筋制成的Φ500mm 的模具放置在地面上, 模具的中心对桩位中心, 而管桩周边与模具的周边对齐。管桩对中后, 提起管桩少许, 进行桩尖焊接, 本工程采用十字式桩尖。

3、压桩

A、压好第1节桩是保证整根压桩质量的关键, 定位和垂直度应严格控制, 压入时, 先应根据机上水平仪调平机台, 同时须在桩机的正面和侧面分别设经纬仪或吊线锤, 监控下桩垂直度, 桩身垂直度偏差不宜大于0.5%,压桩速度不得大于1.8M/min。若桩身垂直度偏大,须拨出已压入部分并根据经纬仪指示调整机台水平度使桩身垂直,同时记录此时机上水平仪的偏差量作为下次调平的修正值, 再行压入, 并认真注意压桩时的桩身和压力表的变化情况,如有异常偏移或倾斜立即分析原因, 并采取校正措施, 在确认压入方向无异常时,方可连续施压。

B、应合理调配管节长度,尽量避免接桩时桩尖处于或接近硬持力层,管桩接头数不宜超过3个。同一承台桩的接头位置应相互错开。

C、由于全风化岩面起伏变化大,管桩终压后会造成桩长不一, 有砍桩与超送( 后接桩) , 露出地面的管桩应及时截桩, 截至地面以下300 ～500mm, 以免桩机行走时损坏管桩。对超送桩的, 待以后土方开挖后再进行接桩, 视超送长度可采取人工挖孔、四周挖土接桩, 或直接降低承台垫层标高, 但应确保桩顶嵌入承台100mm。

D、现场测量员对压桩过程进行全程测点测量, 以保证桩的垂直度。

E、遇下列情况之一时应暂停压桩, 并及时与设计、监理等有关人员研究处理:

①压力值突然下降, 沉降量突然增大;

②桩身混凝土剥落、破碎;

③桩身突然倾斜、跑位, 桩周涌水;

④地面明显隆起, 邻桩上浮或位移过大;

⑤按设计图上要求的桩长压桩, 压桩力未达到设计值;

⑥单桩承载力已满足设计值, 压桩长度不能达到设计要求。

F、桩压好后桩头高出地面的部分及时截除, 严禁施工机械碰撞或将桩头用作拉锚点, 送桩遗留的孔洞宜用小木板进行覆盖。

G、本工程在压桩过程中认真记好压桩时间, 压入桩长、所施压力等读数, 以判断桩的质量和承载力, 当压力表读数突然上升或下降时, 应停机对照地质资料进行分析, 看是否碰到障碍物, 或产生断桩等情况, 施工中禁止间断压桩。

4、接桩

本工程的桩接头采用CO₂ 气体保护焊, CO₂ 气体保护焊是以CO₂ 作为保护气体介质, 依靠焊比和焊件之间产生电弧来熔化金属进行焊接, 以CO₂气体在电弧周围造成局部的保护层,以防止有害气体的侵入, 保证焊接过程的稳定性, 从而获得高质量的焊缝。CO₂ 纯度要求不低于99.5%, 否则会降低焊缝机械性能和产生气孔, 焊接作业区应设逢布防风措施。

A、需接桩时, 其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.8～1.0m,  便于接桩焊接操作, 上下节桩段错位偏差不应大于2mm。

B、管桩对接前, 上下端板表面应用铁刷子清刷干净, 坡口处应刷至露出金属光泽。

C、管桩接桩一般为“U”形坡口, 可采用JM-56 型的( 屈服强度420Mpa,抗拉强度500Mpa, 延伸率22%) Φ2 或Φ2.5 焊丝。焊接时宜先在坡口周围上对称点焊4～6 点, 再分层施焊, 施焊宜由2 个焊工对称进行。

D、焊接层数不得小于3 层, 内层焊渣必须清理干净后方能焊外层, 焊缝应饱满连续。每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷, 根部必须焊透。焊接部分不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣、裂缝等有害缺陷。表面加强焊缝堆高宜≤1mm, 焊接后应进行外观检查,发现有缺陷应返工修整, 桩端处间隙采用厚薄适当、加工成楔形的铁片填实焊牢。

E、尽可能缩小接桩时间, 焊好的桩接头应自然冷却后才可继续压桩,自然冷却时间不宜少于8min, 严禁用水冷却或焊好后立即施压。焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。

5、送桩

本工程送桩长度为0.5～4.5m, 当桩顶压至接近地面需要送桩时, 应测量出桩垂直度并检查桩顶质量、合格后立即送桩。送桩器的中心与管桩中心线应吻合一致。

6、终压

正式压桩前, 分别对不同的桩型进行试压桩, 确定压桩的终压技术参数为: 以压桩力为主要控制指标, 有效桩长为参考参数。当有效桩长小于20m 时的终压值取18M pa( 4500KN) ,当有效长小于15m 时, 取终压值19M pa( 4750KN) , 满压不再贯入后复压3 次, 间隔5min, 每次持荷10s, 总沉降量不超过10mm。

7、截桩

桩头截除采用锯桩器截断, 禁用大锤敲击或强行扳拉截桩。桩顶标高偏差不得大于50px。电动切割机通过螺栓连接固定在抱箍上, 通过手柄, 进行割桩工作, 割桩时需加水, 操作时需要换几个方向。

三、施工质量控制要点

(一) 加强管桩的进场检查验收工作。管桩使用前应进行全数的外观检查，桩的表面应平整、密实，掉角的深度不应超过10mm，且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩表面全部面积的0.5%,并不得过分集中。管桩的吊运应轻吊轻放、避免剧烈碰撞, 进场的管桩应分类堆放整齐, 垫木宜用耐压的枕木, 不得用有棱角的金属构件替代。管桩堆放超过2 层时, 应用吊机取桩、严禁拖桩。当堆放管桩不超过2 层时, 可拖拉取桩, 但拖地端应用废轮胎等弹性材料保护。

(二) 压桩施工过程中, 应对周围建筑物和围墙进行变形监测, 并做好记录。

(三) 对群桩承台压桩时, 应考虑挤土效应。静压桩的桩位复核一般在土方开挖后进行, 土方开挖施工中应注意桩的成品保护, 考虑土体反弹, 土方开挖宜在压桩后的2 周后进行, 应采取分层均匀开挖, 每次开挖的深度应视土质情况确定, 粘性土一般控制开挖深度为1.5～2.5m, 淤泥质土的开挖深度一般控制在0.5～1.5m, 土方开挖时采取了由四周分层均匀开挖,桩间较密的土方采用小型反铲开挖,则土层中的挤土应力被均匀地释放。

(四) 地质报告表明本工程的孤石较多, 对有孤石桩位采取补勘措施,探明孤石的大小、位置, 因本工程孤石埋藏较浅, 对小孤石可采取用送桩器进行排挤引孔, 体积大的先用挖土机清除。

(五) 根据地质报告和实际情况确定配桩计划, 并考虑同一承台的桩接头位置应错开。

(六) 第1 节桩入土垂直度偏差应控制在0.5%内, 桩身垂直度度偏差小于1%。

(七) 终压值由设计单位根据现场试桩情况及工程地质勘探报告等确定, 一般磨擦桩以桩长为控制条件:

①大于20m 的端承磨擦桩以桩长为主, 终压对照;

②对于15～20m 长的桩, 密实砂土持力层时, 应以终压力达2.0～2.5 倍的设计荷载为终压控制条件, 稳压不少于3 次;

③ 对于长度小15m桩, 粘土持力层时, 应以终压力为终压控制条件; 宜连续多次复压。

(八)管桩与承台间的连接是靠管桩伸入承台及顶部现浇的桩芯混凝土, 因此, 管桩入承台高度及锚筋长度必须确保。