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摘要：本文探讨了预应力管桩静压沉桩的施工技术及需要注意的事项，并举了两个工程实例加以说明。
关键词：预应力管桩；静压施工；注意事项
静压法沉桩主要以静力来代替冲击力,采用锤击法沉桩的基本程序,应根据设计要求及施工条件制订施工方案和编制施工组织设计,正确判断沉桩阻力,合理选用沉桩设备和施工工艺。预估沉桩阻力时,首先分析桩型、尺寸、重量、埋入深度、结构形式以及地基土质、土层排列和硬土层厚度等条件,对各种埋入深度时的沉桩阻力大小作出正确判断,以利于选用能满足设定和特定地基条件的,具有足够静压力的沉桩设备,将桩顺利地下沉到预定的设计标高。
1静压法施工技术
分析资料表明,沉桩阻力的大小和分布规律的影响因素主要是土质、土层排列、硬土层厚度、埋入持力层深度等。沉桩阻力由桩侧摩阻力和桩尖阻力组成的。一般情况下,二者占沉桩阻力的比例是一个变值。当桩的入土深度较大时,通常桩侧摩阻力是主要的。当桩尖土层较硬时,桩尖阻力占沉桩阻力的比例将会明显较大。在沉桩过程中,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小的变值,所以在沉桩过程中,要考虑地基土层的成层状态及各岩土层的特性,不能机械地将各层土体对桩身摩阻力进行叠加,造成沉桩阻力估计过大或静压力不足的现象。静压法沉桩时,应考虑桩尖附近土体综合强度特性,主要有桩的大小尺寸和桩尖土体的破坏机理,以利于沉桩的顺利进行。
试验资料表明,一般在匀质粘性土层中,影响桩尖阻力的桩尖附近土层范围为桩尖以上2.5倍桩径和桩尖最大截面以下2.5倍桩径。当桩尖阻力影响范围内存在相差较大的不同土层时,就不能简单按上述界限内土层强度的平均值来考虑桩尖阻力,否则将会造成桩尖阻力估算过高的不合理现象。
(1)当桩尖为硬土层,桩尖以上2.5倍桩径范围内存在软土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上2.50倍桩径范围内土层的平均值。
(2)当桩尖为软土层,桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内有硬土层时,桩尖阻力仍决定于桩尖以上2.50倍桩径范围内土层的平均值。
(3)当桩尖为硬土层,桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内有软土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上桩尖最大截面以下2.50倍桩径范围内土层的平均值。
(4)当桩尖为软土层,桩尖以上2.5倍桩径范围内有硬土层时,桩尖阻力仍决定于桩尖以上桩尖最大截面以下2.50倍桩径范围内土层的平均值。
(5)当桩尖处的土层强度较高,桩尖以上2.5倍桩径范围和桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内均存在软土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上2.5倍桩径范围和桩尖最大截面以下2.50倍桩径范围内土层的平均值中的较小值。
(6)当桩尖处的土层强度较低,桩尖以上2.5倍桩径范围或桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内均存在硬土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上2.5倍桩径范围平均值中。
(7)当桩尖处的土层强度较低,软土层的层厚又小于桩尖长度或桩尖长度1.5倍桩径时,桩尖阻力桩决定于桩尖以上2.5倍桩径范围或桩尖最大截面2.5倍桩径范围内土层强度平均值中的较小值。
2静压法沉桩时应注意的事项
(1)施工前应认真仔细查阅场地岩工程地质资料,减少施工过程中压桩穿越复杂岩土层中的停顿时间,确保压桩的顺利进行。
(2)根据设计平面图及建筑物红线,采用测量仪器进行测放,并清除桩位地下孤石、旧基础等障碍物。
(3)桩机就位后,将桩机调至水平并进行吊桩,送入夹持器中,使桩尖对准桩位,再将桩机进行校正,使桩机保持水平状态,桩身保持垂直。
(4)当桩段落位及其垂直度符合要求、桩机平稳后,方可进行压桩工序,在压桩过程中,工作人员要互相配合,要进行仔细观察,确保桩身垂直,记录好仪表读数、桩体的入土深度等,确保压桩工作顺利进行。
(5)静压法沉桩一般采用分段压入、逐渐拉长的方法,其接桩方法主要有焊接法和浆锚法,当分段桩顶压至地面约0.5m,进行接桩工作,并确保上、下桩段中心线垂直对齐,接桩材料完整、饱满。
(6)当桩压至设计深度或桩基础持力岩土层时,应仔细观察仪表,并根据设计单桩极限承载力确定是否满足设计要求,当桩长达到设计深度,而油压表值未达设计单桩极限承载力值时,应继续压桩,直至满足设计要求为止。当沉桩压力过大,或桩机失衡时,应及时停压,并应采取相应措施,以免造成断桩或其它事故的发生。
(7)应严格按桩基规范,结合设计要求及施工组织设计方案进行施工,并按有关规范进行验桩、测桩,确保成桩质量,防止施工质量、安全事故发生。
3 工程实例分析
(1) 华荗公司厂房,位于宝美开发区,场地岩土层分布:0～2.5m为素填土:粉质粘土为主,稍压实;2.5～3.5m为耕土:粉质粘土为主,可塑;3.5～25m为淤泥:粘粒为主,软塑,局部流塑;25～26.5m为全风化岩:26.5～28m为强风化岩:28～32.5m为中风化岩。
设计采用φ400预应力混凝土管桩基础,桩长27～28m,单桩承载力为1200kN,原采用锤击法施工,但由于该场地淤泥层较厚,且为软塑,局部流塑。由于场地上覆较厚的软土,其摩阻力低,由软土进入较坚硬的强风化岩时采用锤击法施工易造成桩身发生倾斜,导致断桩。经分析,若改用钻孔灌注桩或地基处理方案,会造成施工进度慢,且违反了规范有关要求,对以后建筑物的使用功能造成相当大的影响。对静压法进行沉桩阻力分析,场地上部为软土层,沉桩较易;下部桩尖为硬土层,桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内有軟土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上桩尖最大截面以下2.50倍桩径范围内土层的平均值,桩尖阻力是有保证。场地宜改用静压法施工,克服桩身偏移造成断桩的问题,完满完成施工任务,经单桩竖向静载试验检测,单桩承载力特征值Ra＞1200kN,满足设计要求。
(2) 诗墩花园,位诗墩开发区,场地岩土层分布:0～3.2m为杂填土:粉质粘土为主,含大量建筑垃圾,稍压实;3.2～8.1m为淤泥质土:粘粒为主局部含粉砂及贝壳碎片,软塑;8.1～19.4m为细砂:含少量粘粒,松散;19.4～32m为全风化岩:32～41.5m为强风化岩。
设计采用φ400预应力混凝土管桩基础,桩长约35m,单桩设计承载力为1500kN,原采用锤击法施工,桩长约38m。因建筑场地位于市中心的老城区,东侧为天沙河河堤,西、南、北侧为已建的三层老建筑物,距本场地仅6m,采用的换填垫层法处理地基。沉桩分析同例1。本场地也可采用锤击式预应力管桩、钻孔灌注桩或地基处理方案。若采用锤击法施工有下列弊端:①易对河堤和老建筑物产生振动液化,可能会产生严重的破坏后果;②锤击法施工噪音较大,且附近有居民楼,影响较大,易造成噪声污染。若采用钻孔灌注桩泥浆污染严重,施工进度慢、成本高。地基处理方案的沉降往往较大,经济上不合理。设计最后采用静压法施工,桩长约35m,不仅没有对河堤稳定及周边老建筑物的安全造成影响,而且解决了噪音污染等扰民问题。经单桩竖向静载试验检测,3根桩单桩竖向承载力特征值Ra＞1500kN,满足设计要求。本工程受到了设计、业主及市民的好评。
4 结束语
(1)静压法预应力混凝土管桩施工具有无噪音、无振动、无冲击力、施工应力小等优点,可减少打桩对地基和邻近建筑物的影响,桩顶不易损坏,不易产生偏心沉桩,沉桩精度高,节省管桩材料和降低工程成本,且能在沉桩中测定沉桩阻力为设计施工提供参数,并预估和验证桩的承载能力等优点。
(2)静压法预应力混凝土管桩施工,不论在一般地层中或在淤泥层相对较厚等岩土层中,较锤击法均具有一定的优越性,随着社会的发展,静压法沉桩将发挥更大的社会效益和经济效益。
参考文献:
[1]《桩基工程手册》编写委员会.桩基工程手册[M].中国建筑工业出版社.
[2]顾晓鲁,钱鸿缙,等.地基与基础(第3版)[M].中国建筑工业出版社.
[3]黄茂华.预应力管桩静压施工中的质量控制[J].沿海企业与科技.2009,07.
关键词：预应力管桩；静压施工；注意事项
静压法沉桩主要以静力来代替冲击力,采用锤击法沉桩的基本程序,应根据设计要求及施工条件制订施工方案和编制施工组织设计,正确判断沉桩阻力,合理选用沉桩设备和施工工艺。预估沉桩阻力时,首先分析桩型、尺寸、重量、埋入深度、结构形式以及地基土质、土层排列和硬土层厚度等条件,对各种埋入深度时的沉桩阻力大小作出正确判断,以利于选用能满足设定和特定地基条件的,具有足够静压力的沉桩设备,将桩顺利地下沉到预定的设计标高。
1静压法施工技术
分析资料表明,沉桩阻力的大小和分布规律的影响因素主要是土质、土层排列、硬土层厚度、埋入持力层深度等。沉桩阻力由桩侧摩阻力和桩尖阻力组成的。一般情况下,二者占沉桩阻力的比例是一个变值。当桩的入土深度较大时,通常桩侧摩阻力是主要的。当桩尖土层较硬时,桩尖阻力占沉桩阻力的比例将会明显较大。在沉桩过程中,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小的变值,所以在沉桩过程中,要考虑地基土层的成层状态及各岩土层的特性,不能机械地将各层土体对桩身摩阻力进行叠加,造成沉桩阻力估计过大或静压力不足的现象。静压法沉桩时,应考虑桩尖附近土体综合强度特性,主要有桩的大小尺寸和桩尖土体的破坏机理,以利于沉桩的顺利进行。
试验资料表明,一般在匀质粘性土层中,影响桩尖阻力的桩尖附近土层范围为桩尖以上2.5倍桩径和桩尖最大截面以下2.5倍桩径。当桩尖阻力影响范围内存在相差较大的不同土层时,就不能简单按上述界限内土层强度的平均值来考虑桩尖阻力,否则将会造成桩尖阻力估算过高的不合理现象。
(1)当桩尖为硬土层,桩尖以上2.5倍桩径范围内存在软土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上2.50倍桩径范围内土层的平均值。
(2)当桩尖为软土层,桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内有硬土层时,桩尖阻力仍决定于桩尖以上2.50倍桩径范围内土层的平均值。
(3)当桩尖为硬土层,桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内有软土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上桩尖最大截面以下2.50倍桩径范围内土层的平均值。
(4)当桩尖为软土层,桩尖以上2.5倍桩径范围内有硬土层时,桩尖阻力仍决定于桩尖以上桩尖最大截面以下2.50倍桩径范围内土层的平均值。
(5)当桩尖处的土层强度较高,桩尖以上2.5倍桩径范围和桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内均存在软土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上2.5倍桩径范围和桩尖最大截面以下2.50倍桩径范围内土层的平均值中的较小值。
(6)当桩尖处的土层强度较低,桩尖以上2.5倍桩径范围或桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内均存在硬土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上2.5倍桩径范围平均值中。
(7)当桩尖处的土层强度较低,软土层的层厚又小于桩尖长度或桩尖长度1.5倍桩径时,桩尖阻力桩决定于桩尖以上2.5倍桩径范围或桩尖最大截面2.5倍桩径范围内土层强度平均值中的较小值。
2静压法沉桩时应注意的事项
(1)施工前应认真仔细查阅场地岩工程地质资料,减少施工过程中压桩穿越复杂岩土层中的停顿时间,确保压桩的顺利进行。
(2)根据设计平面图及建筑物红线,采用测量仪器进行测放,并清除桩位地下孤石、旧基础等障碍物。
(3)桩机就位后,将桩机调至水平并进行吊桩,送入夹持器中,使桩尖对准桩位,再将桩机进行校正,使桩机保持水平状态,桩身保持垂直。
(4)当桩段落位及其垂直度符合要求、桩机平稳后,方可进行压桩工序,在压桩过程中,工作人员要互相配合,要进行仔细观察,确保桩身垂直,记录好仪表读数、桩体的入土深度等,确保压桩工作顺利进行。
(5)静压法沉桩一般采用分段压入、逐渐拉长的方法,其接桩方法主要有焊接法和浆锚法,当分段桩顶压至地面约0.5m,进行接桩工作,并确保上、下桩段中心线垂直对齐,接桩材料完整、饱满。
(6)当桩压至设计深度或桩基础持力岩土层时,应仔细观察仪表,并根据设计单桩极限承载力确定是否满足设计要求,当桩长达到设计深度,而油压表值未达设计单桩极限承载力值时,应继续压桩,直至满足设计要求为止。当沉桩压力过大,或桩机失衡时,应及时停压,并应采取相应措施,以免造成断桩或其它事故的发生。
(7)应严格按桩基规范,结合设计要求及施工组织设计方案进行施工,并按有关规范进行验桩、测桩,确保成桩质量,防止施工质量、安全事故发生。
3 工程实例分析
(1) 华荗公司厂房,位于宝美开发区,场地岩土层分布:0～2.5m为素填土:粉质粘土为主,稍压实;2.5～3.5m为耕土:粉质粘土为主,可塑;3.5～25m为淤泥:粘粒为主,软塑,局部流塑;25～26.5m为全风化岩:26.5～28m为强风化岩:28～32.5m为中风化岩。
设计采用φ400预应力混凝土管桩基础,桩长27～28m,单桩承载力为1200kN,原采用锤击法施工,但由于该场地淤泥层较厚,且为软塑,局部流塑。由于场地上覆较厚的软土,其摩阻力低,由软土进入较坚硬的强风化岩时采用锤击法施工易造成桩身发生倾斜,导致断桩。经分析,若改用钻孔灌注桩或地基处理方案,会造成施工进度慢,且违反了规范有关要求,对以后建筑物的使用功能造成相当大的影响。对静压法进行沉桩阻力分析,场地上部为软土层,沉桩较易;下部桩尖为硬土层,桩尖最大截面以下2.5倍桩径范围内有軟土层时,桩尖阻力决定于桩尖以上桩尖最大截面以下2.50倍桩径范围内土层的平均值,桩尖阻力是有保证。场地宜改用静压法施工,克服桩身偏移造成断桩的问题,完满完成施工任务,经单桩竖向静载试验检测,单桩承载力特征值Ra＞1200kN,满足设计要求。
(2) 诗墩花园,位诗墩开发区,场地岩土层分布:0～3.2m为杂填土:粉质粘土为主,含大量建筑垃圾,稍压实;3.2～8.1m为淤泥质土:粘粒为主局部含粉砂及贝壳碎片,软塑;8.1～19.4m为细砂:含少量粘粒,松散;19.4～32m为全风化岩:32～41.5m为强风化岩。
设计采用φ400预应力混凝土管桩基础,桩长约35m,单桩设计承载力为1500kN,原采用锤击法施工,桩长约38m。因建筑场地位于市中心的老城区,东侧为天沙河河堤,西、南、北侧为已建的三层老建筑物,距本场地仅6m,采用的换填垫层法处理地基。沉桩分析同例1。本场地也可采用锤击式预应力管桩、钻孔灌注桩或地基处理方案。若采用锤击法施工有下列弊端:①易对河堤和老建筑物产生振动液化,可能会产生严重的破坏后果;②锤击法施工噪音较大,且附近有居民楼,影响较大,易造成噪声污染。若采用钻孔灌注桩泥浆污染严重,施工进度慢、成本高。地基处理方案的沉降往往较大,经济上不合理。设计最后采用静压法施工,桩长约35m,不仅没有对河堤稳定及周边老建筑物的安全造成影响,而且解决了噪音污染等扰民问题。经单桩竖向静载试验检测,3根桩单桩竖向承载力特征值Ra＞1500kN,满足设计要求。本工程受到了设计、业主及市民的好评。
4 结束语
(1)静压法预应力混凝土管桩施工具有无噪音、无振动、无冲击力、施工应力小等优点,可减少打桩对地基和邻近建筑物的影响,桩顶不易损坏,不易产生偏心沉桩,沉桩精度高,节省管桩材料和降低工程成本,且能在沉桩中测定沉桩阻力为设计施工提供参数,并预估和验证桩的承载能力等优点。
(2)静压法预应力混凝土管桩施工,不论在一般地层中或在淤泥层相对较厚等岩土层中,较锤击法均具有一定的优越性,随着社会的发展,静压法沉桩将发挥更大的社会效益和经济效益。
参考文献:
[1]《桩基工程手册》编写委员会.桩基工程手册[M].中国建筑工业出版社.
[2]顾晓鲁,钱鸿缙,等.地基与基础(第3版)[M].中国建筑工业出版社.
[3]黄茂华.预应力管桩静压施工中的质量控制[J].沿海企业与科技.2009,07.