静压桩施工应注意的几个问题

何丽玉1 ,陈晓斌2

(1 . 广州市建筑机械施工有限公司 ,广东 广州 510180 ; 2 . 中南大学地学与环境工程学院 ,湖南 长沙 410083)

摘 要 :结合我公司长期以来在广州地区桩基础施工的工程实践 ,阐述了静力压桩的基本原理 、施工特点和相关理论计 算 ,总结了在广州地区施工静力压桩应注意的几个重点问题 。 关键词 :静压桩 ;挤土效应 ;软土地基 ;终压力 ;承载力 ;单桩极限承载力

1 静压桩沉桩机理及施工特点 1 . 1 静压桩发展

20 世纪 50 年代初 ,我国沿海地区开始采用静压桩法 ,20 世

桩周土隆起量同桩在土体中的体积之比进行度量 , 结果显示不 同类别土体的比值在 30 %～100 %之间 ,说明沉桩时的土体位移 量不能忽视 。 1 . 3 静压桩施工特点 纪 70 年代上海基础公司制成 700 kN 顶部加压滚管式静压桩机 , 同期长沙建筑机械研究所研制出 3200 kN 液压式 静 力 压 桩 机 , 1975 年我国开始有压桩机的专业生产厂 。近年来 ,出现了静压

静压桩用于高压缩性粘土或含砂较少的软粘土地基 , 常应

φ < 20°用于地基土层物理力学指标常在 w > wp 、、N < 10 、a1 - 2

> 0 . 03范围的土层 ,广州地区广泛分布此类软土 ,故静压桩在广

力高达 8000 kN 可应用于桩径 Ø 450～ Ø 600mm 、桩长 40m 的静 压桩机 ,随着大吨位静力压桩机的出现 ,静压桩已适应大多数桩 基础的工程 。

1 . 2 静压桩沉桩机理

州地区有着广泛应用 。静压桩属于摩擦端承桩 ,静压桩工法具有 显著特点 :

(1) 优点 : ①无噪声 、无振动 、无冲击力 、施工应力小 ,桩顶不

静压桩主要应用于软土地基 ,压桩过程中 ,以桩机本身的重 量作为反作用力 ,克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力 。当 桩在竖向静压力作用下沉入土中时 , 桩周土体发生急速而激烈

的挤压 ,土中孔隙水压力急剧上升 ,土的抗剪强度大大降低 ,因而 桩身很容易下沉 ,同时 ,土体内部产生超孔隙水压力 ,超孔隙水压 力沿桩径向方向呈高梯度快速消散 。

Housel & Bur key 等指出 ,在粘性土体中 ,沉桩瞬间桩周土体

易损坏 ,而且在施工过程中不出现拉应力 ,桩身完整性有保障 ; ② 沉桩精度高 ,不易产生偏心沉桩 ; ③压桩力能自动记录或自动显 示 ,可直观预估和验证单桩承载力 ,实现信息化施工 ; ④施工速度 快 ,工艺简单 、易操作 、无泥浆排放 、施工文明 。

(2) 缺点 : ①压桩设备 ( 包括配重) 笨重 ,要求边桩中心到已

有建筑物的距离较大 ,对于某些边桩 、角桩难于施工 ; ②压桩力受 一定限制 ,难于施工大直径 、桩长 > 40m 的基桩 ; ③存在挤土效 应 ,当布桩密集时会对邻近建 ( 构) 筑物和地下管线产生不良影 响 ; ④对场地的地承载力要求较高 ,某些条件下必须对施工场地 做预期处理 。

2 静压桩应注意的几个问题 2 . 1 压桩阻力预测

被重塑 ,不排水抗剪强度 Cu 值明显降低 ,随后 ,由于粘性土体的 触变性和土体的再固结 , 土体的强度逐渐恢复 , 桩承载力提高 。

Orrje & Bro ms 认为粘性土的不排水抗剪强度 Cu 在 9 个月后得

到恢复 。沉桩过程中还产生了显著的土体位移 ,早在 20 世纪 70 年代 Adams & Hanna 、Hagert y & Peck 对此进行了研究 ,他们以

行设计规范 ,静载试验必须使用慢速维持荷载法 ,一定不能为节 省时间而使用快速维持荷载法 ,才能得到较准确的单桩承载力 。 另外 ,静载试验和动测试验的桩数分别不应小于总桩数的 1 %和

20 % 。 4 结束语

软土地区锤击管桩在土中将产生很大的孔隙水压力 ,并对土 产生强烈扰动 ,因此需要在施工准备 、施工过程等方面采取有效 措施 。高强预应力混凝土管桩具有众多优点 ,同时也存在不足 , 我们需花大精力认真研究它 ,不断克服其缺点 ,将会有广阔的应

A Research of High Prestressed Concrete Tube - stake Construction

L IN Do ng

( S ha ntou Dahao Const r uct ion General Co. ,

S ha ntou Gua n g don g 515041 , Chi na)

Abstract : The high p rest ressed co ncrete t ube - stake co nst ructio n of t he p ri2 mary school of No . 41 Block Shanto u Cit y indicates so me advantages and dis2 advantages. The paper discusses so me technological measures t hat can guaran2

压桩阻力预测就是估计沉桩过程中的最大阻力 ,静压桩阻力 预测 ,先分析桩型 、尺寸 、重量 、入土深度 、结构形式及地基土层特 性等因素 ,再分析这些因素对桩阻力分布的影响 ,最后采用经验 公式估计沉桩阻力 。

压桩阻力估计理论上可以采用土体参数 、标贯试验 、静力触 探试验 、现场压桩试验及经验系数等方法进行综合判定 。一般认 为沉桩阻力是克服土体冲剪强度的力 ,由桩端阻力及桩侧摩阻力

2 . 2 沉桩遇阻处理

静压桩过程中可能会遇到个别或部分桩达不到设计标高 ,即 沉桩遇阻问题 。广州地区施工静压桩出现沉桩遇阻问题 ,其原因 主要是土体的局部不均匀 ,表现为粘土或粉质粘土中夹有厚度较 大 (2～5m) 的砂层或是存在一定厚度 ( > 2m) 的含砂透镜体 ,也有 可能由于存在浅部地下障碍物或是挤土效应所造成 。

静压桩过程遇阻时 ,如果不进行处理 ,而继续增大压桩力 ,则

组成 。沉桩过程中 ,土体被扰动重塑 ,沉桩阻力是一个动态阻力 。 可能出现断桩现象 ,即送桩过程中在没进尺的情况下 ,压力突然 一般情况下 ,桩侧摩阻力和桩尖阻力占沉桩阻力的比例是个变 下降 ,压桩曲线如图所示 ,在 B 点已发生断桩现象 。 值 ,随着桩入土深度的增大 ,桩侧摩阻力所占的比例增大 ,相反桩 尖阻力占沉桩阻力的比例减小 ,但是当桩尖进入硬夹层时桩尖阻 力占沉桩阻力的比例突然增大 ,穿越夹层后又减小 。同样 ,在沉 桩过程中各层土作用于桩上的侧摩阻力也不是常数 ,而是随着桩 的继续下沉而显著减小的变值 ,靠近桩尖处的土层作用于桩上的 侧摩阻力将起显著作用 。

沉桩阻力估算可以参考经验公式进行 :

①武汉静压桩协会总结经验公式 ΣPsi ·R = 0 . 075 Pc + 0 . 0163Hi

式中 : R ———沉桩阻力 ,kN ;

Pc ———桩端土层比贯入阻力 ,kPa ,也可以用锥尖阻力 qc值代替 ;

沉 桩 遇 阻 问 题 要 对 症 下 药 ,采 取 相 应 的 处 理 措 施 。对 于 挤 土 效 应 造 成 沉 桩 遇 阻 时 , 可采 用 挤 土 效 应 控 制 措 施 , 对 于地 下 障 碍 物 造 成 沉 桩 遇 阻 时 , 可 事 先 采 用 钢 制 送 桩 器 探

测 ,清除障碍物后再施工 , 对于 厚度较大砂层或含砂透镜体造 成 沉 桩 遇 阻 可 采 用 如 下 措 施 :

选择 合 理 的 桩 机 类 型 , 选 择 大

图 1 断桩现象 P - L 曲线

ΣPsi ·Hi ———桩端以上各层土比贯入阻力 k Pa ,也可以用锥尖 阻力 qc值代替 。

ΣPsi ·这个公式可以抽出 R = аPc + bHi 数学模型 ,建议结合广 州地区压桩前的试桩记录情况 ,调整 а和 b 参数后再应用 。

②对沉桩阻力分布情况比较了解时采用

Pa = Pg + F1 + F2 = R·S + u∑·4f1i ·l1i + u·∑f2i ·l2i

0 l

1

l 2 0

吨位 、受力状况良好 、持荷时间长的静压桩机 。采用预先钻孔引 导方法 ,预先钻直径小于桩径 100～150mm 的孔 ,再压进行桩施 工 ;采用特殊桩尖 ,加工成尖长刃口的特殊桩尖刺破夹层 ,使桩顺 利穿过 。

2 . 3 终桩标准问题

终桩控制原则与压桩机大小 、桩型 、桩长 、桩周土灵敏性 、桩 端土特性 、布桩密度 、复压次数以及单桩竖向设计极限承载力等 因素有关 ,广州地区可按如下条件控制终桩 :

(1) 按终压力值进行控制 :

式中 : Pa ———沉桩阻力 ,kN ;

Pg ———桩尖阻力 ,kN ;

F1 ———桩身下部挤压区桩侧摩阻力 ,kN ; F2 ———桩身中部滑移区桩侧摩阻力 ,kN ; f1i ———桩身下部挤压区桩侧单位摩阻力 ,k Pa ; f2i ———桩身中部滑移区桩侧单位摩阻力 ,k Pa ; l1i ———桩身下部挤压区桩侧摩阻力分布范围 ,m ; l2i ———桩身中部滑移区桩侧摩阻力分布范围 ,m ; u ———桩的周长 ,m ; S ———桩的截面面积 ,m2 ; R ———单位桩尖阻力 ,k Pa ; R = ∑Ki ·Psi ·li / 2 . 5D

0 2. 5D

①对于桩长 > 21m 的端承摩擦桩 ,终压力值一般取桩的设计 极限承载力 。当桩周土为粘性土且灵敏度较高时 ,终压力可按设 计极限承载力的 0 . 8～0 . 9 倍取值 ;

②当桩长 < 21m 而 > 14m 时 , 终压力按设计极限承载力的

1 . 1～1 . 4 倍取值 ;

③当桩长 < 14m 时 ,终压力按设计极限承载力的 1 . 4 ～1 . 6 倍取值 ,或设计极限承载力取终压力值的 0 . 6～0 . 7 倍 ,其中对于

< 8m 的超短桩 ,按 0 . 6 倍取值 。

(2) 按照设计桩长进行控制 :在正式施工前 ,应先按设计桩长

试压几根桩 ,待停置 24 h 后 ,用与桩的设计极限承载力相等的终 压力进行复压 ,如果桩在复压时进尺很小 ,即可进行全面施工 。 2 . 4 挤土效应问题

静压桩属于挤土桩 ,挤土效应明显 ,挤土效应一方面可以提 高工程桩的侧摩阻力 ,增加单桩承载力 ,但是另一方面它将会产 生不良效应 ,甚至是破坏性的工程事故 ,尤其是在广州软土广泛 分布的地区 。挤土桩在压入软土的过程中所产生的挤土效应对 工程环境的影响是相当严重的 ,这种影响主要表现在以下几个方 面 : 周边建筑物和构筑物开裂 、地面隆起事故 。挤土效应造成地 下管线破裂事故 ,土体向外扩散带动管线侧移 ,造成管线拉断 、拉 裂事故 。沉桩困难 ,桩端达不到设计标高 。

Psi ———桩尖阻力影响范围内各土层的静力触探探头比贯入

阻力平均值 ,k Pa ;

li ———桩尖阻力影响范围内各土层的厚度 ,m ; D ———桩直径 ,m ;

ki ———桩尖阻力影响范围内各土层的静力触探探头阻力折

减系 数 , 在 软 土 中 一 般 取 0 . 3 ～ 1 . 0 , 当 为 软 粘 土 时 ( Ps

< 100 k Pa) 时 ,ki 取 0 . 6 ;当为硬粘土时 ( Ps > 150～200 k Pa) 时 , ki

取0 . 4 ;当为坚硬粘土时 ( Ps > 250～300 k Pa) 时 , ki 取 0 . 3 ;当为轻

文章编号 :1004 —5716 (2004) 06 —0042 —02 中图分类号 : TU 473113 文献标识码 :B

静压预制管桩施工技术

林元雷

(福建省福新建设工程公司 ,福建 福州 350013)

摘 要 :分析静压预制管桩的优点 ,总结静压预制管桩的施工步骤及施工要点 ,并提出静压预制管桩的局限性 。

关键词 :静压预制管桩 ;施工步骤 ;施工要点 ;局限性

静压预制管桩施工是通过机械液压操作 , 采用全液压夹持 桩身向下施加压力沉桩 ,自动化程度高 ,行走方便 ,运转灵活 ,桩 位定点精确 ,能避免打碎桩头 ,可提高桩基的施工质量 。静压预 制管桩以其无振动 、无噪声 、无污染 、施工速度快 、单位承载力高 等特点而逐步成为某些地区基础施工的主力桩型 。本文试通过 实践 ,对静压预制管桩施工技术进行探讨 。 1 静压预制管桩的优点

目前 ,市场上静压预制桩施工主要有两种 :预制方桩和管桩 。 静压预制方桩施工大多在现场浇筑成品 ,采用人工养护 ,施工工 期较长 ,砼强度不易控制 ,造价高 ,且占用场地大 ,使用率已逐渐

下降 。而静压预制管桩与方桩相比主要有自身的几个优点 :

(1) 管 桩 由 专 业 厂 家 生 产 , 规 格 齐 全 , 可 供 选 用 范 围 广 ,

Ø 300～600 , 壁 厚 不 一 , 型 号 多 样 , 桩 承 载 设 计 值 可 达 900 ～ 3400 kN 。

(2) 强度高 。由于采用离心成型 ,蒸汽养护 ,全电脑配料 ,能

确保砼强度等级 ,比普通砼预制桩有较高的抗裂 、抗弯强度 。

(3) 经济效益好 。由于桩承载力较高 ,并可接驳 ,满足不同桩长 要求 ,比其他桩型施工周期短 ,可节省施工费用 ,单位承载力造价低 。

(4) 运输吊装方便 ,施工现场简单 ,不污染环境 ,符合环保要

求 ,特别适合市区施工 。

土体高孔隙水压力 ,使孔隙水土体在短时间内排出 ,在压桩挤土

应力作用下使土体快速固结 ; 选择合理的压桩路线和顺序 ,如杜 绝走“闭门桩”线路 ,先里桩后外桩 ,先大直径桩后小直径桩 ,先长 桩后短桩的施工顺序 ;对于某些特殊情况采用掏土消除挤土效应 的影响 。

2 . 5 压桩施工线路选择问题

由于挤土效应 ,随着压入桩数量的增多 ,地基土体被挤密 ,土 体孔隙水压力增加 ,土体结构变紧凑 ,内部水平应力不断增大 ,土 体表面与桩表面摩擦力不断增大 ,造成沉桩阻力增大 ,给压桩带 来困难 。另外 ,土体被挤压的同时也向周围扩散排土 ,造成了先 前施工的桩发生倾斜 ,严重时使局部地面隆起 ,对已施压桩产生 向上的拔力 ,造成浮桩现象 。

压桩时必须安排合理的压桩施工路线 ,以避免后面压桩顺利 进行 ,防止桩上浮现象发生 。压桩线路应选择单向行进 ,不能从两 侧往中间进行 ,这样地基土在压桩挤密过程中 ,土体可自由向外一 侧扩张 ,既可避免地基土上溢使地表升高 ,又不致因土的挤压而造 成部分桩身倾斜 ,保证了群桩的工作基本均匀并符合设计值 。同 时应按先长后短 、先大后小 、先里后外 、先中间后两边的顺序压桩 。 3 结束语

静压桩属于摩擦端承型挤土桩 , 它有无噪音 、无振动 、无污 染 、施工快速方便 、桩身质量有保证 ,而且每根桩在施工过程中能 时刻反映其压力值 ,可以直观评价单桩承载力值等优点 。静压桩 工法在软土分布广泛地区有着强大的生命力 ,静压桩工法在广州 地区倍受青睐 ,发展前景广阔 。

参考文献 :

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10 .

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HE Li2yu1 , CHEN Xiao2bin2

( 1 . Gua ngz hou M u nici pal Const r uct ion Mecha ni z at ion Co. L t d . ,

Gua n gz hou Gua n g don g 510180 Chi na ; 2 . Depa rt ment of Geosciences a n d En v i ron ment al En gi neeri n g , Cent ral S out h U ni versi t y , Cha n gsha Hu na n 410083 , Chi na)

Abstract : Based o n lo ng - ter m wo r king experience o n pile fo undatio n , t he p rinciple of static driving pile co nst ructio n is discussed. The co nst ructio n and associated t heo retic co mp utatio n are also pointed o ut . The several key issues are summarized of note during t he co nst ructio n of static driving piles in Guangzho u.

Key words : static driving pile ; eart h - driving effect ; sof t gro und fo undatio n ;

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