浅析淤泥质土中静压桩施工的质量控制

发表时间:2019/1/10   来源:《防护工程》2018年第30期   作者:杨超1 王荣2
[导读] 将静力压桩的工程实践与理论研究相结合,才能确保静压管桩的施工质量,为静压管桩的顺利发展铺平道路。

中建三局第二建设工程有限责任公司  湖北武汉  430000
        摘要:随着静压管桩技术的应用越来越广泛,必须进一步提高静压管桩的技术和应用水平,及时解决管桩工程出现的各种质量问题。在施工中,只有凭借真实可靠的施工数据,将静力压桩的工程实践与理论研究相结合,才能确保静压管桩的施工质量,为静压管桩的顺利发展铺平道路。
        关键词:静压桩;优缺点;施工技术
       
       
        引言:
        随着我国经济建设进程的日益加快,我国的建筑行业取得了较大的发展,各大城市的建筑工程争相进行,作为建筑房屋建筑施工的重要内容,基础工程的施工质量对整个建筑工程的质量有着直接的影响作用。静压桩作为桩基础的一种形式,具有施工操作简单、噪音小、施工安全、节约材料、应用范围广泛等诸多优点,其在建筑施工中的应用也越来越广泛。
        1 静压桩的特点
        1.1 优点
        静压桩在施工的过程中无噪声、无污染、无振动,因此静压桩可以不间断连续施工,缩短工期,降低工程造价。桩身不产生动应力,减小了对桩的破坏力,减小桩的断面,减少配筋,节省建筑材料。桩的单位面积承裁力比较高,提高了地基的承裁力,静压沉桩的精度较高,可以保证沉桩的质量。压桩阻力能自始至终地显示和记录,能够预先估计并验证单桩承栽力。预制静压桩加早强荆后3天左右就可以施工,施工速度比较快。桩长不受施工机械的限制,接桩方便。送桩深度比打入桩要深,桩身质量较可靠。施工工序简单,工效高,静压桩适用于特殊的地质条件,不排放泥浆,场地清洁。静压桩的经济效益高,设计合理时的综合效益比灌注桩要高,静压桩单方混凝土的传力比灌注桩的高1.6—2.0倍。
        1.2 缺点
        由于单桩长度受限,接桩处很容易出现薄弱环节。压桩力有限制,可能将桩身出现纵向裂缝,甚至是夹破夹碎。静压桩使用的设备比较笨重。静压桩对场地的地耐力要求较高。在施工的过程中,贯穿较厚的坚硬土层困难,存在挤土效应,容易引起周围地面隆起,对地下管线会产生不良影响。
        2 静压桩施工机理
        2.1 沉桩施工
        沉桩施工时,桩尖“刺入”土体中时原状土的初应力状态受到破坏,造成桩尖下土体的压缩变形,土体对桩尖产生相应阻力,随着桩贯入压力的增大,当桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时,土体发生急剧变形而达到极限破坏,土体产生塑性流动(粘性土)或挤密侧移和下拖(砂土),在地表处,粘性土体会向上隆起,砂性土则会被拖带下沉。在地面深处由于上覆土层的压力,土体主要向桩周水平方向挤开,使贴近桩周处土体结构完全破坏。由于较大的辐射向压力的作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响,此时,桩身必然会受到土体的强大反向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵抗,当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力,桩将继续“刺入”下沉。反之,则停止下沉。
        2.2 压桩施工
        压桩时,地基土体受到强烈扰动,桩周土体的实际抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异。随着桩的沉入,桩与桩周土体之间将出现相对剪切位移,由于土体的抗剪强度和桩土之间的粘着力作用,土体对桩周表面产生摩阻力。当桩周土质较硬时,剪切面发生在桩与土的接触面上;当桩周土体较软时,剪切面一般发生在邻近于桩表面处的土体内,粘性土中随着桩的沉入,桩周土体的抗剪强度逐渐下降,直至降低到重塑强度。砂性土中,除松砂外,抗剪强度变化不大,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少的变值,桩下部摩阻力对沉桩阻力起显著作用,其值可占沉桩阻力的50~80%,它与桩周处土体强度成正比,与桩的入土深度成反比。



        2.3 终压力与极限承载力
        在静压桩施工完成后,土体中孔隙水压力开始消散,土体发生固结强度逐渐恢复,上部桩柱穴区被充满,中部桩滑移区消失,下部桩挤压区压力减小,这时桩才开始获得了工程意义上的极限承载力。从大量的工程实践看,粘性土中长度较长的静压桩其最终的极限承载力比压桩施工时的终压力要大,在某些土体固结系数较高的软土地区,静压桩最后获得的单桩竖向极限承载力可比终压力值高出一二倍,但是粘性土中的短桩,土体强度经一段时间的恢复,摩阻力虽有提高,但因桩身短,侧摩阻力占桩的极限承载力的比例差异不大,最终极限承载力达不到桩的终压力。因此桩的终压力与极限承载力是两个不同的概念,一些初接触静压桩的设计、施工人员往往将两者混为一谈。两者数值上不一定相等,主要与桩长、桩周土及桩端土的性质有关,但两者也有一定的联系。汕头市总结本地经验提出了自己的做法,对一些设计承载力较高的工程,终压力值宜尽量达到设计取值的1.5-1.7倍,并视土质及布桩情况考虑复压;对于14-21m的中长桩,终压力控制在设计值的1.7-2倍以上,宜复压3次;而小于14m的短桩,终压力控制在设计值的2-2.5倍以上,并复压3-5次。
        3 施工各环节的质量控制要点
        3.1 压桩
        桩在压入的初始阶段是否垂直,是保证整根桩垂直的关键。在压桩时严格监控桩位偏移情况,可减少打桩时因偏心或局部受力而使桩身桩头发生破损的机会,桩在压人1m左右后应停止压桩,再次校正桩在竖直两个方向的垂直度后继续施压。此外还应注意要采用合理的压桩顺序,一般情况下不同的桩基应先深后浅、先大后小、先长后短;同一单体建筑物或群桩承台应先施压场地中央的桩,后施压周边的桩,毗邻其它建筑物时,由毗邻建筑物向另一方施压。沉桩速度不能过快,当桩尖遇到硬土层或砂层而发生沉桩阻力突然增大时,可采用忽停忽压的冲击施压法。
        3.2 接桩
        当下节桩的桩头距地面1―1.2m时,即可进行焊接接桩,桩对接前应用钢刷将上下端的钢板清刷干净,用导向箍引导就位,使上下节桩顺直后再开始焊接,焊接层数不得少于二层,焊缝应饱满连续,焊好后应自然冷却10分钟以上可施压,严禁用水冷却和焊接后立即施压。
        3.3 终压
        终压标准应考虑桩型、桩长、桩周土特性、桩端土特性及单位桩竖向极限承载力标准值等因素。当桩长>21m时,终压力按设计极限承载力取值;当桩长<21m且>14m时,终压力按设计极限承载力的1.1―1.4倍取得;当桩长<14m时,终压力按设计极限承载力的1.4―1.6倍取值。
        3.4 机械维修方面
        静压桩机机械维修不及时,如液压系统漏油导致桩机支撑下滑;静压桩机自重加配重总重量大,桩机基础如不平整坚硬,沉桩过程中,桩机容易产生不均匀沉降,桩身极易发生偏移;施工中桩身不垂直,桩帽、桩身不在同一直线上;接桩时桩身、桩帽不在同一直线上;施工顺序不当,导致应力扩散不均匀;尤其是有地下室深基坑的承台相邻桩身过近过密,使先施工的一边已有也洞,再施工一面时桩身极易滑动;沉桩过程中遇到大块坚硬物,把桩挤向一侧;采用预钻孔法时,钻孔垂直偏差较大,沉桩过程又沿着钻孔倾斜方向发生偏移;桩布置过多过密,沉桩时发生挤土效应;基坑开挖方法不当,一次性开挖深度太深,使桩的一侧承受很大的土压力,使桩身弯曲变形。
        结束语:
        总之,静压桩的沉桩机理非常复杂,与土质、土层排列、硬土层厚度、桩数、桩距、施工顺序、进度等有关。相信随着工程实践的不断丰富,能很好地控制静压桩的施工质量。
        参考文献:
        [1]王曙辉.预应力静压管桩施工技术要点与质量控制措施研究[J].河南建材.2018(05)
        [2]王文振.静压管桩的施工质量控制[J].引进与咨询.2006(02)
        [3]张文华.静压管桩施工及质量控制分析[J].中国高新技术企业.2008(22)

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