静压桩技术简介

2015-07-09  来自: 陕西岩泰基础工程有限公司 浏览次数:795

一、前言:

  静压桩施工是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。由于这种方法具有无噪音、无振动、无冲击力等优点,适应今后对绿色岩土工程的要求;同时压桩桩型一般选用预应力管桩,该桩作基础具有工艺简明,质量可靠,造价低,检测方便等特性。两者的结合便大大推动了静压管桩的应用。

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二、静压桩沉桩机理:

  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。

  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。

  粘性土中,桩尖处土体在扰动重塑、超静孔降水压力作用下,土体的抗压强度明显下降。砂性土中,密砂受松驰效应影响土体抗压强度减少,松砂受挤密效应影响土体抗压强度增大,在成层土地基中,硬土中的桩端阻力还将受到分界处粘土层的影响,上覆盖层为软土时,在临界深度以内桩端阻力将随压入硬土内深度增加而增大。下卧为软土时,在临界厚度以内桩端阻力将随压入硬土的增加而减少。

  一般将桩摩阻力从上到下分成三个区:上部柱穴区,中部滑移区,下部挤压区。施工中因接桩或其它因素影响而暂停压桩的间歇时间的长短虽对继续下沉的桩尖阻力无明显影响,但对桩侧摩阻力的增加影响较大,桩侧摩阻力的增大值与间歇时间长短成正比,并与地基土层特性有关,因此在静压法沉桩中,应合理设计接桩的结构和位置,避免将桩尖停留在硬土层中进行接桩施工。

三、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。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14 m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。

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四、沉桩前的准备工作:

  (1) 认真处理高空、地上和地下障碍物。

  (2) 对现场周围(50m以内)的建筑物作检查。对危房进行必要的处理。

  (3) 对建筑物基线以外4~6m以内的整个区域及打桩机行驶路线范围内的场地进行平整、夯实。在桩架移动路线上,地面坡度不得大于1%。

  (4) 修好运输道路,做到平坦坚实。打桩区域及道路近旁应排水畅通。

  (5) 在打桩现场或附近需设置水准点,数量为两个,用以抄平场地和检查桩的入土深度。根据建筑物的轴线控制桩定出桩基每个桩位,作出标志,并在打桩前,应对桩的轴线和桩位进行复验。

  (6) 打桩机进场后,应按施工顺序铺设轨垫,安装桩机和设备,接通电源、水源,并进行试机。然后移机至起点桩就位,桩架应垂直平稳。

五、压桩程序:

   一般情况下都采取分段压入,逐段接长的方法,其程序如下:测量定位→桩尖就位、对中、调直→压桩→接桩→再压桩→送桩(或截桩)。

  (1)测量定位:

  施工前放好轴线和每一个桩位,在桩位中心打一根短钢筋,并涂上油漆使标志明显。如在较软的场地施工,由于桩机的行走会挤走预定短钢筋, 故当桩机大体就位之后要重新测定桩位。

  (2)桩尖就位、对中、调直:

  对于YZY型压桩机,通过起动纵向和横向行走油缸,将桩尖对准桩位;开动压桩油缸将桩压入土中1m左右后停止压桩,调正桩在两个方向的垂直度。第一节桩是否垂直,是保证桩身质量的关键。

  (3)压桩:

  通过夹持油缸将桩夹紧,然后使压桩油缸伸程,将压力施加到桩上,压入力由压力表反映。在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系,以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时,要停机对照地质资料进行分析,看是否遇到障碍物或产生断桩情况等。

  (4) 接桩,当下一节桩压到露出地面0.8~1.0m时,应接上一节桩;

  (5) 送桩或截桩。

  如果桩顶接近地面,而压桩力尚未达到规定值,可以送桩。静力压桩情况下,只要用另一节长度超过要求送压深度的桩放在被送的桩顶上便可以送桩, 不必用专用的送桩机移位。

  (6) 压桩结束,当压力表读数达到预先规定值时,便强停止压桩。

六、终止压桩的控制原则:

  (1) 摩擦桩以达到桩端设计标高为终止压桩的控制条件。

  (2) 对长度大于21m的端承磨擦型静压桩, 终压控制条件是以设计桩长控制为主, 终压力值作对照。但对一些设计承载力较高的工程,终压力值宜尽量接近或达到压桩机满载值。

  (3) 对长度为14-21m的静压桩,应以终压力满载值为终压控制条件,视土质情况决定是否进行复压。若桩周土质条件较差且设计承载力较高时,宜复压一、二次为好。

  (4) 对长度小于14m的短静压桩,终压控制条件除终压力值必须达满载值以外, 还必须满载连续多次复压,特别是长度小于8m的短桩,连续满载复压的次数应适当增多。

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七、施工注意事项

  (1) 压桩施工前应对现场的土层地质情况了解清楚, 做到心中有数;同时应做好设备的检查工作,保证使用可靠,以免中途间断压桩。

  (2) 压桩过程中,应随时注意使桩保持轴心受压,若有偏移,要及时调整。

  (3) 接桩时应保证上、下节桩的轴线一致,并尽可能地缩短接桩时间。

  (4) 量测压力等仪表应注意保养,及时检修和定期标定,以减少量测误差。

  (5) 压桩机行驶道路的地基应有足够的承载力,必要时需作处理。


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