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1、复杂环境场地静压桩施工文摘上海某工程周围环境复杂，在静压桩施工中采取了有效的质量控制手段和综合防范措 施，施工质量优良并保护了邻近的建筑物和地下管线。关键词 静压桩 施工方法 质量控制 防范措施1 工程概况某工程场地周围地下管线密布。场地狭窄,地下工程施工难度大。工程建筑面积17954m2, 占地面积3693m2,18层，总高7.230.2m,框架结构，基础采用450mmX450mmX26000mm 的钢筋混凝土预制桩，分两节，焊接法接桩，共630根，混凝土为3317m3。设计要求竣工后桩位偏差不大于225mm，桩顶高程误差在-50+100mm之间，并确保周 围环境安全。场地土层自上而下依次分
2、布为：填土，厚 1.1 2.8m;褐黄色粘土，厚约1.2m，可塑；灰色粉质粘土，厚0.41.3m，软流塑；灰色淤泥质粘土，厚0.82.8m，流塑；灰色淤泥质粘土夹粉砂，厚3.26.6m，流塑；灰色淤泥质粘土，厚5.49.3m，流塑;灰色粘土，厚2.64.4m，软流塑；灰色粉质粘土，厚5.06.9m，软塑;暗绿色粉质粘土，厚2.23.7m，硬塑可塑。本工程设计0.000相当于绝对标高3.800m，桩顶标高从0.000算起均为-12.10m，相当 于绝对标高1.70m，桩端进入暗绿色粉质粘土 0.822.45m。2沉桩可能性分析本工程采用武汉静压桩协会总结的沉桩反力经验公式估算压桩反力:R=0.0
3、75Ps+0.0163Psihi式中:R压桩反力(kN)；Ps 桩端土层的比贯入阻力(kPa)；Psi、hi一桩端以上各层土的比贯入阻力及其厚度(m)。经估算，沉桩反力均值约为650kN。我院使用YZY-160型全液压静力压桩机最大压载能 达1600kN。因此，沉桩没有问题。3 压桩施工要点尽管压桩对桩位设计要求容易做到，但考虑到后施工的桩对先施工桩的影响，施工中仍需 严格控制，具体要把握下列要点：(1) 施工前应复核轴线及桩位,施工过程中经常校核轴线及桩位。(2) 采用两台互相垂直架设的经纬仪交汇对位与观测桩垂直度及水平位移。(3) 焊接时须用经纬仪校直，以点焊法将拼接角钢连接固定，再次检查
4、无误后，进行对角对 称焊接，防止节点变形、桩身弯曲,节点处理应符合规范规定。(4) 将桩送至设计标高前，须测桩位处地面标高，送桩深度为桩位地面标高减去桩顶设计 标高。(5) 记录终止压力，以便对单桩承载力进行评估。4 防范方案鉴于场地周围地下管线密布，在工程中采取了下列综合治理措施，以达到使周围环境变形 不致过大又能保证工期的目的。4.1桩位预钻孔取土工程实践表明,钻孔取土是减少挤土影响的有效手段之一，桩位预钻 孔取土能显著减少地表及浅层土的挤压，使桩区内的土体隆起大为降低并使近距离(约为取 土深度)的地表土体水平位移显著减小。本工程采用钻机在桩位预钻口径为400mm、深度为 6m的孔。设计人
5、员一般担心取土会影响单桩承载力。笔者认为,桩位预钻孔取土对单桩承载 力降低不多,原因是：(1)浅层土桩侧摩阻力取值较低，在整根桩长范围内所占比例很小。(2)取 土孔径小于桩径，挤土作用虽有减小，但摩阻力并非全部丧失，除地表下有浅埋砂层外,大部分 钻孔取土沉桩工程，在桩区内仍有地表隆起、位移，表明浅层桩周土仍有相当挤压。(3)深层土 受挤压向四周扩散,对浅层土有挤密作用，在一定程度上弥补了浅层取土所释放的应力。(4)对 于长桩而言，浅层摩阻力非主要，即便取土使承载力有所降低,但若在5%以内，也属工程设计误 差的允许范围。4.2设置普通砂井本工程地面以下约18.0m范围内均属高压缩性饱和软粘土，渗
6、透性很 差，桩压入土中可近似看作一个不排水过程。由于土颗粒的不可压缩性，桩向四周挤压等于自 身体积的土体，造成四周土体破坏和位移，并在土中产生较大的应力增量,使孔隙水压力增加。 随着入土桩数增加，孔隙水压力积累、上升，使土中有效应力降低，破坏了土体天然结构强度, 从而产生位移。设置人工排水通道,加速孔隙水压力消散，也是减少沉桩影响的一种途径。为 此,本工程在桩区北面，管线南面，紧靠人行道，设置160个砂井，砂井直径为350mm,深9m,间距 0.8m。施工过程中还在桩区内增设砂井79个。4.3设置防挤沟根据施工经验，防挤沟对减少浅层土挤压影响，保护浅埋式地下管线有相 当的防护效果。在桩区北面，
7、砂井南面，紧靠砂井开挖一深2m、宽1m的防挤沟，这样防挤沟 兼有集水、排水作用，注意保持沟内无积水。4.4合理安排压桩施工流水在各种措施中，合理的压桩流水是最经济实用的。压桩流水 关系到挤土方向。沉桩原则上背向被保护对象,由近往远进行。本工程因四周都有被保护对 象，原则上从外围往中心进行，具体为先施压最北面的三排桩，再单排由外围向中心进行。这样 安排的好处是先施压的靠近被保护对象一侧的桩起到一种挡土屏障作用，减少对周围的影 响。但缺点是要估计到桩区内已沉入的桩可能上浮、偏位，应采取适当预防措施。本工程采 取了桩区内增设砂井，控制沉桩速率等措施。4.5实施变形监测为了及时掌握压桩对周围环境影响，
8、必须加强对被保护对象的监测，及 时报告变形情况，以便采取对策,以监测数据指导压桩，做到防患于未然。施工结束时，河间路最 南边一排监测点总变形量为70mm左右,最北边一排为30mm左右，且差异变形不大，隆起与水 平位移大致相等。4.6控制沉桩速率压桩过程中，当建筑物和地下管线变形过大时，及时调整了压桩速率或 停止压桩。另外，施工中还采取了跳压等措施。5施工效果整个压桩过程历时87d，平均每天压桩数超过7根,工程提前竣工。竣工开挖验收表明，桩 顶高程合格率为99.3%,桩位合格率为99.5%,工程质量优良。施工未造成周围建筑物及地下 管线损坏。5 结语(1) 在复杂环境场地进行压桩施工,采取综合治
9、理手段是有效的、必需的。(2) 建筑物及管线的损坏主要是由其不均匀变形造成的，所以在压桩施工监测中应注意 控制管线等设施的不均匀变形。静压桩在软土地基中的应用80年代以来，高层建筑桩基普遍采用大直径冲钻孔灌注桩.这种桩型施工工序多,孔底沉 渣难以彻底清除.进入90年代，引进大吨位打桩机，但施工时断桩问题时有发生,特别对周围环 境的影响比较严重.笔者采用的500 tYZY型压桩机，基本上解决了上述问题.YZY型压桩 机是由上海造船厂生产的全液压驱动系统，桩机能够纵横向行走,自动调平，液压系统回转顶 升，夹桩，压桩，通过对桩施加一个相对恒定的力将桩压入土体中,再终止压桩.1静力压桩机理1 1设备5
10、00 tYZY型静压桩机外型尺寸8 6mX 11 2mX9m,横向行程3m,纵向行程5m, 最大回转角度15，全接地压力7 5 kPa,纵向全接地18 kPa ,横向全接地压力16 7 k Pa,液压系统工作压力320MPa,总功率77 kW,适用于截面边长400500mm预制 方桩,最大压入力5200 kN,最大锁紧力1500 kN,总重量210 t ,配重340 t .1 2静压机理静压桩是通过施加一个相对恒定的力,将桩压入土体中,与利用锤击式脉动冲击波将 桩压入土体中的打入式工作机理截然不同.静压沉桩工艺主要是利用土体中孔隙水的作 用，降低了土体的强度,当桩被压入土体中时，土体产生侧向压
11、缩,结构发生变化，桩侧一定 范围内土中孔隙水被挤出，在桩侧产生一层薄膜水，这层水起着润滑剂的作用，使桩周土 摩阻力降低.另外，当土体受到侧向挤压时，土中孔隙水压力也随之增加,对层状土来说，这 种增加的孔隙水压力称为超孔隙水压力，超孔隙水压力越大，土体的有效应力就越低，土 体对桩的阻力也就越小，在饱和或含水量较大的粘性土中，静压桩法是一个比较理想的施 工工艺，但若遇砂层，超孔隙水压力消散较快,则摩阻力增加，沉桩困难.压桩力与桩尖持力 层强度等因素有关.压桩阻力曲线上反映桩尖土阻力的变化规律，随着时间的推移，桩周 土中孔隙水压力消散，摩阻力逐渐恢复和提高，从而使桩获得较大的承载力.1 3终止压桩条
12、件静力压桩时的终压力稳定标准,同现场静载荷试验时的每级加荷的稳定标准差别较 大，按建筑桩技术规范（JGJ 94-94附录C）规定的“在每级荷载作用下每小时沉降 不超过0 1 mm,并连续出现两次,认为已达到相对稳定，可加下一级荷载”.稳定标准作为 静压桩的终压控制条件，从施工工期、机械耐久性等方面考虑是不现实的,但终压一达到 设计要求（或最大时）就立即终止压桩，对较长的摩擦桩，一般是可以达到承载力要求的.对 于桩端承载力占设计承载力相当分量的短桩来说，就可能出现承载力达不到设计要求的 问题.因此，对短桩应进行35次满载复压，或满载压5min后终止压桩.2静压桩承载力计算静压桩承载力计算与打入式
13、预制桩计算方法基本相同,只有桩端阻力计算方法与打 入式预制桩有些区别,但可以通过两个影响系数进行调整.静压桩单桩竖向极限承载力标 准值经验公式1如下：Quk = uqsikLi+ap qpkAp式中：Quk单桩竖向极限承载力标准值；u桩身周长,m;qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,kPa;Li桩穿越第i层土的厚度,m；qpk极限端阻力标准值,kPa;Ap桩端面积,m2;d桩截面边长；a桩截面影响系数；P桩长和复压次数影响系数.桩的截面影响系数与截面边长有关，当桩的截面边长越大,桩的截面影响系数就越小, 当d=300mm,a =1 1,桩截面边长每增加50mm,桩的截面影响系数降低0 05
14、.满载时复 压5次,8 =1 1,以后复压每减少1次,8减少0 05;当不复压时8 =0 7.3静压桩的应用1概述20世纪50年代初，我国沿海地区开始采用静力压桩法，交通部三航局在上海使用压桩船 通过钢丝绳加压沉桩;20世纪70年代初，上海基础公司制成使用蒸汽锅炉和蒸汽卷扬机为动 力的顶部加压700 kN滚管式静压桩机,其后改进为电力驱动的步履式静压桩机;同期长沙建 筑机械研究所研制出3200 kN液压式静力压拔桩机，用于北京地铁工程;1975年我国才开始 有压桩机的专业生产厂,武汉建筑工程机械厂生产800 kN箍压式液压静力压桩机;此后伴随 着专业生产和基础公司自制的静力压桩机品种和数量增多
15、，技术进步（如配套安装能记录压 桩时的贯入阻力值的微机处理系统、改革夹持机构以及整机造型的创新等），静压沉桩法在我 国软土地区多层建筑和高层建筑中较为广泛地得到应用，并取得了长足的进步,压桩机的设计 压力已达60007000 kN,静压法沉桩施工的钢筋混凝土预制桩的桩长已超过65m20世纪 80年代出现的锚杆静压桩1 是锚杆和静力压桩两项技术结合而形成的一种桩基施工新工 艺，是一项地基加固处理新技术,在全国各地得到广泛应用。20世纪90年代,中山、江阴、无 锡和张家港等地区百余幢多层建筑采用静压钢筋混凝土预制小桩，获得较显著的技术经济效 益。压桩机压入力为350600 kN,预制小桩截面为20
16、0mmX200mm300mmX300mm, 每节长度13m。2静压法沉桩机理静压预制桩主要应用于软土地基。在桩压入过程中，以桩机本身的重量（包括配重）作为反 作用力，克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力。当预制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，桩身 很容易下沉。3静压桩优缺点（1）优点 无噪声、无振动;静压沉桩可免去锤垫、桩垫等缓冲材料，无冲击力, 施工应力小，桩顶不易损坏,而且在施工过程中不会出现拉应力，因此与锤击式沉桩相比，在同 等条件下，桩的断面可以减小，配筋率可以减少,混凝土强度等级也可降低;沉桩精度较高，不 易产生偏心沉桩;静压桩与
