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静压预应力管桩施工及质量问题的防治摘要：随着经济的飞速发展，科学技术水平的提高，人们的环保意识也在迅速提升。静压法将逐渐取代锤击法。静压预应力管桩具有能承受较大的负荷、质量稳定、造价低等优点。近年来在国内很多地区应用的非常广泛，但是在实际应用过程中，施工质量和安全问题却经常出现。本文结合大量的实际工作经验出发，分析了静压预应力管桩施工过程，以达到控制和预防施工中出现的质量问题并提供防治对策。 关键词：经济 科学技术 环保意识 静压法 施工质量 静压预应力管桩Abstract: With the rapid development of economy, the improvement of science and technology, peoples awareness of environmental protection is in the rapid promotion. Static method will be replaced by hammering method. Static prestressed pipe pile has can bear load, stable quality, low cost advantages of larger. In recent years, many regions in China is widely used, but in practical application process, the construction quality and safety problems often appear. In this paper, combined with a large number of practical work experience, analyzes the process of static prestressed pipe pile construction, to achieve the quality problems in the construction of control and prevention and control measures.Key words: Economics;Science and technology; The consciousness of environmental protection; The static pressure method;Construction quality;Static prestressed pipe pile1 引言静压预应力管桩是在预应力技术和高性能混凝土的基础上发展起来的，利用静压或锤击的方法将空心圆筒体状的构件沉人地下，达到设计控制标高或承载力，以此作为建筑物的基础。传统的锤击法入桩常常排放出污染环境的油烟和噪音，严重影响周遍居民的居住环境；而静压高强预应力管桩由于具有单桩承载力较大，质量稳定，低噪音和无震动等特点，已得到广泛的应用并具有广阔的应用前景。2 静压管桩的发展历史静压管桩就是借助静力压桩机将预应力混凝土管桩压入地基土中的一种基础形式。压桩机根据加力部位的不同，可分为顶压式和抱压式以及其他形式，目前用得最多的是全液压抱压式压桩机。静压桩可分为静压方桩和静压管桩，目前用得最多的是静压管桩。全液压式压桩机静压预制桩施工法是我国独有的沉桩工法。全液压式压桩机尤其是全液压抱压式压桩机，是我国发明的，其施工工艺也是我国独创的，这是我国拥有自主知识产权的原创性的具有中国特色的新型桩工机械和压桩施工法。目前，这种压桩机不仅在国内大量使用，还出口到港澳台地区、俄罗斯和东南亚各国。上世纪六七十年代使用的压桩机均是钢丝绳滑轮组加力的绳索式压桩机，最大压桩力不超过1200 kN。1975年1977年间，武汉市建筑工程机械厂在武汉市建筑科学研究所研究发明的基础上，率先试制出压桩力为600 kN的全液压抱压式压桩机，其行走、转向、升降、吊桩、夹桩、压桩等工作全部液压自动化操作，从而使我国的静力压桩机的生产和使用跨入一个新时代。1982年该厂又研制出压桩力为800 kN的全液压抱压式压桩机，1984年又将这类压桩机的压桩力提高到1200 kN，1985年提高到1600 kN，1991年提高到2000 kN，以后又陆续研制出各种型号的大吨位压桩机，至上世纪九十年代末，该厂生产的YZY系列的全液压抱压式压桩机最大压桩力高达6500 kN。与此同时，湖南长沙山河工程机械制造有限公司（现湖南山河智能机械股份有限公司），也研制出ZYJ系列全液压抱压式压桩机，最大压桩力达到8000 kN，还发明了新型的夹桩机构。目前，压桩机制造厂遍布全国，大小厂家约有近二十家。广东地区从1988年底开始使用液压抱压式静力压桩机，当时由广东省基础工程公司引进武汉建筑工程机械厂研制的YZY-160型全液压抱压式压桩机，施压边长为300mm、350mm和400mm的预制混凝土方桩。1988年底在中山交通商业大厦完成了第一个静压桩基础工程，引起了许多工程界人士的关注。1991年广东省基础工程公司四位工程技术人员，在总结近20个静压桩基础工程经验的基础上，完成了静压预制桩施工技术研究的课题；1992年又编制了省级静压预制桩工法，有力地推动了广东地区乃至全国的静压预制桩的推广应用。1994年以前，全液压抱压式压桩机只能施压预制钢筋混凝土方桩，最大压桩力一般为1600 kN2400 kN，只能施压边长不大于400mm的预制混凝土方桩。到上世纪九十年代中期，由于压桩机最大压桩力冲破4000 kN大关，静压方桩的边长增大到450mm和500mm。1994年10月，广东的地基专家吴天文高工与湖北省机械施工公司的工程技术人员共同攻关、改进抱桩用的夹桩机构，攻克了抱夹预应力管桩的技术难题，使静力压桩机施压预应力管桩在广东珠海市某高层建筑工地获得成功。这是静压桩施工技术在我省、我国的一个历史性突破，从此拓宽了静压桩的应用范围，使预应力管桩的应用特别是在城市内的应用找到了一条新路子，有力地推动预应力管桩的应用与发展。1997年前，压桩机所夹持的预制桩都是放在压桩机的中央，由于压桩机至少有8m宽，所以与已有建筑物不足4m间距的边桩是无法施压的。1998年，湖南山河智能机械股份有限公司的科技人员又发明研制出一套可灵活装卸的压边桩设备，装上它可施压与已有建筑物仅70cm间距的边桩，从而又解决了静压桩机施工的一个难题。我国第一个压边桩的工程就在广州市东风中路边上的一栋住宅楼。这样，静压管桩的应用范围就更广泛。3 施工过程的质量控制要点3.1 施工前的质量控制3.1.1做好施工前的审核工作首先通过对施工人员进行审核，了解其技术力量和水平，保证施工队的每个人员持证上岗；另外，要加强对施工组织设计、施工计划进度等进行审查，然后评价其可行性，保证安全措施合理到位。3.1.2进场前要加强对管桩的检查首先要检查管桩的检测报告、规格型号（包括外径、壁厚、桩身长度、桩身弯曲度等），以防止劣质产品或者不符合规格的产品进场；其次，根据规范和图纸设计要求，要对管尖进行全面检查和测量，不满足有关规范和设计要求的，责令其更换；另外，要检查管桩表面是否符合管桩规范的要求，包括是否有裂缝、断裂和凹陷等情况。3.1.3合理选择和检查压桩机压桩机的选择不能盲目，要根据工程的具体情况和设计要求，会同各有关部门合理选择压桩机，避免采用超载施工；另外，在施工过程中，如果压桩机发生故障而停止工作，会出现压桩不连续的情况，严重时造成管桩无法压入，直接影响管桩的施工质量，因此对压桩机的合理选择要非常重视。3.1.4定位放线与定桩位放线与桩位是否准确直接影响这个建筑物的位置和结构，因此要对这两道工序严格把关，绝对不能轻视。根据提供的测量控制点，将基线要放在不受施工影响的地方，然后根据设计图纸，指定定位线，最终由项目技术负责人员进行复核，发现不符合要求的及时纠正，检查无误方可进行压桩施工。3.2施工阶段的质量控制3.2.1入桩桩就位入土前要用经纬仪抽测桩的挠度，挠度不合格的管桩严禁用于工程中；由于采用静压法施工，机械设备较重，容易使土地变形而造成桩位偏移，因此必须严格控制对管桩的定位和垂直度。桩的垂直度采用两个垂直方向吊线锤进行控制，且要有专人负责，要求垂直度偏差控制在0.5%之内。3.2.2送桩送桩时，用钢制送桩器放在桩头上，以轴线重合为准则，在确保送桩器和工程桩对齐的情况下将桩送入，送到设计要求的深度时，可将送桩器拔起；起拔送桩器采用桩架上导向滑轮钢绳上钩子挂好，启动卷扬机，慢慢拔起；入桩过程碰到硬土层，不能用力过猛，管桩抗弯能力不强往往容易折断，抬架时也要轻抬轻放，否则一是易造成桩身开裂；二是易发生桩架倾斜倒塌事故。3.2.3接桩接桩前，应检查两节桩桩心有无较大错位，确保两节桩的顺直，因此最好设置桩导向箍；由于采用焊接接桩，因此焊接前要将对接两节桩的驳面和坡口清刷干净，直到有金属光泽露出；焊接时在坡口圆周对称焊接46点，最好是两个焊工同时对称施焊，焊接好一层后，必须将焊渣清除干净后再施焊外面一层，确保焊接层数不少于2层；由于焊缝遇水容易变脆而导致压坏，因此焊接结束后应自然冷却约810分钟（严禁用水冷却或焊完即压），然后继续压桩；当管桩较密集且桩接头有较大裂缝时，压桩引起的土体上涌，有可能将桩接头拉断，造成断桩。3.3成桩后的质量检查 桩基完成后，要根据相关标准和设计要求对管桩质量进行检测评定。采用基桩检测系统进行低应变检测试验，来检测桩身完整性，即在桩顶部安装一响应传感器并用手锤施加一锤击力，由基桩检测系统采集信号、进行处理，进而得到桩完整性检测结果；对桩身质量检查一般采取直观的方法，即将低压电灯泡沉入桩内腔，如果发现桩内腔完整干燥说明桩身质量基本完好无损坏；成桩后要选择具代表性的桩（一般先取20%以上且不得少于10根），然后采用静荷载试验的方法，来确定成桩的单桩竖向承载力，要求有关技术管理人员到现场监督，配合做好最终沉降量和残余沉降量的记录工作；然后选择有代表性的类桩做静载，最好是选择3根以上且多余总桩数的1%.4 静压预应力管桩施工中常见的质量问题及防治对策在桩基施工过程中，由于土质及认为因素，我们总是会遇到许多质量问题。4.1挤土效应和振动影响4.1.1挤土效应静压法施工预应力管桩属于挤土类型，往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应；桩机施工过程中焊接时间过长；桩的接头较多而且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层；施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效应。4.1.2防治方法1）控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小50100MM，深度宜为桩长的1/31/2，施工时应随钻随打；或采用间隔跳打法，但在施工过程中严禁形成封闭桩。2）控制沉桩速率，一般控制在1m/min 左右；并制定有效的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜先长后短、宜先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构，这样的施工顺序可以避免由于基坑四周的围护结构使压桩的土体无法扩散，造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来，使桩的承载力达不到设计要求，又避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果；同时应对日成桩量进行必要的控制。3）设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙；开挖地面排土沟，消除挤土效应。4）沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护，对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其它桩型。5）控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过程，摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。同时，应避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。桩机施工时应注意同一承台内的群桩，需接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生土压力以及水压力效应较大时，对整体桩身产生剪切破坏；同时应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破坏。4.2沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩4.2.1复杂地质由于地质勘察报告中未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布深度和性质，导致沉桩时遇到浅部（34M）的老基础、大孤石，较深部（20M左右）的硬塑老粘土和非常密实砂层、沙砾石层等情况无法施工。4.2.2防治办法1）打桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解，并安排进行探桩施工；对浅层障碍物可采用挖土机挖除，当无法操作施工时，可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后沉桩，严禁移动桩架等强行回扳的的方法纠偏。2）当桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。3）选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应符合施工要求。4.3斜桩4.3.1斜桩在施工中比较常见，成因也各不相同1）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；2）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；3）施工中桩身不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上；4）接桩时桩身、桩帽不在同一直线上；5）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孔洞，再施工一面时桩身极易滑动。6）沉桩过程中遇到大块坚硬物，把桩挤向一侧；7）采用预钻孔法时，钻孔垂直偏差较大，沉桩过程桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏移8）桩布置过多过密，沉桩时发生挤土效应；9）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。4.3.2防治方法1）静压桩桩机施工前注意机械设备的维修，以避免影响施工质量；2）场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重达500吨以上，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。3）施工过程中要严格控制好桩身垂直度，重点应放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5，桩帽、桩身及送桩杆应在同一直线上，沉桩时宜设置经纬仪在两个方向上进行校准。4）尽量减少接桩，预制管桩接头不宜超过3个，接桩宜在桩尖进入硬土层后进行。接桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于2mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%.5）制定合理的施工顺序，桩基施工后的孔洞应及时回填，施工过程中加强对垂直度的控制。6）当遇到障碍物时应及时排除后再进行沉桩；沉桩时发现不垂直应及时纠正，必要时应把桩拔出重打，桩进入一定深度后，不宜采用移动机架进行校正，以免发生断桩，应采取其他措施。7）采用预钻孔法时，严格控制钻孔垂直度。8）合理布置桩位，桩与桩的中心距不小于3倍桩径。9）桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖施工，基坑开挖应分层均匀进行，必须加强围护措施，防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩，以确保桩基工程的桩身结构的完整性。4.4桩身破坏4.4.1施工中常见的桩身破坏多是人员操作不当引起的1）施工过程中由于斜桩现象的出现或桩端、送桩杆不平整导致桩端应力集中，使桩帽滑落或桩头爆裂。2）桩机施工压力值超高。3）桩机施工过程中桩机擅自移动机架进行校正桩位、桩身垂直度，导致桩身断裂；施工结束后人工凿桩野蛮施工以及桩机施工后不合理的土方开挖。4）桩身材料质量；4.4.2 防治方法1）选用桩机合理有效的施工方法，控制桩身的垂直度，避免斜桩的发生。2）控制好桩机施工终止条件，对纯摩擦桩，终止条件宜以设计桩长为控制条件；对长度大于21m的端承摩擦桩，宜以设计桩长控制为主，终压力值作对照；对长14 21m静压桩，应以终压力达满载值为控制条件，开挖后采用截桩处理；当压力值未能达到设计要求，但桩顶标高已达到设计标高，宜继续送桩（1m范围内），直至压力值达到设计要求，施工结束后及时与设计单位联系，出具处理方案。3）桩机施工结束后合理的进行土方开挖以及凿桩施工，必须强调土方开挖过程中的施工质量与水平，将直接关系到桩基成功的关键，施工过程中要慎之又慎。4）施工过程中应加强对桩身原材料的检查验收。施工中发生桩身破坏，宜采用小应变等有效的手段检测桩身情况，确定处理方法。4.5 桩身抬高施工过程中由于挤土效应可能引起局部桩身抬高，尤其是端承桩或端承摩擦桩会由此引起基础不均匀沉降。4.5.1防治方法1）桩基完成后宜对桩身进行复压12次，甚至多次，即所谓“跑机”。同时，桩基完成以后应在嵌固期后才能进行土方施工，嵌固期根据土质有不同要求，一般721天。2）桩基施工完成后宜进行必要的静载检测，以检验是否达到设计要求。5 静压管桩施工安全控制起重机启动前要进行系统性检查，检查部件是否有松落，钢丝绳是否有断裂和磨损，并且要确保转动部位的润滑；起重机启动后，严禁在起重机附近站人，以防止物品脱落。起重机起重范围应控制在起重性能规定的指标内，起吊管桩时索具应吊在管桩1/3长以上位置，并要保持与桩端大于1m的距离；在压桩开始之前起吊钢丝绳必须放松，压桩过程中吊钩始终处于不受力状态，最后由司索工人工脱钩，以免拉断钢丝绳和拉弯起重机吊臂，避免管桩折