预应力混凝土管桩因其无噪声、无振动、环保无污染、工艺简单、耐压、单桩承载力高、施工周期短、造价经济等诸多优点,赢得建设单位、设计单位及施工单位的欢迎,大量应用在桩基工程中。目前全液压式压桩机分为顶压式与抱压式,以抱压式桩机为主,相关技术将得到进一步发展。
鉴于静压沉桩的施工特点,不可否认有一定局限性,如:
1、不宜在孤石和障碍物较多的地层采用;
2、有坚硬夹层时不宜采用或慎用;
3、上软下硬,软硬突变的地层不宜采用;
4、石灰岩地质区域不宜应用;
受现场表土地耐力制约,桩机载重不能无限提高,压桩力受限,这也是静压桩施工的局限。还有其他一些因素也会影响静压桩施工,确定可行的桩基方案,扬长避短,确保质量。
部分从业者对静压桩认识不够全面,暴露出很多问题,也积累了不少经验。总结前人基础上,再来谈谈静压管桩施工的常见问题及对策:
部分勘探工作不充分,报告深度不够,数据不具代表性,勘探点距一般控制在15m---30m左右,探点间持力层埋深多为推测值,施工中出现与勘察报告不符的情况,无法做到合理配桩。
对策:开工前研读勘察报告及时发现疑问,必要时由勘察单位补探,确认持力层埋深并绘制相关图表以指导施工。科学合理配桩,避免配桩过长,大量砍桩,费料费工费时,不可避免的影响桩身质量。
2、施工前准备工作不到位,压桩机械选择不当,吨位过小压桩力不足,吨位过大易陷机;桩机检查保养不到位,开机后故障不断,频频维修影响进度,给沉桩带来诸多不利;未清除地表障碍物(旧房基或坚硬块石),未及时平整场地、排除积水等,造成桩尖侧滑,倾斜超标;地下管线资料收集不全,保护不力,损坏管线,影响正常使用,纠纷阻工影响进度;管桩进场未全数检查,未及时发现有缺陷的桩,堆放不当,吊运过程受碰撞;技术交底深度不够,测量放线工作马虎,无证上岗,操作经验不足,责任心不强,施工野蛮随意。上述因素往往导致斜桩、断桩,桩头破损等问题。
对策:根据地质资料与设计单桩承载力要求,合理选择压桩机型,一般桩机压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的1.2倍为宜。开机前全面检查桩机各系统运转稳定性,机件正常与否,缆索磨损程度,油压表是否在校准有效期内等。考虑到场地内既有老房基、地下管线,应提前做好信息资料收集整理工作,保证资料的真实完整性。管桩进场应对照设计、规范图集及产品质保书全数检查,尤其是壁厚,及早发现不合格桩材,做好废桩标记,在监理见证下退场。管桩应轻吊轻放,堆层不宜过高,取堆层高的桩,严禁拖桩,应用吊机取桩,堆层不超过2层的拖桩,着地端应用废轮胎等弹性材料做防护,使用前应再次检查桩身有无缺陷,严禁使用不合格桩。监理方核查施工放线,轴线引测,控制点的保护情况,督促整改,做好复查工作。开工前审查桩基单位资质证书与人员上岗证书,要求人证合一,严禁无证施工,审查施工方案与技术交底情况,必要时监理采用专题会议的形式对施工方作监理交底,提醒常见施工弊病及防治措施,强化风险预控意识,确保施工高效有序进行。
3、沉桩过程中,不按既定方案执行,压桩路线及顺序不当,为抢进度加快沉桩速度,挤土效应明显,桩身上浮,桩顶标高复测不及时,未做到分层均匀开挖,桩身严重偏位,基坑开挖后,机械再次进场困难,给补桩加固带来不便。野蛮截桩,管桩受损,严重影响桩身质量,基坑周边随意堆土,引起土体滑移,造成桩身偏位或损伤。焊接马虎,质检工作走过场甚至缺失。
对策:根据桩密集程度、入土深度及与临近建筑物的距离,制定合理打桩顺序。根据桩的入土深度、宜先长后短;根据桩的规格,宜先大后小;根据建筑物高低层关系,宜先高后低。另外,如桩较密集,距建筑物较远、场地开阔的,宜由中间向四周展开。如桩较密集,场地狭长,两端距建筑物较远,宜从中间向两端展开。如桩较密集,且一侧靠近建筑物,宜从毗邻建筑物的一侧开始,由近及远进行。承台边缘的桩,待承台内其他桩压完并重新测定桩位后,再施工。焊工必须持证上岗,焊条须符合标准规定,并附产品合格证,保证上下桩轴线偏差不大于2mm。施焊前将桩头清刷干净,两名焊工面对面同时施焊,上节桩找正方向后,对称点焊4~6点加以固定,再施焊,焊缝须饱满。建议接头防锈用沥青涂刷,直观效果优于油漆,待冷却后满涂。自检和监理验收合格后方可继续施工。控制沉桩间歇,避免在砂质粉土、砂土层停压时间过长,摩阻力增大影响沉桩;合理布置桩的连接位置,避免出现同截面处连接。由于压桩的闭塞效应,桩端在浅层就已被密封,挤土效应难以避免,在沉入饱和粘性土时,尤其在饱和软土地基中,会对周边环境产生不利影响,土体产生水平位移和垂直隆起,桩周土体振动剧烈,土体内超孔隙水压力升高,挤压效应造成已沉桩偏位或折断,破坏临近建筑物、地下管线、道路等。施工前减少挤土效应的措施:①预钻排水孔(应力释放孔)或设置排水砂井,降低孔隙水压力,减少土体位移;②可在施工区域与周边建筑物及道路管线间开挖防挤沟,缓解挤压,沟宽和深取1.5m至2.0m左右,并做好水位、水平垂直变形观测。施工过程的防治措施:压桩速率控制在1m/min左右,适当控制每日沉桩量,给土体应力释放留出时间。孔隙水压力缓慢消散,土体会再固结。另外间隔跳打法效果也很好。注意打桩顺序决定挤土方向,一般由中心向外围展开,中间桩施工后留较长时间释放挤土应力并向外排水,减少桩身上浮、偏位受损的可能。另外静压管桩工法配合“引孔压桩”或“钻孔植桩”可防止桩身损伤,使静压沉桩工艺更完善、更环保。“钻孔植桩”是今后管桩应用的发展方向。一般来讲,土质越好,土密实度越高,可压缩性越低,桩侧摩阻力越大,沉桩时桩侧土产生较大向上摩擦力,带动桩体上浮。桩体上浮量与桩体相对长短及施工相对先后有关,在较短桩邻近压长桩时,可能使该短桩上浮较大,而当短桩后施工时,临近长桩上浮很少,这正是根据桩的入土深度,先压长桩后压短桩的主要原因。桩体上浮量与桩在群桩施工序列中的排位有关,前期沉桩累计上浮量相对较大,后期施工的则小些。管桩上浮实际是无法避免,但设计时合理安排桩位布置,满足最小间距要求,施工合理安排压桩顺序,可以将桩体的上浮控制在一定范围内,采取复压也是较有效的补救措施,所谓复压是指对已压好的桩再行静压的措施,这也是静压法施工的优势,施工单位要善加利用。沉桩结束后,及时复测桩顶标高,发现桩顶不同程度上浮,应妥善复压,避免日后出现房基不均匀沉降等问题。因此,在预应力管桩作为端承摩擦桩时,施工时需细心观察,并在桩机退场前进行复压处理,保证桩身承载力。无法观察的工程(如有地下室),则建议采用无挤土施工法,避免桩身上浮。在沉桩过程中,加强临近建筑物、道路管线的安全监测并做好记录,必要时进行安全鉴定,避免结构受损。土方开挖,应开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖。严禁边压桩边开挖;开挖宜在桩基全部完成后15天再进行。分层均匀取土,土体高差不宜超过1m。事前制订可行的开挖方案,现场安排专人全程监护开挖,保持基坑围护结构或边坡土体的稳定。基坑顶部周边不得堆土或重物。机械开挖时,在距桩顶50cm以上土层留给人工清除,防止土方超挖、扰动持力层,避免机械碰触桩顶,造成桩身倾斜或损坏。每次开挖的深度视土质而定,一般粘土挖深控制在1.5~2.5m,淤泥质土挖深控制在0.5~1.5m。桩间较密的土方采用小型反铲开挖,这对释放土体应力与保护桩身有利。对有地下室需深挖的工程,所有桩基打入后无偏位、无缺陷并不是工作的结束,深厚软土层的开挖引发大量斜桩、断桩的案例很多,切忌求快用大型机械野蛮开挖或碰撞开挖后悬空的桩身。另外如果土方开挖由后续施工单位负责的,应在土方开挖前进行桩位偏差中间验收,分清责任,待开挖到设计标高,再做最终验收,并以此为准判定桩偏位是否超标。
截桩采用切割后小锤凿断,严禁大锤横向直接敲击,或利用压桩机行走强行扳断等野蛮施工。确定合理经济的桩基检测方案,做好桩基加固补强复查工作。施工安全问题也是不容忽视的重点。
综上所述,静压管桩施工出现的问题多种多样,与土质、土层排序、硬土层厚度、桩数、桩距、压桩顺序、压桩速度等有关。遇到意外情况,应及时与业主、监理及设计部门联系,按设计修改通知或会议纪要处理。静压管桩在造价、工期、质量及环保等方面有其明显优势,同时也存在一些不足。随着业内对规律认识的深入,不断实践总结,静压管桩施工将带来更大的综合效益。
参考文献:GB50007-2011建筑地基基础设计规范、
DB42/489-2008预应力混凝土管桩基础技术规程、GB50202-2009建筑地基基础工程施工质量验收规范、JGJ94-2008建筑桩基技术规范等等。
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