论文部分内容阅读
摘要：静力压预制混凝土桩施工技术是一中传统的施工技术，地基处理方法简单。PHC管桩，即预应力高强度混凝土管桩，近两年来 ，预应力高强混凝土管桩作为一种较新型的基桩在全国范围内的大量采用 ，愈来愈多的显示其多方面的优点，许多高层建筑原本采用的钻孔灌注桩有不少已被预应力高强混凝土管桩所替代。PHC桩的单位承载力造价是各种桩型中最低的，且综合经济效益指标也好于其他桩型。管桩穿透土层的能力特别强，对持力层起伏变化大的地质条件适应性强；成桩质量可靠，监理、建设单位检测方便；施工周期短；噪声小，无振动，无污染，符合环保要求。在城市建设中特别是人口密集的旧城改造中具有广阔前景。
关键词：静压桩；基础设计；方法
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1 静压桩的发展简况
PHC管桩最早由日本研制和发明，日本是一个多地震国家，二层以上的建筑都要用桩基础。我国于上个世纪70年代初期，我国的建筑项目以3-8层为主，建筑物对地基基础的承载力要求比较小，当时的静压主机是绳索式压桩机，压力一般为600-700KN，最大也不超1500KN。预制桩断面尺寸多为150mm×150mm，目前已经很少采用。进入90年代开始大量应用高强预应力混凝土管桩(PHC)， 主要是应用在沿海及沿江流域：广东省、浙江省、江苏省及上海等大城市应用比较广泛。近几年随着环境意识的提高，施工收到限制的钻孔桩和锤击桩等施工方法受到一定限制，而静压桩得到发展，为此大吨位的静压桩也应运而生。静压吨位从200t、300 t、400 t、发展到500 t、600 t、800 t、900 t、1000 t、桩的断面尺寸也从过去的300mm发展到600mm，诸多方面的优点，加外界环境的因素导向，故而得到广泛的推广和应运。
2 静压桩的施工机理
由于PHC 管桩桩身混凝土强度高，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高70%－80% ，桩侧摩阻力提高20%－40% 。静力压桩施工机理 ：是利用桩机自重体提供反力，将桩送入土层中，当土层的空隙水压力急剧上升，土的强度大大降低，这时桩身很容易下沉，桩的阻力主要来自桩尖，向下穿透土层时，直接冲剪桩端土体的阻力，一旦压桩终止并随时间的推移，桩基土体孔隙水压力逐渐消散，土体发生固结，桩侧摩擦力逐步恢复和提高，从而使静压获得较大的承载力。
3、静压桩的技术优势及适用范围
（1）单桩承载力高，桩身混凝土强度为C80，可打入较密实的粉质粘土及夹沙层中，通过其对桩周边土的挤压，桩端承载力可提高80%以上；
（2）单位承载力价格便宜，与钻孔灌注桩相比，可节约30%成本；
（3）设计选用范围宽，单桩承载力从600KN--4800KN，适用于多层建筑，也适用于40层以下的高层建筑，在同一建筑物基础中还可以根据柱荷载的大小采取不同直径管桩，既容易解决设计布桩问题，也可发挥每根桩的最大承载力，并使桩基沉降均匀。
（4）PHC管桩按其混凝土有效预压应力值和抗弯性能分为A型、AB型、B型、C型，A型桩适用于非抗震设计，选用AB型、B型、C型桩适用于抗震设防烈度7度、8度地区的管桩基础工程。
4、克服质量通病的措施
（一）、桩顶压碎
工程桩在沉桩即将结束时，也就是压桩力最大时经常发生桩顶混凝土破碎，端板套箍变形，预应力钢筋外露，形成破损桩。
分析原因
1、工程桩混凝土强度达不到设计要求；
2、工程桩制作不良，壁厚未能达到标准或端部桩壁厚不均匀；
3、压桩送桩器的刚度不足，易产生变形使桩顶送桩时受压不均匀；
4、压桩送桩器与管桩不匹配，使管桩受压偏心；
5、静压桩机配重不足或配重放置不平衡，压桩力大时，桩机倾斜起身，使管桩偏心受压；
6、压桩前机架不调平或场地地基松软，工程桩垂直度偏差超标。沉桩过程中，工程桩始终偏心受压，受最大偏心压力的工程桩顶部极易破碎。
防治及处理方法
1、对进入施工现场的工程桩按照标准严格检查验收,有问题的桩一律不得使用；
2、静压桩机上的压桩和送桩桩帽应根据管桩设计尺寸；
3、根据地区经验、设计要求和地质条件先取合适的静压桩机，发现桩机能量太大或太小，都应及时更换或调整；
4、现场地表土的地耐力应满足施工要求，并做好雨天排水工作，只有在桩身垂直度符合要求的情况下，才能加压沉桩；
5、对于因桩顶破碎而没有压至设计标高难的桩，应会同设计、监理、检测等部门作出处理。
（二）、工程桩偏位和倾斜
工程桩基础开挖后，常会发现有些桩中心位置偏差（即偏位）超规范。有的桩不但偏位而且顶面倾斜，虽经低应变检测桩身完好，但过大的偏位和倾斜，不仅改变了基础了承台的受力，而且其单桩承载能力也会明显降低。
分析原因
1、静压桩机重量大，场地地基土如较软弱，桩机行走时，土会隆起和侧移，对已压入土中的桩产生侧向挤压力，造成管桩倾斜和偏移；
2、 沉桩时地下遇到大块障碍物，如老基础、石驳、大块建筑垃圾等，把桩挤向一侧，发生偏移、走位；
3、基础设计布桩疏密差别过大，加之高密区沉桩过快过多，土中超空隙水压力不能及时消散，产生挤土效应，将原先已压入的桩挤偏斜；
4、压桩时，桩身垂直偏差太大，引起桩位置偏斜；
5、表层土质松弱，桩机行走时，将原先定好的桩位钢筋或竹扦挤跑，引起桩施工时位置偏差。
防治及处理方法
1、如施工现场地基土软弱，静压桩机可能发生“陷机”现象，应根据土质情況采用适当的加固措施，如打微型挤密砂桩、井点降水等方法；
2、工程桩施工前，应清除场地内的地下障碍物。对有怀疑的地方，可采用“钎控”的方法，查清障碍物位置和大小，并清除回填后再行施工；
3、对密集群桩区域的施工，应制定有效的压桩流沙线路，压桩顺序先中间后外围，根据基础设计标高，先深后浅，控制压桩速度和每日压桩数量，日压桩量8~10根为宜；
4、应严格控制桩身垂直度，压桩过程中须不断观察。接桩时，应在调整好上节的垂直度后，再焊接端板；
5、软土地基上放置的桩位，施工过程中应不断复查、修正，尤其雨天施工时，更要注意。
（三）、 成桩裂隙和断裂
工程桩的低应变检测经常发现有桩身裂隙或裂断的现象，而处理这些工程事故比较麻烦。因为此时基础开挖，桩顶外露，静压桩机不可能再进场补桩，所以一般都采用结构加固的方法来解决。
分析原因
1、工程桩按照规范要求吊运、堆放；压桩施工时，起吊吊点位置设置不当，使工程桩混凝土产生裂纹，若裂纹贯通桩截面，则会发展成裂断。
2、预应力混凝土薄壁工程桩采用抱压式静压桩机施工，在抱桩器打滑或工作不正常时，过度增加抱桩力，使桩身混凝土受损开裂。
3、压桩时桩不垂直，压入地下一定深度后，再行走静压桩机，调整垂直度，致使桩身弯曲超过规定，此时强行将桩下压，桩身内产生很大的弯矩，极易使桩身混凝土开裂。
4、场地浅层地基土软弱，重载静压桩机行走时“陷机”挤土，将已施工好的桩挤偏、挤裂甚至挤断。
5、桩基础土方采用机械开挖，挖斗掘土深度控制不当，挖刮到桩顶，使桩身产生裂隙或断裂。
防治及处理方法
1、工程桩吊运、堆放的吊支点应严格按规范要求设置。可在管桩运输进场时，在桩身上量定吊支点位置，统一画上标记，便利工作作业。
2、压桩前和压桩过程中应严格控制垂直度不超规范。如压桩过程中发生垂直偏差增加，应弄清楚原因，若无地下障碍而是由土质差异引起的，可采用连续将垂直的工程桩压入土中一定深度后再拔起，再压入的“预成孔法”完成压桩施工。
3、场地浅层地基承载力应满足施工要求，不能发生“陷机”现象。
4、土方机械开挖深度应严格控制，不可超深挖掘，桩顶上0.3~0.5m的土宜采用人工清挖。
（四）、桩压不下去
工程桩静压一般情况下实行“双控”，既控制桩入土深度又控制最终压桩力。但实际使用时，有相当一部分工程的少量桩压不到设计标高。此时通常情况是最终压桩力满足要求，但桩在土中的有效长度和桩底标高未达到设计要求。这些压不到设计标高的桩，虽然当时最终压桩力很大，但是不等于日后的单桩承载力一定会满足要求。所以靜压桩应尽量避免发生桩压不到位，这些桩也应该作为主要桩基检测对象。
分析原因
1、地质勘察布点不够，工程地质情况未能全部勘明，尤其是持力层起伏高程不明确，致使设计考虑持力层深度和选定桩长有误。
2、勘察报告粗浅，对局部硬夹层、人防工事、地下障碍物等没有全部探解清楚。施工时遇到这些情况，桩端遇阻压不到位。
3、密集群桩施工时，压桩速度和日压桩数量没有根据土质变化情况调控好，使土层越挤越密，超孔隙水压力不能及时消散，最后发生桩压不下去的情况。
4、静压桩机配重不足或不按施工规程操作，将工程桩桩顶压碎，无法继续下去至设计标高。
5、机械设备故障等原因，中断压桩时间过长，桩停留在硬土层内，土层阻力增加，也会使桩无法压到设计深度。
防治及处理方法
1、地质勘察报告务必详尽，必要时应做补勘，使设计能准确制定桩长和桩底进入持力层的深度。
2、群桩施工，应根据压桩力的变化情况及时调整压桩速度和日压桩数量，可采用“跳打法”施工，必要时也可在土中设置砂井或塑料排水板。
3、根据场地土质情况，静压桩机应足配重，在不超过桩身混凝土承压能力的前提下，合理增加压桩力，不可野蛮施工，避免压碎管桩桩顶。
结束语
随着静压管桩技术的广泛应用， 以及对静压管桩的理论研究、设计和施工经验的不断积累，其应用的技术水平也会不断提高，在工程中也将发挥更好的经济效益。
关键词：静压桩；基础设计；方法
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1 静压桩的发展简况
PHC管桩最早由日本研制和发明，日本是一个多地震国家，二层以上的建筑都要用桩基础。我国于上个世纪70年代初期，我国的建筑项目以3-8层为主，建筑物对地基基础的承载力要求比较小，当时的静压主机是绳索式压桩机，压力一般为600-700KN，最大也不超1500KN。预制桩断面尺寸多为150mm×150mm，目前已经很少采用。进入90年代开始大量应用高强预应力混凝土管桩(PHC)， 主要是应用在沿海及沿江流域：广东省、浙江省、江苏省及上海等大城市应用比较广泛。近几年随着环境意识的提高，施工收到限制的钻孔桩和锤击桩等施工方法受到一定限制，而静压桩得到发展，为此大吨位的静压桩也应运而生。静压吨位从200t、300 t、400 t、发展到500 t、600 t、800 t、900 t、1000 t、桩的断面尺寸也从过去的300mm发展到600mm，诸多方面的优点，加外界环境的因素导向，故而得到广泛的推广和应运。
2 静压桩的施工机理
由于PHC 管桩桩身混凝土强度高，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高70%－80% ，桩侧摩阻力提高20%－40% 。静力压桩施工机理 ：是利用桩机自重体提供反力，将桩送入土层中，当土层的空隙水压力急剧上升，土的强度大大降低，这时桩身很容易下沉，桩的阻力主要来自桩尖，向下穿透土层时，直接冲剪桩端土体的阻力，一旦压桩终止并随时间的推移，桩基土体孔隙水压力逐渐消散，土体发生固结，桩侧摩擦力逐步恢复和提高，从而使静压获得较大的承载力。
3、静压桩的技术优势及适用范围
（1）单桩承载力高，桩身混凝土强度为C80，可打入较密实的粉质粘土及夹沙层中，通过其对桩周边土的挤压，桩端承载力可提高80%以上；
（2）单位承载力价格便宜，与钻孔灌注桩相比，可节约30%成本；
（3）设计选用范围宽，单桩承载力从600KN--4800KN，适用于多层建筑，也适用于40层以下的高层建筑，在同一建筑物基础中还可以根据柱荷载的大小采取不同直径管桩，既容易解决设计布桩问题，也可发挥每根桩的最大承载力，并使桩基沉降均匀。
（4）PHC管桩按其混凝土有效预压应力值和抗弯性能分为A型、AB型、B型、C型，A型桩适用于非抗震设计，选用AB型、B型、C型桩适用于抗震设防烈度7度、8度地区的管桩基础工程。
4、克服质量通病的措施
（一）、桩顶压碎
工程桩在沉桩即将结束时，也就是压桩力最大时经常发生桩顶混凝土破碎，端板套箍变形，预应力钢筋外露，形成破损桩。
分析原因
1、工程桩混凝土强度达不到设计要求；
2、工程桩制作不良，壁厚未能达到标准或端部桩壁厚不均匀；
3、压桩送桩器的刚度不足，易产生变形使桩顶送桩时受压不均匀；
4、压桩送桩器与管桩不匹配，使管桩受压偏心；
5、静压桩机配重不足或配重放置不平衡，压桩力大时，桩机倾斜起身，使管桩偏心受压；
6、压桩前机架不调平或场地地基松软，工程桩垂直度偏差超标。沉桩过程中，工程桩始终偏心受压，受最大偏心压力的工程桩顶部极易破碎。
防治及处理方法
1、对进入施工现场的工程桩按照标准严格检查验收,有问题的桩一律不得使用；
2、静压桩机上的压桩和送桩桩帽应根据管桩设计尺寸；
3、根据地区经验、设计要求和地质条件先取合适的静压桩机，发现桩机能量太大或太小，都应及时更换或调整；
4、现场地表土的地耐力应满足施工要求，并做好雨天排水工作，只有在桩身垂直度符合要求的情况下，才能加压沉桩；
5、对于因桩顶破碎而没有压至设计标高难的桩，应会同设计、监理、检测等部门作出处理。
（二）、工程桩偏位和倾斜
工程桩基础开挖后，常会发现有些桩中心位置偏差（即偏位）超规范。有的桩不但偏位而且顶面倾斜，虽经低应变检测桩身完好，但过大的偏位和倾斜，不仅改变了基础了承台的受力，而且其单桩承载能力也会明显降低。
分析原因
1、静压桩机重量大，场地地基土如较软弱，桩机行走时，土会隆起和侧移，对已压入土中的桩产生侧向挤压力，造成管桩倾斜和偏移；
2、 沉桩时地下遇到大块障碍物，如老基础、石驳、大块建筑垃圾等，把桩挤向一侧，发生偏移、走位；
3、基础设计布桩疏密差别过大，加之高密区沉桩过快过多，土中超空隙水压力不能及时消散，产生挤土效应，将原先已压入的桩挤偏斜；
4、压桩时，桩身垂直偏差太大，引起桩位置偏斜；
5、表层土质松弱，桩机行走时，将原先定好的桩位钢筋或竹扦挤跑，引起桩施工时位置偏差。
防治及处理方法
1、如施工现场地基土软弱，静压桩机可能发生“陷机”现象，应根据土质情況采用适当的加固措施，如打微型挤密砂桩、井点降水等方法；
2、工程桩施工前，应清除场地内的地下障碍物。对有怀疑的地方，可采用“钎控”的方法，查清障碍物位置和大小，并清除回填后再行施工；
3、对密集群桩区域的施工，应制定有效的压桩流沙线路，压桩顺序先中间后外围，根据基础设计标高，先深后浅，控制压桩速度和每日压桩数量，日压桩量8~10根为宜；
4、应严格控制桩身垂直度，压桩过程中须不断观察。接桩时，应在调整好上节的垂直度后，再焊接端板；
5、软土地基上放置的桩位，施工过程中应不断复查、修正，尤其雨天施工时，更要注意。
（三）、 成桩裂隙和断裂
工程桩的低应变检测经常发现有桩身裂隙或裂断的现象，而处理这些工程事故比较麻烦。因为此时基础开挖，桩顶外露，静压桩机不可能再进场补桩，所以一般都采用结构加固的方法来解决。
分析原因
1、工程桩按照规范要求吊运、堆放；压桩施工时，起吊吊点位置设置不当，使工程桩混凝土产生裂纹，若裂纹贯通桩截面，则会发展成裂断。
2、预应力混凝土薄壁工程桩采用抱压式静压桩机施工，在抱桩器打滑或工作不正常时，过度增加抱桩力，使桩身混凝土受损开裂。
3、压桩时桩不垂直，压入地下一定深度后，再行走静压桩机，调整垂直度，致使桩身弯曲超过规定，此时强行将桩下压，桩身内产生很大的弯矩，极易使桩身混凝土开裂。
4、场地浅层地基土软弱，重载静压桩机行走时“陷机”挤土，将已施工好的桩挤偏、挤裂甚至挤断。
5、桩基础土方采用机械开挖，挖斗掘土深度控制不当，挖刮到桩顶，使桩身产生裂隙或断裂。
防治及处理方法
1、工程桩吊运、堆放的吊支点应严格按规范要求设置。可在管桩运输进场时，在桩身上量定吊支点位置，统一画上标记，便利工作作业。
2、压桩前和压桩过程中应严格控制垂直度不超规范。如压桩过程中发生垂直偏差增加，应弄清楚原因，若无地下障碍而是由土质差异引起的，可采用连续将垂直的工程桩压入土中一定深度后再拔起，再压入的“预成孔法”完成压桩施工。
3、场地浅层地基承载力应满足施工要求，不能发生“陷机”现象。
4、土方机械开挖深度应严格控制，不可超深挖掘，桩顶上0.3~0.5m的土宜采用人工清挖。
（四）、桩压不下去
工程桩静压一般情况下实行“双控”，既控制桩入土深度又控制最终压桩力。但实际使用时，有相当一部分工程的少量桩压不到设计标高。此时通常情况是最终压桩力满足要求，但桩在土中的有效长度和桩底标高未达到设计要求。这些压不到设计标高的桩，虽然当时最终压桩力很大，但是不等于日后的单桩承载力一定会满足要求。所以靜压桩应尽量避免发生桩压不到位，这些桩也应该作为主要桩基检测对象。
分析原因
1、地质勘察布点不够，工程地质情况未能全部勘明，尤其是持力层起伏高程不明确，致使设计考虑持力层深度和选定桩长有误。
2、勘察报告粗浅，对局部硬夹层、人防工事、地下障碍物等没有全部探解清楚。施工时遇到这些情况，桩端遇阻压不到位。
3、密集群桩施工时，压桩速度和日压桩数量没有根据土质变化情况调控好，使土层越挤越密，超孔隙水压力不能及时消散，最后发生桩压不下去的情况。
4、静压桩机配重不足或不按施工规程操作，将工程桩桩顶压碎，无法继续下去至设计标高。
5、机械设备故障等原因，中断压桩时间过长，桩停留在硬土层内，土层阻力增加，也会使桩无法压到设计深度。
防治及处理方法
1、地质勘察报告务必详尽，必要时应做补勘，使设计能准确制定桩长和桩底进入持力层的深度。
2、群桩施工，应根据压桩力的变化情况及时调整压桩速度和日压桩数量，可采用“跳打法”施工，必要时也可在土中设置砂井或塑料排水板。
3、根据场地土质情况，静压桩机应足配重，在不超过桩身混凝土承压能力的前提下，合理增加压桩力，不可野蛮施工，避免压碎管桩桩顶。
结束语
随着静压管桩技术的广泛应用， 以及对静压管桩的理论研究、设计和施工经验的不断积累，其应用的技术水平也会不断提高，在工程中也将发挥更好的经济效益。