静力压桩法施工工艺有哪几步？

~ 静力压桩法简介及施工工艺浅述

1、静压桩施工技术简介
静力压桩法是通过静力压桩机以压桩机自重及桩架上的配重作反力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。早在20世纪50年代初，我国沿海地区就开始采用静力压桩法。到80年代，随着压桩机械的发展和环保意识的增强静力压桩法得到了进一步推广。至90年代，压桩机实现系列化，且最大压桩力为6800KN的压桩机也研制成功，它既能施压预制方桩，也可施压预应力管桩。静力压桩法在我国湖北、广东、上海、江苏、浙江、福建等地区都有应用，尤以上海、南京、广州及珠江三角洲应用较多，目前中国的静压桩施工数量占全世界一半以上。
2、静力压桩法原理
静压预制桩通常适用于高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土层等软土地基。在沉桩过程中，桩尖直接使土体产生冲切破坏，桩周孔隙水受此冲切挤压作用形成不均匀水头，产生超孔隙水压力，扰动了土体结构，使桩周约一倍桩径范围内的一部分土体抗剪强度降低，发生严重软化（粘性土）或稠化（粉土、砂土），出现土体重塑现象，从而可容易地连续将静压桩送入很深的地基土层中。压桩过程中如发生停顿，一部分孔隙水压力会消失，桩周土会发生径向固结现象，使土体密实度增加，桩周的侧壁摩阻力也增长，尤其是受扰动而重塑的桩端土体强度得到恢复，致使桩端阻力增长较大，停顿时间越长扰动土体强度恢复增长越多。因此，静压沉桩不宜中途停顿，必须接桩停留时，宜考虑浅层接桩，还应尽量避开在土质好的土层深度处停留接桩。
3、静力压桩法适用范围
静压桩除了适用于高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土层等软土地基外，也适用于覆土层不厚的岩溶地区。在这些地区采用钻孔桩很难钻进；采用冲孔桩，容易卡锤；采用打入式桩，容易打碎。而采用静压桩可缓慢压入，并能显示压桩阻力，容易保证施工质量，但在溶洞、溶沟发育充分的岩溶地区以及在土层中有较多孤石、障碍物的地区，静压桩宜慎用。
4、静力压桩法的优缺点
(1)主要优点
①低噪声、无振动、无污染，可以24小时连续施工，缩短建设工期，创造时间 效益，从而降低工程造价；
②施工速度很快，同时场地整洁、施工文明程度高；
③由于送桩器与工程桩桩头的接触面吻合较好，送桩器在送桩过程中不会左右晃动和上下跳动，因而可以送桩较深，基础开挖后的截桩量少；
④施工中由于压桩引起的应力较小，且桩身在施工过程中不会出现拉应力，桩头一般都完好无损，复压较为容易。
(2)主要缺点
①具有挤土效应，对周围建筑环境及地下管线有一定的影响，要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大；
②施工场地的地耐力要求较高，在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机，对表土层软弱的地方需事先进行处理；
（3）过大的压桩力（夹持力）易将管桩桩身夹破夹碎，使管桩出现纵向裂缝；
（4）在地下障碍物或孤石较多的场地施工，容易出现斜桩甚至断桩。
5、施工工艺流程
静压预制桩的施工一般采用分段压入、逐段接长的方法。其施工流程为：测量定位→压桩机就位→吊装喂桩→桩身对中调直→压桩→接桩→再压桩→（送桩）→终止压桩→切割桩头。
施工前做好放线工作，在桩位中心打上一根短钢筋并涂上红漆，但是由于桩机进场会造成土体挤压导致桩位偏移，故桩机定位后应复测桩位是否正确。
压桩机进行安装调试就位后，行至桩位处，使桩机夹持钳口中心（可挂中心线陀）与地面上的样桩基本对准，调平压桩机后，再次校核无误，将长步履（长船）落地受力。
静压预制桩桩节长度一般在12米以内，可直接用压桩机上的工作调机自行吊装喂桩，也可以配备专门吊机进行吊装喂桩。第一节桩（底桩）应用带桩尖的桩，当桩被运到压桩机附近后，一般采用单点吊法起吊，采用双千斤（吊索）加小便担（小横梁）的起吊法可使桩身竖直进入夹桩的钳口中。当接桩采用硫磺胶泥接桩法时，起吊前应检查浆锚孔的深度并将孔内的夹物和积水清理干净。
当桩被吊入夹桩钳口后，由指挥员指挥司机将桩缓慢降到桩尖离地面10cm左右为止，然后夹紧桩身，微调压桩机使桩尖对准桩位，并将桩压入土中0.5～1.0m，暂停下压，从桩的两个侧面通过互成90度角的两个经纬仪校正桩身垂直度，当桩身垂直度偏差小于0.5%时才可正式压桩。
压桩是通过主机的压桩油缸伸程的力将桩压入土中，压桩油缸的最大行程因不同型号的压桩机而有所不同，一般为1.5～2.0m，所以每一次下压，桩入土深度约为1.5～2.0m，然后松夹具→上升→再夹紧→再压，如此反复进行，方可将一节桩压下去。当一节桩压到其桩顶离地面80～100cm时，可进行接桩或放入送桩器将桩压至设计标高。
静压预制桩常用接头形式有电焊焊接和硫磺胶泥锚固接头。电焊焊接施工前须清理接口处砂浆、铁锈和油污等杂质，坡口表面要呈金属光泽，加上定位板。接头处如有孔隙，应用锲形铁片全部填实焊牢。焊接坡口槽应分3～4层焊接，每层焊渣应彻底清除，焊接采用人工对称堆焊，预防气泡和夹渣等焊接缺陷。焊缝应连续饱满，焊好接头自然冷却至少8分钟后方可施压，禁止用水冷却或焊好即压。硫磺胶泥锚固接头，施工时要认真把好质量关。
如果桩顶已接近设计标高，而桩压力尚未达到规定值，可以送桩。如果桩顶高出地面一段距离，而压桩力已达到规定值时则要截桩，以便压桩机移位。
静压桩的送桩作业可以利用现场的预制桩段作送桩器。施压预制桩最后一节桩的桩顶面达到施工地面以上1.5m左右时，应再吊一节桩放在被压桩的顶面，不要将接头连接起来，一直下压直到桩顶面压至符合终压控制条件为止，然后将其上面的一节桩拔出来即可。此桩段仍可在以后的压桩中使用。但大吨位（≥4000kN）的压桩机，由于最后的压桩力和夹桩力都很大，有可能将桩身混凝土夹碎，所以不宜用预制桩作送桩器，而应制作专用的钢质送桩器。送桩器或作送桩器用的预制桩侧面应标出尺寸线，便于观察送桩深度。
终压条件：
①压桩至设计标高，压力值达到或大于桩承载力设计值，可终压；
②压桩至设计标高，压力值未达到桩承载力设计值，应立即将情况报设计，由设计决定是否继续压桩；
③压力值达到桩承载力设计值2倍，桩未压至设计标高，应根据该桩位地勘资料与设计单位协商决定是否继续施压。
6、施工关键控制点
1）现场“三通一平”，必须查明周边50m范围内的地下情况，排除孤石等障碍物；
2）预制桩应达到设计强度的70%方可起吊，强度达到100%方可运输。桩在起吊和搬运时，必须做到平衡，不得损坏。
3）沉桩施工前，应先试桩。试桩数量不宜少于工程桩总数的1%且不得少于5根，以确定贯入度及桩长，沉桩顺序一般采用先深后浅，自中间向两边对称前进，或自中间向四周进行；桩插入土中定位时的垂直度偏差不得超过0.5%，随压随观测控制垂直度；
4）接桩时焊接质量要符合规范要求，有防锈要求的要涂刷防锈剂；
5）压桩施工时，应派专人或开启自动记录设备，做好沉桩施工记录；
6）施工速度一般控制在2m/min以内即可，根据实际确定是否进行复压；
7）整个沉桩过程都要做好记录，施工完成后要对成品进行保护并做标志。
7、常见质量问题分析与处理
1）桩倾斜
插桩初压即有较大幅度的桩端走位和倾斜。碰到此种情况，很可能在地面下不远处有障碍物。处理的措施主要是在压桩施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物彻底清理干净。
2）桩尖达不到设计深度
静压管桩施工时，若发生个别桩长达不到设计深度，其原因可能是：
①桩尖碰到了局部的较厚夹层或其他硬层。
②中断沉桩时间过长。由于设备故障或其他特殊原因，致使沉桩过程突然中断，若延续时间过长，沉桩阻力增加，使桩无法沉到设计深度。
③接桩时，桩尖停留在硬土层内，若时间拖长，很可能不能继续沉桩。
发生管桩沉不下去时，应冷静分析原因，找出对策才能继续施工，切不要盲目加大压桩力强行沉桩。
3）基坑开挖不当引起大面积群桩倾斜
挖土引起基桩的倾斜，直接起因是挖土方法不当，将基坑挖得太深或将挖出的土堆放在基坑边坡附近，因而产生侧向压力，加上土体本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力乘机向开挖方向释放，加剧了土体向开挖方向流动，而管桩对水平力的抵抗能力小，于是随着土体的位移而向开挖方向倾斜，造成桩顶大量位移。发生这样的事故先要进行调查分析，弄清哪些桩报废，哪些桩还可以用，哪些桩应折减其承载力，然后根据实际情况进行补桩。为防止此类工程事故的发生，应严禁边压桩边开挖；开挖宜在基桩全部完成且至少隔15天后进行，挖土宜逐层均匀进行，桩周土体高差不宜超过1m；注意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堆放其他重物等。
4）桩身上浮
当工程桩较短或桩较密集时较容易发生桩身上浮的情况，此时采取复压是一较有效的补救措施。
8、结束语
静力压桩施工工艺具有噪音小、无污染、施工速度快、同时在压桩过程中可以预估单桩承载力等特点，特别适用于城区建筑。随着静力压桩机的不断改进和预制高强度预应力管桩技术的不断提高，静压桩将会越来越广泛的应用于城区建筑。

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