静压预制桩的常见质量问题及预防措施

静压预制桩的常见质量问题及预防措施
摘要静压预制桩基础是一种新型的深基础类型,特别适用于对噪音有限制的市区内作业。

但靠近原有建筑物桩基施工较困难,单桩承载力相对较低,对土体适应有一定的局限,压桩过程中容易出现质量问题,而且情况复杂,对发生的问题要弄清原因,采取相应的预防处理措施。

关键词静压预制桩;压桩;质量控制
1静压预制桩与土体的作用机理
静压预制桩在压入土体的过程中,以桩体本身的重量作为反作用力,以克服压桩过程中的桩端阻力和桩侧壁摩阻。

当桩身在垂直静压力的作用下沉入土体时,桩周土体发生急速而剧烈的挤压变形,土中孔隙水压力骤然上升,土体的抗剪强度大幅下降,这时桩体很容易沉入土中。

2静压预制桩的施工程序
施工现场情况勘察→编制施工方案→订购(制作)预制桩→测量定位→压桩→接桩、再压桩→送桩。

1)测量定位。

施工前放好轴线并标志在永久固定体上,以利于复核桩位。

再放好桩位,在桩位中钉一根短钢筋,并涂上明显标志,由于桩机在行走过程中会挤动标志,因此,在桩机基本就位后利用周边控制轴线对桩位进行复核,控制桩位的最大偏差不大于20mm。

2)压桩。

用汽车起重机将预制桩吊离桩堆,送到桩架前,桩身对着经纬仪方向的侧面弹出基线。

起动压桩机纵向和横向行走油缸,将桩尖对准桩位,开动压桩油缸将桩压入土中1m左右后停止压桩,通过两台正交设置的经纬仪对准已弹出的基准线,调整桩在两个方向的垂直度,首节桩体是否垂直是保证成桩质量的关键。

垂直度满足要求并经现场监理确定后开机沉桩,通过夹持油缸将桩夹紧,然后通过压桩油缸将压力施加到桩体上。

压桩力由压力表反映,当压力达到一定的限值时,压桩油缸三缸同时起动施压,这时压力表读数反而会下降,随着施压再逐渐升高,要特别注意压力表值和施工压力的换算。

在压桩过程中要认真记录每个行程桩入土深度和压力表读数的关系,以判断桩的质量和承载力。

当压桩油缸数不变时,压力表突然上升或下降,要停机对照地质资料分析(一般不宜停在沙土层),确定是否产生断桩现象或是遇到障碍物。

3)接桩。

规范要求桩长一般不宜超过12m,超长的预制桩必须分段接长。

接桩一般有焊接和锚接法,桩形有方桩、圆桩和管桩等分别,故接头形式亦略有不同。

在此以方桩接头为例做些说明,当下节桩沉至桩顶离地0.8m左右时,吊上节桩,用长为L的(L据桩端头钢板的长度而定)等边角钢焊接四角,两个桩头间隙用薄钢板垫实焊牢,焊缝连续饱满。

接桩过程中严格要求端头钢板与轴线垂直,钢板平整,
使相接的两节桩轴心线重合,连接后的桩身保持垂直。

4)送桩。

采用钢制送桩管,待桩压至自然地坪以上1m左右时,将送桩管的下口底住桩顶,使送桩管竖直,再施压压桩至设计标高。

3静压预制桩的常见质量问题及预防措施
3.1桩位的偏移
在静压预制的施工过程中,最常见的质量问题就是桩位的偏移。

偏移的原因多种多样,危害也相当大。

1)地下障碍物通常是地下的管网、防空洞、大石块及老基础等硬块杂物,阻碍桩体的正常下沉,发生质量事故,这类问题常见于老城区的扩建改建工程中。

因此,在老城区施工时,一定要弄清楚地下是否有管网或老基础,若有管网则需报请设计院更改设计或与有关单位协商迁移管网,若有老基础等物,则一定要将其排除干净,再行压桩施工。

2)控制点位移导致桩位偏移。

轴线控制点的位移往往出现在新开发区,这类地区一般是由菜地或沟渠池塘填平而成,其地基表层承载力较小,承受不了静压桩机高达数百吨的重量,桩机在行走时,会使土壤挤动、拱起,导致控制点的移动,或直接挤走桩位。

为了避免桩位移动造成质量事故,可以采用两条措施进行预防:一是桩机进场前,在施工现场满铺碎石或建筑垃圾硬化场地,但此种方法费时费力,挖基时还需取走,不够经济。

二是保护好控制点,在静压桩机工作范围以外5~10m保留2~3个控制点,并在桩机就位后,重新对桩位进行校正复核后,再进行压桩。

3)施工顺序不合理引起桩顶位移。

在压桩过程中,有时会发现已施工的桩产生横向位移,这一般是因为桩太密,压桩时土壤被挤密,密实度相当高,而向上隆起,相邻的桩一起被涌起,并挤向土壤较松的一边。

因此,在遇到桩数多和桩距近的情况时,必须要因地制宜制定好施工顺序,采取分段压,或自中央向边缘压桩,严格按施工组织设计进行施工。

另外,土方开挖不当也会引起桩位偏移。

3.2断桩或斜桩
断桩、斜桩在施工中经常遇到。

地形地质、设备状况、材料质量、操作工艺等各方面都可能成为造成断桩或斜桩的因素。

1)桩体质量差造成断桩。

桩体质量差通常表现在两个方面:一是桩身在制作过程中混凝土强度达不到设计要求,沙石含泥量大或石中有大量碎屑,使桩身局部抗压强度不够,该处受到夹持的集中荷载也会断裂。

为了预防此类问题的发生,必须对预制桩的外形尺寸严格要求,严把材料进场关,进场桩体必须要有合格证,对进场的桩体要进行外观检查,检查是否有翘曲,在吊装运输过程中是否出现裂缝和
断裂,一旦有坚决不能在工程中使用。

2)操作工艺不当造成断桩。

压桩时偶尔也会由于操作不当引起断桩。

如夹桩时,只夹触到桩的一部分,因为接触面太小,荷载较大而集中,造成桩体断裂或配桩太长又压不进去。

在截桩时强行截桩,也容易将桩的土下部分挤断。

因此,提高操作工的职业素质和操作技能,实行有证上岗,保证技术措施的贯彻执行,操作方法的规范到位,才能保证入桩的质量。

3)接头质量差引起的断桩。

桩的接头是整根桩的最薄弱处,容易发生松脱开裂,接桩方法通常采用硫磺胶泥锚接和焊接两种方法。

两节桩相接时,必须调整两桩的轴心在同一条直线上,当桩端不平时,接头处的空隙必须用垫铁垫满焊牢,或满铺硫磺胶泥。

在焊接时,必须采用满焊,焊缝饱满,以免因两节桩的微小空隙在挤压时造成脱焊,导致断桩。

硫磺胶泥的熬制必须严格控制熬制时间和熬制温度,灌注硫磺胶泥时必须严格按施工规范操作。

3.3压桩时达不到设计要求
1)桩底尚未到设计标高,而油压值已到最大工作压力,出现这种现象的原因比较复杂多样:桩尖遇到局部较硬的夹砂层或孤石等障碍物;设备出现故障或其它原因,桩在下沉过程中突然中断,耽搁时间过长,继续压入时阻力增加,桩无法下沉到设计标高;桩距太密太近,施工顺序不合理,沉桩也困难;地质资料或钻探资料不全面、不准确,设计值出现差错也会使桩达不到设计标高。

2)桩已达到设计标高,而油压值未到设计工作压力,这种情况通常也是因为地质资料不准确,钻探资料不全面造成的,一般采取送桩、接桩处理即可。

如果仍不能满足要求,当为群桩上承台时,可以考虑增大其他桩的承载力来满足承台基础的整体要求,当是单桩承台时,则应提请有关部门另行处理。

总之,在静压预制桩的施工过程要求施工人员有丰富的施工经验,因地制宜制定施工方案,严把材料关,加强机械保养,保证机械正常运行。

抓住制桩、压桩和接桩过程中的关键环节,可以最大限度减少质量事故,保障工程施工的顺利进行。

参考文献
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[2]刘勇.浅谈静压预制桩基施工质量的监控[J].福建建筑,2009,8.。