静压管桩基础施工常见问题及对策

静压管桩基础施工常见问题及对策

白华民

摘　要:简述了静压管桩的沉桩机理,介绍了适用于静压管桩基础场地的勘察要求,并提出静压管桩施工过程中常见问题及对策,同时应加强观测工作,做到信息化施工,从而取得满意的工程效果。

关键词:静压管桩,施工,问题,对策

中图分类号:TU753文献标识码:A

0　引言

静压管桩的沉桩是采用静力压桩机自重和机架上的配重提供反力,而将管桩压入土中的施工工艺。由于其具有无噪声、无振动、无污染,符合绿色岩土工程治理的要求,同时选用高强预应力管桩作为基础,具有工艺简单、单桩承载力高、质量直观可靠、工期较短、造价适宜、检测方便等优点,得到全国各地的广泛应用。

1　静压管桩沉桩机理

静压管桩沉桩施工时,将桩端压入土体中,原状土的初应力状态受到破坏,造成桩端下土体的压缩变形,随着桩沉入深度及压力的增大,土体对桩端产生的相应阻力也随之增大。当桩端处土体所受应力超过其抗剪强度时,土体发生急剧变形而破坏,黏性土体会产生塑性流动或挤密侧移,而砂性土体则产生下拖。在地表处,黏性土体会向上隆起,砂性土体则会被拖带下沉;在地下深处由于上覆土层的压力,土体主要向桩周水平方向挤密,使贴近桩周处土体结构破坏。由于较大的辐射向压力作用,也使邻近桩周处土体受到较大的扰动影响。此时,桩身受到土体强大法向抗力所引起的桩身摩阻力和桩端阻力的抵抗,当抱桩器给予的压力大于沉桩时的这些抵抗阻力时,桩则继续下沉,反之,则停止下沉。

压桩时,地基土体受到扰动,桩周土体的实际抗剪强度与地基的静态抗剪强度有很大差异。随着桩的沉入深度,桩与桩周土之间将出现相对剪切位移,由于土体的抗剪强度和桩土之间的粘聚力作用,土体对桩周表面产生摩阻力。当桩周土质较硬时,剪切面发生在桩与土的接触面上,当桩周土较软时,剪切面一般发生在邻近于桩表面处的土体内。在黏性土中,随着桩的沉入深度,桩周土体的抗剪强度逐渐下降。在砂性土中,除松散砂层外,抗剪强度变化不大,各土层作用于桩侧的摩阻力并不是一个常值,而是随着桩的继续下沉而显著增加,其值可占沉桩阻力的50%～70%,它与桩周处土体强度成正比。

在静压管桩施工中,常因接桩或其他因素影响而暂停压桩。间歇时间的长短虽对继续下沉的桩端阻力无明显影响,但对桩侧摩阻力的增加影响较大,桩侧摩阻力的增大值与间歇时间成正比,在黏性土中表现得尤为突出。因此,在静压法沉桩中,应合理安排接桩的结构和位置,缩短接桩时间,避免将桩端停留在硬土层中进行接桩施工。

2　静压管桩基础对勘察工作的要求

1)应查明桩端持力层的起伏变化情况。在南阳市区西部10m以上土层多为粉质黏土并具中弱膨胀性,承载力特征值在180kPa左右。自地表往下10m～20m有中粗砂层,厚薄不一,较薄层只有0.5m左右,较厚层有2m～5m,承载力特征值在200kPa左右。粉质黏土与砂层交替出现,起伏不平,把桩端放到砂层上是最好的桩端持力层。在南阳市区东、南及北部,其工程地质特征是:上部10m多为粉质黏土及中粗砂,承载力特征值在150kPa左右;10m～30m地层为含卵砾中粗砂及粉质黏土。桩端以进入10m～30m地层中的含卵砾中粗砂为宜。在一般的岩土工程勘察中,孔距在15m～30m左右,大多数的勘察孔距在30m左右,显然不能满足静压管桩基础的勘察要求。为了查明桩端持力层的起伏情况,这就要求勘察工作应根据地区经验适当加密钻孔,查明持力层的起伏变化规律。勘探布点间距一般宜取12m～24m,最好为15m左右,且每项工程或大型项目的每个单位工程的勘探布点不宜少于5个;勘探孔深度应进入预计桩端平面以下3m～5m,必要时还可在钻孔间布置静力触探孔以更准确的探明持力层的变化规律,以此准确灵活调整管桩长度,使设计和施工做到合理完善,从而降低工程造价。

2)各主要土层应增加N值测试次数。在勘探深度范围内的每一土层,均应进行标准贯入实验或室内实验,但在主要土层中应适当增加N值的测试次数,其中遇中密～密实砂层、硬塑～坚硬黏性土层、残积土层及全风化岩层时约每2m测试一次;预计作桩端持力层的土(岩)层约每1m测试一次。管桩工程要求岩土工程勘察报告中多提供有用的N值,在以黏性土为主的地层中遇到砂层、含卵砾砂层;在以砂性土为主的地层中遇到下卧软弱层要多一些标贯测试,这样才有利于合理配桩及确定终压。

3)对静压管桩沉桩可行性进行评价。在南阳市区的东、南及北部,桩端持力层宜进入含卵砾粗砂中,但在局部地区含卵砾粗砂层与粉质黏土交替出现。若桩端在10m以上就遇到含卵砾粗砂层,其下部还有较软的粉质黏土,压桩时虽满足终压力,但桩长较短,而静载实验时却不满足设计要求。若压桩时穿透上部的含卵砾粗砂层,压桩力会过大,会产生爆桩或者断桩,只有采取引孔压桩法才能完成,使桩端进入合适的持力层中,消除下卧软弱层对工程的隐患。在南阳市区西部,属垄岗地貌单元,以粉质黏土为主,局部有硬夹层(砂层),尤其在硬夹层不厚的情况下施工时桩端达到硬夹层,瞬间终压力也能满足设计要求,但在做静载实验时桩端土要承受更大的压力,其压力传递到软弱下卧层后,引起该层土压缩增大,进而桩体下沉增加,沉降量不能满足设计要求。若遇此类工程只有加大桩长,增加桩周摩阻力,以满足终压。所以,要根据不同土类性质的差异进行评价,评价范围应包括建议采用的压桩力,桩在粉质黏土和砂土中的挤密效应以及建议采用的桩距。

3　存在的问题及对策

1)截桩问题及对策。由于南阳市区工程地质条件比较复杂,

对太原地区岩土工程的几点体会

吕　威

摘　要:研究了桩基施工中后压浆的作用,探讨了试桩的意义,分析了后压浆桩身强度与承载力匹配的问题,介绍了CFG桩复合地基,阐述了对太原新区勘察和地基处理的认识,以使太原市的地基处理做到技术可行、经济合理。

关键词:岩土工程,后压浆作用,CFG桩,地基处理

中图分类号:TU472文献标识码:A

岩土工程是以土力学、岩体力学、工程地质学和基础工程学等为基本理论,结合各类建筑工程的特点和要求,解决和处理工程建设过程中岩体和土体有关的各种工程技术问题,属于土木工程学科。岩土工程的工作内容主要包括岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工、岩土工程检测、岩土工程咨询和岩土工程监理。岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩土体不仅工程性质复杂而且其性质的区域性和个性很强。自己所从事的工作仅是其中很小的一部分,。

1　对后压浆作用的认识1.1　正确对待后压浆技术

1.1.1　设计不应过高估计后压浆的效果

由于后压浆技术对消除传统灌注桩工艺缺陷(沉渣、泥皮)有显著作用,在本地区上百项工程应用中均取得良好的技术经济效益。但由于某些设计人员对后压浆作用认识不足,未能从后压浆提高承载力的机理和地质条件出发,片面地依靠后压浆来提高承载力而造成设计失败。

1.1.2　成孔工艺和质量控制是前提

某工程桩长29m,桩径800mm,回转钻进,泥浆护壁成孔,桩

桩端持力层顶板埋深起伏较大,而现行勘察规范规定在详勘阶段勘探点间距一般在15m～30m,勘探点之间的持力层顶板埋深多为推测的结果。在施工过程中往往会出现与岩土工程勘察报告不符,导致不能科学合理配桩,造成大量截桩,浪费材料。

对策:施工前应仔细研究岩土工程勘察报告,最好请原勘察单位沿建筑物轴线或承台分布部分进行补探,以准确确定持力层顶板埋深并绘制持力层顶板埋深等值线图以指导施工,然后科学合理地确定管桩尺寸;合理安排压桩顺序,尽量避免“桩塞”效应,最大限度的减少截桩。

2)挤土效应及对策。静压管桩属于挤土桩,有明显的挤土效应,特别是在黏性土场区,压桩产生的挤土效应的影响距离可达10m左右,在压桩施工时挤土效应会造成10m之内的建筑物受损,会使10m之内的管线、道路等遭到破坏。所以,应引起高度重视。对策:进行管桩施工前及施工中应对周边临近建筑物或道路、管线布设变形观测点进行观测,制订预案,防止纠纷发生;施工前应挖防挤沟,可有效的释放挤土效应,减小挤土压力,以减少对周边环境的不利影响。

3)陷机问题及对策。目前,市场上静力压桩机短船着地压力都比较大,如天津泰重型机械有限责任公司生产的T YY800型液压式压桩机,短船着地压力约180kPa,而南阳市区的表层土层承载力特征值一般小于150kPa,施工时很容易陷机;还有一些施工场地,由于老基础的存在而不能压桩,必须开挖清除,开挖后回填的土层承载力特征值更低,一般在80kPa左右,若遇雨季,陷机就在所难免;送桩留下的孔洞也会引起陷机。陷机会损坏已压好的管桩,当压桩机到已压好的管桩位置时,由于陷机桩身除受竖向压力外,还受到巨大的偏心力矩作用,导致桩身弯折断裂;另外,土体产生的水平位移也会把已压好的管桩推断。对策:施工前要详细了解场地的工程地质条件,特别是5m深度内各层土的承载力及相关力学数据。当表层土承载力不足或开挖换填新土及雨季施工时应在场地上部铺垫一层碎石或砖渣,增大地面抗压能力,使之达到或超过桩机着地压力,避免陷机带来的危害。另外,要及时回填送桩时留下的孔洞。

静压管桩的沉桩施工中出现的问题各种各样,与土质、土层顺序、硬土层厚度、桩数、桩距、施工顺序、进度等有关。但只要事前予以重视,采取预防措施,加强观测工作,做到信息化施工,一定能够取得满意的工程效果。

参考文献:

[1]　J G J9422008,建筑桩基技术规范[S].

[2]　DBJ/T15222298,预应力混凝土管桩基础技术规程[S].

[3]　陈光钊.静压管桩设计要注意的几个问题[J].山西建筑,

2007,33(17):1092110.

Common problems and countermeasures

of the static pressure pipe pile foundation construction

BAI H u a2min

Abstract:It briefly describes the pile settlement problem of the static pressure pipe pile,introduces the investigation requirements that is suit2 able to the static pressure foundation field,and provides common problems and countermeasures in the static pressure pipe pile construction pro2 cess,and enhances supervision work and information construction at the same time,thus getting satisfy project effect.

K ey w ords:static pressure pipe pile,construction,problem,countermeasure