静力压桩工程施工工艺

静力压桩工程施工工艺
机械静力压桩是采用静力压桩机将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土层中成桩。

静力压桩包括机械静力压桩、锚杆静力压桩及其他各种非冲击力沉桩。

1 工艺特点
本法采用液压操作，自动化程度高，行走方便，运转灵活，桩位定点精确，可提高桩基工程质量；施工无噪声、无振动、无污染；沉桩采用全液压夹持桩身向下施加压力，可避免打碎桩头，混凝土强度等级可降低1～2级，配筋比锤击法省钢筋40％左右；施工速度快，压桩速度每分钟可达2m，比锤击法可缩短工期1/3。

2 工艺原理
用静力压桩机或锚杆将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土的过程中，以桩机本身的重量（包括配重）作为反作用力,以克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力。

当预制桩在竖向静压力作用下沉入土中时，桩周土体发生急速而激烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土中的抗剪强度大大降低，从而使桩身很快下沉。

3 适用范围
静力压桩适用于软土、填土及一般黏性土层中，特别适合于居民稠密及危房附近环境要求严格的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有厚度大于2m的中密以上砂夹层的情况，以及单桩承载力超过1600KN的情况。

4 工艺流程及操作要点
4.1 工艺流程
4.1.1 作业条件
⑴施工现场具备三通一平。

⑵施工人员到位，机械设备已进场完毕。

⑶测量基准已交底、复测、验收完毕。

⑷混凝土预制桩已从具备资质的预制构件厂定购，部分进场并验收合格。

⑸临建工程搭设完毕。

4.1.2 工艺流程图
静力压桩工艺流程如图1所示。

图1 静力压桩工艺流程图
4.2 操作要点
⑴静力压桩包括锚杆静压桩及其他各种非冲击力沉桩。

施工前应对成品桩做外观及强度检验，接桩用焊条或半成品硫磺胶泥应有产品合格证书，或送有关部门检验，压桩用压力表、锚杆规格及质量也应进行检查。

硫磺胶泥半成品应每100kg做一组试件（3件）。

⑵压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度。

重要工程应对电焊接桩的接头做10％的探伤检查。

对承受反力的结构应加强观测。

⑶施工结束时，应做桩的承载力及桩体质量检验。

⑷压桩时压力不应超过桩身所能承受的强度。

同一根桩的压桩过程应连续进行。

压桩时操作员应时刻注意压力表上压力值。

并在压桩前排出合理的压桩顺序。

4.2.1 技术准备
⑴认真熟悉图纸，理解设计意图，做好图纸会审及设计交底工作。

⑵编制施工组织设计或施工方案，确定施工工艺标准。

⑶针对工程基本情况，收集工程所需的相关规定、标准、图集及技术资料。

收集工程相关的水文地质资料及场区地下障碍物、管网等其他资料。

⑷对现场施工人员进行图纸和施工方案交底，专业工种应进行短期专业技术培训。

⑸组织现场管理人员和施工人员学习有关安全、文明施工和环保的有关文件和规定。

⑹进行测量基准交底、复测及验收工作。

⑺其他技术准备工作。

4.2.2 材料要求
4.2.2.1 预制桩材料要求
⑴钢筋：静压法沉桩时最小配筋率不宜小于0.6％，主筋直径不宜小于φ14。

⑵混凝土：混凝土强度等级不应低于C30。

4.2.2.2 静压预制桩施工材料要求
⑴钢板：应符合设计要求，一般宜用低碳钢。

⑵电焊条：电焊条应符合设计及施工规范要求，一般宜采用E43。

⑶硫磺胶泥：配合比应通过试验确定。

⑷法兰的钢板和螺栓宜用低碳钢。

4.2.3 操作要点
⑴测量放线：在打桩施工区域附近设置控制桩与水准点，不少于2个，其位置以不受打桩影响为原则（距操作地点40m以外），轴线控制桩应设置在距外墙桩5～10m处，以控制桩基轴线和标高。

⑵桩机就位：按照打桩顺序将静压桩机移至桩位上面，并对准桩位。

⑶起吊预制桩：将预制桩吊至静压桩机夹具中，并对准桩位，夹紧并放入土中，移动静压桩机调节桩垂直度，符合要求后将静压桩机调至水平并稳定。

⑷压桩：压桩时注意压力表变化并记录。

⑸接桩：待桩顶压至距地面1m左右时接桩，接桩采用焊接、法兰、硫磺胶泥等方法。

⑹送桩：如设计要求送桩时，应将桩送至设计标高。

⑺移动至下一根桩位处，重复以上操作。

⑻为防止桩身断裂、桩顶碎裂、桩顶位移、桩身倾斜等问题。

在桩的堆放、运输、起吊时严格检查桩身的外观质量，防止使用断桩。

在开始压桩前，应调好桩身垂直度，使其垂直度轴线与桩顶平面垂直度的轴线一致。

同时静压桩机应水平、稳定、桩尖与桩身保持在同一轴线上。

⑼下压过程中，如桩尖遇到硬物，应及时处理后方可再压。

5 劳动力组织
参考排桩施工工艺的劳动力组织。

6 机具设备配置
6.1 机械
⑴全液压静力压桩机主要技术参数见表1。

6.2 工具
经纬仪、水准仪、钢卷尺、电焊机。

7 质量控制要点
7.1 质量控制要求
7.1.1 材料的控制
⑴混凝土强度等级评定应符合《混凝土强度检验评定标准》(GB 107—1987)和《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB／T 50081—2002)的要求。

⑵硫磺胶泥的主要物理力学性能指标见表2。

表2 硫磺胶泥的主要物理力学性能指标
7.1.2 技术的控制
⑴桩机就位：静压桩机就位时，应对准桩位，将静压桩机调至水平、稳定，确保在施工中不发生倾斜和移动。

⑵预制桩起吊和运输时，必须满足以下条件：
1）混凝土预制桩的混凝土强度达到强度设计值的70%方可起吊。

2）混凝土预制桩的混凝土强度达到强度设计值的100％才能运输和压桩施工。

3）起吊就位时，将桩机吊至静压桩机夹具中夹紧并对准桩位，将桩尖放入土中，位置要准确，然后除去吊具。

⑶稳桩：桩尖插入桩位后，移动静压桩机时桩的垂直度偏差不得超过0.5%，并使静压桩机处于稳定状态。

⑷沉桩记录：桩在沉入时，应在桩的侧面设置标尺，根据静压桩机每一次的行程，记录压力变化情况。

⑸压桩：压桩顺序应根据地质条件、基础的设计标高等进行，一般采取先深后浅、先大后小、先长后短的顺序。

密集群桩，可自中间向两个方向或四周对称进行，当毗邻建筑物时，在毗邻建筑物向另一方向进行施工。

压桩施工应符合下列要求：
1）静压桩机应根据设计和土质情况配足额定重量；
2）桩帽、桩身和送桩的中心线应重合；
3）压同一根桩应缩短停歇时间；
4）为减小静压桩的挤土效应，可采取下列技术措施：
①对于预钻孔沉桩，孔径约比桩径（或方桩对角线）小50～100mm；深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，一般宜为桩长的1/3～1/2，应随钻随压桩。

②限制压桩速度等。

⑹接桩
1）桩的一般连接方法有焊接、法兰接和硫磺胶泥锚接三种，焊接和法兰接桩适用于各类土层桩的连接，硫磺胶泥锚接适用于软土层，但对一级建筑桩基或承受拔力的桩宜慎重选用。

2）应避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩。

3）采用焊接接桩时，应先将四周点焊固定，然后对称焊接，并确保焊缝质量和设计尺寸。

焊接的材质（钢板、焊条）均应符合设计要求，焊接件应做好防腐处理。

焊接接桩，其预埋件表面应清洁，上下节之间的间隙应用铁片垫实焊牢。

接桩时，一般在距地面1m左右进行，上下节桩的中心线偏差不得大于10mm，节点弯曲矢高不得大于1％桩长。

4）硫磺胶泥锚接桩应按下列要求作业：
①锚筋应调直并清除污垢、油迹和氧化铁层。

②锚筋孔内应有完好螺纹，无积水、杂物和油污。

③接点的平面和锚筋孔内应灌满胶泥。

④硫磺胶泥溶剂灌注及停歇时间应符合表（表：静力压桩质量检验标准）的规定。

⑤胶泥试块每工作班不得少于1组。

⑥法兰连接桩上下节桩之间宜用石棉或纸衬垫，拧紧螺帽，经过压桩机施加压力时再拧紧一次并焊死螺帽。

⑺送桩
设计要求送桩时，送桩的中心线与桩身吻合一致方能进行送桩。

若桩顶不平可用麻袋或厚纸垫平。

送桩留下的孔应立即回填。

7.1.3 质量的控制
⑴施工前应对成品桩做外观及强度检验。

⑵压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度。

⑶施工结束后，应做桩的承载力及桩体质量检测。

⑷压桩时压力不得超过桩身强度，质量检验应符合静压力桩质量检验标准。

7.2 质量检验标准
静力压桩质量检验标准应符合表3的规定。

表3 静力压桩质量检验标准
7.3 质量通病防治
7.3.1 沉桩达不到设计要求
⑴现象
桩设计时是以贯入度和最终标高作为施工的最终控制。

一般情况下，以一种控制标准为主，以另一种控制标准为参考。

有时沉桩达不到设计的最终控制要求。

个别工程设计人员要求双控，更增加了困难。

⑵原因分析
1）勘探点不够或勘探资料粗略，对工程地质情况不明，尤其是持力层的起伏标高不明，致使设计考虑持力层或选择桩尖标高有误，也有时因为设计要求过严，超过施工机械能力或桩身混凝土强度。

2）勘探工作是以点带面，对局部硬夹层或软夹层的透镜体不可能全部了解清楚，尤其在复杂的工程地质条件下，还有地下障碍物，如大块石头、混凝土块等。

打桩施工遇到这种情况，就很难达
到设计要求的施工控制标准。

3）以新近代砂层为持力层时，由于新近代砂层结构不稳定，同一层土的强度差异很大，桩打入该层时，进入持力层较深才能求出贯入度。

但群桩施工时，砂层越挤越密，最后就有沉不下去的现象。

4）沉桩压力选择太小或太大，使桩沉不到或沉过设计要求的控制标高。

5）特别是柱基群桩，布桩过密互相挤实，择施打顺序又不合理。

⑶预防措施
1）详细探明工程地质情况，必要时应作补勘；正确选择持力层或标高，根据工程地质条件、桩断面及自重，合理选择施工机械、施工方法及行车路线。

2）防止桩顶压碎或桩身断裂。

⑷治理方法
1）遇有硬夹层时，可采用植桩法、射水法或气吹法施工。

植桩法施工如图2所示，即先钻孔，把硬夹层钻透，然后把桩插进孔内，再打至设计标高。

钻孔的直径要求，以方桩为内切圆，空心圆管桩为圆管的内径为宜。

无论采用桩法、射水法或气吹法施工，桩尖至少进入未扰动土6倍桩植径。

硬夹层
钻
孔
预制桩
持力层
图2 植桩法施工
2）选择合理的打桩顺序，特别是柱基群桩，如若先打中间桩，后打四周桩，则桩会被抬起；相反，若先打四周桩，后打中间桩，则很难打入。

为此应选用“之”字形打桩顺序，或从中间分开往两侧对称施打的顺序如图3所示。

图3 打桩顺序示意图
（a ）“之”字形顺序；（b ）中间往两侧顺序
3）适当选择桩压力，便于贯入，也减少桩的损坏率。

4）桩基础工程正式施打前，应做工艺试桩，以校核勘探与设计的合理性，重大工程还应做荷载
试验桩，确定能否满足设计要求。

7.3.2 桩顶位移
⑴现象
在沉桩过程中，相邻的桩产生横向位移或桩身上下升降。

⑵原因分析
1）桩入土后，遇到大块坚硬障碍物，把桩尖挤向一侧。

2）采用“植桩法”时，钻孔垂直偏差过大，桩虽然是垂直立稳放入孔中，但在沉桩过程中，桩又慢慢顺钻孔倾斜沉下而产生弯曲。

3）两节桩或多节桩施工时，相接的两节桩不在同一轴线上，产生了曲折，或接桩方法不当。

4）桩数较多，土层饱和密实，桩间距较小，在沉桩时土被挤到极限密实度而向上隆起，相邻的桩一起被涌起。

5）在软土地基施工较密集的群桩时，由于沉桩引起的空隙压力把相邻的桩推向一侧或涌起。

6）桩位放得不准，偏差过大；施工中桩位标志丢失或挤压偏离，施工人员随意定位；桩位标志与墙、柱轴线标志混淆搞错等，造成桩位错位较大。

7）选择的行车路线不合理。

⑶防治措施
1）施工前，应将地下障碍物，如旧墙基、条石、大块混凝土清理干净，尤其是桩位下的障碍物，必要时可对每个桩位用钎探了解。

对桩身质量要进行检查，发生桩身弯曲超过规定，或桩尖不在桩纵轴线上时，不宜使用。

一节桩的细长比不宜过大，一般不超过30。

2）在初沉桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，如有可能，应把桩拔出，清理完障碍物并回填素土后重新沉桩。

桩沉入一定深度发生严重倾斜时，不宜采用移动桩架来校正。

接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，接头处必须严格按照设计及操作要求执行。

3）采用“植桩法”施工时，钻孔的垂直偏差要严格控制在桩入土深度的1％以内。

植桩时，桩应顺孔植入，出现偏斜也不宜用移动桩架来校正，以免造成桩身弯曲。

4）桩在堆放、起吊、运输过程中，应严格按照有关规定或操作规程执行，发现桩开裂超过有关规定时，不得使用。

普通预制桩经蒸压达到要求强度后，宜在自然条件下再养护一个半月，以提高桩的后期强度。

施打前桩的强度必须达到设计强度100％(指多为穿过硬夹层的端承桩)的老桩方可施打。

而对纯摩擦桩，强度达到70％便可施打。

5）遇有地质比较复杂的工程(如有老的洞穴、古河道等)，应适当加密地质探孔，详细描述，以便采取相应措施。

6）采用点井降水、砂井或盲沟等降水或排水措施。

7）沉桩期间不得同时开挖基坑，需待沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖，相隔时间应视具体地质条件、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙压力消散情况来确定，一般宜二周左右。

8）采用“植桩法”可减少土的挤密及孔隙水压力的上升。

9）认真按设计图纸放好桩位，做好明显标志，并做好复查工作。

施工时要按图核对桩位，发现丢失桩位或桩位标志，以及轴线桩标志不清时，应由有关人员查清补上。

轴线桩标志应按规范要求设置，并选择合理的行车路线。

7.4 成品保护
⑴现场测量预制桩、控制网的保护工作。

⑵已进场的预制桩堆放整齐，注意防止施工机械碰撞。

⑶送桩后的孔洞应及时回填，以免发生意外伤人事件。

7.5 质量记录
⑴桩的结构图及设计变更通知单。

⑵材料的出场合格证和检验报告。

⑶焊件和焊接记录及焊件试验报告。

⑷桩体质量检验记录。

⑸混凝土试件强度试验报告。

⑹压桩施工记录。

⑺桩位平面图。

8 安全、环保及职业健康措施
8.1 职业健康安全关键要求
⑴施工人员必须持证上岗。

⑵施工属于露天作业，必须做好作业人员夏季防暑、冬季防冻工作。

⑶遵守《劳动保障法》规定的相关职业健康及安全要求。

⑷施工应按顺序有系统的进行，保持现场文明施工、安全施工。

⑸施工垃圾、生活垃圾应定期清理，以免污染环境。

⑹制定安全生产措施，定期对施工人员进行安全知识培训，提高安全意识，确保安全生产。

8.2 环境关键要求
⑴现场生活区、施工区、办公区等应分区布置，降低影响或干扰。

⑵施工垃圾、生活垃圾等分类收集，定期定场所处理，减少垃圾对周围环境的影响。

⑶施工中因施工而修建的临时设施完工后应及时清除。

⑷防止或减少扰民。

⑸现场按照要求施工，做到现场清洁整齐、工完场清。

9 工程实例
9.1 所属工程实例项目简介
项目位于南京江宁区禄口镇群力村，主要为汽车用品和汽车配件的研发中心，同时为汽车国际零部件的仓储配送建立一个服务基地。

共有单体建筑30幢，汽车用品研发中心单体20栋、汽车配件研发中心单体10栋，建筑物H1～H4基础采用静压桩基础。

9.2 施工组织及实施
本工程需施工的单根桩长约10米，总工程量约7200米。

施工工艺流程：测放轴线、桩位→静压机就位→吊桩入桩机内→对中并调整桩身垂直度→压桩→送桩→送桩至设计标高→桩机移位。

采取合理的压桩顺序，先压试桩，再压工程桩，严格控制压桩速率，压桩总体顺序从中间到两边，对
桩位比较密的部位实行跳打，以防止桩身的上浮和受挤偏位。

现场投入的机具有2台静力压桩机，电焊机6台，全站仪及水准仪各2台。

需投入的劳动力38人，其中机长2人；副机长2人；电焊工12人；起重工4人；机电工4人；普通操作工12人；电工2人。

8.3 工期（单元）
计划施工时间为15天。

8.4 建设效果及经验教训
该工程竣工至今，观测建筑物的沉降量在均规范允许范围内，未发现不均匀沉降。

8.5 关键工序图片（照片）资料
图4 压桩施工过程示意图压桩设备
正在吊桩
吊臂
工人正给管桩上吊索
已就位的管桩
图5 预应力管桩堆放
完毕的预应力
管桩孔位
设计标高
图6 已施工完毕的预应力管桩孔位
图7 管桩采用一点起吊的方法，并已就位。