樁基工程靜力壓樁法施工技術(shù)應(yīng)用

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摘要：論文主要目的介紹靜力壓樁法在樁基工程中工作機(jī)理、施工方法、施工工藝等，分析了優(yōu)缺點(diǎn)，為今后樁基工程中的應(yīng)用起到了推廣作用。

關(guān)鍵詞：靜力壓樁法；樁基工程；應(yīng)用分析

1.樁基施工概況

樁基施工技術(shù)是一成熟的施工技術(shù)。根據(jù)施工方式分，可分為灌注樁和預(yù)制樁。灌注樁按成孔方式可分為人工成孔灌注樁和機(jī)械成孔灌注樁。預(yù)制樁按施工方式可分為錘擊樁、靜壓樁、振沉樁和旋入樁。其中機(jī)械成孔灌注樁、錘擊樁以及靜壓樁，由于施工局限性小，施工樁徑靈活且適用性被強(qiáng)，廣泛運(yùn)用于工業(yè)與民用建筑中。

2.靜力壓樁工作方法

2.1靜力壓樁法施工技術(shù)簡(jiǎn)介及工作機(jī)理

2.1.1靜力壓樁法施工技術(shù)簡(jiǎn)介靜力壓樁法是預(yù)制樁的施工方法，是通過靜力壓樁機(jī)的壓樁機(jī)構(gòu)，以壓樁機(jī)自重和機(jī)架上的配重提供反力而將預(yù)制樁壓入土中的沉樁工藝。2.1.2靜力壓樁法工作機(jī)理（1）沉樁施工沉樁的施工過程，第一需要將樁尖對(duì)準(zhǔn)土體，使其有一個(gè)向下的作用力將原狀土的初應(yīng)力打破后，樁尖下方的土體會(huì)因作用力的影響而逐漸壓縮、變形。與此同時(shí)土地也會(huì)對(duì)樁尖有阻力，當(dāng)整個(gè)樁向下的作用力越大，樁尖處的土體受到的應(yīng)力大于其抗剪強(qiáng)度，整個(gè)土地會(huì)出現(xiàn)更加明顯的變形。這種持續(xù)的作用力會(huì)讓地表處的土體向上，而砂性土則會(huì)被樁帶入。當(dāng)?shù)乇砩疃仁艿絹碜陨蠈油恋膲毫Γ麄€(gè)土體會(huì)向樁的周圍擠開。（2）壓樁當(dāng)?shù)鼗耐馏w受到影響后，樁周圍的土體其受到的抗剪強(qiáng)度和地基土地原本的靜態(tài)抗剪強(qiáng)度之間有明顯差異。如果土質(zhì)較硬，樁周圍的土其剪切面發(fā)生在樁、土的接觸面上，而如果土質(zhì)較軟，這種情況剪切面則會(huì)發(fā)生在接近樁表面的土體。不同性質(zhì)的土其性質(zhì)變化也有明顯不同，如果是粘性土，樁周圍的土體其抗剪強(qiáng)度會(huì)逐漸下降。如果是砂性土，在除了松砂之外，其抗剪強(qiáng)度并不會(huì)出現(xiàn)較為明顯的變化，但是由于不同的土層其對(duì)樁側(cè)的摩阻力不同，其變化的規(guī)律是與樁的下沉深度有關(guān)。特別是樁下部受到來自土體的摩阻力，會(huì)對(duì)樁的沉樁阻力有較大影響。（3）終壓力與極限承載力當(dāng)完成了靜壓樁的施工后，樁周圍的土體其孔隙中的水壓力會(huì)慢慢減弱，而整個(gè)周圍土體的強(qiáng)度開始逐漸恢復(fù)，在樁的上部其穴區(qū)會(huì)逐漸被填滿，而中部的滑移區(qū)消失后對(duì)樁下部的擠壓作用力開始減弱，一旦進(jìn)入到這個(gè)階段，樁具備了極限承載力。土體中孔隙水壓力開始消散，土體發(fā)生固結(jié)強(qiáng)度逐漸恢復(fù)，上部樁柱穴區(qū)被充滿，中部樁滑移區(qū)消失，下部樁擠壓區(qū)壓力減小，這時(shí)樁才開始獲得了工程意義上的極限承載力。最終極限承載力達(dá)不到樁的終壓力。因此樁的終壓力與極限承載力是兩個(gè)不同的概念，一些初接觸靜壓樁的設(shè)計(jì)、施工人員往往將兩者混為一談。兩者數(shù)值上不一定相等，主要與樁長(zhǎng)、樁周土及樁端土的性質(zhì)有關(guān)，但兩者也有一定的聯(lián)系。

2.2靜力壓樁法施工工藝

2.2.1施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備主要包括7方面：施工技術(shù)資料準(zhǔn)備、施工材料準(zhǔn)備、施工通訊準(zhǔn)備、施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備、施工機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備、生活設(shè)施的準(zhǔn)備、施工現(xiàn)場(chǎng)放線準(zhǔn)備。2.2.2施工順序及流程安排了解施工現(xiàn)場(chǎng)條件→安排施工任務(wù)計(jì)劃→熟悉有關(guān)資料→編寫施工方案→做好施工準(zhǔn)備工作→組織機(jī)械與人員進(jìn)場(chǎng)→組裝機(jī)械進(jìn)行調(diào)試→試壓樁→壓工程樁→施工任務(wù)結(jié)束→整理資料→編制報(bào)告。

2.2.3施工工序和特殊工序的施工方法施工流程：測(cè)量定位→樁機(jī)就位→焊接樁尖→對(duì)中→調(diào)直→壓第一節(jié)樁→焊接→送第二節(jié)樁→送樁→達(dá)到設(shè)計(jì)承載力。（1）預(yù)制樁的起吊在吊放預(yù)制樁前進(jìn)行垂直校正。預(yù)制樁在起吊、運(yùn)輸和安裝中應(yīng)采取措施防止變形，管樁吊裝宜采用兩支點(diǎn)法或兩頭勾吊法，施工時(shí)管樁吊立吊點(diǎn)位置為0.29L處，裝卸輕起輕放，嚴(yán)禁拋擲、碰撞、滾落。（2）焊接樁尖根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙有使用樁尖要求的，需在沉樁前進(jìn)行樁尖焊接。樁尖焊接宜在沉樁前樁豎直后與地面樁尖平面垂直，錯(cuò)位偏差不宜大于2mm，焊接層數(shù)不得少于兩層，焊縫應(yīng)飽滿、連續(xù)、避免虛焊。（3）預(yù)制樁的對(duì)位吊放時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)樁位輕放、慢放、嚴(yán)禁高起猛落，強(qiáng)行下放，防止傾斜、彎折或碰撞。當(dāng)樁被吊入夾樁鉗口后，由指揮人員指揮司機(jī)將樁緩慢降到樁尖離地面10cm左右，然后夾緊樁身，微調(diào)靜壓樁機(jī)使樁位對(duì)準(zhǔn)，并將樁壓入土中0.5m~1.0m，暫停下壓，再?gòu)臉兜膬蓚€(gè)正交側(cè)面校正樁身垂直度，當(dāng)樁身垂直度偏差小于0.5%時(shí)才可正式壓樁。（a）準(zhǔn)備壓樁；（b）壓樁；（c）整節(jié)樁壓至地面接樁；（d）送樁；（e）壓樁完畢1.樁尖；2.第一節(jié)樁；3.第二節(jié)樁；4.送樁器；5.焊縫（4）預(yù)制樁水準(zhǔn)的控制利用水準(zhǔn)儀根據(jù)建設(shè)方提供水準(zhǔn)點(diǎn)在送樁器上作好標(biāo)志，每挪動(dòng)一次水準(zhǔn)儀必須重新做標(biāo)志。壓施過程中有專人盯水準(zhǔn)儀，控制送樁深度。（5）預(yù)制樁垂直度的控制壓施過程中有專人利用經(jīng)緯儀或線墜控制預(yù)制樁的垂直度，隨時(shí)注意調(diào)整。（6）壓樁、送樁應(yīng)始終保持樁軸心受壓，若有偏移應(yīng)立即糾正?；炷令A(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)100%，才能運(yùn)輸和施工作業(yè)。利用樁機(jī)附帶的起重設(shè)備進(jìn)行吊樁時(shí)，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)指揮，吊點(diǎn)的選擇應(yīng)合適，防止在拖動(dòng)管樁及吊樁過程中損傷樁身或造成管樁斷裂。當(dāng)上一節(jié)樁壓到其樁頂離地面800cm~100cm時(shí)，可進(jìn)行接樁或者放入送裝器將樁壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高或設(shè)計(jì)施工壓力。采用焊接接樁時(shí)，應(yīng)先沿樁身周圍點(diǎn)焊固定，然后對(duì)稱焊接，并確保焊縫質(zhì)量和設(shè)計(jì)尺寸。沉樁的作業(yè)空間必須處理好架空線路的障礙物和地下埋設(shè)的隱蔽（管線路及構(gòu)筑物）物，予以處理。壓樁機(jī)安裝就位，試車合格后，方可進(jìn)行施工作業(yè)。樁堆放的地面應(yīng)堅(jiān)實(shí)、平整，并應(yīng)按樁的型號(hào)、規(guī)格分別堆放，以保證起吊、運(yùn)輸方便。同一根樁應(yīng)連續(xù)施壓完成，不得無(wú)故中途停止施工。（7）接樁任一單樁的接頭數(shù)量不宜超過3個(gè)，應(yīng)避免樁尖接近硬持力層或樁尖處于硬持力層時(shí)接樁；管樁接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)用鐵刷子等清理干凈接駁面和坡口，其入土部分管樁的樁頭宜高出地面0.5m~1.0m，上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直，錯(cuò)位偏差不宜大于2mm，采用二氧化碳保護(hù)焊時(shí)，施焊宜用兩臺(tái)焊機(jī)對(duì)稱焊接，焊接層數(shù)不得少于兩層，焊縫應(yīng)飽滿、連續(xù)、避免虛焊，焊后自然冷卻時(shí)間不宜少于8分鐘、嚴(yán)禁用水冷卻。冷卻并刷防腐漆后方可繼續(xù)沉樁。施工中，若壓阻力超過壓樁能力使樁架上抬或傾斜時(shí)，應(yīng)立即停壓，查明原因，有可能遇到厚砂層等使阻力增大。發(fā)生這種情況時(shí)，可以用最大壓樁力作用于樁頂，采用忽停忽開的辦法，使樁緩慢下沉，穿過砂層。（8）靜壓樁機(jī)的挪位壓施后靜壓機(jī)挪位時(shí)防止樁位變形，及時(shí)對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)。（9）預(yù)防已放樁位移位的措施靜壓樁是一項(xiàng)單工序的常規(guī)基礎(chǔ)樁型，由于平面定位點(diǎn)較多，經(jīng)測(cè)放復(fù)核無(wú)誤的樁位點(diǎn)，常常在施工過程中被破壞或者精度得不到有效的保證，結(jié)果造成樁位平面偏移的工程事故。針對(duì)這一情況，在進(jìn)行測(cè)量定位的時(shí)候事先在不易被施工破壞的地方測(cè)放埋置2~3個(gè)測(cè)量定位控制點(diǎn)，這樣利用全站儀一站測(cè)量，無(wú)論是施工放線還是在施工過程中對(duì)破壞的樁位進(jìn)行恢復(fù)，都可以得到有效保證。以業(yè)主提交的測(cè)量控制基準(zhǔn)點(diǎn)為控制點(diǎn)，建立閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)，測(cè)定軸線控制點(diǎn)，并報(bào)監(jiān)理公司驗(yàn)收簽字認(rèn)可后開始放樁位。按施工圖用全站儀或經(jīng)緯儀、鋼尺放樁位，并做好記錄、校驗(yàn)、復(fù)檢，由監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。樁的垂直度：用兩個(gè)線墜或者水平尺來控制樁的垂直度。

2.3靜壓管樁的施工要點(diǎn)

2.3.1施工現(xiàn)場(chǎng)要求必須符合靜壓管樁的施工條件，施工前應(yīng)先清除地上和地下的障礙物，場(chǎng)地應(yīng)平整，排水應(yīng)良好，地面應(yīng)符合沉樁時(shí)的承載能力。當(dāng)?shù)孛孑^松軟時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施保證樁機(jī)正常施工。

2.3.2沉樁順序應(yīng)按“先中間后四周、先密集后稀疏、先長(zhǎng)后短、先大后小”的原則，同時(shí)應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)條件、場(chǎng)地與周圍建（構(gòu)）筑物、地下地上管線的關(guān)系，兼顧施工方便綜合考慮，確定更為合理的沉樁順序。

2.3.3應(yīng)采取平穩(wěn)、緩慢而連續(xù)的沉樁方法當(dāng)發(fā)現(xiàn)難以沉樁或樁身傾斜時(shí)，應(yīng)暫停沉樁，排查原因，采取可靠措施后才能繼續(xù)沉樁。

3.靜壓力樁的優(yōu)、缺點(diǎn)

靜壓力樁具有對(duì)樁無(wú)破壞、無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊力、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。靜壓力樁缺點(diǎn)也較明顯，靜壓樁因施工過程中需要較大且均勻壓力才能達(dá)到良好的沉樁效果，因此，靜壓樁機(jī)體型龐大，占地面積大，移動(dòng)慢，樁位中心向四周至少需要5m~7m施工作業(yè)面，而且需要地面具有一定的承載能力，以保證樁機(jī)移位、定位的準(zhǔn)確度，以及樁的垂直度。減少因樁端受力不均而產(chǎn)生的爆樁。

4.靜力壓樁適用范圍

從地質(zhì)上來說，一般適用于人工素填上、淤泥質(zhì)上、粘性土、粉土等軟土地基上的工業(yè)與民用建筑基礎(chǔ)；不宜穿越碎石層、卵石層、凍土、膨脹土等，也不宜以碎石、卵石及風(fēng)化巖石做持力層。從地域上來說，適合市區(qū)內(nèi)、居民區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院附近及精密生產(chǎn)工廠擴(kuò)建工程以減少噪音、振動(dòng)及對(duì)周邊建筑的影響，但此時(shí)應(yīng)考慮靜壓設(shè)備對(duì)周邊環(huán)境的最小施工間距的要求。從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來說，如考慮樁土聯(lián)合基礎(chǔ)，樁筏結(jié)合及其他復(fù)合樁基礎(chǔ)，則可以減少基礎(chǔ)沉降，彌補(bǔ)超高層建筑樁基靜壓施工對(duì)超高壓樁力的要求，均有較好效果。

參考文獻(xiàn)：

［1］史佩棟,樁基工程手冊(cè)人民交通出版社"十二五"國(guó)家重點(diǎn)圖書出版規(guī)劃項(xiàng)目.2003年7月第8版．

［2］建筑樁基技術(shù)規(guī)范中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部JGJ94-2008.

［3］黃熙齡,錢力航.建筑地基與基礎(chǔ)工程.中國(guó)建筑工業(yè)出版社2016年10月出版.

作者：高璟坤 單位：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院