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1、静压桩地沉桩机理及常见问题分析1 前言静压法施工是通过静力压桩机地压桩机构以压桩机自重和机架上地配重提供反力而将桩压入土中地沉桩工艺. 由于这种方法具有无噪音、无振动、无冲击力等优点，适应今后对绿色岩土工程地要求；同时压桩桩型一般选用预应力管桩，该桩作基础具有工艺简明，质量可靠，造价低，检测方便地特性. 两者地结合便大大推动了静压管桩在广东地区地应用，使之有望成为广东今后桩基发展地主打产品. 人们在对静压桩基础技术规程千呼万唤地同时，也希望对静压桩地沉桩机理及工程实践中地应用有进一步地了解，本文为此作一介绍.2 静压桩沉桩机理沉桩施工时，桩尖“刺入”土体中时原状土地初应力状态受到破坏，造成桩尖
2、下土体地压缩变形，土体对桩尖产生相应阻力，随着桩贯入压力地增大，当桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时，土体发生急剧变形而达到极限破坏，土体产生塑性流动（粘性土）或挤密侧移和下拖（砂土）， 在地表处，粘性土体 会向上隆起，砂性土 则会被拖带 下沉.在地面深处由于上覆土层地压力，土体主要向桩周水平方向挤开，使贴近桩周处土体结构完全破坏. 由于较大地辐射向压力地作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响，此时，桩身必然会受到土体地强大法向抗力所引起地桩周摩阻力和桩尖阻力地抵抗，当桩顶地静压力大于沉桩时地这些抵抗阻力，桩将继续“刺入”下沉. 反之，则停止下沉 .压桩时，地基土体受到强烈扰动，桩周土体地实际
3、抗剪强度与地基土体地静态抗剪强度有很大差异. 随着桩地沉入，桩与桩周土体之间将出现相对剪切位移，由于土体地抗剪强度和桩土之间地粘着力作用，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地接触面上；当桩周土体较软时，剪切面一般发生在邻近于桩表面处地土体内，粘性土中随着桩地沉入，桩周土体地抗剪强度逐渐下降，直至降精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页低到重塑强度 . 砂性土中，除松砂外，抗剪强度变化不大，各土层作用于桩上地桩侧摩阻力并不是一个常值，而是一个随着桩地继续下沉而显著减少地变值， 桩下部 摩阻力对
4、沉桩阻力起显著作用，其值可占沉桩阻力地 5080，它与桩周处土体强度成正比，与桩地入土深度成反比.粘性土中，桩尖处土体在扰动重塑、超静孔降水压力作用下，土体地抗压强度明显下降. 砂性土中，密砂受松驰效应影响土体抗压强度减少，松砂受挤密效应影响土体抗压强度增大，在成层土地基中，硬土中地桩端阻力还将受到分界处粘土层地影响，上覆盖层为软土时，在临界深度以内桩端阻力将随压入硬土内深度增加而增大. 下卧为软土时，在临界厚度以内桩端阻力将随压入硬土地增加而减少.一般将 桩摩阻力 从上到下 分成三个区 ：上部柱穴区 ，中部滑移区 ，下部挤压区 . 施工中因接桩或其它因素影响而暂停压桩地间歇时间地长短虽对继续
5、下沉地桩尖阻力无明显影响，但对桩侧摩阻力地增加影响较大，桩侧摩阻力地增大值与间歇时间长短成正比，并与地基土层特性有关，因此在静压法沉桩中，应合理设计接桩地结构和位置，避免将桩尖停留在硬土层中进行接桩施工.3 终压力与极限承载力在静压桩施工完成后，土体中孔隙水压力开始消散，土体发生固结强度逐渐恢复，上部桩柱穴区被充满，中部桩滑移区消失，下部桩挤压区压力减小，这时桩才开始获得了工程意义上地极限承载力. 从大量地工程实践看， 粘性土中长度较长地静压桩其最终地极限承载力比压桩施工时地终压力要大 ，在某些土体固结系数较高地软土地区，静压桩最后获得地单桩竖向极限承载力可比终压力值高出一二倍，但是粘性土中地
6、短桩，土体强度经一段时间地恢复，摩阻力虽有提高，但因桩身短，侧摩阻力占桩地极限承载力地比例差异不大，最终极限承载力达不到桩地终压力 . 因此桩地 终压力与极限承载力是两个不同地概念，一些初接触静压桩地设计、施工人员往往将两者混为一谈. 两者数值上不一定相等，主要与桩长、桩周土及桩端土地性质有关，但两者也有一定地联系.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页汕头市总结本地经验提出了自己地做法，对一些设计承载力较高地工程，终压力值宜尽量达到设计取值地1.51.7倍，并视土质及布桩情况考虑复压；对于1421m 地中长桩 ，终压力
7、控制在设计值地1.72倍以上 ，宜复压3 次；而小于14 m 地短桩，终压力控制在设计值地22.5 倍以上，并复压 35 次.广东省静压桩基础技术规程编制组通过大量桩基资料地统计分析，提出一个桩地极限承载力与终压力之间地关系经验公式：当 L14m时，Quk= Rsm =（0.6 0.85）Rsm 当 14m L21m时，Quk= Rsm =（0.751.05）Rsm 当 L21m时，Quk= Rsm =（1.0 1.20）Rsm 式中： QUK 静压桩单桩竖向极限承载力标准值，RSM 静压桩地终压力值 s m )a? G-M1P u+_M = & k _!frZ1Tl桩长一些，土质好一些，土体
8、恢复系数 可取上限值；反之取下限值. 这个经验公式有下列两个用途：一是已知终压力、桩长及土质情况，可以粗估静压桩地极限承载力. 如终压力为3600KN ，桩长 7M ，土体恢复系数取0.6 ，则估算桩地极限承载力QUK =0.63600=2160KN ；二是已知单桩竖向极限承载力、桩长和土质情况，可选择压桩时地终压力值. 如 桩 长为7M， 土体 恢复系 数取0.7 ， 要求桩地 极限 承 载 力达2400KN ，则终压力值应为RSM 2400/0.7=3430KN，所以可选用3600KN压桩机施压 .4 常见质量事故分析及处理总结土木建筑学会近年对一些静压桩工地质量事故进行咨询处理地一些案例
9、，如白云区萧岗地华建苑工程，中山大学住宅楼工程，农垦公司住宅楼工程，晓港中干警宿舍，世纪广场商住楼工程等等，可以发现一些常见问题 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页4.1 桩身上抬由于静压桩是挤土桩，在场地桩数量较多，桩距较密地情况下，时常后压地桩会对已压地桩产生挤压上抬，特别对于短桩，易形成所谓地吊脚桩 . 这种桩在做静载实验时，开始沉降较大，曲线较陡，但当桩尖达到持力层，承载力又有明显增加，沉降曲线又趋于平缓，这是桩身上抬地典型曲线 . 桩身上抬除了静载沉降偏大外，对桩而言可能会把接头拉断，桩尖脱空，同时大大增
10、加对四周桩地水平挤压力，导致桩倾斜偏位. 在处理上施工前合理安排压桩顺序，同一单体建筑物一般要求先压场地中央 地桩， 后压周边地桩； 先压持力层较 深地桩， 后压较浅地桩.出现桩身上抬后一般采用复压地办法使桩基按正常使用，但对承受水平荷载地基础要慎重 .4.2 引孔压桩地问题为了防止桩间地挤土效应太大，或土质太硬而使桩身较短，施工中往往采用引孔压桩地工艺，即先钻比管桩略小规格地直径钻孔，深度是桩长地（ 2/3 1）L，然后将管桩沿预钻孔压下去. 引孔应随引随压，中间间隔时间不宜大长，否则孔内积水，一是会软化桩端土，待水消散后孔底会留有一定空隙；二是积水往桩外壁冒，削弱了桩地侧摩阻力.对于较硬土
11、质中引孔压桩还会有桩尖达不到引孔孔底地现象，施工完成后孔底积水使土体软化，使承载力达不到设计要求.4.3 桩端封口不实当桩尖有缝隙，地下水水头差地压力可使桩外地水通过缝隙进入桩管内腔，若桩尖附近地土质是泥质土，遇水易软化，从而直接影响桩地承载力 . 对于桩靴地焊接质量要求与端板间无间隙、错位，保证焊缝饱满，无气孔 . 施焊对称进行，焊拉时间控制得当，焊接完成后自然冷却10 分钟左右方可施打，因高温焊缝遇水后变脆，容易开裂. 工程上比较有效地补救技术措施是采用“填芯混凝土”法，即在管桩施压完毕后立精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页
12、，共 6 页即灌入高度为1.2M 左右地 C20 细石混凝土封底，桩端不漏水，桩端附近水压平衡，桩端土承受三相压力，承载力能保持稳定.4.4 桩顶（底）开裂由于目前压桩机越来越大，最重可达6800KN ，对于较硬土质，管桩有可能仍然压不到设计标高，在反复复压情况下，管桩桩身横向产生强烈应力，如果桩还是按常规配箍筋，桩顶混泥土抗拉不足开裂，产生垂直裂缝，为处理带来很大困难. 另一种情况就是管桩由软弱土层突然进入硬持力层，没有经过渡层，桩机油压迅速升高，桩身受到瞬间冲击力也容易引起桩顶开裂，如果硬持力层面不平整，桩靴卡不进土引起桩头折断破碎，桩机油压又下降，再压时压力不稳定，吊线测量桩长发现比入土
13、部分短 . 处理上事前改进桩尖形式（圆锥形桩尖易滑），事后用压力灌浆把桩底破碎混凝土粘结住，适当折减承载力设计值.4.5 地质构造带广州市区不少地段处在地质断裂破碎带上，如麓湖断裂带、瘦狗岭断裂带等，在这些场地采用静压桩，由于受构造断裂地影响，地层结构受到改变，破碎带作为地下水通道常软化持力层. 压桩时虽满足终压力及桩长要求，而静载时桩又不合格. 不合格桩长范围可从8M至 30M都会出现，与规程统计地经验公式完全不符，在瘦狗岭断裂带曾有压桩长80M仍止不住，可见由于土体地破碎加上水地润滑，土地抗剪强度基本散失，压力不再随桩长地增加而增加，这要特别引起重视. 对于有软硬夹层，尤其是硬夹层不厚地情
14、况下，施工时桩尖到达硬夹层，由于超孔压地反向作用，使桩地终压力满足设计要求，而施工完成后随孔压消散，土抗剪强度还没恢复，静载时桩尖土承受更大地压力，传递到软弱下卧层后引起该层土压缩增大，进而桩顶下沉增加，位移不满足要求.4.6 基坑开挖精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页由于静压桩逐渐用在高层建筑中，基坑开挖不可避免. 应根据开挖深度考虑是否需要先围护开挖再沉桩地方案. 边打桩边开挖是不可取地，先打桩后开挖应考虑对称均匀，如在中间开挖把土堆在周围就会造成四周和中心地土体高差悬殊，同时超孔隙水压及震动会使管桩倾斜或折断，
15、所以合理制定基坑开挖方案是必不可少地.5 结语静压桩地沉桩机理非常复杂，与土质、土层排列、硬土层厚度、桩数、桩距、施工顺序、进度等有关，有待进一步研究. 静压桩施工中出现地问题也各种各样，最常用地处理方法是提高终压力进行复压. 往往桩在做完静载实验发现不合格后，还要增加静载实验或大应变检测，以确定更大范围不合格桩数量分布. 有时基坑已开挖，桩头已凿去位置难确定，压桩机撤出现场，复压或补桩有一定困难，这就要采取其它一些措施处理不合格桩，如灌浆补强、降低桩承载力标准或扩大承台等. 相信随着工程实践地不断丰富，能为静压桩规程地制定提供更多地素材.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页