论文部分内容阅读
摘要：本文通过对静压混凝土管桩施工工艺、施工中存在主要问题及处理方法的介绍，并与钻孔灌注桩施工进行了比较，指出了在城市高层建筑基础工程中采用静压混凝土管桩施工的优势，即投资省、工期短、大幅度降低环境污染，工程质量易保证。
关键词：高层建筑；静压桩；施工
基础是高层建筑的重要组织部分，直接影响着建筑物的安全、投资和工期。在城市高层建筑中，采用较多的是钻孔灌注桩和静压桩基础，实际选用时要根据工程的地质和水文情况、工期要求、对周围环境的影响等因素进行综合比选，选择最适合的基础形式进行工程设计与施工。
1 工程概况
某建设工程由4栋高31层的高层住宅楼组成，地下室为1层，结构类型为框架剪力墙结构，总用地面积20500m2，总建筑面积54200m2。基础原设计采用钻孔灌注桩基础，桩径为800-1000mm，后变更为静压混凝土管桩，以圆砾层④为桩端持力层，桩端阻力特征值为2500kPa；选用桩型为：φ400预应力高强混凝土管桩（PHC-AB型95壁厚），单桩竖向承载力特征值1200kN，单桩竖向极限承载力2800kN，静载试验单桩压力值2800kN，实际桩长为9-14m，总桩数1199根，总桩长12540m。桩顶采用现浇混凝土筏板，筏板厚度为1600mm，桩顶入筏板50mm。
2 程地质情况
根据该工程地质勘察报告，工程地质情况主要为：
（1）耕（填）土①：主要成份为粘性土，含有机质及植物根系，结构松散，属高压缩性土，层厚0.2-4.5m，层底标高71.0-75.2m。
（2）粘土层②：土质较均匀，粘性较好，干强度及韧性高，液性指数平均值0.2，属硬塑状，标准贯入试验实测锤击数6-13击，平均值为N=10.2击。层厚5.0-7.4m，层底标高66.9-69.4m。
（3）粉土层③：湿至饱和，稍密，中密，干强度及韧性低，标准贯入试验实测锤击数6-10击，平均值为N=6.5击。层厚1.8-7.8m，层底标高60.36-64.53m。
（4）砾层④：稍密状态为主，局部密实状，砾石成份为石英、硅质岩、砂岩等，粒径在0.5-2cm居多，砾问主要充填中粗砂及少量粉砂、细砂，级配较好。标准贯入试验实测锤击数5-14击，平均值为N=9.1击。层厚5.0-9.5m，层底标高52.29-56.38m。
（5）强风化粉砂质泥岩⑤：硬～坚硬状态，本层属半成岩状态，为极软岩，夹薄层的粘土质泥岩或粉砂岩，风化分带不明显，遇水易膨胀软化，岩体较完整。标准贯入试验实测锤击数20-48击，平均值为N=28.3击。层厚1.3-6.6m，层底标高47.9-53.3m。
（6）中风化粉砂质泥岩⑥：坚硬状态，泥质结构，夹薄层的粘土质泥岩或粉砂岩，遇水易膨胀、崩解，岩体完整。标准贯入试验实测锤击数68-113击，平均值为N=67.8击。层厚4.1-8.4m，层顶标高47.9-53.3m。
3 桩基础的选择
3.1 钻孔灌注桩和静压混凝土管桩的优缺点分析
钻孔灌注桩优点是在于其施工过程无挤土、无振动、噪声小，对邻近建筑物及地下管线危害较小。缺点是钻孔灌注桩施工时桩底沉渣（虚土）不易清理干净，水下水位高时需要进行水下灌注混凝土施工，施工工艺复杂，成桩质量较难控制，施工周期长，且施工需要拌制泥浆进行护壁，处理不好容易污染周边环境。
静压混凝土管桩优点是施工周期短，不受季节限制，单桩承载力高，造价低，无噪音，无震动，环保性强，施工简单，桩身质量有保证。缺点是施工时对场地的要求高，要顾及挤土效应对周围建筑和地下管线的影响，压边桩时有最小间距要求。
3.2 桩基础选择
本工程基础原设计采用钻孔灌注桩基础，考虑到本工程工期紧、桩基深、桩数较多，而钻孔灌注桩在城市密集区施工时对环境要求高，采用钻孔灌注桩基础并不是最佳选择，本工程比较适合采用静压混凝土管桩施工，受雨天的影响小，据此变更设计为采用静压混凝土管桩基础。
4 静压混凝土管桩主要施工方法
4.1 施工工艺
测量放线定桩位→桩机就位→喂桩至桩机前→安装桩尖→起吊桩，对桩位→调整桩及桩架的垂直度→施压→复核垂直度继续施压→接桩→测量贯入度→桩机移位。
4.2 试验桩施工
试验桩的施工应同结构桩一致，其目的是为正式施压管桩积累必要的技术参数，为桩基础工程施工质量控制提供依据。在试验桩施压完成后，根据试压结果进行了终压力值、压桩深度、焊接工艺参数等技术数据的计算、整理、分析和总结，据此对施工工艺进行优化，以作为正式施工的重要依据。
4.3 桩机就位
桩机按调整后的桩基施工位置及顺序进行就位和施压，桩机就位后应进行整平。若局部地基土松软不能满足打桩机正常工作的需要，应对地基进行处理。
4.4 吊桩、植桩
采用压桩机自带的钢丝绳将预先堆放在施工场地外围的管桩拖至桩机附近，再进行起吊并用夹具夹紧。
管桩被夹具抱紧后，应仔细清除入土端钢板上附着的泥沙、油渍，将其搽拭干净并保持干燥，焊接桩尖。
桩尖焊接完成并自然冷却到规范允许的温度，经监理工程师检验合格后进行植桩。植桩的要点是将桩尖对准桩位中心，用经纬仪从相互垂直的两个方向检查桩身垂直度，满足要求后使桩身入土。
4.5 压桩
在压桩、接桩过程中，必须对桩身垂直度和端面的平整度进行严格控制，保证首节桩垂直度偏差不大于0.5%，压桩机调至水平。严禁各桩在施工过程中移位，每根桩应一次连续压到底。接桩送桩过程中不得无故停歇，尽量缩短休歇的时间。
4.6 接桩 第一节桩压入地面后，上端距地面800-1000mm时应停止沉桩，起吊第二节桩准备接桩。第二节桩起吊后，应先清除桩底焊接钢板上的泥土、油污，再与第一节桩对接。第二节桩经人工微调与第一节桩完全吻合后由电焊工施焊。
4.7 送桩
送桩采用专用送桩器配合施工。送桩时严格控制送桩深度，保证桩顶标高符合设计要求。送桩时，连续满载复压不少于3次，终压力值应满足设计要求，并由专人记录终压力值。
5 静压混凝土管桩施工中常见问题及处理方法
5.1 桩身上抬
由于静压混凝土管桩是挤土桩，在桩数量较多、桩距较密的情况下，时常后压的桩会对已压的桩产生挤压上抬。处理方法是施工前要合理安排压桩顺序，单栋楼要求先压场地中央的桩，后压周边的桩；先压持力层较深的桩，后压较浅的桩。出现桩身上抬后采用复压的方法使桩基满足承载力要求。
5.2 桩身倾斜
桩机选择不符合场地要求，自重加配重总量过大，场地不平整，施工中桩身垂直度不够，沉桩过程中遇到大块坚硬物等都容易发生倾斜。处理方法是：合理选择桩机，场地要平整坚硬，严格控制桩身垂直度，遇到大块硬物时要先清除再继续沉桩。
5.3 桩端封口不实
当桩尖有缝隙，地下水水头差的压力可使桩外的水通过缝隙进入桩管内腔，若桩尖附近的土质是泥质土，遇水易软化，从而直接影响桩的承载力。对于桩靴的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，焊接完成后自然冷却10min左右方可施打，管桩施压完毕后桩孔内浇灌C25微膨胀细石混凝土封底2m。
5.4 桩体裂损
桩机夹钳与桩体不匹配，桩机施工压力值超高或桩端不平整，桩身混凝土强度低，压桩过程中压桩机移位等易造成桩体裂损。处理方法是施工前检查桩机夹钳是否与桩体匹配，控制好桩机压力和压桩终止条件，施工前加强检查桩身混凝土质量，压桩过程中固定好桩机。
6 采用静压混凝土管桩替换钻孔灌注桩的效果分析
该工程基础原设计采用钻孔灌注桩施工，后变更为静压混凝土管桩施工，施工效果较理想，桩基投资约节省10%，工期提前了1.5个月（钻孔灌注桩施工计划工期为3个月，变更为静压混凝土管桩施工后实际工期为1.5个月），桩基施工质量控制较好，对周围环境影响小，桩基试压检测结果满足设计和规范要求。
7 结束语
在城市高层建筑基础进行大面积桩基施工，工期要求紧，特别是在桩基设计较深且地质条件适宜静压混凝土管桩施工的情况下，采用静压混凝土管桩施工要比钻孔灌注桩施工投资省、工期短，对环境污染小，工程质量易保证。
参考文献
[1]该工程《岩土工程详细勘察报生》.
[2]《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）.中国建筑工业出版社，2008年10月出版.
[3]实用桩基工程.人民交通出版社，2004年11月出版.
[4]桩基质量事故分析与对策.中国建筑工业出版社，2009年8月出版.
关键词：高层建筑；静压桩；施工
基础是高层建筑的重要组织部分，直接影响着建筑物的安全、投资和工期。在城市高层建筑中，采用较多的是钻孔灌注桩和静压桩基础，实际选用时要根据工程的地质和水文情况、工期要求、对周围环境的影响等因素进行综合比选，选择最适合的基础形式进行工程设计与施工。
1 工程概况
某建设工程由4栋高31层的高层住宅楼组成，地下室为1层，结构类型为框架剪力墙结构，总用地面积20500m2，总建筑面积54200m2。基础原设计采用钻孔灌注桩基础，桩径为800-1000mm，后变更为静压混凝土管桩，以圆砾层④为桩端持力层，桩端阻力特征值为2500kPa；选用桩型为：φ400预应力高强混凝土管桩（PHC-AB型95壁厚），单桩竖向承载力特征值1200kN，单桩竖向极限承载力2800kN，静载试验单桩压力值2800kN，实际桩长为9-14m，总桩数1199根，总桩长12540m。桩顶采用现浇混凝土筏板，筏板厚度为1600mm，桩顶入筏板50mm。
2 程地质情况
根据该工程地质勘察报告，工程地质情况主要为：
（1）耕（填）土①：主要成份为粘性土，含有机质及植物根系，结构松散，属高压缩性土，层厚0.2-4.5m，层底标高71.0-75.2m。
（2）粘土层②：土质较均匀，粘性较好，干强度及韧性高，液性指数平均值0.2，属硬塑状，标准贯入试验实测锤击数6-13击，平均值为N=10.2击。层厚5.0-7.4m，层底标高66.9-69.4m。
（3）粉土层③：湿至饱和，稍密，中密，干强度及韧性低，标准贯入试验实测锤击数6-10击，平均值为N=6.5击。层厚1.8-7.8m，层底标高60.36-64.53m。
（4）砾层④：稍密状态为主，局部密实状，砾石成份为石英、硅质岩、砂岩等，粒径在0.5-2cm居多，砾问主要充填中粗砂及少量粉砂、细砂，级配较好。标准贯入试验实测锤击数5-14击，平均值为N=9.1击。层厚5.0-9.5m，层底标高52.29-56.38m。
（5）强风化粉砂质泥岩⑤：硬～坚硬状态，本层属半成岩状态，为极软岩，夹薄层的粘土质泥岩或粉砂岩，风化分带不明显，遇水易膨胀软化，岩体较完整。标准贯入试验实测锤击数20-48击，平均值为N=28.3击。层厚1.3-6.6m，层底标高47.9-53.3m。
（6）中风化粉砂质泥岩⑥：坚硬状态，泥质结构，夹薄层的粘土质泥岩或粉砂岩，遇水易膨胀、崩解，岩体完整。标准贯入试验实测锤击数68-113击，平均值为N=67.8击。层厚4.1-8.4m，层顶标高47.9-53.3m。
3 桩基础的选择
3.1 钻孔灌注桩和静压混凝土管桩的优缺点分析
钻孔灌注桩优点是在于其施工过程无挤土、无振动、噪声小，对邻近建筑物及地下管线危害较小。缺点是钻孔灌注桩施工时桩底沉渣（虚土）不易清理干净，水下水位高时需要进行水下灌注混凝土施工，施工工艺复杂，成桩质量较难控制，施工周期长，且施工需要拌制泥浆进行护壁，处理不好容易污染周边环境。
静压混凝土管桩优点是施工周期短，不受季节限制，单桩承载力高，造价低，无噪音，无震动，环保性强，施工简单，桩身质量有保证。缺点是施工时对场地的要求高，要顾及挤土效应对周围建筑和地下管线的影响，压边桩时有最小间距要求。
3.2 桩基础选择
本工程基础原设计采用钻孔灌注桩基础，考虑到本工程工期紧、桩基深、桩数较多，而钻孔灌注桩在城市密集区施工时对环境要求高，采用钻孔灌注桩基础并不是最佳选择，本工程比较适合采用静压混凝土管桩施工，受雨天的影响小，据此变更设计为采用静压混凝土管桩基础。
4 静压混凝土管桩主要施工方法
4.1 施工工艺
测量放线定桩位→桩机就位→喂桩至桩机前→安装桩尖→起吊桩，对桩位→调整桩及桩架的垂直度→施压→复核垂直度继续施压→接桩→测量贯入度→桩机移位。
4.2 试验桩施工
试验桩的施工应同结构桩一致，其目的是为正式施压管桩积累必要的技术参数，为桩基础工程施工质量控制提供依据。在试验桩施压完成后，根据试压结果进行了终压力值、压桩深度、焊接工艺参数等技术数据的计算、整理、分析和总结，据此对施工工艺进行优化，以作为正式施工的重要依据。
4.3 桩机就位
桩机按调整后的桩基施工位置及顺序进行就位和施压，桩机就位后应进行整平。若局部地基土松软不能满足打桩机正常工作的需要，应对地基进行处理。
4.4 吊桩、植桩
采用压桩机自带的钢丝绳将预先堆放在施工场地外围的管桩拖至桩机附近，再进行起吊并用夹具夹紧。
管桩被夹具抱紧后，应仔细清除入土端钢板上附着的泥沙、油渍，将其搽拭干净并保持干燥，焊接桩尖。
桩尖焊接完成并自然冷却到规范允许的温度，经监理工程师检验合格后进行植桩。植桩的要点是将桩尖对准桩位中心，用经纬仪从相互垂直的两个方向检查桩身垂直度，满足要求后使桩身入土。
4.5 压桩
在压桩、接桩过程中，必须对桩身垂直度和端面的平整度进行严格控制，保证首节桩垂直度偏差不大于0.5%，压桩机调至水平。严禁各桩在施工过程中移位，每根桩应一次连续压到底。接桩送桩过程中不得无故停歇，尽量缩短休歇的时间。
4.6 接桩 第一节桩压入地面后，上端距地面800-1000mm时应停止沉桩，起吊第二节桩准备接桩。第二节桩起吊后，应先清除桩底焊接钢板上的泥土、油污，再与第一节桩对接。第二节桩经人工微调与第一节桩完全吻合后由电焊工施焊。
4.7 送桩
送桩采用专用送桩器配合施工。送桩时严格控制送桩深度，保证桩顶标高符合设计要求。送桩时，连续满载复压不少于3次，终压力值应满足设计要求，并由专人记录终压力值。
5 静压混凝土管桩施工中常见问题及处理方法
5.1 桩身上抬
由于静压混凝土管桩是挤土桩，在桩数量较多、桩距较密的情况下，时常后压的桩会对已压的桩产生挤压上抬。处理方法是施工前要合理安排压桩顺序，单栋楼要求先压场地中央的桩，后压周边的桩；先压持力层较深的桩，后压较浅的桩。出现桩身上抬后采用复压的方法使桩基满足承载力要求。
5.2 桩身倾斜
桩机选择不符合场地要求，自重加配重总量过大，场地不平整，施工中桩身垂直度不够，沉桩过程中遇到大块坚硬物等都容易发生倾斜。处理方法是：合理选择桩机，场地要平整坚硬，严格控制桩身垂直度，遇到大块硬物时要先清除再继续沉桩。
5.3 桩端封口不实
当桩尖有缝隙，地下水水头差的压力可使桩外的水通过缝隙进入桩管内腔，若桩尖附近的土质是泥质土，遇水易软化，从而直接影响桩的承载力。对于桩靴的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，焊接完成后自然冷却10min左右方可施打，管桩施压完毕后桩孔内浇灌C25微膨胀细石混凝土封底2m。
5.4 桩体裂损
桩机夹钳与桩体不匹配，桩机施工压力值超高或桩端不平整，桩身混凝土强度低，压桩过程中压桩机移位等易造成桩体裂损。处理方法是施工前检查桩机夹钳是否与桩体匹配，控制好桩机压力和压桩终止条件，施工前加强检查桩身混凝土质量，压桩过程中固定好桩机。
6 采用静压混凝土管桩替换钻孔灌注桩的效果分析
该工程基础原设计采用钻孔灌注桩施工，后变更为静压混凝土管桩施工，施工效果较理想，桩基投资约节省10%，工期提前了1.5个月（钻孔灌注桩施工计划工期为3个月，变更为静压混凝土管桩施工后实际工期为1.5个月），桩基施工质量控制较好，对周围环境影响小，桩基试压检测结果满足设计和规范要求。
7 结束语
在城市高层建筑基础进行大面积桩基施工，工期要求紧，特别是在桩基设计较深且地质条件适宜静压混凝土管桩施工的情况下，采用静压混凝土管桩施工要比钻孔灌注桩施工投资省、工期短，对环境污染小，工程质量易保证。
参考文献
[1]该工程《岩土工程详细勘察报生》.
[2]《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）.中国建筑工业出版社，2008年10月出版.
[3]实用桩基工程.人民交通出版社，2004年11月出版.
[4]桩基质量事故分析与对策.中国建筑工业出版社，2009年8月出版.