论文部分内容阅读
摘要：沉管灌注桩桩作为一种地基处理技术在建筑工程中得到了广泛的应用。本文就静压沉管灌注桩施工技术在实际工程中的应用进行了探讨，结合了具体的工程实例，对桩基选型和施工作了详细的介绍，并提出了施工控制的要点，可供类似工程参考。
关键词：静压沉管灌注桩；桩基选型；施工控制要点
静压沉管灌注桩是建筑工程中重要的基础设施，其对建筑结构的稳定性有着重要的影响。在施工阶段，沉管灌注桩工程有多方面的优势，不仅操作简便、机械化程度高、速度快，且工期短、造价低，得到建筑工程的广泛应用。本文就静压沉管灌注桩施工技术在实际工程中的应用进行了探讨，结合了具体的工程实例，对有关静压沉管灌注桩的施工技术方面作了详细研究，旨在为类似工程提供参考借鉴。
1 工程概况
据勘查，某建筑工程项目由3栋（1#楼11层，2#楼12层，4#楼10层）高层建筑，1栋（3#楼2层）多层建筑及高层附属的多层裙楼组成，其中高层为框剪结构，多层为框架结构，总建筑面积为135302.59m2，地上建筑面积为90106.8m2，地下建筑总面积为45195.79m2，2层地下室，地下室底板面标高为-10.05m。高层建筑部分设计桩基础采用静压沉管灌注桩，桩身设计直径为600mm，桩身砼度等级为C35，单桩竖向抗压承载力特征值R=2700kN，单桩竖向抗压极限承载力5400kN。有效桩长按如下控制：当桩尖持力层为强风化花岗岩层时，桩端应全断面进入持力层1.0m，且设计有效桩长不小于25m；当桩尖持力层为全风化花岗岩层时，设计有效桩长不小于33m。多层与纯地下室部分采用的是PHC管桩。
2 地质概况及桩基选型
该项目场地原始地貌为海岸地带，后经人工回填整平成现建筑场地，地势较平缓，东北高西南低。设计标高±0.000为黄海标高8.000m，场地原始标高为6.85～8.32m，最大高差约1.47m。根据地勘报告，地基岩土构成及特征自上而下简要分述如下：
（1）素填土：松散，整个场地均有分布，固结性较差，属高压缩性土。厚度0.40～6.40m，层底标高1.61～7.15m。
（2）冲填砂：为吹冲填而成，松散～稍密，以松散为主，砂质较纯，属高压缩性土。分布较普遍，层厚0.50～11.10m，层顶标高-1.50～7.74m。
（3）冲填土：软塑～可塑，以软塑为主，该层分布较普遍，在部分地段有缺失，厚度0.80～12.00m，层顶标高-1.63～6.62m。
（4）淤泥质土：软塑～可塑，以软塑为主，饱和，该层一般分布较普遍，但由于受冲填砂和冲填土的冲挤，使得部分地段缺失，厚度0.40～1.80m，层顶标高-3.65～-0.48m。
（5）粉质粘土：可塑～硬塑，以可塑为主，很湿～饱和，土质不均匀，有胶结硬块，属中压缩性土，层厚0.90～3.90m。层顶标高-6.73～-0.37m。
（6）中粗砂：饱和，稍密～中密，以稍密为主，层厚0.60～4.70m，层顶标高-5.68～-2.48m。
（7）残积砂质粘性土：可塑～硬塑，很湿～饱和，厚度为3.40～22.50m，层顶标高为-29.68～-2.20m。
（8）全风化花岗岩：为极软岩，破碎程度为极破碎，分布较普遍，在部分地段缺失，厚度为1.60～5.90m，层底标高-23.78～-10.17m。（9）强风化花岗岩①：中粗粒花岗结构，该层分布较普遍，揭露厚度为1.20～21.90m，层顶标高-38.88～-13.85m。
（10）强风化花岗岩②：中粗粒花岗结构，揭露厚度0.60～18.30m，层顶标高-63.86～-21.97m。
（11）中风化花岗岩：中粗粒花岗结构，致密坚硬，主要揭露于场地南部和西北部，场地中部埋藏较深，揭露厚度为1.80～7.80m，层顶标高-63.86～-21.97m。
场地内地下水类型主要为潜水、承压水。勘察期间为平水季节，场地地下水初见水位埋深4.80～5.80m，稳定地下水位埋深为4.10～5.10m，预计地下水位年变化幅度为1.50～3.00m。地勘报告对场地地下水的评价是：对钢筋砼结构中的钢筋具中等腐蚀性。
地勘单位对桩型的选择建议为：高层可选PHC管桩、静压沉管灌注桩及冲孔灌注桩桩，多层及纯地下室选择PHC管桩。建设单位倾向于全部采用PHC管桩，但是在与审图所沟通时，审图所提出地下水具有中等腐蚀性，PHC管桩的接头防腐问题较难处理，高层部位采用PHC管桩必然要接桩，因此高层部分不应选用PHC管桩。考虑到冲孔灌注桩施工周期较长，造价偏高，且存在泥浆污染问题，也放弃选用。最终确定高层采用静压沉管灌注桩，多层及纯地下室采用单根14m定长PHC管桩，兼具承受竖向荷载及抗拔作用。
3 桩基施工
该工程共有静压沉管灌注桩762根，静压沉管灌注桩施工机械采用两台山河智能ZYJ1000F型液压静力（振动）压桩机。根据地质条件的差异，计划每天每台机械施工8～15根桩（24h施工），计划工期40d，考虑到4#楼区域持力层（即强风化层）较浅，施工速度较快，可尽快完成为后续施工提供工作面，因而先从4#楼开始施工。
3.1 施工工艺过程
场地整平硬化及障碍物清理、放样定位、设备进场→施工准备→安全检查→技术交底→设备就位→试沉桩→钢套管就位、桩管底端与桩靴隔水密封→静压沉桩、经纬仪校验垂直度→达终压条件→浇水湿润钢管内壁、查检桩底有无进水泥→放入钢筋笼、焊接→砼供应、灌注砼、碎石→钢筋笼脱钩、下放至设计标高位置→震动拔管、反插→砼灌注完毕、移机→单桩施工资料汇总。
3.2 施工过程阐述
（1）静压沉管。设备进场后，首先进行安装和调试，然后移机至起点桩位处就位并调平。桩尖就位在桩位上，钢套管再放入桩尖就位，用经纬仪检查两个相互垂直方向的垂直度，钢套管插入时的垂直度偏差不应大于0.5%，符合要求后沉管。沉管完成后，应检查桩管底部有无进泥水，如有则应加以清除（施工中如较易进泥水，可采取在沉桩前先在钢套管内灌入高约1.5m砼封底等措施）。沉桩时，以试打桩确定的压桩力标准作为终压控制的主要依据，以桩长控制为参考依据，满足压桩控制标准后，即可停止压桩。 （2）砼灌注与拔管。沉管达到终压控制标准后停止沉桩，根据钢套管实际入土深度及设计有效桩长计算所需钢筋笼长度，及时吊放钢筋笼，并进行砼灌注和拔管。砼灌注宜一次性连续灌注充满，当桩较长拔管困难时，可分次灌注。砼拌合物应具有良好的和易性，塌落度一般控制在100～140mm。灌注砼面应高于设计桩顶标高0.5m以上，充盈系数应不小于1.1。砼灌注完成后，桩顶砼面以上的空孔部分应灌注碎石至地表。在拔管之前应先振动数秒钟后开始拔管并反插，桩底端1.5m范围宜多次反插以保证桩端砼密实，拔管过程中，每拔管0.5～1m向下反插深度为300～500mm，如此反复进行并始终保持振动，直至套管全部拔出地面。
4 施工控制要点
（1）为验证及确定单桩承载力与终压控制标准，正式施工前应召开试桩会议进行试打桩，终压控制标准由建设、地勘、设计、施工和监理等单位共同确定，且应报请质安站监督人员参加，并形成会议纪要以指导工程施工。本工程在静压沉管灌注桩试桩时发现存在桩已经进入强风化持力层，压桩力也超过5400kN，但是有效桩长未超过25m（主要在4#楼强风化层较浅区域）的现象，这与设计要求有所不符，后经设计、地勘等相关单位研究协商，最终确定压桩标准为：以压桩力控制为主，桩长为辅，有效桩长>33m时，终压力控制为5400kN，有效桩长≤33m时，终压力控制为6000kN；对有效桩长<20m的情况，要通知设计、地勘等相关单位确定是否需处理。
（2）施工场地应符合桩基行走及压桩条件，本工程场地地表土为由粘性土和残积土组成的素填土，经雨水浸泡后地面较泥泞松软，机械压桩时存在打滑及倾斜现象，易导致钢套管弯曲及桩身倾斜，后经回填约30cm厚的砖渣对场地进行硬化，施工机械方能进行正常的施工。
（3）进行压桩施工前应配好足够长度的钢套管并对钢套管长度进行准确的测量。首先应熟悉地勘资料并结合试桩情况掌握持力层的大致埋深范围，然后计算出所需钢套管的总长度及节数。钢套管之间采用螺纹对接，对接时先操作夹桩箱夹住下节钢套管，接着用吊机吊入上节钢套管使之与下节钢套管的螺纹咬合，然后开启转盘扳手完成对接。因钢套管吊入压桩机内并完成对接后，其长度不易准确测量，从而导致对有效桩长的计算产生偏差，故对钢套管长度的测量宜在其吊装前由施工单位、监理单位及业主三方共同在地面完成，测量需吊装的各单节钢套管长度，
关键词：静压沉管灌注桩；桩基选型；施工控制要点
静压沉管灌注桩是建筑工程中重要的基础设施，其对建筑结构的稳定性有着重要的影响。在施工阶段，沉管灌注桩工程有多方面的优势，不仅操作简便、机械化程度高、速度快，且工期短、造价低，得到建筑工程的广泛应用。本文就静压沉管灌注桩施工技术在实际工程中的应用进行了探讨，结合了具体的工程实例，对有关静压沉管灌注桩的施工技术方面作了详细研究，旨在为类似工程提供参考借鉴。
1 工程概况
据勘查，某建筑工程项目由3栋（1#楼11层，2#楼12层，4#楼10层）高层建筑，1栋（3#楼2层）多层建筑及高层附属的多层裙楼组成，其中高层为框剪结构，多层为框架结构，总建筑面积为135302.59m2，地上建筑面积为90106.8m2，地下建筑总面积为45195.79m2，2层地下室，地下室底板面标高为-10.05m。高层建筑部分设计桩基础采用静压沉管灌注桩，桩身设计直径为600mm，桩身砼度等级为C35，单桩竖向抗压承载力特征值R=2700kN，单桩竖向抗压极限承载力5400kN。有效桩长按如下控制：当桩尖持力层为强风化花岗岩层时，桩端应全断面进入持力层1.0m，且设计有效桩长不小于25m；当桩尖持力层为全风化花岗岩层时，设计有效桩长不小于33m。多层与纯地下室部分采用的是PHC管桩。
2 地质概况及桩基选型
该项目场地原始地貌为海岸地带，后经人工回填整平成现建筑场地，地势较平缓，东北高西南低。设计标高±0.000为黄海标高8.000m，场地原始标高为6.85～8.32m，最大高差约1.47m。根据地勘报告，地基岩土构成及特征自上而下简要分述如下：
（1）素填土：松散，整个场地均有分布，固结性较差，属高压缩性土。厚度0.40～6.40m，层底标高1.61～7.15m。
（2）冲填砂：为吹冲填而成，松散～稍密，以松散为主，砂质较纯，属高压缩性土。分布较普遍，层厚0.50～11.10m，层顶标高-1.50～7.74m。
（3）冲填土：软塑～可塑，以软塑为主，该层分布较普遍，在部分地段有缺失，厚度0.80～12.00m，层顶标高-1.63～6.62m。
（4）淤泥质土：软塑～可塑，以软塑为主，饱和，该层一般分布较普遍，但由于受冲填砂和冲填土的冲挤，使得部分地段缺失，厚度0.40～1.80m，层顶标高-3.65～-0.48m。
（5）粉质粘土：可塑～硬塑，以可塑为主，很湿～饱和，土质不均匀，有胶结硬块，属中压缩性土，层厚0.90～3.90m。层顶标高-6.73～-0.37m。
（6）中粗砂：饱和，稍密～中密，以稍密为主，层厚0.60～4.70m，层顶标高-5.68～-2.48m。
（7）残积砂质粘性土：可塑～硬塑，很湿～饱和，厚度为3.40～22.50m，层顶标高为-29.68～-2.20m。
（8）全风化花岗岩：为极软岩，破碎程度为极破碎，分布较普遍，在部分地段缺失，厚度为1.60～5.90m，层底标高-23.78～-10.17m。（9）强风化花岗岩①：中粗粒花岗结构，该层分布较普遍，揭露厚度为1.20～21.90m，层顶标高-38.88～-13.85m。
（10）强风化花岗岩②：中粗粒花岗结构，揭露厚度0.60～18.30m，层顶标高-63.86～-21.97m。
（11）中风化花岗岩：中粗粒花岗结构，致密坚硬，主要揭露于场地南部和西北部，场地中部埋藏较深，揭露厚度为1.80～7.80m，层顶标高-63.86～-21.97m。
场地内地下水类型主要为潜水、承压水。勘察期间为平水季节，场地地下水初见水位埋深4.80～5.80m，稳定地下水位埋深为4.10～5.10m，预计地下水位年变化幅度为1.50～3.00m。地勘报告对场地地下水的评价是：对钢筋砼结构中的钢筋具中等腐蚀性。
地勘单位对桩型的选择建议为：高层可选PHC管桩、静压沉管灌注桩及冲孔灌注桩桩，多层及纯地下室选择PHC管桩。建设单位倾向于全部采用PHC管桩，但是在与审图所沟通时，审图所提出地下水具有中等腐蚀性，PHC管桩的接头防腐问题较难处理，高层部位采用PHC管桩必然要接桩，因此高层部分不应选用PHC管桩。考虑到冲孔灌注桩施工周期较长，造价偏高，且存在泥浆污染问题，也放弃选用。最终确定高层采用静压沉管灌注桩，多层及纯地下室采用单根14m定长PHC管桩，兼具承受竖向荷载及抗拔作用。
3 桩基施工
该工程共有静压沉管灌注桩762根，静压沉管灌注桩施工机械采用两台山河智能ZYJ1000F型液压静力（振动）压桩机。根据地质条件的差异，计划每天每台机械施工8～15根桩（24h施工），计划工期40d，考虑到4#楼区域持力层（即强风化层）较浅，施工速度较快，可尽快完成为后续施工提供工作面，因而先从4#楼开始施工。
3.1 施工工艺过程
场地整平硬化及障碍物清理、放样定位、设备进场→施工准备→安全检查→技术交底→设备就位→试沉桩→钢套管就位、桩管底端与桩靴隔水密封→静压沉桩、经纬仪校验垂直度→达终压条件→浇水湿润钢管内壁、查检桩底有无进水泥→放入钢筋笼、焊接→砼供应、灌注砼、碎石→钢筋笼脱钩、下放至设计标高位置→震动拔管、反插→砼灌注完毕、移机→单桩施工资料汇总。
3.2 施工过程阐述
（1）静压沉管。设备进场后，首先进行安装和调试，然后移机至起点桩位处就位并调平。桩尖就位在桩位上，钢套管再放入桩尖就位，用经纬仪检查两个相互垂直方向的垂直度，钢套管插入时的垂直度偏差不应大于0.5%，符合要求后沉管。沉管完成后，应检查桩管底部有无进泥水，如有则应加以清除（施工中如较易进泥水，可采取在沉桩前先在钢套管内灌入高约1.5m砼封底等措施）。沉桩时，以试打桩确定的压桩力标准作为终压控制的主要依据，以桩长控制为参考依据，满足压桩控制标准后，即可停止压桩。 （2）砼灌注与拔管。沉管达到终压控制标准后停止沉桩，根据钢套管实际入土深度及设计有效桩长计算所需钢筋笼长度，及时吊放钢筋笼，并进行砼灌注和拔管。砼灌注宜一次性连续灌注充满，当桩较长拔管困难时，可分次灌注。砼拌合物应具有良好的和易性，塌落度一般控制在100～140mm。灌注砼面应高于设计桩顶标高0.5m以上，充盈系数应不小于1.1。砼灌注完成后，桩顶砼面以上的空孔部分应灌注碎石至地表。在拔管之前应先振动数秒钟后开始拔管并反插，桩底端1.5m范围宜多次反插以保证桩端砼密实，拔管过程中，每拔管0.5～1m向下反插深度为300～500mm，如此反复进行并始终保持振动，直至套管全部拔出地面。
4 施工控制要点
（1）为验证及确定单桩承载力与终压控制标准，正式施工前应召开试桩会议进行试打桩，终压控制标准由建设、地勘、设计、施工和监理等单位共同确定，且应报请质安站监督人员参加，并形成会议纪要以指导工程施工。本工程在静压沉管灌注桩试桩时发现存在桩已经进入强风化持力层，压桩力也超过5400kN，但是有效桩长未超过25m（主要在4#楼强风化层较浅区域）的现象，这与设计要求有所不符，后经设计、地勘等相关单位研究协商，最终确定压桩标准为：以压桩力控制为主，桩长为辅，有效桩长>33m时，终压力控制为5400kN，有效桩长≤33m时，终压力控制为6000kN；对有效桩长<20m的情况，要通知设计、地勘等相关单位确定是否需处理。
（2）施工场地应符合桩基行走及压桩条件，本工程场地地表土为由粘性土和残积土组成的素填土，经雨水浸泡后地面较泥泞松软，机械压桩时存在打滑及倾斜现象，易导致钢套管弯曲及桩身倾斜，后经回填约30cm厚的砖渣对场地进行硬化，施工机械方能进行正常的施工。
（3）进行压桩施工前应配好足够长度的钢套管并对钢套管长度进行准确的测量。首先应熟悉地勘资料并结合试桩情况掌握持力层的大致埋深范围，然后计算出所需钢套管的总长度及节数。钢套管之间采用螺纹对接，对接时先操作夹桩箱夹住下节钢套管，接着用吊机吊入上节钢套管使之与下节钢套管的螺纹咬合，然后开启转盘扳手完成对接。因钢套管吊入压桩机内并完成对接后，其长度不易准确测量，从而导致对有效桩长的计算产生偏差，故对钢套管长度的测量宜在其吊装前由施工单位、监理单位及业主三方共同在地面完成，测量需吊装的各单节钢套管长度，