林長森

中國鐵建中非建設(shè)集團(tuán)尼日利亞有限公司（100855）

靜壓樁施工工藝及常見問題處理

林長森

中國鐵建中非建設(shè)集團(tuán)尼日利亞有限公司（100855）

靜壓樁是樁基礎(chǔ)的一個(gè)重要處理方法。在軟土地區(qū)靜力壓樁法越來越被廣泛采用，為了更好地應(yīng)用靜力樁施工方法，以適應(yīng)現(xiàn)代工程對基礎(chǔ)日益嚴(yán)格的要求，這里結(jié)合BAYELSA機(jī)場航站樓工程靜壓樁施工實(shí)例，介紹了靜壓樁在工程實(shí)際中的施工工藝和技術(shù)，以及靜力壓樁的沉樁機(jī)理、優(yōu)缺點(diǎn)，沉樁施工過程中出現(xiàn)的主要問題進(jìn)行了分析和處理，提出了相應(yīng)的解決措施。

靜壓樁；施工工藝；沉樁；機(jī)理

0 引言

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種功能型、超高型或超大型復(fù)雜建筑不斷興建，如何保障工程質(zhì)量是施工企業(yè)最為關(guān)心的問題。而建筑工程中基礎(chǔ)工程施工是工程質(zhì)量保證的最重要的環(huán)節(jié)。在軟土基礎(chǔ)工程中，靜力壓樁法的應(yīng)用廣泛，早在20世紀(jì)60年代在上海開始研究使用，近年來，在寧波、西安、廣州以及上海等地得到大量應(yīng)用并推廣到非洲地區(qū)。采用此法施工的樁長已達(dá)60 m以上,壓樁機(jī)的設(shè)計(jì)壓樁力已達(dá)6 000～7 000 kN[1]。這里將結(jié)合BAYELSA機(jī)場航站樓工程闡述大面積靜壓樁的施工工藝特點(diǎn)和常見問題處理措施，為工程實(shí)際提供參考依據(jù)。

1 靜壓樁沉樁原理[2]

靜壓樁法施工是通過靜力壓樁機(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。在沉樁施工時(shí)，樁尖刺入土體中，原狀土的初始應(yīng)力狀態(tài)受到破壞，使得樁尖下土體發(fā)生壓縮變形，同時(shí)土體對樁尖產(chǎn)生摩阻力，隨著樁貫入壓力的不斷增大，當(dāng)樁尖土體的應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度時(shí)，土體發(fā)生變形急劇增大而達(dá)到極限破壞，從而達(dá)到樁體下沉的目的。

與錘擊打樁及灌注樁比較，靜壓樁施工的主要優(yōu)點(diǎn)有:1）施工時(shí)無噪聲，適合在市區(qū)及其他對噪聲有限制的場地，比如附近有學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓及住宅小區(qū)；2）施工中無振動(dòng)，適宜在危房、精密儀器房等附近區(qū)域內(nèi)施工；3）施工中應(yīng)力比小，且不易出現(xiàn)拉應(yīng)力，因此可以減少配筋率；4）靜壓預(yù)制樁的質(zhì)量比較容易控制；5）施工文明，場地整潔，勞動(dòng)強(qiáng)度低，自動(dòng)化程度高，沒有廢氣和泥漿的污染問題；6）施工速度快，工效高，工期短。

2 工程概況

BAYELSA機(jī)場航站樓工程基礎(chǔ)場地范圍長124 m,寬61 m。共布置569根樁,橫截面大小為0.4 m×0.4 m,根據(jù)設(shè)計(jì)要求樁基方案確定采用現(xiàn)場試樁方式。根據(jù)前后2次試樁的情況，每根樁由下部分12 m和上部分8.5 m的鋼筋混凝土（C35）組成，采用靜力壓樁法施工,地基承載力設(shè)計(jì)值為170 kN/m2。

2.1 靜壓樁施工程序

本工程中靜壓預(yù)制樁的施工，一般情況下都采用分段壓入、逐段接長的方法。其程序?yàn)?施工準(zhǔn)備→測量定位→樁機(jī)就位→起吊預(yù)制樁→穩(wěn)樁→打樁→接樁→送樁→中間檢查驗(yàn)收→移樁機(jī)至下一個(gè)樁位。

2.1.1 施工準(zhǔn)備

樁基的軸線和標(biāo)高均已測定完畢，并經(jīng)過檢查辦完預(yù)檢手續(xù)。同時(shí)樁基的軸線和高程的控制樁，要設(shè)置在不受打樁影響的地點(diǎn)并妥善保護(hù)。處理完高空和地下的障礙物，如影響鄰近建筑物或構(gòu)筑物的使用或安全時(shí),要會(huì)同有關(guān)單位采取有效措施，予以處理。據(jù)軸線放出樁位線，用木撅或鋼筋頭釘好樁位，并用白灰作標(biāo)志，以便于施打。場地應(yīng)碾壓平整，排水暢通，保證樁機(jī)的移動(dòng)和穩(wěn)定垂直。施工前必須打試驗(yàn)樁，其數(shù)量不少于2根，確定貫入度并校驗(yàn)施工材料是否符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)定，打樁設(shè)備、施工工藝以及技術(shù)措施是否適宜。選擇和確定打樁機(jī)進(jìn)出路線的打樁順序，制定施工方案。

2.1.2 操作工藝

靜力壓樁法的施工工藝如下:

1）測量定位:施工前放好軸線和每一個(gè)樁位，在樁位中心打1根短鋼筋，并涂上油漆使標(biāo)志明顯。如在較軟的場地施工，由于樁機(jī)的行走會(huì)擠走預(yù)定短鋼筋,故當(dāng)樁機(jī)大體就位后要重新測定樁位。

2）樁機(jī)就位:打樁機(jī)就位時(shí)，要對準(zhǔn)樁位，保證垂直穩(wěn)定，在施工中不發(fā)生傾斜、移動(dòng)。

3）起吊預(yù)制樁:先拴好吊樁用的鋼絲繩和索具，然后用索具捆住樁上端吊環(huán)附近處，一般不超過30 cm，再起動(dòng)機(jī)器起吊預(yù)制樁，使樁尖垂直對準(zhǔn)樁位中心，緩緩放下插入土中，位置要準(zhǔn)確；再在樁頂扣好樁帽或樁箍，即可除去索具。

4）穩(wěn)樁:樁尖插入樁位后,先用較小的落距30～50 cm，樁入土一定深度，再使樁垂直穩(wěn)定。10 m以內(nèi)短樁可目測或用線墜雙向校正；10 m以上或打接樁必須用線墜或經(jīng)緯儀雙向校正，不得目測。樁插入時(shí)垂直度偏差不得超過0.5%。樁在打入前，要在樁的機(jī)面或樁架上設(shè)置標(biāo)尺,以便在施工中觀測、記錄。

5）打樁:打樁順序根據(jù)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，先深后淺；依樁的規(guī)格要先大后小，先長后短。由于樁的密集程度不同，可自中間向兩個(gè)方向?qū)ΨQ進(jìn)行或向四周進(jìn)行；也可由一側(cè)向單一方向進(jìn)行。

6）接樁:在樁長不夠的情況下，采用焊接接樁，其預(yù)制樁表面上的預(yù)埋件要清潔，上下節(jié)之間的間隙要用鐵片墊實(shí)焊牢；焊接時(shí)，要采取措施，減少焊縫變形；焊縫要連續(xù)焊滿。接樁時(shí)，一般在距地面l m左右時(shí)進(jìn)行。上下樁節(jié)的中心線偏差不得大于10 mm，節(jié)點(diǎn)折曲矢高不得大于1‰樁長。接樁處入土前，要對外露鐵件，再次補(bǔ)刷防腐漆。

7）送樁:設(shè)計(jì)要求送樁時(shí)，送樁的中心線要與樁身吻合一致，才能進(jìn)行送樁。若樁頂不平，可用麻袋或厚紙墊平。送樁留下的樁孔要立即回填密實(shí)。

8）檢查驗(yàn)收:每根樁達(dá)到貫入度要求，樁尖標(biāo)高進(jìn)入持力層,接近設(shè)計(jì)標(biāo)高或打至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，要進(jìn)行中間驗(yàn)收。在控制時(shí)，一般要求最后三次十錘的平均貫入度，不大于規(guī)定的數(shù)值或以樁尖打至設(shè)計(jì)標(biāo)高來控制，符合設(shè)計(jì)要求后，填好施工記錄。如發(fā)現(xiàn)樁位與要求相差較大時(shí)，要會(huì)同有關(guān)單位研究處理，然后移樁機(jī)到新樁位。

圖1～圖4展示的是部分施工現(xiàn)場圖。

圖1 壓樁機(jī)

圖2 靜力樁定位圖

圖3 靜力樁接樁圖

圖4 接樁焊接圖

2.2 施工過程中常見問題及相應(yīng)措施

1）樁身上抬:由于靜壓樁是擠土樁，在場地樁數(shù)量較多、樁距較密的情況下，時(shí)常后壓的樁會(huì)對已壓樁產(chǎn)生擠壓上抬，特別對于短樁，易形成所謂的吊腳樁。這種樁在做靜載試驗(yàn)時(shí)，開始沉降較大，曲線較陡，但當(dāng)樁尖達(dá)到持力層，承載力又有明顯增加，沉降曲線又趨于平緩,這是樁身上抬的典型曲線。樁身上抬除了靜載沉降偏大外，對樁而言可能會(huì)把接頭拉斷，樁尖脫空，同時(shí)大大增加對四周樁的水平擠壓力，導(dǎo)致樁傾斜偏位。在處理上施工前合理安排壓樁順序，同一單體建筑物一般要求先壓場地中央的樁，后壓周邊的樁；先壓持力層較深的樁，后壓較淺的樁。出現(xiàn)樁身上抬后一般采用復(fù)壓的辦法使樁基按正常使用,但對承受水平荷載的基礎(chǔ)要慎重。

2）壓樁達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高:現(xiàn)場施工出現(xiàn)了20 m、15 m、最短至13.5 m無法下壓情況，參照所參考報(bào)告描述“填砂3 m，下為20～25 m淤泥”，根據(jù)沉樁情況分析,樁底應(yīng)穿過淤泥層到達(dá)下部硬土層，可能情況為局部土層變化較大，或局部存在硬土夾層,或由于擠土效應(yīng)部分樁進(jìn)入硬土層較淺。因此建議沉樁時(shí)注意控制沉樁間隔時(shí)間，采用跳打等方式增加沉樁間隔時(shí)間，減少擠土效應(yīng)；按規(guī)程要求控制終止壓樁時(shí)“復(fù)壓”次數(shù)與穩(wěn)壓時(shí)間以及其他必要措施，保證沉樁質(zhì)量。

對已施工完成樁基，如有可能，可在較短樁長區(qū)域進(jìn)行局部補(bǔ)充地質(zhì)勘察，可準(zhǔn)確分析情況產(chǎn)生的原因。對局部特別短的樁基，可在28 d以后取一根做樁基靜載試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定是否可采用或另需補(bǔ)樁。也可采用“復(fù)壓”工藝對沉樁較短樁基進(jìn)行先行處理，一方面可根據(jù)復(fù)壓結(jié)果進(jìn)一步判斷原因，另一方面也是對已完成樁的加強(qiáng)處理。

3）樁端封口不實(shí):當(dāng)樁尖有縫隙，地下水水頭差的壓力可使樁外的水通過縫隙進(jìn)入樁管內(nèi)腔，若樁尖附近的土質(zhì)是泥質(zhì)土，遇水易化軟，從而直接影響樁的承載力。對于樁靴的焊接質(zhì)量要求與端板間無間隙、錯(cuò)位，保證焊縫飽滿，無氣孔。焊接對稱進(jìn)行,焊接時(shí)間控制得當(dāng),焊接完成后自然冷卻10 min左右方可施壓，因高溫焊縫遇水后變脆，容易開裂。工程上比較有效的補(bǔ)救技術(shù)措施是采用“填芯混凝土”法，即在管樁施壓完畢后立即灌入高度為1.2 m左右的C20細(xì)石混凝土封底，樁端不漏水，樁端附近水壓平衡，樁端土承受三相壓力，承載力能保持穩(wěn)定。

4）引孔壓樁的問題。為了防止樁間的擠土效應(yīng)太大，或土質(zhì)太硬而使樁身較短，施工中往往采用引孔壓樁的工藝，即先鉆比管樁略小規(guī)格的直徑鉆孔，深度是樁長的（2/3～1）L，然后將管樁沿鉆孔壓下去。引孔應(yīng)隨引隨壓，中間間隔時(shí)間不宜太長，否則孔內(nèi)積水，一是會(huì)軟化樁端土，待水消散后孔底會(huì)留有一定空隙；二是積水往樁外壁冒，削弱了樁的側(cè)摩阻力。對于較硬土質(zhì)中引孔壓樁還會(huì)有樁尖達(dá)不到引孔孔底的現(xiàn)象，施工完成后孔底積水使土體軟化，使承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語

在靜壓樁施工過程中只有正確的掌握了施工技術(shù)，積累經(jīng)驗(yàn)，并對施工過程中遇見的問題及時(shí)采取有效措施，才能保證靜壓樁的施工質(zhì)量和建筑工程的安全穩(wěn)定。

[1]鄭剛,顧曉魯.軟土地基上靜力壓樁若干問題的分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),1998(4):54-60.

[2]賴龍威.靜力壓樁的技術(shù)特點(diǎn)及常見問題分析[J].山西建筑,2008,34(10):106-108.