静压桩基础施工中桩基础质量的影响因素

摘要：静压桩基础施工工艺要求高、工序较多，相应的影响施工质量的因素也较多，经常出现质量不合格的桩基础，甚至造成工程质量问题。在静压桩基础施工中，对质量问题及隐患的分析与处理，将影响建筑物的结构安全和使用寿命。本文详述了静压桩在施工过程中的机理，提出了影响其施工质量的因素及其一些处理方法。

关键词：静压桩；施工质量；影响因素；处理方法

中图分类号： O213.1 文献标识码： A 文章编号：

静压桩基础施工是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机的自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。这种方法具有低噪音、低振动、低冲击力、沉桩精度高、桩身拉应力小等优点，并且可以在压桩施工中测定压桩阻力，适应今后岩土工程的发展和要求；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，检测方便的特性。两者的结合便大大推动了静压管桩的应用范围，使之有望成为今后桩基发展的主流。

1.压桩机理

沉桩施工时，桩尖刺入土体中使原状土的初应力状态受到破坏，造成桩尖下土体压缩变形，土体对桩尖产生相应阻力，随着桩贯入压力的增大，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，产生塑性流动或挤密侧移和下拖，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的压力，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。由于较大的辐射向压力的作用，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的强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵抗，当桩顶的静压力大于沉桩时，这些抵抗阻力将桩继续刺入下沉。反之，则停止下沉。

压桩时，地基土体受到强烈扰动，桩周土体的实际抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异。随着桩的沉入，桩与桩周土体之间将出现相对剪切位移，由于土体的抗剪强度和桩土之间的粘着力作用，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的接触面上；当桩周土体较软时，剪切面一般发生在邻近于桩表面处的土体内。粘性土中随着桩的沉入，桩周土体的抗剪强度逐渐下降，直至降低到重塑强度。砂性土中，除松砂外，抗剪强度变化不大，各土层作用于桩上的桩侧摩阻力并不是一个常值，而是一个随着桩的继续下沉而显着减少的变值，桩下部摩阻力对沉桩阻力起显着作用，其值可占沉桩阻力的50～80％，它与桩周处土体强度成正比，与桩的入土深度成反比。

2.压桩工艺

静压桩工艺流程主要有场地处理，定位和放样，安置桩基并经行对中和调直，压桩，接桩和再压桩，送桩等。

在进行场地处理时，必须清除施工区域内的障碍物，必须对土地进行压实，以满足静压桩机械设备的行走；在定位放样时，桩位标记必须明显；在安置桩基时，必须做好对中和调直工作，使桩尖对准桩位；在压桩过程中，要将桩夹紧，让应力施加到夹持器上，通过桩身和夹持器的摩擦力传递压力；接桩通常在下一节桩压到露出地面1m左右时进行。

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的极限承载力。从大量的工程实践看，粘性土中长度较长的静压桩其最终的极限承载力比压桩施工时的终压力要大，在某些土体固结系数较高的软土地区，静压桩最后获得的单桩竖向极限承载力可比终压力值高出一二倍，但是粘性土中的短桩，土体强度经一段时间的恢复，摩阻力虽有提高，但因桩身短，侧摩阻力占桩的极限承载力的比例差异不大，最终极限承载力达不到桩的终压力。因此桩的终压力与极限承载力是两个不同的概念，一些初接触静压桩的设计、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、桩周土及桩端土的性质有关，但两者也有一定的联系。

4．工程质量的影响因素

由于静压桩基础施工工艺要求高、工序较多，有很多影响其质量的因素，但从影响的大小和程度来看，主要包括以下几个方面：

4.1桩身上抬

静压桩可以认为是一种挤土式桩，在场地桩数量较多，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，特别对于短桩，很易形成吊脚桩。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，同时大大增加对四周桩的水平挤压力，导致桩倾斜偏位。

4.2引孔压桩

为了防止桩间的挤土效应太大，或土质太硬而使桩身较短，施工中往往采用引孔压桩的工艺，即先钻比管桩略小规格的直径钻孔，深度是桩长的（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，削弱了桩的侧摩阻力。对于较硬土质中引孔压桩还会有桩尖达不到引孔孔底的现象，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

当桩尖有缝隙，封口不实而存在缝隙，地下水就会在压力作用下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，这将直接影响桩基础的承载力。

4.4桩端开裂

由于目前压桩机越来越大，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，中间没有经过渡层，此时桩机油压迅速升高，桩身受到瞬间冲击力也容易引起桩顶开裂。

4.5基坑开挖

随着静压桩技术的引进，在高层建筑基础施工中，基坑开挖是不可避免的。基坑开挖时，应根据开挖深度考虑是否需要先围护开挖再沉桩的方案。边打桩边开挖是不可取的，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的土体高差悬殊，同时超孔隙水压及震动会使管桩倾斜或折断。

4.6地质构造

一些工程地段往往会在地质断裂破碎带上，如果在这些地方采用静压桩方法，由于受到地质构造影响，破碎带将造成地下水软化持力层的不良作用，在压桩时，虽然能够满足压桩的桩长和终压力要求，而静载时桩基础会出现不合格的状况。

5.施工中的处理方法

5.1压桩工艺要求

在压桩较多、较密的情况下，施工前合理安排压桩的顺序，同一单体建筑物一般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。出现桩身上抬后一般采用复压的办法使桩基按正常使用，但对承受水平荷载的基础要慎重。

5.2桩端封口要求

对于桩端封口，焊接质量要求与端板间无间隙、错位，保证焊缝饱满，无气孔存在。施焊对称进行，焊拉时间控制得当，焊接完成后自然冷却15分钟左右方可施打，因为高温焊缝遇水后变脆，容易开裂。

5.3接桩工艺要求

目前接桩方法有焊接法和浆锚法，在接桩时，上节桩必须对准下节桩，保证位置正确，然后进行焊接或浆锚。

5.4进行中的施工要求

在施工过程中，应时刻注意保持桩的轴心受压，若产生偏移，应及时调整；当桩接近设计标高时，不可过早挺压；按要求进行测压，并注意保养、检修和标定仪器，以减小误差。

6.结语

静压桩的沉桩机理非常复杂，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。其在基础施工中，可以有效的节约材料和保证施工质量，但必须充分考虑各种影响施工质量的因素，制定详尽合理的施工方案，以满足施工要求。相信随着工程实践的不断丰富，静压桩基础施工质量能够得到进一步的保障。

参考文献：

[1]张永涛，静压桩工程质量的管理与控制[J]，产业与科技论坛，2009年03期

[2]郭卫，静压桩施工技术[J]，工程质量，2003年09期

[3]宋广伟，静压法施工的质量问题与对策[J]，工程质量，2005年09期