静压预应力在建筑工程技术中的应用

摘要：笔者结合工程实际详细阐述了高层建筑静压预应力管桩施工技术工艺及质量控制要点，并对预应力管桩施工质量检测进行了简要探讨。

关键词：建筑工程静压预应力施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1前言

静压桩施工具有低噪声、无震动、污染小、施工快等特点，随着建筑业的蓬勃发展，预应力管桩由原来的低压桩力、小规格管桩发展到目前高强度、高压桩力、大规格的管桩， 静压管桩的应用更为广泛，特别是在大中型城市高层建筑工程中得到普遍应用。

2工程概况

某建筑工程地上26层，地下1层，建筑高度92.85m，由主楼、附属楼（5层）及圆形裙楼（2层）三部分组成，建筑面积为31997m2。桩基工程安全等级为一级，Φ500mm静压预应力C80管桩，设计承载力：抗压2800Kn，抗拔600Kn；极限承载力：抗压5080kN，抗拔

990kN。桩端持力层为散体状强风化花岗岩，桩长为15～25m。附楼的桩顶设计标高为-6.5m，主楼的桩顶标高为-7.5m，局部达-9.7m。

工程地质情况如下：①人工回填土Qm14厚2.2～4.2m；②全新统冲积层Qa14厚0.6～3.2m；③全新统海积层Qm4厚0.3～2.9m；④上更新统冲洪积层Qal-p141.9～7.0m；⑤更新统残积层Qel1.1～23.9m；⑥燕山晚期花岗岩r35厚7～27m。

3静压预应力管桩施工技术

3.1压桩顺序

对多于30根的群桩承台应考虑压桩时的挤土效应，应先施压，后压群桩周边较少桩的承台；不同深度的桩基，应先深后浅，先大后小；尽量避免因桩机多次行走扰动地面土层，使地面沉陷；以经济合理、运桩、喂桩方便为原则。本工程分4个施工区段，如图1所示。A、B区管桩采取逐排压桩，D区（圆形裙房）采取自圆心向周边压桩（螺旋式），C区的核心筒下的2个承台的桩较密集，每个承台在12.6m×19.2m平面内的桩数为98根，横纵桩距为3.2D、3.6D(D为桩径)，采取由中部向外间隔逐排的压桩方法。

1工程施工平面图

3.2机械选择

压桩机的选型一般按1.2倍～1.5倍管桩极限承载力取值，静压桩机采用抱压式，本工程选用680型、700型2台抱压式桩机。桩机的夹具选择长夹具，保证夹桩时，桩身侧压应力较小，且更易控制桩的垂直度。压桩速度为1.8m/min。桩机的压力仪表按规定送检，以确保夹桩及压力控制准确。送桩杆的长度根据压桩机和送桩长度确定，应考虑施工中有超深送桩，送桩一般宜按理论送桩长度加3m。选用10m和12m送桩杆。

3.3工艺流程

桩位测量定位桩机就位吊桩对中焊桩尖压第1节桩焊接接桩压第n节桩（送桩）终压（截桩）。

3.4施工准备

⑴场地要求:现场的坡度不得大于1/100，地耐力应不小于140kNPm2。当桩机上坡时，坡度应控制在10%，上坡时卸掉桩机配重。对桩位处的地面有混凝土地坪及旧有建筑物基础，应予凿除。桩机最小工作半径：桩位中心距周边建（构）筑物应大于1/2压桩机宽度+1.0m，且对建（构）筑物应有保护措施。

⑵管桩堆放:管桩进场前应有出厂合格证和检验报告，强度应达设计值的100%。现场堆入不得超过4层。堆放在坚实、平整的场地上，以防不均匀沉降造成损桩，并采取可靠的防滚、防滑措施。

⑶桩位测量定位:根据基准点进行放样，将轴线控制点引出6m～8m，做好测量控制网,桩位可打短钢筋并洒白石灰醒目标识,桩位测量允许偏差值；单桩10mm，群桩20mm。

3.5压桩技术

3.5.1桩机就位

桩机移至压桩位置，将桩机调平，并使其夹持器的中心对正桩位中心。

3.5.2管桩就位

用桩机上的吊车吊起就近的管桩，管桩在插入桩机的夹持箱内时，压桩机上的司机应配合打开夹持箱的夹口，指挥员指令吊车慢慢把管桩放入夹持箱内。当管桩下放至地面10cm处停住，夹持器把管桩夹紧，吊车的吊钩放松。夹桩的压力不大于5MPa，并应逐次加压。

管桩对中方法：将钢筋制成的Φ500mm的模具放置在地面上，模具的中心对桩位中心，而管桩周边与模具的周边对齐。管桩对齐后，提起管桩少许，进行桩尖焊接，C区主楼群桩采用无桩尖的压桩，其他采用十字式桩尖。

3.5.3压桩

⑴压好第1节桩是保证整根压桩质量的关键，定位和垂直度应严格控制，压入时，先应根据机上水平仪调平机台，同时须在桩机的正面和侧面分别设经纬仪或吊线锤，监控下桩垂直度，桩身垂直度偏差不宜大于0.5%。若桩身垂直度偏大，须拔出已压入部分，并根据经纬仪指示调整机台水平度使桩身垂直，同时记录此时机上水平仪的偏差量作为下次调平的修正值，再行压入，并认真注意压桩时的桩身和压力表的变化情况，如有异常偏移或倾斜立即分析原因，并采取校正措施，在确认压入方向无异常时，方可连续施压。

⑵应合理调配管节长度，尽量避免接桩时桩尖处于或接近硬持力层，管桩接头数不宜超过4个。同一承台桩的接头位置应相互错开。

⑶由于强风化岩面起伏变化大，管桩终压后会造成桩长不一，有砍桩与超送（后接桩），露出地面的管桩应及时截桩，截至地面以下300mm～500mm，以免桩机行走时损坏管桩。对超送桩的，待以后土方开挖后再进行接桩，视超送的长度可采取人工挖孔、四周挖土接桩，或直接降低承台垫层标高，但应确保桩顶嵌入承台100mm。

⑷现场测量员对压桩过程进行全程测点测量，以保证桩的垂直度。

⑸遇下列情况之一时应暂停压桩，并及时与设计、监理等有关人员研究处理：①压力值突然下降，沉降量突然增大；②桩身混凝土剥落、破碎；③桩身突然倾斜、跑位，桩周涌水；④地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大；⑤按设计图上要求的桩长压桩，压桩力达到设计值；⑥单桩承载力已满足设计值，压桩长度不能达到设计要求。

⑹桩压好后桩头高出地面的部分及时截除，严禁施工机械碰撞或将桩头用作拉锚点，送桩遗留的孔洞，应立即回填做好覆盖。否则桩机行走后地面会沉陷。本工程在压桩过程中认真记好压桩时间，压入桩长所施压力有读数，以判断桩的质量和承载力，当压力表读数突然上升或下降时，应停机对照地质资料进行分析，看是否碰到障碍物，或产生断桩等情况，施工中禁止间断压桩。

3.5.4接桩

本工程的桩接头采用CO2气体保护焊，CO2纯度要求不低于99.5%，否则会降低焊缝机械性能和产生气孔。焊接作业区应设篷布防风措施。

⑴当管桩需要接长时，其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.8m～1.0m，便于接桩焊接操作。

⑵接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不应大于2mm。

⑶管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。

⑷管桩接桩一般为“U”形坡口，可采用JM-56型的（屈服强度420MPa，抗拉强度500MPa，延伸率22%）Φ2或Φ215焊丝。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4点～6点，再分层施焊，施焊宜由2个焊工对称进行。

⑸焊接层数不得小于3层，内层焊渣必须清理干净后方能焊外层，焊缝应饱满连续。每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷，根部必须焊透。焊接部分不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣、裂缝等有害缺陷。表面加强焊缝堆高宜≤1mm，焊接后应进行外观检查，发现有缺陷应返工修整,同一道焊缝返修次数不得超过2次,焊缝应连续饱满,桩端处间隙采用厚薄适当、加工成楔形的铁片填实焊牢。

⑹尽可能缩小接桩时间，焊好的桩接头应自然冷却后才可继续压桩，自然冷却时间不宜少于8min，严禁用水冷却或焊好后立即施压。焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。

3.5.5送桩

本工程送桩长度为5.4～7.0m，局部为9.5m，当桩顶压至接近地面需要送桩时，应测量出桩垂直度并检查桩顶质量，合格后立即送桩。送桩杆的中心与管桩中心线应吻合一致。

3.5.6终压

正式压桩前，根据不同的桩机需分别对不同的桩型进行试压桩，确定压桩的终压技术参数为：以压桩力为主要控制指标，有效桩长为参考参数。根据桩机类型，终压分持荷复压和非持荷复压，680型桩机终压值为18MPa（5212 KN）），复压3次，总沉降量不超过10mm；700型桩机的终压值为20MPa（5540KN），复压2次，间隔5min，每次持荷5s，总沉降量不超过10mm。

3.5.7截桩

桩头截除应采用锯桩器截割，严禁用大锤横向敲击或强行板拉截桩。桩顶标高偏差不得大于10cm。锯桩器为自制分抱箍和电动切割机2个部分，抱箍为2个半圆形箍通过螺栓连接，抱箍为2块钢板和横向短筋连接，钢板上均布钻孔，以固定切割机用。电动切割机通过螺栓连接固定的抱箍上，通过手柄，进行割桩工作，割桩时需加水，操作需更换几个方向。

4静压预应力管桩施工质量控制要点

⑴加强管桩的进场检查验收工作。管桩使用前应进行全数的外观检查（桩身裂缝、端板的外观）。管桩的吊运应轻吊轻放，避免剧烈碰撞，进场的管桩应分类（长、短）堆放整齐，垫木宜用耐压的枕木，不得用有棱角的金属构件替代。管桩堆放超过2层时，应用吊机取桩，严禁拖桩。当堆放管桩不超过2层时，可拖拉取桩，但拖地端应用废轮胎等弹性材料保护。

⑵压桩施工过程中，应对周围建筑物的变形进行监控，并做好记录。

⑶对群桩承台压桩时，应考虑挤土效应。主楼群桩设计为开口式桩尖，土方开挖后检查桩芯内挤土约为桩长的1/3，抵消了部分挤土地效应。采取了合理的压桩顺序，由中心向外施压。土方开挖时采取了由四周分层均匀开挖，桩间较密的土方采用小型反铲开挖，则土层中的挤土应力被均匀地释放。

⑷地质报告表明本工程的孤石较多，对有孤石桩位采取补勘措施，探明孤石的大小、位置。对小孤石也可采取用送桩杆进行引孔。

⑸根据地质报告和实际情况确定配桩计划，并考虑同一承台的桩接头位置应错开。

⑹第1节桩入土垂直度偏差应控制在0.5%内，桩身垂直度偏差小于1%。

⑺静压桩的桩位复核一般在土方开挖后进行，而土方开挖施工中未注意桩的成品保护，对桩位的影响较大。考虑土体反弹，土方开挖宜在压桩后的2周后进行，应采取分层均匀开挖，每次开挖的深度应视土质情况确定，粘土质土一般控制开挖深度为1.5～2.5m，淤泥质土的开挖深度一般控制在0.5～1.5m。

⑻管桩与承台间的连接是靠管桩顶部的桩芯内填钢筋混凝土，锚筋伸入承台内。管桩顶部内壁与桩芯混凝土之间为摩擦力作用。压桩后的留孔宜用小木板进行覆盖，以免桩机行走或土方开挖时土石落入管芯内，造成以后清理困难。

⑼终压值的控制:终压值由设计确定，一般摩擦桩以桩长为控制条件：①大于21m的端承摩擦桩以桩长为主，终压对照；②对于14m～21m长的桩，密实砂土持力层时，应以终压力达118倍～2倍的设计荷载为终压控制条件，稳压不少于3次，每次1min；③对于长度小于14m桩，粘土持力层时，应以终压力为终压控制条件；宜连续多次复压，特别是对桩长小于8m短桩，连续复压的次数应适当增加。

5结语

工程结束后，对556根管桩施中的6根抗压桩和3根抗拔桩实行的静载试验，均符合设计要求。对134根桩进行高应变动测检验，检验结果101根符合I类桩，33根为II类桩,桩基工程质量合格。桩基设计时宜选用标准管桩，选用非标品，将给采购、配桩、机械选择带来困难。对孤石较多处宜采用补勘措施，减少废桩和补桩，降低工程造价。合理堆放管桩，减少二次搬运；合理安排桩机的行走路线，提高桩机的工效。压桩后的留孔宜用小木板进行覆盖，以免桩机行走或土方开挖时土石落入管芯内，造成以后清理困难。