浅谈建筑静压桩基础施工方法探讨

来源:用户上传      作者: 朱明

　　摘要：静压桩施工技术是一种传统的施工技术相对比较简单的地基基础处理方法。随着国家对环境保护要求越来越严格,在所有地基基础处理施工方法中,静压桩工法由于对环境不造成污染,包括不需使用泥浆作冲洗液,不需排除废浆污染环境、施工使用静力液压压桩,不造成噪音污染、施工效率高,施工不需干固期,单桩承载力直观可靠等,在城市人口密集的旧城改造中具有市场发展前景。
　　关键词：建筑静压桩；基础设计；方法
　　
　　1、静压桩在我国建筑市场发展简况
　　静压桩工法的发展是随着我国国民经济建设的发展而发展。20世纪70年代初期,我国的建筑项目是以3~8层为主,建筑物对地基基础承载力要求比较小。当时投放市场的静压桩主机主要是绳索式压桩机,其压桩机构由桩架、卷扬机、两组或四组加压钢丝绳滑轮组及活动压粱等部分组成。压桩时,它以桩架的自重和桩架上的配重作反力,施压部位在预制桩的顶端面,压力一般为600~700kN,最大也≤1500kN。预制桩断面尺寸多为150mm×150mm,目前这种绳索式静压桩机已很少应用。进入20世纪80年代,尤其是邓小平同志南巡讲话以后,我国国民经济出现超速发展,高层建筑迅猛发展,为此建筑物对地基基础承载力的要求也越来越高。近几年来,随着环保意识的不断加强,施工造成污染环境的钻孔灌注桩,锤击桩等施工方法受到一定限制,而静压桩工法相对得到发展。为此大吨位液压式静压桩也应运而生,且发展较多。静压桩机从200t、300t、400t发展到500t、600t、700t。静压预制桩断面尺寸:①方桩:300mm×300mm350mm×350mm、450mm×450mm发展到500mm×500mm550mm×550mm、600mm×600mm、②管桩: 300mm、 400mm发展到 500mm、 600mm。静压桩主要适用于长江三角洲、珠海三角洲和天津软土地区。根据不完全统计广东省目前有100多台60~600t的液压式静压桩机在施工。预制桩断面尺寸:方桩200mm×200mm~500mm×500mm,管桩 500~ 600mm。
　　2、基础设计
　　2.1场地工程地质条件
　　拟建场地四周原有建筑物为多层及高层建筑,地形平坦。
　　2.2基础方案选择
　　建筑场地标高-20m以上各土层强度均较低,压缩性较高,而其下土层则强度较高,压缩性较低。由于高层建筑物荷重大,重心高,天然地基难以满足设计要求。结构设计的主要问题是建筑物的不均匀沉降,故从受力可靠、控制不均匀沉降、经济指标、使用功能等考虑,经综合分析比较,确定采用桩基方案,以层粉细砂作为桩基持力层。原设计拟采用钻孔灌注桩,但由于环境污染问题不易解决,且施工速度慢。锤击打入预制钢筋混凝土桩,产生噪声较大,尤其必须考虑影响邻近建筑物的安全,锤击式沉桩对预制钢筋混凝土桩的要求也较高。结合本工程的具体条件,最后决定采用较为理想的静压预制钢筋混凝土桩。该桩型在工厂预制,质量好,施工速度快,施工现场干净,噪声小,饭店可正常营业,并且可定量监测整个送桩过程,能较好地保证桩基工程质量。
　　桩截面为400mm×400mm,桩长23m,每根桩分两节预制,接桩采用硫磺胶泥锚接法,桩身混凝土强度等级为C30。在柱和剪力墙处设置现浇钢筋混凝土桩基承台,并根据受力情况布桩,桩距≥3.5d,d为方桩边长,桩距一般均为1.4m。
　　3.1 方案的选择及布桩
　　按要求施工期间不能影响设备的正常运转及使用, 因室内无法安放钻机设备等,使注浆困难。最后选择了顶承静压钢管桩托换技术加固地基。即将地梁下的毛石挖开一定空间直至原地基土, 然后用地梁以上的建筑物作反力, 用千斤顶将带有桩尖的厚壁钢管压入坚硬土中, 压到设计吨位, 将管内灌入细砾混凝土, 最后用 C20 混凝土将桩体与毛石浇注成一体。用桩基形式托换可将部分荷载转移到后来压入的桩基上, 以解决原地基基础承载力不足的问题。根据楼房、设备的荷载分布图, 荷载主要集中分布在构造柱和内纵墙上, 因此, 在构造柱基础下布桩, 并在山墙、内纵墙、内横墙布置桩墩, 最后浇筑在混凝土墩里。墩距3.3～3.6m, 并排的两根桩距 30cm, 预计单根桩长 7～8m。桩位平面图布置见图 1。
　　3.2 沉降观测
　　沉降观测是评价地基处理效果的有效手段, 为掌握托换处理过程中及处理后的沉降情况, 本镒工程设置了3个深埋基准点,形成闭合网。在16个构造柱上各设置一个观测点, 以保证在工程处理中及完工后的长期观测, 定量评价地基处理的效果。
　　3.3 静压钢管桩的设计
　　原地基承载力为 130kPa, 根据使用年限, 原地基土产生不同程度的固结和压缩, 承载力会有所增大, 由公式算出 R=143kPa,由于有湿陷, 地基承载力降至 110～130kPa。由公式算出 N′=105.6 kN/m,地梁以上每延米总荷重为 159.4 kN/m, 所以桩基分担的总荷重为 193kN。这样两桩的承载荷重为200kN。桩阻力按设计承载力的 1.2～1.5 倍加荷载。
　　3.4 施工方法
　　3.4. 1 托换坑的开挖
　　为了不影响正常工作和搬迁楼上的设备, 将绝大部分托换坑和桩的布置在室外和走廊里。施工顺序为先楼外, 后楼内, 间隔挖坑顶管施工, 因设备所限, 同时仅可顶 6 根桩管。先在 3 个构造柱地梁下垂直各挖一个1.5m×1.2m×(2.2～3.2)m 的导坑, 以拆除毛石基础。为便于拆除, 可边挖导坑边拆除毛石直至原地基土。拆除毛石基础宽度为0.65～0.8m, 地梁中心往里深 0.45m, 拆至基础下扩底深 30cm , 以便压桩和浇筑混凝土复合基础墩。
　　3.4. 2 钢管桩的布置与安装
　　每个托换坑布置 2 根钢管桩。将 2 根带有 60°锥角的钢管, 以中心距为 30cm 的距离垂直放置于坑底, 然后在管内插入调节丝杠, 根据千斤顶高度, 把丝杠调至合适高度,在丝杠上装 200kN 的油压千斤顶, 千斤顶上放置与地梁度相符的钢垫板。
　　安装要点:(1)地梁底面中心距 30cm 的两点, 垂直投影到坑底, 旋转桩头管时锥尖要找准两点, 千斤顶、丝杠和桩管的中心要与两条投影沿垂线重合, 销加压力后用水平尺进行测量调整。(2) 第一节桩头管长度要根据托换坑深度来定, 否则浇灌混凝土时振捣困难。一般管长小于坑深 40cm 即可。(3)地梁底面一定要平整, 如不平要用扁铲剃平, 否则顶管过程中易偏斜, 也容易损坏千斤顶。
　　3.4. 3 顶管压桩
　　把千斤顶、丝杠和钢管中心线调整垂直后, 钢管桩上的 2 台千斤顶即可同时加压顶进, 记录每节钢管柱贯入深度和相应的桩阻力。加接钢管时, 两桩要交替进行, 接好后要用水平尺进行量测, 防止倾斜, 如有倾斜及时调正。当每根桩阻力达到设计要求时, 稳压 2h 后, 即可停止压桩。
　　3.4. 4 静压钢管桩与地梁的连接
　　单纯的顶承静压桩( 或称压桩) 在钢管顶进到位后, 撤出千斤顶前, 不加工字钢或钢管短节进行楔紧, 所以存在桩顶仍有回弹的缺点。为此, 本工程采取了相应的措施, 接近预试桩托换。即 2 台千斤顶分别顶管到位后, 先折下一台, 迅速向管几浇灌 C20 细砾料混凝土。振捣后, 加接里面筑好混凝土的桩管短节, 放入钢板与桩管间, 调正后用电焊将钢管沿四周满焊, 之后用链钳反旋桩管顶紧上钢板, 反旋顶进力可达 30kN 以上, 可阻止回弹。然后, 将桩体与上顶钢板焊接牢固, 如 此 再 处 理 另 一 根 桩 , 最 后 用 4 根16mm 螺纹钢在桩管中部将两根桩内外侧绑焊, 固定两根钢管桩。
　　3.4. 5 混凝土基础扩底墩的浇筑
　　浇混凝土前要把坑边四周的毛石刷干净, 把坑底的浮土、掉块清理上来。支模的规格基本按毛石基础尺寸及坑深来定。最上面一道模板要高出地梁 10cm, 用 C20 混凝土将托换坑浇筑捣实, 混凝土面也应高出地梁底面 10cm, 防止混凝土的离析和收缩。从浇后的可视面观察, 混凝土与地梁接触密实,达到了要求。
　　3.4. 6 托换导坑的回填
　　混凝土凝固 24h 后即可拆模, 要求用素黄土进行回填, 30cm 一层, 分层夯实直至地表, 然后用混凝土修好表面, 抹平。
　　
　　
　　参考文献：
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　　[2]许波,肖静.深圳城市阳光花园的静压桩设计[J].山西建筑,2009,(14)
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　　[4]陈龙飞.静力压桩的设计及施工探讨[J].今日科苑, 2009,(14)

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