浅析某建筑工程施工中静压预应力管桩施工技术

王瑞辉

（十四冶建设集团云南机械化工程有限公司，云南 昆明 650000）

1 工程概况

某工程地上26层，地下1层，建筑高度92.85m，由主楼(26层)、附属楼(5层)及圆形裙楼(2层)三部分组成。建筑面积为31997.4m(地上27252.5m。地下4744.9m)。工程地质情况：①人工回填土Qml4厚2.2m-4.2m；②全新统冲积层Qal4厚0.6m～3.2m；③全新统海积层Qm4厚0.3m-2.9m；④上更新统冲洪积层Qal-pl4厚1.9m-7.0m；⑤更新统残积层Qel1.1m-23.9m；桩基工程安全等级为一级，静压500mm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7-a层的散体状强风化花岗岩,桩长为15m～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。

2 静力桩施工技术操作

2.1 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ABCD4个施工区段，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。

2.2 机械选择。压桩机的选型一般按1.2倍一1.5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。

2.3 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)。

2.4 施工准备

(1)场地要求现场的坡度不得大于1/100，地耐力应不小于140kNPm。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。

(2)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%。现场堆放不得超过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。

(3)桩位测量定位根据基准点进行放样，将轴线控制点引出6in一8in，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10rain，群桩20mm。

2.5 压桩技术

2.5.1 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。

2.5.2 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@500mm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。管桩对中后，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。

2.5.3 压桩

(1)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。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)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，压桩力未达到设计值；⑥单桩承载力已满足设计值，压桩长度不能达到设计要求。

(6)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。

(7)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。

2.5.4 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。

(1)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。

(2)接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不应大于2mm。

(3)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。'(4)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%)2或 5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。

(5)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≤Imm，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。

(6)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。

2.5.5 送桩。本工程送桩长度为5.4m一7.0m，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。

2.5.6 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(5212kN)，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。，

2.5.7 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扳拉截桩。桩顶标高偏差不得大于10em。锯桩器为自制分抱箍和电动切割机2个部分，抱箍为2个半圆形抱箍通过螺栓连接，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在抱箍上，通过手柄，进行割桩工作，割桩时需加水，操作时需更换几个方向。

3 静压桩施工质量控制要点

(1)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。

(2)压桩施工过程中，应对周围建筑物的变形进行监测，并做好记录。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

(6)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%。

(7)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1.5m～2.5m，淤泥质土的开挖深度一般控制在0.5m～1.5m。

(8)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。

(9)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倍一2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。

结语

工程结束后，对556根管桩其中的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1O1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。对孤石较多处宜采取补勘措施，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。