浅谈地质工程项目静压管桩施工

2019-01-03王春锋

中国金属通报 2019年3期

王春锋

（中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司，陕西西安 710054）

自2009年以来静压管桩因其具有噪音低、无污染、工程造价低、成桩速度快、施工文明程度高等其它桩不可替代的优点，在西安地区得到越来越多的广泛应用，尤其这些年西安市执法部门对地质工程施工噪音、环境污染控制力度的加大，静压管桩越来越受到地质工程施工的欢迎，市场占有率逐渐加大。随着管桩施工越来越普及，管桩施工过程中应注意事项及施工过程中存在的问题也越来越受到大家的关注，本文对某地质工程静压管桩施工存在的问题加以分析，并提出相应的处理措施，供同行交流。

1 工程概况

某地质施工桩基工程，位于西安市广安路中段，静压法施工预应力管桩属于挤上型，该地区管桩虽然一般不外加封口桩尖，但是桩体排开的土体不可能全部进入管腔内或者被压缩；挤土效应很明显，可以提高桩身的侧摩阻力，增加单桩承载力，但同时会造成沉桩困难。如果施工方法与施工顺序处理不当，每天成桩数量太多，压装速率太快，都会加剧挤土效应。根据承载力类型为摩擦端承桩（桩间距2m，桩型为PHC 500 AB 125-20,以砂层为桩端持力层），单桩竖向承载力特征值为2200KN，根据设计图纸要求及试桩检测结果，以终止压力4400KN为沉桩最终压力控制标准。

2 场地工程地质条件

本地质工程桩基施工工作面在地面以下8m处，场地工作面比桩顶标高高处1m，桩身范围内地层主要为黄土、古土壤、黄土及中砂层，其中中砂厚度5～6m，中砂上部的黄土厚度14～15m，桩端持力层为中砂层。地质工程场地地下水稳定水位位于地面以下20m，水位季节性变化幅度1～2m，地下水类型属于潜水，水分析地下水对建筑材料无腐蚀。

3 施工中存在的问题分析及处理措施

（1）爆桩。在进行地质工程施工过程中，其中有一根桩在压桩快接近尾声的过程中，突然压力瞬间消失，根据经验，出现这种情况很可能是发生了爆桩，经检查管桩在接桩位置发生了粉碎断裂，事后我们要对这种情况进行分析，分析得出两个原因，一种情况下是桩端遇到地下障碍物，另外一种情况是接桩时焊接质量不过关，上节桩的垂直度不满足规范要求，经过排查我们否认了第一种情况，如出现第一种情况必然出现压力先突然增加机身发生抖动，是根据压力过大造成桩身断裂，压力瞬间消失，而现实情况是压力没有增加而是突然减小，各方分析讨论最可能的原因是两节桩焊接时上下桩的中轴线发生了偏离，不在同一直线上，端头板没有平行贴合，焊接时端头板的一侧相连另一侧有比较宽的缝隙，而这个缝隙也没有用金属填补焊接，而是直接焊接，这样造成在压桩过程中压力集中在下接桩的一侧而出现压力不均，造成一侧集中受力过大而被压碎。针对这种情况最终将这个桩报废，经过与设计方沟通，在该桩两侧做了两个补桩。

（2）压桩过程中压力变小。在地质工程施工过程中我们还遇到一根桩出现压力减小的情况，在压一根20m管桩当压力值接近4400KN时，压力突然变为2000KN，而此时桩底所处的位置应该是中砂层所在位置，按照前面施工经验不应该会出现这样问题，2000KN的压力是在地质土层中管桩进尺时的压力，在这个位置不应该出现，而且是突然由4400KN变为2000KN管桩继续进尺，出现这种情况在继续进尺1m后停止了压桩，从后期勘查报告上了解，该处存在有1m厚砂夹层，所以出现了压力一度达到4400KN的情况，可是在稳压过程中砂夹层被穿透，压力骤然减小。

针对这一特殊情况，根据勘查报告显示，在桩端持力层砂层下8m处为第二层砂层，厚度5m，最终我们选择的补救措施是将入土不深的第二节桩周围土开挖开，在其上部接了一根10m的桩继续施压，最终在第二层砂层上将桩端坐牢固，使得稳压后终止压力满足设计要求，解决了这跟桩的承载力问题。

（3）浮桩。地质工程施工项目静压管桩在施工前期曾经出现浮桩情况，当天打的桩第二天个别桩的桩顶发生上浮现象，上浮高度0.3～0.5m不等，针对这种现象我们反复研究勘查报告及对压桩过程进行了分析，希望寻求一种能解决这种浮桩现象的办法，我们分析其原因可能是同一天打的桩过于密集，导致在一片小的区域内土体发生挤密变形而引发局部桩身抬高，尤其是短时间内大量桩体挤入地质下方的含水土层、砂层，造成土层、砂层中水无处排泄，形成较大超静孔隙水压力，造成了这种浮桩现象。

为了克服这种情况，我们调整了打桩顺序，采用跳打的方式尽量较少局部区域内对土的挤密作用，另外对个别浮桩现象可对桩身进行1～2次复压，必要时可进行多次复压。

（4）边桩施工。由于本地质工程施工场地比较小，边桩到基坑底边的距离为2m，而静压桩机宽度为9m，需工作距离4.5m以上，针对这种情况我们也选责了三套处理方案，第一种用静压桩机边桩器压桩，第二种用锤击打桩机锤击沉桩，第三种用灌注桩取代管桩。而实际情况是边桩器施工最大压力只能达到200多吨，不能满足终止压力的要求，灌注桩取代静压管桩成本增加太大，最后选用边桩锤击沉桩施工，实际结果表明锤击管桩在满足贯入度控制标准的前提下比静压桩施工终止压力达到4400KN时入桩端持力层的深度更深，我们在场地中央也做了一个锤击管桩作为检测桩来检测边桩的承载力，最终检测结果表明锤击边桩承载力能满足设计承载力要求。

4 管桩施工中应该注意的事项

（1）桩位测放。桩位测放根据测绘院提供的测量成果及设计院提供的设计图纸进行解坐标，用SET210K全站仪对每一个桩位进行放样，因管桩为群桩满堂布桩，桩位测放允许偏差控制在2cm以内，静压管桩施工测量放线有区别于其它桩基类型，其它桩基放线定位多为一次性将所要施打桩位全部实地测放，并用细钢筋定桩位标示，静压管桩施工需根据现场打桩走向及堆放桩的位置进行分批次放样。

静压桩机本身自重比较大，如果提前将桩位测放完，桩机在行走过程中若场地不平，桩机长船在行走过程中会将高处的桩位点钢筋点位拔出。另外桩机施工过程中，桩机自身的自吊设备要拖拉管桩，拖拉管桩过程中对地面的破坏尤其严重，定位钢筋经常会被拔出。因此我们在进行地质施工过程中会根据整个工期的安排，安排先施工哪块区域后施工哪块区域，由哪个方位向哪个方位施工，从而决定施打哪块区域测放哪部分的桩位，并根据施打区域及静压桩机吊车的拖桩距离能力来决定管桩的堆放位置。每天根据桩机的工作能力来测放桩位，过早的测放其它桩位很可能就会被破坏掉。

（2）管桩的堆放。管桩材料一般分批次进场，不可一次全部大量进完，这样对材料的堆放以及现场施工场地造成很大压力，而且也会为后期倒桩造成成本增加，该项目场地本身比较小，管桩材料进场量需根据第二天或第三天的打桩计划而定，管桩由于混凝土自身比较重，每米管桩自重约0.35吨，施工用管桩单节为2.8～4.2吨，故场地堆放区域应用装载车平整，管桩下面取三支撑点用枕木垫起，将进场管桩放在枕木上，管桩自重较大，堆放不能超过两层，否则上层管桩在自重作用下会对下层管桩造成损伤。影响到管桩的使用。对方高度超过两层的管桩静压桩机自带吊不能直接拖桩，应有吊车将第二层管桩转放至地面，再由桩机自带吊拖桩，否则自带吊由于拖桩由二层直接将管桩拖至地面，在管桩末端接触地面瞬间会对管桩造成较大碰撞，有时会出现裂纹或者断桩。

（3）配桩。本地质施工工程静压管桩桩长为20m，所选用配桩为8 m配12m，9m配11m，10m配10m，不可只选用一种配桩方式，单一的配桩方式尤其统一长桩在上或者在下，会使接桩截面几乎在同一层面上，使管桩基础在这个层面上抗剪性能比较脆弱，所以配桩时尽量考虑多种组合方式，尽量将接桩位置错开，放在不同的层面上。

（4）压桩及垂直度控制。将管桩吊起放入桩机内对准桩位后，桩机外与管桩互成90度方向放置两台经纬仪，观测桩的垂直度是否满足小于0.5%的要求，若符合要求，方可施压，根据试桩压力控制条件及检测结果，最终确定压桩控制标准为终止压力控制，即终止压力不能少于4400KN。当压力达到4400KN时需复压2～3次，直至终止压力趋于稳定后方可停止施压。施工过程中第一节桩前三米每进尺1m需观察其垂直度，如不满足要求可及时调整，接桩后需再次观察其垂直度，满足要求后方可进行第二节状的施工。