斜桩施工技术在基坑支护方面的应用

2023-12-09徐立松闵晓文陈劲慧钟祺吴海平

建材与装饰 2023年36期

徐立松，闵晓文，陈劲慧，钟祺，吴海平

（1.中建海嘉建设工程有限公司，广东佛山 528000；2.东莞浩鸿建工有限公司，广东东莞 523000）

0 引言

近年来，随着我国经济的不断发展和城市化进程的加快，各类地下工程大量兴建，斜桩支护结构受到了越来越多工程技术人员的重视[1-3]。与竖直桩相比，斜桩在入土时与垂直方向有一定的夹角，并通过预留的钢筋及钢绞线与基础锚固连接，因此可作为斜向的“抗拔锚杆”。在相同荷载作用下，斜桩可承受比竖直桩更大的水平荷载，抵抗更大的土体水平位移，进一步限制基础的变形[4-5]。

然而，在施工工艺上，斜桩与竖直桩有着较大差异，施工难度较大[6]，还需要具体的施工技术控制要点为其他类似工程提供参考。佛山市某项目地上主要拟建建筑物为高层厂房及其配套基础设施，建筑高度在20.00～49.90m，局部基坑支护采用斜桩支护方式进行施工，现场施工情况如图1 所示。场区属于冲积平原地貌，钻孔揭露深度范围内土层自上而下主要为第四系填土层、第四系积土层、第四系残积层、燕山期地层、白垩系地层。

图1 斜桩支护现场施工情况

本文以此工程项目为背景，在施工过程对测量放线、插桩、沉桩、送桩等关键问题进行了重点分析，对斜桩在深基坑支护方面的应用及斜桩施工技术及质量控制方案进行探讨，以此保证斜桩施工方式在支护方面的安全可靠。

1 斜桩施工工艺流程

斜桩在入土时并非垂直于地面，需要调试好角度再进行压桩，具体工艺流程如下：①进行施工前准备，清理作业面；斜桩测量放线定位后，桩基就位。②起吊第一节桩就位，调试角度。③压第一节桩，桩基回正角度；起吊第二节桩就位，调试角度。④采用帮焊条对焊缝进行焊接。⑤压第二节桩，桩基回正角度；起吊送桩基就位后，调试角度，与第二节桩基对中。⑥送桩至设计深度，终压。

2 施工技术控制要点

2.1 场地平整

在打桩施工前，先对施工作业面进行清理，保证桩机能顺利进场并开展工作。施工场地应碾压平整，坡度不能大于3°，以此保证桩机的移动和稳定垂直。

完成清理后，检查和确认施工场地满足桩机接地比压要求，保证行走的短船与长船落在较平整的地面上，中间不允许有小面积的尖硬凸起物体。当施工场地不能满足桩机施工要求时，应对施工场地处理达到要求后再进行施工。遇到旧城改造的工地，特别是砖块或石块（包括碎砖、碎石）埋藏较多的土层情况，应先进行有效清理。

2.2 测量放线

由于斜桩轴线在入土时与铅垂方向带有一定倾角，在测量放线时就需要考虑这一影响，保证入土桩位点及观测点无误，具体控制要点如下。

（1）斜桩入土桩位点。首先根据轴线，在地面放出斜桩桩顶中心所在的桩位线，撒上石灰；并在斜桩桩顶中心在地面的投影点处，插上钢筋作为标记。因地面标高与桩顶标高不一致，且斜桩存在一定角度，所以入土桩位需要沿斜桩在地面的投影线，向远离基坑的方向偏移一段距离，以保证斜桩入土后送至正确的桩位。偏移距离L 计算如式（1）所示。

式中：L——入土桩位中心点与斜桩桩位中心点之间的水平距离，m；H——地面标高，m；h2——斜桩桩顶标高，m；α——斜桩倾斜角度，（°）。

根据式（1）计算并放出斜桩入土桩位的中心点后，以该点为圆心，以r/cos15°为半径用石灰画出斜桩的入土桩位（r 为斜桩半径，单位为m）。此时桩位上沿斜桩投影远离基坑方向的最外侧点即为斜桩的入土点（即斜桩最先与地面接触的点）。

（2）斜桩垂直度观测点。为了保证斜桩在施工过程中的垂直度，需在基坑外侧设置垂直度观测点。观测点位置确定方法如下：先在距离基坑边缘10m 处放一条与基坑边缘平行的线，撒上白灰；然后从斜桩桩位中心点出发，沿斜桩在地面投影远离基坑方向放线，撒上白灰，再以两条线的交点为圆心，斜桩半径画圆，即可确定观测点的位置。

此外，在施工中需要定期做好检查。当定位点需要移动时，先检查其准确性，并做好测量记录。同时，认真做好每根桩基的测量放样记录，并及时提请监理复核，复核手续及时、完善，经监理复核通过后再施打。

2.3 管桩吊运及堆放

在预制管桩制作完成后，应进行高压仓养护，养护结束后进行吊运前桩身混凝土强度不低于设计强度的70%，运输前其强度需达到100%。管桩运输至现场堆放前，场地应进行平整压实，按照要求设置垫木，垫木高度水平高度一致，按照吊点间距确定垫木间距，管桩最大堆放高度不大于4 层。根据桩机自身就近原则，堆放位置不宜超过50m，便于桩基进行吊运。

管桩码放过程中，最下层宜按两支点简支在垫木上，两端悬挑长度0.2l（l 为管桩长度）。管桩运输过程中宜设置橡胶垫片，防止桩身出现振动、碰撞。桩身卸载时，宜采用双吊带或者采用专用工具进行两端勾吊法进行卸车，垫木间距宜与吊点间距相一致。为确保桩身吊运安全，可先将桩身吊起0.2~0.3m，检查机身稳定性、制动器的可靠性和吊具的牢固性，确认一切状况良好后，再缓慢起吊、转向，下降时必须低速轻放，避免桩身受损。

2.4 插桩

管桩采用静压桩机自有的吊机进行场内转运、吊装，由于桩身打入土体后难以修正桩身垂直度等，在桩身入土前采用吊锤等测量工具进行测量，同时调整静压桩机夹具，确保管桩角度满足要求。

在插桩时，首先将第一节管桩提起并轻轻插入地下20cm，保持入土位置准确，然后调整桩身夹具，在倾斜过程中也要调整桩机的位置，保证桩架与管桩平行，慢慢倾斜达到施工要求的倾斜角度。校核桩的垂直度时，在桩机的正前方向设置吊垂线，使管桩在倾斜面内保持垂直，其后再通过桩机导架的横向及侧向移动进行调整管桩的倾斜角度及垂直度。吊锤线设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直，若有偏差需及时纠正，偏差值过大难以纠正需时拔出重打。具体控制要点如下。

（1）斜桩竖向角度。斜桩的竖向角度由桩机调整，桩机仪表盘读数即为管桩的竖向角度。操作桩机调整龙门架的竖向角度，直至仪表盘读数与斜桩设计角度一致，此时斜桩竖向角度调整到位。

（2）斜桩偏移角度。根据设计图纸中斜桩偏移的角度，将偏移角度转化为方位角。具体操作流程如下：①操作桩机的短船落地长船离地，同向操作两个短船行走油缸，使其各伸出油缸行程一半，这时短船与平台中心基本对中。②反向操作短船行走油缸使平台转动。③操作支腿顶升油缸，放下长船，使短船离地。④使两组油缸处于全伸和全缩位置，这时由于短船回转座上的复位装置，使短船恢复到平台一致的方向后放下短船。⑤重复上述操作，直到桩机上方位角的读数与设计的方位角相同。此时斜桩的偏移角度调整到位。

（3）斜桩垂直度。斜桩水平方向的垂直度，需通过在观测点设置吊锤进行观察。若吊锤线与斜桩边缘重合，则垂直度调整到位。在压桩的整个过程中，应时刻观察垂直度，一旦出现偏差，立即停止压桩，调整到位后方可重新施工。

2.5 沉桩

调整好斜桩角度后，利用夹桩器开始进行沉桩，根据倾斜油缸的长度，夹桩器每次沉桩深度约1.5m。沉桩过程中应控制沉桩速度，当达到倾斜油缸最大长度，夹桩器松开后开始缓慢沿管桩向上提升，提升至最高点后开始继续进行沉桩作业，重复上述操作，直至沉桩至距离地面0.5~1.0m 处，停止进行沉桩。

沉桩施工具体控制要点如下：①沉桩前应检查桩尖焊接质量是否合格，合格后测量桩的施工角度是否与设计角度相一致，检查无误后方可施工，沉桩过程中应校核桩身倾斜角度符合设计要求，并对倾斜角度进行实时监控。②第一节管桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于0.5。③管桩在液压施压打入过程中，桩身倾斜率不得超过0.8%。④在较厚的黏土或粉质黏土层中施打管桩。不宜采用大流水打桩施工法。宜将每根桩一次性连续打到底。尽量减少中间休歇时间，且尽可能避免在接近设计深度吋进行接桩。⑤如遇到压力值或终压值突变，桩头混凝土剥落，桩身出现裂纹或破碎，突然角度过大，相邻桩身上浮或一次性位移过大等情况时应暂停打桩，并及时与设计，监理等有关人员研究处理。⑥所有管桩均应采取跳打方式施工。

2.6 接桩

当下节桩与上节桩对中后开始进行接桩作业，控制要点如下：①当管桩的设计长度不大于15m 时，不应接桩。②静压桩机经过管线上方时应设置2cm 厚的钢板防止压塌现状管线。③管桩长度不足需要接桩时，为便于焊接，未入土部分的桩头宜高出地面0.5~1.0m。④下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位。接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm，桩节弯曲矢高不得大于桩长的0.1%，且不得大于20mm。⑤为保证焊接质量，管桩端头板焊接前，端头板位置处应采用铁刷去除泥土、浮锈等杂质，端头板接口处以露出金属光泽为准。⑥焊接采用帮条焊，帮焊板均匀布置，基坑开挖正面和背面需各有一块帮焊板，帮焊板采用钢材型号为Q235B。

2.7 送桩

管桩下节桩沉桩至距离地面0.5~1.0m 处，起吊送桩器就位，开始进行送桩。送桩时，应注意以下控制要点。

（1）送桩前，下节桩桩顶应进行封顶处理防止上部土体进入管桩内部。

（2）根据斜桩桩顶标高与入土桩位的相对位置，计算出斜桩送桩距离，用粉笔作上标记，然后用送桩器将斜桩送至设计标高，送桩距离S 按式（2）进行计算。

式中：S——斜桩送桩距离，m；H——地面标高，m；h1——直桩桩顶标高，m；α——斜桩倾斜角度，（°）。

（3）支护桩采用静压法施工时，送桩的终压条件应为桩长和压力值同时满足设计要求，终压时应连续复压2~3 次，每次稳压时间3~5s。

3 施工质量控制要点

3.1 测量检查

测量人员必须使用经过校核的仪器及测量控制点和水准点进行测量作业，每次放样前对使用的测量控制点和水准点进行复核。在施工开始前及结束后需分别进行复核，针对送桩深度及结束点位要进行重点复核，确保送桩深度及终止角度符合图纸要求。

3.2 施工检查

为保障施工质量，做好过程中的质量控制，斜桩施工时应注意以下要点：①为保证管桩桩位准确，垂直度满足要求，不宜在夜间施工。②管桩堆放吊运过程中要注意保护，严禁碰撞损坏桩身。③插桩时应将桩端对准桩点，垂直度采用角度仪和吊线锤控制法。④压桩过程中，要随时检测桩身垂直度及入土角度，发现问题及时纠偏。⑤接桩过程中，焊缝必须饱满、连续，且根部必须焊透，同时应对称施焊，保证管桩对接处受力均匀，垂直度满足要求。⑥要保证桩顶标高准确，严禁超打。⑦沉桩过程要详细记录每根桩的施工过程，注明桩的编号、截面尺寸、长度、入土深度、入土角度、压桩力、施工机械和施工日期等。