静压管桩施工工艺的一般性探讨

　　【摘 要】在软土路基的实际施工过程中，对于埋藏较深的淤泥或淤泥质土，采用清淤换填的方法进行施工，不仅成本高昂，而且施工工艺相当复杂。高速公路软土路基的分布范围较广，埋藏较深，设计采用静压管桩的方法对软土路基进行处理。本文主要从施工工艺的角度对静压管桩的施工过程进行了深入的探讨，从而进一步提高静压管桩的施工质量。 　　【关键词】静压管桩；软土路基；管桩 　　1. 工程概况 　　本合同段软土主要为第四系河漫滩相或沼泽相淤泥、淤泥质土、泥炭土，这类软土分布于平原区、河流谷地和山间洼地，多具含水量高，孔隙比大、高压缩性和低力学强度等特点。针对软土分布状况和其主要物理力学性质指标，结合路基工程对变形的要求，对于埋藏较深的软基处理采用静压管桩的方法进行处理。 　　2. 静压管桩的设计及指标控制 　　（1）管桩类型：采用管桩型号C80-PHC-A300，先张法薄壁预应力高强砼管桩。 　　（2）管桩布置：新建和扩宽部分，管桩间距为2.4m，现有道路边坡宽度范围内的管桩的间距稍微大一些，为2.6m。桩间距主要按等边四边形布置。 　　（3）托板及褥垫设计：托盖板砼强度C25，30cm砂垫层与30cm级配碎石垫层，垫层中设两层土工格栅，土工格栅采用45～45型双向聚酯焊接土工格栅。 　　（4）指标控制：管桩施工原则上按压桩力及管桩长度双指标控制，管桩桩底穿过软弱层后，可不再按管桩长度控制，只要压桩力达到1.5倍设计单桩承载力，即可停止压桩，无须再复核桩长是否满足要求，且桩底不必深入持力层2.0m；管桩施工时，如果出现桩长超过设计桩长或者短于3.0m的情况，则停止该桩及邻近管桩施工，重新复核地质资料，查明原因；淤泥埋深铰浅的，必须穿透淤泥层。 　　3. 静压管桩施工工艺 　　3.1 场地平整。由于静力压桩设备机架重量加上配重总重量大，要求压桩机长船型履靴的接地压强不得大于120KPa，短船型履靴的接地压强不大于140KPa。施工准备阶段平整及处理施工场地，应达到地面平整、排水通畅、打桩机来回行走不陷机的要求。 　　3.2 测量定位。认真复核管桩桩点位，必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场，标准控制点数量满足施工需要及测量点间互相复核的需要即可，然后依据图纸精确算出尺寸关系或各桩位坐标，对桩位进行精确测放。 　　3.3 桩机就位。在对施工场地内的表层土质试压后，确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。 　　3.4 管桩的验收、堆放、吊运及插桩管桩的进场验收：管桩进场后，应按照《先张法预应力砼管桩》（GB13476-1999）的国家标准或各地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。根据设计及施工规范要求等级将不符合要求的管桩清退出场。 　　（1）管桩的堆放：现场管桩堆放场地应平整，采用软垫（木垫） 按二点法做相应支垫，且支撑点大致在同一水平面上，见图1。当管桩在场地内堆放时，不宜超过4层；当在桩位附近准备施工时宜单层放置，且必须设支垫。管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错。管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，易采用吊机及平板车配合操作。如场地条件不具备时，采用拖拽的方式，需要采用滚木或者对桩头端头板采取一定的保护措施，以免在硬化地面上滑动时磨损套箍及端头板。 　　（2）管桩吊运及插桩：单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法。管桩起吊运输过程中应平稳轻放，以免受振动、冲撞。（管桩起吊示意图见图2） 。 　　管桩吊起后，缓缓将桩一端送入桩帽中，待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后，根据需要焊接开（闭）口型桩尖，然后将桩插入土中0.5m～1.0m的深度后，用两台经纬仪（在接近90度的夹角方向）双向控制桩的垂直度，条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。 　　3.5 压桩施工工艺。 　　（1）通过夹持油缸将桩夹紧，伸直，将压力施加到桩上，在压桩前，按设计单桩承载力要求与试桩实际结果，调整桩机配重，下桩桩夹中心与测定桩位中心偏差不得大于20mm，并用线锤和全站仪调整桩架使桩垂直，其倾斜度偏差不得大于0.5%后开始压桩。在施工过程中，指挥人员及进调整。 　　（2）当桩顶压至地面需要送桩时，应测出桩的垂直度并检查桩头质量，合格后应立即送桩，压送桩作业应连续进行；送桩应采用专制钢质送桩器，不得用施工用的工程桩作送桩器，将桩送到设计要求。 　　（3）接桩前，再次复核桩位。沉桩前检查各部件和电源情况，为防止中途停机过长，土体固定不能施压而造成废桩，焊接桩插入土中要求预留0.8m长度置于地面以上，便于焊接，焊接前要求清理端头板上的土，焊接时应先四周焊固定校正。然后对称焊接。焊条宜用E13，焊缝要求饱满，进行二次焊接，并用二台相互正交的经纬仪严格控制接桩的中心偏差与节点弯曲度。当采用焊接法接桩时，应检查接桩用焊条的质量，满足规范要求的电焊接桩焊缝检验标准；当采用机械快速接头时，接头质量应符合国家标准图集《预应力混凝土管桩》（03SG409）要求。 　　（4）接桩后经检查确认，进行再压桩，重复上述压桩和接桩程序，直至满足桩长要求。试桩因考虑到静载荷要求，桩长应根据标高情况适当加长，沉桩后以不低于地表以上40～50cm为宜。 　　3.6 异常情况处理方案。关于挤土效应和振动影响的防治方法：控制布桩密度；控制沉桩速率，一般控制在1m/min左右；设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象；沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护，对靠近特别重要的管线及建筑物可改其它桩型；控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过程，摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。同时，应避免在砂质粉土、砂土等硬土层 中焊接，制定合理的桩长组合。沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩的防治方法：打桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解，并安排进行探桩施工；当桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机降钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩；选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应符合施工要求。 　　（1）关于斜桩的防治方法：静压桩桩机机修施工前注意机械设备的检查维修；场地平整坚硬，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降；施工过程要严格控制好桩身垂直度；尽量减少接桩，预制管桩接头不宜超过3个，接桩宜在桩尖进入硬土层后进行；制定合理的施工顺序，桩基施工后的孔洞应及时回填，施工过程中加强对垂直度的控制；当遇到障碍物时应及时排除后再进行沉桩；采用预钻孔法，严格控制钻孔垂直度；合理布置桩位，桩与桩的中心距不小于5倍桩径；桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖施工，基坑开挖应分层均匀进行，必须加强围护措施，防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩，以确保桩基工程的桩身结构的完整性。 　　（2）桩身抬高的防治方法：桩基完成后宜对桩身进行复压1～2次，甚至多次，即所谓“跑机”；桩基施工完成后宜进行必要的静载检测，以检验是否达到设计要求。 　　3.7 施工注意事项。 　　（1）压桩前，再次复核桩位，及时校正，以免产生错误。压桩前检查桩机各部件和电源情况，以防中途停机较长，土体固结不能施压造成废桩。 　　（2）压桩前认真检查预制桩的质量，如有质量问题，禁止使用，绝对不压不合格的桩。按设计桩位平面图绘制桩位编号图，自备压桩记录外，报甲方和监理方各一份，以供监督检查之用。压桩时，随时注意桩的轴心受压，若有偏移要及时调整。严格按图施工做好压桩记录，已压的桩在桩位编号图上做好日期标出记号，以防多打、漏打。 　　（3）控制桩的垂直度是确保压桩质量的关键之一，以单向线锤和经纬仪控制桩的双向垂直度，确保在压桩过程倾斜度偏差不大于0.5%。严密监视压力值，如发现压力值突然上升或下降，暂时停压桩，待处理正常后才能续压。 　　（4）每根桩必须连接压入，不得无故间断，直到达到设计规定的控制标准，尽可能避免在桩尖接近设计持力层时进行接桩，截割桩头或余桩宜采用电动锯桩器。手工锯桩时，严禁采用大锤横向敲击或强行扳拉。 　　4. 结论 　　采用静压管桩的方法对软土路基进行处理，需先对软土路基的分布及埋深进行 检测和分析，再根据实际情况选择相应的管桩类型和桩机。在施工过程中，需对管桩的吊运过程进行专人管理，以免坠物伤人，重点要注意送桩、接桩和压桩的施工工艺，严格按图施工，出现意外情况，应及时分析和处理。