【毕业论文设计】浅谈静压桩的沉桩施工问题分析

1、浅谈静压桩的沉桩施工问题分析摘要：探讨了静压桩在沉桩过程中的机理，阐述了沉桩 的终压力与极限承载力的关系，并对工程中常见质量问题及 处理方法进行了分析。关键词：桩；基础；施工前言静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重 和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。由于 这种方法具有无噪音、无振动、无冲击力等优点；同时压桩 桩型一般选用预应力管桩，该桩作基础具有工艺简明，质量 可靠，造价低，检测方便的特性。两者的结合便大大推动了 静压管桩应用。人们在对静压桩基础技术规程千呼万唤 的同时，也希望对静压桩的沉桩施工中的问题及应用有进一 步的了解，本文为此作一介绍。1静压桩沉桩机理沉桩施工

2、时，桩尖"刺入” 土体中时原状土的初应力状 态受到破坏，造成桩尖下土体的压缩变形，土体对桩尖产生 相应阻力，随着桩贯入压力的增大，当桩尖处土体所受应力 超过其抗剪强度时，土体发生急剧变形而达到极限破坏，土 体产生塑性流动（粘性土）或挤密侧移和下拖（砂土），在地 表处，粘性土体会向上隆起，砂性土则会被拖带下沉。在地 面深处由于上覆土层的压力，土体主要向桩周水平方向挤开, 使贴近桩周处土体结构完全破坏。由于较大的辐射向压力的 作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响，此时，桩身必 然会受到土体的强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻 力的抵抗，当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力，桩 将

3、继续"刺入”下沉。反之，则停止下沉。压桩时，地基土体受到强烈扰动，桩周土体的实际抗剪 强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异。随着桩的沉入, 桩与桩周土体之间将出现相对剪切位移，由于土体的抗剪强 度和桩土之间的粘着力作用，土体对桩周表面产生摩阻力。当桩周土质较硬时，剪切面发生在桩与土的接触面上；当桩周 土体较软时，剪切面一般发生在邻近于桩表面处的土体内, 粘性土中随着桩的沉入，桩周土体的抗剪强度逐渐下降，直 至降低到重塑强度。砂性土中，除松砂外，抗剪强度变化不 大，各土层作用于桩上的桩侧摩阻力并不是一个常值，而是 一个随着桩的继续下沉而显著减少的变值，桩下部摩阻力对 沉桩阻力起显著作

4、用，其值可占沉桩阻力的50%80%，它与 桩周处土体强度成正比，与桩的入土深度成反比。一般将桩摩阻力从上到下分成三个区：上部柱穴区，中 部滑移区，下部挤压区。施工中因接桩或其它因素影响而暂 停压桩，间歇时间的长短虽对继续下沉的桩尖阻力无明显影 响，但对桩侧摩阻力的增加影响较大，桩侧摩阻力的增大值 与间歇时间长短成正比，并与地基土层特性有关，因此在静 压法沉桩中，应合理设计接桩的结构和位置，避免将桩尖停 留在硬土层中进行接桩施工。粘性土中，桩尖处土体在扰动重塑、超静孔降水压力作用下，土体的抗压强度明显下降。砂性土中，密砂受松驰效 应影响土体抗压强度减少，松砂受挤密效应影响土体抗压强 度增大，在成

5、层土地基中，硬土中的桩端阻力还将受到分界 处粘土层的影响，上覆盖层为软土时，在临界深度以内桩端 阻力将随压入硬土内深度增加而增大。下卧为软土时，在临 界厚度以内桩端阻力将随压入硬土的增加而减少。2常见质量事故分析及处理21桩身上抬由于静压桩是挤土桩，在场地桩数量较多，桩距较密的情况下，时常后压的桩会对已压的桩产生挤压上抬，特别对 于短桩，易形成所谓的吊脚桩。这种桩在做静载试验时，开 始沉降较大，曲线较陡，但当桩尖达到持力层，承载力又有 明显增加，沉降曲线又趋于平缓，这是桩身上抬的典型曲线。桩身上抬除了静载沉降偏大外，对桩而言可能会把接头拉断， 桩尖脱空，同时大大增加对四周桩的水平挤压力，导致桩

6、倾 斜偏位。在处理上施工前合理安排压桩顺序，同一单体建筑 物一般要求先压场地中央的桩，后压周边的桩;先压持力层较 深的桩，后压较浅的桩。出现桩身上抬后一般采用复压的办 法使桩基按正常使用，但对承受水平荷载的基础要慎重。2.2引孔压桩的问题为了防止桩间的挤土效应太大，或土质太硬而使桩身较 短，施工中往往采用引孔压桩的工艺，即先钻比管桩略小规 格的直径钻孔，深度是桩长的(2/3-1) l,然后将管桩沿预 钻孔压下去。引孔应随引随压，中间间隔时间不宜太长，否 则孔内积水，一是会软化桩端土，待水消散后孔底会留有一 定空隙；二是积水往桩外壁冒，削弱了桩的侧摩阻力。对于较硬土质中引孔压桩还会有桩尖达不到引

7、孔孔底的 现象，施工完成后孔底积水使土体软化，使承载力达不到设 计要求。2.3桩端封口不实当桩尖有缝隙，地下水水头差的压力可使桩外的水通过 缝隙进入桩管内腔，若桩尖附近的土质是泥质土，遇水易软 化，从而直接影响桩的承载力。对于桩靴的焊接质量要求与 端板间无间隙、错位，保证焊缝饱满，无气孔。施焊对称进 行，焊拉时间控制得当，焊接完成后自然冷却10分钟左右方 可施打，因高温焊缝遇水后变脆，容易开裂。工程上比较有 效的补救技术措施是采用“填芯混凝土”法，即在管桩施压 完毕后立即灌入高度为1. 2米左右的c20细石混凝土封底， 桩端不漏水，桩端附近水压平衡，桩端土承受三相压力，承 载力能保持稳定。2.

8、 4桩顶（底）开裂由于目前压桩机越来越大，最重可达6800kn,对于较硬 土质，管桩有可能仍然压不到设计标高，在反复复压情况下, 管桩桩身横向产生强烈应力，如果桩还是按常规配箍筋，桩顶混泥土抗拉不足开裂，产生垂直裂缝，为处理带来很大困 难。另一种情况就是管桩由软弱土层突然进入硬持力层，没 有经过渡层，桩机油压迅速升高，桩身受到瞬间冲击力也容 易引起桩顶开裂，如果硬持力层面不平整，桩靴卡不进土引 起桩头折断破碎，桩机油压又下降，再压时压力不稳定，吊 线测量桩长发现比入土部分短。处理上事前改进桩尖形式（圆 锥形桩尖易滑），事后用压力灌浆把桩底破碎混凝土粘结住, 适当折减承载力设计值。25地质构造带

9、由于受构造断裂的影响，地层结构受到改变，破碎带作为地下水通道常软化持力层。压桩时虽满足终压力及桩长要求，而静载时桩又不合格。不合格桩长范可从8一30米都会出现，与规程统计的经验公式完全不符，在瘦狗岭断裂带曾有压桩长80米仍止不住，可见由于土体的破碎加上水的润滑，土的抗剪强度基本散失，压力不再随桩长的增加而增加，这 要特别引起重视。对于有软硬夹层，尤其是硬夹层不厚的情 况下，施工时桩尖到达硬夹层，由于超孔压的反向作用，使 桩的终压力满足设计要求，而施工完成后随孔压消散，土抗 剪强度还没恢复，静载时桩尖土承受更大的压力，传递到软 弱下卧层后引起该层土压缩增大，进而桩顶下沉增加，位移不满足要求。2. 6基坑开挖由于静压桩逐渐用在高层建筑中，基坑开挖不可避免。 应根据开挖深度考虑是否需要先围护开挖再沉桩的方案。边 打桩边开挖是不可取的，先打桩后开挖应考虑对称均匀，如 在中间开挖把土堆在周围就会造成四周和中心的土体高差悬 殊，同时超孔隙水压及震动会使管桩倾斜或折断，所以合理 制定基坑开挖方案是必不可少的。结语静压桩的沉桩机理非常复杂，与土质、土层排列、硬土 层厚度、桩数、桩距、施工顺序、进度等有关，有待进一步 研究。静压桩施工中出现的问题也各种各样，最常用的处理 方法是提高终压力进行复压。往往桩在做完静载