静压桩在轻轨高架桥工程的应用

1、.：.；静压桩在轻轨高架桥工程的运用 【摘 要】 本文针对静压在沉桩过程中的机理，结合轻轨车场工程实例，论述了桩机的选型、有效桩长和终压力双控制施工方法，以及接桩技术及要求，并对影响压桩质量的几个关键性要素进展分析。【关键词】静压桩 机理 选型 有效桩长 终压力1 前言随着市场经济的开展及城市建立的需求，迫使建筑物尽量向空间开展，使得采用的设计单桩承载力要求越来越大。因此，在添加桩截面的同时，桩组的长度亦随之在添加。随着城市建立对环保的高规范要求，以及工期、投资效率等方面的要求，静压桩的设计、施工也逐渐成为城市高层建筑桩根底施工的主流。静压法施工是经过静力压桩机的压桩机构经压桩机自重和机架上的

2、配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺，此工艺施工质量可靠、无振动、无噪音、无冲击力、无空气污染，以及工期短、集中预制本钱低等到优点，适用于绿色岩土工程的要求。特别是在一些湿陷黄土地域、湖相堆积地域及海相堆积地域，静压桩更是成为首选。本文结合武汉轻轨车场工程实例，针对静压在沉桩过程中的机理，论述了桩机的选型、有效桩长和终压力双控制施工方法，以及接桩技术及要求，并对影响压桩质量的几个关键性要素进展分析。2 静压桩沉桩机理沉桩施工时，桩尖“刺入土体中时原状土的初应力形状遭到破坏，呵斥桩尖下土体的紧缩变形，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越其抗剪强度时，土体发生急剧

3、变形而到达极限破坏，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，粘性土领会向上隆起，砂性土那么会被拖带下沉。在地面深处由于上覆土层的压力,土体主要向桩周程度方向挤开，使贴近桩周处土体构造完全破坏。由于较大的辐射向压力的作用也使临近桩周处土体遭到较大扰动影响，此时，桩身必然会遭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，桩将继续“刺入下沉。反之，那么停顿下沉。压桩时，地基土体遭到剧烈扰动，桩周土体的实践抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差别。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

4、，土体对桩周外表产生摩阻力。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，剪切面普通发生在临近于桩外表处的土体内，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用，其值可占沉桩阻力的5080，它与桩周处土体强度成正比，与桩的入土深度成反比。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，密砂受松弛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

5、成层土地基中，硬土中的桩端阻力还将遭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添加而增大。下卧为软土时，在临界厚度以内桩端阻力将随压入硬土的添加而减少。普通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要素影响而暂停压桩的间歇时间的长短虽对继续下沉的桩尖阻力无明显影响，但对桩侧摩阻力的添加影响较大，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，应合理设计接桩的构造和位置，防止将桩尖停留在硬土层中进展接桩施工。3 静压桩机的选型原那么静压桩机的选型原那么主要是根据单桩设计荷载而确定。但

6、在一样的单桩设计荷载下，不同的地质条件，对压桩机的选型有着一定的影响。压桩机是靠设备的自重作反力，使桩段下沉至设计标高的。因此设备的自重是最重要的参数。但为了到达荷载分量并能正常任务，除了液压、电器等需优化组合外，机身、长履、短履等非常重要。机身没有足够的强度与刚度是无法满足宏大压力的传送。长、短履假设没有足够的触地面积，不仅在施工时容易沉陷，无法施工，更容易损坏机体。既使强行施工，由于机身不易调平，而无法控制桩段入土质量。普通情况下，长履的触地压强为100kpa，短履为11 kpa。就武汉轻轨车场及综合维修基地G-1标段所运用的YZY-600型静力压桩机而言，额定分量为600吨，长履的触地面

7、积为30 m22=60 m2，短履触地面积为27.3 m22= 54.6m2。桩机对桩段的压入力，即为整机分量减去两条长履的分量。由于桩机施工时两条长履起到支承、调整机向及维护整机平安的作用。另在单桩荷载一样的情况下，不同的土质，有着不同的压入力要求。对于湿陷性黄土地域，桩段入土时桩尖阻力小，但由于土体后期回固好，故单桩承载力相应较大。对于细中砂层埋藏较浅，砂层较厚的湖相堆积及海相堆积区，由于桩尖阻力大，入土难度相应增大，且淤泥质土摩擦力小，故单桩承载力相应较小。依上述两点，根据施工阅历及检测结果，利用系数调整法，选用适宜于桩基设计要求的机型。桩型吨位计算式如下：选用桩型吨位=设计荷载平安系数

8、土质调整系数富余系数+长履对于武汉地域，土质调整系数普通为1，压入力富余系数取10%20%，平安系数取2。就本工程而言，车场桩基设计单桩荷载为2400KN，那么选用桩型吨位为：240211.15+48=600吨故本车场静力压桩机型号选为：YZY-600型。在现场实践施工过程中，YZY-600型静力压桩机完全能满足设计要求荷载，且桩机不存在沉陷等景象发生。4 双控法在压桩过程中的运用双控法即为设计标高有效桩长与油压值终压力双重控制方法。在正式进展压桩之前，必需先根据规范要求进展试压桩，到达一定的回固期要求后，对该实验桩进展承载力检测，以确定静力压桩机在施工过程中的油压值读数终压力与实践单桩极限承

9、载力之间的系数关系。因在静压桩施工完后，土体中孔隙水压力开场散失，桩周围土体开场回固，桩身与桩周土体摩擦力继续添加，直至土体稳定，这时桩身的承载力应称作为极限承载力。此值往往比终止压桩时的油压值读数终压力要高出很多。因此油压值读数终压力与极限承载力是两个不同的概念。两者在数值上不一定相等，但又有一定的内在联络，都与桩长、桩周土及桩端土的性质有关。这就要求在工程施工之前一定要进展试压桩任务，检测其承载力后，找出两者之间的系数关系。武汉轻轨车场A-1标段12区试桩检测结果显示，该区静力压桩机油压表读数当到达8.0Mpa该压桩机校订报告中相对应的数值为2130KN时，即可满足设计荷载2400KN的要

10、求。而在11区试桩检测结果显示，该区静力压桩机油压表读数当到达8.5Mpa该区压桩机校订报告中相对应的吨位数为2320KN时，方能满足设计荷载2400KN的要求。业主、设计院及监理公司根据试桩检测报告，针对各区段确定了不同的上、下限油压值以进展施工过程控制。但由于#区的静压桩不是同一个桩机施工，两桩机的油压表校正系数并不一样，且两个区段的地质情况相当复杂并不一样，导致#区在满足一样的设计荷载条件下其桩机的油压下限值结果不一样。当在压桩过程中出现未到达下限油压值时，为满足设计规定，根据业主、监理及设计院三方结合确定，此类情况须在设计标高的根底上超送1m，进展贯入度控制，假设超送1m后其油压值还未

11、到达下限值时，应报请设计院进展设计修正处置，普通添加承台下的桩数或桩长以满足整个承台的设计承载力要求。区静压桩施工时，由于地质重要条件差，能够夹有软土层，单桩油压值读数大部分不能满足下限值要求，最后建议设计重新根据施工记录所显示的油压值数进展承载力核算，并采用了增架桩数来满足设计承载力的要求。当压桩过程中实践油压表读数到达或超越了上限油压值要求时，可停顿压入，此种情况那么根据上限油压值数值控制其单桩承载力。但此类桩停顿压入的前提是桩的有效桩长必需到达设计数值的2/3以上，否那么有能够会出现单桩极限承载力数值过高的假象，如遇孤石、建筑渣滓等。 本工程所在区域主要属于湖相堆积区，地质情况相对较复杂

12、，且同一承台各桩位下地质炯异，这就直接导致着各桩桩尖标高相差很大。在施工过程中，应该尽量满足设计有效桩长和平共处贯入度要求。只需保证了桩段的有效压入深度，方能提高桩周身的摩擦力，以提高静压桩的单桩极限荷载。5 接桩技术及要求静压桩的另一大优点是预制工厂化。但遭到制造及运输条件的限制，只能分段制造，用钢制桩帽衔接。上、下两桩衔接得好与坏直接影响到桩身质量。这就要求预制桩在预制时，桩端平面必需与桩中心线垂直成90，防止上桩端面与下桩端面接触处成线状或点状。在这种情况下，上桩与下桩之间极易在强大的压入力作用下晚将焊缝剪开，构成断桩，在土体回固挤密作用下将上桩抬起而最终构成浮桩。根据传统工艺及图集要求

13、，上、下两节桩之间用楔形铁片填实并焊牢。焊缝应延续丰满。即对程度四条衔接缝进展施焊并对楔形体垫实后焊牢。程度缝焊完后再用四个角铁将桩帽加固，对其施以竖向贴角堆焊，并将角铁两端封锁，使上、下两桩构成一个可靠的衔接体。但由于传统衔接工艺的衔接质量遭到预制、现场焊接工人操作程度及焊接耗时的影响，质量往往达不到规范要求。在轻轨车场工地，我们采用了一种新的衔接方法：套入式焊接。即将下桩钢帽比上桩钢帽制造时稍大一些，构成一大一小的契形两件箱型构造体，然后施焊封锁。为了防止因钢帽在预制桩预埋过程中出现的倾斜或不程度在上下桩衔接体内构成线状接触和点状接触，我们在下桩钢帽契形体内填充已加温的冷硬性高强度的填充资

14、料硫磺胶泥。然后将上桩套入下桩契形体内。校正后下压，使硫磺胶泥充分发扬填充作用，最后施以横向角焊。6 影响压桩质量的几个关键性要素除上述接桩的好坏直接反映了压桩的质量外，桩段在静压过程中能否铅垂也是影响质量的一个重要要素。桩身倾斜后，桩段与土体之间的接触面只需三个，而另一侧面土体根本没有摩擦阻力存在，无形之中，桩段的极限承载力减小了。另一方面，与之相对应的一侧土体因受承台所传送的荷载作用而增大了土体的竖向的作用力，当地质属于不良形状时，该土体那么被桩身传送的压力而下沉，最终导致整根桩段下沉。在实践静压施工过程中，从桩段起压至压入终了，应有专人进展桩段的垂直度检测任务。压桩速度的快慢，同样是影响压桩质量的关键性要素。当压桩速度过快时，油压表读数会比正常速度下的油压值大，不能真实地反映施工荷载值，而且会由于抽检频率不高时漏检，构成质量隐患。如何正确地域分与判别此类桩的实践施工荷载，首先应搜集第一手原始资料，并且摸清此类桩的静压速度，然后从中抽出具有代表性的桩进展大应变检测或静载实验，确定极限承载力与油压值相对应的关系。7 终了语静压桩的沉桩机理非常复杂，与土质、土层陈列、硬土层厚度、桩数、桩距、