靜壓樁施工技術(shù)綜述

1 引言

靜壓法施工是通過靜力壓樁機(jī)以壓樁機(jī)自重及樁架上的配重作反力將預(yù)制樁壓入土中的一種沉樁工藝。早在20世紀(jì)50年代初，我國沿海地區(qū)就開始采用靜力壓樁法。到80年代，隨著壓樁機(jī)械的發(fā)展和環(huán)保意識的增強(qiáng)得到了進(jìn)一步推廣。至90年代，壓樁機(jī)實(shí)現(xiàn)系列化，且最大壓樁力為6800KN的壓樁機(jī)已問世，它既能施壓預(yù)制方樁，也可施壓預(yù)應(yīng)力管樁。適用的建筑物已不僅是多層和中高層，也可以是20層及以上的高層建筑及大型構(gòu)筑物。目前我國湖北、廣東、上海、江蘇、浙江、福建等省市都有應(yīng)用，尤以上海、南京、廣州及珠江三角洲應(yīng)用較多。

2 靜壓法沉樁機(jī)理

靜壓預(yù)制樁主要應(yīng)用于軟土地基。在沉樁過程中，樁尖直接使土體產(chǎn)生沖切破壞，伴隨或先發(fā)生沿樁身土體的直接剪切破壞�？紫端�受此沖剪擠壓作用形成不均勻水頭，產(chǎn)生超孔隙水壓力，擾動(dòng)了土體結(jié)構(gòu)，使樁周約一倍樁徑的一部分土體抗剪強(qiáng)度降低，發(fā)生嚴(yán)重軟化(粘性土)或稠化(粉土、砂土)，出現(xiàn)土重塑現(xiàn)象，從而可容易地連續(xù)將靜壓樁送入很深的地基土層中。壓樁過程中如發(fā)生停頓，一部分孔隙水壓力會消失，樁周土?xí)�發(fā)生徑向固結(jié)現(xiàn)象，使土體密實(shí)度增加，樁周的側(cè)壁摩阻力也增長，尤其是擾動(dòng)重塑的樁端土體強(qiáng)度得到恢復(fù)，致使樁端阻力增長較大，停頓時(shí)間越長擾動(dòng)土體強(qiáng)度恢復(fù)增長越多。因此，靜壓沉樁不宜中途停頓，必須接樁停留時(shí)，宜考慮淺層接樁，還應(yīng)盡量避開在好土層深度處停留接樁。靜壓樁是擠土樁，壓入過程中會導(dǎo)致樁周圍土的密度增加，其擠土效應(yīng)取決于樁截面的幾何形狀、樁間距以及土層的性能。

3 靜壓法適用范圍

靜壓法通常適用于高壓縮性粘土層或砂性較輕的軟粘土層，當(dāng)樁須貫穿有一定厚度的砂性土夾層時(shí)，必須根據(jù)樁機(jī)的壓樁力與終壓力及土層的形狀、厚度、密度、上下土層的力學(xué)指標(biāo)、樁型、樁的構(gòu)造、強(qiáng)度、樁截面規(guī)格大小與布樁形式、地下水位高低以及終壓前的穩(wěn)壓時(shí)間與穩(wěn)壓次數(shù)等綜合考慮其適用性。

壓樁力大于4000kN的壓樁機(jī)，可穿越5~6m厚的中密、密實(shí)砂層。中型壓樁機(jī)(壓樁力≤2400kN)，穿越砂層的能力較有限，所以對其情況需進(jìn)行壓樁可行性判斷。

靜壓樁也適用于覆土層不厚的巖溶地區(qū)。在這些地區(qū)采用鉆孔樁很難鉆進(jìn);采用沖孔樁，容易卡錘;采用打入式樁，容易打碎。只有采用靜壓樁可緩慢壓入，并能顯示壓樁阻力，但在溶洞、溶溝發(fā)育充分的巖溶地區(qū)，靜壓樁宜慎用，以及在土層中有較多孤石、障礙物的地區(qū)，靜壓樁宜慎用。

小型壓樁機(jī)(壓樁力≤600kN)用于壓制預(yù)制小樁，適用于在10m以內(nèi)存在持力層(如硬塑粉質(zhì)粘土層、粉土層及中密粉細(xì)砂層等)。

4 靜壓樁施工

4.1樁的類型

用于靜壓樁施工的鋼筋混凝土預(yù)制樁有RC方樁、PC管樁、PHC管樁和PTC管樁，還有的地區(qū)采用外方內(nèi)圓空心式鋼筋混凝土預(yù)制樁。

4.2樁的沉設(shè)

靜壓預(yù)制樁的施工一般采用分段壓入、逐段接長的方法。其施工工藝為：測量定位—壓樁機(jī)就位—吊裝喂樁—樁身對中調(diào)直—壓樁—接樁—再壓樁—(送樁)—終止壓樁—切割樁頭。

4.2.1測量定位

通常在樁身中心打入一根短鋼筋，若在較軟的場地施工，由于樁機(jī)的行走而擠壓預(yù)打入的短鋼筋，故當(dāng)樁機(jī)大體就位之后要重新測定樁位。

4.2.2壓樁機(jī)就位

經(jīng)選定的壓樁機(jī)進(jìn)行安裝調(diào)試就位后，行至樁位處，使樁機(jī)夾持鉗口中心(可掛中心線陀)與地面上的樣樁基本對準(zhǔn)，調(diào)平壓樁機(jī)后，再次校核無誤，將長步履(長船)落地受力。

4.2.3吊裝喂樁

靜壓預(yù)制樁樁節(jié)長度一般在12米以內(nèi)，可直接用壓樁機(jī)上的工作調(diào)機(jī)自行吊裝喂樁，也可以配備專門調(diào)機(jī)進(jìn)行吊裝喂樁。第一節(jié)樁(底樁)應(yīng)用帶樁尖的樁，當(dāng)樁被運(yùn)到壓樁機(jī)附近后，一般采用單點(diǎn)吊法起吊，采用雙千斤(吊索)加小便擔(dān)(小橫梁)的起吊法可使樁身豎直進(jìn)入夾樁的鉗口中。當(dāng)接樁采用硫磺膠泥接樁法時(shí)，起吊前應(yīng)檢查漿錨孔的深度并將孔內(nèi)的夾物和積水清理干凈。

4.2.4樁身對中調(diào)直

當(dāng)樁被吊入夾樁鉗口后，由指揮員指揮司機(jī)將樁緩慢降到樁尖離地面10cm左右為止，然后加緊樁身，微調(diào)壓樁機(jī)使樁尖對準(zhǔn)樁位，并將樁壓入土中0.5~1.0m，暫停下壓，在從樁的兩個(gè)正交側(cè)面校正樁身垂直度，當(dāng)樁身垂直度偏差小于0.5%時(shí)才可正式壓樁。

4.2.5壓樁

壓樁是通過主機(jī)的壓樁油缸伸程的力將樁壓入土中，壓樁油缸的最大行程因不同型號的壓樁機(jī)而有所不同，一般為1.5~2.0m，所以每一次下壓，樁入土深度約為1.5~2.0m，然后松夾具—上升—再夾緊—再壓，如此反復(fù)進(jìn)行，方可將一節(jié)樁壓下去。當(dāng)一節(jié)樁壓到其樁頂離地面80~100cm時(shí)，可進(jìn)行接樁或放入送樁器將樁壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.2.6接樁

靜壓預(yù)制樁常用接頭形式有電焊焊接和硫磺膠泥錨固接頭。電焊焊接施工時(shí)焊前須清理接口處砂漿、鐵銹和油污等雜質(zhì)，坡口表面要呈金屬光澤，加上定位板。接頭處如有孔隙，應(yīng)用鍥形鐵片全部填實(shí)焊牢。焊接坡口槽應(yīng)分3~4層焊接，每層焊渣應(yīng)徹底清除，焊接采用人工對稱堆焊，預(yù)防氣泡和夾渣等焊接缺陷。焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，焊好接頭自然冷卻15分鐘后方可施壓，禁止用水冷卻或焊好即壓。硫磺膠泥錨固接頭，施工時(shí)要認(rèn)真把好質(zhì)量關(guān)。

4.2.7送樁

如果樁頂已接近設(shè)計(jì)標(biāo)高，而樁壓力尚未達(dá)到規(guī)定值，可以送樁。如果樁頂高出地面一段距離，而壓樁力已達(dá)到規(guī)定值時(shí)則要截樁，以便壓樁機(jī)移位。

靜壓樁的送樁作業(yè)可以利用現(xiàn)場的預(yù)制樁段作送樁器。施壓預(yù)制樁最后一節(jié)樁的樁頂面達(dá)到施工地面以上1.5m左右時(shí)，應(yīng)再吊一節(jié)樁放在被壓樁的頂面，不要將接頭連接起來。