静压管桩施工中的质量安全问题分析

黄世远

摘要:静压管桩将预应力管桩的优点和静压法施工的优点完美结合了起来,随着人们环保意识的日益增强,其在工程建设中的应用日益增多。文章介绍了静压管桩的特点以及施工工序,并对静压管桩施工中的质量安全问题进行了分析研究。

关键词:静压管桩;静压法施工;质量安全

中图分类号:TV71 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)24-0135-02

静压管桩是指使用静压法施工的管桩。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桩架上的配重作反力而将预制桩压人土中的一种具有发展前景的沉桩工艺。静压施工法早在20世纪60年代在上海开始研究应用。到80年代,随着压桩机械的发展和环保意识的增强进一步得到推广。至90年代,压桩机实现系列化,且最大压桩力为6800kN的压桩机已问世,既可施压预制方桩,也可施压预应力管桩;适用的建筑物已不仅是多层或中高层,也可以是20～35层的高层建筑。发展至今,压桩机的最大压桩力已经高达9000kN。目前,我国湖北、广东、上海、天津、陕西、江苏、浙江、福建、山东、河南、广西、海南、山西、辽宁等省、市、自治区都有应用,尤以武汉、上海、南京、广州及珠江三角洲应用较多。

一、静压管桩特性

(一)静压管桩施工工序

静压预制桩的施工,一般情况下都采用分段压入、逐段接长的方法。基本流程为(图1所示):测量定位——压桩机就位——吊桩喂桩——桩身对中调直——压桩——接桩——再压桩——(送桩)——终止压桩——切割桩头。

(二)静压管桩特点

1.主要优点:(1)具有预应力管桩的所有优点;(2)施工时无噪音、无震动、无油烟,环保性强,适合在市区和其他对噪音、震动有限制的场地施工,比如学校、医院、办公楼及住宅小区、精密仪器房等附近区域等;(3)施工应力比锤击桩小,且桩身在施工过程中不出现拉应力。

2.缺点和局限性:(1)对场地的要求高,特别是大吨位的压桩机,在新填土、吹填土、淤泥地区及积水浸泡过的场地施工会出现陷机情况;(2)由于压桩机的限制,压边桩时有最小间距要求,而且压边桩的压桩力一般不会很高;(3)压桩时穿透土(岩)层的能力没有锤击桩强,尽管已经出现大吨位压桩机,但在有些地质条件下压桩效果也不是很理想。

(三)静压管桩的压桩机理

静压管桩的压桩是利用压桩机自重和配重做反力,以卷扬机滑轮组或电动油泵液压方式施加在桩顶或桩身上,当施加给桩的静压力与桩的入土阻力达动态平衡时,桩在自重和静压力作用下逐渐压入地基土中。

静压管桩压桩的过程也是挤土的过程,在压入过程中造成了桩周土体的复杂运动。当桩尖“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,土体对桩尖相应产生阻力。随着桩的压桩压力的增大,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(黏性土)或挤密侧移和下拖(砂性土),桩尖下土体被向下和侧向压缩挤开,桩继续“刺入”到下层土体中,随后桩周土体继续被压缩挤开。

压桩过程中,在穿过上覆软土层时,压桩阻力较小。主要是因为对于上覆土层为较软上层,如饱和黏性土、淤泥等,其瞬时排水固结效应不明显,体积压缩变形小,桩体在贯入时会产生超静孔隙水应力,桩体贯入的瞬间,在靠近桩土界面的5～20mm土层,由于超孔压最大,在桩表面形成水膜,从而降低沉桩贯入阻力。当将桩压到硬塑一坚硬的风化残积土、强风化岩等持力层时,压桩力会急剧上升。因为将桩压到持力层时,在压桩力剧烈的挤压挤密作用下,桩端附近的土已经不是原状土,而是形成超压密土层区和挤密加固区,强度比原状土的强度高。压桩完成后,随桩侧土孔压消散、再固结和触变恢复,最终形成一层紧贴于桩表面的硬壳。

二、静压管桩施工方法控制

1.静压管桩在施工前不受影响的地方找出基线和水准点,便于进行施工前的测量。

2.桩身混凝土进入运输场前,需确保混凝土的强度达到100%,不达标提前进行筛检。桩身混凝土在起吊点符合力学原理要求,捆绑牢固,另外在吊索与桩之间要加衬垫,距桩顶端0.2 m处设置吊点,起吊时小心谨慎,保持水平起升,避免碰撞和震动。

3.采用静压法施工,对桩架安全尤为注意,保证桩架挺杆和桩帽将预应力管桩镶嵌牢固,在沉桩时在桩架的两滑道中间, 桩位置及垂直度经校正后进行,桩身质量要严格控制,在桩就位时要全面仔细地检测。

4.起重钩吊桩就位要安全省力,确定好桩的吊点定位,利用起重钩吊桩就位。

5.其他情况,如果承载力超过单节桩承受范围,需要续桩或接桩,满足承载力。

三、静压管桩施工的质量控制

(一)质量预控

1.施工质量的控制不仅仅是施工单位的质量控制,建设单位、监理单位、设计院和检测单位要相互形成一个质量管理网络,在质量管理网络中信息资源相互共享,每一方单位对质量控制均主动参与到质量管理中来。确定了以压桩终压力控制为主,桩顶标高控制为铺的施工标准。

2.制定质量评定制、质量奖罚制度、质量例会制度、质量问题处理制度。

3.建立健全质量责任制: 分工明确,项目经理是质量的主要负责人,质量检查员、施工员、材料员、技术员分别承担相应的质量责任。

4.管桩施工单位派驻现场的施工员、质检员、测量员、桩机司机、电工、焊工等施工人员必须持证上岗,确保了工程的顺利进行。

5.地质勘查报告是个重要的参考文件,在施工前要认真地查看,并且审查出报告的勘察公司的资质,一般应具有甲级资质。从勘查报告中对施工区域的地质构造要有清楚的认识,做到心里有底,以供静压桩施工时参考。

6.技术交流会在施工前有必要召开,一般有施工单位负责人对施工人员进行了详细的技术交底,明确了施工流程,对施工可能会出现问题的地方进行提前预测,并提出解决问题的方案提前进行交流。

7.检验制度的完善是保证质量安全的提前,一般对原材料质量、仪器和设备进场的检验都必须形成固定的检验制度,检验时在监理监督下进行,为防止问题发生,保证质量施工结束后进行抽样检测。

(二)施工过程中的质量控制

1.管桩质量,对管桩进行外观检查,尺寸偏差和抗裂性检验。施工现场着重检查砼抗压强度能否达到设计要求。

2.对压桩机传感设备的完好情况进行检查,灵敏度达到了施工要求的精度。

3.现场预应力管桩堆放整齐,布局合理。

4.接桩可采用机械快速接头,亦可采用焊接接头。

5.采用两台J2 经纬仪、夹角90°方向进行施工期间的垂直度监测。

6.压桩过程碰到硬土层,不能用力过猛,管桩抗弯能力不强往往容易折断,抬架时也要轻抬轻放。

7.当一根桩压完后,有露出地面的桩段,在移动压桩机前将其截断,严禁利用压桩机将桩强行扳断。

8.施工过程中对压桩记录要实时进行记录分析,桩身就位深度,以及随深度而产生的压力值,要及时进行收录,做到实时分析二者的关系曲线,保证安全施工。随着施工过程进行,及时记录桩身入土深度和该深度时的压力值,正确记录入土深度和压桩力的关系曲线。

(三)检验(验收)控制

桩基完成后依据国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106- 2003规定对管桩进行了质量评定。按每台班、同规格划分检验批,检验批施工质量按主控项目和一般项目验收。

1.管桩低应变动力检测(反射波法)检验桩身完整性。

2.静力载荷试验:主要检测单桩极限承载力,沉降量回弹后残余变形情况。

四、结语

本文对静压管桩特性进行分析,针对静压管桩施工中的质量安全进行分析研究,使人们对静压管桩概念有了清晰的认识,并在施工质量控制方面总结了宝贵的经验,为今后的静压管桩施工的质量管理工作积累了丰富的经验。

参考文献

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