静压沉管灌注桩在建筑基础施工中的应用探讨

出育民 （福建省第五建筑工程公司，福建 泉州 362000）

0 前言

静压桩在社会经济的推动下不断优化施工工艺，伴随土木建筑技术的不断革新，高层建筑的数量逐渐增多，静压桩作为保证工程质量的重要方法，正在被广泛的运用。我国地质条件复杂，高层建筑的质量和安全性要求极高，对静压桩技术的要求也更高。静压桩相比普通沉桩具有施工方便、无噪音、适宜复杂地质等优势，对于桩基的承载和建筑工程的质量有重要保障，有利于加强高层建筑的稳定性，促进基础设施建设的发展，对我国建筑工艺和社会经济的发展具有重要意义。

1 静压沉管灌注桩的概述

1.1 沉管灌注桩

沉管灌注桩又称为套管成孔灌注桩，利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入地基土中，然后一边浇筑混凝土，一边锤击或振动一边拔管而成的桩。沉管灌注桩目前在建筑施工中应用非常广泛，静压沉管灌注桩是沉管灌注桩的一种。沉管桩施工过程中伴随着噪音、振动、挤压等影响。

1.2 静压沉管灌注桩

静压沉管灌注桩简称静压桩，是桩基础的一种，其采用静力压桩机压桩，与普通沉管桩相比基本没有噪音。同截面桩施工过程中，静压桩的挤土效应小于锤击法施工的桩。通常采用静压桩的地基土含水量较高，孔隙较大，容易软化从而将静压桩扎入地基土层中。如果遇砂层土质，摩阻力会增加，压桩比较困难。

1.3 静压沉管灌注桩的特点

①无噪音，施工操作场地小，能定量监测单桩承载力。

②减少地基隆起和水平挤压，适宜对具有复杂施工要求的地区施工。

③减少钢筋水泥用量，降低工程成本。

④自动记录和显示压桩力，避免过度锤击造成桩身破裂。

⑤单桩垂直承载力比锤击桩小，压桩力较低。

⑥施工速度更快，工期更短。

⑦适用于软土地基，不适用于砂土层。

2 工程案例

锦绣碧湖B区B-4工程（桩基）工程位于漳州市龙文区。本工程7#、8#楼采用静压振动沉管灌注桩工艺施工。

2.1 地质概况

本工程的土层分布①-1杂填土；①-2素填土；②粉质粘土；③-1淤泥；③-2中砂；③-3淤泥；③-4中砂；④-1粉质粘土；④-2中砂；④-3砾砂；⑤残积粘性土；⑥-1全风化花岗岩；⑥-2砂砾状强风化花岗岩；⑥-3碎块状强风化花岗岩。

2.2 桩基选择

本工程涵盖范围锦绣碧湖B区B-4工程（7#～13#、39#楼及地下室）（桩基），工程采用大直径沉管混凝土灌注桩基础，沉桩工艺采用静压法施工。

静压振动沉管灌注桩，总桩数281根，桩身混凝土强度等级均为C35，桩径Φ700，单桩竖向抗压承载力特征值2700kN，桩端持力层为⑥-2砂砾状强风化花岗岩，桩端全载面进入持力层＞2d,有效桩长约为30～35m，钢筋 HRB400 级，fy=360MPa，桩身纵筋保护层厚度为70mm。

2.3 施工流程

桩基就位→安装桩尖及调整→沉管入土→双向校正→初步加压→复查桩管垂直度→正式沉管→贯入度做记录→检查沉管质量→吊放钢筋笼→浇灌混凝土→振动拔管→反插→振动拔管→做记录→成桩。

2.4 主要施工控制要点

①桩基就位。桩机移至桩位前0.8～1.0m时由现场测量员采用全站仪对桩位进行复测。桩机就位时要保持平整、稳固，不发生倾斜和移动。准确控制沉管深度，桩尖加工质量符合承载力要求。

②沉管入土。调正桩机主机上的水平仪，压桩同时可进行双向校正，保证垂直度在0.5H/100以内。沉管过程中做好记录，检查沉管质量要达到设计要求。

③钢筋笼制作。本设计为通长钢筋笼，拟按12m定尺制作，施工时若超长或不够，进行裁除或焊接加长。

④吊放钢筋笼。钢筋笼放入桩管时，对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰到管壁，钢筋笼放到设计位置时，应立即固定。

⑤防浮筋。混凝土灌注桩速度太快；混凝土塌落度太小，应控制在120～160mm之间，笼子底部制作十字钢。

⑥混凝土施工。混凝土采用C35商品混凝土，塌落度120～160mm。桩管入土施工完成时，按照桩长、超灌量等准确的计算出本根桩所需灌注的混凝土量。

⑦拔管。桩管内灌注1m左右混凝土后，先振动5～10s并拔管1m左右，然后将桩管内混凝土和碎石灌满，再开始拔管。应边振边拔管，如此反复插拔，直至桩管全部拔出。

3 质量问题和预防措施

在静压桩的实施工程中，容易由于各种因素引发沉桩质量问题，特别是要对距离、时间、高度等数据尽量精细化的控制，每个环节都要符合施工规范，以达到静压桩的质量要求。

3.1 断桩

一般容易在地面以下1～4m的软硬层结合处出现断桩，其原因是：桩间距离太小，临桩施打时土水平挤压产生横向推力使土地隆起；软硬土层对水平力传递的大小不同，对桩产生剪应力；桩身混凝土未彻底凝固，强度较小，无法承受外部压力。

预防措施：桩间距离应该大于桩径的3.5倍；科学安排打桩顺序和桩机路线，尽量降低对新桩的影响；采用合理的打桩方法如控制时间法或跳打法避免影响临桩。采用引孔减少挤土压力防止土地隆起。

3.2 缩颈

缩颈的主要成因是：土壤中含有较多水分，土体在受到强烈的挤压和振动时，容易增加较高的孔隙水压力，在拔除桩管后，新灌注的混凝土桩会承受较大的水压力；拔管太快，混凝土太少或和易性较差，混凝土出管时的扩散性较差。

预防和处理措施：降低地下水位，减小水压力，合理控制拔管速度和混凝土的凝结程度，出现缩颈的情况便可采取复打法进行应对。

3.3 桩身上抬

由于静压桩是挤土成桩，如果土中桩的数量较多，桩间距较小，后压的桩会容易引起已压的桩受挤压而上抬，特别是短桩，容易形成吊脚桩。

预防措施：合理安排压桩顺序，一般对同一单体建筑物先压中心的桩，后压周围的桩；先压深持力层的桩，后压浅持力层的桩。如果出现桩身上抬就可以采用复压法恢复桩基。

3.4 桩尖达不到设计深度

桩尖达不到深度主要有以下几个方面的原因：①土层中的孤石和障碍物较多，或者岩层太坚硬，会导致部分桩难以下压;②压桩间隔时间太长，由于设备故障等原因，使沉桩过程中断，间隔时间较长，会增加沉桩的阻力，使桩无法沉到设计深度;③接桩时，桩尖在硬土中停留时间过长，导致沉桩过程受阻。

预防措施：全面考察地质结构，提前做好技术及材料准备，制定应急方案，避免停留的时间过长。

3.5 桩端封口不实

如果桩尖有缝隙，桩外的水容易进入桩管内，如果桩尖周围的土质是泥质，容易遇水软化，会降低桩的实际承载力。

预防措施：桩靴焊接要与端板间没有间隙和错位，保证焊接的饱满度，没有气孔。合理控制焊拉时间，完成焊接后待冷却9～10min即可施打。由于高温焊缝遇水会变脆，容易出现裂缝。现在有一种“填芯混凝土”法可对此进行有效的补救，在完成管桩施打后立刻灌入高1.3m左右的C20细石混凝土封底，如果桩端不漏水，附近水压平衡，就能够保持桩的承载力。

3.6 地质构造问题

对于有软硬夹层的地质，特别是硬夹层不厚时，在施工时桩尖触及硬夹层，超孔压的反向作用会使桩的终压力达到要求，但完成施工后随着孔压的消失，土抗剪强度未恢复，桩尖土承受更大压力，压力传递到软弱下卧层造成土压缩增加，从而促使桩顶下沉，发生位移，质量达不到标准。

所以在采取静压桩之前要全面考察地质结构，尤其是断裂带，存在软硬土层结构不利于静压桩的情况，要重视土质为静压桩带来的质量方面的影响。

3.7 基坑开挖

由于高层建筑经常伴随有地下室工程，施工中，基坑开挖是不可避免的工序。应该根据开挖的深度考虑是否需要先围护开挖再沉桩的方案。避免边打桩边开挖，先打桩后开挖应该考虑对称均匀，如在中间开挖把土堆在桩的周围，就会造成四周和中心的土体有悬殊的差距，并且超孔隙水压和震动会导致管桩倾斜或折断，因此合理制定基坑开挖方案是十分必要的。

4 结语

静压桩作为工程施工中重要的工艺，应该重视施工质量。静压桩的质量受多种因素的影响，其中存在的问题成因复杂。因此，根据施工地质结构选择合理的施工方案，在施工过程中严格按照施工规范和要求进行施工，保证每一个环节都能够得到有效保障，并做好安全防范措施，减少施工中的风险和避免事故发生。提高静压桩施工的质量，保证建筑的安全性和稳定性，促进建筑行业健康稳定的发展。