大型地下室结构静压桩施工监理控制要点分析

张 鹏，齐 明（上海建科工程咨询有限公司， 上海 200032）

1 工程背景及施工难点

1.1 工程背景

某工程位于上海市普陀区。工程分为两个标段：第一标段的地下空间总建筑面积为 62 087 m2，分为南北两个区；第二标段的地下空间总建筑面积约 38 569 m2。建筑物包括机电城旧地下室和新建地下室等。

1.2 施工难点

（1）红线范围内可用场地少，基坑施工阶段平面布置和交通组织困难。具体情况如下：新建区在基坑围护设计和分坑时被视为一个整体，不能将地块割裂开来独立进行平面布置和交通组织，必须通盘考虑；场地围护结构紧贴用地红线，无可用场地，场内可有效利用的场地非常少；基坑边无法布置环路，道路交通组织困难。

（2）施工工况转换时，场内交通组织会受影响。根据围护设计方案，基坑各分区依次施工，会影响交通组织及场内堆场布置。基坑面积大，若塔吊靠近基坑边，则无法全覆盖基坑；若塔吊靠近基坑中部，则塔吊拆除困难。场地东西侧有架空电线通过，场地东侧有商务区。这些情况都加大了加固区实施穿插施工的难度。

（3）土方开挖和周边环境保护难度较大。具体情况如下：该基坑属深基坑，开挖面积大，总土方量较大且主要靠长臂挖机（或伸缩臂挖机）出土，工效较低；该基坑在挖深范围内有地下管线等重要保护对象和其他一般保护对象；场地侧面有新建成的地下管廊。

本工程桩基础施工工序为：静压工程桩施工→SMW 工法桩施工（确保 1 H 桩长安全距离）→高压旋喷桩施工→立柱灌注桩施工→双轴搅拌桩地基加固施工。以下就静压桩施工监理控制要点展开论述。

2 静压桩施工概述

静力压桩法是利用静力将桩压入地基土中的施工方法。本工程采用静压桩具有如下优点：静力压桩法施工除了桩机自身运行声音以外，基本无噪声，适宜在上海市区等建筑物密集场所和对噪声要求高的地区施工；静压用的预制桩全部实行工厂化生产，能够较大程度地保证桩身质量；在施工过程中记录每根工程桩的压桩阻力，全过程反映每根桩在压桩时的沉桩力与入土深度之间的关系，一旦出现异常情况，就能在第一时间响应并处理；自动化程度高，施工速度快，平均每台桩机每天施工桩数达 20 多根，进度较快，施工较简便。自 20 世纪 60 年代末以来，静压桩开始得到应用并迅速发展，目前在福建省桩基工程中占比已达 70% 以上[1]。

虽然静压桩具有上述优点，但并不意味着监理在静压桩施工时可以松懈。实际上，静压桩施工容易产生挤土效应，一旦对工期要求较为紧张，势必每天施打桩数将增多，加之施工组织不合理，基坑周边监控易报警，甚至在压桩过程中出现周边房屋开裂、管线损坏等诸多纠纷。本工程周边市政管线数量与种类繁多，主要包括电力、信息、架空线、上水、污水、雨水、煤气等。一旦管线泄露，可能导致较大的安全事故。因此，在静压桩施工过程中，监理项目部必须按照 JGJ/T 394—2017《静压桩施工技术规程》进行严格控制。

3 施工准备

3.1 岩土工程勘察

静压桩施工有其适用的土层，若是表层土质软弱且压机作业面承载力低的场地，则要预先加以处理，方能采用静力压桩法施工；否则会导致陷机和桩位偏移，严重时会损坏桩机和周边构筑物结构。例如，普陀区桃浦中央绿地二期工程在施工过程中出现了为数不少的异常桩（压不到标高即达到设计承载力的工程桩），此类桩虽然已压至极限承载力，但是否达到持力层尚不清楚，监理项目部经过仔细分析并总结原因，认为持力层以上的土质存在难以穿越的硬土层或地下障碍物，而岩土工程勘察中未详尽探明，导致产生工程桩施打未达到标高而压力达到设计值的异常桩，甚至是桩头尚在表层土以上而压桩力已达到极限设计值的异常桩。因此，监理项目部在进场时必须尽可能地参加岩土工程勘察报告交底，了解场地地质条件情况，明确静压桩施打时穿越的所有场地土层，并建议施工单位事先对可能的土层做好处置措施，必要时加密岩土工程勘察测点。

3.2 周围环境调查

施工前，监理项目部仔细审阅施工单位的施工方案和基坑监测报告，对周围环境进行详细调查研究，了解周围周边交通情况、周边管线情况、周边建（构）筑物及在建工程情况。监理项目部根据现场实地摸排及走访周边工程了解实际情况，若周边部分道路处于封闭或限制通行状态，监理项目部应向建设单位了解恢复通行的时间，及时提醒施工单位注意，以免处罚。监理项目部与监测单位实地调查周边管线情况，确定场地周边电力、信息、架空线、自来水、污水、雨水、煤气等管线的位置及分布，建议施工单位在施打至管线附近时，做好预防挤土效应的处置措施，一旦管线监测报警，要有应急措施。监理项目部实地调查周边建（构）筑物及在建工程情况，特别注意是否存在变电站、管廊及交叉施工的情况，提醒施工单位注意在施打至附近时，对其有相应的保护措施。上述措施都要形成书面施工方案，经监理审核后实施。

3.3 施打顺序

静压桩施工的一般施打原则是“先深后浅、先长后短、先大后小、避免密集”。若距离保护对象较远、施工场地较开阔，则宜从中间向四周进行，以防将土挤向中间，导致中间的工程桩施打不下去；若场地狭窄，四周保护对象较多，则一般倾向于图1 所示的施打顺序，即从两边向中间施打，以防将土挤向两边，使需要保护的建（构）筑物因挤土效应而遭受损坏。考虑到此施打顺序易造成中间桩周围土层被挤密的弊端，监理项目部应及时提醒施工单位采取必要措施保证工程桩正常进入持力层。

图1 静压桩施工顺序

4 静压桩施工质量控制

4.1 静压桩机

静压桩基础是由全液压静压桩机设备机械化作业完成的。监理人员要重视熟悉掌握进场的静压桩机的工作原理[2]。

静压桩机在进场前，监理项目部必须严格审查压桩机技术文件，重点审查桩机产品合格证及设备检测合格证明、型号、桩机重量（不含配重）、最大压桩力等。特别要掌握液压油缸的数量和直径，以及标定后的压力表读数与压桩力的对应关系。在试运行时，监理项目部若发现压力表读数不正常，则及时提醒施工单位进行修正；施工期间，监理旁站时务必不断观察桩机上的压力表，必要时绘制压桩力-入土深度关系表，对压桩效果作出评价并在旁站记录中有所反映。

4.2 测量及就位

施工单位在施工前会根据平面控制点和高程控制点将图纸上的桩位测放在场地上。监理项目部在施工单位完成测量定位后应采用 GPS 对桩位平面及工程进行复测，复测数据应与施工单位的测量成果进行比对，比对结果必须满足规范要求。若桩位偏差超过 20 mm，则要及时找出原因，必要时重新测量。

静压桩在开始施工时，首先应将桩机移位至预定桩位上。监理要仔细观察桩机上的 GPS 信号屏，确认桩位误差在 20 mm 以内，对不满足要求的，应立即提出调整要求，确保桩位偏差满足规范要求。

4.3 运输及吊装

工程实践表明，管桩的运输、堆放和起吊必须严格按照相关规程要求实施，否则管桩在施工前可能已遭受损伤，必将影响成桩质量[3]。运输时，应采用平板车或驳船；吊装时，应轻吊轻放，避免剧烈碰撞。有时施工单位为图方便，采用挖掘机直接在场地内进行运输，容易导致桩滑移和损伤，严重时易滚落伤人；吊装时野蛮操作，桩机经常碰撞管桩。监理在巡视过程中若发现此类情况，必须予以严格制止。

管桩进场后，监理项目部应组织总包和监理进行验收，悬挂标识标牌，按长短分开堆放；堆放场地须压实平整，不得临沟堆放，斜坡堆放；设置两道垫木，垫木搁置点应位于距桩端 0.20 倍桩长处，上下叠层搁置点不应错位。不符合上述要求的，监理应及时要求其整改。

卸桩应两点起吊，现场常采用卡扣。现场应当配置吊机，不得利用挖机进行管桩长距离运输。起吊时，桩吊点应按要求设置，若两点起吊，吊点距构件边缘 0.207 L（L为桩长）；若单点起吊，吊点距构件边缘 0.293 L。这是为了确保起吊时桩处于最佳受力状态。不符合要求的，监理应及时要求其整改。

4.4 试 桩

试桩的目的是验证压桩机选型的合理性，检验施工场地地基土承载力，复核桩身穿越土层情况以及对桩身强度的影响，综合评价静压桩沉桩的可能性并合理选择桩基持力层。通过试压桩和静载荷试验，建立该场地终压力值与单桩极限承载力标准值之间的关系，以便综合确定终压控制标准，确保桩基工程的质量。但是，施工单位往往为了加快进度，将试桩与工程桩施工同时进行，或不进行试桩即进行工程桩施打。监理若发现此类问题，应即刻要求其试桩，情况严重时，须发通知单。

4.5 压 桩

压桩的监理控制要点为垂直度。施工单位在压桩时，应在正交方向设置两台经纬仪进行垂直度观测，监理旁站时须经常复核。复核时采用标尺立于桩底部以便观测接缝处，经纬仪调平后从桩顶部接缝处向下移动至底部，读取标尺读数即为垂直度偏差。JGJ/T 394—2017《静压桩施工技术规程》规定：“当首节桩插入地面 0.5 m～1.0 m 时，桩身垂直度允许偏差应为 0.3%，压桩过程中桩身垂直度允许偏差应为 0.5%；当桩身垂直度偏差大于 1% 时，应查找原因并纠正。”因此，当首节桩插入地面 0.5 m～1.0 m 时，监理必须严格控制垂直度，因为首节桩垂直度控制不良，后续施工的桩即便垂直度符合要求，终桩误差也为首节桩误差。上海地区以摩擦桩为主，终压控制标准应以桩顶标高控制为主，终压力控制为辅，正常桩停压标准为压至预定标高。

4.6 接 桩

接桩方式有焊接和机械连接，目前现场常采用焊接方式，本文主要探讨焊接接桩的质量控制。焊接的主要质量缺陷有气孔、咬边、夹渣、焊瘤、裂纹和焊缝不饱满等。在焊接前，应保持端板清洁干燥，否则焊接时水分挥发会产生气孔；端板焊接处应做除锈工作，露出金属光泽，否则焊接的材料没有 100% 连接，焊缝质量不佳，产生气孔。

在焊接接桩时，下节桩段的桩头宜高出地面 0.5 m～ 1.0 m，以方便焊工进行焊接操作；上下节桩段应保持顺直，上下节错位不得超过 2 mm，否则会导致焊缝不平，焊工难以操作。由于桩头端板制造误差，质量参差不齐，现场常存在两节桩已对中但接头不平、接头缝隙过大、焊工无法施焊的情况。监理若发现此类问题，应立即指示焊工加设专用垫板焊接，不得采用短钢筋代替垫板。事后还应加强桩材的进场质量检查，对于端板不合格的桩材，应予以退场。在接桩焊接时，应由两个焊工对称施焊，确保工件的两边同时均匀受热、同时均匀收缩，以减少焊接变形。监理在旁站时若发现有单人施焊，应立即予以制止。焊缝应连续饱满，不得有漏焊、凹坑和未焊透等情况。监理在旁站时若发现有上述情况，应立即要求补焊。

值得注意的是，桩接头焊缝自然冷却后方可继续压桩，严禁用水冷却，严禁焊好即压；手工电弧焊的自然冷却时间不应少于 8 min，二氧化碳气体保护焊的自然冷却时间不应少于 5 min。这是因为刚经电焊受热的钢筋接头温度较高，一旦用水立即降温到常温，会改变钢筋的内部结构，直接影响钢筋的各种力学性能，继而增加脆断的可能性。因此，监理在旁站时，若发现现场工人为了加快进度，冷却时间不足即压的情况，应立即予以制止，确保桩接头焊缝应取得足够的自然冷却时间。

4.7 送 桩

送桩应采用专用送桩器。采用送桩器送桩，在每次送桩时都要吊装及归位送桩器，势必减慢施工进度，因而现场常出现采用工程桩送桩的现象。若采用工程桩送桩，易导致送桩的工程桩和施工工程桩同时损坏。特别是产生异常桩时，送桩的工程桩也应被认定为是异常桩，甚至导致两桩均报废的情况。监理若发现此类情况，应立即予以制止，要求施工单位更换送桩器进行送桩。送桩时也要观测垂直度，这是很容易被现场人员忽视的。

5 常见问题处置措施

5.1 异常桩

经项目部分析，产生异常桩的原因可能是：勘察资料与实际土层情况不符；压桩时压力过小或接桩间隙时间过长，摩阻力增大；群桩施工时，后沉的桩因挤土造成沉桩困难；等等。

前期岩土工程勘察测点无法做到全覆盖，仅以有限的测点作为代表分析场地土层分布，导致场地个别区域土层分布与岩土工程勘察报告中的结论不符。这可能是产生异常桩的原因之一。对于此类桩，监理项目部应当建议施工单位补充勘探测点，分析局部区域土层分布。若分析结果表明异常桩已进入持力层，则后续采取截桩的措施；若未进入持力层，则采取规范推荐的辅助压桩措施如复压、引孔、组合桩法、中掘法、旋喷桩辅助压桩法等进行补压。本项目现场遇到了异常桩，通常设计方建议的处理方式是，待桩身与土固结后，以两倍于单桩承载力特征值检验桩的承载力和变形值，合格后方可以下述停止条件进行大面积沉桩[4]，这点与 JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》相一致。

由于上海地区多软土，停压后，桩的承载力会随着时间的推移而增大，因而复压意义不大。经本工程实践证明，复压时已将桩机顶起，而入土深度没有明显增长，只能通过预先钻进或者改变桩尖形式方可达到良好效果。若压桩的压力过小或接桩的间隙时间过长，则摩阻力会增大，这也可能是产生异常桩的原因之一。对于此类情况，应当在满足冷却时间的前提下尽量控制接桩时间，尽快压桩送桩，连续施工，中间不得停留。因此，监理在巡视时若发现桩的停留时间过长，应及时向施工单位提出建议，要求其连续施工。

在群桩施工时，后沉的桩因挤土造成沉桩困难，特别是在施工单位采取从两边向中间施打的方式以防挤土效应对周围环境的影响时尤为明显。监理项目部推荐采取规范推荐的辅助压桩措施进行处理，后续施工单位采取智能植入桩的方式，即先采用三轴桩机钻至设计标高，然后将桩压入预定标高。这样既减小了挤土效应，又避免了异常桩的产生，取得了良好的效果。

5.2 坑边监测报警及挤土效应预防

周边管线和建筑物的监测点位移值因静压桩挤土效应而超出了报警值日变化量或累计变化量，监理项目部要求监测单位及时告知施工单位和监理项目部。为了控制周边环境的变化，必须防止或减缓挤土效应，目前的主要措施有：开挖防挤沟、设置应力释放孔、设置砂井、合理安排沉桩顺序、控制压桩速率、局部更改沉桩工艺等。

利用防挤沟、应力释放孔和砂井等工艺可以控制压桩时产生的超孔隙水压力使土体膨胀位移，从而达到减缓挤土效应的目的。合理安排沉桩顺序是指通过改变打桩顺序，使挤土效应按照预定的方向进行释放。局部更改沉桩工艺是指采用挤土效应小的沉桩工艺代替静压桩施工。上述措施可联合采用，监理项目部仔细研究以上各措施的施工工艺，并在施工后评价其效果，积累项目经验，以期在后续工程中及时提出可靠措施。

6 结 语

大型地下室结构静压桩施工难点在于对挤土效应的控制和对异常桩的处理，其质量控制的重点是桩垂直度和焊接质量。

监理项目部在进场时即积极参与岩土工程勘察交底会以及各类设计交底会，明确设计意图，了解场地土状况，提前规划可能出现异常桩的区域，及时提醒施工单位。

对于异常桩，监理项目部要全面分析其产生的原因，组织复压验证，建议施工单位采取植入桩措施，在降低挤土效应的同时，确保将桩压至预定标高。对于在施工过程中产生的质量问题，监理项目部应事先查阅大量规范，深入研究各类质量通病产生的原理和整改措施，积极组织培训，使项目部每个监理人员都做到心中有数；施工时组织大量监理人员旁站，重点控制垂直度和焊接质量，对每根桩做到事前交底、事中控制和事后留档分析，保证静压桩具有较好的施工质量。

以上均为现场施工遇到的问题及监理项目部采取的措施，在质量控制中收到了良好的效果，以期供后续项目借鉴。