一、静力压桩
(一)静压桩机选型
压桩时利用压桩架(型钢制作)的自重和配重,将桩逐节压入土中,静力压桩宜选择液压式压桩工艺,宜根据单节桩的长度选用顶压式液压压桩机和抱压式液压压桩机,目前最大吨位可达800T,均为液压步履式底座。
根据设计荷载、土质情况、施工经验选择桩机类型,也可根据打桩前的试桩得到的相关地层、压桩力等参数进行选择,静压桩机选型参见表1。
表1静压桩机选型参照表
最大压桩力 kN | 1600~1800 | 2400~2800 | 3000~3600 | 4000~4600 | 5000~6000 | |
适用管桩 | 最小桩径 mm | 300 | 300 | 400 | 400 | 500 |
最大桩径 mm | 400 | 500 | 500 | 550 | 600 | |
单桩极限承载力 kN | 1000~2000 | 1700~3000 | 2100~3800 | 2800~4600 | 3500~5500 | |
桩端持力层 | 中密 ~ 密实的砂土层 ,硬塑坚硬的粘性土层,残积土层 | 密实的砂土层 ,坚硬的粘性土层,全风化岩 | 密实的砂土层 ,坚硬的粘性土层,全风化岩 | 密实的砂土层 ,坚硬的粘性土层,全风化岩,强风化岩 | 密实的砂土层 ,坚硬的粘性土层,全风化岩,强风化岩 |
(二)静力压桩施工工艺
静力压桩适用于软土、填土及一般黏性土层中应用,特别适合于居民稠密及危房附近环境要求严格的地区沉桩,但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有厚度大于2m的中密以上砂夹层的情况,以及单桩承载力超过1600kN的情况。
静力压桩的施工工艺:测量放线→桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→截桩或用送桩器压到指定标高。
1、桩机就位
静压桩机就位时,应对准桩位,将静压桩机调至水平、稳定,确保在施工中不发生倾斜和移动。
2、吊桩、插桩
预制桩起吊和运输时,必须满足以下条件:
(1)混凝土预制桩的混凝土强度达到强度设计值的100%才能运输和压桩施工。
(2)起吊就位时,将桩机吊至静压桩机夹具中夹紧并对准桩位,将桩尖放入土中,位置要准确,然后除去吊具。
3、桩身对中调直
桩尖插入桩位后,移动静压桩机时桩的垂直度偏差不得超过0.5%,并使静压桩机处于稳定状态。
4、静压沉桩
压桩顺序应根据地质条件、基础的设计标高等进行,一般采取先深后浅、先大后小、先长后短的顺序。密集群桩,可自中间向两个方向或四周对称进行,当毗邻建筑物时,在毗邻建筑物向另一方向进行施工。压桩施工应符合下列要求:
(1)静压桩机应根据设计和土质情况配足配重;
(2)桩帽、桩身和送桩的中心线应重合;
(3)压同一根桩应缩短停歇时间;
(4)为减小静压桩的挤土效应,可采取下列技术措施:
1)预钻孔沉桩。对于预钻孔沉桩,孔径约比桩径(或方桩对角线)小50~100mm;深度视桩距和土的密实度、渗透性而定,一般宜为桩长的1/3~l/2,应随钻随压桩。
2)限制压桩速度。压桩一般是分节压入,逐段接长,每节桩的长度根据压桩架的高度而定,施工时,先将第一节桩压入土中,当其上端与压桩机操作平台齐平时,进行接桩,一般其上端距地面2m左右时将第二节桩接上,接桩后,将第二节桩继续压入土中。对每一根桩的压入,各工序应连续进行(如图2-9)。如初压时桩身发生较大移位、倾斜,压入过程中桩身突然下沉或倾斜,桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变时,应暂停压桩。
压桩与打桩相比,由于避免了锤击应力,桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以,因而桩的断面和配筋可以减小,同时压桩引起的桩周土体水平应力也小,因此压桩是软土地区一种较好的沉桩方法。
5、接桩
(1)桩的一般连接方法有焊接、法兰接和硫磺胶泥锚接三种,焊接和法兰接桩适用于各类土层桩的连接,硫磺胶泥锚接适用于软土层,但对一级建筑桩基或承受拔力的桩宜慎重选用。
(2)应避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩。
(3)采用焊接接桩时,焊接预埋件表面应清洁,上下节之间的间隙应用铁片垫实焊牢,接桩时应先将四周点焊固定,然后对称焊接,并确保焊缝质量和设计尺寸。
接桩时,一般在距地面lm左右进行,上下节桩的中心线偏差不得大于10 mm,节点弯曲矢高不得大于1%桩长。焊接的材质(钢、焊条)均应符合设计要求,焊接件应做好防腐处理。
6、送桩
设计要求送桩时,送桩的中心线与桩身吻合一致方能进行送桩。若桩顶不平可用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的孔应立即回填。
7、压桩记录
桩在沉入时,应在桩的侧面设置标尺,根据静压桩机每一次的行程,记录压力变化情况。
(三)静力压桩的施工要点
1、基本规定
(1)静力压桩施工前应对成品桩做外观及强度检验,接桩用焊条或半成品硫磺胶泥应有产品合格证书,或送有关部门检验,压桩用压力表、锚杆规格及质量也应进行检查。硫磺胶泥半成品应每100kg做一组试件(3件)。
(2)压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度。重要工程应对电焊接桩的接头做10%的探伤检查,对承受反力的结构应加强观测。
(3)施工结束时,应做桩的承载力及桩体质量检验。
(4)同一根桩的压桩过程应连续进行,压桩时操作员应时刻注意压力表上压力值。
2、静力压桩的施工注意事项
(1)压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压,接桩时也应保证上下接桩的轴线一致,第一节桩下压时垂直度偏差不应大于0.5%,接桩时间要短,否则,会出现土体固结导致压不下去。最大压桩力不得小于设计的单桩竖向极限承载力标准值,必要时可由现场试验确定。
(2)当桩接近设计标高时,不可过早停压,否则,在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。
(3)压桩过程中,当桩尖碰到夹砂层时,压桩阻力可能突然增大,可采取变频加压的方法。忽停忽开的办法,是解决穿过砂层的较好的方法。
(4)当桩较密集,或地基为饱和淤泥、淤泥质土及黏性土时,应设置塑料排水板、袋装砂井消减超孔压或采取引孔等措施。在压桩施工过程中应对总桩数10%的桩设置上拥和水平偏位观测点,定时检测桩的上浮量及桩顶水平偏位值,若上拥和偏位值较大,应采取复压等措施。
二、锤击沉桩
锤击沉桩是利用桩锤下落时的瞬时冲击机械能,克服土体对桩的阻力,使其静力平衡状态遭到破坏,导致桩体下沉,达到新的静压平衡状态,如此反复地锤击桩头,桩身也就不断地下沉。
打桩顺序注1影响挤土方向,当土壤向一个方向挤压时,不仅使后面桩难以打下,而且还有可能使外侧已打的桩被挤压而浮起,最终会引起建筑物的不均匀沉降;一般情况下,打桩顺序应根据桩的设计标高,先深后浅、先大后小、先长后短的原则进行。
打桩顺序可分为:逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打、分段打或跳打等五种(图2-10)。
前两种打法仅适用于桩距较大(≥4倍桩径),对于密集桩群,采用自中央向两边或向四周对称施打,对于大面积的桩群,宜分成几个区域,采用分段打,并由多台打桩机采用合理的顺序同时进行施工;当一侧毗邻建筑物时,由毗邻建筑物处向另一方向施打防止锤击沉桩过程中影响毗邻建筑物。对于同一排桩,必要时可采用间隔跳打的方式。
当桩的中心距小于4倍桩径时,要拟定打桩顺序,一般宜采用后三种打法,必要时可采用预钻孔沉桩的方法。管桩间距小于3.5d(d为管桩外径)时,宜采用跳打。
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