液压静压桩施工工法.doc

液压静压桩工法 目录 一.前言2 二.沉桩机理2 三.特点及适用范围2 四.施工工艺3 五.施工注意事项3 六.施工机具5 七.劳动组织9 八.质量要求10 九.施工安全注意事项11 十.技术经济分析11 十一.工程应用实例分析11 一.前言 液压静压桩就是通过液压静压桩机,利用其本身的重量包括配重作为反作用力,克服压桩过程中，桩周土侧壁摩阻力和桩端土的阻力,将桩徐徐压入土中。 液压静压桩开始于八十年代后期，相对于锤击桩而言，它具有沉桩速度均匀、无噪音、无振动、能自动显示压桩力、昼夜施工等优点。随着九十年代初期高层建筑的快速发展，单桩竖向承载力越来越高，液压静压桩机的吨位也随着增大，目前最大吨位已达到650-700T，最大单桩承载力由初期的120T提高到现在的250T左右，故近几年来广泛地应用于工业厂房、综合办公大楼、高层建筑的桩基施工中，并取得了良好的技术经济效果。 二.沉桩机理 液压静压桩属于挤土桩。桩在压入过程中对周围土体进行排挤，使地基的侧向应力增加，从而导致土的密度的增加。它的挤土效应取决于桩截面的几何形状和压桩力。对同样截面的桩截面来说，静压桩的挤土效应小于打入桩。 一般来说，采用静压桩工艺的地基土含水量较高，孔隙比较大，在桩受垂直静压过程中，桩尖直接使土产生冲剪破坏，伴随或先发生沿桩身土体的直接剪切破坏，从而也产生了超孔隙水压力，扰动了土体结构，使桩周约一倍桩径土体的抗剪强度降低，发生严重软化粘性土或稠化粉土、砂土，出现土的重塑现象，从而可连续地将静压桩送入很深的地基土层中。相反，若遇砂层，超孔隙水压力消散，则摩阻力增加，压桩困难。 三.特点及适用范围 1静压桩具有无震动、无噪声、场地小和能定量监测单桩承载力等优点，尤其适合在人口密集的市区及建筑群中施工。 2施工引起的土体隆起和水平挤动比打入式桩小，适宜于危房、精密仪器房、岸边和地下管线多的地区内施工。 3由于避免了锤击应力，可减少钢筋和水泥用量，降低工程造价。 4压桩力能自动记录和显示，桩的承载力有保证，并且避免锤击过度而使桩顶或桩身开裂的现象。 5压桩力有限，单桩垂直承载力相对锤击桩来说较低。 6施工速度快，工期短。 7只适应于软土地基，不适用于贯穿厚度大于2m的中密以上的砂土夹层或进入中密以上的砂土持力层。 四.施工工艺 静压桩施工工艺分为定位、桩尖就位、对中、调直、压桩、接桩、再压桩、送桩等过程。 1定位根据控制点和控制轴线，定出施工桩位，并在桩位中心插入一根短钢筋，洒上石灰粉使桩位标志明显。 2桩尖就位、对中、调直对于步履式全液压静压桩机而言，通过大、小船行走油缸的动作，作纵横向的行走，从而将桩尖对准桩位，并开动压桩油泵将桩压入土中2m后停止压桩，用两台经纬仪校正桩在两垂直方向的垂直度。 3压桩利用夹紧器的浮顶增力原理，夹紧工程桩，用压桩油泵的压力将桩压入地下。每次压桩行程为2m。当压完第一行程后放松夹紧器装置，用压桩油缸提起夹紧器，当夹紧器到位后，再次夹紧压桩，如此循环。 4接桩当下一节桩压到露出地面0.5～1.0m时，应接上一节桩。 5送桩送桩可用专用的送桩器，也可用一节长度超过要求的桩，放在被送的桩顶上便可送桩。 6移位若桩顶高出地面一段距离，而压桩力已达到规定值时则要截桩，以便桩机移位。 五.施工注意事项 1因压桩机自重很大，对地面承载力要求较高，故在地面松软处施工时要及时采取加固措施，以确保压桩机的平衡。 2压入力由压力表反映，在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时，要停机，对地质资料进行分析，看是否遇到障碍物或产生断桩情况等。液压静压桩机的压入力与压力表读数换算式如式1所示。 F2PSG－－－－－－－－－－－1 式中F--------- 压入力； P--------- 压力表读数； S--------- 压下油缸活塞面积； G--------- 夹头箱、压下油缸柱塞及送桩器三者重量之和。 3实践表明因接送桩的中途停留25～30分钟使得压桩阻力增长36～68。而且，停留时间较长，其阻力增长越多；压桩入土越深，其阻力增长也越大。故静压桩施工时不宜中途停顿。必须接桩停留，宜考虑浅层接桩，还应尽量避开在好土层深度处停留接桩，且尽可能缩短接桩时间。 4桩压入过程中，需随时用两台经纬仪从正面和侧面校正其垂直度，确保桩的垂直度偏差小于0.5。 5施工时，整体沉桩流水要合理安排，避免向单一方向推进。当桩距小于3.5倍桩宽时，压桩顺序应符合下列规定①对于密集桩群，自中间向两个方向或向四周对称施压；②当一侧毗邻建筑物时，由建筑物一侧向另一侧施压；③应严格遵守“先密后稀、先深后浅、先长后短”三原则施压。 6由于静压桩不同于打入桩，邻近桩相互挤土的干扰影响很小。实践证明，对于压入同样深度土层的压桩力，并不随邻近的压桩先后而有所不同有条件时，邻近桩施工间隔时间不能太长。故施工中注意此点，在局部桩群中施工时，就可以灵活地安排施工顺序，以减少桩机的移位及行走时间。 7终止压桩的控制原则如下对于摩擦桩以达到桩端设计标高为终止条件；对于端承摩擦型桩，是以设计桩长控制为主，终压力值作对照为控制条件。 六.施工机具 1施工机具 施工主要机具是液压静压桩机及其配套设备详见表1。目前常用的HY型系列液压静压桩机，其主要技术参数详见表2其中HY-400型液压静压桩机正视图、俯视图见图1、图2。 每台班施工主要机具及配套设备一览表 表1 序号 机 具 名 称 型 号 规 格 数 量 备 注 1 液压静压桩机 HY系列 YZY系列 1台 每个系列最大吨位分别有300T、400T、500T等 2 吊 车 30T 1台 拆装机械及喂吊桩 3 电焊机 BX1-500-2F 2台 交流电焊机、电焊接桩 4 气割设备 1套 切割角钢等 5 经纬仪 J2 2台 定桩位、校正桩的垂直度 6 水准仪 DS3 1台 测定高程及控制桩顶桩高 7 送桩杆 9m 1根 钢制，送桩时用 HY型系列液压静压桩机主要技术参数 表2 型号 参数 项目 单 位 HY-300 HY-400 HY-450 HY-500 HY-600 大 身 横向行程一次 米 3 3 3 3 3 纵向行程一次 米 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 最大回转角 度 18 18 18 18 20 纵横向行走 前行 米/分 2 2 2 1.8 1.8 速 度 回程 米/分 4.2 4.2 4.2 4 4 最 大 压 入 力 吨 300 400 450 500 600 最 大 锁 紧 力 吨 760 900 1000 1000 1000 油 泵 系统压力 兆帕 31.5 31.5 31.5 31.5 31.5 最大流量 升/分 143 143 143 154 167 电机总功率 千瓦 85 85 85 92 100 接 地 比 压 大船 吨/米 9.2 12.3 13.8 13.8 14.2 小船 吨/米 9.8 13.1 14.7 15.7 17.5 整 机 外形尺寸长*宽*高 米 10.6*9*8.6 10.6*9*9 10.6*9*9 11*9*9.1 11.1*10*9.1 自 重 吨 150 180 190 200 200 配 重 吨 180 250 290 340 430 大 身 外形尺寸长*宽*高 米 7.8*3.5*1 7.8*3.5*1 7.8*3.5*1 7.8*3.5*1 7.8*3.5*1 装 运 重 量 包括牛腿 吨 40 43 45 50 52 2施工机具的选择 ①压桩力与单桩极限承载力的关系 压桩力与单桩极限承载力在概念、性质、数量大小及作用效果等方面均存在显著差别。压桩力包括桩尖土层阻力和侧壁土滑动摩阻力，且主要来自压桩机克服桩尖土层的抗冲剪阻力，即压桩力随着桩尖土体的抗冲剪阻力大小而波动，说明此时桩侧摩阻力非常小。单桩极限承载力包括桩端土支承力和桩侧土摩阻力，且大多数单桩极限承载力发挥，主要是取决于桩侧土层的摩阻力端承桩除外。这是由于压桩终止后，随着时间推移，桩周土体中孔隙水压力逐渐消散，土体发生固结，桩周土的摩阻力逐渐恢复和提高，从而使静压预制桩获得较大承载力。在固结系数较高的软土地区，静压桩获得的单桩极限承载力可比最终压桩力高出二至三倍。由此可见，单桩极限承载力大于和小于压桩力的情况均存在。 同时也说明了选择压桩机械时不能单纯依据单桩极限承载力。 ②压桩机械的选择 压桩机械选择的主要依据是压桩力的大小。根据工程实践经验，压桩力可以根据静力触探Ps值及桩侧土层摩阻力进行预估。式2、3就是根据工程实际资料经数理统计分析得出的，它可以作为选择压桩机械和分析沉桩可能性的依据。 PcKPc－－－－－－－－－－－2 n Pc2PsAp0.07Up∑fili－－－－－3 i1 式中 Pc ------压桩力； Pc------平均压桩力； Ps ------桩端土层的静力触探比贯入阻力； Ap ------桩的横截面面积； Up ------桩的截面周长； fi ------第i层土的摩阻力值； li ------第i层土的厚度； 其中，由于地质情况的复杂性、所选地质参数的平均性、施工后期的挤土效应导致C、Φ值的提高及桩截面的不同，故乘以影响系数K。fi值可由各层静力触探指标Ps值进行估算或根据地区经验选定。影响系数K值在1.1～1.3之间,且主要取决于Ps、Ap值的大小情况,即视Pc值而定。一般情况如下 如Pc250T K取1.3 250T Pc350T K取1.1 根据式2、3进行压桩机械选择时，所选择的压桩机最大压桩吨位必须接近或大于所预估的压桩力才行。否则，将给沉桩带来一定的困难。 七.劳动组织 考虑到液压静压桩能连续24小时操作,故施工组织时按双班制考虑。 每个台班由12人组成，其中 1前台指挥1名。负责前台桩的起吊及喂桩，调整插桩时桩的垂直度在两台经纬仪的配合下，并指挥桩机移位及桩的定位，及时组织力量排除施工中出现的故障。 2后台指挥1名。负责后台桩的起吊及运输，并能定时定量确保合格成品桩运至前台处。 3桩机司机1名。负责压桩机的操作及日常维修保养。按照设计要求的施工工艺，正确操纵机械进行桩的定位、调整桩的垂直度、压桩及桩机的移位行走。 4吊机司机1名。负责吊机的操作及其日常维修保养。在前、后台的指挥下，正确进行桩的起吊、运输及喂桩。 5电工1名。负责现场全套施工机械电器设备的安装和安全使用。 6机修工1名。负责现场全套机械的正常运转和维修保养。 7起重工2名。在前后台的指挥下，负责桩的起吊、运输及喂桩，并配合前台指挥及桩机司机进行桩的定位。 8施工员2名。负责桩基的定位及校正桩的垂直度，施工中及时作好各种原始记录，并及时解决施工中出现的技术问题。 9电焊工2名。负责桩的焊接并切割角钢等。 八.质量要求 1主要标准 ①桩位允许偏差单排或双排条基中，垂直平行条基纵轴方向为10cm15cm；桩数为1～3根桩基中的桩为10cm；桩数4～16根桩基中的桩为1/3桩边长或桩径；桩数大于16根桩基中的桩，其最外边桩为1/3桩边长或桩径，中间桩为1/2桩边长或桩径。 ②桩身垂直度小于0.5设计桩长。 ③桩顶标高偏差－5～＋10cm。 2单桩承载力检测 ①静载试验 一级建筑桩基和地质条件复杂、桩的施工质量及确定单桩竖向承载力的可靠性低、桩数多的二级建筑桩基，在工程桩施工前应采用静载试验对工程桩单桩承载力进行检测，检测数量不宜小于总桩数的1，且不宜少于3根。 ②桩基动测 未进行单桩静载试验的一级、二级建筑桩基及三级建筑桩基，基坑开挖后，均可采用动测法进行桩基检测，以判断桩身质量的完整性及单桩承载力是否达到设计要求。 九.施工安全注意事项 1顶升油缸或回程动作，要分层次交换进行。单个油缸动作，每次不得超过50mm；两个油缸同时动作，每次不得超过100mm。 2作业人员应密切配合，随时调整桩的垂直度，以免断桩。 3作业时应设围栏和标志，非作业人员要离开桩机10m以外。作业人员也不得靠近桩机底座的升降部位。 4新开机时，要空负荷运转3～5分钟，使系统液压温度有一定升高，同时液压循环后，先排除油缸和管路中的空气。 5压桩时，如液压油温度达800C，应待降温后再继续施工。 6在施工中，出现浮机现象时，应使桩机先回位，然后再继续施工。 7操纵手柄变换位置时，必须先回到中位然后再变位，避免动作过猛，机车出现冲击震动。 十.技术经济分析 1钢筋用量静压桩的最小纵向配筋率不小于0.4，相对于锤击桩的最小纵向配筋率不小于0.8而言，其纵向配筋率减少不小于0.4。 2水泥用量对于同样的地质条件，选用静压桩较锤击桩能减少5～10水泥量。 3施工效率由于静压桩施工无噪音，可连续24小时施工，通过现场试验及工程应用，对于桩长30m左右，送桩深度2～6m的静压桩，每台机可完成10根/天。 十一.工程应用实例分析 1上海新兴技术开发区漕河泾九期标准厂房位于上海市闵行区虹漕路、钦州北路，基础采用静压桩。50厂房基础桩型为ZHb-240-14.514.5B,桩长29m,电焊接桩，单桩承载力为90T，总桩数184根。51厂房基础桩型为JZHb-245-1415B，桩长29m，电焊接桩，单桩承载力105T，总桩数228根。桩砼标号均为C35,送桩2～3m。 根据地质报告，各地层主要特征及侧壁摩阻力如表3所示。 地层主要特征表 表3 层 序 地 层 名 称 层均厚 lm 静力触探比贯入阻力PsT/m2 侧壁摩阻力 fT/m2 ①－1 杂填土 1.85 ①－2 浜填土 1.65 50 1.0 ② 粘土 1.45 61 1.5 ③ 淤泥质粘土夹粉质粘土 2.55 31 1.5 ③夹 砂质粘土 0.85 167 1.5 ④ 淤泥质粘土 10.95 35 1.8 ⑤－1 淤泥质粉质粘土夹粉砂 8.95 93 4.0 ⑤－2 砂质粉土 4.85 639 6.0 根据式2、3及表1－1，则50、51厂房桩基的静压桩力分别为 50厂房压桩力Pc213.52T Pc1.3Pc277.6T 51厂房压桩力Pc 268.98T Pc 1.2Pc322.8T 故施工前选择静压桩机的吨位时，50厂房桩机最大吨位必须大于277.6T，51厂房桩机最大吨位必须大于322.8T，否则将给沉桩带来困难。 实际施工时，50厂房选择的压桩机型号为YZY－400，51厂房选择的压桩机型号为HY－400，均满足了最大压桩吨位大于压桩力的要求，而且还留有相当大的余地，故施工时沉桩较顺利。 该静压桩工程结束后，从静压桩机油压表读数换算成压桩力来看，50厂房桩基最大压桩力为287T平均值为210T，与Pc值接近，51厂房桩基最大压桩力为296T平均值为240T，与Pc值接近，均与计算结果相接近，说明了根据式2、3来选择压桩机械的可行性和可靠性。 九期厂房静压桩工程计划工期50天，实际施工中扣除停电等因素影响，仅用了20天就完成了412根桩的施工任务，平均每台机日完成桩数10根，取得了良好的经济效益和社会效益。 2美丽园商厦位于上海静安区江宁路、康定路路口，基础施工采用静压桩，桩型为JZHb-245-1617B,桩身砼强度等级为C35，桩尖持力层为⑦1层其Ps平均值为11MPa,单桩承载力155T。桩顶相对标高为－4.82以0.004.2计。选用的压桩机械是HY-400型全液压静压桩机。从施工结果统计分析来看，施工前期桩顶标高均能达到要求，而施工中后期桩顶标高普遍高于设计标高0.1～1.5m，并出现浮机现象。 现根据式2、3来验算压桩机械选择的对否。根据地质报告提供的参数计算Pc值为506.6T。故施工时静压桩机应选用HY-500型较合适。由此可见，正确选择静压桩机械，对工程的成败十分关键。 13