机械静压桩施工方法

  静压法沉桩是通过静力压桩机的压桩机构,以压桩机自重和桩机上的配重作 反力而将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土层中成桩。其特点是:桩机全部采用 液压装置驱动,压力大,自动化程度高,纵横移动方便,运转灵活;桩定位精确, 不易产生偏心,可提高桩基施工质量;施工无噪声、无振动、无污染;沉桩采用 全液压夹持桩身向下施加压力,可避免锤击应力,打碎桩头,桩截面可以减小, 混凝土强度等级可降低 1~2 级,配筋比锤击法可省 40%;效率高,施工速度快, 压桩速度每分钟可达 2m,正常情况下每台班可完 15 根,比锤击法可缩短工期 1/3;压桩力能自动记录,可预估和验证单桩承载力,施工安全可靠,便于拆装维 修,运输等。但存在压桩设备较笨重,要求边桩中心到已有建筑物间距较大,压 桩力受一定限制,挤土效应仍然存在等问题。

  适用于软土、填土及一般粘性土层中应用,特别适合于居民稠密及危房附近 环境保护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 4m 以 上硬隔离层的情况。

  1.静压法沉桩机理 静压预制桩主要应用于软土,一般粘性土地基。在桩压入过程中,系以桩机 本身的重量(包括配重)作为反作用力,以克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端 阻力。当预制桩在竖向静压力作用下沉入土中时,桩周土体发生急速而激烈的挤 压,土中孔隙水压力急剧上升,土的抗剪强度大大降低,从而使桩身很快下沉。 2.压桩机具设备 静力压桩机分机械式和液压式两种。前者系用桩架、卷扬机、加压钢丝绳、 滑轮组和活动压梁等部件组成,施压部分在桩顶端面,施加静压力约为 600~2000kN,这种桩机设备高大笨重,行走移动不便,压桩速度较慢,但装配费 用较低,只少数还有这种设备的地区还在应用;后者由压拔装置、行走机构及起 吊装置等组成(图 1),采用液压操作,自动化程度高,结构紧凑,行走方便快速, 施压部分不在桩顶面,而在桩身侧面,它是当前国内较广泛采用的一种新型压桩 机械。 国内常用的有 YZY 系列和 ZYJ 系列液压静力压桩机,其型号和主要技术参 数见表 7-72~表 7-74。

  1-长船行走机构;2-短船行走及回转机构;3-支腿式底盘结构;4-液压起重机;

  5-夹持与压板装置;6-配重铁块;7-导向架;8-液压系统;9-电控系统;

  压柱最大行程 压桩速度 边桩距离 接地比大船/小船 横向步履行程 行程速度 纵向步履行程 行程速度 工作吊机起重力矩 电机总功率 外形尺寸(长×宽×高) 整机自重+配重 压桩方式

  1000~2000 中密~密 实,砂层, 硬塑~坚硬 粘土层,残 积土层

  2800~4600 密实砂层, 坚硬粘土 层,全风化 岩层,强风 化岩层

  3500~5500 密实砂层, 坚硬粘土 层,全风化 岩层,强风 化岩层

  (a)准备压第一段桩;(b)接第二段桩;(c)接第三段桩; (d)整根桩压平至地面;(e)采用送接压桩完毕 1-第一段桩;2-第二段桩;3-第三段桩;4-送桩; 5-桩接头处;6-地面线-压桩架操作平台线)压桩时,桩机就位系利用行走装置完成、它是由横向行走(短船行走) 和回转机构组成。把船体当作铺设的轨道,通过横向和纵向油缸的伸程和回程使 桩机实现步履式的横向和纵向行走。当横向两油缸一只伸程,另一只回程,可使 桩机实现小角度回转,这样可使桩机达到要求的位置。

  (3)静压预制桩每节长度一般在 12m 以内,插桩时先用起重机吊运或用汽 车运至桩机附近,再利用桩机上自身设置的工作吊机将预制混凝土桩吊入夹持器 中,夹持油缸将桩从侧面夹紧,即可开动压桩油缸,先将桩压入土中 1m 左右后 停止,调正桩在两个方向的垂直度后,压桩油缸继续伸程把桩压入土中,伸长完 后,夹持油缸回程松夹,压桩油缸回程,重复上述动作可实现连续压桩操作,直 至把桩压入预定深度土层中。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 照地质资料进行分析,判断是否遇到障碍物或产生断桩现象等。

  (4)压桩应连续进行,如需接桩,可压至桩顶离地面 0.8~1.0m 用硫磺砂浆

  锚接,一般在下部桩留φ50mm 锚孔,上部桩顶伸出锚筋,长 15~20d,硫磺砂浆 接桩材料和锚接方法同锤击法,但接桩时避免桩端停在砂土层上,以免再压桩时 阻力增大压入困难。再用硫磺胶泥接桩间歇不宜过长(正常气温下为 10~18min); 接桩面应保持干净,浇筑时间不超过 2min;上下桩中心线应对齐,节点矢高不 得大于 1‰桩长。

  (5)当压力表读数达到预先规定值,便可停止压桩。如果桩顶接近地面, 而压桩力尚未达到规定值,可以送桩。静力压桩情况下,只需用一节长度超过要 求送桩深度的桩,放在被送的桩顶上便可以送桩,不必采用专用的钢送桩。如果 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,以便压桩机移位。

  (6)压桩应控制好终止条件,一般可按以下进行控制: 1)对于摩擦桩,按照设计桩长进行控制,但在施工前应先按设计桩长试压 几根桩,待停置 24h 后,用与桩的设计极限承载力相等的终压力进行复压,如果 桩在复压时几乎不动,即可以此进行控制。 2)对于端承摩擦桩或摩擦端承桩,按终压力值进行控制: ①对于桩长大于 21m 的端承摩擦桩,终压力值一般取桩的设计极限承载力。 当桩周土为粘性土且灵敏度较高时,终压力可按设计极限承载力的 0.8~0.9 倍取 值; ②当桩长小于 21m,而大于 14m 时,终压力按设计极限承载力的 1.1~1.4 倍 取值;或桩的设计极限承载力取终压力值的 0.7~0.9 倍; ③当桩长小于 14m 时,终压力按设计极限承载力的 1.4~1.6 倍取值;或设计 极限承载力取终压力值 0.6~0.7 倍,其中对于小于 8m 的超短桩,按 0.6 倍取值。 3)超载压桩时,一般不宜采用满载连续复压法,但在必要时可以进行复压, 复压的次数不宜超过 2 次,且每次稳压时间不宜超过 10s。 4.静力压桩常遇问题及防治、处理方法 静力压桩常遇问题及防治、处理方法参见表 5。

  常遇问题 液压缸活塞动 作迟缓(YZY 型压桩机) 压力表指示器 不工作

  2.压桩机部分设备工作失灵,压桩停歇 及时检查压桩设备;降水水位适当; 时间过长

  以最大压桩力作用在桩顶,采取停 3.施工降水过低,土体中孔隙水排出, 车再开,忽停忽开的办法,使桩有可 压桩时失去超静水压力的“润滑作用”

  1.桩端持力层深度与勘察报告不符 2.桩压至接近设计标高时过早停压,在 补压时压不下去

  及时调整;加强测量; 障碍物不深时,可挖除回填后再压; 歪斜较大,可利用压桩油缸回程,将 土中的桩拔出,回填后重新压桩

  行检查。硫磺胶泥半成品应每 100kg 做一组试体(3 件),进行强度试验。

  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