静压预应力管桩在强风化花岗岩中的应用

1静压预应力管桩在强风化花岗岩中的应用摘要:静压桩施工具有低噪声、无震动、污染小、施工快等优点,因而广泛应用于多层、高层建筑工程中,笔者根据多年来的工程实践经验结合某高层建筑的花岗岩风化壳不均匀地基工程实例,对静压高强预应力管桩施工技术在压桩顺序、机械选择、工艺流程、前期准备及压桩技术的具体操作和其质量的控制等方面作以阐述,以供同行实际工程中应用此技术时参考。关键词:静压桩高强预应力桩基施工应用一、工程概况与岩土特征某工程地上15层，地下1层，建筑高度49.6m，由主楼(15层)、附属楼(5层)及圆形裙楼(2层)三部分组成。建筑面积为14950m2(地上12969m2，地下1981m2)。工程地质情况:施工现场处于南华准地台桂中—桂东台陷大瑶山凸起之东南部夏郢—料口复式向斜南翼部位的白后—龙圩断裂与大印—苏屋断裂间的燕山早期花岗岩体上，燕山早期花岗岩体侵入下古生界寒武系黄洞口组上段砂岩，场地近接触带，地质条件较复杂。场地地基岩土层自上而下依次为①素填土、②淤泥质粉质粘土、③含有机质粉质粘土、④粘土、⑤粗砂、⑥砂质粘性土、⑦全风化花岗岩、⑧强风化花岗岩、⑨中风化砂岩、⑩微风化花岗岩。根据野外特征花岗岩各带具有如下特征:(1)未风化岩带:岩体仅偶见风化痕迹，所有构成岩体的岩石均为新鲜)微风化岩石(少量中风化岩石)，保持岩石的原位特征，完整性好，岩体强度高，岩体纵波波速VP5000m/s。(2)微风化岩带:构成岩体的岩石90%以上均为微风化岩石，约10%的岩石呈强风化-全风化，岩体内存在少量不连续结构面，岩石沿结构面两侧见少量颜色变化，岩体内裂隙稍发育，岩体完整，岩体强度较高，岩体的抗剪强度受岩石强度和岩体渗透性的影响，岩体纵波波速5000VP4000m/s。(3)中风化岩带:构成岩体的岩石50%~90%均为中风化岩石(少量微风化岩石和新鲜岩石)，10%~50%为强风化-全风化岩石(夹少量薄层状残积土)，沿不连续结构面两侧岩石矿物成份、颜色蚀变强烈，岩体内裂隙发育，岩石结构仍对岩体的强度起控制作用，岩体的的渗透性受结构面和结构面的充填物控制明显，岩体纵波波速4000VP2500m/s。(4)强风化岩带:构成岩体的岩石仅30%~50%为微风化)中风化岩石(仅少量风化岩残块为新鲜岩石)，50%~70%为强风化)全风化岩石(夹较多薄层状残积土)，岩体内裂隙极为发育，岩石结构对岩体强度不再起控制作用，岩石的风化产物对岩体的强度和渗透性起决定性的作用，岩体纵波波速2500VP1000m/s。二、静压管桩施工技术操作(一)基础选择⑥砂质粘性土、⑧强风化花岗岩、⑩微风化花岗岩整场地分布，应作持力层选择的主要对象，其他岩土层抑或分布局限、抑或承载力低而不宜作持力层，但在考虑拟建筑荷载较大及⑥砂质粘性土顶面埋深不大、厚度差异大、承载力偏低的情况下，不宜作持力层，则选作持力层的应为⑧强风化花岗岩、⑩微风化花岗岩。从⑧强风化花岗岩、⑩微风化花岗岩埋深看，宜选择桩基础，钻（冲）孔桩、锤击沉管灌注桩、钢筋砼预制桩应在选择之列。钢筋砼预制桩在持力层埋深差异大并其中分布有⑨中风化砂岩捕虏体的情况下往往不考虑选用，但以其施工速度快、采用静压式送桩不影响周围环境、可控终压力、单桩承载力高的优点，宜作首选桩型。综合考虑，选钢筋砼预制桩，以⑧强风化花岗岩作桩端持力层。2（二）压桩机的选择本工程选用680型、700型2台抱压式桩机。桩机的夹具选择长夹具，保证夹桩时，桩身侧压应力较小，且更易控制桩的垂直度。（三）压桩顺序对多于30根的群桩承台应考虑压桩时的挤土效应，应先施压，后压群桩周边较少桩的承台;不同深度的桩基，应先深后浅，先大后小。（四）工艺流程桩位测量定位→桩机就位→吊桩→对中→焊桩尖→压第1节桩→焊接接桩→压第n节桩→(送桩)→终压→(截桩)。五）施工准备(1)场地要求现场的坡度不得大于1/100，地耐力应不小于140kNPm2。当桩机上坡时，坡度应控制在10%，上坡时卸掉桩机配重。桩机最小工作半径:桩位中心距周边建(构)筑物应大于1/2压桩机宽度+1.0m，且对建(构)筑物应有保护措施。(2)管桩堆放管桩进场前应有出厂合格证和检验报告，强度应达设计值的100%。现场堆放不得超过4层。(3)桩位测量定位根据基准点进行放样，将轴线控制点引出6m~8m，做好测量控制网。桩位可打短钢筋并洒白石灰醒目标识。桩位测量允许偏差值:单桩10mm，群桩20mm。（六）压桩技术1.压桩(1)压好第1节桩是保证整根压桩质量的关键，定位和垂直度应严格控制，压入时，先应根据机上水平仪调平机台，同时须在桩机的正面和侧面分别设经纬仪或吊线锤，监控下桩垂直度，桩身垂直度偏差不宜大于0.5%。(2)应合理调配管节长度，尽量避免接桩时桩尖处于或接近硬持力层，管桩接头数不宜超过4个。同一承台桩的接头位置应相互错开。(3)由于强风化岩面起伏变化大，管桩终压后会造成桩长不一，有砍桩与超送(后接桩)，露出地面的管桩应及时截桩，截至地面以下300mm~500mm，以免桩机行走时损坏管桩。(4)现场测量员对压桩过程进行全程测点测量，以保证桩的垂直度。(5)桩压好后桩头高出地面的部分及时截除，严禁施工机械碰撞或将桩头用作拉锚点，送桩遗留的孔洞，应立即回填做好覆盖。否则桩机行走后地面会沉陷。2.接桩本工程的桩接头采用CO2气体保护焊，CO2纯度要求不低于99.5%，否则会降低焊缝机械性能和产生气孔。焊接作业区应设篷布防风措施。管桩接桩一般为“U”形坡口，可采用JM-56型的(屈服强度420MPa，抗拉强度500MPa，延伸率22%)φ2或φ215焊丝。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4点~6点，再分层施焊，施焊宜由2个焊工对称进行。焊接层数不得小于3层，内层焊渣必须清理干净后方能焊外层，焊缝应饱满连续。每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷，根部必须焊透。3.送桩本工程送桩长度为5.4m~7.0m，局部为9.5m，当桩顶压至接近地面需要送桩时，应测3量出桩垂直度并检查桩顶质量，合格后立即送桩。送桩杆的中心与管桩中心线应吻合一致。4.终压正式压桩前，根据不同的桩机需分别对不同的桩型进行试压桩，确定压桩的终压技术参数为:以压桩力为主要控制指标，有效桩长为参考参数。根据桩机类型，终压分持荷复压和非持荷复压，680型桩机终压值为18MPa(5212kN)，复压3次，总沉降量不超过10mm;700型桩机的终压值为20MPa(5540kN)，复压2次，间隔5min，每次持荷5s，总沉降量不超过10mm。三、静压桩施工质量控制要点(1)加强管桩的进场检查验收工作。管桩使用前应进行全数的外观检查(桩身裂缝、端板的外观)。管桩的吊运应轻吊轻放，避免剧烈碰撞，进场的管桩应分类(长、短)堆放整齐，垫木宜用耐压的枕木，不得用有棱角的金属构件替代。管桩堆放超过2层时，应用吊机取桩，严禁拖桩。当堆放管桩不超过2层时，可拖拉取桩，但拖地端应用废轮胎等弹性材料保护。(2)压桩施工过程中，应对周围建筑物的变形进行监测，并做好记录。(3)对群桩承台压桩时，应考虑挤土效应。主楼群桩设计为开口式桩尖，土方开挖后检查桩芯内挤土约为桩长的1/3，抵消了部分挤土效应。土方开挖时采取了由四周分层均匀开挖，桩间较密的土方采用小型反铲开挖，则土层中的挤土应力被均匀地释放。(4)管桩与承台间的连接是靠管桩顶部的桩芯内填钢筋混凝土，锚筋伸入承台内。管桩顶部内壁与桩芯混凝土之间为摩擦力作用。压桩后的留孔宜用小木板进行覆盖，以免桩机行走或土方开挖时土石落入管芯内，造成以后清理困难。管桩施工完成后，施工单位委托天津兴油建筑工程技术有限公司对桩进行了低应变动力完整性检测，按照JGJ106-2003《建筑基桩检测技术规程》，共检测了管桩398根，其中Ⅰ类桩343根，占86.18%，Ⅱ类桩55根，占13.82%，未发现Ⅲ、Ⅳ类桩。参考文献：[1]JGJ94-94，建筑桩基技术规范[S].[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S].[3]厦门市建筑工程检测中心.厦门金领广场桩基检测报告[R].2002.