静压沉管灌注桩的简介、施工工艺、质量事故分析及处理等相关研究

1静压沉管灌注桩的简介、施工工艺、质量事故分析及处理等相关研究2目录一、背景由来......................................................................................................................................31.1、灌注桩系.................................................................................................................................31.2、沉管灌注桩.............................................................................................................................3二、静压沉管灌注桩施工..................................................................................................................32.1、概述.........................................................................................................................................32.2、静压桩的沉桩机理及常见问题分析.....................................................................................42.3、特点及适用范围.....................................................................................................................52.4、施工工艺.................................................................................................................................52.5.施工注意事项............................................................................................................................6三、常见质量事故分析及处理........................................................................................................73.1、桩身上抬.................................................................................................................................73.2、引孔压桩的问题.....................................................................................................................73.3、桩端封口不实.........................................................................................................................73.4、桩顶(底)开裂..........................................................................................................................83.5、地质构造带.............................................................................................................................83.6、基坑开挖.................................................................................................................................83静压沉管灌注桩一、背景由来1.1、灌注桩系灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。按其成孔方法不同，可分为钻孔灌注桩，沉管灌注桩、人工挖孔和挖孔扩底灌注桩等。1.2、沉管灌注桩沉管灌注桩，又叫套管成孔灌注桩，是目前采用较为广泛的一种灌注桩。沉管灌注桩是指利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉人士中，然后边浇筑混凝土(或先在管内放入钢筋笼)边锤击或振动边拔管而成的桩。依据使用桩锤和成桩工艺不同，分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和沉管夯扩灌注桩等。这类灌注桩的施工工艺是：使用锤击式桩锤或振动式桩锤将带有桩尖的钢管沉人土中，造成桩孔，然后放人钢筋笼、浇筑混凝土，最后拔出钢管，形成所需的灌注桩。沉管桩对周围环境有噪音、振动、挤压等影响。沉管灌注桩成桩过程为：桩机就位一锤击(振动)沉管一上料一边锤击(振动)边拔管，并继续浇筑混凝土一下钢筋笼，继续浇筑混凝土及拔管一成桩。二、静压沉管灌注桩施工2.1、概述静压沉管灌注桩，简称静压桩:桩基础的一种，采用的方法是采用静力压桩机压桩，工作原理与锤击截然相反，主要优点是没有噪声。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4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。2.2、静压桩的沉桩机理及常见问题分析1）静压桩沉桩机理沉桩施工时，桩尖“刺入”土体中时原状土的初应力状态受到破坏，造成桩尖下土体的压缩变形，土体对桩尖产生相应阻力，随着桩贯入压力的增大，当桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时，土体发生急剧变形而达到极限破坏，土体产生塑性流动（粘性土）或挤密侧移和下拖（砂土），在地表处，粘性土体会向上隆起，砂性土则会被拖带下沉。在地面深处由于上覆土层的压力,土体主要向桩周水平方向挤开，使贴近桩周处土体结构完全破坏。由于较大的辐射向压力的作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响，此时，桩身必然会受到土体的强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵抗，当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力，桩将继续“刺入”下沉。反之，则停止下沉。2）压桩时，地基土体受到强烈扰动，桩周土体的实际抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异。随着桩的沉入，桩与桩周土体之间将出现相对剪切位移，由于土体的抗剪强度和桩土之间的粘着力作用，土体对桩周表面产生摩阻力。当桩周土质较硬时，剪切面发生在桩与土的接触面上;当桩周土体较软时，剪切面一般发生在邻近于桩表面处的土体内，粘性土中随着桩的沉入，桩周土体的抗剪强度逐渐下降，直至降低到重塑强度。砂性土中，除松砂外，抗剪强度变化不大，各土层作用于桩上的桩侧摩阻力并不是一个常值，而是一个随着桩的继续下沉而显著减少的变值，桩下部摩阻力对沉桩阻力起显著作用，其值可占沉桩阻力的50～80％，它与桩周处土体强度成正比，与桩的入土深度成反比。3）终压力与极限承载力。在静压桩施工完成后，土体中孔隙水压力开始消散，土体发生固结强度逐渐恢复，上部桩柱穴区被充满，中部桩滑移区消失，下部桩挤压区压力减小，这时桩才开始获得了工程意义上的极限承载力。从大量的工程实践看，粘性土中长度较长的静压桩其最终的极限承载力比压桩施工时的终压力要大，在某些土体固结系数较高的软土地区，静压桩最后获得的单桩竖向极限承载力可比终压力值高出一二倍，但是粘性土中的短桩，土体强度经一段时间的恢复，摩阻力虽有提高，但因桩身短，侧摩阻力占桩的极限承载力的比例差异5不大，最终极限承载力达不到桩的终压力。因此桩的终压力与极限承载力是两个不同的概念，一些初接触静压桩的设计、施工人员往往将两者混为一谈。两者数值上不一定相等，主要与桩长、桩周土及桩端土的性质有关，但两者也有一定的联系。2.3、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。2.4、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。6(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。2.5.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下式所示。F=2PS+G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