资源描述
7-2-5 静力压桩施工
7-2-5-1 机械静压桩施工
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：桩机所有采用液压装置驱动，压力大，自动化限度高，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，打坏桩头，桩截面可以减小，混凝土强度等级可减少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，运送等。但存在压桩设备较笨重，规定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。
合用于软土、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规定严格的地区沉桩；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
静压预制桩重要应用于软土，一般粘性土地基。在桩压入过程中，系以桩机自身的重量（涉及配重）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剧烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大减少，从而使桩身不久下沉。
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600~2023kN，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，只少数尚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7-56），采用液压操作，自动化限度高，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，其型号和重要技术参数见表7-72~表7-74。
图7-56 全液压式静力压桩机压桩
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；
10-操纵室；11-已压入下节桩；12-吊入上节桩
YZY系列液压静力压桩机重要技术参数 表7-72
型号
参数
200
280
400
500
600
650
最大压入力
kN
2023
2800
4000
5000
6000
6500
边桩距离
m
3.9
3.5
3.5
4.5
4.2
4.2
接地压强（长船/短船）
MPa
0.08/0.09
0.094/0.120
0.097/0.125
0.090/0.137
0.100/0.136
0.108/0.147
合用桩截面
方桩
最小
m×m
0.35×0.35
0.35×0.35
0.35×0.35
0.40×0.40
0.35×0.35
0.35×0.35
最大
m×m
0.50×0.50
0.50×0.50
0.50×0.50
0.60×0.60
0.50×0.50
0.50×0.50
圆桩最大直径
m
0.50
0.50
0.60
0.60
0.60
0.50
配电功率
kW
96
112
112
132
132
132
工作吊机
起重力矩
kN·m
460
460
480
720
720
720
用桩长度
m
13
13
13
13
13
13
整机重量
自重
t
80
90
130
150
158
165
配重
t
130
210
290
350
462
505
拖运尺寸（宽×高）
m×m
3.38×4.20
3.38×4.30
3.39×4.40
3.38×4.40
3.38×4.40
3.38×4.40
注：YZY系列液压静力压桩机由武汉市建筑工程机械厂生产。
ZYJ系列之一液压静力压桩机重要技术参数 表7-73
名称
单位
ZYJ180-II
ZYJ120
ZYJ150
ZYJ200
压桩力
kN
800
1200
1500
2023
压力桩规格
mm
300×300×600
350×350
400×400
450×450
压圆桩规格
mm
φ250，φ300
φ250，φ300，φ350
φ300，φ350，φ400
φ450
压柱最大行程
mm
800
1200
1200
1200
压桩速度
mm/min
0.9（满载）
0.9（满载）
1.5（满载）
1.5（满载）
边桩距离
m
25
3
3
3
接地比大船/小船
t/m2
7.2/6.8
9.2/8.8
10.3/10.5
10.5/11.2
横向步履行程
mm
500
600
600
600
行程速度
m/min
1.5
2.8
2.5
2.1
纵向步履行程
mm
1500
1500
2023
2023
行程速度
m/min
1.5
2.2
2.5
2.5
工作吊机起重力矩
kN·m
限吊1.5t
360
460
460
电机总功率
kW
42
56
92
96
外形尺寸（长×宽×高）
mm
8×5.2×10.2
10.2×5.1×6.2
10.8×5.7×6.4
10.8×5.7×6.5
整机自重＋配重
t
25.5＋55
52＋70
58＋95
70＋130
压桩方式
/
顶压式
夹桩式
夹桩式
夹桩式
注：ZYJ系列之一液压静力压桩机由江阴市基础工程设备厂生产。
ZYJ系列液压静力压桩机重要技术参数 表7-74
型号
参数
ZYJ240
ZYJ320
ZYJ380
ZYJ420
ZYJ500
ZYJ600
ZYJ680
额定压桩力（kN）
2400
3200
3800
4200
5000
6000
6800
压桩速度
（m/min）
高速
2.76
2.76
2.3
2.8
2.2
1.8
1.8
低速
0.9
1.0
0.9
0.95
0.75
0.65
0.6
一次压桩行程（m）
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
1.8
1.8
合用方桩
（mm）
最小
□300
□350
□400
□400
最大
□500
□500
□550
□600
最大圆桩（mm）
φ500
φ500
φ550
φ600
边桩距离（mm）
600
600
650
680
角桩距离（mm）
920
935
1000
1100
起吊重量（t）
12
12
12
12
变幅力矩（kN"m）
600
600
600
600
功率
（kW）
压桩
44
60
74
74
起重
30
37
37
37
重要
尺寸
（mm）
工作长
11000
12023
13000
13800
工作宽
6630
6900
6950
7100
7200
7600
7700
运送高
2920
2940
2940
3020
总重量（t）
245
325
383
425
500
602
680
注：ZYJ系列液压静力压桩机由长沙三和工程机械制造有限公司生产。
静力压桩机的选择应综合考虑桩的截面、长度穿越土层和桩端土的特性，单桩极限承载力及布桩密度等因素，表7-75可供参考。
静力压桩机选择参考表 表7-75
压桩机型号
项目
160~180
240~280
300~360
400~460
500~600
最大压桩力（kN）
1600~1800
2400~2800
3000~3600
4000~4600
5000~6000
合用桩径
（mm）
最小
300
300
350
400
400
最大
400
450
500
550
600
单桩极限承载力（kN）
1000~2023
1700~3000
2100~3800
2800~4600
3500~5500
桩端持力层
中密~密实，砂层，硬塑~坚硬粘土层，残积土层
密实砂层，坚硬粘土层，全风化岩层
密实砂层，坚硬粘土层，全风化岩层
密实砂层，坚硬粘土层，全风化岩层，强风化岩层
密实砂层，坚硬粘土层，全风化岩层，强风化岩层
桩端持力层标准值N
20~25
20~35
30~40
30~50
30~55
穿透中密~密实砂层厚度（m）
约2
2~3
3~4
5~6
5~8
3．施工工艺方法要点
（1）静压预制桩的施工，一般都采用分段压入，逐段接长的方法。其施工程序为：测量定位→压桩机就位→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→切割桩头。静压预制桩施工前的准备工作、桩的制作、起吊、运送、堆放、施工流水、测量放线、定位等均同锤击法打（沉）预制桩。
压桩的工艺程序如图7-57。
图7-57 压桩工艺程序示意图
（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；7-压桩架操作平台线
（2）压桩时，桩机就位系运用行走装置完毕、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，这样可使桩机达成规定的位置。
（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，再运用桩机上自身设立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，反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。当压力表读数忽然上升或下降时，要停机对照地质资料进行分析，判断是否碰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）当压力表读数达成预先规定值，便可停止压桩。假如桩顶接近地面，而压桩力尚未达成规定值，可以送桩。静力压桩情况下，只需用一节长度超过规定送桩深度的桩，放在被送的桩顶上便可以送桩，不必采用专用的钢送桩。假如桩顶高出地面一段距离，而压桩力已达成规定值时则要截桩，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，假如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、解决方法
静力压桩常遇问题及防治、解决方法参见表7-76。
静力压桩常遇问题及防治、解决方法 表7-76
常遇问题
产生因素
防治及解决方法
液压缸活塞动作迟缓（YZY型压桩机）
1．油压太低，液压缸内吸入空气
2．液压油粘度过高
3．滤油器或吸油管堵塞
4．液压泵内泄漏，操纵阀内泄漏过大
提高溢流阀卸载压力；添加液压油使油箱油位达成规定高度；修复或更换吸油管；按说明书规定更换液压油；拆下清洗、疏通；检修或更换
压力表指示器不工作
1．压力表开关未打开
2．油路堵塞；压力表损坏
打开压力表开关；检查和清洗油路；更换压力表
桩压不下去
1．桩端停在砂层中接桩，半途间断时间过长
2．压桩机部分设备工作失灵，压桩停歇时间过长
3．施工降水过低，土体中孔隙水排出，压桩时失去超静水压力的“润滑作用”
4．桩尖碰到夹砂层，压桩阻力忽然增大，甚至超过压桩机能力而使桩机上抬
避免桩端停在砂层中接桩；
及时检查压桩设备；降水水位适当；以最大压桩力作用在桩顶，采用停车再开，忽停忽开的办法，使桩有也许缓慢下沉穿过砂层
桩达不到设计标高
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
变更设计桩长；
改变过早停压的做法
桩架发生较大倾斜
当压桩阻力超过压桩能力或者来不及调整平衡
立即停压并采用措施，调整，使保持平衡
桩身倾斜或位移
1．桩不保持轴心受压
2．上下节桩轴线不一致
3．遇横向障碍物
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，可运用压桩油缸回程，将土中的桩拔出，回填后重新压桩
5．质量控制
（1）施工前应对成品桩做外观及强度检查，接桩用焊条或半成品硫磺胶泥应有产品合格证书，或送有关部门检查，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做一组试体（3件），进行强度实验。
（2）压桩过程中应拴查压力、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（对锚杆静压桩）应加强观测。
（3）施工结束后，应做桩的承载力及桩体质量检查。
（4）静力压桩质量检查标准如表7-77。
静力压桩质量检查标准 表7-77
项
序
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
1
桩体质量检查
按基桩检测技术规范见表7-66
按基桩检测技术规范
2
桩位偏差
用钢尺量
3
承载力
按基桩检测技术规范
一般项目
1
成品桩质量：外观
表面平整，颜色均匀，掉角深度＜10mm，蜂窝面积小于总面积0.5%
直观
外形尺寸
见表7-68
见表7-68
强度
满足设计规定
查出厂质保证明或钻芯试压
2
硫磺胶泥质量（半成品）
设计规定
查出厂质保证明或抽样送检
3
接桩
电焊接桩：焊缝质量
见表7-96
见表7-96
电焊结束后停歇时间
min
＞1.0
秒表测定
硫磺胶泥接桩：胶泥浇筑时间
min
＜2
秒表测定
浇筑后停歇时间
＞7
秒表测定
4
电焊条质量
设计规定
查产品合格证书
5
压桩压力（设计有规定期）
%
±5
查压力表读数
6
接桩时上下节平面偏差
mm
＜10
用钢尺量
接桩时节点弯曲矢高
＜l/1000
l尺量（l为两节桩长）
7
桩顶标高
mm
±50
水准仪
7-2-5-2 锚杆静压桩施工
锚杆静力压桩法，是近年开发的一项地基加固新技术，在老厂或旧有建筑物改造、已有建筑物基础托换加固以及新建工程中得到较为广泛的应用，取得了良好的技术经济效益。
1．基本原理与性能
锚杆静压法沉桩，系运用建（构）筑物的自重作为压载，先在基础上开凿出压桩孔和锚杆孔，然后埋设锚杆或在新建（构）筑物基础上预留压桩孔预埋钢锚杆，借锚杆反力，通过反力架，用液压压桩机将钢筋混凝土预制短桩逐段压入基础中开凿或预留的桩孔内，当压桩力PP达成1.5Pa（Pa——桩的设计承载力）和满足设计桩长时，便可认为满足设计规定，再将桩与基础连接在一起，卸去液压压桩机后，该桩便能立即承受上部荷载，从而可减少地基土的压力，及时阻止建（构）筑物继续产生不均匀沉降。
锚杆静压装置如图7-58所示；锚杆静力压桩时的力系平衡见图7-59。
图7-58 锚杆静压法沉桩装置
（a）静压桩装置；（b）压桩孔与锚杆孔位置
1-桩；2-压桩孔；3-锚杆；4-钢结构及反力架；5-活动横梁；
6-千斤顶；7-电动葫芦；8-基础；9-柱基；10-砖墙
图7-59 锚杆静压法沉桩时力系平衡简图
1-桩；2-锚杆；3-反力架；4-基础
R-桩尖阻力；F-桩侧阻力
（1）抗拔锚杆的基本性能
锚杆的形式，新浇基础一般采用预埋爪式锚杆螺栓；在旧有基础上，采用先凿孔，后埋设带镦粗头的直杆螺栓；后埋式锚杆与混凝土基础的粘结一般采用环氧树脂或硫磺胶泥砂浆，经固化或冷却后，能承受压桩时很大的抗拔力；锚杆埋深为8~10d（d——锚杆直径），端部镦粗或加焊钢筋箍，亦可采用螺栓锚杆。
（2）压桩阻力与单桩承载力
将桩压入土中时，要克服土体对桩的阻力PP，压桩阻力PP由桩侧阻力和桩尖阻力二部分组成，可按下式计算：
PP＝UΣhifi＋Agi （7-15）
式中 U——桩周长（m）；
hi——各土层的厚度（m）；
fi——各土层的桩侧阻力系数（kPa）；
A——桩尖面积（m2）；
gi——桩尖阻力系数（kPa）。
在压桩过程中，由于挤土的作用，在桩周一定范围内出现重塑区，土的粘结力被破坏，土中超孔隙水压力增大，土的抗剪强度大大减少，故此桩侧摩阻力明显减小，压桩即运用此特性，能用较小的压桩力将桩压入到较深的土层中去，随着时间的推移，超孔隙水压力逐渐消散，土体逐渐压密固结，抗剪强度也随之提高，土的结构强度得到恢复，桩的侧向摩阻力也明显增大。根据实践，当在桩力为1.3~1.5Pa时，经三周后，粘土的单桩承载力得到明显恢复，其安全度K达成2，可满足设计规定。
2．特点及合用范围
锚杆静压桩的特点是：对于加固已沉裂、倾斜的建（构）筑物，可以迅速得到稳定，可在不断产、不搬迁的情况下进行基础托换加固；对于新建工程可与上部建筑同步施工，不占绝对工期；加固过程中无振动、无噪声、无环境污染，侧向挤压小；在压桩过程中可直接测得压桩力和桩的入土深度，可保证桩基质量；施工机具设备结构简朴、轻便、移动灵活，操作技术易于掌握，可自行制造，可在狭小空间场地应用；锚杆静压法沉桩受力明确、简便，单桩承载力高（约250~300kN），加固效果显著；不用大型机具，施工快速（新建工程每台班可压桩60~80延长米），节省加固费用，做到现场文明施工。
合用于加固粘性土、淤泥质土、人工填土、黄土等地基，特别合用于建筑物加层；已沉裂、倾斜建（构）筑物的纠偏加固；老厂房技术改造柱基及设备基础的托换加固；新建工程先建房后压桩的工程。
3．机具设备
（1）YJ-150型液压压桩机，由反力架、活动横梁、油压千斤顶、高压油泵、电动葫芦等部件组成（图7-58），压桩力500kN，可自行制造。
（2）配套机具，涉及电焊机、切割机、空气压缩机、风钻、风镐、配制环氧树脂胶泥（砂浆）及熬制硫磺胶泥（砂浆）用的器具等。
4．桩段制作规定
桩段采用钢筋混凝土，截面形状为方形，桩的截面边长为180~300mm，桩段长一般由1.0~3.0m不等，钢筋采用I级钢和II级钢，混凝土强度不小于C30。桩制作多采用无底模板间隔、重叠法生产，压桩时强度规定达成100%。
5．施工要点
（1）锚杆静压法沉桩程序是：清理基础顶面覆土→凿压桩孔和锚杆孔→埋设锚杆螺栓→安装反力架→吊桩段就位、进行压桩施工→接桩→压到设计深度和规定压桩力→封桩、将桩与基础连接→拆除压桩设备。
（2）开凿压桩孔可采用风镐或钻机成孔，压桩孔凿成上小下大截头锥形体，以利于基础承受冲剪；凿锚杆孔可采用风钻或钻机成孔，孔径为φ42mm，深度为10~12倍锚杆直径，并清理干净，使干燥。
（3）埋设锚杆应与基础配筋扎在一起，可采用环氧胶泥（砂浆）粘结，环氧胶泥（砂浆）可加热（40℃左右）或冷作业，硫磺砂浆规定热作业，填灌密实，使混凝土与混凝土粘结在一起，采用自然养护16h以上。
（4）反力架安装应牢固，不能松动，并保持垂直；桩吊入压桩孔后，亦要保持垂直。压桩时，要使千斤顶与桩段轴线保持垂直，并在一条直线上，不得偏压。
（5）每沉完一节桩，吊装上一段桩，桩间用硫磺胶泥连接。接桩前应检查插筋长度和插筋孔深度，接桩时应围好套箍，填塞缝隙，倒入硫磺胶泥，再将上节桩慢慢放下，接缝处规定浆液饱满，待硫磺胶泥冷却结硬后才可开始压桩。
（6）压桩施工应对称进行，防止基础受力不平衡而导致倾斜；几台压桩机同时作业时，总压桩力不得大于该节点基础上的建筑物自重，防止基础被抬起。
（7）压桩应连续进行，不得半途停顿，以防因间歇时间过长使压桩力骤增，导致桩压不下去或把桩头压碎等质量事故。
（8）封桩必须认真进行，应砍去外露桩头，清除桩孔内的泥水杂物，清洗孔壁，焊好交叉钢筋，湿润混凝土连接面，浇筑C30微膨胀早强混凝土并加以捣实，使桩与桩基承台结合成整体，湿养护7d以上。
6．质量控制
质量控制同7-2-5-1机械静压桩质量控制。
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