概述
锚杆静压桩作为一种基础处理及加固的施工方法,与其它基础加固或托换技术相比具有无振动、无噪音、设备简单、操作方便、移动灵活、施工所需空间小的特点,特别是预应力混凝土桩具有工厂标准化生产、、规格齐全和单桩承载力高等特点,所以静压桩广泛地应用于各类建筑物的基础施工中,并取得了良好的技术经济效果。
1.静压锚杆桩的施工特点
锚杆静压桩是将后植锚杆和静力压桩结合起来而形成的一种施工方法。即先在建筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔,用结构胶植锚杆,然后安装反力架,利用建筑物自重作反力,用千斤顶将钢桩或预制桩逐段压入土中。当压桩力、压入深度达到设计要求后,将桩与基础连结在一起,达到提高地基承载力和控制建筑物沉降的目的。
静压锚杆桩有以下特点:
⑴静压桩具有沉桩速度均匀、无噪音、无振动、能自动显示压桩力、桩的承载力有保证,能避免锤击过度而使桩顶或桩身开裂的现象。
⑵施工工期短、施工方便、基本不受施工场地限制。
⑶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。
⑷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。
⑸压桩时桩位偏差、垂直度偏差都易控制。
2.静压桩机具的选择
目前市场应用得较多的静压桩机型号主要有320t、400t、500t和680t等。680t及以上型号的静压桩机一般配置有边桩器。
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。
pc=k×pc' --(2)
n
pc'=2psap 0.07up∑fili--(3)
i=1
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-i层土的摩阻力值
li-第i层土的厚度
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pc'350tk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。
3.静压锚杆桩施工工艺
3.1施工工艺流程如下
定桩位→锚杆加工制作及埋设→桩位孔及锚杆养护→安装反力架→第一节桩就位校正→压桩→下节桩就位校正→焊接接桩→压桩→…→压桩到设计要求→最终深度及压桩力验收→拆除反力架→切割桩头→清孔→封桩。
3.2主要施工工艺要求
预制桩段严格按配筋设计制作、桩身平直、外形尺寸误差不大于±5mm,断部平整;钢管桩段材质、管径、壁厚严格按设计要求选择、焊接坡口面按焊接要求制作。
桩段连接可采用焊接或硫磺胶泥连接。硫磺胶泥应现场配置。焊接前应检查接头部位处理情况及是否在同一轴线上、是否垂直;焊接时应两侧同时施焊,以保证对称受力,减小变形。
压桩反力架安装要保持垂直应均衡,拧紧锚固螺栓、螺帽,在压桩过程中应随时拧紧松动的螺帽;在锚杆受力较大时应使用多个螺帽叠加使用。
时不宜数台压桩设备在同一承台上施工,施工期间,压桩力总和不得超过该基础及上部结构的自重,防止基础上抬造成结构破坏。
应连续进行,尽量减少接桩时间,中途不得长时间停顿,以免土体固结超静水压力消散,引起摩阻力剧时,桩尖应停留在软土层中,且停留时间不宜超过24小时。如遇到压力急剧的增加可能遇碎石障碍物或压入较硬土层,这时液压系统可采用稍压入,持荷,再压入,再持荷,直至达到设计深度或承载力。
过程应做好记录,采用以最终压桩力控制为主、以桩长控制为辅的双控原则。
工艺:封桩施工是一个关键环节。桩和承台及混凝土底板能否连接牢固,承载力是否达到要求,联结节点形式是否合理,都是封桩后桩能否发挥作用的关键。封桩前,桩顶应设计和规范要求截断至设计标高:混凝土桩段桩顶应平整无松动混凝土、钢管桩段采用氧割进行切断;为加强桩和承台及混凝土底板的连接应将锚杆相互连接起来,以便形成封桩桩帽;清理桩孔内的渣滓及水。
封桩采用c35或c40微膨胀混凝土,注意振捣密实,加强养护。
4.常遇问题及处理方法
4.1桩身断裂
在沉入过程中,桩身突然倾斜错位,当桩尖处土质条件没有特殊变化,而贯入度逐渐增加或突然增大时。
(1)施工前,应将桩位下的障碍物清理干净,必要时可进行钎探。对桩身质量要进行检查,发生桩身弯曲超过规定,或桩尖不在桩纵轴线上时,不宜使用。一控制桩的细长比不宜超过30。
(2)在初沉桩过程中,发现桩不垂直应及时纠正,或应把桩拨出,清理完障碍物并回填素土后重新沉桩。桩打入一定深度发生严重倾斜时,不宜采用移动桩架来校正。接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上,接头处必须严格按照设计及操作要求执行。
(3)桩在堆放、起吊、运输过程中,发现桩开裂超过有关规定时,不得使用。普通预制桩经蒸压达到要求强度后,宜在自然条件下再养护一个半月,以提高桩的后期强度。施打前桩的强度必须达到设计强度100%。
(4)遇有地质比较复杂的工程,适应当加密地质探孔,详细描述,以便采取相应措施。
4.2桩顶碎裂
过程中,桩顶出现混凝土掉角、碎裂、坍塌,甚至桩顶钢筋全部外露压坏。
(1)桩制作时,要振捣密实,主筋不得超过第一层钢筋网片。桩除经过蒸养达到设计强度后,还应有1~3个月的自然养护,使混凝土能较充分地完成碳化过程和排出水分,以增加桩顶抗击能力。夏季养护应加盖草帘或塑料布,并保持湿度,以使混凝土碳化更充分,强度增长较快。
(2)沉桩前应对桩质量进行检查,对不符合规范要求的桩不宜采用,桩的外观应有专职人员检查,并作好记录。
(3)沉桩时稳桩要垂直,桩顶应加缓冲垫。
4.3沉桩达不到设计要求
设计时是以贯入度和最终标高作为施工的最终控制。有时沉桩达不到设计的最终控制要求。
(1)遇有硬夹层时,可采用植桩法施工。植桩法施工即先钻孔,把硬夹层钻透,然后把桩插进孔内,再打至设计标高。钻孔的直径要求,以方桩为内切圆,空心圆管桩为圆管的内径为宜。
(2)选择合理的打桩顺序,特别是柱基群桩,应选用“之”字形打桩顺序或从中间分开往两侧对称施打的顺序。
4.4接桩处松脱开裂
处经过静压后,出现松脱开裂等现象。
(1)接桩前,对连接部位上的杂质、油污等必须清理干净,。检查校正垂直度后,两桩间的缝隙应用薄铁片垫实焊牢,焊接应双机对称焊,焊完后稍停片刻冷却后再行施打,以免焊接处变形过多。
(2)检查连接部件是否牢固平整和符合设计要求。
(3)接桩时,两节桩应在同一轴线上,焊接预埋件应平整服贴,焊接后,锤击几下再检查一遍,看有无开焊现象,如有应立即采取补救措施,如补焊用电焊焊死。
5.结束语
通过对静压锚杆桩施工方法的分析,我们能清楚的了解锚杆桩的优点:锚杆静压桩避免了冲击应力,对桩周土体水平挤压较小,降低了对周围环境的影响;对附近建筑物基础影响较小。此工艺采用的施工机具简单,无振动、无噪音、无污染;可与上部结构同时施工,又可在不影响其它部分正常使用的情况下施工;所以静压锚杆桩在建筑物地基处理上和建筑基础加固方面得到广泛的应用。