樁基工程之靜力壓樁培訓(xùn)講義

7-2-5靜力壓樁施工7-2-5-1機械靜壓樁施工靜壓法沉樁是通過靜力壓樁機的壓樁機構(gòu)，以壓樁機自重和樁機上的配重作反力而將預(yù)制鋼筋混凝土樁分節(jié)壓入地基土層中成樁。其特點是：樁機全部采用液壓裝置驅(qū)動，壓力大，自動化程度高，縱橫移動方便，運轉(zhuǎn)靈活；樁定位精確，不易產(chǎn)生偏心，可提高樁基施工質(zhì)量；施工無噪聲、無振動、無污染；沉樁采用全液壓夾持樁身向下施加壓力，可避免錘擊應(yīng)力，打碎樁頭，樁截面可以減小，混凝土強度等級可降低1~2級，配筋比錘擊法可省40%；效率高，施工速度快，壓樁速度每分鐘可達2m，正常情況下每臺班可完15根，比錘擊法可縮短工期1/3；壓樁力能自動記錄，可預(yù)估和驗證單樁承載力，施工安全可靠，便于拆裝維修，運輸?shù)?。但存在壓樁設(shè)備較笨重，要求邊樁中心到已有建筑物間距較大，壓樁力受一定限制，擠土效應(yīng)仍然存在等問題。適用于軟土、填土及一般粘性土層中應(yīng)用，特別適合于居民稠密及危房附近環(huán)境保護要求嚴格的地區(qū)沉樁；但不宜用于地下有較多孤石、障礙物或有4m以上硬隔離層的情況。1．靜壓法沉樁機理靜壓預(yù)制樁主要應(yīng)用于軟土，一般粘性土地基。在樁壓入過程中，系以樁機本身的重量（包括配重）作為反作用力，以克服壓樁過程中的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力。當(dāng)預(yù)制樁在豎向靜壓力作用下沉入土中時，樁周土體發(fā)生急速而激烈的擠壓，土中孔隙水壓力急劇上升，土的抗剪強度大大降低，從而使樁身很快下沉。2．壓樁機具設(shè)備靜力壓樁機分機械式和液壓式兩種。前者系用樁架、卷揚機、加壓鋼絲繩、滑輪組和活動壓梁等部件組成，施壓部分在樁頂端面，施加靜壓力約為600~2000kN，這種樁機設(shè)備高大笨重，行走移動不便，壓樁速度較慢，但裝配費用較低，只少數(shù)還有這種設(shè)備的地區(qū)還在應(yīng)用；后者由壓拔裝置、行走機構(gòu)及起吊裝置等組成（圖7-56），采用液壓操作，自動化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，行走方便快速，施壓部分不在樁頂面，而在樁身側(cè)面，它是當(dāng)前國內(nèi)較廣泛采用的一種新型壓樁機械。國內(nèi)常用的有YZY系列和ZYJ系列液壓靜力壓樁機，其型號和主要技術(shù)參數(shù)見表7-72~表7-74。圖7-56全液壓式靜力壓樁機壓樁1-長船行走機構(gòu)；2-短船行走及回轉(zhuǎn)機構(gòu)；3-支腿式底盤結(jié)構(gòu)；4-液壓起重機；5-夾持與壓板裝置；6-配重鐵塊；7-導(dǎo)向架；8-液壓系統(tǒng)；9-電控系統(tǒng)；10-操縱室；11-已壓入下節(jié)樁；12-吊入上節(jié)樁YZY系列液壓靜力壓樁機主要技術(shù)參數(shù)表7-72型號參數(shù)200280400500600650最大壓入力kN200028004000500060006500邊樁距離m3.93.53.54.54.24.2接地壓強（長船//短船）MPa0.08/0.0090.094/0..1200.097/0..1250.090/0..1370.100/0..1360.108/0..147適用樁截面方樁最小m×m0.35×0.3350.35×0.3350.35×0.3350.40×0.4400.35×0.3350.35×0.335最大m×m0.50×0.5500.50×0.5500.50×0.5500.60×0.6600.50×0.5500.50×0.550圓樁最大直徑m0.500.500.600.600.600.50配電功率kW96112112132132132工作吊機起重力矩kN·m460460480720720720用樁長度m131313131313整機重量自重t8090130150158165配重t130210290350462505拖運尺寸（寬×高高）m×m3.38×4.2203.38×4.3303.39×4.4403.38×4.4403.38×4.4403.38×4.440注：YZY系列液壓靜力壓樁機由武漢市建筑工程機械廠生產(chǎn)。ZYJ系列之一液壓靜力壓樁機主要技術(shù)參數(shù)表7-73名稱單位ZYJ180-IIIZYJ120ZYJ150ZYJ200壓樁力kN800120015002000壓力樁規(guī)格mm300×300××600350×350400×400450×450壓圓樁規(guī)格mmφ250，φ3000φ250，φ3000，φ350φ300，φ3500，φ400φ450壓柱最大行程mm800120012001200壓樁速度mm/min0.9（滿載）0.9（滿載）1.5（滿載）1.5（滿載）邊樁距離m25333接地比大船/小船船t/m27.2/6.89.2/8.810.3/10..510.5/11..2橫向步履行程mm500600600600行程速度m/min1.52.82.52.1縱向步履行程mm1500150020002000行程速度m/min1.52.22.52.5工作吊機起重力矩矩kN·m限吊1.5t360460460電機總功率kW42569296外形尺寸（長×寬寬×高）mm8×5.2×100.210.2×5.11×6.210.8×5.77×6.410.8×5.77×6.5整機自重＋配重t25.5＋5552＋7058＋9570＋130壓樁方式/頂壓式夾樁式夾樁式夾樁式注：ZYJ系列之一液壓靜力壓樁機由江陰市基礎(chǔ)工程設(shè)備廠生產(chǎn)。ZYJ系列液壓靜力壓樁機主要技術(shù)參數(shù)表7-74型號參數(shù)ZYJ240ZYJ320ZYJ380ZYJ420ZYJ500ZYJ600ZYJ680額定壓樁力（kNN）2400320038004200500060006800壓樁速度（m/min）高速2.762.762.32.82.21.81.8低速0.91.00.90.950.750.650.6一次壓樁行程（mm）2.02.02.02.02.01.81.8適用方樁（mm）最小□300□350□400□400最大□500□500□550□600最大圓樁（mm）φ500φ500φ550φ600邊樁距離（mm）600600650680角樁距離（mm）92093510001100起吊重量（t）12121212變幅力矩（kN""m）600600600600功率（kW）壓樁44607474起重30373737主要尺寸（mm）工作長11000120001300013800工作寬6630690069507100720076007700運輸高2920294029403020總重量（t）245325383425500602680注：ZYJ系列液壓靜力壓樁機由長沙三和工程機械制造有限公司生產(chǎn)。靜力壓樁機的選擇應(yīng)綜合考慮樁的截面、長度穿越土層和樁端土的特性，單樁極限承載力及布樁密度等因素，表7-75可供參考。靜力壓樁機選擇參考表表7-75壓樁機型號項目160~180240~280300~360400~460500~600最大壓樁力（kNN）1600~180002400~280003000~360004000~460005000~60000適用樁徑（mm）最小300300350400400最大400450500550600單樁極限承載力（kN）1000~200001700~300002100~380002800~460003500~55000樁端持力層中密~密實，砂層，硬塑塑~堅硬粘土層層，殘積土層層密實砂層，堅硬粘粘土層，全風(fēng)風(fēng)化巖層密實砂層，堅硬粘粘土層，全風(fēng)風(fēng)化巖層密實砂層，堅硬粘粘土層，全風(fēng)風(fēng)化巖層，強強風(fēng)化巖層密實砂層，堅硬粘粘土層，全風(fēng)風(fēng)化巖層，強強風(fēng)化巖層樁端持力層標準值值N20~2520~3530~4030~5030~55穿透中密~密實砂砂層厚度（m）約22~33~45~65~83．施工工藝方法要點（1）靜壓預(yù)制樁的施工，一般都采取分段壓入，逐段接長的方法。其施工程序為：測量定位→壓樁機就位→吊樁、插樁→樁身對中調(diào)直→靜壓沉樁→接樁→再靜壓沉樁→送樁→終止壓樁→切割樁頭。靜壓預(yù)制樁施工前的準備工作、樁的制作、起吊、運輸、堆放、施工流水、測量放線、定位等均同錘擊法打（沉）預(yù)制樁。壓樁的工藝程序如圖7-57。圖7-57壓樁工藝程序示意圖（a）準備壓第一段樁；（b）接第二段樁；（c）接第三段樁；（d）整根樁壓平至地面；（e）采用送接壓樁完畢1-第一段樁；2-第二段樁；3-第三段樁；4-送樁；5-樁接頭處；6-地面線；7-壓樁架操作平臺線（2）壓樁時，樁機就位系利用行走裝置完成、它是由橫向行走（短船行走）和回轉(zhuǎn)機構(gòu)組成。把船體當(dāng)作鋪設(shè)的軌道，通過橫向和縱向油缸的伸程和回程使樁機實現(xiàn)步履式的橫向和縱向行走。當(dāng)橫向兩油缸一只伸程，另一只回程，可使樁機實現(xiàn)小角度回轉(zhuǎn)，這樣可使樁機達到要求的位置。（3）靜壓預(yù)制樁每節(jié)長度一般在12m以內(nèi)，插樁時先用起重機吊運或用汽車運至樁機附近，再利用樁機上自身設(shè)置的工作吊機將預(yù)制混凝土樁吊入夾持器中，夾持油缸將樁從側(cè)面夾緊，即可開動壓樁油缸，先將樁壓入土中1m左右后停止，調(diào)正樁在兩個方向的垂直度后，壓樁油缸繼續(xù)伸程把樁壓入土中，伸長完后，夾持油缸回程松夾，壓樁油缸回程，重復(fù)上述動作可實現(xiàn)連續(xù)壓樁操作，直至把樁壓入預(yù)定深度土層中。在壓樁過程中要認真記錄樁入土深度和壓力表讀數(shù)的關(guān)系，以判斷樁的質(zhì)量及承載力。當(dāng)壓力表讀數(shù)突然上升或下降時，要停機對照地質(zhì)資料進行分析，判斷是否遇到障礙物或產(chǎn)生斷樁現(xiàn)象等。（4）壓樁應(yīng)連續(xù)進行，如需接樁，可壓至樁頂離地面0.8~1.0m用硫磺砂漿錨接，一般在下部樁留φ50mm錨孔，上部樁頂伸出錨筋，長15~20d，硫磺砂漿接樁材料和錨接方法同錘擊法，但接樁時避免樁端停在砂土層上，以免再壓樁時阻力增大壓入困難。再用硫磺膠泥接樁間歇不宜過長（正常氣溫下為10~18min）；接樁面應(yīng)保持干凈，澆筑時間不超過2min；上下樁中心線應(yīng)對齊，節(jié)點矢高不得大于1‰樁長。（5）當(dāng)壓力表讀數(shù)達到預(yù)先規(guī)定值，便可停止壓樁。如果樁頂接近地面，而壓樁力尚未達到規(guī)定值，可以送樁。靜力壓樁情況下，只需用一節(jié)長度超過要求送樁深度的樁，放在被送的樁頂上便可以送樁，不必采用專用的鋼送樁。如果樁頂高出地面一段距離，而壓樁力已達到規(guī)定值時則要截樁，以便壓樁機移位。（6）壓樁應(yīng)控制好終止條件，一般可按以下進行控制：1）對于摩擦樁，按照設(shè)計樁長進行控制，但在施工前應(yīng)先按設(shè)計樁長試壓幾根樁，待停置24h后，用與樁的設(shè)計極限承載力相等的終壓力進行復(fù)壓，如果樁在復(fù)壓時幾乎不動，即可以此進行控制。2）對于端承摩擦樁或摩擦端承樁，按終壓力值進行控制：①對于樁長大于21m的端承摩擦樁，終壓力值一般取樁的設(shè)計極限承載力。當(dāng)樁周土為粘性土且靈敏度較高時，終壓力可按設(shè)計極限承載力的0.8~0.9倍取值；②當(dāng)樁長小于21m，而大于14m時，終壓力按設(shè)計極限承載力的1.1~1.4倍取值；或樁的設(shè)計極限承載力取終壓力值的0.7~0.9倍；③當(dāng)樁長小于14m時，終壓力按設(shè)計極限承載力的1.4~1.6倍取值；或設(shè)計極限承載力取終壓力值0.6~0.7倍，其中對于小于8m的超短樁，按0.6倍取值。3）超載壓樁時，一般不宜采用滿載連續(xù)復(fù)壓法，但在必要時可以進行復(fù)壓，復(fù)壓的次數(shù)不宜超過2次，且每次穩(wěn)壓時間不宜超過10s。4．靜力壓樁常遇問題及防治、處理方法靜力壓樁常遇問題及防治、處理方法參見表7-76。靜力壓樁常遇問題及防治、處理方法表7-76常遇問題產(chǎn)生原因防治及處理方法液壓缸活塞動作遲遲緩（YZY型壓樁機）1．油壓太低，液壓壓缸內(nèi)吸入空空氣2．液壓油粘度過高高3．濾油器或吸油管管堵塞4．液壓泵內(nèi)泄漏，操操縱閥內(nèi)泄漏漏過大提高溢流閥卸載壓壓力；添加液液壓油使油箱箱油位達到規(guī)規(guī)定高度；修修復(fù)或更換吸吸油管；按說說明書要求更更換液壓油；；拆下清洗、疏疏通；檢修或或更換壓力表指示器不工工作1．壓力表開關(guān)未打打開2．油路堵塞；壓力力表損壞打開壓力表開關(guān)；；檢查和清洗洗油路；更換換壓力表樁壓不下去1．樁端停在砂層中中接樁，中途途間斷時間過過長2．壓樁機部分設(shè)備備工作失靈，壓壓樁停歇時間間過長3．施工降水過低，土土體中孔隙水水排出，壓樁樁時失去超靜靜水壓力的“潤滑作用”4．樁尖碰到夾砂層層，壓樁阻力力突然增大，甚甚至超過壓樁樁機能力而使使樁機上抬避免樁端停在砂層層中接樁；及時檢查壓樁設(shè)備備；降水水位位適當(dāng)；以最最大壓樁力作作用在樁頂，采采取停車再開開，忽停忽開開的辦法，使使樁有可能緩緩慢下沉穿過過砂層樁達不到設(shè)計標高高1．樁端持力層深度度與勘察報告告不符2．樁壓至接近設(shè)計計標高時過早早停壓，在補補壓時壓不下下去變更設(shè)計樁長；改變過早停壓的做做法樁架發(fā)生較大傾斜斜當(dāng)壓樁阻力超過壓壓樁能力或者者來不及調(diào)整整平衡立即停壓并采取措措施，調(diào)整，使使保持平衡樁身傾斜或位移1．樁不保持軸心受受壓2．上下節(jié)樁軸線不不一致3．遇橫向障礙物及時調(diào)整；加強測測量；障礙物不深時，可可挖除回填后后再壓；歪斜斜較大，可利利用壓樁油缸缸回程，將土土中的樁拔出出，回填后重重新壓樁5．質(zhì)量控制（1）施工前應(yīng)對成品樁做外觀及強度檢驗，接樁用焊條或半成品硫磺膠泥應(yīng)有產(chǎn)品合格證書，或送有關(guān)部門檢驗，壓樁用壓力表、錨桿規(guī)格及質(zhì)量也應(yīng)進行檢查。硫磺膠泥半成品應(yīng)每100kg做一組試體（3件），進行強度試驗。（2）壓樁過程中應(yīng)拴查壓力、樁垂直度、接樁間歇時間、樁的連接質(zhì)量及壓入深度。重要工程應(yīng)對電焊接樁的接頭做10%的探傷檢查。對承受反力的結(jié)構(gòu)（對錨桿靜壓樁）應(yīng)加強觀測。（3）施工結(jié)束后，應(yīng)做樁的承載力及樁體質(zhì)量檢驗。（4）靜力壓樁質(zhì)量檢驗標準如表7-77。靜力壓樁質(zhì)量檢驗標準表7-77項序檢查項目允許偏差或允許值值檢查方法單位數(shù)值主控項目1樁體質(zhì)量檢驗按基樁檢測技術(shù)規(guī)規(guī)范見表7-66按基樁檢測技術(shù)規(guī)規(guī)范2樁位偏差用鋼尺量3承載力按基樁檢測技術(shù)規(guī)規(guī)范一般項目1成品樁質(zhì)量：外觀觀表面平整，顏色均均勻，掉角深深度＜10mm，蜂窩面積積小于總面積積0.5%直觀外形尺寸見表7-68見表7-68強度滿足設(shè)計要求查出廠質(zhì)保證明或或鉆芯試壓2硫磺膠泥質(zhì)量（半半成品）設(shè)計要求查出廠質(zhì)保證明或或抽樣送檢3接樁電焊接樁：焊縫質(zhì)質(zhì)量見表7-96見表7-96電焊結(jié)束后停歇時時間min＞1.0秒表測定硫磺膠泥接樁：膠膠泥澆筑時間間min＜2秒表測定澆筑后停歇時間＞7秒表測定4電焊條質(zhì)量設(shè)計要求查產(chǎn)品合格證書5壓樁壓力（設(shè)計有有要求時）%±5查壓力表讀數(shù)6接樁時上下節(jié)平面面偏差mm＜10用鋼尺量接樁時節(jié)點彎曲矢矢高＜l/1000l尺量（l為兩節(jié)樁樁長）7樁頂標高mm±50水準儀7-2-5-2錨桿靜壓樁施工錨桿靜力壓樁法，是近年開發(fā)的一項地基加固新技術(shù)，在老廠或舊有建筑物改造、已有建筑物基礎(chǔ)托換加固以及新建工程中得到較為廣泛的應(yīng)用，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。1．基本原理與性能錨桿靜壓法沉樁，系利用建（構(gòu)）筑物的自重作為壓載，先在基礎(chǔ)上開鑿出壓樁孔和錨桿孔，然后埋設(shè)錨桿或在新建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)上預(yù)留壓樁孔預(yù)埋鋼錨桿，借錨桿反力，通過反力架，用液壓壓樁機將鋼筋混凝土預(yù)制短樁逐段壓入基礎(chǔ)中開鑿或預(yù)留的樁孔內(nèi)，當(dāng)壓樁力PP達到1.5Pa（Pa——樁的設(shè)計承載力）和滿足設(shè)計樁長時，便可認為滿足設(shè)計要求，再將樁與基礎(chǔ)連接在一起，卸去液壓壓樁機后，該樁便能立即承受上部荷載，從而可減少地基土的壓力，及時阻止建（構(gòu)）筑物繼續(xù)產(chǎn)生不均勻沉降。錨桿靜壓裝置如圖7-58所示；錨桿靜力壓樁時的力系平衡見圖7-59。圖7-58錨桿靜壓法沉樁裝置（a）靜壓樁裝置；（b）壓樁孔與錨桿孔位置1-樁；2-壓樁孔；3-錨桿；4-鋼結(jié)構(gòu)及反力架；5-活動橫梁；6-千斤頂；7-電動葫蘆；8-基礎(chǔ)；9-柱基；10-磚墻圖7-59錨桿靜壓法沉樁時力系平衡簡圖1-樁；2-錨桿；3-反力架；4-基礎(chǔ)R-樁尖阻力；F-樁側(cè)阻力（1）抗拔錨桿的基本性能錨桿的形式，新澆基礎(chǔ)一般采用預(yù)埋爪式錨桿螺栓；在舊有基礎(chǔ)上，采用先鑿孔，后埋設(shè)帶鐓粗頭的直桿螺栓；后埋式錨桿與混凝土基礎(chǔ)的粘結(jié)一般采用環(huán)氧樹脂或硫磺膠泥砂漿，經(jīng)固化或冷卻后，能承受壓樁時很大的抗拔力；錨桿埋深為8~10d（d——錨桿直徑），端部鐓粗或加焊鋼筋箍，亦可采用螺栓錨桿。（2）壓樁阻力與單樁承載力將樁壓入土中時，要克服土體對樁的阻力PP，壓樁阻力PP由樁側(cè)阻力和樁尖阻力二部分組成，可按下式計算：PP＝UΣhifi＋Agi（7-15）式中U——樁周長（m）；hi——各土層的厚度（m）；fi——各土層的樁側(cè)阻力系數(shù)（kPa）；A——樁尖面積（m2）；gi——樁尖阻力系數(shù)（kPa）。在壓樁過程中，由于擠土的作用，在樁周一定范圍內(nèi)出現(xiàn)重塑區(qū)，土的粘結(jié)力被破壞，土中超孔隙水壓力增大，土的抗剪強度大大降低，故此樁側(cè)摩阻力明顯減小，壓樁即利用此特性，能用較小的壓樁力將樁壓入到較深的土層中去，隨著時間的推移，超孔隙水壓力逐漸消散，土體逐漸壓密固結(jié)，抗剪強度也隨之提高，土的結(jié)構(gòu)強度得到恢復(fù)，樁的側(cè)向摩阻力也明顯增大。根據(jù)實踐，當(dāng)在樁力為1.3~1.5Pa時，經(jīng)三周后，粘土的單樁承載力得到明顯恢復(fù)，其安全度K達到2，可滿足設(shè)計要求。2．特點及適用范圍錨桿靜壓樁的特點是：對于加固已沉裂、傾斜的建（構(gòu)）筑物，可以迅速得到穩(wěn)定，可在不停產(chǎn)、不搬遷的情況下進行基礎(chǔ)托換加固；對于新建工程可與上部建筑同步施工，不占絕對工期；加固過程中無振動、無噪聲、無環(huán)境污染，側(cè)向擠壓??；在壓樁過程中可直接測得壓樁力和樁的入土深度，可保證樁基質(zhì)量；施工機具設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、輕便、移動靈活，操作技術(shù)易于掌握，可自行制造，可在狹小空間場地應(yīng)用；錨桿靜壓法沉樁受力明確、簡便，單樁承載力高（約250~300kN），加固效果顯著；不用大型機具，施工快速（新建工程每臺班可壓樁60~80延長米），節(jié)省加固費用，做到現(xiàn)場文明施工。適用于加固粘性土、淤泥質(zhì)土、人工填土、黃土等地基，特別適用于建筑物加層；已沉裂、傾斜建（構(gòu)）筑物的糾偏加固；老廠房技術(shù)改造柱基及設(shè)備基礎(chǔ)的托換加固；新建工程先建房后壓樁的工程。3．機具設(shè)備（1）YJ-150型液壓壓樁機，由反力架、活動橫梁、油壓千斤頂、高壓油泵、電動葫蘆等部件組成（圖7-58），壓樁力500kN，可自行制造。（2）配套機具，包括電焊機、切割機、空氣壓縮機、風(fēng)鉆、風(fēng)鎬、配制環(huán)氧樹脂膠泥（砂漿）及熬制硫磺膠泥（砂漿