静压预制管桩施工在高档住宅小区的应用
关键词：预应力混凝土管桩，静压法施工，住宅小区
1前言
随着现代建筑科学技术的发展和施工机械的不断更新，针对地基、环境及施工技术等条件要求，人们开发并应用了种类繁多的桩基础与施工工法，目前已形成几十种桩型和施工方法[1]。按施工方法分：锤击打入法、振动沉入法、静力压入法、水冲沉桩法和钻孔法。目前在建筑工程基础中，预制桩工法和现场灌注桩工法是最有代表性的两大施工方法。而钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩等固有的缺陷十分突出，主要表现在施工速度慢，场地污染严重，成桩质量难以保证，材料浪费大，容易出现各种弊病。常规的打入式预制实心桩，因打桩机的超量噪音和土体震波，不仅对周围环境影响大，而且对周围建筑物有重大损害，在城市居民密集区施工时对环境影响极大，目前世界各国都在环保法中规定了噪声污染的限度，限制在城市中心地带使用柴油锤与振动桩锤，使这一工艺难以推广应用。
预应力混凝土管桩是我国广东省最早于1982年从日本引进的。90年代初期，由于液压件制造水平的提高，压桩机的吨位逐步提高到2000KN，可满足15层以下的高层建筑沉桩深度所需压力。发展至今，由于压桩机最大吨位已能达到8000KN，故单桩允许承载力可达4000KN，可满足35-40层以内的高层建筑所要求的桩基深度和压力[2]。它比较适用于单桩允许承载能力在3000KN以下的工程范围。在一些城市打桩施工受到严格限制，由于静力压桩具有沉桩质量好、速度快、造价低和对环境无污染等优点，采用静力压桩施工的工程比例大幅度上升。预应力混凝土管桩集当代混凝土技术进步与混凝土制品高新工艺于一体，特别是静力压桩机的高压力匹配，更使该工艺达到了环保施工技术水平，特别是在地下水位较高、地基有大流塑土层情况下，更具有良好的应用前景。目前在这种地基条件下常规采用的桩基施工工艺有：泥浆护壁桩、混凝土压浆桩、超流态桩等。这些类型桩经济成本均在2000元／m3左右.右，而静压预应力混凝土管桩成本在1200元／m3左右.，造价节省40％左右，而工效提高25％。因而应用前景非常广阔，有取代其他工艺的趋势。
2管桩施工的特点及桩身竖向承载力计算
2.1预应力混凝土管桩施工的特点
(1)单桩承载能力高：比灌注桩的单桩承载能力高1/3-1/2。
(2)施工方法简单：管桩工厂生产，现场静力压入，消除了现场混凝土的生产。
(3)施工中灵活性好：可根据工程地质条件，调整桩的长度。
(4)桩质量检测的随机性强：每根桩静压过程中就可以控制单桩承载能力和单桩静力试验检测。
(5)综合工程造价低：比灌注桩可节省1/4-1/3。
(6)高标准的环保性：无噪音、无振动、无污染。
(7)施工速度快：一般压桩速度在0.5-1.0米／分钟。
2.2管桩桩身竖向承载力设计值
(1)预应力混凝土管桩横截面承载能力
（1）
式中：R—桩横截面承载能力，KN；
fce—桩离心混凝土抗压强度，MPa；
σpc—管桩混凝土有效预压应力，MPa；
A—桩横截面面积，mm2。
(2)管桩桩身竖向承载力设计值
(2)
式中：Rp—桩身竖向承载力设计值，KN；
α—安全系数。
fce，σpc，A意义见公式1
3工程实例
3.1工程概况
某高档住宅小区16楼，为小高层框架结构住宅。基础形式为独立式承台加地梁。建筑工程基础中，选择工法时应根据地基状况，所需的桩基直径和深度，对环境的影响及施工成本等因素进行综合考虑。该小区选用静压预制管桩进行基础施工。设计采用Ф400，长度8-12m，共263根。计值为1715KN，单桩竖向极限承载力标准值为1715KN，施工中终压力值为2200KN。采用YZY600型液压静力压桩机两台，管桩的运输工作采用三台20T板车，卸桩采用一台8T汽车吊。施工场地略有起伏，地面高差小于0．2m。
3.2施工准备和桩位放设
（1）施工准备
①施工前，必须按施工组织设计所规定的垂直和水平运输方案组织机械进场，并做好机械的组装调试工作；
②施工现场作好“三通一平”，满足压桩机的使用尺寸。
（2）桩位放设
①桩基轴线从基准线引出，在桩基附近设置水准点，其位置不受打桩影响，数量不小于2个；
②桩基轴线沿控制桩，其位置不受压桩影响，施工时经常复检并加强保护；
③桩位允许偏差±10mm。
3.3机械设备工作原理
由电控箱按钮进行起动和关闭，起动后高压泵产生的高压油，通过管路的控制阀件流入全机11个油缸按要求进行工作。管路内总压力可由溢流阀进行调整、控制，油缸的动作可由室内操作手多路阀和手操作阀控制。
首先将大身调平(以操作室内双向水平仪为准)，即压桩架处于垂直位置，然后将桩吊入，先使桩的下部伸入桩帽上，然后将桩放入地面桩位，桩柱下行与压桩装置下行基本作到同步。桩位位置正确后，用经纬仪测量桩柱的垂直度，操作手操阀使压油缸将桩柱压入地下。当压桩油缸行程达到满行程时，油缸自动缩回，此时卷扬机松开钢丝绳，当油缸缩回结束后，定位块进入下一定位口，则压桩油缸再次压桩，如此多次重复，直到把桩压至所需深度。如果要把桩柱送入地下某一深度，则可用送桩管把桩柱推入地下一定深度，而送桩管仍然取出来。
3.4静压预制管桩施工工艺
3.5施工方法及质量控制
(1)桩架组装就位，桩架平衡地架设在压桩位置并作好检查及调试。
(2)起吊插桩
吊桩利用桩架上的卷扬机进行，采用单绳起吊，吊点距桩顶800-1200mm，起吊速度均匀。桩架面向吊桩一侧的水平钢梁表面挂两层旧轮胎作缓冲垫，防止桩与钢梁碰撞造成损伤。桩下端超过水平钢梁后，将桩插入桩架送桩孔，旋转180度，使桩下端对准桩点，上端与压桩梁完全接触，并调整其垂直度，控制垂直度偏差不超过0.5％。
(3)沉桩(压入)
①沉桩顺序：沉桩顺序采用从内向外，或从一侧推向另～侧施打；根据地质情况及设计要求宜先深后浅施打；根据桩的规格，宜先大后小，先长后短施打。
②沉桩过程中必须保持桩处于轴心受压状态，即送桩器中心线与桩中心线偏差不大于10mm，并注意观测压力、桩身沉入速度及高度，作好记录工作。
(4)接桩
①接桩应保持上下节桩轴线一致，轴线重和偏差不大于10mm；
②采用焊接接桩，焊条采用E43；
③焊接时，先对称地进行四面点焊，然后再连续施焊。焊缝必须连续饱满，并高出端板表面不小于2mm。
(5)沉桩控制
①以终压值为主，桩长为辅。不满足桩长时，可提高终压值10-15％(桩自身强度允许)。
②压桩至终压值后，卸荷，静停1-2分钟后复压至终压值，观察桩身沉降及反弹。经压力稳定不少于1分钟的复压后，沉降值和反弹值之差不大于20mm，终止压桩。
3.6操作要点
(1)桩机应严格控制垂直度和桩就位的垂直度；
(2)桩靴设计需要连接时应选用焊接；
(3)严防带桩调整(桩机)，应先脱开桩体；
(4)缓慢加油，严禁施以冲击载荷；
(5)到达终压值时应立即回油卸载。
4结论
根据验收和技术规范的要求进行检验，向极限承载力满足设计要求，经低应变检测，桩身结构完整，波速正常。
参考文献：
[1]刘金砺．桩基工程技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998.
[2]龙辉．静压沉桩法在西安地区的应用[J]．高层建筑桩基工程技术，1998，38(8)：173-181.