对静压预制管桩基础结构设计的研究

对静压预制管桩基础结构设计的研究

许树强

浙江中房建筑设计研究院有限公司海宁分公司314400

摘要：现代化建设在我国越来越受重视，城市建设的发展更是在近几年得到了突飞猛进的进步，然而由于当今绿色建设的大力推广，使得静压预制管桩技术在我国大部分的城市中广泛的应用。因为在目前常见的施工技术中，静压预制管桩技术的应用优势主要体现在可以减少各种环境污染（噪音、粉尘和振动造成的），而且还能够加快施工速度，降低造价成本，保证施工质量。本文从作者主要研究了静压预制管桩基础结构设计，以供参考。

关键词：预制管桩；静压法；施工技术

引言

在现在的城市建设中静压预制管桩的施工方法成为了主要的施工方法，其本质是结合预应力技术和高性能的混凝土，并将其作为基础取得进一步的发展。静压预制管桩的施工技术主要是通过施加静压的方式将预制管桩沉入地下，从而使其满足设计标高和承载力的要求，并在施工过程中将其作为建筑物的基础。然而，在施工过程中，由于这种施工技术存在隐蔽性等特点，很容易发生难以预料的问题，甚至出现事故，因此要及时发现问题并解决，保证施工安全的同时提高整个项目的建设质量。

一、概述

静力压桩(以下称静压桩)的施工工艺主要是通过静力压桩机将预制桩压入土中,使其满足相应的施工要求。这种沉桩工艺将会在以后的工程中广泛使用，实现快速的发展。其发展历史可以追溯到上个世纪六十年代，这种施工工艺在上海首先应用，并在接下来的三十年间进一步推广，成为了各种项目首选的沉桩工艺，直到九十年代压桩机的出现，这种施工工艺实现了系列化。目前这种技术在我国的大多数省份都得到了广泛的应用，尤其是上海、南京、广州等城市发展进程处在前列的城市更加普遍的采用静压预制管桩施工技术，成功引领了桩基础施工的新时代。

二、静压桩的主要优点

静压桩施工技术因其独特的优势得以力压其他各种施工技术在我国广泛采用,其主要优点如下:

(1)施工无噪音,这项优势解决了在人们众多的市区施工，避免了巨大噪音影响周围居民的正常生活；(2)施工无振动,普通的桩基础施工技术极容易对施工场地附近的原有建筑物造成一定程度的振动，尤其是危房及精密仪器等更适合采用此施工技术来减轻影响；(3)施工无污染，普通的沉桩技术像锤击式沉桩或灌注桩施工技术在施工过程中都会造成大气污染和环境污染，就完全避免了这种问题;(4)施工现场整洁有序，因为此施工技术不需要在现场堆放大量的砂石、水泥及钢材等原材料，所以现场很整洁;(5)静压桩不存在质量问题，因为这种桩是在工厂预制的，制作环境优越，并且在运往施工现场前都会进行严格的质量检验，所以一般不会出现断桩及缩径等问题;(6)施工进度快、工期短，一般在施工完成7天后就可以进行静荷载试验，所有功效相比其他的施工技术也高很多;(7)成本低，因为静压桩的桩身不会受到冲击力，可以适当降低其含钢量，甚至在一些要求较低的项目中可以将其截面制作成空心筒样式的，极大地节约了成本;(8)施工自动化，因为采用了静力压桩机，机械化程度高，能够准确地控制质量,而且降低了施工的劳动强度;(9)承载力高，相比灌注桩，在相同的地基条件下,单桩的承载力具有显著的提高;(10)施工适应性强,能够适应各种不同的气候条件，即便是在寒冷的冬季仍然能够正常施工。

三、静压预制管桩施工遇见的问题

1.沉桩困难

造成沉桩困难的原因有:(1)选用的设备吨位小，能量不足，达不到沉桩的压力要求；(2)在施工过程中由于操作不规范导致在压桩时桩体停留时间过长，失去了原本的惯性；(3)施工位置地质条件差，使得桩体在下沉过程中受力不均匀产生倾斜，亦或是桩身存在的摩擦阻力过大，也有可能造成沉桩困难；(4)预制的管桩不合乎标准，长度过短，需要多根连接，从而造成接头过多，还有可能由于接头处的焊接质量不达标准，或者接头位置正好处于夹层之间，多种因素的综合作用造成沉桩困难。

2.桩身偏移过大

造成桩身偏移过大的主要原因有：(1)设备本身的问题，由于压桩机没有调平造成立柱发生倾斜，进而导致桩身在插入时发生了偏移，而且随着深度的增大，偏移的距离也被放大；(2)施工环境的影响，由于可能会出现场地下陷，地下存在障碍物，相邻桩影响等问题，所以管桩在下沉过程中很容易发生偏移；(3)人为操作的影响，在工作人员进行沉桩时很容易因为操作不规范，使桩杆、压头和桩头不在同一条直线上，而发生桩身倾斜，进一步出现偏移的问题。

3.桩体破损

桩体在压桩过程中很容易发生破损，分析其原因主要有：(1)管桩在制作过程中没有达到合格标准，桩身的强度过低，承载力不符合标准；(2)操作不规范导致桩体在吊装过程中发生碰撞，或者吊点的位置设置不合理；(3)桩头不平整导致其出现不均匀的受力状况，并且局部出现高于桩体承载力的集中应力；（4）在砂土或有夹砂层的地区，桩基施工时的实际压桩力往往远大于按地勘报告估算的单桩承载力特征值，甚至有时候压桩力会达到三倍以上的情况，在这种情况下，如桩机配重不足，往往为出现桩机抬起情况，此时，上部桩身的受力形式变为自由端的压弯构件，再加上压桩机的不平衡，这种情况导致桩体破坏的情况较多。

设计案例:海宁盐仓某公司新建车间，设计采用了预应力离心混凝土空心方桩，设计单桩承载力特征值为700KN，因所在区域为砂土土质，故选用了高强度的混凝土方桩，型号为PHS-A450(260)-12，其桩身轴心受压承载力设计值2950KN以上。现场试桩时，压桩力加至2200KN时出现桩机抬起情况，其后桩身就出现裂缝，至桩体彻底破坏。根据试桩情况，本人提出了桩机增加配重的建议，施工单位按要求增加了桩机的配重，这样，在后继的压桩施工中，就没有桩身破坏这种情况，圆满完成桩基施工。

四、静压预制管桩质量控制措施

在静压预制管桩的施工过程中，因其具有一定的隐蔽性，从而加大了其施工工序的复杂程度，而且每个工序都对整个工程的顺利进行和安全经营产生不可忽视的影响。所以需要严格把控施工过程中的每一个环节，进而保证工程的质量和安全性。

1.合理选择压桩设备

在选取压桩设备时，需要考虑多个可以对施工产生一定影响的因素，其中包括地质条件、工程需求等，以此为基础选取的设备才能更加符合施工过程对工期和施工质量的要求。在设备进入现场前还要对其进行充分的保养，在施工过程中还需要对设备进行定期的检查和维护，在保证不影响施工进程的同时，还能保证设备的使用寿命。

2.保证桩位准确

在静压预制管桩的施工过程中可能会遇到各种情况的地质条件，或软或硬的地基都需要在保证其具有一定的承载力的同时，确保沉桩位置的准确，从而避免在压桩过程中发生桩身偏移的情况，影响施工的进程和质量。所以需要工作人员在压桩开始前对桩位进行多次反复的测量，以确保桩位的准确度。

3.保证管桩不受到损坏

首先，在预制管桩的制作过程中，必须在满足相应的强度和承载力要求之后才能够运往施工现场；其次，在运输过程中，要采取一定的措施将管桩固定在运输车上避免其相互之间发生碰撞；最后在现场起吊管桩的时候，也应该采取必要的措施保证管桩升起时的稳定，而不会发生损坏。

4.严格控制施工过程

静压预制管桩的施工过程必须严格按照规范要求及施工方案进行，确保整个施工过程能够顺利的完成。技术管理人员在施工开始前要进行相应的岗位培训，从而保证其技术程度能够及时解决工程中出现的各种技术问题；施工人员应优先选择具有相似工程专业经验的人员，从而保证施工的效率和安全。施工过程中严格控制各个工序，关注分别的施工进度，以及在过程中出现的各种问题，保证整体施工的质量。

五、结束语

静压预制管桩施工技术在当今的工程行业有着十分重要的作用，而且已经广泛应用于多个工程领域，最关键的原因是该技术符合当下绿色建设的宗旨，有效地保护环境不受施工的影响，保护环境已经成为了每个公民应该履行的义务，尤其是施工单位更应该重视环境的保护，因此静压预制管桩施工技术成为了各个施工单位的首选施工技术。而且该施工技术还具有效率高、质量好等优点，尤其是无噪音、振动小的特点在城市施工项目中效果更加显著，随着城市建设的快速发展，静压预制管桩技术将会在以后的工程施工中得到越来越广泛的使用。所以需要对该技术的施工、材料、要求以及可能出现的问题进行详细深入的研究，保证该技术能够适应时代的进步与技术的发展。

参考文献

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