管桩基础的几个问题(1).ppt

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1、有关管桩基础的几个问题,王 离(教授级高工)广东省土木建筑学会(2011年3月 广州),国家标准先张法预应力混凝土管桩是管桩的产品质量标准，全国的管桩厂都应按这个标准生产预应力管桩，也按这个标准来检测预应力管桩的产品质量，它不是管桩基础的技术标准。这个标准共有三个版本：GB 13476 92，于1992年颁布；GB 13476 1999，于1999年颁布；GB 13476 2009，于2009年颁布，2010年3月1日实施，是最新的版本。但是到目前为止广东很多地方还没有很好地执行这个技术标准。,关于管桩基础设计和施工的技术标准：到目前为止全国还没有一本专门的管桩基础技 术规范；国家标准建筑地基

2、基础设计规范GB50007-2002和行业标准建筑桩基技术规范JGJ94 2008有部分预制桩的内容；各省（市）地方标准管桩基础技术规程，其中浙江、福建、辽宁、云南、黑龙江、湖北、吉林、广西、山东、广东等省（市）都陆续出 台了有关规程。,广东省标准DBJ/T152298预应力混凝土管桩基础技术规程是我国最早颁布的有关管桩基础设计和施工的综合性技术标准。但2008年进行了修订，变成广东省标准锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程DBJ/T15-22-2008；另外又编制了一本广东省标准静压预制混凝土桩基础技术规程（送审稿）。,一、设计施工者要基本了解清楚的几个问题：,1-1、管桩基础的主要施工方法。

3、施工方法不同，桩的承载力计算方法也是不同的。1-2、常用管桩规格、型号及其应用承载力。要大致心中有数，这样才能在概念设计中有个准星。1-3、不宜应用或慎用管桩的地质条件。不要在不宜应用管桩的地质条件下硬用管桩。1-4、管桩穿透岩土层的能力。设计时要有个底，所以要掌握岩土勘察知识。1-5、管桩设计计算或验算的内容。哪些一定要计算或验算，哪些可以不验算，心中也 要有个谱。,1-1、管桩基础的主要施工方法,（1）锤击法：柴油锤、液压锤（2）静压法：抱压式液压压桩机 顶压式液压压桩机 抱压顶压联合式液压压桩机 抱压振动液压压桩机（3）引孔打（压）法（4）钻孔植桩法（5）中掘法（直径600）,锤击沉桩,

4、静力压桩,长 螺 旋 钻 机,螺 旋 钻,大直径管桩新颖沉桩法也叫中掘法新研制的施工机械：随钻跟管钻机（中钻法）,1-2、常用管桩规格、型号及其应用承载力,管桩分PC桩和PHC桩，广东几乎全是PHC桩。管桩按外径分为300mm、400mm、500mm、600mm和700mm、800mm、1000mm、1200mm、1300mm、1400mm等规格，建筑中的常用管桩规格为300mm、400mm、500mm和600mm。300mm管桩今后要逐步淘汰。管桩按混凝土有效预压应力值分为A型、AB型、B型和C型，其有效预压应力值分别为4MPa、6MPa、8MPa和10MPa。重要工程都要选用AB型或B型桩

5、；静压用桩广东大部分选用厚壁的AB型桩。今后A型桩逐步少用。,常用管桩承载力一览表,管桩应发挥其高承载力的特性，不宜用作地基处理中的柔性桩，尤其是以强风化岩作持力层的管桩，更不能这样做。某大型输水管基础，设计成复合地基的形式：在以强风化砂岩为持力层的400管桩顶部，做一层3040cm的褥垫层，在垫层上浇筑混凝土底板，在底板上搁400的输水管。结果管桩刺破褥垫层，输水管立即有10-20cm的下沉。处理方法：灌浆加固褥垫层。以后同样的工程，取消砂垫层，将混凝土底板直接与管桩顶联结起来，做成刚性承台。,1-3、不宜应用或慎用管桩的地质条件,锤击法：（1）持力层以上的覆盖层中含有较多且难以 清除又严重

6、影响打桩的孤石、风化球或 其它障碍物；（2）持力层以上含有不适宜作桩端持力层且 不易贯穿的硬夹层；,（3）基岩面上没有合适持力层的岩溶地层；（4）非岩溶地区基岩以上为淤泥等松软土 层，其下直接为中风化、微风化岩层，或中风化岩面上只有较薄的强风化层；这种地质条件俗称“上软下硬、软硬 突变”。,（5）桩端持力层为遇水易软化且埋藏较浅 的风化岩；（6）地下水或地基土对管桩的混凝土、钢 筋及钢零部件有强腐蚀作用的岩土层。简单地说，有孤石、障碍物的地层；有硬夹层；石灰岩地层；“上软下硬、软 硬突变”的地层；遇水软化的持力层和强 腐蚀岩土层，不宜或慎用管桩。,静压法：除了与锤击法六条相同外，还有两条也要注

7、意：现场地表土层松软且地面承载力特征值 100kPa又未经处理的场地；桩端持力层为中密密实砂土层且其覆 盖层几乎全是稍密中密砂土层；静压桩在石灰岩岩面起伏不大的情况下可以压下去，虽然桩端嵌固深度不大，但桩身可以做到基本不破烂，若用锤击法施工，桩的破损率可达到60%以上。,广东省标准静压预制混凝土桩基础技术规程（送审稿）在岩土工程勘察这一章中专门对表土层勘察要求提出了一点要求：静压桩施工对表土层承载力有较高要求，勘察时应采用轻便动力触探、取土样、标准贯入试验等手段准确查明表层3m土层的承载能力。在该条的条文说明中指出：勘察时应准确查明表层3m土层的承载力，是指我省常见的表土层，对于深厚、松软的素

8、填土层则应另当别论。5.2节内对压桩机的接地压强作了限制：压桩机长船型履靴的接地压强不宜大于100kPa；短船型履靴的接地压强不宜大于120kPa。,关于遇水软化的问题,强风化泥岩以及含泥量较多的强风化、全风化花岗岩层做持力层的管桩基础，收锤或终压时发现不了什么问题，甚至做静载荷试验单桩竖向抗压承载力也能达到设计要求，但过了二三十天，若这根桩再做静载荷试验，发现单桩竖向抗压承载力降低，桩的沉降量加大；若对这些原先“已达到设计要求的桩”进行复压（复打），又可以下去，有的可下去几十厘米，有的甚至可再下去14m。强风化泥质粉砂岩也有这种软化现象。,究其原因，主要是桩尖附近有水，强风化泥岩遇水就软化，

9、含泥较多的强风化花岗岩体遇水发生崩解，于是桩端土承载力大大降低。水的来源有两种：主要是外界流入的水，还有是超孔隙水压力作用下慢慢渗流出来的孔隙水。针对外界流入的水产生了一个管桩内腔底部灌注封底混凝土的做法，堵住桩尖不密封而引起漏水的毛病。减少孔隙水最好的办法就是控制沉桩率。,但这个封底的办法也不是万能的，有些管桩虽灌了封底混凝土，但桩尖土还是软化，有些实心方桩也会发生类似的情况。值得一提的是：不是所有的强风化泥岩和强风化花岗岩层都会发生易软化的现象，有的地区虽然也以强风化泥岩作持力层，但没有发生持力层软化的问题，因此要多积累地区经验。强风化泥质粉砂岩也有软化的问题，只不过软化的程度较少，下沉量

10、一般不超过20cm。,1-4、管桩穿透岩土层的能力,打桩锤击力属冲击动力，预应力管桩较耐打，在强力冲击下具有较强的穿透能力，大量工程实践表明，使用D45以上重型柴油锤可使其穿透56m厚的密实砂层或河卵石层，桩尖进入N50的强风化岩层12m或密实卵石层12m。压桩力则属静力，造成桩的穿透能力相对较小，但也并非仅能穿透软弱土层，实践证明压桩力4000kN的静压桩也可穿透23m厚的密实砂层，桩尖到达N50的强风化岩表面。从总体上看，当地质条件大致相同时，静压桩的桩长通常要比锤击桩短12m，有时甚至短34m。,根据广东应用管桩的长期经验，岩土工程勘察中较重视标准贯入试验。标贯试验好似模拟打桩，其测试成

11、果较适合锤击式预应力管桩的应用。标贯试验锤重为63.5kg（150P），落距76cm（30吋），前15cm入土的锤击数不算，然后测出下面入土30cm深度的锤击数，这就是实测的标贯击数（N），如果实测值乘上触探杆长度校正系数，就是修正后的标贯值（N）。,修正后的标准贯入击数 N 可按下列公式计算：N=N式中 N修正后的标准贯入击数；N实测标准贯入击数；触探杆长度校正系数，可按下表采用。,国家标准岩土工程勘察规范GB50021，若用标准贯入击数来划分岩土类别时，采用的是实测标准贯入击数N，如N50为强风化岩；50N30为全风化岩；N30为残积土，与我们打桩压桩时所指的强风化岩容易混淆。锤击管桩桩端

12、的强风化持力层是指N5060的强风化岩层，而且桩端可进入这种强风化岩层12m，但不能打入中风化岩层；静压管桩最多可压至N50的强风化岩层的表面。这是每个设计和施工人员首先要明确的基本概念！,采用实测的标贯值来预估锤击管桩的入土深度，误差是很大的，原因是：按岩土规范规定：N 50 就是强风化岩层。但是，若桩长为21m时，则修正系数0.7，N35；若桩长为30m时，则修正系数0.61，N30；若桩长为39m时，则修正系数0.52，N25；而大吨位的柴油锤可以将管桩打入N5060的强风化岩层12米，显然与当N50 时的强风化岩层存在着较大的层面差距，桩愈深，差距越大，也就是说预估的桩长误差更大。,总

13、之，我们可以根据国家标准岩土工程勘察规范GB50021规定，岩（土）名称和状态可按现场实测的标准贯入击数来划分。但根据我们的经验，估算打桩深度时则应采用修正后的标准贯入击数N。锤击式管桩可打入N50的强风化岩层12m，静压管桩可压入N4050的强风化岩层。因此，用修正后的标贯击数可较正确地确定管桩的桩端持力层及预估沉桩的深度。,广州市某大工程所用的建筑工程岩土勘察，由十个勘测单位负责来完成，其中，九个单位只提供实测的标贯击数的测试成果，只有一个著名建筑设计院的勘察队伍还提供修正后的标贯值。施工单位根据实测的标贯击数来预估桩长，其结果全部偏短，实际施工时用桩量比预估用桩量增加了许多。而根据修正后

14、的标贯击数来预估桩长，实际施工时的用桩量与预估用桩量基本一致。所以，勘察、设计、施工、监理、管桩生产厂的技术人员在预估桩长时一定要采用修正后的标贯值。,1-5、管桩设计计算或验算的内容。,管桩基础设计应根据承载能力和变形控制的要求进行下列计算或验算：（1）根据桩基的使用功能和受力特性进行桩基 的竖向（抗压或抗拔）承载力计算和水平 承载力计算；（2）桩身强度验算；（3）计算承台内力并验算其承载力，确定承台 高度和配筋；（4）当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应做 下卧层承载力验算；,（5）对于桩中心距小于或等于4倍桩径的群 桩基础，可视做一假想实体深基础进行 基础下地基承载力验算和沉降计算；（6）

15、当建筑物对桩基的沉降或水平位移要求 严格时，尚应作沉降或水平变位验算；（7）当使用条件要求限制混凝土裂缝时，尚 应作抗裂或裂缝宽度验算。当然，首先要计算上部结构传至承台底面上的荷载效应，包括竖向力、水平力和弯矩等。,二、关于静压管桩竖向抗压承载力特征值,管桩基础设计计算内容较多，但单桩竖向抗压承载力特征值的确定是静压管桩基础设计的最重要内容之一。静压管桩单桩竖向抗压承载力特征值确定的主要方法有以下三种：通过试验桩确定单桩承载力；通过半经验公式计算确定单桩承载力；通过静压桩机的复压来检验或确定单桩 承载力。,2-1、通过试验桩确定单桩承载力,当管桩桩基设计等级为甲级且地质条件较复杂时，或当地使用

16、管桩的历史较短、设计经验不足时，单桩竖向抗压承载力特征值应在设计阶段通过静载试验桩确定。选择静载试验桩的位置应考虑工程地质条件的代表性和基础部位的重要性，静载试验桩数不得少于3根。桩的竖向静载荷试验方法应按有关建筑地基基础检测规范标准执行。静载试验一般可得到单桩的极限抗压承载力，再除以安全系数后就可得到单桩竖向抗压承载力特征值。,2-2、通过半经验公式计算确定单桩承载力,当根据地基土的物理指标与承载力参数等经验关系确定单桩竖向抗压承载力特征值Ra时，几乎全部的国家、行业地基规范，以及除广东以外各地方的管桩规程，均按下列公式计算：Ra=Upqsia li+qpa Ap 式中：Up管桩桩身外周长；

17、qsia管桩第i层土（岩）的侧摩阻力特征值；li 管桩穿越第i层土（岩）的厚度；qpa管桩的端阻力特征值；Ap桩尖水平投影面积；当为开口型桩尖时，仍 按封口型桩尖的水平投影面积计算。其实，前一项是各层土的桩周摩擦力总和，后一项是总的桩端支承力。,广东的静压管桩承载力计算公式如下：Ra=Upqsia li+p qpa Ap 式中 Up静压桩桩身外周长；qsia静压桩第i层土（岩）的侧摩阻力特征值；li静压桩穿越第i层土（岩）的厚度；qpa静压桩的端阻力特征值；Ap桩尖水平投影面积;当为开口型桩尖时，仍 按封口型桩尖的水平投影面积计算；p静压桩端阻力修正系数；当入土桩长L16m时取1.0；当9mL

18、16m时取1.101.30；当L9m时宜通过试压桩试验确定。,2-3、对于纯摩擦型静压管桩（一般桩长25m），其 承载力确定的方法更简单：试压加复压。,在一些覆盖层为软土、下部冲沉积黏性土或残积土、全风化岩层较厚的地质条件下，若用二倍的承载力特征值施压，桩长可达3050m，此时，若搞一些不同长度的试桩，再过24小时后用2Ra的压力复压，从而可确定合理的桩长。这是静压法施工的特色，利用软土的固结能力，有时往往用很小的压桩力可获得较大的承载力。软土的固结能力，是很难计算确定的，目前往往是用现场试验来加以确定的。另外，如何利用其较强的固结能力，也是很有学问的。,现场试验的方法是：因为锤击时是无法知道

19、锤击力的，锤击桩只可采用高应变动测仪配合测试，但要通过24h间歇后进行复打。复打时测得的承载力可作为桩的极限力。静压桩则方便得多，因为可以用压力表上的压力值读数可换算成压桩力。将桩压入一定深度，记下当时的压桩力，然后停压休息24h再进行复压，此时复压的压力值，一般可以作为此桩的极限承载力，即2倍的单桩承载力特征值。这个取值是留有安全余地的，因为在深厚软粘土层中，随着时间的增长，固结力还会有一定的增长，我们是按施压24h后的固结力来确定桩的承载力。,大概五六年前，中山有一个工地，设计采用500-125AB级管桩，Ra=2500kN，N=50的强风化岩层深埋约40m。40m以上的覆盖层，整体上属于

20、软弱土层，下面是可塑粘土层及3-5m全风化岩层。先用2Ra即5000kN作为最大压桩力进行施压，最终沉桩长40m。第一次试验：配桩35m，压到桩顶至地面，此时，记下终压力为2000kN，24h后进行复压，发现5000kN的压桩力也压不动。此时，土的时效系数高达2.5倍。第二次试验：配桩33m，压到地面，压桩力为1500kN，24h后复压，终压力也大过5000kN。此时时效系数高达3.3倍以上。最后决定：配桩33m，送桩2m，以桩长作为终压控制标准，记下的终压力值只作为参考。,三、关于静压桩的机理和设计施工总思路,3-1、静压桩的机理 静压法施工是通过静力压桩机的施压机构以压桩机自重和桩架上的配

21、 重作反力将预制方桩或预应力管桩压入土（岩）层中的一种沉桩工艺，静压桩的桩端持力层可选择在硬塑坚硬粘土层；中密密实的砂土层、河卵石层；全风化岩层或强风化岩层中，其上覆土层一般来说较软弱。,静压桩在静压力的作用下沉入地基土中时，桩侧表面与桩周土体之间的摩擦力是滑动摩阻力，这种滑动摩阻力很小，而且在同一土层中，基本保持不变，不随桩身入土深度的增长而累计增大，而是随桩端处的土体软硬程度即桩端处土体的抗冲剪阻力的大小而波动，所以静压桩的压桩力主要来自桩尖向下穿透土层时直接冲剪桩端土体的阻力，压桩贯入阻力曲线反映的主要是桩尖阻力的变化规律。,1999年广州某静压方桩工地，遇到一条宽度不大的地质破碎带，静

22、压桩的入土深度达到80m左右，桩穿越的土层都是破碎软化的风化土。当桩入土深度为10m时，压桩机仪表上显示的压桩力约为630kN，以后往下压，压桩力一直保持在630kN这个数值，直到桩尖碰到80m下面的硬岩面时才狂飙直升。这是佐证上述观点的一个很有说服力的工程实例。,静压桩沉桩穿越的土层一般是软弱松散的，含水量较高，孔隙比较大。当预制桩在垂直静压力作用下沉入地基土中时，桩尖直接使土体产生冲剪破坏，同时桩周土体也产生剪切挤压破坏，孔隙水受此冲剪挤压作用形成不均匀水头，产生了超孔隙水压力，扰动了土体结构，使桩周一定范围内的土体抗剪强度降低，粘性土发生严重软化，粉土砂土发生稠化，此时桩身容易下沉。一旦

23、压桩终止并随着时间的推延，桩周土的触变时效和固结时效体现出来，土体中的孔隙水压力逐渐消散，土体发生固结，土的抗力逐渐恢复，甚至超过其原始强度。,这时桩身与桩周土之间的摩擦力，已不是施工下沉时的滑动摩阻力而是变成承载时的静摩阻力，静压桩才获得工程意义上的竖向抗压极限承载力。根据粗略统计分析，静压桩的竖向抗压极限承载力中，桩端所能提供的端承力，不管持力层是粘性土层、粉土层、砂土层还是风化岩层，约为终压力值的4045%，其余部分要靠桩侧四周土体抗剪强度的恢复来补充，如果桩身较长且桩周土体摩阻力的恢复值又大，那么该静压桩的端承力、桩侧摩阻力的综合即桩的极限承载力就有可能大于施工终压时的压桩力；如果桩身

24、较短，桩侧提供的摩阻力就小，那么，桩的极限承载力就会小于桩的终压力值。,静压桩的压桩力与承载力不能完全等同：,有人以为静压桩施工时压多少力就能得到多少承载力，或者认为静压桩的单桩承载力（特征值）就是施工终压力的一半。这是一个认识上的误区。其实静压桩的单桩极限承载力与施工的终压力不能完全等同起来，有时可以等同，大部分情况不能等同，因为两者是两个不同性质的力，但又有一定的联系，广东对这两者的关系的研究花了较大的力气，得出了两者之间关系的经验公式。,极限承载力与终压力经验关系,（广东地区经验公式）当6m L 9m时，Qu2Ra（0.600.80）Pze 9m L 16m时，Qu2Ra（0.701.0

25、0）Pze 16m L 25m时，Qu2Ra（0.851.00）Pze L 25m时，Qu2Ra（1.001.15）Pze 式中：L 静压桩的入土深度；Qu 入土部分的静压桩竖向极限承载力；Pze 终压力值；Ra 单桩竖向承载力特征值。注解：本公式适宜于端承摩擦桩或摩擦端承桩，不适用于摩 擦桩或端承桩。,举例：当 L6m的超短桩时，取Qu0.6Pze 则 RaQu/20.3PzePze/3.3 若 Pze3300kN，则 Ra1000kN如果按2倍的关系计算：则Ra3300/21650kN 设计师若按Ra1650kN来设计的话，怎么施工都达不到这个要求，如果任意提高压桩力，那么管桩桩身就会破损

26、。,静压桩设计施工总体思路,1 终压力值决定静压桩的实际承载力特别是当桩较短时（L9m）:Qu=(0.600.80)Pze Ra=(0.300.40)Pze（大终压力只能得到较低的承载力）2 要达到常规设计承载力，通常的思路：一是提高终压力值；二是增加复压次数。,A 关于提高终压力值的问题 一般来说，提高终压力可提高单桩承载力，但终压力不能任意提高，受桩身允许抱压压桩力的限制。用同样的压桩力压短桩时，达不到长桩所能达到的承载力，因此，只有降低短桩的设计承载力。因此广东省标准静压预制混凝土桩基础技术规程（送审稿）开头就讲：静压桩是一种设计和施工必须密切配合才能顺利完成的桩基础。,B 关于增加复压

27、次数问题 大量的工程实践表明：连续复压次数太多，对管桩基础承载力的提高并不太明显，但对压桩机和桩身损害太大，得不偿失。所以不提倡多次满载连续复压法，而是提倡超载施压法，一般复压13次，个别短桩复压35次。但超载施压的压桩力也不能大于桩身允许抱压力的1.1倍，稳压时间一般不宜超过5秒。,C 静压桩设计施工的总体思路是：,1 在压桩机允许范围内尽量提高终压力值，以便得到较高的单桩承载力；2 终压力值受桩身允许抱压压桩力的限制，不得超过1.1倍的桩身允许抱压压桩力；3 同样的终压力值压长桩和短桩，所得的单桩承载力是不一样的，从设计角度考虑，长桩的设计承载力应取大一些，短桩的设计承载力应取小一些；从施

28、工角度考虑，长桩的终压力在二倍单桩承载力特征值左右，短桩特别是超短桩，终压力应定为单桩承载力特征值的三倍左右；,4 终压时连续复压的次数不宜超过5次，稳压时间大机不宜超过5秒；5 当施工时实际桩长比设计估算成桩长度短很多时，施工方应及时通告设计方共同研究，若要补桩应立即补桩。总之，设计施工双方对整个压桩机理 和压桩过程，思路要清晰，理念要正确，相互要合作，要有总体全局观点，这样才能保证静压桩的工程质量。,四、关于静压管桩基础的施工问题,4-1、静压桩机的选择；4-2、对静压管桩桩身的特殊要求；4-3、桩身抱压允许压桩力；4-4、管桩接头的焊接；4-5、终压控制条件；4-6、管桩基础基坑的开挖；

29、4-7、压桩施工存在的一些问题,目前市场上使用的静力压桩机有以下四种形式：抱压式液压压桩机 顶压式液压压桩机 抱压顶压联合式液压压桩机 抱压振动液压压桩机 使用最多的是抱压式液压压桩机，常用的压桩力为200吨、300吨、400吨、500吨甚至600吨，可压直径300mm600mm的管桩。,4-1、静压桩机的选择,抱压式静力压桩机,顶压式液压压桩机,压桩机的选择：简易的选择方法：压桩机总重量为 1.1倍桩身抱压允许压桩力再加大40吨。因为压桩机的压力在送桩时最大，而送桩时的静压力就是1.1倍桩身抱压允许压桩力，这些压力都需要通过桩机的重量作为反压力来实现，其中40吨是两只短船的重量，它不能起反压

30、的作用，所以要增加上去。,4-2、对静压管桩桩身的特殊要求,静压用管桩比锤击用管桩要求严格一些，主要是对管桩的椭圆度和桩身平整度的要求：A：桩身合缝处的直径与其相垂直方向的 直径之差不宜大于5mm；B：钢模板环向连接处的桩身混凝土应平 整，不得有明显的竹节状。,4-3、桩身抱压允许压桩力,抱压式液压压桩机的最大施压力不宜大于桩身抱压允许压桩力。桩身抱压允许压桩力就是用抱压式压桩机抱住桩身施压时桩身允许的最大压桩力。顶压式压桩机的最大施压力或抱压式压桩机送桩时的施压力可比桩身抱压允许压桩力大10%。对桩身抱压力加以限制的目的是为了防止桩身被夹破夹裂。,桩身抱压允许压桩力经验估算公式如下：实心方桩

31、：Pjmax 1.05 fc A 空心方桩：Pjmax 1.00 fc A PC 桩：Pjmax 1.00 fc A PHC 桩：Pjmax 0.95 fc A 式中：Pjmax静压桩桩身抱压允许压桩力；fc混凝土轴心抗压强度设计值；A 静压桩截面面积。顶压或送桩时的终压力可比PJmax大10%,广东最新的桩身允许抱压压桩力公式,方 桩：PJmax 1.05 fc A P C桩：PJmax 1.00 fc A PHC桩：PJmax 0.95 fc A 顶压或送桩时的终压力可比PJmax大10%,4-4 管桩接头的焊接,管桩的接长可采用桩顶端板圆周坡口槽焊接或机械啮合接头连接法。焊接宜采用手工电

32、弧焊；当天气晴朗无风或采取一定的技术措施后，也可采用二氧化碳气体保护焊。焊接接桩一直是影响管桩基础质量的一个薄弱环节，一是坡口尺寸偏小，二是焊缝不饱满，有的甚至点焊几下就草草了事，留下了质量隐患，尤其对抗拔桩，危害性更大。,电焊接头,管桩的连接，全国几乎99.9%以上使用电焊焊接法，但接头电焊一直是管桩基础质量的一个薄弱环节，所以要高度重视焊接工作。焊接接桩和钢桩尖的焊接所采用的焊机、焊条、电流、工艺、质量等要求应符合行业标准JGJ-81建筑钢结构焊接技术规程的有关规定。,焊接应逐层进行，层数不得少于2层，400以上管桩宜为2层3道；第1层焊缝应采用不大于4的焊条施焊，内层焊渣必须清理干净后方

33、能施焊外一层。焊缝应连续饱满。,桩尖的连接：桩尖焊法，目前工地上多数工程的桩尖焊法很不规范，是在管桩悬吊空中将就位时放在桩底端进行仰焊、点焊，存在焊不牢、不连续焊、造成不密封，桩尖错位大，施工不安全等诸多问题，必须严禁。正确的做法应在现场横卧的管桩端部先焊好桩尖的上半圈，再将管桩沿轴线方向转动180后施焊剩下的半圈，焊缝连续封闭。一定要加强桩尖焊接质量的监督。,4-5、终压控制条件,一、对于摩擦桩，按设计桩长控制。但需在试压桩时，先按设计桩长试压35根桩，24h后再用2倍单桩竖向抗压承载力特征值的压桩力进行复压，如果桩身不下沉，即可按设计桩长进行全面施工，否则，设计桩长应修正；二、对于端承摩擦

34、桩或摩擦端承桩，终压控制指标一般有三个：终压力值、终压次数和稳压时间。,对于端承摩擦桩或摩擦端承桩，终压标准可按下列规定执行：1）当桩入土深度L 25m时，终压力值可取桩的竖向 抗压承载力特征值的2.0倍,终压次数为12次；但 桩周土为黏性土且灵敏度较高时，终压力值则可取 桩的竖向抗压承载力特征值的1.71.9倍，终压次 数为12次；2）当16m L 25m时，终压力值可取桩的竖向抗 压承载力特征值的2.02.4倍，终压次数为23 次；3）当9m L 16m时，终压力值可取桩的竖向抗压 承载力特征值的2.23.0倍，终压次数为3次；4)当6m L 9m时，终压力值可取桩的竖向抗压 承载力特征值

35、的2.83.2倍，终压次数为35次。,终压时的终压施工尚应符合下列规定：1）终压次数应符合上面的规定，每次终压施工的 间隔时间一般不宜大于2 min；2）每次终压的压桩力应取终压力值，且不宜大于 桩身抱压允许压桩力；当送桩时，终压力值不 宜大于桩身抱压允许压桩力的1.1倍；3）每次终压的稳压时间不宜太长，稳压时间应控 制在35s；4）当要求的终压力值大于桩身抱压允许压力时，宜按实际情况降低单桩竖向抗压承载力特征 值，不得任意增加终压次数和稳压时间。,4-6 管桩基础基坑的开挖,管桩基础基坑是指管桩基础的地下室基坑或大承台基坑。沉桩施工时一般不会发生大的事故，但是，在开挖基坑时由于开挖人员的无知

36、和野蛮施工，往往造成桩基倾折事故，使前功尽弃。尤其是广东珠三角地区许多地方存在着很厚的淤泥软土层，开挖基坑时发生桩基大片倾斜折断的事故屡见不鲜，为此，管桩工程的基坑开挖应慎之又慎。,管桩基础工程的基坑开挖应注意下列几条：（1）严禁在同一基坑范围内的施工现场边压（打）桩边开挖基坑；（2）饱和粘性土、粉土地区的基坑开挖，宜在打桩全部完成并相隔15d后进行；（3）开挖深基坑时应制订合理的施工方案和施工程序，并注意保持基坑边坡或围护结构的稳定；,（4）挖土应分层均匀进行且每根桩桩周土体高差不宜大于1m。（5）当基坑深度范围内有较厚的淤泥等软弱土层时，软土部分及其以下土方宜采用人工开挖；或宜经地基加固处

37、理后再用机械开挖；必要时，桩与桩之间应采用构件连接。（6）基坑顶部边缘地带不得堆土或堆放其他重物；当基坑支护结构设计已考虑挖土机等附加荷载时才允许挖土机在基坑边作业。,广东东莞某地有两个水泥熟料库工程，圆筒形仓外直径为41.20m，为钢筋混凝土结构。筒仓钢筋混凝土底板厚1.6m，直径为47.2m。圆筒仓基础采用500-125 AB 型PHC桩，锤击成桩。作“满堂桩”布置，单仓布桩649根。管桩打入强风化岩层，平均桩长23m左右，但有平均16m厚的淤泥软土层。基坑采用机械挖土，但没有分层开挖，挖土到3m时，发生桩基倾移事故。全部桩基进行了小应变检测，类和类桩共达382根，占总桩数的59%。,4-

38、7、压桩施工存在的一些问题（1）小桩机充大桩机，小机压大桩；（2）大桩机压小桩，虽然配重达到终压力的 要求，但容易把桩身抱压碎裂；（3）施工场地太软而未做处理，容易发生陷 机现象；（4）管桩的椭圆度不符合要求，两侧合缝位 置没有避开夹桩机构夹块的直接挤压；（5）终压时稳压时间太长，终压力超过桩身 抱压允许压桩力。,五、管桩基础质量事故的几个案例,5-1、管桩基础质量问题主要表现形式：1、成桩桩身完整性问题（桩身破裂）；2、单桩承载力问题（沉降量过大）；3、桩身垂直度问题（倾斜）；4、桩位偏差问题（偏位大）。,5-2、管 桩 破 损 原 因,1、管 桩 桩 身 质 量 问 题,2、工 程 地 质

39、 条 件 问 题,3、管 桩 设 计 存 在 问 题,4、管 桩 施 工 存 在 问 题,5、业 主 管 理 存 在 问 题,案例一（石灰岩地区静压桩破损）：在石灰岩地区打桩，桩的破损率可达到40%60%甚至更多。用静压桩工艺在石灰岩地区也有成功的经验但也不是万能的。广州花都区有一个静压桩工程，设计采用500-125管桩，Ra=2000kN。这里是石灰岩地区，岩面起伏不算很大，岩面埋深2030m。试压桩时，三分之二的管桩，加压到3600kN时桩身下部发生崩裂。,这样的工程怎么办？专家建议：减低单桩设计承载力：取Ra=16001700kN为宜；终压力不要超过3600kN；改500-125A类桩为

40、AB类桩，提高桩 身抗弯能力；改十字型钢桩尖为工字钢多齿型桩 尖，增强桩尖的嵌岩能力。,H型钢型桩尖,案例二（泥岩持力层软化）：在泥岩地区应用管桩问题不少。上世纪九十年代，广州海珠区几个管桩基础（锤击桩或静压桩）出现了问题。基本情况是：当管桩打入（压入）强风化泥岩收锤（终压）后，起初单桩承载力检测能达到设计要求，但过了一二个月再进行承载力试验，就会出现不合格情况，若进行复打或复压，该桩还可以继续下沉，下沉量少者几十厘米，多者几米，最大的下沉量达到3.70m以上。,强风化泥岩持力层渗水软化,不漏水 漏 水 漏 水 填砼芯（内流外）（外流内）,综合治理方法：1、在管桩内腔底部灌注细石混凝土进行封底

41、。但这种方法也不是万能的，如果桩身较短或桩身外面止水路线较短，地下水可顺着桩身外壁下渗，也会将桩尖附近的土体软化。2、用复打（复压）的方法来处理。通过复打（复压）后桩尖进入深一层的强风化泥岩，一般来说，下部的泥岩由于体积不易膨胀而不再继续软化，但复打（复压）也不是万能的，一些短桩复打（复压）后桩尖处的强风化泥岩还会继续软化。所以，以强风化泥岩作持力层的短管桩工程，承载力不能按常规取值。3、设计承载力要减少，尤其是短桩工程。,持力层为粉砂质泥岩的管桩工程 2005年广州某建筑工程，层高21层，采用500-125静压管桩，持力层为强风化粉砂质泥岩，布桩400根，桩长2025m，单桩承载力特征值Ra

42、=2000kN，终压力为4600kN。由于是泥岩，也会发生泥岩中管桩基础常出现的问题，但又由于是粉砂质泥岩，与纯泥岩有所不同，其复压下沉量一般为2030cm，最大也不超过60cm。下沉量除了与渗水量有关外，还与泥岩中粉砂含量有直接关系。这个工程只通过复压处理，就达到设计要求。,除了强风化泥岩有桩尖附近的岩土体软化的问题，一些含泥量较多的强风化花岗岩也有一个桩尖软化的问题，所以在这样的地层中应用预应力管桩，要做好复压（复打）的准备，也就是说送桩不要太深。另外，采用一种福建某管桩厂发明的连体桩尖，抗软化的效果较好一些。,桩尖采用混凝土桩尖：,案例三（终压力选择问题）：某工程为三栋塔式商住楼，地上1

43、4层，地下一层，基础用500-100PHC管桩，十字型封口桩尖，单桩设计值R=1500kN，极限承载力2400kN，共布桩526根，其中塔楼电梯井大承台下布桩47根，桩间距为1.5m。该工地强风化岩层以上的覆盖土（残积土）层较薄，且土质较坚硬，施工采用3600kN的终压力压桩，不少桩的入土深度只有7m8m，为了保证一定的有效桩长，施工采用了“引孔压桩”的工艺，即先用400的螺旋钻孔机在桩位处预钻一个深89m的孔，然后将管桩沿预钻孔压下去，到终压力达3600kN时终止施压。对于桩长小于8m的桩，复压三次后才终止施压。终压后，在桩芯内灌入高1.2m左右的细石混凝土进行封底。,引孔机,复 压 情 况

44、 全部基桩施压完毕，选取不同部位的41根桩进行复压；入土深度大于9m的桩，复压力达3000kN时，下沉量均不超过10mm；入土深度小于9m的桩，复压力达3000kN时，多数下沉量超过100mm。,静载试验结果 现场做7根桩的静载荷试验，其中288#和290#）桩的试验结果与设计要求差距较大。288#桩：引孔深度8m，桩尖入土深度为7.8m，此桩在沉桩后曾发现桩孔内有涌水现象，说明其封底不密实。试验加载到960kN时，桩顶下沉量就超过40mm；290#桩：引孔深度8m，桩尖入土深度7.45m，此桩曾复压过一次，复压力为3000kN时下沉量达300mm。试验加荷到1440kN时，桩顶下沉量就超过4

45、0mm。,承载力不合格原因分析 部分入土深度小于8m的短桩承载力不合格，原因不是挤土效应引起桩体上浮，而是：桩引孔和压桩间隔时间较长，孔内积水，压桩时桩尖很难达到引孔底部，待孔底水 慢慢消失，桩尖以下会留有空洞和软化土。少数桩的桩端封口不密实，导致管桩内腔 进水，软化了桩尖附近的土体。对桩长小于8m的短桩：3600kN的终压力值 偏小是承载力达不到设计要求的主要原因。,引孔孔底积水下的压桩工程示意图,静压桩极限承载力与终压力关系的经验公式：当6mL9m时，QU=Pze=（0.600.80）Pze 9mL16m时，QU=Pze=（0.701.00）Pze16m L25m时，QU=Pze=（0.8

46、51.00）Pze L 25m时，QU=Pze=（1.001.15）Pze 式中 L静压桩的入土深度；QU入土部分静压桩的极限承载力；相关系数，或称时间效应系数；Pze静压桩的终压力值。,终压力取值研究 按经验公式：（当6mL8m时，QU=Pze=（0.600.80）Pze）估算，78m的短桩：若取=0.7，则Pze=24000.7=3450kN，故用3600kN的终压力施压有部分78m短桩的承载力也能达到设计要求；若土质略差一些，取=0.6，则Pze=24000.6=4000kN，故3600kN终压力偏小。专家建议：用4200kN的终压力对入土深度小于8m的桩进行复压，稳压次数最多三次。,案

47、例四（压桩机陷机引起的事故）：静力压桩机的压桩力不能说越大越好，压桩机越大，对地面的要求越高，陷机的机会越多。600700t重的压桩机，接地压强高达140160kPa，如果工地现场没有这么高的地耐力，加上压桩机来回行走，压桩机就会发生陷机，容易将已压入土层且送桩深度较浅的基桩挤弯挤断。,陷机引起的质量事故 顺德李仁耿高工撰写的静力压桩中陷机及其影响的探讨论文中有这样的结论：陷机产生的侧向压力会使浅表土体发生水平位移，从而导致附近已施工基桩及市政设施、民宅等产生不同程度的损坏。陷机处凡桩顶深度2.5m的基桩都会受到侧向压力的影响，轻则倾斜，重则断裂。桩顶愈浅，被推断的概率愈大，特别是桩顶深度1.

48、5m时，其被推断的概率高达90%。,东莞某工地，为地上十五层地下一层的酒店，用500-125AB型PHC桩，单桩设计值R=2000kN，桩入土深度20m左右，用总重520t重的压桩机施压，一共压桩260多根，其中23根是最后的补压桩。基坑为混凝土土钉喷锚支护。每次开挖深度为1.201.40m。但土方开挖后，发现50多根桩有不同程度的横向裂缝，裂缝大部分在地面以下4.5m8m之间，多数呈半环形，也有少数成环向裂缝，裂缝间距以3040cm为多。经调查分析：排除挖土、夹桩等原因引起的可能，了解到在工地最后进行23根补桩期间，天下雨，压桩机多次来回移动，在部分地区出现陷机现象。,其中一个9桩承台，桩身

49、有横向裂缝的桩 送桩深度均没有超过2.0m：231#桩，送桩0.4m；233#桩，送桩0.7m；234#桩，送桩0.5m；235#桩，送桩1.9m；238#桩，送桩1.1m。桩身没有横向裂缝的桩送桩深度均超过2m：232#桩，送桩2.0m；236#桩，送桩2.5m；237#桩，送桩3.5m；239#桩，送桩3.4m。这与顺德工程师的调查报告相吻合。最后对有横向裂缝且裂缝宽度大于0.3mm的桩在承台底下4m范围内作一些加固处理。,九桩承台示意图,压桩场地处理的重要性 珠三角地区工程场地大多比较软弱，对静压桩施工非常不利，所以需要在压桩前对施工现场进行加固处理，但处理往往需要投入，有些业主对此认识

50、不足，舍不得花这笔场地处理费，结果发生陷机，引起基桩的质量问题，不仅事故处理费用远远超过场地的处理费用，且又耽误了工期。所以，在静压桩的设计和施工中，一定要重视施工现场，务使场地的承压能力能满足压桩机正常运行的要求。,案例五（采用复压进行桩基处理）：该工程为4栋1519层的高层住宅，布500-125管桩680根，用D62柴油锤施打，桩入土深度大部分超过30m，最浅25m，最深40m。这个工地的地质条件也是属于“上软下硬、软硬突变”的不利于锤击法施工的地质条件，经验不足的打桩队打桩容易出现质量问题。,根据54根桩的高应变检测结果，有8根为类桩，6根为类桩，、类桩占所测桩总数的25.7%，为此各方