液压静压桩工艺.docx
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液压静压桩工艺
液压静压桩工艺
目录
一.前言2
二.沉桩机理2
三.特点及适用范围2
四.施工工艺3
五.施工注意事项3
六.施工机具5
七.劳动组织9
八.质量要求10
九.施工安全注意事项11
十.技术经济分析11
十一.工程应用实例分析11
一.前言
液压静压桩就是通过液压静压桩机,利用其本身的重量（包括配重）作为反作用力,克服压桩过程中，桩周土侧壁摩阻力和桩端土的阻力,将桩徐徐压入土中。
液压静压桩开始于八十年代后期，相对于锤击桩而言，它具有沉桩速度均匀、无噪音、无振动、能自动显示压桩力、昼夜施工等优点。
随着九十年代初期高层建筑的快速发展，单桩竖向承载力越来越高，液压静压桩机的吨位也随着增大，目前最大吨位已达到650-700T，最大单桩承载力由初期的120T提高到现在的250T左右，故近几年来广泛地应用于工业厂房、综合办公大楼、高层建筑的桩基施工中，并取得了良好的技术经济效果。
二.沉桩机理
液压静压桩属于挤土桩。
桩在压入过程中对周围土体进行排挤，使地基的侧向应力增加，从而导致土的密度的增加。
它的挤土效应取决于桩截面的几何形状和压桩力。
对同样截面的桩截面来说，静压桩的挤土效应小于打入桩。
一般来说，采用静压桩工艺的地基土含水量较高，孔隙比较大，在桩受垂直静压过程中，桩尖直接使土产生冲剪破坏，伴随或先发生沿桩身土体的直接剪切破坏，从而也产生了超孔隙水压力，扰动了土体结构，使桩周约一倍桩径土体的抗剪强度降低，发生严重软化（粘性土）或稠化（粉土、砂土），出现土的重塑现象，从而可连续地将静压桩送入很深的地基土层中。
相反，若遇砂层，超孔隙水压力消散，则摩阻力增加，压桩困难。
三.特点及适用范围
（1）静压桩具有无震动、无噪声、场地小和能定量监测单桩承载力等优点，尤其适合在人口密集的市区及建筑群中施工。
（2）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。
（3）由于避免了锤击应力，可减少钢筋和水泥用量，降低工程造价。
（4）压桩力能自动记录和显示，桩的承载力有保证，并且避免锤击过度而使桩顶或桩身开裂的现象。
（5）压桩力有限，单桩垂直承载力相对锤击桩来说较低。
（6）施工速度快，工期短。
（7）只适应于软土地基，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。
四.施工工艺
静压桩施工工艺分为定位、桩尖就位、对中、调直、压桩、接桩、再压桩、送桩等过程。
（1）定位：
根据控制点和控制轴线，定出施工桩位，并在桩位中心插入一根短钢筋，洒上石灰粉使桩位标志明显。
（2）桩尖就位、对中、调直：
对于步履式全液压静压桩机而言，通过大、小船行走油缸的动作，作纵横向的行走，从而将桩尖对准桩位，并开动压桩油泵将桩压入土中2m后停止压桩，用两台经纬仪校正桩在两垂直方向的垂直度。
（3）压桩：
利用夹紧器的浮顶增力原理，夹紧工程桩，用压桩油泵的压力将桩压入地下。
每次压桩行程为2m。
当压完第一行程后放松夹紧器装置，用压桩油缸提起夹紧器，当夹紧器到位后，再次夹紧压桩，如此循环。
（4）接桩：
当下一节桩压到露出地面0.5～1.0m时，应接上一节桩。
（5）送桩：
送桩可用专用的送桩器，也可用一节长度超过要求的桩，放在被送的桩顶上便可送桩。
（6）移位：
若桩顶高出地面一段距离，而压桩力已达到规定值时则要截桩，以便桩机移位。
五.施工注意事项
（1）因压桩机自重很大，对地面承载力要求较高，故在地面松软处施工时要及时采取加固措施，以确保压桩机的平衡。
（2）压入力由压力表反映，在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。
当压力表读数突然上升或下降时，要停机，对地质资料进行分析，看是否遇到障碍物或产生断桩情况等。
液压静压桩机的压入力与压力表读数换算式如式
（1）所示。
F=2PS+G－－－－－－－－－－－
（1）
式中：
F---------压入力；
P---------压力表读数；
S---------压下油缸活塞面积；
G---------夹头箱、压下油缸柱塞及送桩器三者重量之和。
（3）实践表明：
因接送桩的中途停留（25～30分钟）使得压桩阻力增长36～68%。
而且，停留时间较长，其阻力增长越多；压桩入土越深，其阻力增长也越大。
故静压桩施工时不宜中途停顿。
必须接桩停留，宜考虑浅层接桩，还应尽量避开在好土层深度处停留接桩，且尽可能缩短接桩时间。
（4）桩压入过程中，需随时用两台经纬仪从正面和侧面校正其垂直度，确保桩的垂直度偏差小于0.5%。
（5）施工时，整体沉桩流水要合理安排，避免向单一方向推进。
当桩距小于3.5倍桩宽时，压桩顺序应符合下列规定：
①对于密集桩群，自中间向两个方向或向四周对称施压；②当一侧毗邻建筑物时，由建筑物一侧向另一侧施压；③应严格遵守“先密后稀、先深后浅、先长后短”三原则施压。
（6）由于静压桩不同于打入桩，邻近桩相互挤土的干扰影响很小。
实践证明，对于压入同样深度土层的压桩力，并不随邻近的压桩先后而有所不同（有条件时，邻近桩施工间隔时间不能太长）。
故施工中注意此点，在局部桩群中施工时，就可以灵活地安排施工顺序，以减少桩机的移位及行走时间。
（7）终止压桩的控制原则如下：
对于摩擦桩以达到桩端设计标高为终止条件；对于端承摩擦型桩，是以设计桩长控制为主，终压力值作对照为控制条件。
六.施工机具
（1）施工机具
施工主要机具是液压静压桩机及其配套设备（详见表1）。
目前常用的HY型系列液压静压桩机，其主要技术参数详见表2（其中HY-400型液压静压桩机正视图、俯视图见图1、图2）。
每台班施工主要机具及配套设备一览表表1
序号
机具
名称
型号
规格
数
量
备注
1
液压静压桩机
HY系列
YZY系列
1台
每个系列最大吨位分别有300T、400T、500T等
2
吊车
30T
1台
拆装机械及喂吊桩
3
电焊机
BX1-500-2F
2台
交流电焊机、电焊接桩
4
气割设备
1套
切割角钢等
5
经纬仪
J2
2台
定桩位、校正桩的垂直度
6
水准仪
DS3
1台
测定高程及控制桩顶桩高
7
送桩杆
9m
1根
钢制，送桩时用
HY型系列液压静压桩机主要技术参数表2
型号
参数
项目
单
位
HY-300
HY-400
HY-450
HY-500
HY-600
大
身
横向行程（一次）
米
3
3
3
3
3
纵向行程（一次）
米
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
最大回转角
度
18
18
18
18
20
纵横向行走
前行
米/分
2
2
2
1.8
1.8
速度
回程
米/分
4.2
4.2
4.2
4
4
最大压入力
吨
300
400
450
500
600
最大锁紧力
吨
760
900
1000
1000
1000
油
泵
系统压力
兆帕
31.5
31.5
31.5
31.5
31.5
最大流量
升/分
143
143
143
154
167
电机总功率
千瓦
85
85
85
92
100
接地
比压
大船
吨/米
9.2
12.3
13.8
13.8
14.2
小船
吨/米
9.8
13.1
14.7
15.7
17.5
整
机
外形尺寸长*宽*高
米
10.6*9*8.6
10.6*9*9
10.6*9*9
11*9*9.1
11.1*10*9.1
自重
吨
150
180
190
200
200
配重
吨
180
250
290
340
430
大
身
外形尺寸长*宽*高
米
7.8*3.5*1
7.8*3.5*1
7.8*3.5*1
7.8*3.5*1
7.8*3.5*1
装运重量
（包括牛腿）
吨
40
43
45
50
52
（2）施工机具的选择
①压桩力与单桩极限承载力的关系
压桩力与单桩极限承载力在概念、性质、数量大小及作用效果等方面均存在显著差别。
压桩力包括桩尖土层阻力和侧壁土滑动摩阻力，且主要来自压桩机克服桩尖土层的抗冲剪阻力，即压桩力随着桩尖土体的抗冲剪阻力大小而波动，说明此时桩侧摩阻力非常小。
单桩极限承载力包括桩端土支承力和桩侧土摩阻力，且大多数单桩极限承载力发挥，主要是取决于桩侧土层的摩阻力（端承桩除外）。
这是由于压桩终止后，随着时间推移，桩周土体中孔隙水压力逐渐消散，土体发生固结，桩周土的摩阻力逐渐恢复和提高，从而使静压预制桩获得较大承载力。
在固结系数较高的软土地区，静压桩获得的单桩极限承载力可比最终压桩力高出二至三倍）。
由此可见，单桩极限承载力大于和小于压桩力的情况均存在。
同时也说明了选择压桩机械时不能单纯依据单桩极限承载力。
②压桩机械的选择
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------第i层土的摩阻力值；
li------第i层土的厚度；
其中，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'<250TK取1.3
250TPc'>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才行。
否则，将给沉桩带来一定的困难。
七.劳动组织
考虑到液压静压桩能连续24小时操作,故施工组织时按双班制考虑。
每个台班由12人组成，其中：
（1）前台指挥1名。
负责前台桩的起吊及喂桩，调整插桩时桩的垂直度（在两台经纬仪的配合下），并指挥桩机移位及桩的定位，及时组织力量排除施工中出现的故障。
（2）后台指挥1名。
负责后台桩的起吊及运输，并能定时定量确保合格成品桩运至前台处。
（3）桩机司机1名。
负责压桩机的操作及日常维修保养。
按照设计要求的施工工艺，正确操纵机械进行桩的定位、调整桩的垂直度、压桩及桩机的移位行走。
（4）吊机司机1名。
负责吊机的操作及其日常维修保养。
在前、后台的指挥下，正确进行桩的起吊、运输及喂桩。
（5）电工1名。
负责现场全套施工机械电器设备的安装和安全使用。
（6）机修工1名。
负责现场全套机械的正常运转和维修保养。
（7）起重工2名。
在前后台的指挥下，负责桩的起吊、运输及喂桩，并配合前台指挥及桩机司机进行桩的定位。
（8）施工员2名。
负责桩基的定位及校正桩的垂直度，施工中及时作好各种原始记录，并及时解决施工中出现的技术问题。
（9）电焊工2名。
负责桩的焊接并切割角钢等。
八.质量要求
（1）主要标准
①桩位允许偏差：
单排或双排条基中，垂直（平行）条基纵轴方向为10cm（15cm）；桩数为1～3根桩基中的桩为10cm；桩数4～16根桩基中的桩为1/3桩边长或桩径；桩数大于16根桩基中的桩，其最外边桩为1/3桩边长或桩径，中间桩为1/2桩边长或桩径。
②桩身垂直度：
小于0.5%设计桩长。
③桩顶标高：
偏差－5～＋10cm。
（2）单桩承载力检测
①静载试验
一级建筑桩基和地质条件复杂、桩的施工质量及确定单桩竖向承载力的可靠性低、桩数多的二级建筑桩基，在工程桩施工前应采用静载试验对工程桩单桩承载力进行检测，检测数量不宜小于总桩数的1%，且不宜少于3根。
②桩基动测
未进行单桩静载试验的一级、二级建筑桩基及三级建筑桩基，基坑开挖后，均可采用动测法进行桩基检测，以判断桩身质量的完整性及单桩承载力是否达到设计要求。
九.施工安全注意事项
（1）顶升油缸或回程动作，要分层次交换进行。
单个油缸动作，每次不得超过50mm；两个油缸同时动作，每次不得超过100mm。
（2）作业人员应密切配合，随时调整桩的垂直度，以免断桩。
（3）作业时应设围栏和标志，非作业人员要离开桩机10m以外。
作业人员也不得靠近桩机底座的升降部位。
（4）新开机时，要空负荷运转3～5分钟，使系统液压温度有一定升高，同时液压循环后，先排除油缸和管路中的空气。
（5）压桩时，如液压油温度达800C，应待降温后再继续施工。
（6）在施工中，出现浮机现象时，应使桩机先回位，然后再继续施工。
（7）操纵手柄变换位置时，必须先回到中位然后再变位，避免动作过猛，机车出现冲击震动。
十.技术经济分析
（1）钢筋用量：
静压桩的最小纵向配筋率不小于0.4%，相对于锤击桩的最小纵向配筋率不小于0.8%而言，其纵向配筋率减少不小于0.4%。
（2）水泥用量：
对于同样的地质条件，选用静压桩较锤击桩能减少5%～10%水泥量。
（3）施工效率：
由于静压桩施工无噪音，可连续24小时施工，通过现场试验及工程应用，对于桩长30m左右，送桩深度2～6m的静压桩，每台机可完成10根/天。
十一.工程应用实例分析
（1）上海新兴技术开发区漕河泾九期标准厂房位于上海市闵行区虹漕路、钦州北路，基础采用静压桩。
50#厂房基础桩型为ZHb-240-14.514.5B,桩长29m,电焊接桩，单桩承载力为90T，总桩数184根。
51#厂房基础桩型为JZHb-245-1415B，桩长29m，电焊接桩，单桩承载力105T，总桩数228根。
桩砼标号均为C35,送桩2～3m。
根据地质报告，各地层主要特征及侧壁摩阻力如表3所示。
地层主要特征表表3
层
序
地层
名称
层均厚
l（m）
静力触探比贯入阻力Ps（T/m2）
侧壁摩阻力
f（T/m2）
①－1
杂填土
1.85
①－2
浜填土
1.65
50
1.0
②
粘土
1.45
61
1.5
③
淤泥质粘土夹粉质粘土
2.55
31
1.5
③夹
砂质粘土
0.85
167
1.5
④
淤泥质粘土
10.95
35
1.8
⑤－1
淤泥质粉质粘土夹粉砂
8.95
93
4.0
⑤－2
砂质粉土
4.85
639
6.0
根据式
（2）、（3）及表1－1，则50#、51#厂房桩基的静压桩力分别为：
50#厂房压桩力：
Pc'=213.52TPc=1.3Pc'=277.6T
51#厂房压桩力：
Pc'=268.98TPc=1.2Pc'=322.8T
故施工前选择静压桩机的吨位时，50#厂房桩机最大吨位必须大于277.6T，51#厂房桩机最大吨位必须大于322.8T，否则将给沉桩带来困难。
实际施工时，50#厂房选择的压桩机型号为YZY－400，51#厂房选择的压桩机型号为HY－400，均满足了最大压桩吨位大于压桩力的要求，而且还留有相当大的余地，故施工时沉桩较顺利。
该静压桩工程结束后，从静压桩机油压表读数换算成压桩力来看，50#厂房桩基最大压桩力为287T（平均值为210T，与Pc'值接近），51#厂房桩基最大压桩力为296T（平均值为240T，与Pc'值接近），均与计算结果相接近，说明了根据式
（2）、（3）来选择压桩机械的可行性和可靠性。
九期厂房静压桩工程计划工期50天，实际施工中扣除停电等因素影响，仅用了20天就完成了412根桩的施工任务，平均每台机日完成桩数10根，取得了良好的经济效益和社会效益。
（2）美丽园商厦位于上海静安区江宁路、康定路路口，基础施工采用静压桩，桩型为JZHb-245-1617B,桩身砼强度等级为C35，桩尖持力层为⑦1层（其Ps平均值为11MPa）,单桩承载力155T。
桩顶相对标高为－4.82（以±0.00=+4.2计）。
选用的压桩机械是HY-400型全液压静压桩机。
从施工结果统计分析来看，施工前期桩顶标高均能达到要求，而施工中后期桩顶标高普遍高于设计标高0.1～1.5m，并出现浮机现象。
现根据式
（2）、（3）来验算压桩机械选择的对否。
根据地质报告提供的参数计算Pc值为506.6T。
故施工时静压桩机应选用HY-500型较合适。
由此可见，正确选择静压桩机械，对工程的成败十分关键。
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