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摘要：本文介绍了近些年来国内施工企业采用静压桩施工技术穿越硬土层时衍生出的辅助沉桩法：水冲法、同步注浆静压预制桩沉桩法、引孔法、“砂桩尖”配合水冲法，简要阐述了各种方法的原理及优缺点。如何提高静压桩在硬土层中施工质量，结合工程地质和施工条件，选择合适施工方法尤为重要。
关键词：辅助沉桩法；水冲法；同步注浆静压预制桩沉桩法；引孔法；“砂桩尖”配合水冲法
1、引言
目前，静压桩作为我国工程基础广泛采用的一种桩基施工方法，静压桩法施工是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将预制桩压入土中的沉桩工艺，施工过程中无噪声、无振动、无冲击力、施工应力小。与锤击桩相比，静压桩可以减少打桩振动对地基和邻近建筑物的影响，且桩顶不易损坏，不易产生偏心沉桩，能够保证压桩质量和降低工程成本。此外，静压桩在沉桩施工中能测定沉桩阻力，为设计、施工提供参数，并预估和验证桩的承载能力。但静压桩用于穿越软弱土层、高压缩性黏土或砂性较轻的软黏土地基施工难度较低，如一般粘性土及其杂填土、淤泥和淤泥质土，或强度不高的粉土、砂土。如果不可避免遇到软弱层中含硬土层和密实的砂夹层，则可能造成沉桩困难。在增大桩机配重和桩机数量达不到预定要求或不经济时，则采用辅助沉桩法将管桩压入持力层，目前辅助沉桩法包括水冲法、同步注浆静压预制桩沉桩法、引孔法和“砂桩尖”配合水冲法。
2、辅助沉桩法
2.1水冲法
水冲沉桩法包括外冲外排法、内冲外排法和内冲内排法。水冲法[1]是指在静力压桩过程中，通过高压水冲刷桩端部分砂层，并利用高压水、气混合物将泥砂排除桩外，以消除桩端砂层对桩端的阻力；另一方面，高压水在渗入砂层后，亦可减小砂层对桩身的摩阻力，使桩身能顺利进入持力层。但如果冲水沉桩从上部杂填土就开始，容易将淤泥挤入管桩内腔，造成管桩内腔严重堵塞。同时高压水难以将管桩内腔中的杂填土和淤泥土冲刷排出，导致高压水管下伸受阻，致使PHC管桩无法穿透砂夹层到达设计持力层。在这种特殊地质条件下，水冲法将造成施工场地大量积水，导致施工成功率低。张保国[2]将冲水沉桩法做适当优化，仅对沉桩阻力过大的砂石层进行适当射水冲击，其余软土层不进行射水。为避免出现砂石混合水沿管桩外壁涌出的内冲外排现象，射水管应伸出桩尖，此时由于静压沉桩过程中软弱土受桩挤压紧贴柱侧，桩侧阻力增大，对砂石层射水时都不会扰动该段土层，确保了桩的承载力。
2.2同步注浆静压预制桩沉桩法[3]
该方法将管桩静压与注浆工艺同时进行操作。首先应根据施工现场实际的地质条件提前配置好桩侧注浆液和桩端注浆液，注浆液应有适合的粘稠度、流动性、稳定性和抗压强度[4]。在压桩的同时注入侧桩注浆液，可以减小压桩过程的沉桩阻力。桩尖达到设计标高后，开始注入桩端注浆液，使桩端形成注浆扩大头。该方法不仅提高了沉桩效率，而且浆液凝固后能够加固桩侧土体，提高单桩承载力，使得静压桩的应用范围更加广泛。就工程实际而言，同步注浆静压预制桩沉桩法能够减小压装机吨位，提高施工效率，保证施工质量，降低施工成本。
2.3引孔法
引孔静压桩法和常规静压桩法的区别在于前者通过合理的引孔将完全挤土桩变成部分挤土桩，从而降低挤土效应，提高施工效率。引孔法的关键在于泥浆护壁成孔后孔位的回填以及引孔半径和深度的确定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆泥浆护壁、成孔后的回填方式和孔后的回填泥量是保证砂层是否坍塌的关键[5]，而前期通过合理的计算确定引孔半径和深度，可以减少试桩次数，合理利用施工设备，降低施工成本[6]。引孔静压桩法只相对于钢筋混凝土钻孔灌注桩在工程造价方面有所降低，相对于CFG桩、夯扩桩和钢筋混凝土钻孔灌注桩在工期方面有较大优势，能够保证关键工序的节点施工按期或提前完成。但该方法在地下水作用及静压桩机的二次就位移机的影响下，容易产生孔壁坍塌或斜孔，造成引孔失败或倾斜使得管桩仍无法穿透高密实砂夹层，导致沉桩失败。
李安勇等[7, 8]采用掺入膨润土的水泥土桩引孔工艺，即在管桩桩位预先施工水泥土搅拌桩，将水泥土均匀搅拌，然后在水泥初凝前静压管桩。由于膨润土的掺入增强了水泥土混合物的触变性，同时在施工过程中桩侧原状土被替换为强度更高、与桩侧结合更为紧密的水泥土，提高了单桩的竖向极限承载力，且能够有效减少桩长，节约施工成本。
2.4“砂桩尖”配合水冲法[9]
该方法是在利用静压方式或人工方式在硬土层中成孔后，将砂料填满孔洞，采用安装有桩尖的管桩下压孔洞中的砂子，在管桩下方形成大直径密实“砂桩尖”。当桩尖位于硬土层时采用静压桩法沉桩，遇夹砂层时结合内冲外排法辅助沉桩，以使桩尖能有穿越夹砂层。在桩尖穿越砂层时，由于高压水的冲刷，构成砂桩尖的砂子被冲散，砂桩尖消失，以达到减少沉桩阻力。当桩尖穿透夹砂层时应立即停止冲水，以免扰动下部土层，再单独采用静压法沉桩。该方法利用现有施工设备和现场材料即可实现，不会增加设备成本，且操作简单、快捷，成桩效率高，有利于缩短工期，节约费用，降低成本。
3、结语
随着近几年我国基础建设的大力发展，静压桩施工技术也逐渐应用到更加复杂的地基环境中，逐渐衍生出了多种用于穿透硬土层的辅助沉桩法。在实际运用过程中，施工单位应当在开工前对现场地质条件进行详细分析，根据自身技术力量、设备和周围环境判断静压桩施工技术的可行性，或者采用何种辅助沉桩方法，本着确保施工质量、降低施工成本和缩短工期的原则，制定相应的施工方案。
参考文献
[1]钟荣昌,王耀,陈仲庆.冲水法辅助静压桩沉桩施工新技术[J].建筑施工,2004(06):492-493.
[2]张保国.水冲气举静压沉桩法在漳州江滨工程的应用[J].福建建设科技,2008(04):7-8.
[3]李建军,梁仁旺.同步注浆静压预制桩沉桩方法: 2008-05-21.
[4]王文毅.同步注浆沉桩贯入及承载力的模型试验研究[D].太原理工大学, 2010.
[5]周保健,万增亭,李伟生.浅议预钻孔在静压桩工程中的应用[J].西部探矿工程,2014(12):5-7.
[6]孟黎.引孔静压桩承载力特性研究[D].河北大学,2014.
[7]李安勇,张浩,王月香,等.用水泥土引孔的静压PHC管桩竖向承载力的试验研究[J].混凝土与水泥制品,2015(03):39-42.
[8]李安勇,张浩.用水泥土引孔方式提高PHC管桩承载力[J].建筑施工,2015(04):424-426.
[9]纪少健,章国钟,古佳林,等.砂桩尖静压管桩水冲施工方法:2011-04-27.
论文作者:何绿娃1,卓柯先2,谢建波3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/15
标签：静压论文; 土层论文; 承载力论文; 注浆论文; 管桩论文; 方法论文; 阻力论文; 《基层建设》2018年第1期论文;