（南通中房工程建设监理有限公司，江苏南通 226007）
摘要：预应力管桩因具有单桩竖向抗压承载力高、耐打性好、质量可靠、长度易调整、施工速度快、对工程地质条件适应性强和造价低等优点得到广泛应用。管桩沉桩方法主要有锤击法和静压法两种。本文结合工程实例对锤击和静压管桩应用效果进行分析。对今后类似工程的应用提供经验。
关键词：锤击桩；静压桩；应用；对比
前言
海门XXX工程，位于XXX南侧，汉江东侧，为3栋26-32层商业和住宅建筑及一层地下车库，建筑面积7万多平米，地下室基础埋深±0.00以下5m，采用桩基和筏板基础，三栋高均采用先张法预应力管桩，规格：PHC600（110）AB―C80。
1地址条件及桩基设计
地质条件：本工程场地属于长江中下游冲击平原，场地为空地，较平坦。自上而下土层结构如下表：
根据岩土工程勘察报告，场地内岩土层主要由填土、粉质粘土、粉土、粉砂、细砂组成，呈软塑和稍-密实状态，基坑影响范围以下的土未8层、9层为主，9层为粉细砂为密实状态的低压缩土，承载力高，作为持力层。本场地主要受力层横向分布稳定，地基为均匀地基。
设计总桩数（含试桩）：1#楼设计管桩总数154根，2#楼161根，3#楼100根，其中3#楼采用静压桩机施工，1#、2#楼根采用锤击施工工艺，具体规格、桩长、标高、特征值见下表：
2锤击桩和静压桩施工对比分析
本工程原计划采用两台1000t静压桩基进行施工，先进场一台静压桩机进行3#楼试桩和工程桩楼施工，从现场施工情况来看，静压桩机施工进展不顺利，爆桩、欠送桩较多，随即将要进场静压桩机改采用10t柴油锤击桩机进场进行1#楼桩机施工，进展、施工较顺利，因工期原因，随即2#楼施工再进场一台10t锤击桩机施工。经过近一个月的施工，沉桩记录如下（未到标高数中含爆桩）：
采用静压管桩欠送、爆桩情况明显高于锤击桩，下面从两种桩机不同，结合工程情况进行分析：
2.1两种桩机工作原理的不同
静压桩机施工是通过抱紧油缸将桩抱紧，以机械的自重和机身上的配重通过顶压油缸传递到桩身集中受力后，再将桩压入地层标高中，桩机全液压操作，结构紧凑、自动化程度高。
锤击桩机是通过锤头内的锤芯压缩缸体内，当雾化的柴油和机油进行燃烧爆炸产生向下的作用力，再通过锤头下的桩帽等一系列缓冲将力和振动作用到桩身，往返上下产生冲击力，逐步击入土层标高。
2.2两者桩机施工中对环境影响的不同
静压法施工，基本无震动、无噪音、无空气污染。锤击法施工时，震动剧烈，噪音很大，浓烟污染空气，对周围环境影响很大。一般市区不允许施工，在工程实施前，这是选用主要依据。
2.3两者对施工场地要求也不同
R(t%/Hvs$ 静压法施工对场地要求比较高，场地地基承载力不应小于压桩机接地压强的1.2倍，且场地应平整， !-[ ZQ 要求地面承载压力达120Kpa以上，而且静压桩机移动稍笨重，转场费事费钱。"IS; o o$g 锤击法则要求低些，柴油锤打桩机移动灵活转场方便。该地块地势较平坦，通过简单建筑道渣回填就可满足静压桩机施工要求。
2.4两者穿透土（岩）层的能力不同
锤击法的贯穿能力比静压法强，重型柴油锤可穿透5～6m厚的密实砂层。 mJ%^`mrI 静压法施工只能穿透约2～3m密实砂层。由于该工程在设计静压桩进入持力层较长，达到7～8m，选用静压管桩易造成超压送桩，施工结果也已表明。
2.5两者控制方法不同
静压法由设计确定最终压力值，施工时以桩机油表示数为依据，桩基承载力明了。锤击法以最后三阵贯入度值确定，准确度低。本工程停打控制原则，正常情况下，以控制桩端设计标高为准，压桩力参考，静压法施工到设计标高造成桩头破损、桩身裂缝而欠压明显。
2.6两种施工方法控制点不同
锤击打桩力属冲击动力，预应力管桩较耐打，在强力冲击下具有较强的穿透能力，如锤击过度，当桩尖进入或接近坚硬的持力层后仍过度锤击，不注意控制锤高或贯入度控制过严，而同时桩身质量又不是太好时，容易发生断桩，这种情况要注意要求接近收锤时需“低锤密击”。 用锤击沉桩宜重锤低击。若重锤重击，则锤击功大部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头易被打碎。
静压法沉桩造成桩的穿透能力相对较小，当预制桩在垂直静压力作用下沉入地基土中时，桩端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，超过桩身自身承载力而损坏。
2.7两种管桩对土体破坏程度不同
静压桩沉桩过程中，桩端进入土体后，原状土受到压缩变形以及初应力状态的破坏，使贴近桩周处土体结构完全破坏，随着贯入压力的增大，土体达到急剧破坏，粘性土土体在有水的作用下产生塑性流动，砂性土会产生挤密侧移和部分液化。
锤击桩沉桩时，土体在桩身的冲击力和震动的作用下，粘性土产生压缩变形，桩身逐步进入，砂性土在震动的作用下产生液化，抗剪力降低，在冲击力作用下进入土体，震动作用下对土作用面较大。在粘性土施工中，两种施工方法均会产生对地表向上隆起效应，静压桩对土体的作用面较小，锤击桩在震动中对土体的作用面较大，因而在施工时，锤击桩所造成的土体隆起要大于静压桩。在砂性土施工中，由于静压桩主要采用挤密方法进入，理论上产生的隆起较大，而锤击桩产生砂性液化，土体内水流失后产生的隆起较小，甚至不会造成隆起效应。
工程实施过程中发现，静压桩在进入砂层面时，压力陡然上升，静压桩施工困难。
2.8相同地层及桩型条件下，管桩自身承载力强
锤击沉桩的预制桩承载力要高于静压沉桩的预制桩，主要原因，是因为锤击沉桩对地基土的扰动程度大、范围大、对土体产生很大的震动作用，如此的作用所产生的超孔隙水压力甚至大于土体的抗剪强度。粉土或粉质粘土层被液化静停后强度有大幅度的提高，淤泥质土层因超孔隙水压力的作用，孔隙水突破土颗粒的表面能而相互连通，产生排水，超孔隙水压力消散后的强度就会有大幅度的提高。
静压成桩，土体的破坏不存在震动作用；破坏作用仅在桩土界面，范围小，桩身扰动土体产生的超孔隙水压力，在同样的地层中，要小于锤击沉桩过程。也就是常说的大破坏才有大恢复，小破坏小恢复。
2.9两者沉桩机理不同
静压桩施工时，往往按照设计的极限承载力的1.5～2倍左右配备荷载，最大荷载不能超出桩身的所能承担的应力。施压值随着入土深度的增加逐步增大。桩身某一点的受力等于施压值减去上部桩长（送桩过程中要加上送桩器）与土体的摩阻力，相同施压值的情况下，逐步减小。当桩端部点的力小于桩端的阻力时，桩身将无法下压，需采取增加施压值或减少桩身摩阻力的方法来解决。理论上，假定在相同施压值 荷载情况下，下压过程中的桩，土层某一点所对应桩身点的受力相同。由于土层的变化，桩身受力相同的点的位置不同，总体来看在施工期间桩体受力，变化较为单一。
锤击桩，施工过程中，桩身某一点受力等于桩锤所施加的动能转化为冲击力减去该点以上部位在土体深度内的摩阻力。桩锤所能施加的能量与桩锤跳起的高度有关，锤跳起的高度不但与档位有关，而且与桩身在入土过程中所产生的瞬间抵抗力有关，只有当瞬间抵抗力充分时，桩锤的跳起高度才能达到极限。因而在施工时桩身点的受力较为复杂，不会因为入土深度的增加而立即减小，但总的减少趋势与静压桩一致。
在砂性土中，由于受震动液化的影响，锤击桩施工过程中的桩身的摩阻力比静压桩会明显减少。假定在相同压力作用下，桩身某一点所形成的应力，锤击桩将高于静压桩，即锤击桩入土点的下压力大。因此在砂性土较厚工程及以标高控制的桩，往往采用锤击方法对施工更有利。
2.10施工阶段对承载力初步判断方法不同
在静压桩施工时，往往采用入土的有效桩长和终压值进行控制，设计的桩长较短的工程，考虑到土体的恢复系数，终压值宜尽量达到设计取值的1.5～1.7倍,并视土质及布桩情况考虑复压。
锤击桩施工时，一般采用入土的有效桩长和最后贯入度进行控制，因而在施工机械进场后，对不同的桩机均要按照设计标准进行必要的试打，记录不同机型进入不同深度和不同地层的贯入度指标，用锤标准一般采用固定的中档锤。当工程的地层变化较大时或者桩基承载力不同时，对应施工的机型均要再做试打。在进入标高的贯入度控制时要按照试打的油门档位进行控制。
2.11常见桩身破坏机理对比分析及对应措施
本工程采用抱压式静压管桩，往往在插桩过程中，桩身在中部断裂。分析原因，均由于上层杂填土的中有大石块等障碍物，在插桩过程中，桩身受障碍物影响，桩身入土方向与桩机的加力方向不一致，造成桩身一侧受力增大，将桩身折断。
对此为减少挤土影响，确定沉桩顺序的原则如下：（1）从中间向四周沉设，由中及外。（2）从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设，由近及远。（3）先沉设入土深度深的桩，由深及浅。（4）先沉设断面大的桩，由大及小。（5）先沉设长度大的桩，由长及短。静压桩施工也易存在以下问题：a.小桩机充大桩机，小机压大桩。b.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。c.施工场地太软而未做处理，容易发生陷机现象。d.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。e.终压时稳压时间太长，终压力超过桩身抱压允许压桩力。
本工程锤击桩所出现破坏部位均在的是桩头部位，且均在桩基础将要进入持力层当中。分析原因：（1）桩身质量引起的：桩头耐击性差或桩头不平整引起施工中破裂。（2）桩帽的缓冲桩垫未能达到施工要求，造成桩头受力不均匀或偏心受力，最终造成桩头破裂。（3）桩身垂直度不够，造成打桩时偏心受力。（4）地层变化的影响，地层较浅部位由硬突然变软，桩在穿透过程中会陡然出现不垂直现象，造成桩头受力不均匀受损，最终造成破坏。
对此，首先检查桩身质量是关键；其次施工时，管桩与桩帽或送桩器的衔接面要增设缓冲垫，并随时检查其厚度是否满足要求；施工时控制好桩身垂直度以及锤击桩机的导架垂直两各方向与桩身平行，插桩过程中及时进行纠偏。对于地层变化，要通过工勘资料和试打桩的不同部位的贯入度，适时调整桩锤档位，控制好施工力度来避免。
当然对每种桩型来说，控制接桩面的焊接的垂直度和焊接质量也是避免桩身破坏的关键。
3结语
通过该工程实践，结合工程实际，对静压桩、锤击桩的不同特点进行分析，为今后遇到同类地质选用桩机提供依据。
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论文作者:陈风华
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年10月下
论文发表时间:2016/9/14
标签：静压论文; 工程论文; 桩机论文; 桩头论文; 承载力论文; 孔隙论文; 标高论文; 《建筑建材装饰》2015年10月下论文;