河北建设勘察研究院有限公司 河北石家庄 050031
摘要：本文以中石油某项目为工程实例，结合当地地层特征及水文地质条件，针对钢筋混凝土方桩施工方法进行分析，并提出了竖直桩沉桩施工过程中工程难点、关键过程控制措施。
关键词：预制 方桩 模版 沉桩 养护
1 工程概况
本项目以乙烷为原料，生产LLDPE、HDPE、丁烯-1等产品。生产装置包括乙烯装置、高密度聚乙烯HDPE装置、全密度聚乙烯FDPE装置、丁烯-1装置以及配套的公用工程和辅助设施，占地142公顷。项目公用工程包括动力站、污水处理场、回用水场、消防水站等，辅助生产设施包括工厂办公大楼、中心化验室、中央控制室等，储运系统包括成品仓库、综合罐区等。
2 地层特征与水文条件
拟建场地地势平坦开阔，地表有少量红柳等植被。属于山前洪积细粒土平原，堆积的第四系堆积物厚度可达百米，场地地形平坦开阔，整体地势大致呈北高南低，东高西低趋势，场地各地层由粉土、粉质黏土、黏质粉土和粉细砂构成，根据其成因、岩性、物理力学性质的不同将场地地层分为七层。根据本工程岩土工程勘察资料，场地各地层由粉土、粉质黏土、黏质粉土和粉细砂构成，其中本工程两种桩型持力层均为粉土层，施工时需贯穿粉土层（稍密～密实）和粉细砂层（中密～密实），施工时可能存在沉桩困难的问题。根据勘探点孔口高程反映，场地地面高程为908.98m～912.62m，平均高程910.75m，勘探点孔口最大高程差为3.64m，地下水埋深2.55m～4.75m，水位高程906.27～908.65m，地下水类型主要为孔隙潜水，含水层主要为粉细砂层，粉土层及粉质黏土层为相对隔水层，地下水流方向为由东北向西南径流。地下水对混凝土结构具强腐蚀性。地下水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价：在长期浸水条件下，水对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，在干湿交替条件下，水对钢筋混凝土结构中钢筋具强腐蚀性。
3 预制钢筋混凝土方桩施工方案
本项目施工内容主要包括方桩的预制、运输、打桩、接桩、送桩等，其施工工序总体安排如下：
场地平整、压实→预制台座制作→侧模模版整备→支立侧模模版→钢筋骨架就位（含钢桩帽焊装）→浇筑砼（砼试块制作）→蒸汽养护（测温记录）→达100%设计强度后运输、施打沉桩、接桩、送桩。
3.1方桩预制工艺流程
3.2测量放线
⑴桩位测放及标高测量所用仪器为全站仪（NTS-382R6L）、水准仪（DS3）和塔尺，所用仪器在使用前均经过有关部门鉴定合格，并在鉴定有效期内。
⑵根据甲方提供规划导线控制桩点采用全站仪测放。桩位测放前，应根据施工图和厂区坐标系计算出各控制点和桩位坐标，经复核无误后，填写《施工桩位坐标一览表》，以备测放桩位时使用。预制方桩施工时，每次测放桩位不宜过多，采取分批测放、分批验收的措施完成测量放线工作，对要施工的桩位在施工前用其它桩位进行校核后再进行施工，对前一天已测放未施工完成的桩位必须进行复测合格后才允许施工。
⑶测量放线的检查、验收与保护
①测量放线采用三级检查一级审定一级验收制，即先由测量员自检，现场工序工程师进行复测预检，再由质量检查员复检确认无误，然后由技术负责人审定，并报请甲方代表或监理工程师进行验收并签字。
②检查验收可分阶段进行，即在轴线测放完成后和每批桩位测放完成经检查合格后，填写《测量放线报验单》和《工程定位测量放线记录》，并提交监理工程师验收。监理工程师验收合格后方可进入下道工序进行施工。不经验收的桩位严禁使用。
③现场工序工程师负责将已验收的桩位向施工机台进行交接，交接后的桩位由施工机台负责保护，发现桩位被破坏时应及时上报现场工序工程师处理。
3.3竖直桩沉桩顺序安排
施工前应根据桩径、桩长和土层特征及施工机械性能制定施工组织计划，以确定沉桩顺序。方桩竖直桩施工顺序应满足下列原则：
⑴对于密集群桩，自中间向两个方向或四周对称施工；
⑵当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施工；
⑶根据基础的设计标高，宜先深后浅；
⑷根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。
施工组织计划应送设计监理及建设单位等有关部门审定
3.4竖直桩沉桩施工
桩锤的选用应根据地质条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等因素确定，本项目预制方桩竖直桩拟采用HD62柴油锤打桩机（筒锤）进行沉桩施工。
⑴吊桩定位
在吊装过程中，一定要轻吊轻放，避免剧烈碰撞。利用打桩机桩架上的起重钩将方桩就位，利用打桩机上面的夹具固定方桩位置。
第一节方桩桩尖就位插好后轻放桩锤，使桩均匀缓慢入土，并用两台经纬仪在相互垂直的两个方向上进行观测桩的垂直度，移动和调整打桩机塔架，使桩的垂直度偏差不超过0.5%，然后使打桩机处于稳定状态。
⑵锤击沉桩
①用吊车将预制桩吊至打桩机附近，打桩机吊桩并送至桩帽内。
②重锤低击（锤击法沉桩）：桩开始锤击时落锤距离应较小，当桩入土一定深度桩身稳定，桩身不易偏斜后，再按要求的落距沉桩。用筒式柴油锤沉桩时，应保证锤跳动正常，并随时检查桩和打桩架的垂直度，超过1%应及时调整。如桩已打斜，应尽可能拔出桩身，查明原因，排除故障，桩孔和砂土回填后再进行施工。
③桩帽和送桩器应与预制桩匹配，并应有足够的强度、刚度、和耐打性；桩帽和送桩器下端面应开孔，孔径不宜小于预制桩外形尺寸的1/5～1/3，与外界连通。
④预制桩施打过程中，桩锤、桩帽或送桩帽和桩身的中心线应重合。打桩时桩锤与桩帽之间、桩帽与桩顶之间、送桩器与桩头之间应设置桩垫，桩垫宜选用胶皮垫、布轮、棕绳等弹性较好的材料，且经锤击压实后的厚度不宜小于120㎜，在打桩期间应经常检查，及时更换和补充，沉桩过程中应用两台经纬仪在两相互垂直的方向上经常观测桩身的垂直度，当桩身倾斜率超过0.8%时，应找出原因设法纠正；当桩尖进入硬土层后，严禁移动桩架等强行回扳的方法纠斜。
⑤控制锤击数：锤击总击数可根据锤重和地基土质条件控制，当设计有要求时，需严格按照设计要求执行。锤击时力度要柔和，在由软变硬的过渡阶段锤击速度要放慢。在施工过程中如出现与设计要求不一致及地质条件有变化时，及时通知设计院、现场监理共同研究处理。
⑥沉桩的控制标准：以标高控制为主，以贯入度控制为辅。
⑦每一根桩的沉桩过程应连续，中间停歇时间不宜太长。在锤击过程，应记录每米的锤击数。
⑧打桩时应由专职记录员及时准确地填写预制桩施工记录表，并经当班质检人员、监理人员或建设单位代表验证签名后方可作为有效施工记录。
⑶送桩
如设计桩顶标高低于地面标高时，应将桩送至设计标高。
①锤击沉桩送桩应符合下列规定：
Ⅰ型桩送桩深度约2.5m；Ⅱ型桩送桩深度约1m；
当桩顶打至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直度并检查桩顶质量，合格后应及时送桩；
送桩的最后贯入度应参考相同条件下不送桩时的最后贯入度并修正；在一般工程地质条件下送桩，收锤贯入度可按比不送桩的小5mm来控制。
送桩后遗留的桩孔应立即回填或覆盖。
打桩至送桩宜连续进行，即打即送。
②送桩器及衬垫设置应符合下列规定：
送桩器宜做成圆筒形，并应有足够的强度、刚度和耐打性。送桩器长度应满足送桩深度的要求，弯曲度不得大于1/1000；
送桩器上下两端面应平整，且与送桩器中心轴线相垂直；
送桩器下端面应开孔，使空心桩内腔与外界连通；
送桩器应与桩匹配。送桩器下端的套筒深度宜取250～350mm，套管内径应比桩边长大20～30mm。
送桩作业时，送桩器与桩头之间应设置1～2 层麻袋或硬纸板等衬垫。内填弹性衬垫压实后的厚度不宜小于60mm。
③打桩的最后贯入度应在下列条件测量：桩头完好无损；柴油锤跳动正常；桩锤、桩帽、送桩器中心线重合；桩帽衬垫厚度等正常；打桩结束前立即测定。
⑷施工记录
施工过程中应配备专职记录员及时准确地填写方桩施工记录表，记录内容主要有桩长、桩截面尺寸、桩身垂直度、桩顶标高、锤击数、贯入度、锤跳高度、最后1m锤击数、最后三阵贯入度等，并经当班监理或建设单位代表验证签名后方可作为施工的有效记录。
3.5竖直桩沉桩施工过程中工程难点、关键过程控制措施
本工程预制钢筋混凝土方桩竖直桩施工过程中质量控制要素主要有：挤土效应、定位放线、桩顶位移、桩身倾斜、沉桩达不到设计要求等。结合我公司在类似工程施工经验，总结出工程难点、关键过程控制措施，于开工前对相关人员进行培训，确保在施工过程中得到有效控制。
3.5.1挤土效应
根据我公司在类似工程中的施工经验分析，产生挤土效应的原因主要有以下几方面：
⑴群桩数量多、间距小，沉桩时土体被挤压至极限密实度而向上隆起，相邻的桩可能被浮起。
⑵地下水位较高，当沉桩施工时，孔隙水压力急剧上升而引起较强的挤土效应。
预防和处理方法：
⑴确定合理的沉桩顺序，制定有效的沉桩流水路线。一般宜先中央后四周，由里及外，如有保护对象，则宜背离保护对象由近向远沉桩。
⑵控制沉桩速率。沉桩不能一味追求速度，应控制好每天的沉桩数量，以利于土体受挤压后向外缓慢扩散。
⑶沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测和监护。
⑷控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过长，摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。同时，应避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。桩机施工时应注意同一承台内的群桩，需接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生的土压力以及水压力效应较大时，对整体桩身产生剪切破坏；同时应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破坏。
3.5.2桩身断裂
问题产生的原因：桩身弯曲过大、强度低、不能承受锤击的作用力；桩的堆放、运输、起吊过程中产生的断裂，植桩前没有发现，受力后导致断裂。
预防和处理方法：桩的强度必须达到100%后，方可植桩和沉打桩，打桩区域地下障碍物必须清理干净，以防止桩尖位移不在桩的纵横轴线上。为此，打桩前必须严格检查桩身的外观质量，防止将断桩就位使用。
3.5.3桩顶位移
问题产生原因：基坑开挖过早或土层分布不均匀，造成挤土效应，导致桩顶偏移；地下水位较浅，在锤击打桩顶过程中，水压力导致桩身滑动。
预防和处理方法：沉桩期间不得同时开挖基坑，待沉桩完毕后相隔适当的时间方可开挖；必要时，采用适当的降水措施。
3.5.4桩身倾斜
问题产生原因：桩机就位的场地不平整或地基承载力不均匀，造成桩机产生倾斜，致使桩机无法稳固。
预防和处理方法：打桩作业区的场地必须平整，不平整的应该先进行场地硬化及平整；桩机就位后，底盘应水平稳固，稳桩必须垂直；桩尖与桩身一定要保持在同一轴线上，当桩尖在地下遇到硬物等时应及时处理后，方可施打。
3.5.5沉桩达不到设计要求
问题产生原因：施工前未了解工程地质条件或选用桩机不合理，致使桩身贯入度未满足要求。
预防和处理方法：施工作业前必须熟悉现场的工程地质情况，根据地质条件、桩断面及自重，合理选择施工机械及施工方法。
论文作者:李宏强,韩辅洲,李福来,智学美,金磊,吕琳
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第21期
论文发表时间:2019/5/10
标签：土层论文; 标高论文; 过程中论文; 场地论文; 工程论文; 钢筋论文; 高程论文; 《建筑细部》2018年第21期论文;