靜壓樁是工程樁基施工的一種方法，靜壓樁法施工是通過靜力壓樁機的壓樁機構以壓樁機自重和機架上的配重提供反力而將預製樁壓入土中的沉樁工藝。靜壓樁：優點完全避免了錘擊打樁所產生的振動、噪音和污染，因此施工時具有對樁無破壞、施工無噪音、無振動、無衝擊力、無污染等優點。
基本介紹
- 中文名：靜壓樁
- 外文名：static-pressure pile
- 屬性：工程名詞
- 類別：地基處理-樁基礎工藝
概念,優點,相關工藝,機理,常見事故,
概念
靜壓樁：通過靜力壓樁機的壓樁機構以壓樁機自重和機架上的配重提供反力而將預製樁壓入土中的沉樁工藝。
樁基礎：由基樁和聯接於樁頂的承台共同組成。
優點
完全避免了錘擊打樁所產生的振動、噪音和污染，因此施工時具有對樁無破壞、施工無噪音、無振動、無衝擊力、無污染等優點。
相關工藝
機理
靜壓樁是樁基礎的一種，採用的方法是採用靜力壓樁機壓樁，工作原理與錘擊截然相反。
- 沉樁施工時，樁尖“刺入”土體中時原狀土的初應力狀態受到破壞，造成樁尖下土體的壓縮變形，土體對樁尖產生相應阻力，隨著樁貫入壓力的增大，當樁尖處土體所受應力超過其抗剪強度時，土體發生急劇變形而達到極限破壞，土體產生塑性流動（粘性土）或擠密側移和下拖（砂土），在地表處，粘性土體會向上隆起，砂性土則會被拖帶下沉。在地面深處由於上覆土層的壓力,土體主要向樁周水平方向擠開，使貼近樁周處土體結構完全破壞。由於較大的輻射向壓力的作用也使鄰近樁周處土體受到較大擾動影響，此時，樁身必然會受到土體的強大反向抗力所引起的樁周摩阻力和樁尖阻力的抵抗，當樁頂的靜壓力大於沉樁時的這些抵抗阻力，樁將繼續“刺入”下沉。反之，則停止下沉。
- 壓樁時，地基土體受到強烈擾動，樁周土體的實際抗剪強度與地基土體的靜態抗剪強度有很大差異。隨著樁的沉入，樁與樁周土體之間將出現相對剪下位移，由於土體的抗剪強度和樁土之間的粘著力作用，土體對樁周表面產生摩阻力。當樁周土質較硬時，剪下面發生在樁與土的接觸面上;當樁周土體較軟時，剪下面一般發生在鄰近於樁表面處的土體內，粘性土中隨著樁的沉入，樁周土體的抗剪強度逐漸下降，直至降低到重塑強度。砂性土中，除松砂外，抗剪強度變化不大，各土層作用於樁上的樁側摩阻力並不是一個常值，而是一個隨著樁的繼續下沉而顯著減少的變值，樁下部摩阻力對沉樁阻力起顯著作用，其值可占沉樁阻力的50～80%，它與樁周處土體強度成正比，與樁的入土深度成反比。
- 終壓力與極限承載力。在靜壓樁施工完成後，土體中孔隙水壓力開始消散，土體發生固結強度逐漸恢復，上部樁柱穴區被充滿，中部樁滑移區消失，下部樁擠壓區壓力減小，這時樁才開始獲得了工程意義上的極限承載力。從大量的工程實踐看，粘性土中長度較長的靜壓樁其最終的極限承載力比壓樁施工時的終壓力要大，在某些土體固結係數較高的軟土地區，靜壓樁最後獲得的單樁豎向極限承載力可比終壓力值高出一二倍，但是粘性土中的短樁，土體強度經一段時間的恢復，摩阻力雖有提高，但因樁身短，側摩阻力占樁的極限承載力的比例差異不大，最終極限承載力達不到樁的終壓力。因此樁的終壓力與極限承載力是兩個不同的概念，一些初接觸靜壓樁的設計、施工人員往往將兩者混為一談。兩者數值上不一定相等，主要與樁長、樁周土及樁端土的性質有關，但兩者也有一定的聯繫。汕頭市總結本地經驗提出了自己的做法,對一些設計承載力較高的工程,終壓力值宜儘量達到設計取值的1.5-1.7倍,並視土質及布樁情況考慮復壓;對於14-21m的中長樁,終壓力控制在設計值的1.7-2倍以上,宜復壓3次;而小於14 m的短樁,終壓力控制在設計值的2-2.5倍以上,並復壓3-5次。
常見事故
常見質量事故分析及處理：
1. 樁身上抬
由於靜壓樁是擠土樁，在場地樁數量較多，樁距較密的情況下，時常後壓的樁會對已壓的樁產生擠壓上抬，特別對於短樁，易形成所謂的吊腳樁。這種樁在做靜載試驗時，開始沉降較大，曲線較陡，但當樁尖達到持力層，承載力又有明顯增加，沉降曲線又趨於平緩，這是樁身上抬的典型曲線。樁身上抬除了靜載沉降偏大外，對樁而言可能會把接頭拉斷，樁尖脫空，同時大大增加對四周樁的水平擠壓力,導致樁傾斜偏位。在處理上施工前合理安排壓樁順序,同一單體建築物一般要求先壓場地中央的樁,後壓周邊的樁;先壓持力層較深的樁,後壓較淺的樁。出現樁身上抬後一般採用復壓的辦法使樁基按正常使用，但對承受水平荷載的基礎要慎重。
2.引孔壓樁的問題
為了防止樁間的擠土效應太大，或土質太硬而使樁身較短，施工中往往採用引孔壓樁的工藝 ，即先鑽比管樁略小規格的直徑鑽孔，深度是樁長的（2/3～1）L，然後將管樁沿預鑽孔壓下去。引孔應隨引隨壓，中間間隔時間不宜太長，否則孔內積水，一是會軟化樁端土，待水消散後孔底會留有一定空隙；二是積水往樁外壁冒，削弱了樁的側摩阻力。
對於較硬土質中引孔壓樁還會有樁尖達不到引孔孔底的現象，施工完成後孔底積水使土體軟化，使承載力達不到設計要求。
3. 樁端封口不實
當樁尖有縫隙，地下水水頭差的壓力可使樁外的水通過縫隙進入樁管內腔，若樁尖附近的土質是泥質土，遇水易軟化，從而直接影響樁的承載力。對於樁靴的焊接質量要求與端板間無間隙、錯位,保證焊縫飽滿,無氣孔。施焊對稱進行,焊拉時間控制得當,焊接完成後自然冷卻10分鐘左右方可施打,因高溫焊縫遇水後變脆,容易開裂。工程上比較有效的補救技術措施是採用“填芯混凝土”法，即在管樁施壓完畢後立即灌入高度為1.2m左右的C20細石混凝土封底，樁端不漏水，樁端附近水壓平衡，樁端土承受三相壓力，承載力能保持穩定。
4. 樁頂(底)開裂
由於隨著技術的進步，壓樁機越來越大，最重可達6800KN，對於較硬土質，管樁有可能仍然壓不到設計標高，在反覆復壓情況下,管樁樁身橫向產生強烈應力，如果樁還是按常規配箍筋，樁頂混泥土抗拉不足開裂，產生垂直裂縫，為處理帶來很大困難。另一種情況就是管樁由軟弱土層突然進入硬持力層，沒有經過渡層,樁機油壓迅速升高,樁身受到瞬間衝擊力也容易引起樁頂開裂,如果硬持力層面不平整,樁靴卡不進土引起樁頭折斷破碎,樁機油壓又下降,再壓時壓力不穩定,吊線測量樁長發現比入土部分短。處理上事前改進樁尖形式(圓錐形樁尖易滑),事後用壓力灌漿把樁底破碎混凝土粘結住,適當折減承載力設計值。
5.地質構造帶
廣州市區不少地段處在地質斷裂破碎帶上，如麓湖斷裂帶、瘦狗嶺斷裂帶等,在這些場地採用靜壓樁，由於受構造斷裂的影響，地層結構受到改變，破碎帶作為地下水通道常軟化持力層。壓樁時雖滿足終壓力及樁長要求,而靜載時樁又不合格。不合格樁長範圍可從8米至30米都會出現，與規程統計的經驗公式完全不符，在瘦狗嶺斷裂帶曾有壓樁長80米仍止不住,可見由於土體的破碎加上水的潤滑,土的抗剪強度基本散失,壓力不再隨樁長的增加而增加,這要特別引起重視。對於有軟硬夾層，尤其是硬夾層不厚的情況下，施工時樁尖到達硬夾層，由於超孔壓的反向作用，使樁的終壓力滿足設計要求，而施工完成後隨孔壓消散，土抗剪強度還沒恢復，靜載時樁尖土承受更大的壓力，傳遞到軟弱下臥層後引起該層土壓縮增大，進而樁頂下沉增加,位移不滿足要求。
6.基坑開挖
由於靜壓樁逐漸用在高層建築中,基坑開挖不可避免。應根據開挖深度考慮是否需要先圍護開挖再沉樁的方案。邊打樁邊開挖是不可取的,先打樁後開挖應考慮對稱均勻,如在中間開挖把土堆在周圍就會造成四周和中心的土體高差懸殊,同時超孔隙水壓及震動會使管樁傾斜或折斷,所以合理制定基坑開挖方案是必不可少的。
