静压法施工乃利用静力压桩机的自重及机架上的配重提供反力,将桩以静压力压入土中。此法沉桩工艺无噪音、无振动、无冲击力,适应岩土工程的要求。通常选用的桩型为预应力管桩,其工艺简明,质量可靠,造价低,检测方便。
静压桩沉桩机原理详述
当桩尖刺入土体时,土体对桩尖产生阻力,随着桩的贯入,土体发生压缩变形及相应阻力。随着深度增加,土体受到的应力超过其抗剪强度,发生、流动或挤密,使桩得以沉入。在地表深处,土体的挤开及法向抗力使桩身受到摩阻力及桩尖阻力的作用,当静压力大于这些阻力时,桩将继续下沉。
地基土体在压桩过程中受到扰动,桩周土体的实际抗剪强度与静态抗剪强度存在差异。桩与桩周土体间因剪切面及土质的不同,其摩阻力及抗剪强度的变化亦有所不同。例如粘性土中,随着桩的沉入,抗剪强度逐渐下降;砂性土中,除松砂外,抗剪强度变化不大。这些变化对桩的沉入阻力及最终承载力有显著影响。
终压力与极限承载力解析
静压桩施工完成后,土体逐渐固结恢复,其极限承载力也随之增大。在实际工程中,粘性土中长桩的最终极限承载力往往高于终压力,而在某些软土地区,静压桩的极限承载力更是可能比终压力高出数倍。短桩因受土体强度恢复影响较小,其极限承载力与终压力的差距可能不大。
故终压力与极限承载力虽有关联但不等同,其数值受桩长、桩周及桩端土质等多因素影响。正确理解这两者的关系对于合理设计及施工至关重要。
静压桩施工常见问题及其对策
在静压桩施工中,因场地、土质及施工顺序等因素,常见的问题如桩身上抬、引孔压桩问题、桩端封口不实、桩顶(底)开裂等。这些问题不仅影响桩基质量,还可能对周围环境造成不良影响。为解决这些问题,需从施工前设计合理的施工方案、合理安排压桩顺序、选用合适的桩型及配重等多方面着手。
随着静压桩在高层建筑中的应用日益广泛,基坑开挖与沉桩的关系亦需重视。应制定合理的基坑开挖方案,避免因开挖不当造成土移、超孔隙水压及震动等对管桩造成不利影响。
静压桩的沉桩机理复杂,需结合工程实践不断深入研究。施工现的问题应采取适当的处理措施,如复压、静载试验、大应变检测等以确定不合格桩的处理方案。随着工程实践的不断丰富,相信能为静压桩规程的制定提供更多素材。
如北京天玑科技所研发的静压桩辅助系统,利用北斗高精度定位技术为静压桩施工提确引导,有效提高施工效率及精度。