混凝土预制桩施工

子项6.2　混凝土预制桩施工

钢筋混凝土预制桩是在预制构件厂或施工现场预先预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中。

6.2.1　桩的制作、运输、堆放

钢筋混凝土预制桩是目前应用最广泛的一种桩基施工方式。

预制钢筋混凝土桩分实心桩和管桩两种。实心混凝土方桩截面边长通常为200～550mm，长7～25m，可在现场预制或在工厂制作成单根桩或多节桩。混凝土空心管桩外径一般为300～550mm，每节长度为4～12m，管壁厚为80～100mm，在工厂内采用离心法制成，与实心桩相比可大大减轻桩的自重。

钢筋混凝土预制桩施工包括制作、起吊、运输、堆放、沉桩和接桩等过程。

1）桩的制作

图6.6　间隙重叠法施工

1—侧模板；2—隔离剂或隔离层；3—卡具；

Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ—第一、二、三批浇筑桩

实心混凝土方桩现场预制多采用工具式木模板或钢模板，支在坚实平整的地坪上，模板应平整牢靠、尺寸准确。制作预制桩的方法有并列法、间隔法、重叠法和翻模法等，现场多采用间隔重叠法施工，如图6.6所示，一般重叠层数不宜超过4层。施工时，桩与桩、桩与底模之间应涂刷隔离剂，防止黏结。上层桩或邻桩浇筑须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%以后才能进行，浇筑完毕后要加强养护，以防止由于混凝土收缩产生裂缝。

钢筋混凝土桩预制程序为：压实、整平现场制作场地→场地地坪做三七灰土或浇筑混凝土→支模→绑扎钢筋骨架，安设吊环→浇筑桩混凝土→养护至30%强度拆模→支间隔端头模板，刷隔离剂，绑扎钢筋→浇筑间隔桩混凝土→同法间隔重叠制作第二层桩→养护至70%强度起吊→达100%强度后运输、堆放。

桩的制作场地应平整、坚实、排水通畅，不得产生不均匀沉降，以防桩产生变形。模板可保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直；桩顶面模板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正四棱锥体，且桩尖位于桩的轴线上。

长桩可分节制作，预制桩单节长度应根据桩架高度、制作场地条件、运输和装卸能力等方面情况来确定，并应避免桩尖处于硬持力层接桩。如在工厂制作，为便于运输，单节长度不宜超过12m；如在现场预制，长度不宜超过30m。

桩中的钢筋应严格保证位置的正确。桩身配筋与沉桩方法有关，锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%，静力压桩不宜小于0.4%，桩的纵向钢筋直径不宜小于14mm，桩截面宽度或直径大于或等于350mm时，纵向钢筋不应少于8根。钢筋骨架主筋连接宜采用对焊或电孤焊；主筋接头配置在同一截面内的数量，对于受拉钢筋不得超过50%；相邻两根主筋接头截面的距离应大于35倍的主筋直径，并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力，桩顶设置钢筋网片，一定范围内的箍筋应加密。桩尖一般用钢板或粗钢筋制作，与钢筋骨架焊牢。

桩的混凝土强度等级应不低于C30，粗骨料用粒径5～40mm碎石或卵石，宜用机械搅拌、机械振捣；浇筑过程应严格保证钢筋位置正确，桩尖对准纵轴线，纵向钢筋顶部保护层不宜过厚，钢筋网片的距离应正确，以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏；混凝土浇筑应由桩顶向桩尖方向连续浇筑，一次完成，不得中断，并应防止一端砂浆积聚过多；桩的表面应平整、密实；桩顶与桩尖处不得有蜂窝、麻面和裂缝；浇筑完毕应覆盖、洒水养护不少于7d；拆模时，混凝土应达到一定的强度，保证不掉角，桩身不缺损。

预制桩制作的允许偏差：横截面边长＋5mm；保护层厚度±5mm；桩顶对角线之差10mm；桩顶平面对桩中心线的位移10mm；桩身弯曲矢高不大于0.1%桩长，且不大于20mm；桩顶平面对桩中心线的倾斜≤30mm。桩的表面应平整、密实，掉角的深度不应超过10mm，且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩表面全部面积的0.5%，并不得过分集中；由于混凝土收缩产生的裂缝，深度不得大于20mm，宽度不得大于0.25mm；横向裂缝长度不得超过边长的一半（管桩、多角形桩不得超过直径或对角线的1／2）。

2）起吊、运输

当桩的混凝土强度达到设计强度标准值的70%后方可起吊，若需提前起吊，必须采取必要的措施并经强度和抗裂度验算合格后方可进行。桩在起吊搬运时，必须保持平稳提升，避免冲击和振动，吊点应同时受力，保护桩身质量。吊点位置应严格按设计规定进行绑扎。若无吊环，设计又无规定时，绑扎点的数量和位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小（或正负弯矩相等）的原则，如图6.7所示。钢丝绳捆绑桩时应加衬垫，避免损坏桩身和棱角。

图6.7　吊点的合理位置

桩运输时的混凝土强度应达到设计强度标准值的100%。桩从制作处运到现场以备打桩，应根据打桩顺序随打随运，以避免二次搬运。对于桩的运输方式，短桩运输可采用载重汽车，现场运距较近时可直接用起重机吊运，亦可采用轻轨平板车运输；长桩运输可采用平板拖车、平台挂车等。装载时桩支承点应按设计吊点位置设置，并垫实、支撑和绑扎牢固，以防止运输中晃动或滑动。

3）堆放

堆放桩的场地应平整、坚实、排水良好。桩应按规格、型号、材料分别分层叠置，支承点垫木位置应与吊点位置相同，各层垫木应上下对齐，并位于同一垂直线上，支承平稳，堆放层数不宜超过4层。桩应堆置在打桩架附设的起重钩工作半径范围内，并考虑起重方向，避免空中转向。不合格的桩做废品处理，并作出明显的标志，另外堆放。

6.2.2　打（沉）桩施工

预制桩的沉桩方法有锤击法、振动法、静压法及水冲法等，其中锤击法和静压法在工程中应用最多。

1）锤击法

锤击法也称打入法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常见的沉桩方法，它施工速度快、机械化程度高、适用范围广，但施工时噪声大，对地表层有振动，在城市和夜间施工有所限制。

（1）打桩前的准备

桩基础工程在施工前，应根据工程规模的大小和复杂程度，编制整个分部工程施工组织设计或施工方案。

打桩前，宜向城市管理、供水、供电、煤气、电信、房管等有关单位提出要求，认真处理高空、地上和地下的障碍物。然后对现场周围（一般为10m以内）的建筑物、地下管线等作全面检查，必须予以加固或采取隔振措施或拆除，以免打桩中由于振动的影响可能引起倒塌等。打桩场地必须平整、坚实，必要时宜铺设道路，经压路机碾压密实，场地四周应挖排水沟以利排水。

在打桩现场附近设水准点，其位置应不受打桩影响，数量不得少于2个，用以抄平场地和检查桩的入土深度。要根据建筑物的轴线控制桩定出桩基础的每个桩位，可用小木桩标记。正式打桩之前，应对桩基的轴线和桩位复查一次，以免因小木桩挪动、丢失而影响施工。桩位放线允许偏差为20mm。

检查打桩机设备及起重工具，铺设水电管网，进行设备架立组装和试打桩。在桩架上设置标尺或在桩的侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。施工前应做数量不少于2根桩的打桩工艺试验，用以了解桩的沉入时间、最终沉入度、持力层的强度、桩的承载力以及施工过程中可能出现的各种问题和反常情况等，以便检验所选的打桩设备和施工工艺是否符合设计要求。

综上，打桩前应做以下准备工作：

①整平压实场地，清除打桩范围内的高空、地面、地下障碍物，架空高压线距打桩架不得小于10m；修筑桩机进出、行走道路，做好排水措施。

②测量放线，定出桩基轴线并定出桩位，在不受打桩影响的适当位置设置不少于2个水准点，以便控制桩的入土标高。

③接通现场的水、电管线，进行设备架立组装和试打桩。

④打桩场地建筑物（或构筑物）有防震要求时，应采取必要的防护措施。

（2）打桩机械设备及选用

打桩所用的机械设备主要由桩锤、桩架及动力装置三部分组成。桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具；桩架的主要作用是支持桩身和桩锤，并在打桩过程中引导桩的方向不偏移；动力装置一般包括启动桩锤用的动力设施，取决于所选桩锤，如采用蒸汽锤时，则需配蒸汽锅炉、卷扬机等。

•桩锤

①选择桩锤类型。常用的桩锤有落锤、柴油桩锤、单动汽锤、双动汽锤、振动桩锤、液压桩锤等。桩锤的工作原理、适用范围和特点见表6.1。

表6.1　各类桩锤特点及适用范围

②选择桩锤质量。用锤击法沉桩，选择桩锤是关键。一是锤的类型，二是锤的质量。锤击应该有足够的冲击能量，施工中宜选择重锤低击。桩锤过重，所需动力设备也大，能源消耗大不经济，且易将桩打坏；桩锤过轻，必将增大落距，锤击功能很大部分被桩身吸收，使桩身产生回弹，桩不易打入，且锤击次数过多，常常出现桩头被打坏或使混凝土保护层脱落，严重者甚至使桩身断裂。因此，应选择稍重的锤，用重锤低击和重锤快击的方法效果较好。锤重一般根据施工现场情况、机具设备性能、工作方式、工作效率等条件选择。表6.2为锤重选择表示例。

表6.2　锤重选择表示例

•桩架

桩架的形式有多种，常用的通用桩架（能适应多种桩锤）有两种基本形式：一种是沿轨道行驶的多功能桩架；另一种是安装在履带底盘上的履带式桩架。

多功能桩架由立柱、斜撑、回转工作台、底盘及传动机构组成，如图6.8所示。这种桩架机动性和适应性很大，在水平方向可做360°回转，立柱可前后倾斜，可适应各种预制桩及灌注桩施工；缺点是机构庞大，组装拆迁较麻烦。

履带式桩架以履带式起重机为底盘，增加立柱与斜撑用以打桩，如图6.9所示。此种桩架操作灵活、移动方便、施工效率高，适用于各种预制桩及灌注桩施工。

图6.8　多功能桩架

图6.9　履带式桩架

选择桩架时应考虑以下因素：

①桩的材料、桩的截面形状与尺寸、桩的长度和接桩方式。

②桩的种类、数量、桩距及布置方式，施工精度要求。

③施工场地条件，打桩作业环境、作业空间。

④所选定的桩锤的类型、质量和尺寸。

⑤投入桩架数量。

⑥施工进度要求及打桩速率要求。

桩架高度必须适应施工要求，一般可按桩长分节接长，桩架高度应满足以下要求：桩架高度＝单节桩长＋桩帽高度＋桩锤高度＋滑轮组高度＋起锤位移高度（1～2m）。

•打桩顺序

打入桩对土体有挤压作用，先打入的桩常由于水平推挤而造成偏移和变位，而后打入的桩则难以达到设计标高或入土深度，造成土体的隆起和挤压。打桩顺序是否合理直接影响到桩基础的质量、施工速度及周围环境，应根据桩的密集程度、桩径、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定。

当桩距大于或等于4倍桩的边长或桩径时，打桩顺序与土壤的挤压关系不大，采用何种打桩顺序相对灵活。而当桩距小于4倍桩的边长或桩径时，土壤挤压不均匀的现象会很明显，打桩顺序尤为重要。打桩顺序一般有逐排打、自中央向边缘打、自边缘向中央打和分段打4种，如图6.10所示。

图6.10　打桩顺序与土体挤密情况

当桩不太密集，桩的中心距大于或等于4倍桩的直径时，可采取逐排打桩和自边缘向中央打桩的顺序。逐排打桩（图6.10（a））时，桩架单向移动，桩的就位与起吊均很方便，故打桩效率较高。但当桩较密集时，逐排打桩会使土体向一个方向挤压，导致土体挤压不均匀，后面的桩不容易打入，最终会引起建筑物的不均匀沉降。自边缘向中间打桩（图6.10（b）），当桩较密集时，中间部分土体挤压较密实，桩难以打入，而且在打中间桩时，外侧的桩可能因挤压而浮起。因此这两种打设方法适用于桩不太密集时施工。

当桩较密集时，即桩距小于4倍桩的直径时，一般情况下应采用自中央向边缘打（图6.10（c））和分段打（图6.10（d））。按这两种打桩方式打桩时，土体由中央向两侧或向四周均匀挤压，易于保证施工质量。

此外，根据桩的规格、埋深、长度不同，且桩较密集时，宜按先大后小、先深后浅、先长后短打设，这样可避免后施工的桩对先施工的桩产生挤压而发生桩位偏斜。当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向打设。

打桩顺序确定后，还需要考虑打桩机是往后“退打”，还是向前“顶打”，以便确定桩的运输和布置堆放。当桩顶高出地面时，采用往后退打方法，桩不能事先布置在施打现场，只能随打随运，要组织好桩的调配运输；当打桩后桩顶的实际标高在地面以下时，则可采用向前顶打的方法施工，只要现场许可，将桩预先布置在桩位上，可以避免场内二次搬运，有利于提高施工速度，降低费用；打桩后留有的桩孔要随时铺平，以便行车和移动打桩机。

（3）打桩施工

打桩施工是确保桩基工程质量的重要环节。主要工艺过程如下：

①吊桩就位。打桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，其高度应超过桩顶，并固定在桩架上；然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位，在桩的自重和锤重的压力下，缓缓送下插入土中，桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5%；桩插入土后即可固定桩帽和桩锤，使桩身、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，如硬木、麻袋、草垫等；桩帽和桩顶周围四边应有5～10mm的间隙，以防损伤桩顶。

②打桩。打桩开始时，采用短距轻击，一般为0.5～0.8m，以保证桩能正常沉入土中。待桩入土一定深度（1～2m）且桩尖不宜产生偏移时，再按要求的落距连续锤击。这样可以保证桩位的准确和桩身的垂直。打桩时宜用重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用柴油锤时应使锤跳动正常。在整个打桩过程中应做好测量和记录工作，遇有贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹，桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理。

③送桩。如桩顶标高低于地面，则借助送桩器将桩顶送入土中的工序称为送桩。送桩时桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，锤击送桩将桩送入土中，送桩结束拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。

（4）接桩

钢筋混凝土预制长桩受运输条件和桩架高度限制，一般分成若干节预制，分节打入，在现场进行接桩。常用接桩方法有焊接法、法兰接法和硫磺胶泥锚接法等，如图6.11所示。

①焊接法接桩。焊接法接桩目前应用最多，其节点构造如图6.11（a），（b）所示。接桩时，必须对准下节桩并垂直无误后，用点焊将拼接角钢连接固定，再次检查位置正确无误后再进行焊接。施焊时，应两人同时对角对称地进行，以防止节点变形不均匀而引起桩身歪斜，焊缝要连续饱满。接长后，桩中心线偏差不得大于10mm，节点弯曲矢高不得大于0.1%桩长。

图6.11　桩的接头形式

1—角钢与主筋焊接；2—钢板；3—焊缝；4—预埋钢管；5—浆锚孔；6—预埋法兰；7—预埋锚筋；d—锚栓直径

②法兰接桩法。法兰接桩法节点构造如图6.11（d）所示。它是用法兰盘和螺栓连接，其接桩速度快，但耗钢量大，多用于预应力混凝土管桩。

③硫磺胶泥锚接法接桩。硫磺胶泥锚接法接桩节点构造如图6.11（e）所示，上节桩预留锚筋，下节桩预留锚筋孔（孔径为锚筋直径的2.5倍）。接桩时，首先将上节桩对准下节桩，使4根锚筋插入锚筋孔，下落上节桩身，使其接合紧密。然后将桩上提约200mm（以4根锚筋不脱离锚筋孔为度），安设好施工夹箍（由4块木板，内侧用人造革包裹40mm厚的树脂海绵块而成），将熔化的硫磺胶泥注满锚筋孔和接头平面上，然后将上节桩下落。当硫磺胶泥冷却并拆除施工夹箍后，可继续加荷施压。硫磺胶泥锚接法接桩可节约钢材，操作简便，接桩时间比焊接法要大为缩短，但不宜用于坚硬土层中。

（5）截桩

当预制钢筋混凝土桩的桩顶露出地面并影响后续桩施工时，应立即进行截桩头。截桩头前，应测量桩顶标高，将桩头多余部分凿去。截桩一般可采用人工或风动工具（如风镐等）方法来完成。截桩时不得把桩身混凝土打裂，并保证桩身主筋伸入承台内，其锚固长度必须符合设计规定。一般桩身主筋伸入混凝土承台内的长度：受拉时不少于25倍主筋直径；受压时不少于15倍主筋直径。主筋上黏着的混凝土碎块要清除干净。

（6）打桩质量要求及控制

打桩质量包括两个方面的内容：一是能否满足贯入度或标高的设计要求；二是打入后的偏差是否在施工及验收规范允许范围以内，见表6.3。

贯入度是指一阵（每10击为一阵，落锤、柴油桩锤）或者1min（单动汽锤、双动汽锤）桩的入土深度。

为保证打桩的质量，应遵循以下原则：端承桩即桩端达到坚硬土层或岩层，以控制贯入度为主，桩端标高可作参考；摩擦桩即桩端位于一般土层，以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考。打（压）入桩（预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩）的桩位偏差，必须符合规范的规定；打斜桩时，斜桩的倾斜度允许偏差不得大于倾斜角正切值的15%。

表6.3　预制桩（钢桩）桩位的允许偏差

注：H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离。

①打桩停锤的控制原则。为保证打桩质量，应遵循以下停打控制原则：

a.摩擦桩以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；

b.端承桩以控制贯入度为主，桩端标高可作参考；

c.贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵10击的平均贯入度不大于设计规定的数值加以确认，必要时施工控制贯入度应通过试验与相关单位会商确定。此处的贯入度是指桩最后10击的平均入土深度。

②打桩允许偏差。桩平面位置的偏差，单排桩不大于100mm，多排桩一般为0.5～1个桩的直径或边长；桩的垂直偏差应控制在0.5%之内；按标高控制的桩，桩顶标高的允许偏差为－50～＋100mm。

③承载力检查。施工结束后应对承载力进行检查。桩的静载荷试验根数应不少于总桩数的1%，且不少于3根；当总桩数少于50根时，应不少于2根；当施工区域地质条件单一，又有足够的实际经验时，可根据实际情况由设计人员酌情而定。

（7）打桩过程控制

打桩时，如果沉桩尚未达到设计标高，而贯入度突然变小，则可能土层中央有硬土层或遇到孤石等障碍物，此时应会同设计勘探部门共同研究解决，不能盲目施打。打桩时，若桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时，应立即暂停并分析原因，在采取相应的技术措施后方可继续施打。

打桩时，除了注意桩顶与桩身由于桩锤冲击被破坏外，还应注意桩身受锤击应力而导致的水平裂缝。在软土中打桩，桩顶以下1／3桩长范围内常会因反射的应力波使桩身受拉而引起水平裂缝，开裂的地方常出现在易形成应力集中的吊点和蜂窝处，采用重锤低击和较软的桩垫可减少锤击拉应力。

（8）打桩对周围环境影响控制

打桩时，邻桩相互挤压导致桩位偏移，产生浮桩，则会影响整个工程质量。在已有建筑群中施工，打桩还会引起已有地下管线、地面交通道路以及建筑物的损坏和不安全。为避免或减小沉桩挤土效应和对邻近建筑物、地下管线等的影响，施打大面积密集桩群时，可采取下列辅助措施：

①预钻孔沉桩，预钻孔孔径比桩径（或方桩对角线）小50～100mm；深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，宜为桩长的1／3～1／2；施工时应随钻随打，桩架宜具备钻孔锤击双重性能。

②设置袋装砂井或塑料排水板消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象。

③设置隔离板桩或开挖地面防震沟，消除部分地面震动。

④沉桩过程应加强邻近建筑物、地下管线等的观测、监护。

2）静力压桩法

这种方法是采用静力压桩机，将预制桩压入地基中，最适宜于均质软土地基。在桩压入过程中，利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引，用钢丝绳、滑轮和压梁将整个桩机的重力反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。

静力压桩一般分节压入、逐段接长。因此，桩需分节预制，当第一节压入土中，上端距地面1m左右时，将第二节接上，继续压入。压桩期间应尽量缩短停歇时间，否则土壤固结阻力大，致使桩压不下去。该方法施工无噪声、无振动、无污染；不会打碎桩头，桩截面可以减小，混凝土强度等级可降低，配筋比锤击法可省40%；桩定位精确，不易产生偏心，可提高桩基施工质量，施工速度快；自动记录压桩力，可预估和验证单桩承载力，施工安全可靠。但压桩设备较笨重，要求边桩中心到已有建筑物间距较大，压桩力受一定限制，挤土效应仍然存在等问题。适用于软土、填土及一般黏性土，特别适合于居民稠密及附近环境保护要求严格的地区沉桩；但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有厚度大于2m的中密以上砂夹层的情况。

静力压桩机分为机械式（图6.12）和液压式（图6.13）两种，目前主要使用的是液压式。液压式静力压桩机由液压吊装机构、液压夹持器、压桩机构、行走及回转机构等组成。这种桩机采用液压传动，动力大，工作平稳。压桩机作业时用起重机吊起桩体，通过液压夹桩器夹紧桩身并下压，沉桩入土。

图6.12　机械静力压桩机

1—活动压梁；2—油压表；3—桩帽；4—上段桩；5—加重钩；6—底盘；7—轨道；8—上段桩锚筋；9—下段桩锚筋孔；10—导笼孔；11—操作平台；12—卷扬机；13—滑轮组；14—桩架

静力压桩施工程序为：测量定位→压桩机就位→吊桩，插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→切割桩头。

图6.13　液压静力压桩机

施工时，压桩机应根据土质情况配足额定重量，桩帽、桩身和送桩的中心线应重合。压桩应连续进行，如需接桩，可压至桩顶离地面0.5～1.0m，用硫磺胶泥锚接法将桩接长。用硫磺胶泥接桩间歇不宜过长（正常气温下为10～15min）；接桩面应保持干净，浇筑时间不应超过2min，上下桩中心线应对齐，偏差不大于10mm；节点矢高不得大于1‰桩长。如压桩时桩身发生较大移位、突然下沉或倾斜，桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变时，则应暂停压桩，及时研究处理。当桩歪斜，可利用压桩油缸回程，将压入土层中的桩拔出，实现拔桩作业。

压桩应控制好终止条件。对纯摩擦桩，终压时以设计桩长为控制条件；对长度大于21m的端承摩擦型静压桩，应以设计桩长控制为主，终压力值做对照；超载压桩时，一般不宜采用满载连续复压法，但在必要时可以进行复压，复压的次数不宜超过2次。

3）振动沉桩法

图6.14　振动沉桩机

1—电动机；2—传动齿轮；3—轴；4—偏心块；5—箱壳；6—桩

振动沉桩法与锤击沉桩法的原理基本相同，不同之处是将桩与振动锤连接在一起，利用振动锤产生高频振动，激振桩身并振动土体，使土的内摩擦角减小、强度降低而将桩沉入土中。振动沉桩机（图6.14）由电动机、弹簧支承、偏心振动块和桩帽组成。振动机内的偏心振动块分左、右对称两组，其旋转速度相等、方向相反。所以，工作时，两组偏心块的离心力的水平分力相抵消，但垂直分力则相叠加，形成垂直方向的振动力。由于桩与振动机是刚性连接在一起的，故桩也随着振动力沿垂直方向振动而下沉。

振动沉桩法施工速度快、使用维修方便、费用低，但其耗电量大、噪声大。主要适用于砂石、黄土、软土和亚黏土，在含水砂层中的效果更为显著，但在砂砾层中采用此方法时，尚需配以水冲法。沉桩工作应连续进行，以防间歇过久难以沉下。

4）射水法沉桩

射水法沉桩又称水冲法沉桩，是一种沉桩辅助方法。它是利用附在桩身上或空心桩内部的射水管，用高压水流束将桩尖附近的土体冲松液化，桩借自重（或稍加外力）沉入土中，如图6.15所示。

射水法沉桩一般配以锤击或振动相辅使用。沉桩时，应使射水管末端经常处于桩尖以下0.3～0.4m处。射水进行中，射水管和桩必须垂直，并要求射水均匀，水冲压力一般为0.5～1.6MPa。施工时，桩下沉缓慢时，可开锤轻击，下沉转快时停止锤击。当桩沉至距设计标高0.5～2m时，应停止射水，拔出射水管，用锤击或振动打至设计标高，以免将桩尖处土体冲坏，降低桩的承载力。

图6.15　射水法沉桩装置

1—预制实心桩；2—外射水管；3—夹箍；4—木楔打紧；5—胶管；6—两侧外射水管夹箍；7—管桩；8—射水管；9—导向环；10—挡砂板；11—保险钢丝绳；12—弯管；13—胶管；14—电焊加强圆钢；15—钢进桩

在坚实的砂土中沉桩，桩难以打下时，使用射水法可防止将桩打断、打坏桩头，比锤击法可提高工效2～4倍，但需一套冲水装置。射水法沉桩最适用于坚实砂土或砂砾石土层中桩的施工，在黏性土中亦可使用。

6.2.3　编制预制桩施工方案

1）工程概况

①工程名称：××职业技术学院大学生活动中心。

②建设单位：××职业技术学院。

③设计单位：××建筑设计院。

④监理单位：××建设监理有限公司。

⑤承建单位：××建设工程有限公司。

本工程主要使用功能为多功能大学生活动中心，建筑占地面积4502.19m²，建筑面积5612.37m²，地上二层，无地下室，首层5.7m，二层3.8m，建筑总高度9.5m，钢混结构，建筑合理使用年限50年，抗震设防烈度7度。工程总造价500万元。

该工程共126个桩位，设计采用矱400mm、矱300mm的预应力高强混凝土管桩（PHC），混凝土强度等级为C80。有效桩长16m，单桩承载力设计值为1700kN。

⑥地质情况。本工程依地质勘察报告，地面下22m深度范围内地层大致为：

a.素填土：厚7.50～7.80m；

b.淤泥质黏土：厚0.60～1.80m；

c.粉细砂：厚1.0～5.0m；

d.砂质黏性土：厚1.50～10.5m；

e.强风化花岗岩：厚2.50～8.50m。

工程设计采用中砂层为桩端持力层。

2）施工准备

①图纸会审。

②场地平整，以及轴线、桩位的布设与检查、验收。

轴线、桩位的布设：根据给定的施工坐标点，用经纬仪先定出基础轴线交叉点，依据检查过的轴线交叉点定出具体桩位。对控制性轴线交叉点或轴线引出点，用拌制的混凝土加以固定、保护；对布设检查过的桩位，涂上油漆或洒布白灰，便于施工时找寻。

在桩架进场前，必须对整个作业区进行场地平整，以保证桩架作业时正直，同时还考虑施工场地的地基承载力是否满足桩机作业时的要求。若不满足，则必须在表层铺以碎石，并予以整平，以提高地基表面承载力，严防沉桩作业时桩机产生不均匀沉降。还须挖排水沟，以排除地面水。

③设备的选择及进场调试安装。本工程采用YZY唱600型全液压静力压桩机。该设备吸取国内同类型设备的优点，结合大量的工程使用实践，对不足的部分加以改进，具备噪声小、施工快、沉桩平稳、出力均匀等优点。

④桩的进场与检验。采购进场的桩，应经自检和监理人员检查，如有无桩的合格证、桩身的外观是否完整、桩长是否符合要求等。

3）施工布署

图6.16　施工现场组织机构

（1）施工现场组织机构（图6.16）

（2）压桩施工工序

经养护达100%设计强度的桩运至沉桩点→桩位正前方与正侧方架设经纬仪→插桩→沉桩→接桩→继续沉桩→桩平面位移量测→送桩→拔出送桩，填盖桩孔。

（3）桩编位图和压桩行走路线

桩编位图略。压桩机的行走原则上自桩的密集处向周侧展开。

（4）施工进度计划

用于本项目的YZY唱600型静力压桩机计划在2012年11月2日进场，11月3日安装调试好桩机，11月4日开始工程桩的正式施工。采用单机施压，平均每天施压12根桩，计划在12个工作日完成整个压桩工程。

4）具体施工技术措施

（1）桩的起吊

按照计划的桩机行走路线进行桩机就位。桩机就位后进行桩的起吊：对PHC管桩，采用单点法旋转垂直吊桩；桩起吊离地面时，检查桩身有无断裂现象，如起吊时发现有破裂现象，应及时将此桩吊离现场作坏桩处理，做到边吊桩边检查；桩沿场地周边堆放，便于起吊施工；采用单点起吊，吊点距离桩顶0.31L（L为桩长）。

（2）桩的对位与沉桩

桩机就位，按额定的总重量配置压重，调整机架垂直度后，将桩吊起进入桩架龙门，对准桩位中心徐徐放下，桩顶扣上与有动滑轮组的压梁箱相连贯的桩帽，使桩帽中心与桩身纵轴线吻合，并保持垂直。找出布设好的桩位标志（埋设在地面下，长约30cm的矱6钢筋），以其为圆心画直径为400mm的圆，桩就位时桩端四周须与所画圆吻合，以保证桩位的准确性。检查有关动力设备及电源等，防止压桩中途间断施工，确定无误后即可正式压桩。

调整桩机水平，压桩下沉约0.5m，然后从相互正交的两个方向对桩的垂直度进行调整。调整好桩身的垂直度，方可继续进行沉桩。每根桩入土后均须做标高记录，为此，施工区附近还应设置不受沉桩影响的水准点，一般要求不少于2个。该水准点应在整个施工过程中予以保护，不受损坏。

压桩过程中，应经常观察压力表，控制压桩阻力，调节桩机静力同步平衡，勿使偏心；检查压梁导轮和导笼的接触是否正常，防止卡住，并详细做好静力压桩工艺施工记录。

（3）送桩及对桩顶高程与终（止沉）桩压力的控制

送桩是指用送桩器将桩沉到设计高程。

桩基工程采用全液压静力方法施工，其桩顶高程与终桩压（阻）力的大小是衡量工程质量的两项重要指标。桩顶高程控制不准确将给上部施工带来困难，而终桩压力在一定程度上可以反映今后桩的实际承载能力，因此施工中必须严格控制上述两项指标。

①首先按照设计意图，控制施工时的桩顶高程。在桩顶到达设计高程时，记录沉桩阻力值；结合地层情况及施工经验，对该压力值是否满足设计要求作出判断，如有怀疑，须及时报告相关人员，以求指示。

②如桩顶高程尚未到达设计标高，但桩尖已进入砂层，而从沉桩阻力判断压力已可满足并超出设计要求，则需区别对待。如阻力不很大（相对桩身强度而言）时，继续沉桩到设计标高。如阻力很大（达18MPa），且桩尖下无软弱下卧层时，可终止沉桩；如桩尖下存在软弱下卧层时，则应采取反复施压或其他方法使桩尖穿过软弱的下卧层进入设计持力层中，从地质资料分析，本工程不存在这种情况。

（4）焊接接桩的节点处理

焊接接桩的节点处理应符合下列规定：

①采用电焊接桩，钢板宜用低碳钢。

②预埋铁件表面应保持清洁。

③上下节桩之间的间隙应用铁片填实焊牢。

④焊接时，应两人对角分段进行，以减少焊接变形和残余应力。

⑤焊好后的桩接头应自然冷却后才可继续沉桩，自然冷却时间不应少于8min，严禁用水冷却或焊好就沉桩。

（5）遇到下列情况时应暂停加压，并及时与有关单位研究处理

①贯入度剧变。

②桩身突然发生倾斜、移位。

③桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎。

6.2.4　混凝土预制桩施工质量控制及检验标准

钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表6.4的规定。

表6.4　钢筋混凝土预制桩的质量检验标准

6.2.5　混凝土预制桩施工质量通病及防治

打（沉）桩施工常见问题及防治措施见表6.5。

表6.5　打（沉）桩施工常见问题及防治措施