建筑管桩基础如何试桩？分享试桩全过程施工方法

一、案例工程概况

案例工程共采用三种基础，即桩基础、混合基础（桩基础结合开挖基础）和天然浅基础。所有桩基础及混合基础都拟采用预应力管桩直径为φ400、φ500预制管桩，预制管桩型号分别为PHC-400A95、PHC-500A100型预应力管桩。±0.000m标高相当于绝对标高105m-107m之间，试桩桩顶标高详见各栋号图纸，桩长详见各栋号图纸及地质报告，桩端进入持力层大于等于桩长及贯入度控制。相邻桩的桩底标高差不应超过相邻桩长的1/10及相邻中心距，预估单桩竖向承载力特征值分别不大于570KN、820KN，同一承台下的管桩接头应相互错开。单桩承载力最终根据现场静载试验确定，工程试验桩承载力满足设计要求后方可施工工程桩。

二、试桩目的

试桩完成后，通过桩的静载试验，确定桩基工程各项设计、施工等参数，选择桩基持力层、判定沉桩的可能性，选择静压值，并确定打桩施工时停压标准等。

三、试桩试验选定、试桩顺序及进度

案例工程共有18#需要打桩，根据建设方提供的相关图纸及国家相关规范，案例工程的试桩数量为54根。试桩时应采取措施保证桩身侧向稳定性要求。试桩位置按建设方提供的坐标点试桩，标高详见各栋号图纸。

根据实际情况，土方部分未到位及部分图纸不全等，应建设方要求，先试18#、15#、14#、13#、12#，然后由南向北试桩，暂安排两台设备在建设方规定的时间内完成试桩(适当可增加设备)。

案例工程原地面以下地质情况如下：

（1）素填土：层厚0.60-14.5米，黄褐色、灰褐色、松散、稍湿。以粘性土为主，含少量块石、植物根系等，为新近人工填土。系机械推填而成。

（2）残积粉质黏土：层厚1.2-27米，黄褐色、灰黑色、可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽，该层为泥灰岩风化残积层。地基承载力特征值fak=200Kp；

（3）强风化泥灰岩：层厚0.6-19.9米，灰褐色、灰黑色、强风化状态。岩体破碎，岩质较软。风化裂痕发育，岩芯呈块状。泥质结构，层状构造。岩体基本质量登记为V级。干钻不易钻进。地基承载力特征值fak=400Kpa；

（4）中风化泥灰岩：层厚5-10米，青灰色、灰黑色，中风化状态。岩体较完整岩质较硬，岩心呈柱状、短柱状。钙泥质结构，层状构造，基本质量等级为Ⅲ级。地基承载力特征值fak=2000KN。

四、施工工艺及方法

4.1、施工工艺选择

通过对该工程设计图纸和所提供的地质资料的分析、工程设计图纸的认真领会，以及对现有设备性能的综合考评，案例工程采用静压施工工艺，施工工艺如下：

测量放线→桩机就位 →复核桩位→挂吊桩钢丝绳→ 起吊桩→ 桩尖入土稳桩双向校正→ 初步加压→ 检查该桩身垂直度→ 正式压桩→ 观测校正桩身垂直度→压至桩顶至地面1米时，再吊入桩就位→焊接接桩→继续压桩 →作压力值记录→ 成桩→ 移机下一根桩

压桩的工艺程序如下图：

（a）准备压第一段桩；（b）接第二段桩；（c）接第三段桩；（d）整根桩压平至地面；（e）采用送接压桩完毕1-第一段桩；2-第二段桩；3-第三段桩；4-送桩；5-桩接头处；6-地面线；7-压桩架操作平台线

4.2、主要项目的施工方法

4.2.1　测量放线、桩定位

1．布设测量控制系统

根据建设单位提供的控制、水准点建立测量控制网，并在施工现场打桩影响范围外设置座标和高程控制点，并经规划、设计、监理等相关单位复核无误确认后方可投入使用。

（1）首选通过对案例工程总平面图和设计图纸的学习，了解工程总体布局、工程特点和设计意图。并了解工程所在地区的红线点位置及坐标、周围环境、现场地形等情况。

（2）熟悉和了解地面建筑物的布局、定位依据、定位条件及建筑物的主要轴线等。

（3）将招标单位提供的水准点高程、坐标进行复测无误后，及时办理签证移交手续。

（4）在熟悉和掌握全部桩基设计图纸的基础上，对总图上所标注的定位坐标、尺寸用计算闭合导线方法核算是否准确。

（5）根据总图上提供的坐标，计算出测量时所需的距离、角度并通过坐标反算，换算成极坐标后进行平面控制网的测设。

（6）测设时先校核施工现场上已测设的坐标点，然后根据已测量出的坐标点测设出平面布置图上的坐标点，并使各个坐标点分布在施工场地内。

（7）每次用直角坐标测设后要进行校核。

（8）主要坐标控制点测设后，建立整个施工场地的平面控制网。

（9）测设出建筑物轴线与主要控制点，为桩基放样做好准备。

（10）平面控制网测设时保证测设精度，控制网测设后进行闭合平差。并对主要坐标控制点作必要的保护。

2．测放桩位

根据控制点设定建筑物轴线及角桩，按桩位布置图测放桩位，并在桩位中心用钢筋或竹签作好标记，桩位测放后应经监理单位复核后方能施工。为防止桩机就位时桩机自重挤压土体使已测放桩位移位，在桩机就位后正式压桩前应复核正确，桩定位偏差控制在20mm以内。

4.2.2　预制桩的验收

（1）预制桩出厂到工地，应按批量查收预制桩出厂合格证。

（2）质检人员应会同现场监理共同检查、验收预应力管桩，验收合格后，方准使用。如验收中发现不合格，应做好标记并及时退货。

4.2.3　桩起吊、就位

桩现场驳运采用二吊点法、喂桩时采用一吊点，吊点设置在0.29L（L为桩长）处（如下图所示），起吊过程中，用托绳稳住桩的下部，吊机尽量减小吊臂仰角（并尽量减少吊臂促出长度），缓慢地将桩拖至桩机就近处后再开始垂直起钩，平稳地把桩喂至桩机夹持器中。

图一 二点吊示意图

图二 一点吊示意图

对于由桩机自备卷扬机吊桩操作同理。桩的起吊、转运过程中．操作人员均应按起重安全操作规程进行。

4.2.4　竖桩与插桩

根据已设定的控制点用直角坐标法对桩位进行二次复核，正确后下放首节桩，首节桩桩尖的中心点与桩位的偏差控制在20mm以内。

4.2.5　垂直度控制

当桩尖进入土层500mm后，用经纬仪调整桩机桩架处于垂直位置，然后再调整首节桩的垂直度（经纬仪一般架设在距桩机15m以外），使桩架与桩身保持平行，其精度误差小于桩长的1%（首节管桩插入地面时的垂直度偏差不得超过0.5%），即可压桩，并在压桩过程中进行跟踪监测，指挥桩架保持其精度。如果超差，必须及时调整，但需保证桩身不裂，必要时拔出重插应尽可能拔出桩身，查明原因，排除故障，以沙土回填后再进行施工，不允许采取强扳的方法进行快速纠偏，而将桩身拉裂、折断。

图三 打桩送桩垂直度监控示意图

4.2.6　打桩、接桩、送桩

1．打桩(锤击施工)

用桩架的导滑夹具或桩箍将桩嵌固在桩架两导注中，垂直对准桩中心，缓缓放下插入土中，待桩位置及垂直度校正后即可将锤连同桩帽压在桩上，同时应在桩的侧面或架上设置标尺。并做好记录，始可击桩，如桩头不平时，用麻袋或厚纸板垫平，亦可先环氧砂浆补抹平整。开始打桩应起锤轻压或轻击数锤，观察桩身，桩架，桩锤等垂直一致后，即可转入正常施打，开始打桩时，落距应较小，入地一定深度待桩稳定后，再按需求的落距进行施打。

沉桩应用适合桩头尺寸的桩帽和弹性衬垫，以缓和打桩时的冲击和使打桩应力均匀分布，延长撞击的持续时间以利桩的贯入。桩帽用铸钢或钢板制成，锤垫多用硬木或白棕绳圈盘面成，桩垫多用松木或纸垫或酚醛层压塑料，合成橡胶等。桩帽与桩接触的表面须平整，与桩身应在同一直线上，以免打桩时产生偏斜。桩锤本身带帽者，只须在桩顶护以绳垫或木块。若桩须深入土时，应用送桩。送桩用坚硬的木料或钢铁制成，长度和直径视需要而定，使用时，将送桩放于桩顶头上， 使与桩在同一垂线上，锤击送桩，将桩慢慢打入土中。沉桩过程中，要经常注意桩身有无位移和倾斜现象，如发现问题应及时纠正，桩将沉至要求深度或到达硬土层时，落锤高度一般不宜大于1m，以免打烂桩头，沉桩过程中作好沉桩施工记录，至接近设计要求时，即可对贯入并或入土标高进行观测，至达到设计要求为止，然后移桩机至新桩位。

2．接桩

①、案例工程接桩采用焊接法。

②、桩段就位必须和相连接的桩节保持在同一轴线上，连接后桩身保持垂直。

③、管桩接桩：

a）管桩拼接成整桩采用端板焊接连接，焊接前桩头预埋铁件必须清除污锈，露出金属光泽。如桩节之间间隙过大，可垫铁片填实焊牢，接合面之间的间隙不大于2mm。焊接时，应将四角点焊固定，然后对称同时焊接以减少焊接变形，焊缝要求连续饱满，焊缝厚度必须满足设计要求。手工焊接时第一层必须用Φ3.2mm电焊条打底，确保根部焊透，第二层方可用粗焊条（Φ4mm或Φ5mm），采用E4303或E4316焊条。

b）拼接处坡口槽的电焊部分应分三层以上对称进行环缝焊接，并采取措施减少焊接变形，正确掌握焊接电流和速度，每层焊接厚度应均匀，每层间的焊渣必须敲清后方可再焊次一层，坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度宜高出坡口1mm，焊缝必须每层检查，焊缝不宜有夹渣、气孔等缺陷，满足《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-07）二级焊缝的要求

c）接桩应尽量缩短时间，以避免停打时间过长导致桩周土重固结而影响沉桩。

④、焊缝完成后，应会同监理检查验收，待焊缝降温1min后再行打桩，严禁用水冷却或焊好后立即沉桩。

3．送桩

送桩时必须采取送桩器，可采用插销式送桩器。送桩杆送桩时，应根据设计要求计算好送桩深度，并在送桩杆上做好醒目标记。当送桩至距设计标高1m左右时，测量人员指挥桩机操作工减小速度，并跟踪观测送桩情况，直到送桩至设计标高时，发出信号停止送桩。送桩过程中如有异常情况时，应即时向设计和建设部门反映，以便及时采取措施。送桩后留下的孔洞及时用道碴回填夯实。桩顶标高允许偏差为±50mm。桩顶位移偏差控制在允许范围以内。送桩留下的孔洞要采用方木、筑胶板覆盖，避免物品人员掉落，并及时回填，避免陷机。

4.2.7　施工记录

记录人员必须及时、认真做好原始资料记录、整理工作，桩位编号，随打随填，以免发生差错，每换班打桩前后，都要核对桩位、桩数以防错打和漏打。

4.2.8　常见质量问题现象、原因分析与防治措施

1．桩身断裂

a. 现象：在压桩过程中，桩身突然倾斜错位，当桩尖处土质条件没有特殊变化，而贯入度突然增大，施压油缸的油压显示突然下降并引起机台抖动，此时可能是桩身断裂。

b. 原因：

①、桩材加工弯曲度超过规定，桩尖偏离桩的纵轴线较大，沉入过程中桩身发生倾斜或弯曲。

②、桩入土后，遇到大块坚硬的障碍物，把桩尖挤向一侧。

③、插桩不垂直，在压入一定深度后，用移机方法来纠正，使桩身产生曲折。

④、多节桩施工时，相对接的两节桩不在同一轴线上，焊接后产生弯曲。

⑤、桩材混凝土强度不够，在堆放、吊运过程中产生裂纹或断裂而未被发现。

c. 预防措施：

①、施工前应把桩位下的障碍物清理干净，必要时对每个桩位用钎探检查。

②、加强桩材外观检查，发现桩身弯曲超过规定（L/1000且≤20mm）或桩尖不在桩纵轴线上不宜使用。

③、在插桩过程中如发现桩不垂直应及时纠正，桩压入一定深度发生严重倾斜时，不得采用移机方法来纠正。接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，端面间隙要加垫铁片塞牢。

④、桩的堆放和吊运应严格执行规范，若桩身裂缝超过验收标准严禁使用。

2．桩顶损坏

a. 现象：在沉桩过程中，桩顶出现损坏。

b. 原因：

①、桩材混凝土配比不良，施工控制不严，养护措施不力。

②、桩顶端面不平，造成桩顶端面与桩轴线不垂直。

③、桩顶与送桩杆的接触面不平，送桩时造成桩顶端面局部应力集中而损坏。

c. 预防措施：

①、桩制作时，离心要均匀，桩顶加密箍筋位置要准确，并按规范养护。

②、沉桩前应检查桩顶有无凹凸现象，其端面是否垂直于轴线，桩尖是否偏斜，若不符合规范要求不得使用，或经过修补处理后才能使用。

③、检查送桩杆与桩的接触面是否平整，如不平整应进行处理才能使用。

3．桩位偏移

a. 现象：在压桩过程中，相邻的桩产生横向位移或桩身上浮。

b. 原因：

①、桩入土后，遇到大块坚硬的障碍物，把桩尖挤向一侧。

②、多节桩施工时，相对接的两节桩不在同一轴线上，焊接后产生弯曲。

③、桩数量较多且桩距较小，压桩时土被挤压到极限密实度后而向上隆起，相邻的桩被浮起。

④、在软土地基施压较密集的群桩时，由于压桩引起的超孔隙水压力较大把相邻的桩推向一侧或浮起。

c. 预防措施：

①、压桩前应先将桩位下的障碍物清理干净，加强桩材外观检查，若发现桩身弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴线上不得使用。

②、在压桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，施焊应严格执行规范。

③、采用井点降水、砂井或盲沟等降水或排水措施。

④、压桩期间不得开挖基坑，要等桩全部压完，停置两周后才能开挖。

4．沉桩达不到设计标高

a. 现象：沉桩压力已达到或超过设计值，但桩尖未到达设计的标高位置。

b. 原因：

①、工程地质情况未能勘探清楚，尤其是持力层的标高起伏不明，致使设计考虑的持力层或选择的桩尖标高有误；

②、局部有坚硬夹层或砂夹层；

③、施工中遇到地下障碍物，如大石头、旧埋设物等；

④、群桩挤土效应导致桩入土阻力增加；

⑤、桩机压力过小。

c. 预防措施：

①、工程地质情况应详细勘探，做到工程地质情况与勘察报告相符；

②、合理选择持力层或桩尖标高；

③、遇有硬夹层或砂夹层时，可采用先钻后压法（预钻孔）穿透硬夹层，以利沉桩。

④、先用回转钻孔机进行预钻孔取土、调整施工顺序（先施工沉桩困难的桩）、在工程场地布置应力释放孔和沟槽、减缓沉桩速度等，以减少挤土效应对工程场地的影响，释放土压力；

4.2.9　成品保护

对施工完成的管桩空洞采用素土回填。土方开挖时，预留土方保护层，采用人工配合，清除桩间土方。禁止机械碰撞桩头造成桩身破裂。

五、成桩质量检测

试桩完成后，待土体恢复固结后，按设计要求需进行静载荷试验，以确定桩身承载力，同时可对地质情况进行一定的判定。土体固结时间规范有具体要求，一般砂土为10-15天，黏土及淤泥土为15—20天，加荷要求一般为2倍的单桩承载力特征值，操作方法可采用堆载,获得桩身沉降量值，描绘Q—S曲线进行分析，获得桩身极限承载力标准值。

六、质量标准