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摘要：本文研究了基于一次性压入式施工工艺的钢管桩施工技术。该工艺通过利用一次性预制的桩头及堵头，在施工过程中加以控制，将钢管桩迅速、高效地压入地下，完成基础工程建设。一次性压入式施工工艺具有操作简便、施工速度快、成本低、工艺稳定等优点，并在实际项目的应用中取得了显著效果。

关键词：一次性压入式施工工艺；钢管桩；施工质量；技术优化；经济效益

引言

地基基础作为建筑工程中必不可少的组成部分，其稳定性和可靠性对整个建筑物的安全运行起着至关重要的作用。传统的钢管桩施工方式存在施工周期长、造价高、安全隐患大等问题。而一次性压入式施工工艺则以其施工简便、快速、低成本、安全稳定等优点，逐渐受到了广大工程师和建筑施工企业的青睐。

1 一次性压入式施工工艺原理

1.1 施工设备与工具介绍

一次性压入式施工工艺需要配备一系列的专用施工设备和工具，包括钢管桩、桩头、堵头、预制混凝土等。其中，钢管桩是该工艺的主体施工材料，其长度、直径、壁厚等参数应根据实际建设需求进行合理选择。桩头和堵头是该工艺的关键组成部分，其质量和尺寸对施工效果和安全性起着至关重要的作用。预制混凝土主要用于填充桩孔中空隙，加强桩身的稳定性和承载能力。[1]在施工过程中还需要使用钢丝绳、千斤顶、螺旋钻头、压力计、级差仪等工具，用于控制钢管桩的垂直度、水平度、深度等重要参数，以保证施工质量和安全性。

1.2 施工过程及操作流程

一次性压入式施工工艺的施工过程相对简单，主要分为准备工作、施工前期、施工中期和施工后期四个阶段。

1.2.1准备工作

准备工作包括施工场地的勘察和测量、施工设备和材料的配送和安装、施工队伍的组织和培训等。在这一阶段，需要对施工现场进行详细勘察，确定土壤性质、地下水位、地形地貌等因素，并根据设计要求选择合适的钢管桩类型和规格。同时，还需要建立稳定的施工现场，设置必要的安全警示标志，保证施工人员的安全。

1.2.2施工前期

施工前期包括钢管桩的预制和处理、桩头和堵头的加工、施工现场的布置等。在这一阶段，需要对钢管桩进行预制和处理，加工桩头和堵头，调整施工设备和工具，确保施工能够按照设计要求进行。

1.2.3施工中期

施工中期主要是实际的钢管桩压入过程。在这一阶段，施工人员应根据现场环境和钢管桩的特点，调整施工设备和工具，保证钢管桩的垂直度、水平度和深度等参数符合设计要求。同时还需注意施工速度和节奏，保证施工质量和安全性。

1.2.4施工后期

施工后期包括验证和评估施工效果、清理施工现场等工作。在这一阶段，需要对钢管桩的状态进行检查和评估，确保其承载能力和稳定性符合设计要求。同时还需清理施工现场，撤除施工设备和工具等。

1.3 工艺参数与施工要点

一次性压入式施工工艺的施工过程中，需要特别注意以下几个工艺参数和施工要点。一是钢管桩的长度和直径应根据实际建设需求进行合理选择，同时需要注意壁厚和钢质材料品质；二是由于桩头和堵头的质量和尺寸对施工效果和安全性起着至关重要的作用，因此需要在施工前进行充分的加工和检验；三是钢管桩的垂直度、水平度和深度等参数需要得到严格控制，可以通过使用级差仪、压力计等工具进行实时检测和调整；四是在钢管桩压入过程中，需要根据土壤情况和孔洞尺寸选择合适的预制混凝土材料，并在填充过程中注意均匀性和密实度，以提高钢管桩的承载能力和稳定性；五是在施工过程中，需要配备专业的施工人员和管理团队，进行岗位培训和技术指导，保证施工质量和安全性。[2]

2  一次性压入式施工工艺的应用

2.1 项目背景

中国铁塔公司是我国电信行业重要的基础设施建设企业之一，在国内外拥有领先的通信塔基础设施管理和维护服务能力。随着我国电信网络的不断发展和升级，需要对现有的通信塔进行改造和扩建，同时还需要建设大量新的通信塔，以满足电信行业对通信基础设施的需求。本工程为中国铁塔2022年宝铁钢八新建铁塔项目，是上海铁塔分公司的一项重要工程。该工程涉及铁塔的新建和改造，其中塔基础采用直径1500mm、长度11000mm的钢管桩。针对该工程特点，施工方选择了日立机械手450型压桩机，采用一次性压入式施工工艺进行施工。该机械设备具有施工速度快、安全稳定、效率高等优点，在类似的施工项目中得到广泛应用。

2.2 施工难点

2.2.1挤土现象和振动影响

钢管桩的压入需要克服地下土层的阻力，由于各种原因，地下土层可能会出现不均匀性和密实度差异，导致钢管桩在施工过程中产生较为严重的挤土现象和振动影响。

2.2.2浅层障碍无法继续沉桩

由于需要深入地下进行压桩，可能会遇到地下浅层障碍物（如石头、树木等），导致无法继续进行压桩施工。这种情况主要源于施工前对地下情况的不充分了解或者障碍物的出现是非预期的。在该项目的施工过程中，采用地质勘探等手段对施工区域进行初步调查，但仍然存在一定的盲区和误差。

2.2.3桩体倾斜

由于地下土层的不均匀性和地形地貌的影响，可能会出现桩体倾斜的情况。桩体的倾斜会直接影响其承载能力和稳定性，甚至导致整个建筑物的安全隐患。桩体倾斜主要是由地下土层的不均匀性和地形地貌两个因素引起。[3]地下土层的密实度、强度等参数存在差异，导致钢管桩在压入过程中受到的阻力不同，进而引起桩体倾斜。在施工区域拓展较大的情况下，地形地貌的变化也会影响到钢管桩的垂直度和水平度，导致桩体倾斜。

2.3 解决措施

2.3.1挤土现象和振动影响

为避免这些问题对施工质量和安全带来的不利影响，可以采取以下措施。首先是控制沉桩速率。在施工过程中，需要根据实际情况调整沉桩速度，以避免过快或过慢引起的振动和挤土现象；其次是制定有效的沉桩流水路线。在施工前需要对施工区域进行充分的勘察和评估，确定有效的沉桩流水路线，并根据路线规划施工，避免无谓的重复施工和不必要的振动和挤土；接着是设置袋装砂或塑料排水板。在特殊情况下，可以设置袋装砂或塑料排水板，消除部分孔隙水压力，减少挤土现象的出现；最后是设置板桩或地下连续墙。在一些较为特殊的场合，例如软土层地区、沉积物层、淤泥层等地质情况复杂的地区，可以设置板桩或地下连续墙，开挖地面排土沟，以消除挤土现象和减小振动影响。

2.3.2浅层障碍无法继续沉桩

在施工过程中，浅层障碍无法继续沉桩是一个常见的问题。针对这种情况，需要在进行打桩作业前，对土壤进行充分勘察和评估，确保对施工区域的地质情况有较为完整的了解。在施工过程中，遇到浅层障碍可采用挖土机挖除。如果桩入土较深，且无法拔出时，可以采用小型的钻孔机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。针对比较大的地下障碍物，需要加强挖掘施工，将障碍物挖掉或者移动到其他位置，以便顺利进行压桩施工。

2.3.3桩体倾斜

桩体倾斜是常见的问题，为避免桩体倾斜对施工质量和安全带来的影响，施工过程中要严格控制好桩身垂直度，重点应放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长0.5%。在施工过程中加强对垂直度的控制，例如使用倾斜仪、水平仪等设备进行实时监测和调整。桩基施工完成后，空洞应及时回填，避免因为空洞而导致的桩体倾斜问题。

2.4 效果评价

2.4.1沉桩质量评价

沉桩质量是评价一次性压入式施工工艺效果的重要指标之一。常见的沉桩质量评价指标包括桩顶沉降量、桩侧摆移量、桩身垂直度等。下表列出了该工程应用一次性压入式施工工艺后，与传统工艺沉桩在施工质量上的对比如下表1：

从上表可以看出，与传统的钻孔灌注桩相比，一次性压入式钢管桩的沉桩质量更好，各项指标均有明显提升。

2.4.2施工效率评价指标

施工效率是评价一次性压入式施工工艺效果的另一个重要指标。常见的施工效率评价指标包括单位时间沉桩长度、设备使用率和劳动生产率等。下表为该工程应用新工艺后，与传统施工工艺在施工效率上的对比如下表2：

从上表可以看出，与传统的钻孔灌注桩相比，一次性压入式钢管桩的施工效率更高，单位时间沉桩长度更长，设备使用率更高，劳动生产率也有明显提升。

3  施工技术的优化与改进

3.1选材优化

一次性压入式钢管桩所使用的材料对其性能和品质有着重要的影响。在选材方面，可以通过以下措施进行优化：一是选择更加适合当地地质条件的钢材和配件；二是采用高强度、低合金的钢材，以提高钢管桩的承载能力和耐久性；三是选择质量优良、规格统一的钢材和配件，以确保施工质量和安全。

3.2设备改进

设备的性能和功能对施工工艺的表现和效果也有着关键的影响。为了提高设备的性能和功能，可以通过以下措施进行改进：一是研发和推广新型的压桩机、钻孔机、挖掘机等设备，以满足不同场合的需要；二是优化设备的结构和工艺，减少设备故障率和维护成本；三是引进智能化、自动化技术，提高设备的操作效率和精度。

3.3 施工工艺改进

施工工艺是一次性压入式施工工艺的重要组成部分，其是否合理和科学也对施工效果和质量有着重要的影响。在施工工艺方面，可以通过以下措施进行改进：首先是对施工过程中的关键环节进行精细化管理，例如沉桩速度、沉桩路线等；其次是引入先进的监测技术，实时监测沉桩的垂直度、侧向位移等指标，及时调整和纠正；最后是探索并推广新型的沉桩施工工艺，例如振动沉桩、水下沉桩等，以适应不同地质条件和场合的需求。

4  结束语

一次性压入式施工工艺在桥梁、建筑、码头、水利等领域都有着广泛的应用前景。随着未来科技的发展和工艺的不断创新，一次性压入式施工工艺将会更加完善和普及，为工程建设提供更为高效、安全和可靠的解决方案。同时需要指出的是，一次性压入式施工工艺仍然存在一些技术难点和风险因素，需要在实践中不断探索和总结经验，弥补现有的不足之处，确保其安全性和可靠性。

参考文献：

[1]刘炎顺，佟立春.深水浅覆盖层钢管桩施工控制技术研究[J].珠江水运，2023（08）：37-39.

[2]陈东东.浅谈加固工程中的钢管桩施工技术——以某居民住宅楼加固工程为例[J].房地产世界，2022（24）：152-154.

[3]蒋峰.复杂地质条件下超长钢管桩沉桩施工技术研究[J].珠江水运，2022（10）：30-32.