预应力大管桩论文（精选7篇）
预应力大管桩论文 篇1
0 前言
后张法预应力混凝土管桩(以下简称大管桩)采用高速离心、振动、辊压相结合的复合制桩工艺,通过后张自锚将管节拼接并施加预压应力,对预留孔道采用压浆工艺。该桩型具有桩长控制灵活、强度高、抗渗性能好、耐锤击等特点,已经形成各种桩径、桩长的系列产品,近年来在我国华东、华南沿海地区的码头和桥梁工程中得到了广泛的应用。
预应力结构的预应力损失和有效预压应力是质量控制的重点。大管桩的预应力损失通常按照相关规范进行理论计算[1~2],根据计算结果和需达到的有效应力来控制预应力钢筋的张拉力。然而,预应力损失理论计算过程较为复杂,实际过程中不确定因素较多,理论与实际不一定吻合,生产者最为关心的是制作成型期,即自管节成型、拼接、张拉、灌浆至出厂阶段大管桩的实际预应力损失和混凝土有效预压应力。
后张法大管桩的总预应力损失主要包含:锚具变形和钢绞线内缩引起的预应力损失值(σ1);钢绞线与预留孔道壁之间摩阻力引起的预应力损失值(σ2);拼接缝粘结剂弹性压缩变形引起的预应力损失值(σ3);钢绞线松弛引起的预应力损失值(σ4);混凝土收缩徐变引起的预应力损失值(σ5);分批张拉钢绞线时,后批张拉钢绞线所产生的混凝土弹性压缩变形对先批张拉钢绞线所引起的预应力损失值(σ6)。大管桩制作成型阶段主要分为分批张拉、灌浆、锚具切割等步骤,对应的预应力损失为σ1、σ2、σ3、σ6。
本文通过开展大管桩预应力损失和桩身有效预应力试验,对大管桩在制作成型阶段的预应力损失进行了分析研究。
1 试验设计
1.1 试验桩型
选取某预制厂在批量生产前试生产的一根大管桩作为试验桩,该试验桩桩型为56m覫1200mm B1-1,由14节长4m的管节拼接而成,试验桩基本参数见表1。
钢绞线张拉控制应力为1860×70%×1.03=1341MPa(超张拉3%),分二次张拉,第一次张拉至控制应力的30%,换算每孔张拉力为112.6k N,第二次张拉剩余的70%,换算每孔张拉力为262.8k N,两次张拉合计总张拉力为375.4k N,两次张拉间隔18h。张拉完成后,大管桩由张拉台座移至灌浆区,进行孔道灌浆,在浆液达到一定强度后(灌浆后6d)进行钢绞线切割。
1.2 测点布置
为测定钢绞线实际张拉力,在大管桩切割块与锚具间放置压力传感器,分别在张拉端和非张拉端放置6个和2个传感器,放置位置见图1。
由于大管桩预留孔道内灌浆料凝固后压力传感器实测力不能代表桩身内钢绞线实际受力情况,无法与混凝土实际预压应力直接关联,为测定桩身混凝土有效预压应力,在距桩顶(张拉端)3m、14m和29m三个断面的桩身表面分别布置电阻式应变计。为提高测试精度,每个测试断面在桩截面上方和左右两个侧面共布置3个测点,测点布置见图2。为消除环境温度影响,对应变测点进行单点温度补偿。
说明:1#~16#为钢绞线,在张拉端共放置6只传感器,分别安置在1#、5#、7#、9#13#和15#钢绞线上。
1.3 测试方法
对第一次张拉、第二次张拉、灌浆后、钢绞线锚具切割前、钢绞线锚具切割后5个阶段全过程跟踪测量,通过静态应变仪测量钢绞线、桩身混凝土各阶段的应变,并通过材料弹性模量换算钢绞线张拉力和桩身混凝土压应力。
2 试验结果分析
2.1 试验结果
通过对安装在张拉端和非张拉端的各压力传感器的测点,取得钢绞线在不同阶段的张拉力平均值见表2。桩身混凝土预压应力测试同步进行,各阶段预压应力实测值见表3。
注:表中10.10、10.14为第二次张拉力实测平均值与第一次张拉后张拉力实测平均值的合计值换算至混凝土截面的预压应力。
由表2所示,第一次张拉后张拉力平均值为64.6k N,仅达到预拉值的57.4%,应力损失占总张拉力的12.8%;第二次张拉后张拉力平均值为226.1k N,达到预拉值的86.0%,应力损失占总张拉力的9.8%;两次张拉力合计290.7k N,应力损失合计22.6%。
根据两次张拉力合计值290.7k N换算至混凝土截面的预压应力应达到10.10MPa,但根据表3实测结果,桩身混凝土预压应力实测值和平均值均未达到10.10MPa,且三个断面预压应力存在一定差异,说明孔道内灌浆存在局部不均匀,传递钢绞线预应力的效果未能完全发挥。
2.2 与理论计算的比较
根据《港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程》(JTJ 261-97)和《港口工程混凝土结构设计规范》(JTJ 267-98)计算σ1、σ2、σ3、σ6结果见表4。
由表4所示,根据规范进行理论计算所得成型期大管桩预应力损失率总计11.7%,而实测损失率为22.6%,二者相差显然较大,且理论计算结果偏于不安全。
造成上述差异的原因可能有两个方面:一方面,张拉阶段的检查和监控工作不到位,增加了预应力损失的因素,这些因素在理论计算中未予考虑,应通过各种技术手段尽量避免,如张拉力控制油泵油压表的精度、钢绞线张拉端长度等因素,特别是本次实测第一次张拉阶段(张拉至30%控制力)预应力即损失了12.8%,应加大张拉阶段的质量监控。另一方面,规范中的计算理论与离心复合法成型的大管桩拼接张拉的实际情况有一定的偏差,造成预应力损失计算与实测情况不一致。
2.3 结合长期预应力损失的分析
我院对后张法预应力混凝土管桩的长期预应力损失进行过试验和研究[3],根据试验结果,由钢绞线松弛和混凝土收缩徐变所造成的大管桩预应力损失(σ4、σ5)在制作成型后335d左右趋于稳定,约占钢绞线张拉控制应力的6.2%,且实测与计算结果吻合。综合本文所得成型期间大管桩的预应力损失22.6%,共计损失达到28.8%,损失后换算混凝土预应力为9.29MPa,不能满足9.66MPa的设计要求,为达到混凝土有效预压应力设计值要求,成型期预应力损失应控制在19.8%之内。
此外,由于灌浆材料的不密实,致使钢绞线的预拉应力未能均匀、完整的传递至桩身混凝土截面,实测桩身混凝土截面预压应力平均值仅达到8.88MPa,在此基础上再考虑长期预应力的损失,桩身混凝土实际预压应力将更低。因此,在确保成型期预应力损失不超过19.8%的前提下,还应通过改进灌浆施工工艺、加强灌浆施工质量监控等措施,使钢绞线预应力能够有效的传递至桩身混凝土。
3 结论
(1)本文对生产者较为关心的后张法预应力混凝土管桩在制作成型阶段预应力的损失展开了实测和理论计算分析,分析结果表明预应力损失实测值与计算值存在较大偏差,在提高制桩质量控制的同时还应加强对大管桩预应力损失的实测数据积累和计算理论研究,以使理论与实际结合更加紧密。
(2)结合大管桩长期预应力损失的研究成果,该桩型预应力损失总计达28.8%,损失后的混凝土有效预应力不能满足设计要求,为达到设计值要求,成型期预应力损失应控制在19.8%之内。
(3)制桩过程中除避免不必要的预应力损失外,还应改进灌浆工艺、加强灌浆施工质量的监控,使灌浆材料硬化后能够有效传递钢绞线预加应力。
参考文献
[1]JTJ 261-97,港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程.
[2]JTJ 267-98,港口工程混凝土结构设计规范.
[3]吴锋,卓杨,曹进捷,方炫强.中交上海三航科研院有限公司.混凝土与水泥制品.2009 NO.2:36-37.
预应力大管桩论文 篇2
关键词：港工预应力混凝土,大管桩,环氧结构胶
0前言
大管桩梁体分段预制拼装中节段梁的连接性能是保证高桩码头安全可靠运行的关键技术之一。环氧树脂胶是目前作为混凝土杆件拼装时的胶接料, 其填充在节段梁与节段梁之间主要起到润滑、铆栓和防水作用, 能更好保证构件的整体性, 并提高构件的抗裂性, 其性能好坏直接影响到预应力混凝土大管桩连续架梁的施工进度和质量[1]。
港工混凝土大管桩梁干接头环氧树脂胶是一种低黏度, 能在室温条件下快速固化, 有较高力学强度和耐湿热老化性能的现场施工建筑胶结剂。目前在大管桩梁体分段预制拼装中所用的环氧树脂胶存在有如下问题:夏季暴聚、易流淌;冬季不固化、易结晶;固化剂毒性大、不能用于潮湿环境;固化体力学、粘结强度不理想等性能缺陷[2], 因此, 工程技术人员对接头环氧树脂胶的性能改良愿望迫切。
1 设计思路
HLC-LZ建筑结构胶的设计主要按JTS 167-6—2011《港口工程后张法预应力混凝土大管桩设计与施工规程》对混凝土大管桩梁干接头粘结剂的性能要求进行 (见表1) 。
由表1可见, JTS167-6—2011对粘结剂的使用性能、施工性能、力学、粘结及抗拉性能都有较高的要求。分析环氧固化体组分的作用:其中固化剂对环氧树脂固化体环保性能、耐湿热老化性能、高强度、高粘附力性能起决定作用;环氧树脂对温度敏感度高, 是环氧固化体低温结晶、高温易流挂的主要因素;为了避免固化体暴聚, 又要实现固化体5~6 h的固化速度, 除应该注意选择固化速度较慢、适用期较长、放热平缓的固化剂外, 还要依靠促进剂的适当调控来实现;其它助剂和填料等也是调节固化体柔韧性、触变性和体积稳定性等性能的辅助手段。因此, 试验设计在环氧树脂、固化剂和辅助材料的选择上都很重要。
2 试验
2.1 原材料
环氧树脂:选用环氧树脂816, 市售, 由双酚A和环氧氯丙烷制成, 具有低黏度、抗结晶、易于操作等特点;固化剂:选用低毒、无毒的改性低分子聚酰胺固化剂 (G1) 、改性脂肪胺固化剂 (G2) 、改性脂环胺固化剂 (G3) , 均为市售, 其技术参数见表2;促进剂DMP-30, 市售;硅烷偶联剂浸渍改性天然植物纤维M, 自制;填料:水泥、粉煤灰、矿粉、硅粉, 均为市售, 其化学成分及比表面积见表3。
2.2 主要试验方法
抗压强度试验、拉伸强度试验参照GB/T 2567—2008《树脂浇铸体性能试验方法》进行;正拉粘结强度试验参照JTS167-6—2011附录C进行。
3 试验结果与讨论
3.1 固化剂的选择
固化剂的性能对结构胶的工艺性能和力学性能起着核心作用, 工程中常用的室温固化剂为脂肪胺、改性脂肪胺和低分子聚酰胺等。聚酰胺有很多优点, 如大配比量、放热低、配方范围广、强度韧度高等, 但也有一些致命缺点, 如低温黏度大, 室温固化程度低等。现在大多采用改性脂肪胺和聚酰胺复配来改善综合性能, 但改性脂肪胺价格昂贵, 增加成本。本试验结合各类固化剂 (G1~G3) 的性能特点和工程对胶粘剂的技术性能的要求, 将固化剂G1、G2、G3进行复配, 经优选自制复配固化剂G4, 固化剂的复合质量配比见表4。按推荐配比单独采用固化剂G1、G2、G3的固化物性能见表5, 采用复合固化剂配制的固化体性能见表6。
注:①室温 (25℃) 固化时间;②固化14 d时的测试结果。
注:复合固化剂用量为环氧E51用量的50%。
由表6可见, 将固化剂G1、G2、G3复合时, 随G2比例的增加, 固化物的适用期缩短, 固化速度加快, 正拉粘结强度、抗压强度呈升高趋势;适量掺加G3有助于延缓适用期和固化时间, 且正拉粘结强度和抗压强度有所提高, 其中较符合JTS 167-6—2011对粘结剂的适用期和固化时间要求的比例为B1-3和B1-4。以下试验选用B1-4配比, 代号为固化剂G4。
3.2 促进剂用量对固化速度的影响
温度对环氧固化体的固化速度影响很大, 在低温和负温情况下, 需在固化剂中适量添加促进剂加快胶体的固化反应过程, 但促进剂过多固化速度过快, 胶层内部产生应力, 固化体变脆;促进剂过少, 会发生固化不完全现象, 固化体性能下降。DMP-30是一种常用的固化促进剂, 通过改变结构胶中DMP-30的含量, 可获得所需的固化速度, 试验结果见表7。
注:m (环氧816) ∶m (G4) =2∶1。
从表7可见, 调节促进剂DMP-30的用量可使胶体的操作时间在一定范围内进行调整。
3.3 填料对环氧树脂胶性能的影响
在室温25℃、m (环氧816) ∶m (G4) =2∶1条件下, 控制填料水泥、粉煤灰、矿粉、硅粉以相同成本掺加, 掺量分别为环氧816质量的100%、200%、150%、10%, 观察环氧树脂胶的流变性能并测试其适用时间与14 d抗压强度, 结果见图1、图2。
由图1、图2可见, 不同填料对环氧树脂胶的适用时间影响不大;对环氧树脂胶的抗压强度影响较大。其中添加粉煤灰较添加水泥的14 d抗压强度提高16.4%。分析原因应为:环氧树脂胶与填料之间的酸碱匹配性能对环氧树脂胶的力学性能影响较大, 水泥碱性过强而造成环氧树脂胶强度不高;而粉煤灰颗粒较细, 颗粒多呈玻璃微球形表面, 与环氧树脂胶有较好的浸润性和接触面, 因而使得环氧树脂胶抗压强度明显提高。
3.4 改性天然植物纤维的作用
环氧树脂的黏度对温度变化非常敏感, 夏季气温高环氧树脂胶很易发生流淌现象, 天然植物纤维在混合料中呈三维分散存在, 可以起到加筋抗流淌作用。但未经处理的天然植物纤维的吸湿性和较强的极性使其与非极性环氧树脂基体间的界面润湿性、界面粘合性较差。界面偶合改性是改变天然植物纤维复合材料的界面粘合性的主要方法, 试验选用硅烷偶联剂对天然植物纤维M进行化学改性, 试验温度为25℃, 纤维M、稀释剂501、固化剂G4的用量分别为环氧树脂816用量的1%、5%和50%。性能测试结果见表8。
由表8可见, 掺入未改性天然植物纤维M可有效增大环氧树脂胶的触变性, 使抗拉强度提高25%, 但抗压强度略微下降;掺入经硅烷偶联剂预处理的天然植物纤维M则不仅在触变性能上有良好表现, 且抗压、抗拉强度分别提高了9.2%、50%。可见, 改性天然植物纤维M与环氧树脂胶有良好的界面浸润状态, 使得环氧树脂胶的施工性、力学性能和韧性总体得到提高。
3.5 产品性能
通过以上试验开发的HLC-LZ建筑结构胶, 其配合比确定为:m (环氧816) ∶m (复合改性固化剂G4) ∶m (粉煤灰) ∶m (改性天然植物纤维M) =1.0∶0.5∶2.0∶0.01, 促进剂根据施工温度情况适量添加。产品性能按GB/T 2567—2008和JTS 167-6—2011进行测试, 结果见表9。
由表9可见, 该产品的性能完全符合JTS 167-6—2011对粘结剂的性能要求。
4 结论
(1) 将不同种类的固化剂合理复配, 可获得使用性能和力学性能优异的复合固化剂。
(2) 促进剂DMP-30可以显著缩短环氧胶的固化时间, 使胶粘剂在气温较低时也能在规范规定范围内操作使用。
(3) 在控制填料 (水泥、粉煤灰、矿粉、硅粉) 以相同成本掺加的条件下, 不同填料对环氧树脂胶的适用期影响不大, 但对胶体的抗压强度影响较大, 其中添加粉煤灰的较添加水泥的环氧胶14 d抗压强度提高了16.4%。
(4) 添加改性天然植物纤维M与环氧树脂胶有良好的界面浸润状态, 使得环氧树脂胶的施工性、力学性能和韧性等总体得到提高。
(5) 性能测试结果表明, HLC-LZ建筑结构胶完全符合JTS 167-6—2011对粘结剂的性能要求。
参考文献
[1]陈礼忠, 金仁兴.预制节段梁拼装中的环氧粘结剂特性分析及施工运用[J].建筑施工, 2008 (7) :582-584.
预应力管桩基础浅谈 篇3
1 桩基设计中静载试验的重要性
目前的桩基础设计过程, 往往受到时间的约束。首先根据地质报告提供的参数确定单桩承载力设计值, 根据这个估算的单桩承载力直接进行桩基础设计并施工, 等工程桩施工结束后再挑选试桩进行静载荷试验。这个过程具有一定的不科学性, 结果符合估算要求, 则皆大欢喜, 否则因工程已施工完毕补桩也会很困难, 且有时因地质报告有出入会给施工中带来不便。近几年来通过各类桩基础中试桩及工程桩的检测, 发现绝大多数桩的实际承载力均大于计算值, 有些相差幅度较大, 因此按试桩获得的实际承载力将会比按勘察报告估算的承载力来布置基础将产生巨大的经济效益。桩基础设计过程中先试桩后施工是一个十分重要的环节。因为此项工作质量直接影响到桩基形式、桩承载力和桩入土深度的确定, 同时也对施工难易有密切影响。通过科学试验, 取得准确数据, 能使设计方案更加合理、可行和经济, 远远超过缩短工期所获得的效益。
2 桩基设计中桩径选择的重要性
桩基础设计中对桩径及持力层的选择均会对基础设计产生重大影响。合理的桩径会产生巨大的经济效益。选择桩径时应根据地质报告的土层进行分析, 如土层中含有较难穿越的卵石层时, 应用较粗桩径, 设计的某教学楼项目, 因土层十米以下有3~5m厚卵石层, 因其下有下卧层, 设计要求穿透该层至强风化持力层, 选用D400桩进行试打, 断桩较多, 后分析原因为卵石层所致, D400桩难以穿透, 后改用D500桩, 断桩明显减少。由此可见需根据勘察报告土层分布合理选择桩径。因此, 设计人员在桩基础设计中一定要采用多方案比较, 选择合理的桩型与桩长, 这都将对整个基础设计的合理性与经济性产生巨大的影响, 当然也应考虑施工可行性等多方面因素。
3 关于桩偏差的控制与处理
桩基施工中对桩的偏差必须严格控制, 特别是对于承台桩及条形桩, 桩位的偏差都将产生很大的附加内力, 而使基础设计处于不安全状态。对于桩位偏差主要控制两个方面, 其一是竖向偏差, 控制桩顶标高的允许偏差为-50~+100mm, 但实际施工中偏差这么大将引起繁重的施工任务及损失。就要求施工单位在施工过程中必须严格控制桩顶标高, 尽可能地使工程桩标高同设计一致, 特别是施工过程中必须考虑到桩在卸载后的回降量, 否则不加考虑则每根桩都将高于设计标高。而设计人员在设计过程中对施工误差亦应有所考虑, 建议针对目前的施工质量, 设计中可以考虑2mm左右的偏差容许, 这样就可以免除大量小偏差桩的截桩, 这在实践工程中具有相当的可操作性, 避免了大量不必要的工作。其二则是桩位的水平偏差。施工过程中发现桩位偏差较大则应及时补桩处理。另外, 对于小直径桩 (D≤250) 强调必须对其偏位进行严格控制而不应按上述规范标准, 建议对承台桩可控制70mm;而对于条形承台则区分垂直于条形承台方向50mm, 平行于承台方向为70mm, 当然这些要求必须在施工前予于明确。当然桩位偏差满足规范或设计要求仅仅代表桩基本身验收合格, 而对于由此引起的承台整体偏心或基础高度损失, 必须另行处理。对于桩偏心可以采取增加承台刚度或加大拉梁刚度、配筋来解决, 这在实际工程中需针对具体情况相应处理。
4 施工中特殊情况处理
桩基施工由于地层的不可知性, 经常会遇到很多异常情况, 这就要求根据具体的情况, 仔细分析, 采用妥善的方法去解决各类问题。
4.1 桩基静载荷试验不合格
某工程由于时间限制, 甲方要求试桩与工程桩同时进行, 待试桩满足JGJ94-94附录c.0.6条时进行静载荷试验, 结果三组试桩有一组满足设计要求而另外两组试桩均在小于设计承载力时产生破坏。这就应从设计、施工和试验等各方面去分析这两组试桩, 但经过与周边工程比较及现场施工试验记录分析, 均未发现特殊情况, 即不存在施工、试验中的失误。针对第一组合格试桩的情况进行了比较, 终于发现后两组试桩本身的停歇时间已够, 但周边的其余工程桩施工在试验前2天才完成, 完全有理由认为是因为工程桩施工时将试桩周边的土破坏而没有固结, 影响了试桩的承载力。于是等工程桩停歇时间也满足时再次对2根试桩进行了静载荷试验, 结果与判断完全一致, 试桩均满足设计要求。这一实例告诉我们影响试桩结果的因素有很多, 在工程实践中对各种情况一定要仔细分析, 找出问题所在, 而不要盲目处理, 造成不必要的损失和浪费。
4.2 管桩裂缝处理
预应力管桩以其强度高、制作周期短、比预制桩节省材料等优点在工程设计中受到普遍应用, 但其也存在受剪能力差等不足之处。在工程实践中, 由于垂直度偏差或挤土等原因经常会使管壁产生裂缝而影响质量。在管桩的实际施工中一定要注意垂直度的控制, 因为管桩的抗剪能力较差, 很容易破坏而引起不必要的经济损失。
桩基工程是一个繁重而复杂的过程, 设计人员一定要考虑到每一个环节, 统筹兼顾, 从各方面使之合理化。好的设计不仅仅是要保证建筑物安全, 更要使设计经济合理。
参考文献
[1]徐至钧, 李智宇.预应力混凝土管桩基础设计与施工[M].北京:机械工业出版社.
[2]建筑桩基技术规范[M].北京:中国建筑工业出版社.
静压预应力管桩施工控制要点 篇4
关键词：管桩质量,压桩机具,科学组桩,焊接标准,压桩顺序,无损检测
前言
静压预应力管桩一进入盘锦地区施工中, 就凭借低噪音、无震动、无污染、施工快等特点, 在工程上得到了大量应用。随着建筑业的蓬勃发展, 预应力管桩由原来的低压桩力 (800KN~1600KN) 小规格管桩 (300mm~40mm) , 发展到目前的高强度 (C80砼) 大压桩力 (600KN~8 0 0 K N) 大规格的管桩 (4 0 0 m m~600mm) 。静压管桩的应用更加广泛, 特别是在大中型建筑工程中普遍采用。目前管桩直径一般为300、400、500、600 (mm) , 壁厚为70、95、105、125 (mm) , 类型为A型 (抗压) 、AB型 (抗拔) , 桩身砼强度多采用C80, 桩长一般为8m~12m、5m~7m, 短桩根据施工需要向厂家订货。
1、工程概况
某单位装配线, 占地7869m 2、建筑面积8 5 6 0 m 2, 长1 8 3米、宽43米、高12.1米, 局部二层, 设有8部桥式吊车。场地由第四系全新统海陆交换相沉积物组成, 场地土类型为中软场地。该工程位于某机关区南侧, 地表原有建筑物已拆除。
2、控制要点
工程从桩机及管桩进入施工现场开始, 经过施工单位、监理单位、建设单位共同协商, 在厂房南侧开始试桩, 提供数据, 进而正式压桩。在具体操作中发现桩质量、压桩机具、地质勘察, 都存在着许多不如意的地方, 经过二十几天的紧张施工, 最终完成了桩基的施工任务。为了进一步提升自身的管理素质, 特把在本次施工管理过程中感悟到的控制要点提出来与大家交流, 有不妥之处, 欢迎指正。
2.1 管桩质量
管桩除必须满足《先张法预应力砼管桩》国家标准外, 一定要注意管桩内壁浮浆问题。浮浆过多, 超过内孔1/3以上, 清除非常困难, 这给浇灌填芯砼以及承台的锚固带来了难以克服的困难, 处理不当将直接影响到整体结构的稳定性。也就是说内壁浮浆多的桩必须清出施工现场, 不得使用。
2.2 压桩机具
压桩机具必须是经过国家检验可以使用的产品。压桩机具要配置齐全, 尤其要注意送桩器及锯桩机的配置。没有送桩器, 在送桩过程中, 极易造成桩头破损, 压桩完成后, 验桩不合格, 既影响工期, 又增加了经济负担。锯桩机也同等重要, 施工单位不用锯桩机, 极易造成桩体断裂。验桩不合格, 损失巨大, 这些在本次工程中都有深刻的教训。
2.3 施工场地
施工单位在管桩施工前清理场地要到位, 要搞清施工场地下的各类管线, 构筑物基础等, 并及时清除、扫清压桩障碍, 以免意外情况发生。在本次压桩过程中, 因桩位上有一废弃的给水管线, 造成桩体破碎, 带来了不必要的损失。
2.4 科学组桩
盘锦地区是退海地带, 地下情况非常复杂, 有突变有夹层, 地勘不可能非常贴近工程实际。组桩过长浪费较大, 组桩短, 接桩困难。我们在本次压桩过程中, 抓住了这一问题, 按6m、7m、8m、9m进桩, 最小可组成12m桩, 最大可组成18m桩, 这样组合起来类型多, 灵活多变, 按工程地质情况调节起来得心应手。
2.5 终压标准
一般情况下以设计桩长和标高为准, 最终压桩力作参考。根据本次施工经验, 盘锦地区地下情况比较复杂, 在施工前要进行试桩, 先压2~3根桩, 待24小时后采用与桩的极限承载力相等的压桩力进行复压, 如果桩身不下沉, 桩体竖向维持基本稳定状态, 经设计单位、监理单位、建设单位、施工单位共同确定终压标准, 保证设计桩长和承载力的要求。
2.6 焊接标准
接桩提倡采用机械快速接头。目前大多采用焊接接头。除必须要符合《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95二级焊缝的要求, 还应符合下列规定:
2.6.1 当管桩要接长时, 其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5~1.0m, 以方便焊接操作。
2.6.2 接桩时上、下节对接偏差不宜大于2 m m, 对接破口处应刷至露出金属光泽。
2.6.3 先点焊, 再分层施焊, 对称进行, 焊接层数宜为三层, 不少于二层。
2.6.4 自然冷却8分钟后, 方可继续沉桩。
2.7 压桩顺序
为了减少压桩产生的挤土效应, 要根据施工现场及桩基的平面布置而定, 宜先压长桩后压短桩, 根据建筑物的设计主次, 宜先主后辅。
2.8 无损检测
压桩完成后, 必须进行桩基质量无损检查。本工程共检测60根桩 (占总桩数的20%) , 采用低应变动力检测反射波法进行检测。主要检测桩身的完整性, 砼的质量等, 并选取了三根桩作静荷载试验。综合分析以上结果, 桩身结构完整, 单桩竖向极限承载力标准值满足要求。
3、结束语
预应力管桩质量可靠, 承载力高, 承台体积小, 综合造价比钻孔灌注桩可节省25%~30%。同时又具有无噪音、无振动、无环境污染等优点, 特别适用于沿海地区及冬季施工, 但由于管桩应用时间还不长, 在施工中有些问题还需进一步研究, 施工单位对行业规范应严格遵守, 积累资料, 不断提高预应力管桩应用的技术水平。
参考文献
[1]建筑桩基技术规范 (JGJ94-2008)
[2]建筑地基处理技术规范 (GB50007-2002)
[3]王赫主编.桩基础工程施工与组织管理.中国建筑工业出版社
预应力管桩基础设计相关问题 篇5
1 管桩的分类
1.1 管桩分为两类, 分别为预应力混凝土管桩 (PC) 和
预应力高强混凝土管桩 (PHC) , 均采用先张法工艺制作的, 适用于非抗震设计及抗震设防烈度小于等于8度地区的工业与民用建筑、构筑物等工程的低承台桩基础, 抗震设防烈度为8度且建筑物场地类别为Ⅲ、Ⅳ类时慎用。铁路、公路与桥梁、港口、水里、市政等采用低承台桩基时可参照《预应力混凝土管桩》图集使用。
1.2 PHC桩和PC桩主要用于承压桩, 当用于承受水
平荷载或用作抗拔桩时, 应根据工程实际情况加强桩与桩、桩与承台的连接构造。
1.3 当基础的环境地质条件对管桩有中度及其以上
侵蚀性时, 可以参考《混凝土结构耐久性规范》及《工业防腐蚀规范》, 采取适当的防腐措施, 比如管桩接头处钢材表面均做耐腐蚀表面涂层和防腐蚀面层处理。
1.4 常用的管桩规格主要有外为径300m m (壁厚
70m m) 、400m m (壁厚95m m) 、500m m (壁厚100m m和125m m) 、600m m (壁厚110m m和130m m) 这几种管桩。
2 管桩的选用
2.1 用于抗震设防烈度7度、8度地区的管桩基础工程, 宜选用AB型或B型、C型的管桩。
2.2 工程地质条件复杂、桩基设计等级为甲级的管桩基础工程, 宜选用AB型或B型、C型的管桩。
2.3 地下水或地基土对混凝土、钢筋和钢零部件有腐
蚀作用时, 宜选用AB型或B型、C型的管桩, 同时应按相关标准、规范的规定采取有效的防腐措施, 不得选用外径300m m管桩。
2.4 受拉或抗拔桩主要承受水平荷载的管桩基础工程, 宜选用AB型或B型、C型的管桩, 不的选用外径300mm管桩。
2.5 外径300m m管桩适用于建筑环境类别二a场地。
2.6 对于由多节管桩拼接的单根桩, 采用最上面一节桩的型号或壁厚高于下节桩的配桩设计。
2.7 用做受拉或抗拔桩。应根据工程情况, 除设置端部锚固筋外, 应选用加厚的端板、并增大端板的焊接坡口尺寸。
2.8 以下几种地质条件不宜选用预应力管桩基础: (1)
石和障碍物多的地层不宜应用; (2) 有坚硬夹层时不宜应用或慎用; (3) 石灰岩地区不宜应用; (4) 从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用。
3 管桩基础设计应注意的问题
3.1 单桩承载力问题。根据《桩基础技术规范》中的公
式:Rk=u∑qsi Li+q Pk (Aj+λp APL) 来估算管桩的单桩承载力, 施工时进行试桩, 确定桩长及终压力, 并利用载荷试验确定单桩承载力特征值, 得出该结果, 再重新复核计算调整, 满足承载要求。
3.2 基桩的布置。预应力管桩基础属于挤土桩, 为了
减小挤土的负面效应, 有效地发挥桩的承载力, 在饱和粘性土和密实土层下, 桩距应适当加大。最小桩距的规定, 考虑了挤土效应, 同时考虑桩的排列与数量等因素。一般桩距最小取4.0d, 有条件时取4.5d。
3.3 进入持力层的深度。应选择较硬土层作为桩端持
力层。桩端全部进入持力层的深度, 对于粘性土、粉土不宜小于2d, 砂土不宜小于1.5d, 碎石土不宜小于1.0d。当存在软弱下卧层时, 桩端以下持力层厚度不宜小于3d。
4 施工工艺的合理选择
预应力混凝土管桩主要施工工艺形式有锤击入桩法和静压入桩法两种。
锤击法: (1) 按锤击应力控制时, 锤击压应力不得大于抗压强度设计值。 (2) 按总锤击数控制时, 任意单桩总锤击数:PHC桩不宜超过2500、PC桩不宜超过2000。最后1m锤击数:PHC桩不宜超过300、PC桩不宜超过250。 (3) 桩帽和送桩器应做成圆形, 并应有足够的强度、刚度和耐打性。 (4) 桩帽和送桩器与管桩周围的间隙应为5mm~10mm;桩锤与桩帽、桩帽与送桩器和桩顶之间应加设弹性衬垫, 衬垫厚度应均匀, 且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm;并在打桩期间应经常检查, 及时更换和补充。
静压法入桩:采用顶压式桩机时, 帽与送桩器和桩顶之间应加设弹性衬垫, 采用抱压式桩机时, 夹具应避开桩身两侧的合缝位置, 桩身允许抱压压桩力宜根据当地工程设计经验确定。
5 关于试桩应注意的问题
在试桩过程, 设计人员应注意几个问题: (1) 对于静压桩施工, 应检查其桩机压力表读数换算表是否有效可靠。要注意单缸液压与双缸液压的差异。 (2) 对于锤击桩机, 应检查其桩锤重量是否符合设计要求。 (3) 对于试桩桩位, 应尽量选择具有代表性的位置。例如, 选取在尽量靠近地质勘察资料技术孔的位置, 或是地质较薄弱的位置, 或是承受上部结构受力重要位置。 (4) 对应地质勘察资料, 仔细观察桩的施工过程在进入各个相应土层的反应是否与地质勘察资料相符合。 (5) 终压 (打) 控制参数的确定。即终止压 (打) 桩的现场施工控制值, 应根据现场实际试桩终压值, 考虑地质资料与现实施工情况的相符合程度, 结合设计时的单桩承载力取值, 做适当的调整后来确定。
静压预应力管桩机械施工质量控制 篇6
静压管桩特点
静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构自重和桩架上的配重作反力将预制桩压入土中的一种成桩工艺。下面简要介绍预应力管桩中静压法施工的优缺点。
优点
低噪声、无振动、无污染,可以24 h连续施工,创造时间效益,从而降低工程造价。施工效率高,场地整洁、施工文明程度高。由于送桩器与工程桩桩头的接触面吻合较好,送桩器在送桩过程中不会左右晃动和上下跳动,因而可以送桩较深,基础开挖后的截去量少。施工中由于压桩引起的应力较小,且桩身在施工过程中不会出现拉应力,桩头一般都完好无损,复压较为容易。
缺点
具有挤土效应,对周围建筑环境及地下管线有一定的影响,要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大;施工场地的地耐力要求较高,在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机;过大的压桩力(夹持力)易将管桩桩身夹破夹碎,或使管桩出现纵向裂缝;不宜在地下障碍物或孤石较多的场地施工。
静压管桩施工过程的质量管理
压桩前的准备工作
施工队资质审查必须对施工队(压桩队伍)的资质进行审查与管理,了解施工队的技术力量及压桩水平。审查施工组织设计、施工压桩路线、施工进度计划,评价其可行性。要求施工队每个技术人员,包括施工技术员、焊工、记录员、操作员等都必须具有相应技术资格证和上岗证。
桩机的选择根据具体工程的地质资料和设计的单桩承载力要求,合理选择压桩机。如果压桩机吨位过小,可能出现桩压不下去的情况,因而无法达到设计承载力要求;反之,如果压桩机吨位过大,易发生陷机情况。所以应该会同各有关部门合理选择压桩机,尽量采用超载施工。一般情况下,压桩机的压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的2.0倍。
施工放线与定桩位由于放线的准确与否直接影响建筑物的位置是否符合“规划”要求,而桩位的准确与否又直接影响着整个工程的结构。因此,这2个工序的重要性不容忽视。项目技术管理人员应该对已定好的轴线位进行复核,根据建筑物与结构桩位图逐位校核,发现不符合要求的及时纠正。
桩尖、桩身质量检查首先必须对桩尖进行查验、测量,按照管桩有关规范、对于桩尖的构造要求和设计图纸要求,对所有到场的桩尖进行测量,不满足设计和管桩规范要求的,责令其更换。对所有到场的管桩进行仔细认真地查验,测量管桩的外径、壁厚、桩身、长度、桩身弯曲度等有关尺寸,并详细记录。特别要注意管壁厚度,由于静压法施工中的夹持力较大,壁厚不够很容易把桩夹碎。同时应对桩身外观质量进行仔细查验,检查桩身是否有粘皮麻面、内外表面是否有露筋、表面是否有裂缝、是否有断头脱头、桩套箍是否有凹陷、表面混凝土是否有坍落等情况,不符合管桩规范要求的,责令厂家退回。
压桩施工过程的质量管理
底桩(第一节入土的桩)的定点虽然在放线与定桩位时已经核查过,但是经验不足或技术水平不高的施工技术人员往往在放底桩时偏离原定的桩位,从而导致成桩的偏位。建议在每个桩位处用石灰以原定的桩心为圆心、以该桩的桩径为直径画一圆圈,压底桩时以此圆圈为准,控制桩不偏离该圆圈,使成桩的偏位尽可能减小。
桩身垂直度的控制由于静压管桩桩机驾驶室内一般会悬挂一吊有重锤的绳线,由操作员以此线为准控制桩一个方向的垂直度,因而另一方向的垂直度必须另外控制,方法就是在垂直于桩与此绳线连接的地方(即另一正交方向)另设一吊重锤的绳线(视线要通透),以这2条绳线来控制桩的垂直度。当桩在2个方向都已经垂直的情况下方允许压桩,而且在压桩过程中要经常检查桩身的垂直度。
接桩及焊缝控制接桩前,应保证上下2节桩的顺直,而且2桩桩心的错位偏差不宜大于2 mm (宜设置接桩导向箍)。管桩施工中主要采用焊接接桩法,在焊接前应该把2节桩的端头板用钢刷清刷干净,直至坡口露出金属光泽,而且应该保证上节桩已经垂直后方能焊接。焊接时最好2个焊工同时进行,先在坡口圆周上对称点焊4～6点,焊接层数不少于2层,每层焊渣必须清理干净,保证焊缝连续饱满,自然冷却约8～10 min (严禁用水冷却或焊完即压),防止高温的焊缝遇水变脆而被压坏。
压桩过程的施工记录为了便于控制终止压桩,必须详细记录压桩过程的压力与桩入土深度,了解桩尖入持力层深度是否满足设计要求以及桩穿过各土层时的压力值。
终压(即终止压桩)标准及终压的控制终压标准应该以建设单位、设计单位、施工单位、及监理单位等有关部门在试桩会议中根据试桩的实际情况确定的标准为准则。一般情况下,除保证桩长及桩尖入持力层深度应该满足设计要求外,还要控制终压值的大小。虽然终压值Q与单桩竖向承载力标准值Rk是2个不同的概念,但终压值Q与单桩竖向承载力标准值Rk存在着某种比例关系,这有待于日后的工程实践与理论研究。笔者认为这种比例关系与工程地质构造情况关系较大,同时与桩的长度以及所选的持力层关系也不可忽视。总结台州地区近几年静压管桩的工程实践经验,终压值Q可以按以下原则来控制:①当桩端持力层为粘土、粉质粘土时,主要控制桩端达到的设计深度,终压值Q应在1.6～2.0Rk之间。②当桩端持力层为标贯击数较低、中密以下的粉细砂时,以控制桩端入持力层深度为主,终压值Q介于1.6～2.0Rk之间。③当桩端持力层为标贯击数较,中密以上的中粗砂、砾砂时,控制终压值Q在1.8～2.5Rk之间,长桩取低值,短桩取高值。
桩头填芯的质量控制
由于桩与上部结构的连接主要通过桩的桩帽,因此桩头嵌入桩帽的长度不宜太短,有关管桩技术规范规定不宜小于35 cm。从桩基事故实例调查中可知,有不少是由于桩嵌入桩帽长度不足,抗拔不够,因此有必要把桩嵌入桩帽的长度加长,桩头的插筋长度也应加长,并增加配筋量,桩头填芯混凝土的强度等级应满足设计规范要求。这一环节的重要性显而易见,有关技术管理人员应该加强这一环节的质量控制。
成桩的质量检查
桩身垂直度及桩身质量的检查
桩身的垂直度可以用垂球吊线的办法来测量,对不符合规范要求的,应及时报送设计单位,由设计单位提出补强修改意见。对于配置封口桩尖的工程桩,桩身质量的检查可以直观检查,即将低压电灯泡沉入桩内腔检查,正常情况下,内腔应该是不进土和水的。若桩内腔完整干燥,说明桩身基本完好、焊接质量完好、桩尖无损坏,这种情况下可不采取其他方法另行检查;反之,应该采取其他方法另行检查。依据《建筑桩基施工规范》规定,按桩总数的5%采取小应变动测的检测方法,对桩身的完整性进行检测。
桩顶标高及偏位情况的检查
基础开挖后,应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量,并把记录资料完整地整理一份报送设计单位,由设计单位提出方案,解决那些桩顶标高低于设计标高以及桩偏位超过规范要求的情况。而对于那些桩顶标高高于设计标高的情况,施工单位应用电锯截去多余的桩段,而不应该用人工敲打的办法把多余的桩段敲掉,那样很容易把成桩敲伤。
单桩竖向承载力的检测
目前主要采用静荷载试验的方法来检测成桩的单桩竖向承载力,由设计单位、施工单位及监理单位等有关部门举行点桩会议,选取较具代表性的桩进行静荷载试验。静荷载检测时一般用慢速维持荷载法,并要求工程有关技术管理人员进行现场监督,详细记录最终沉降量和残余沉降量等。特别要注意检测桩机在进场、退场及移动过程中不要碰撞到任何工程桩。
常见质量问题分析与处理
桩倾斜
插桩初压即有较大幅度的桩端走位和倾斜。这种情况很可能在地面下不远处有障碍物。处理的措施主要是在压桩施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物彻底清理干净。
桩尖达不到设计深度
静压管桩施工时,若发生个别桩长达不到设计深度,其原因可能是:①桩尖碰到了局部的较厚夹层或其他硬层。②中断沉桩时间过长。由于设备故障或其他特殊原因,致使沉桩过程突然中断,若延续时间过长,沉桩阻力增加,则使桩无法沉到设计深度。③接桩时,桩尖停留在硬土层内,若时间拖长,很可能不能继续沉桩。
发生管桩沉不下去时,应冷静分析原因,找出对策才能继续施工,切不要盲目加大压桩力强行成桩。
基坑开挖不当引起大面积群桩倾斜
挖土引起基桩的倾斜,直接起因是挖土方法不当,将基坑挖得太深或将挖出的土堆放在基坑边坡附近,因而产生侧向压力,加上淤泥本身的流动性以及土体中未消散的超静孔隙水压力乘机向开挖方向释放,加剧了淤泥向开挖方向流动,而管桩对水平力的抵抗能力小,于是随着土体的位移而向开挖方向倾斜,造成桩顶大量位移。发生这样的事故先要进行调查分析,弄清哪些桩应报废,哪些桩还可以用,哪些桩应折减其承载力,然后根据实际情况进行补桩。为防止此类工程事故的发生,应严禁边压桩边开挖。开挖宜在基桩全部完成并至少隔15天后进行,挖土宜逐层均匀进行,桩周土体高差不宜超过1 m。注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定,基坑顶部周边不得堆土或堆放其他重物等。
桩身上浮
静压预应力管桩工程质量控制研究 篇7
1.1 进行管桩质量检查以及产品验收
(1) 在施工前, 要检查混凝土轻度是否达标, 产品保证书, 合格证, 检测报告, 出厂合格证等手续是否齐全, 被查出不合格的产品切不可用于工程;
(2) 对管桩进行外观检查, 施工现场的管桩要符合设计的要求, 并对其进行精确测量, 若误差超出允许范围内, 必须更换;并检查砼抗压强度能否达到要求;
(3) 预应力管桩达到混凝土强度等级为80%才可运输, 达到100%以上才能出厂;
(4) 若发现不合格产品。要及时退还, 保证质量安全;
(5) 成桩的质量检测控制可进行如下操作:管桩低应变动力检测;管桩高应变动力检测;管桩静力载荷试验;管桩拉拔试验;
1.2 压桩前进行质量控制
压桩之前, 应当建立有关的质量管理网络, 根据质量评定标准制定有关的奖惩制度, 务必贯彻执行质量责任制度。对于与工程有关的各种相关人员都必须持证上岗, 如:施工员, 质检员, 测量员, 焊工等。同时, 施工前, 要详细的研究当地的地质勘察的详细报告, 以保证静压预应力管桩工程不会受到不必要的影响。最后要保证施工方案必须具有针对性, 具体措施, 具体流程都要标明确, 顺序合理。同时对于试压桩的规格, 长度, 地质条件都需要有代表性。
1.3 压桩过程中进行质量控制
首先, 压桩过程中, 要保证压装机传感设备完好无损, 装机配重与设计承载力想对应;其次, 打桩顺序合理, 桩的规格及入土深度要根据实际的地质条件综合考虑, 同时, 检查焊条质量, 焊完后必须要保证间隔一段时间;最后, 必须保证第一节桩桩尖垂直, 在压桩过程中若碰到硬土层, 不能用力过猛, 并做到轻抬轻放, 保证桩身不易断裂。
1.4 压桩顺序
对施工场地中的图纸情况进行勘察后, 应对局部含有鹅卵石, 碎石等进行先压桩;若持力层埋深时, 要先压长桩, 后压短桩, 根据桩的长度不同, 要先长后短, 先高后低;若施工现场远离建筑群, 并且管桩密集, 施工现场开阔要从中间向四周进行, 施工场地较窄, 要从中间向两端进行;若施工场地临近建筑群, 要从相邻建筑群的一端开始, 由远及近进行压桩。
2 施工过程中常见的问题及相对应的措施
2.1 沉桩过程中, 桩身突然发生较大倾斜而断裂
首先, 在施工过程中, 若混凝土的质量达不到要求, 使得桩身强度不够大, 再加上桩身弯曲程度太大, 会造成沉桩过程中, 桩身的断裂;其次, 焊接不细致, 不饱满, 接桩时两个不在同一条轴线上, 或是运输, 堆放过程中的操作方法不当, 也会造成桩身断裂;最后, 施工场地问题, 地面突发的较大的不均匀的沉降。若果要避免这些因素的影响, 就务必做到:一, 对桩身质量进行严格监控, 在沉桩过程中, 若发现桩位不垂直要及时进行调整;二, 运输, 堆放的过程中要严格按照规定进行操作;三, 对施工现场进行严格检查, 并对桩位下的障碍物进行清理;四:若已经出现桩身断裂的情况, 要与设计人员一起研究补救办法, 切勿坐视不理, 以免出现更严重的情况
2.2 桩身垂直度超过允许偏差值
在操作过程中, 基坑土方开挖操作不当, 桩身手里不平衡导致大面积倾斜, 或者施工场地不平, 桩基本身就是倾斜的, 其倾斜度超过了桩身所允许的偏差值。预防此类现象出现的预防措施有:一, 保持施工场地的平整, 若发现施工场地出现局部的图纸松软或者是局部隆起等现象, 应及时进行解决;二, 基坑的土方开挖应该采取分层均匀进行的操作方法, 切不可边挖边沉;三, 遇到这种现象要进行调查分析, 弄清楚哪些桩还可以使用, 哪些桩需要报废, 哪些桩应折减其承载力, 然后根据实际情况进行补桩。
2.3 沉桩操作过程中达不到设计的要求
施工过程中, 地质勘测资料中的内容跟实际情况中的土地质量存在一定的偏差, 地质勘查资料中并未记录浅层土地中的障碍物以及局部的土地松软性质, 此类情况会导致在沉桩过程中遇障碍层而无法施工;或者, 地质勘察资料中的数据与现实情况的误差, 还会导致配桩长度不精准, 使沉桩操作过程中达不到设计的要求。预防此现象的发生, 要做到:一, 施工之前, 要做好想关的地质勘察工作, 探明地质情况, 做好应对措施, 清除障碍物, 并根据相关的要求选择设备, 在沉桩过程中若突发异常, 要冷静对待, 分析原因, 切不可盲目强行沉桩, 造成不必要的影响。
2.4 上下两节桩不在统一直线上
压桩过程中未进行严格的分层焊接, 焊接结束后间隔时间短, 这样容易造成界桩处开裂, 防止措施有:施焊前要检查焊条和焊接设备是否完好无损, 焊接时现将上下节桩固定后拆除临时导向箍, 在分层进行焊接;焊接结束后, 要留有足够的自然冷却时间, 切不可用冷水或焊完立即沉桩。
3 结语
自改革开放以来, 我国建筑行业的迅猛发展, 各种施工方法不断涌现, 管桩按其混凝土有效预应力或管桩的抗弯性能分为A型、AB型、B型、C型, 其施工方法有静压法和捶击法。当前, 由于静压法具有环境保护, 文明施工等优点, 所以静压预应力管桩的应用较为广泛, 因此, 静压预应力管桩的质量问题也备受社会各界的高度关注。静压预应力管桩的采用越来越普遍, 随之, 其施工的质量问题也备受关注, 预应力管桩基础工程质量主要取决于两个方面, 一方面是管桩本身的质量, 另一方面是施工时的压桩工程质量;只要严格把握这两个方面, 并对其进行严格检查, 遵守压桩规范, 把握关键点, 就一定能够减少或者避免质量问题的出现, 保证工程质量。
参考文献
[1]贺百智.静压预应力管桩施工技术及质量控制分析探讨[J].广东建材.2009 (06)