预制桩产品（精选7篇）
预制桩产品 篇1
1 新思路—预制桩发展趋势
我国现在是预制桩应用量最大的国家, 但是预制桩所占建筑基础用桩的总量也仅有60%左右。一些钻孔灌注桩、长螺旋灌注桩、CFG土壤改良桩等也有很大的市场。但是这些桩一是成桩质量没有办法保障, 二是浪费大量的能源, 混凝土的承载力很低, 三是污染环境等问题没有办法彻底解决。
我国的预制桩设计、生产、施工的技术水平, 完全可以解决用各种预制桩代替现场施工的各种桩的桩基基础的使用问题。建设方出“题目”、设计院出“方案”, 施工方及制桩公司解决“问题”, 是以后中国建筑基础领域的最好出路。因此要求相关企业家、工程技术人员应拓展新思路来寻求解决预制桩发展的新出路。由于我们近20年忙于扩大产能, 寻求企业利益最大化, 从而忽视建筑桩基基础领域更加合理的应用预制桩的研究。例如:无论在什么地质条件下都用PHC管桩, 设计工程师也没有对地质情况进行全面的计算及校核, 只是盲目套用管桩通用图集, 所以在各地都有许多问题发生, 最终造成在许多省份出台有条件限制管桩使用的文件。尽管政府相关部门限制管桩使用的理由不够充分, 但是出台的相关文件还是影响了管桩的正确使用。
目前国内已经设计、生产的预制桩 (包括RC管桩、PHC管桩、PRC管桩、PRC管桩、SC钢管混凝土管桩、AG竹节管桩等) 各种规格型号有数十种 (表1) , 基本能够满足各种基础用桩的要求。问题在于这么好的产品并没有被工程设计人员及建设方所认识所接受, 也没有一个专门的机构去研究, 造成了今天没有一个权威部门对预制桩产品的定性、定量进行分析、审核、使用推广。
因此, 一些大企业应该用新思维考虑问题, 可以借鉴日本管桩的推广应用模式, 成立企业的桩基基础设计部门, 如设计院等, 建设方出“题目”, 施工方及制桩公司帮助他们做“题目”, 优化基础用桩的方案, 共同解决基础用桩问题。这样管桩企业在今后中国建设速度放慢、建设市场萎缩的形势下还能继续发展。日本预制混凝土管桩技术变迁与最新动向见图1~图5、表2。
2 新产品、新技术、新工法———预制桩行业生存之路
由于社会发展到一个新的阶段, 社会对企业的要求、对产品的要求、对施工的要求都发生翻天覆地的变化。如果预制桩产品结构不跟着社会的要求而变化一定会被社会淘汰。
2.1 中国管桩行业的发展状况
2.1.1 发展历史
1987年, 从日本引进PHC管桩生产线, 开始生产PHC管桩;
1989年, 中国开始自行研究并发展管桩生产技术, 改革开放以后, 管桩在建筑行业得到广泛应用;
1992年, 制定了有关PHC管桩的国家标准;
2011年末, 国内管桩生产厂家达到500多家, 年生产量达到约12 000万t (推定) 。
2.1.2 发展现状
近似于日本20世纪80年代后期的管桩行业, 目前我国管桩行业现状表现为:
(1) 管桩品种的单一化 (PHC、80 N/mm2) ;
(2) 施工方法的单一性 (锤击法、静压法打桩、焊接法接桩) ;
(3) 同样的产品批量生产 (产量高峰期) 。而日本管桩生产销售的最高峰 (近800万t) 出现在1990年, 到2009年减少到266万t。
2.1.3 面临挑战
(1) 产业规模已接近饱和状态;
(2) 随着城市化的进程, 建筑行业的GDP增幅有所下降;
(3) 国家对于新建管桩厂的要求提高导致新建企业减少;
(4) 管桩的供需状况基本平衡 (部分地区供应大于需求) ;
(5) 生产能力、技术水平低下的中小企业将逐渐退出。
2.2 中国管桩行业存在的主要问题
2.2.1 产业结构
(1) 设计单位、生产厂家及施工单位各自独立;
(2) 生产厂家基本上是批量生产;
(3) 新产品、新施工方法的研发速度相对缓慢;
(4) 国家标准和地方标准并存;
(5) 图纸的多样化导致容易出错。
2.2.2 基础设计
(1) 桩基础的设计也由设计院统一设计;
(2) 没有专门的桩基础设计部门;
(3) 相对于日本, 基础设计不够精细;
(4) 一般同一个施工现场都用同样直径、型号的管桩;
(5) 一根桩从上到下都是同一型号;
(6) 对施工环境的考虑不够周到。
2.2.3 管桩生产
(1) 大部分工厂是24 h作业, 同样的产品批量生产;
(2) 工厂面积大、员工多, 但流水线长, 效率不高;
(3) 质量管理体制不够完善;
(4) 少数小型企业水泥、PC钢棒的量低于国家标准;
(5) 端板、裙边的质量不过关;
(6) 使用小于规格规定的细钢材, 导致钢筋断面积不足;
(7) 为提高产量, 缩短蒸养时间。
2.2.4 打桩施工
(1) 基本上使用锤击法和静压法两种施工方法;
(2) 对噪音和振动还没有明确的规定;
(3) 有专门的打桩施工单位;
(4) 不按设计图纸规定施工, 如使用与图纸不同型号管桩, 使用比设计桩长、短的管桩;
(5) 打桩施工的质量管理体系不够完善;
(6) 施工能力强, 河岸、码头等施工现场可打近60 m长桩。
2.3 对中国管桩行业未来的展望
2.3.1 产业结构
(1) 产业规模将日趋稳定, 预计将出现大型企业的垄断化局面。
(2) 预制管桩同现场灌注桩之间的竞争、管桩厂家之间的竞争将日趋激烈, 将不是只要生产就能卖出去的时代。需要有新产品、新技术的开发来维持市场。
(3) 预计将来的管桩厂家会像日本一样向集基础设计、生产及施工等功能于一身的综合性企业发展。
2.3.2 基础设计
(1) 有必要提高桩基础设计的专门性;
(2) 预计会导入组合桩等来适应不同的地基, 向经济型、环保型方向发展;
(3) 做桩基础设计时会考虑到管桩生产、运输及打桩施工时的便利性, 以及施工的环境问题。
2.3.3 管桩生产
(1) 为了适应产品的高度化, 管桩生产厂家将会为设备更新等投资 (异性桩、高强度混凝土等) ;
(2) 工厂将向高效率化、多元化方向发展, 由批量生产转向按订单生产;
(3) 厂家将更加重视产品的质量管理;
(4) 技术水平、生产能力及资金力量低下的中小企业将会随着竞争的激化而遭到淘汰。
2.3.4 打桩施工
(1) 随着城市中心部的更新建设, 打桩施工时的噪音、振动及油烟污染等问题将浮出水面, 国家将对这些方面做出更加严格的规定。
(2) 对于上述问题的规定出台的话, 锤击法的使用将受到限制, 中掘法、静钻根植法等将会是更加理想的打桩方法。
(3) 为了提高接桩质量及施工速度, 各种机械桩法将会出台。
2.4 中国管桩行业发展新产品
总结过去20年中国预制桩的发展状况及国际上预制桩发展趋势, 本人认为必须开发新产品以适应社会发展的需要。新产品包括:
(1) 竹节管AG:这种管桩属于变截面管桩, 由于其变截面的特征克服了管桩表面光滑摩擦系数小的缺陷, 大大提高了单桩承载力。可以代替钻孔灌注桩、长螺旋灌注桩等其他灌注桩 (图5) 。
(2) 混合配筋预应力混凝土管桩PRC:这种PRC管桩是在标准管桩中加入了部分非预应力钢筋形成了一种混合配筋预应力混凝土管桩。PRC管桩比一般的管桩大大提高了抗弯、抗剪性能, 提高了管桩的水平承载力 (图6) 。
(3) 钢管混凝土桩SC:这种桩是将原来的配钢筋压制成了钢板, 变成薄壁钢管桩再其内部注入混凝土后进行离心成型, 变成钢管与混凝土复合的钢管混凝土桩。由于其惯性矩最大所以其抗弯性能也最大。钢管桩缺点在于其壁薄在反复锤击时容易产生疲劳变形, 而混凝土管桩在反复锤击时容易产生膨胀变形而产生破坏。SC管桩克服了两种管桩的缺陷, 发挥了各自的长处 (图7) 。
(4) 预应力非对称配筋异型护壁桩:这种桩可以代替目前大量使用的钻孔灌注护壁桩, 并且可以作为挡土墙结构永久使用。由于其是有方向性抗弯构件, 所以可以采用非对称配筋, 即在受力方向多配置钢筋。施工时可以大量节省材料, 缩短了工期及避免二次污染 (图8) 。
2.5 中国管桩行业发展新技术
管桩的广泛使用对产品的质量要求也进一步提高, 国家的各种建筑设计、施工规范、管桩产品国家标准、管桩产品行业标准都在不断修订。管桩产品必须要符合国家规范、标准的要求。另外管桩属于高能耗、低产出的产品, 各地都出台了限制措施。例如, 2015年以后上海将全面禁止燃煤锅炉, 要改造成燃气、燃油锅炉, 这样管桩产品的燃料费用将增加四倍左右。另外中国的劳动力成本每年的涨幅基本维持在30%左右, 若干年以后可能会出现“无工可招”的局面。因此管桩企业采用新技术生产管桩是必由之路。
此外, 管桩企业采用自动化、半自动化生产线, 并逐步实现自动化安全生产。近几年一些大企业在自动化管桩生产线的研制方面做了大量工作, 一些自动化生产线已经初见雏型。
采用新材料制作免蒸养管桩;采用新型高效外加剂、高性能外掺合料、高效高性能水泥等都可以在免高压蒸养的情况下获得混凝土标号达到C80至C105的高性能混凝土管桩, 而且管桩内壁没有余浆排放, 解决了二次污染的问题。
2.6 中国管桩行业发展新工法
中国管桩20年的应用发展非常快, 但是在施工方面基本上没有大的突破, 即锤击法沉桩、静力压桩法沉桩是现在普遍用的工法。但是随着社会发展, 传统的管桩沉桩方法已经不能适应需要。例如:在城市建筑物比较密集的地区进行桩基础施工就面临着锤击造成的震动问题、空气污染问题、沉桩过程中产生的排土问题、影响城市地下各种管道管线问题。要在桩基础施工中解决这一系列问题, 必须研究新的施工方法。
(1) 中崛法施工:即在管桩内孔下钻孔设备边在管桩内部钻孔取土边将管桩压至设计标高。可以保障管桩的沉桩质量, 同时也可以不会挤压其他建筑物的基础及周围各种管线 (图9) 。
(2) 植桩法施工:即先在设计好的桩位上钻孔, 待钻孔至桩尖标高后注入固桩剂再将管桩旋转压至孔内。也可以在桩底进行扩大头的施工, 从而提高桩尖承载力。可以保障管桩的沉桩质量, 同时不会挤压其他建筑物的基础及周围各种管线。如果采用AG竹节管桩做植桩法施工还可以大大提高承载力 (图10) 。
(3) 管桩快速接头锤击、静力压桩、中崛法、植桩法施工:目前由于管桩施工队伍的素质参差不齐, “一级队伍中标、三级队伍施工”的案例屡见不鲜, 从而影响了整体桩基础的质量。管桩本身的质量没有问题, 但是沉桩后桩基础验收往往是三类桩占了很大的比例。经过大量的工程实例分析, 大多数问题都出在管桩的接头上, 现在管桩链接基本上采取电焊焊接方式, 但是施工人员往往忽视焊接质量, 不按照操作规程进行电焊焊接施工, 造成焊接接头的质量达不到设计要求。为此, 近几年为了解决接头问题, 研究了机械快速接桩的方式进行管桩链接, 保障了管桩接头质量的同时也解决了管桩作为抗拔桩的使用问题。
3 结语
中国预制桩行业要可持续发展, 必须走节能、环保并逐步实现生产自动化、半自动化之路。中国的预制桩企业要生存, 就必须生产节能、环保型产品, 生产附加值高的产品。企业应向生产差异化的方向看, 应该研究新技术, 开发新产品、新工法。只要有新的产品、新的桩基础施工工法的应用, 管桩企业才能不断发展进步。
预制桩水平承载性能研究 篇2
关键词：水平静载试验,水平承载力特征值,m值
1 前言
本文通过预制钢筋混凝土方桩和预应力高强混凝土管桩 (简称PHC管桩) 的水平静载试验, 求得该地区的地基土水平抗力系数的比例系数, 分析研究预制桩的水平承载性能特性。单桩水平静载试验按《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ106-2003) 进行, 试验加荷方式采用单向多循环加载法。
2 m法计算简介
m法在实际工程中应用最多, 该法将桩作为竖放在弹性地基上的梁按文克尔 (E.Winkler) 假设进行求解, 水平承载桩的挠曲微分方程:
undefined (1)
p (x, y) =mxiyn (2)
式中符号意义见相关规范, 以下同。
当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时, m值可按下列公式确定:
undefined (3)
undefined (4)
3 试验结果
3.1 试桩参数
以下工程中:PHC管桩为PHC-500-125-AB型, 预制方桩为450*450mm, 配筋率均大于0.65%。
3.2 试验工程 (一)
3.2.1 地质概况
试桩工程位于福建省泉州市惠安县, 试桩场地上部土层情况自上而下为 (上部土层经过强夯处理, 设计有效加固深度6米) :
1) 素填土:层厚2.2～3.9m, 分布较均匀;
2) 粉质粘土:厚度0.4～2.4m;
3) 中砂:层厚0.7～3.9m, 属中等压缩性土, 力学强度一般, 工程性能一般;
4) 淤泥质土:层厚0.4～2m, 流塑～软塑状态, 工程性能差。… …
经强夯处理过的素填土和粉质粘土可归为硬塑状粘土、密实填土, 该地区典型地质剖面图见图1。
3.2.2 试验结果
工程 (一) 9根PHC管桩桩长约20m～30m;试验结果如表1所示。8根预制方桩桩长约20m～30m;试验结果如表2所示。H-t- Y0曲线图分别见图2至图19, 限于篇幅, 不列H-ΔY0/ΔH图。
3.3 试验工程 (二)
3.3.1 地质概况
试桩工程位于福建省厦门市杏林湾, 试桩场地上部土层情况自上而下为:
1) 淤泥:流塑～软塑, 饱和, 成分主要由粘、粉粒组成, 干强度中等, 韧性中等。该层分布于整个场地。层厚9.9～19.40m, 该层局部相变为淤泥质土或淤泥混砂, 属高压缩性、低强度软土, 工程性能差。
2) 细中砂:饱和, 稍密～中密, 层厚1.40～10.70m。
3) 残积砂质粘性土:可塑～硬塑, 饱和, 揭露厚度1.20～8.10m。… …
该地区典型地质剖面图见图19。
3.3.2 试验结果
工程 (二) 9根预制方桩桩长23.20～29.30m;试验结果如表3所示。H-t-Y0曲线分别见图20至图28。
3.4 试验工程 (三)
3.4.1 地质概况
试桩工程位于福建省厦门市海沧区, 试桩场地上部土层情况自上而下为:
1) 淤泥:黑灰色, 流塑, 饱和, 干强度中等, 韧性中等。层厚1.20～21.30m, 具天然含水量高、孔隙比大、强度低的特性, 属高压缩性、低强度软土, 工程性能差。
2) 粘土:灰色、灰白、灰黄色, 可塑～硬塑, 以可塑为主, 湿, 层厚0.70～9.70m。
3) 淤泥质土:黑灰色, 流塑为主, 饱和, 层厚1.20～15.5m。
… …
该地区典型地质剖面图见图29。
3.4.2 试桩参数及试验结果
工程 (三) 4根预制方桩桩长23.28～29.82m;试验结果如表4所示。H-t-Y0曲线图分别见图30至图33。
4 水平承载性能分析
《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 中:对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身正截面配筋率不小于0.65%的灌注桩, 可根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm (对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm) 对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值。《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ106—2003) 规定可按设计要求的水平允许位移对应的水平荷载作为单桩水平承载力特征值。
《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 式 (5.7.2-2) :当桩的水平承载力由水平位移控制, 且缺少单桩水平静载试验资料时, 可按下式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值:
undefined (5)
水平静载试验结果与分析如表6。按 (JGJ106—2003) 中的方法统计。工程 (一) 中同一地质场地条件下, 对于PHC管桩: Y0=10mm对应的荷载的统计值为145kN, 水平临界荷载统计值为134 kN:对于预制方桩: Y0=10mm对应的荷载的统计值为127kN, 水平临界荷载统计值为130 kN。工程 (二) 中同一地质场地中, 对于PHC管桩: Y0=10mm对应的荷载的统计值为51kN, 水平临界荷载统计值为50 kN, 对于预制方桩: Y0=10mm对应的荷载的统计值为66kN, 水平临界荷载统计值为64kN。工程 (三) 中同一地质场地中, 对于预制方桩: Y0=10mm对应的荷载的统计值为66kN, 水平临界荷载统计值为64kN。上述三个工程的试验结果表明:Y0=10mm对应的荷载的统计值和按水平临界荷载的统计值两者值很接近;工程一的水平临界荷载明显比工程二、三高。
试验结果分析:预制桩的水平承载性能受桩周土特别是浅部土层的性状影响很大, 水平承载力与桩周土水平抗力系数成正相关关系, 水平抗力系数的比例系数的及相应的水平位移见表5和表6。试验结果与桩基规范推荐基本吻合。
备注:1、估算特征值对应的m值按规范推荐值取;2、统计值按 (JGJ106—2003) 计算。
5 结论
(1) 试验结果表明:预制桩的水平承载性能受桩周土特别是浅部土层的性状影响很大, 桩周土的水平抗力系数的比例系数越大, 水平承载力越大。
(2) 预制桩的单桩水平承载力特征值可取水平临界荷载, 也可取桩顶水平位移为10mm对应的荷载。两者值很接近, 当对位移敏感时可取桩顶水平位移为6mm对应的荷载。
(3) 建筑桩基技术规范 (JGJ94-2008) 推荐的m值和水平承载力特征值估算公式是安全的。
(4) 由静载试验数据计算的水平抗力系数的比例系数的及相应的水平位移见表7。
参考文献
[1]陈凡, 徐天平, 朱光裕等.JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2004.
堤防工程预制桩施工技术 篇3
1.1 预制预应力混凝土方桩特点
(1) 抗裂性好, 刚度大。由于对构件施加了预应力, 大大推迟了裂缝的出现时间, 从而增加了结构的耐久性。
(2) 节省材料, 减小自重。预制预应力混凝土方桩采用高强度材料, 减少了钢筋用量和构件截面尺寸, 节省了钢材和混凝土的用量, 降低了结构自重, 对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。
(3) 提高构件的抗剪能力。纵向预应力钢筋起着锚栓的作用, 阻碍着构件斜裂缝的出现与开展, 又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋合力的竖向分力将部分地抵消剪力。
(4) 提高受压构件的稳定性。对钢筋混凝土柱施加预应力, 使纵向受力钢筋张拉得很紧, 不但预应力钢筋本身不容易压弯, 而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。
(5) 提高构件的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋, 在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小, 故此可提高抗疲劳强度。
以上为其优点, 同时其具有以下缺点:
(1) 工艺较复杂, 对质量要求高, 因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍, 需要有一定的专门设备;
(2) 预应力混凝土结构的开工费用较大, 对构件数量少的工程成本较高。
1.2 预制预应力混凝土方桩制作方法
(1) 施工准备原材料是保证构件质量的首要条件, 钢筋、水泥等原材料进场后对其质量证明文件进行验证, 并按规范要求取样送检, 经检验合格后方可使用。
(2) 钢筋骨架制作钢筋, 首先要根据设计图纸对钢筋进行下料和闪光对焊, 对小料钢筋弯曲成型, 大料钢筋对焊以后再进行冷拉。在完成小料及大料后在钢筋车间绑扎成型, 骨架绑扎牢固, 并在钢筋笼子的两侧扎元宝筋, 防止在起吊过程中发生变形。
(3) 钢筋笼入模及张拉钢筋笼入模前清理好底板和侧模, 均匀涂刷脱模剂, 并在底部垫好混凝土保护层垫块。
(4) 支模侧面模板采用弹性桩模和组合桩模, 均采用定型钢模, 能保证方桩尺寸正确, 棱角分明。
(5) 混凝土浇筑过程中, 试验人员在搅拌楼搅拌现场值班, 控制好混凝土工作性能。混凝土振捣采用插入式振捣器, 按规定有效间距二次振捣, 连续浇筑。
(6) 养护在混凝土浇筑完以后, 终凝后开始浇水养护, 养护的方法采用盖土工布和水浇相结合, 根据气温情况确定, 浇水量和间隔时间在夏季应多浇。
2 预制PHC桩
2.1 PHC桩特点
(1) 桩身强度高:PHC桩均使用C80以上的混凝土, 采用先张法预应力制作, 因而承压力高, 能抵抗较大的抗裂弯矩。PHC桩具有较强的工作性能, 桩身在恶劣的施工环境依然能够保持完好, 大大减少了裂桩、断桩事故的发生。
(2) 由于PHC桩的单桩承载力相对较高, 而其环形截面所消耗的混凝土量又比较少, 因而PHC桩的单位承载力造价最少。
(3) PHC桩的穿透力比较强, 在压力足够的情形下, 可穿越较厚的砂质土层, 从而使桩端嵌固于较好的持力层, 确保了PHC桩有着较好的稳固性。
2.2 PHC桩沉桩施工
(1) 沉桩施工顺序一般宜采用先长桩后短桩, 先沉大直径桩后沉小直径桩的原则, 自中间向两边对称前进, 或自中间向四周进行。
(2) 测放桩位。沉桩前, 要反复核查测量桩位以确保测量无误, 同时每天在施工前都要检查即将施打的桩位与邻桩之间的尺寸是否符合要求, 对于不符合要求的的桩位要及时制定相应的整改措施, 以保证沉桩的质量。
(3) 桩机就位。检查桩机, 确保设备正常运转后将设备移动至桩基位置, 并做好对中、调直等准备工作。
(4) 捅桩。首先用吊车提取PHC桩, 起吊前在桩身上做出长度标记并将开口桩尖焊接到底桩上, 起吊支点宜在桩端0.3L处;将桩吊起后, 缓慢将桩的一端送入桩帽中, 对位准确后, 通过两台轴线相互垂直的经纬仪双向调整PHC桩的垂直度;PHC桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5%, 当桩位和垂直度符合要求后利用桩锤的自重将桩压入土中。
(5) 锤击沉桩。如若沉桩处地基层较软, 刚开始锤击时下沉量会比较大, 此时应该放低桩锤轻击预制桩, 随着沉桩的加深, 预制桩的沉速便会减慢, 此时起锤高度便可逐渐增加而重击预制桩。在整个沉桩过程中, 要尽量使桩锤、桩帽、桩身保持在同一条垂直轴线上。当打桩较难下沉时, 要检查桩锤是否倾斜或者偏心锤击PHC桩, 特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适, 要及时更换桩垫桩帽或者补充软垫。
(6) 当沉桩过程中碰到下列情况时应立即暂停打桩, 查明原因并制定相应的处理方案继续进行施工。
3 打桩质量控制
打桩质量评定包括两个方面:一是能否满足设计规定的贯入度或标高的要求;二是桩打入后的偏差是否在施工规范允许的范围内。
4 结论
预制桩产品 篇4
在软土地区的多层或高层建筑中,先张法预应力混凝土管桩和钻孔灌注桩是最常用的基础形式。 先张法预应力混凝土管桩由于其工厂化生产,成桩质量容易保证、混凝土强度高、承载性能优良、施工速度快、成本相对较低等优点被广泛应用于工业与民用建筑、高架桥梁等工程中;而钻孔灌注桩因具有承载力高、无挤土效应、噪音小等优点,近年来已成为应用较为广泛的桩型。 然而,当它们运用到深厚软土地区作为摩擦桩使用时,由于桩周土体工程性质较差而提供的侧摩阻力值较低,在桩身材料强度尚未充分发挥时, 桩周土体已达到其极限强度, 导致桩顶沉降过大而无法继续承担荷载,造成桩身材料浪费。 与此同时,管桩在施工过程中会产生严重的挤土效应,对周边已有建筑物以及地下管道造成不利影响;非挤土的钻孔灌注桩施工过程中会排出大量泥浆,存在泥浆污染的问题。
静钻根植桩是一种新型桩基,它是用螺旋钻钻孔达到设计深度,在成孔内注入水泥浆与孔内土体充分搅拌形成水泥土,然后将预制桩植入到充盈水泥土的成孔中形成的一种非挤土预制桩桩基。 静钻根植桩由桩周水泥土与土体界面接触,提供桩侧阻力,由于水泥土的过渡作用,桩侧摩擦性能较好,而该桩基的桩身强度由内部预制桩控制。 这种新型桩基结合了高强混凝土预制桩桩身强度大和水泥土桩侧摩擦性能较好的优点,同时钻孔产生的泥浆在注入水泥浆后形成水泥土而得到充分利用,使得泥浆排放减少;另一方面,靠桩自重植桩,避免了传统预制桩沉桩因外力造成桩身损伤,保证沉桩质量。
静钻根植桩作为一种新型桩基,在浙江、上海等软土区域得到初步应用,相比于传统管桩和钻孔灌注桩都有着明显的优势:避免了锤击和静压沉桩对桩身造成的损伤,避免了传统沉桩桩顶标高不一致造成的截桩, 避免了钻孔灌注桩泥浆护壁泥皮、 沉渣而造成承载力较低及大量泥浆排放造成的环境污染;成桩后,桩身由水泥土包裹,提高了桩身的耐久性;由于钻孔直径较大,可使大直径预制桩在陆地建筑工程中得到应用。 埋入式植桩在日本已经得到比较广泛的应用,并对其承载性能作了一些研究[1,2,3,4]。 目前 ,国内对该种桩型工程应用和系统研究还基本处于起步阶段。 本文结合宁波地区的一些工程应用就静钻根植桩的承载性能进行分析。
1静钻根植工法及竹节桩概述
1.1静钻根植工法介绍
静钻根植工法是集高强混凝土预制桩、 钻孔、 深层搅拌、注浆、植桩、防腐于一身的新型环保桩基施工工法,其泥浆排放量很少且属于非挤土施工工法,对周边环境影响小;且钻机自带的液压扩大翼能够扩大钻孔直径,在桩端处增大钻孔直径使桩端处形成一个水泥土扩大头能够提高桩端承载性能。 主要施工步骤如下:
(1)成孔 :根据设计桩型和地质条件 ,确定钻孔直径、深度及钻机的速度,在桩位钻孔取土通过钻杆的环状叶片对孔壁修复成孔。 若设计需要桩端扩孔,将自带的液压扩大翼打开,按照设计的直径在桩底切削土体, 形成满足设计要求 (扩底高度、直径)的扩大孔,提钻时收拢扩大翼。
(2)注浆提钻:成孔结束后 ,通过压力管道将配置好的水泥浆注入孔内。 注浆分桩底注浆和桩周注浆,遵循先注桩底再注桩周的顺序。 注浆过程中,反复提升和旋转钻杆,确保水泥浆的注入均匀。 注浆结束后,将钻杆拔出。
(3)植桩:钻杆全部拔出后 ,将预制桩按设计要求靠自重植入注浆后的成孔中。 达到设计标高后, 锁定桩头,确保桩顶标高符合设计要求。
1.2桩型介绍
竹节桩(符号:PHDC)是由竹节与桩身形成凹凸相间的高强混凝土异形预制桩。 目前,常用竹节桩 ( 规格见表1) 有800-600mm ( 桩身直径 为600mm, 竹节节点处直径为800mm, 余同 )、650500mm、550-400mm三种类型 , 竹节直径是桩身直径的1.25~1.5倍,竹节间距普遍为1000mm,高度最大为200mm,与同规格的管桩相比,可节约材料。 在静钻根植工法中,竹节可起到导向作用。 竹节桩两端可扩 头 , 端部直径 分别为800mm、600mm、 500mm,上部可接外径为800mm、600mm、500mm预制混凝土管桩(含复合配筋桩)和钢管桩。 当采用800(600)mm竹节桩时 ,根据工程需要 ,上部扩头可接覫800mm管桩、复合配筋桩、钢管桩,下部扩头可增加桩端面积,提高基桩端承力。 竹节桩示意图如图1所示。
由桩基荷载传递机理可知,随着桩侧摩阻力的发挥, 桩身截面轴力沿着桩身从上至下逐渐变小, 土体随着深度的增加水平抗力系数增加。 因此,在静钻根植桩桩基中上部采用较大直径的预制桩(复合配筋桩、钢管桩)来承受竖向、水平抗力和延性, 下部采用竹节桩的形式能够充分发挥桩身材料强度,节约资源。 基于静钻根植工法,静钻根植桩是通过将预制桩植入到充满水泥土钻孔中形成的一种桩基,预制桩与桩周水泥土在荷载传递过程中始终是一个整体,桩身强度由预制桩控制[5,6]。 在水泥土硬化后,竹节桩对水泥土具有嵌固作用,能够增加竹节桩与桩周水泥土的黏聚力,保证预制桩与桩周水泥土的整体性,而且因为竹节的存在,可减小预制桩与成孔的间隙,提高植桩的垂直度。
2静钻根植桩静载试验概述
为了深入揭示静钻根植桩的承载性能,验证该桩型在工程应用中的优越性和可靠性,本文选取了2个商业广场项目进行分析。
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2.1工程应用案例
该工程位于浙江象山中心城区,为大开间商业广场,多层建筑,2层地下室,其基础采用静钻根植桩,预埋地热能源管道。 配桩形式为上部PRHC 800 (130)Ⅱ复合配筋桩 ,中间PHC AB 800(130)管桩 , 下部采用PHDC 800-600(130)AB竹节桩,桩长为48m, 设计单桩极限承载力为5500k N, 场地工程地质条件如表2所示,试桩施工过程如图2所示。
对工程中的3根桩进行单桩竖向抗压静载试验。 依据JGJ 106—2003《建筑桩基检测技术规范》[7]进行试验,采用慢速维持荷载方法,使用堆载法进行分级加载。 试验时进行逐级加载,第一级加载为试验最大荷载的20%,以后各级加载为试验最大荷载的10%, 每级加载 后按时间 间隔5min、15min、 30min、35min、60min、90min……测读沉降量,直到沉降达到稳定(稳定标准为不超过0.1mm/h),再继续加下一级荷载;卸载值为每级加载值的二倍,按第15min、30min、60min测读位移 , 卸载至零后维持时间为3h。 3根试桩荷载-位移曲线如图3所示。
从图3可以看出,试桩在加载至最大试验荷载过程中,各级沉降稳定,连续,无突变,属于缓变型曲线;结合JGJ 106—2003规范,1号试桩单桩竖向极限承载力为11000k N,2号和3号试桩单桩竖向极限承载力为11500k N。 因此,3根试桩极限承载力都达到设计要求,且试桩极限承载力接近,说明静钻根植工法竖向承载力及沉降稳定,能够保证桩基质量, 不会出现灌注桩由于泥浆护壁产生桩侧泥皮、桩端沉渣严重影响桩基承载性能的情况。
2.2工程应用案例
该工程位于宁波东部新城,为高层建筑,2层地下室,设计通过静钻根植桩与钻孔灌注的综合对比分析,确定采用静钻根植桩,配桩形式为上部PRHC 600(130)Ⅱ 、复合配筋桩 , 中间PHC AB 600(130) 管桩,下部采用PHDC 650-500(100)AB竹节桩。 为确保建筑物安全使用和经济合理地进行桩基设计,对该工程中的4根桩基进行单桩竖向抗压静载试验。 试桩上部为管桩,下部为竹节桩,上部管桩直径为600mm,分别长7m,14m(复合配筋桩 ),14m和15m (普通PHC管桩 ),总长50m;下部竹节桩竹节直径为650mm,桩身直径为500mm,长15m,总桩长为65m, 试桩钻孔直径为750mm。 试验采用堆载法加载,使用慢速维持荷载法。 根据试验所测得数据经整理后所绘制的试桩荷载-位移曲线见图4。 试验场地土层厚度及土物理力学指标见表3。 从图4中可知,试桩在加载至最大试验荷载过程中,各级沉降稳定、连续、无突变,4根试桩单桩极限承载力都为7200k N,极限承载力建议值为7200k N,该试桩结果也证明了静钻根植桩承载性能的可靠性。
3静钻根植桩与钻孔灌注桩静载
为验证静钻根植桩的优越性,对静钻根植桩与钻孔灌注桩的承载性能进行比较,在笔者服务单位的结构试验场地布置4根静钻根植桩和2根钻孔灌注桩进行单桩抗压静载试验。 试桩选用两种形式的静钻根植桩和钻孔灌注桩。 静钻根植桩形式分别为700型、850型 (700型适用于PRHC 650-500竹节桩、850型适用于PHDC800-600竹节桩, 余同), 钻孔灌注桩直径分别为800mm和1000mm,试桩桩长都为64m。 静钻根植桩形式一配桩为:上部为直径600mm管桩 ,单节桩长分别为12m、12m、10m,三节合计34m;下部为2节15m长的PHDC 650(500)型竹节桩,二节合计30m,桩总长64m;静钻根植桩形式二配桩为:上部为直径800mm管桩,单节桩长分别为4m、15m、15m,三节合计34m;下部为2节15m长的PHDC 800(600)型竹节桩,二节合计30m,桩总长64m。 试验场地工程地质条件见表4。
注:表3、表4 中的 c 为土聚力黏聚力;φ 为土体内摩擦角;qsa和 qpa分别为桩侧、桩端承载力特征值;Ip为塑性指数。
静载试验执行标准为GJ 106—2003。 本工程的4根静钻根植桩和2根钻孔灌注桩均采用堆载-反力架装置, 并用千斤顶反力加载-位移传感器和自动静载记录仪测读桩顶荷载与沉降的试验方法。 试验前对试桩桩头提前进行加固。 试验采用慢速维持荷载法, 分级加载进行试验。 图5为钻孔直径为700mm, 竹节桩采用PHDC 650-500的静钻根植桩与800mm钻孔灌注桩的对比荷载-位移曲线。
从图5可以看出,3条荷载位-移曲线都属于陡降型。 3号试桩加载至8000k N时,桩顶沉降突然增大,发生刺入破坏,其单桩竖向极限承载力为前一级荷载, 即为7200k N;4号试桩加载至8600k N时, 发生刺入破坏,取其前一级荷载8100 k N为其极限荷载;6号试桩加载到8800k N时, 桩端发生刺入破坏,其极限承载力为8000k N。 其中,3号和4号试桩是水泥土直径为700mm,PHDC650-500竹节桩和管桩组成的静钻根植桩,6号试桩是800mm钻孔灌注桩, 通过其对比荷载-位移曲线可以认为700型的静钻根植桩与800mm直径的钻孔灌注桩的承载力相近。
图6为钻孔直径 为850mm,PHDC800-600竹节桩和管桩组成的静钻根植桩与直径为1000mm钻孔灌注桩的对比荷载-位移曲线。
从图6可以看出,3根试桩的荷载-位移曲线相近。1号静钻根植桩试桩加载到9600k N时桩端发生刺入破坏, 其竖向极限承载力可取8800k N;2号静钻根植桩试桩加载到10000k N时桩端发生刺入破坏, 其极限承载力可取为9500k N;5号钻孔灌注桩加载到10400k N时桩端发生刺入破坏,其极限承载力为9600k N, 通过3条荷载位移-曲线的对比也可以认为850mm直径的静 钻根植桩 与直径为1000mm的钻孔灌注桩的承载力相近。
根据上述两组破坏性单桩竖向静载试验荷载位移曲线的对比,可以看出静钻根植桩竖向抗压静载试验的荷载位移曲线与普通钻孔灌注桩的荷载位移曲线的大致走向相似,且两种桩基的荷载传递路径也相同,桩侧摩阻力沿桩身逐渐发挥,桩侧摩阻力先于桩端阻力达到极限值,试桩最后都发生桩端刺入破坏。 然而由于静钻根植桩侧摩阻力由水泥土-桩周土界面提供,与钻孔灌注桩混凝土-土界面不同,其桩侧摩擦性能也很可能有所不同,而且静钻根植桩桩端还存在一个水泥土扩大头,其桩端承载性能也有所提高。 静载试验结果表明,700型的静钻根植桩与800mm钻孔灌注桩的承载力相近,而850型静钻根植桩与1000mm灌注桩承载力相近 。 从图5和图6中还可以看出,1号试桩与2号试桩的极限承载力接近,3号试桩与4号试桩的极限承载力也相近,也证明了静钻根植工法进行桩基施工的可靠性。
4结论
(1)运用静钻根植工法进行桩基础的施工不仅可以避免挤土效应,有效避免了预制桩桩身在施工过程的损伤,而且使得泥浆排放大量减少。 静钻根植工法是一种比较环保的工法,能有效解决高强混凝土、大直径预制桩在对挤土效应和沉降控制要求较高软土区域的应用瓶颈。
(2)通过静钻根植桩的现场静载试验以及静载根植桩与灌注桩的静载对比试验,说明静钻根植桩在软土地区中的承载性能优于钻孔灌注桩,不会产生桩侧泥皮、 桩端沉渣等影响桩基承载力的现象, 桩基质量有保证。
(3)植桩对预制桩桩身无外力的影响 , 靠桩自重埋入水泥土中,对桩身无损伤,可进一步研究静钻根植桩桩身承载性能,提高预制桩沉桩工艺系数 (ψC),进而提高桩身受压承载力。
预制混凝土静压桩施工浅谈 篇5
1 对静压桩施工的要求
1.1 静力压桩与锤击相比具有无噪音、无震
动、无污染、安全等优点, 但在饱和软粘土地区压桩与打桩一样, 都可能产生超静孔隙水压力。压桩期间, 应由建设单位委托有资质的监测单位对已有建筑物和管线进行跟踪动态监测。
1.2 要做好施工现场的排水工作, 以保证在沉
桩过程中场地无积水, 施工用水、用电已接入到施工现场规定之处。
1.3 检查打桩机械设备、起重机具、压力表等。
1.4 压桩机安装必须按设备说明书和有关规定程序进行。
1.5 启动门架支撑油缸, 使门架微倾15度, 以便插预制桩。
1.6 当桩尖插入桩位后, 微微启动压桩机油
缸, 待桩入土至50厘米时, 再次校正桩的垂直度和平台的水平, 然后再启动压桩机油缸, 把桩徐徐压下, 施工速度一般控制在2米/分钟以内即可。
1.7 当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已达到持力层时, 应随时进行稳压。
1.8 压桩施工时, 应派专人或开启自动记录设备, 做好沉桩施工记录。
1.9 沉桩施工前, 应先试桩。
试桩数量不少于两根, 以确定贯入度及桩长, 并校验压桩设备和沉桩施工工艺及技术措施是否符合实际要求。
2 静压桩施工准备
2.1 施工前, 场地要达到“三通一平”要求, 使施工桩机设备能顺利进入施工现场。
2.2 熟悉施工图纸, 参加设计图会审, 做好施工放线工作。
编好桩位号和压桩行走路线程序等各项准备工作。
2.3 做好现场清理地下空间障碍物工作, 如旧建筑物的基础防空洞、地下管线等。
2.4 边桩与周围建筑物的安全距离应大于4
米以上, 压桩区域内的场地边桩轴线外5米范围用压路机压实。
2.5 为做好静压桩施工控制, 必须备足必要的测量仪器。
3 静压法适用范围
静压法通常适用于高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土层, 当桩须贯穿有一定厚度的砂性土夹层时, 必须根据桩机的压桩力与终压力及土层的形状、厚度、密度、上下土层的力学指标、桩型、桩的构造、强度、桩截面规格大小与布桩形式、地下水位高低以及终压前的稳压时间与稳压次数等综合考虑其适用性。
4 静压桩施工
4.1 桩的类型
用于静压桩施工的钢筋混凝土预制桩有RC方桩、PC管桩、PHC管桩和PTC管桩, 还有的地区采用外方内圆空心式钢筋混凝土预制桩。
4.2 桩的沉设
静压预制桩的施工一般采用分段压入、逐段接长的方法。其施工工艺为:测量定位—压桩机就位—吊装喂桩—桩身对中调直—压桩—接桩—再压桩— (送桩) —终止压桩—切割桩头。
4.2.1 测量定位。
通常在桩身中心打入一根短钢筋, 若在较软的场地施工, 由于桩机的行走而挤压预打入的短钢筋, 故当桩机大体就位之后要重新测定桩位。
4.2.2 压桩机就位。
经选定的压桩机进行安装调试就位后, 行至桩位处, 使桩机夹持钳口中心 (可挂中心线陀) 与地面上的样桩基本对准, 调平压桩机后, 再次校核无误, 将长步履 (长船) 落地受力。
4.2.3 吊装喂桩。
静压预制桩桩节长度一般在12米以内, 可直接用压桩机上的工作调机自行吊装喂桩, 也可以配备专门调机进行吊装喂桩。第一节桩 (底桩) 应用带桩尖的桩, 当桩被运到压桩机附近后, 一般采用单点吊法起吊, 采用双千斤 (吊索) 加小便担 (小横梁) 的起吊法可使桩身竖直进入夹桩的钳口中。当接桩采用硫磺胶泥接桩法时, 起吊前应检查浆锚孔的深度并将孔内的夹物和积水清理干净。
4.2.4 桩身对中调直。
当桩被吊入夹桩钳口后, 由指挥员指挥司机将桩缓慢降到桩尖离地面10cm左右为止, 然后加紧桩身, 微调压桩机使桩尖对准桩位, 并将桩压入土中0.5~1.0m, 暂停下压, 在从桩的两个正交侧面校正桩身垂直度, 当桩身垂直度偏差小于0.5%时才可正式压桩。
4.2.5 压桩。
压桩是通过主机的压桩油缸伸程的力将桩压入土中, 压桩油缸的最大行程因不同型号的压桩机而有所不同, 一般为1.5~2.0m, 所以每一次下压, 桩入土深度约为1.5~2.0m, 然后松夹具-上升-再夹紧-再压, 如此反复进行, 方可将一节桩压下去。当一节桩压到其桩顶离地面80~100cm时, 可进行接桩或放入送桩器将桩压至设计标高。
4.2.6 接桩。
静压预制桩常用接头形式有电焊焊接和硫磺胶泥锚固接头。电焊焊接施工时焊前须清理接口处砂浆、铁锈和油污等杂质, 坡口表面要呈金属光泽, 加上定位板。接头处如有孔隙, 应用锲形铁片全部填实焊牢。焊接坡口槽应分3~4层焊接, 每层焊渣应彻底清除, 焊接采用人工对称堆焊, 预防气泡和夹渣等焊接缺陷。焊缝应连续饱满, 焊好接头自然冷却15分钟后方可施压, 禁止用水冷却或焊好即压。硫磺胶泥锚固接头, 施工时要认真把好质量关。
4.2.7 送桩。
如果桩顶已接近设计标高, 而桩压力尚未达到规定值, 可以送桩。如果桩顶高出地面一段距离, 而压桩力已达到规定值时则要截桩, 以便压桩机移位。
静压桩的送桩作业可以利用现场的预制桩段作送桩器。施压预制桩最后一节桩的桩顶面达到施工地面以上1.5m左右时, 应再吊一节桩放在被压桩的顶面, 不要将接头连接起来, 一直下压直到桩顶面压至符合终压控制条件为止, 然后将其上面的一节桩拔出来即可。此桩段仍可在以后的压桩中使用。但大吨位 (≥4000k N) 的压桩机, 由于最后的压桩力和夹桩力都很大, 有可能将桩身混凝土夹碎, 所以不宜用预制桩作送桩器, 而应制作专用的钢质送桩器。送桩器或作送桩器用的预制桩侧面应标出尺寸线, 便于观察送桩深度。
4.28终止压桩。当桩被压入土层中一定深度或桩尖进入设计持力层一定深度, 且压力表读数达到预先规定值时, 便可终止压桩。
5 压桩机的选择
静力压桩机的选择应综合考虑桩的规格 (断面和长度) 、被穿越土层的特性、桩端土的特性、单桩极限承载力及布桩密度等因数, 可通过以下途径合理选用:
5.1 按经验法选用。
根据终压控制条件选择适用的静压桩机。一般情况下, 压桩机的最大压桩力不宜小于桩的极限承载力, 当遇上砂土层或砂隔层时, 宜选取大一级甚至大两级的压桩机。
5.2 经现场试压桩选用。
特别是在厚软土层中用最大压桩力小于桩的极限承载力的压桩机施工时, 更需作现场试桩。
5.3 按当地选择压桩机的参考表选用。
6 压桩施工注意事项
6.1 压桩施工前应对现场的土场地值情况了解清楚, 做到心中有数;
同时应做好设备的检查工作, 保证使用可靠。
6.2 压桩过程中, 应随时注意使桩保持轴心受压, 若有偏移, 要及时调整。
6.3 接桩时应保证上、下节桩的轴线一致, 并尽可能地缩短接桩时间。
6.4 量测压力等仪表应注意保养、及时检修和定期标定, 以减少量测误差。
6.5 压桩机行驶道路的地基应有足够的承载力, 必要时需作处理。
结束语
随着静力压桩机的不断改进和预制高强度预应力管桩技术的不断提高, 静压桩将会越来越广泛的适用于城区建筑。
摘要：静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。静力压桩法施工工艺具有噪音小、无污染、施工速度快、同时在压桩过程中可以预估单桩承载力等特点, 特别适用于城区建筑。针对静压桩施工谈谈看法。
预制桩产品 篇6
桩基础是一种能适应各种地质条件、各类建筑物 (构筑物) 荷载要求的一种深基础, 由桩身和承台两部分组成。钢筋混凝土预制桩是我国广泛应用的桩型之一, 它具有承载力大、稳定性好、制作容易、变形量小、收敛快等工程特性。但预制桩的沉桩会产生挤土效应。桩在贯入的过程中将使下部土体产生侧向移动, 地表隆起, 对已入土的邻桩产生径向压力和垂直向拉拔力, 从而使邻桩产生弯曲、倾斜、水平位移等一系列不良后果。如果周边存在建筑物、构筑物或地下管线, 还将对其产生不利影响。国外对挤土桩的研究较早, 但尚不够完全, 国内的研究始于80年代初, 取得了一定成果, 但也仅限于初步认识, 因此, 对沉桩机理及挤土效应进行研究, 充分认识挤土的不利影响, 进而制定应对措施, 既有利于提高理论上的认识, 而且对于指导设计和施工具有重要的参考价值和现实意义。
1 挤土作用机理分析
预制桩沉桩的施工过程实际上是一个挤土过程, 沉桩贯入时预制桩将土体向周围挤压, 造成了桩周土体的复杂运动, 特别是在饱和软土地层, 土的不排水抗剪强度很低, 具有渗透性差和不排水时压缩性低的特点, 桩体挤入土体时, 桩尖以下土体产生压缩变形。随着桩贯入压力的增大, 当桩尖处土体所受压力超过其抗剪强度时, 土体的初始应力平衡状态遭到破坏, 与此同时, 土体颗粒间孔隙内的自由水被挤压, 从而形成较大的超静孔隙水压力, 孔隙水压力和土压共同在桩体上产生了挤压应力, 从而使土体在一定范围受到挤压。
2 对工程及环境的不利影响
预制桩在压入饱和软土层的过程中所产生的挤土效应对工程环境的不利影响相当严重, 主要表现在以下几个方面:
(1) 使桩周土体的性质发生改变。沉桩时桩周土体被挤裂, 沉桩过程中桩周土体被重塑和扰动, 土体的应力状态发生改变, 土的原始结构遭到破坏, 从而使土的工程性质发生变化。
(2) 对桩体的不利影响。对桩本身而言, 在挤土效应的作用下, 桩身易出现裂缝、接头错位甚至断裂, 造成质量隐患。有的桩则出现桩身上浮 (形成吊脚桩) , 造成桩端阻力散失, 桩的承载力降低, 从而影响正常使用。
(3) 沉桩挤土后期效应的不利影响。桩在贯入挤土过程中会在桩周土体中产生很高的孔隙水压力, 由此造成水裂现象, 从而加速孔隙水的排除, 消散速度加快, 这时桩周土体就会产生再固结[1]。
(4) 挤土效应与深开挖的影响。桩体由于挤土作用, 会在土层中储存一定的能量, 但在深开挖条件下, 可能因开挖出现能量释放空间, 致使能量突然释放, 造成桩体的倾斜, 影响工程质量。
(5) 对周围建筑物的影响。挤土作用会使场地隆起, 从而引起建筑物开裂、倾斜, 严重时影响周围建筑物的安全使用。
(6) 对邻近地下管线的影响。包括给排水、强电弱电、燃气管道等。挤土效应会引起水管爆裂、管道燃气外泄等一系列严重后果, 危害人们生命及财产安全。
(7) 对相邻施工桩基的影响。对已经打入土中的桩产生挤压, 使桩顶偏位、桩身弯曲、水平位移。由于挤土的隆起作用, 甚至可以拉断相邻桩体继而造成桩基质量事故。
3 控制方法与对策
(1) 采用预钻孔取土沉桩。工程实践表明, 采用钻机进行引孔取土, 对于减轻挤土作用对附近建筑物或构筑物的不良影响, 可取得较好效果[2]。
(2) 确定合理打桩顺序。原则上采用从中间向两边或四周扩散的顺序, 根据设计或地质勘探报告, 不同深度的桩宜先深后浅, 不同规格的桩宜先大后小、先长后短。
(3) 合理控制沉桩进度。在沉桩时, 不能一味追求进度, 应控制好每天的沉桩数量和沉桩时间间隔, 以利于土层中的应力逐步得到释放。
(4) 加强观测, 进行动态施工。设置水平位移和沉降观测点, 做好桩体本身的监测和对邻近建筑物的沉降、裂缝、倾斜的监测, 必要时拍好照片, 发现明显不利影响时及时会同有关部门研究处理方案。
(5) 设置应力释放孔或释放沟。在施工现场设置应力释放孔或释放沟, 可以及时消散施工过程中产生的超孔隙水压力, 减少地基浅层土体的侧向位移对相邻浅埋式建筑物 (地下管线) 的差异变位的影响。
(6) 降低施工场地地坪标高。为降低挤土效应给周边环境带来的不利影响 (如给道路、管线等带来破坏) , 可提前开挖一层土方, 把施工地坪降低, 与周边形成高差, 从而消除部分地面震动, 降低挤土应力向外扩散。
(7) 设置塑料排水板 (或排水砂井) 弱化挤土效应。采用插板机将带状塑料排水板插入软土中, 通过桩体挤土作用, 在软土中的孔隙水通过塑料排水板的通道溢出, 从而减小孔隙水压力, 弱化挤土效应, 同时可以加快施工进度, 使土体快速固结, 提高桩的侧摩阻力, 增加单桩承载力[3]。
(8) 增加单桩的设计长度, 减少桩的数量。通过设计环节, 根据施工现场及地质情况进行合理设计, 减少桩体的数量, 从而降低挤土效应的不良影响。
4 结束语
预制桩沉桩过程中的挤土效应及其对工程及周边环境的不利影响是客观存在的, 但通过对其机理分析找出其影响因素, 充分认识其危害, 并提出相对全面的预防控制措施, 可将其不利影响控制在允许的范围内, 确保工程质量和安全。
摘要：对预制桩沉桩过程中挤土效应的机理进行分析, 较全面地阐述了其对工程及环境的不利影响, 并提出对策。
关键词：沉桩,挤土效应,控制
参考文献
[1]黄伟, 陈文才.静压桩挤土效应研究与实践[J].工业建筑, 2005.
[2]孙维涛, 窦小诚, 卢显焕.静压桩挤土效应的消减[J].施工技术, 2006, (6) .
预制桩与灌注桩施工工艺比较分析 篇7
1.1摩擦型桩
1.1.1摩擦桩。外部荷载主要通过桩身侧表面与土层之间的摩擦阻力传递给周围的土层, 桩端只承受部分荷载, 一般不超过10%。如打在饱和软土地基和松砂地。
1.1.2端承摩擦桩。在外部荷载作用下, 桩的端阻力和侧摩阻力都同时发挥作用。如穿过软弱地层嵌入较坚实的硬粘土和砂、砾持力层的桩。这类桩的侧、端阻力所分担荷载的比例, 与桩径、桩长、土层的摩擦系数以及持力层的承载力有关。
1.2端承型桩
1.2.1端承桩。外部荷载通过软弱土层, 由桩身直接传给桩端的基岩, 桩的承载力由桩端基岩提供, 一般不考虑桩侧摩擦阻力的作用。如武汉长江大桥的管柱基础。
1.2.2摩擦端承桩。桩顶荷载主要由桩端承受, 如通过软弱土层桩端嵌入基岩的桩, 由于桩的长细比很大, 在外部荷载作用下, 桩侧摩擦阻力也起到部分作用, 但桩侧阻力小于桩端阻力。
1.3按桩身材料分类
1.3.1砼桩。a.预制砼桩:可在工厂集中生产, 也可在场地附近预制。一般为400×400或500×500, 单节长10米左右。b.灌注砼桩:是用桩机设备在施工现场就地成孔或采用人工挖孔, 在孔内放置钢筋笼, 其深度和直径根据工程地质勘察报告, 由设计单位确定。
1.3.2钢桩。主要采用型钢和钢管两大类, 作临时支挡结构或永久性的码头工程。H型钢和I型钢桩则主要用作支承桩。
2预制桩
2.1预制桩的特点
2.1.1桩的单位面积承载力较高。由于其属挤土桩, 桩打人后其周围的土层被挤密, 从而提高地基承载力。
2.1.2桩身质量易于保证和检查;适用于水下施工;桩身砼的密度大, 抗腐蚀性能强;施工工效高。
2.1.3预制桩单价较灌注桩高。预制桩的配筋是根据搬运、吊装和压人桩时的应力设计的, 远超过正常工作荷载的要求, 用钢量大。
2.1.4锤击和振动法下沉的预制桩施工时, 震动噪音大, 影响周围环境, 不宜在城市建筑物密集的地区使用, 一般需改为静压桩机进行施工。
2.1.5预制桩是挤土桩, 施工时易引起周围地面隆起, 有时还会引起已就位邻桩上浮。
2.1.6受起吊设备能力的限制, 单节桩的长度不能过长, 一般为10余米。长桩需接桩时, 接头处形成薄弱环节, 如不能确保全桩长的垂直度, 则将降低桩的承载能力, 甚至还会在打桩时出现断桩。
2.1.7不易穿透较厚的坚硬地层, 当坚硬地层下仍存在需穿过的软弱层时, 则需辅以其他施工措施, 如采用预钻孔 (常用的引孔方法) 等。
2预制桩的施工工艺
根据设计要求, 工程地质勘察报告和现场施工条件, 合理制定施工组织设计或施工方案, 分析沉桩阻力, 合理选用静压桩机的型号和施工工艺, 作好施工准备。
2.1沉桩阻力
首先根据桩型、沉桩深度、接头形式以及工程地质条件、对沉桩阻力作出分析, 选用合适的静压桩机设备。
沉桩阻力的影响因素主要是由土质结构、埋入持力层深度、桩数、桩距、施工顺序等组成, 分析实测资料表明, 沉桩阻力是由桩侧阻力和桩尖阻力组成。通常情况下, 两者沉桩阻力的比例是个变值。应该根据不同情况分析沉桩阻力。
2.2桩顶垫材
合理选用垫材能提高打桩效率和沉桩精度, 保证桩帽免遭损坏, 压桩时, 垫材起着缓和并均匀传递桩机对桩头的压力, 并均匀地传递于桩帽上。一般采用橡木、桦木等硬木按纵纹受压使用, 并根据情况及时更换。
2.3压桩程序和接桩方法
2.3.1静压法沉桩一般采取分段压入, 逐节接长的方法。接桩有焊接法和浆锚法。在接桩时, 应先检查下节桩的顶部, 如有损伤应予修复, 并清除桩顶上的杂物。在上节桩就位前, 要清除接头处附着的污染物。有变形的桩, 应修理合格经监理单位签证同意后再使用。
2.3.2沉桩应连续施打, 避免长时间中断。
3灌注桩
3.1特点
适用于不同土层;桩长可因地改变, 没有接头;仅承受轴向压力时, 只需配置少量构造钢筋。需配制钢筋笼时, 按工作荷载要求布置, 节约了钢材;单桩承载力大;正常情况下, 比预制桩经济;桩身质量不易控制, 容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象;桩身直径较大, 孔底沉积物不易清除干净 (除人工挖孔灌注桩外) , 因而单桩承载力变化较大;一般不宜用于水下桩基。但在桥桩 (大桥) 施工中, 有采用钢围堰 (大型桥梁) 中进行水钻灌注桩施工。
3.2灌注桩的施工工艺
2.1准备工作
a.资料准备。根据施工图、地质报告和水文地质资料、地下管线图、临近建、构筑物等情况制定施工组织设计。b.场地准备。迁移场地内妨碍施工的高架线路、地下管线等, 地下构筑物应先挖除。确保施工现场的三通一平和设置场地排水、搭建临设和其他准备工作。设置基准轴线的控制点和水准点。对各种施工机械进行检查调试。
2.2施工工艺
a.根据设计桩型, 采用相应成孔工艺, 并使之符合设计和规范要求;b.钢筋笼制作与安放钢筋笼制作, 钢筋的种类、钢号、规格、搭接、焊接、间距等均应符合设计和施工验收规范要求。对于大直径的钢筋笼, 为确保搬运、吊放时不变形, 应在笼内设置支撑。钢筋笼下部应加设砼保护层垫块;钢筋笼的安放与连接, 安放时要垂直缓慢地放人孔内, 避免碰撞孔壁。当钢筋笼较长时, 应采用逐节接长放人孔内。主筋接头必须不在同一平面内。安放完毕, 应检查笼顶标高。清孔钢筋笼入孔前, 需进行清孔。
3.3砼灌注
砼所用材料和配合比必须根据材料试验室提供的配合比, 施工过程中, 现场应制作砼试块, 同条件养护。砼灌注方法:孔内水下灌注宜用导管法;孔内无水或渗水量很小时, 灌注宜用串筒法, 用插入式振动棒分层捣实;孔内无水或孔内虽有水, 但能疏干时, 宜用短护筒直接投料法;大直径桩砼浇灌宜用砼泵。
桩基施工结束后, 应根据国家有关规定, 请有资质的专业单位, 对桩基进行大、小应变测试, 若有不合格的桩基, 应采取相应的加固措施。主体结构施工时, 应根据设计要求, 设置沉降观察点, 定期观察, 作出记录, 以确保建筑物的安全使用。
摘要：为提高天然地基的承载能力或加固软弱地基, 以满足建筑物上部荷载的要求, 确保建筑物 (构筑物) 的工程质量, 桩基的使用已日益普及。本文首先简要地介绍了建筑施工中经常使用的几种桩体, 其中, 重点对预制桩和灌注桩的特点及其施工工艺进行了探讨。