预应力薄壁管桩

预应力薄壁管桩（共9篇）

预应力薄壁管桩 篇1

预应力管桩由于施工工期短、耐打性好、质量稳定、承载力高、穿透力强、运输吊装方便, 作为地基处理的一种手段在江苏地区得到越来越广泛的应用。但由于软土地基的特殊性质, 在预应力管桩施工时经常会出现各种质量问题, 尤其容易出现大量断桩问题, 给施工方及建设方带来较大经济损失, 同时也对工程质量造成较大隐患。本文在对软土及管桩性质作详细分析的基础上结合南京地区一工程实例深入分析, 并提出相应处理方法和施工建议, 以供同类复杂场地施工时参考。

1 预应力管桩

预应力管桩分类 (先张法预应力混凝土管桩) :1) 预应力高强混凝土管桩, 桩身混凝土强度等级为C80, 简称PHC桩;2) 预应力管桩, 一般桩身混凝土强度等级为C60, 简称PC桩;3) 预应力混凝土薄壁管桩, 混凝土强度等级为C60, 简称PTC桩, PTC桩主要特性是管壁较薄。

三者区别:如φ400管桩, PHC和PC桩对应管壁厚度一般为90-95mm, 而PTC桩只有60-65mm;φ500的PHC和PC桩, 管壁一般为100mm, 有的厚达125mm, 而PTC桩只有75mm。PHC和PC桩, 按桩身混凝土有效预压应力或其抗弯性能的不同而分为A型、AB型、B型和C型四种。

2 软土

2.1 软土概念

软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑状态的粘性土。在总结经验的基础上, 软土的划分标准采用天然含水量大于等于35%或液限、天然孔隙比大于等于1.0、十字板剪切强度小于35k Pa等3项指标。凡符合以上3项指标的粘性土均为软土。淤泥和淤泥质土的定量划分指标为:当土的天然孔隙比e大于1.5时, 为淤泥;天然孔隙比e小于等于1.5时为淤泥质土。

2.2 软土的成因

软土一般是在静水或缓慢的流水环境中沉积, 经生物、化学作用形成的。长江三角洲地区地势平坦开阔, 区内河渠纵横交错, 由于河流冲积作用, 在该区广泛沉积软土层。软土为淤泥和淤泥质土, 一般分布于地表硬土层之下, 大部分地区分布一层软土, 局部分布有两层软土。软土的主要矿物为粘土矿物的高岭土和伊利石多为片状, 沉积时多呈片堆组构, 形成土的絮状结构。由于这些矿物具有较强的亲水性和表面活动性, 这决定了软土的工程性质。

2.3 软土的性质

长江三角洲软土一般具有下列性质:a.较高的含水量, 淤泥质土的天然含水量平均值48%, 淤泥的天然含水量平均值76%, 少数100%以上, 土体一般呈流塑状;b.天然孔隙比大, 淤泥质土的天然孔隙比=1.25, 淤泥的天然孔隙比=1.8, 少数大于2.0;c.压缩性高, 软土的天然孔隙比大决定了压缩性必然高。据统计, 淤泥的压缩系数=1.34MPa-1, 淤泥质土的压缩系数=0.73MPa-1;d.凝聚力小、抗剪能力差, 淤泥质土快剪凝聚力平均值12.4k Pa, 淤泥快剪凝聚力平均值9.1k Pa;e.固结系数小, 这意味着土体完成固结沉降所需的时间较长, 这对施工工期影响较大。

3 工程实例

南京某工地薄壁管桩在淤泥质软土场地施工中出现的问题为例, 做简要分析。

3.1 本工程地质概况

杂填土, 淤泥质软土, 粉质粘土, 砂土, 粉质粘土 (未揭穿) 。

3.2 本工程桩型选择

本工程设计院所选桩型为Ф400 (65) -C60型薄壁管桩, 由管桩性质表可知:此类基桩极易产生剪切断裂, 尤其在本工程较为复杂的工程地质条件下, 而且施工工艺选用静压法, 由于桩机及配重达200吨, 所以桩机极易下陷而造成桩身倾斜和桩机挤压对桩产生剪切作用, 影响桩基质量。另外由于换填土工作量大耗资巨大, 甲方单位又不肯出钱对此淤泥质土进行换填处理, 桩身完整性检测结果将非常不乐观。

3.3 桩基检测结果

1) 静载荷试验, 本工程三四十栋房子静载极限荷载要求均为1200KN, 各桩总沉降量在6.00mm~30.00mm之间, 竖向承载效果好, 验证了此种桩型竖向抗压承载力高的特点。

2) 低应变, 位于软土地基场地部位的每栋楼基桩断桩数量少则10%, 多达40%, 断裂位置基本位于桩身中上部, 深度范围在桩顶下2.5~6.0m之间, 是勘探报告中软硬土层交界位置, 以4.5m左右居多。

3.4 原因分析

1) 甲方为节省开支未对淤泥土换填。本工程原址为农田、鱼塘, 经工程机械简单整平, 但未进行充分的排水固结、夯实的场地, 浅层土压缩性相当高, 重达两百吨的静压机在上面行走, 必然会对先期施工的桩产生数吨乃至数十吨的水平剪切力 (由于土质的不均匀性, 各个方向的力有大有小) , 从而造成相邻基桩剪切断裂 (部分桩在断裂部位错位

20~40cm) 。

2) 在基坑开挖过程中土建单位施工组织不合理。施工单位开挖土方时就近基坑堆放, 形成较大侧向压力, 对挖空区邻近基桩造成剪切破坏, 本工程后来对断桩开挖接桩时, 周边原本好桩被土体挤压断裂, 且周边相邻断桩均倒向开挖中心, 有的开挖时眼睁睁的看它断掉。

3) 打桩工艺选择错误。本工程地处郊区, 人少建筑密度小, 考虑到场地性质的特殊性, 应选用锤击打入法施工。因其机械设备轻便, 对场地压力较小, 行走方便, 这些优点适合本场地安全施工需要。静压桩机虽然打桩速度快, 但其重量大不适合软弱场地施工。

4) 断桩的最重要的一个因素, 是本工程桩顶标高离地面距离太小, 普遍在1m以内, 部分桩未压至设计标高, 甚至与地面齐平, 这样静压机行走时不能有足够的厚度的软土排解静压桩机传递下来的压力, 使其直接作用在桩端上部, 产生断桩。

上述四个原因作用在一起促成了大量断桩的产生, 后期事故处理花费二百六七十万, 虽然由业主、土建、桩基施工单位三家平摊, 但毕竟在此过程中互相找原因、找责任, 耗时耗力耗财。

3.5 避免措施及建议

首先勘查单位在勘查报告中应着重强调软土层的危害, 以引起设计单位、建设单位、施工单位重视;设计单位遇此土层, 在选择基础设计标高、选择预应力薄璧管桩打桩工艺时应充分考虑软土层的影响, 情况严重时应建议业主对场地软土予以换填;桩基施工单位在拿到勘查报告时应仔细查看是否有软土层, 核对所选工艺是否合理, 是否应要求业主对场地进行换填处理, 桩顶标高与地面自然标高是否大于100cm, 若小于50cm, 则应加倍慎重;土建单位开挖基坑时, 应合理选用施工机械及施工顺序, 避免就近堆土, 由于薄壁管桩薄弱的抗剪切能力, 工程机械应该尽量选用小挖机, 因为大挖机挖桩时易把桩挖断, 且其重量较大。

预应力薄壁管桩 篇2

【关键词】预应力管桩施工；施工质量

【Abstract】As the construction process of the general application of prestressed pipe pile construction obvious advantages， construction technology is mature， high strength， good performance under pressure， construction speed， wide range of advantages， most of the current building construction quality of the fundamental guarantee . But at the same Prestressed Pipe is heavily used， prone to two parts pile joint disengaged pile deviation， tilt and other construction quality problems. In order to better ensure the prestressed pipe pile in the project to ensure the implementation of quality， this article focuses on problem-solving approach to perform a comprehensive analysis to resolve problems likely to face and propose.

【Key words】Prestressed Pipe construction；Construction quality

1. 前言

（1）从预应力管桩施工的原理来看，是通过特定的工程方法形成特定的桩型，是依托成熟的管桩施工工艺，将混凝土通过离心脱水处理，预先以张法施加预应力，并在预应力达到特定的强度要求后，放张预应力筋，再配以蒸压的形式，最终养护形成预制的混凝土管桩。预应力管桩施工有很多的有点，如施工优势明显、施工工艺成熟、强度高、承压性能好、施工的速度快、适用范围广泛等等，这些有点的存在，让其在被应用之初就快速在各大工程中占据不败的低位。但同时，一些工程发生的因预应力管桩施工发生的质量问题，不仅给工程产生了很多的负面影响，还让工程的员工承受不必要的风险和损失。

（2）因此加强对预应力管桩施工的质量监督，对其可能产生的问题采取预防措施，并对已经出现了的质量问题进行实时、高效处理，才是确保其正常发挥保证工程质量、加快工程速度的保证基础。

2.预应力管桩施工质量存在的问题

总的来看，预应力管桩施工可能存在的质量问题会出现在桩的桩身、接头、位置等环节。一是在两截桩的接头处，会发生接头脱开的问题，在预应力的管桩施工过程中，有时候会采用上下两截桩的形式，搭建高度更高的桩，这个时候就需要将两截桩进行连接。这样就可能在两截桩接头的地方，脱开，让上面的桩产生倾斜，甚至有倒塌的风险。二是桩身断裂、倾斜的问题，施工过程中，因为桩机压力的突然变化，可能会导致桩身的断裂问题，施工过程中，桩身发生倾斜，不垂直于地基，甚至预应力管桩的帽和身不在一条线上。三是桩位偏移、夹具抱裂等问题，从理论上来讲，施工过程中出现少许的基桩偏移，对施工质量并没有大的影响，但是如果桩位的偏移过多，就会有发生桩倒塌的可能。

3.导致预应力管桩施工质量问题的原因

产生预应力管桩施工质量问题的原因是多个方面的，有施工地区土地的原因，有施工人员的原因等等。

（1）施工地区的土质原因。

预应力管桩施工质量问题发生的施工地区土质问题，是因为施工工程所在地区的土质，会因无法承受桩的重量而产生下陷的问题，从而让桩的位置发生偏移，影响整个施工质量。同时，在挖掘管桩的深基时，面对无法挖掘的土壤，也会让理想中的管桩无法搭建，如果此时土应力释放，将直接导致桩断裂。

（2）施工人员的原因。

施工人员的过失，是预应力管桩施工产生质量的最主观原因。如果在测量、复核桩位的过程中，发生偏差、错误，会直接让整个桩位从建立之初就发生偏移。在挖土时方法不当产生的，施工的顺序安排不合理，把相邻的两个桩排得很密，使用的工程材料是劣质的，桩司机的技能不过关，加压技术掌握不到位等等，都会直接导致整个预应力管桩施工发生多重的质量问题。

4. 处理预应力管桩施工质量问题的办法

本文认为处理预应力管桩施工的质量问题，需要采取纠偏法、补桩法、加固法等方法，从2个方面入手：

（1）注重对两截桩接头进行加固处理。

对两截桩接头进行加固处理，需要预先制定好加固的方案，从如何取出芯内填土、下放钢筋、使用怎样的材料进行加固、加固过后的效果怎样等方面着手，并作出加固处理的示意图。在方案的指引下，进行加固施工处理，可以采用成孔施工的方法，对工程的水压力、气压力、下沉速度、旋转速度、气嘴直径、水流量等技术参数进行设计，采取标准的工艺流程。然后采取反循环清孔排浆的方法，将管桩中的浆排除。之后进行成桩的施工，在完成对原来两截桩的清孔后，分别进行焊接工作，并下放钢筋，从而实现对脱开接头的两截桩的加固处理。

（2）对预应力管桩施工全过程实现动态管理。

之所以有施工工人的原因让预应力管桩施工产生质量问题，是没有做好施工全过程的动态管理。建立起对施工全过程的动态管理制度，一方面要依托施工团队的现存管理办法，再此基础上加入动态管理，另一方面需要加强管理的力度，避免人员错误给工程带来巨大的损失。

5. 结论

全文通过对实施预应力管桩施工质量问题、产生的原因以及处理办法进行全方位的分析，得出了4大结论：一是预应力管桩施工因其特定的优点，被广泛应用在施工过程中；二是当前预应力管桩施工主要面临的问题很多，如桩基存在缺陷等；三是需要认真分析导致预应力管桩施工质量问题的原因，从原因出发，未解决问题提供支撑；四是要根据不同的工程性质，采取不同的处理预应力管桩施工质量问题的办法，如针对两截桩接头脱落问题，要进行加固处理等等。

参考文献

[1] 岑仰润等.预应力管桩施工质量问题的处理[J].浙江建筑，2005.

[2] 周晓龙等.软土地区预应力管桩施工质量事故分析及处理[J].工业建筑，2015.

[3] 李然.建筑施工中预应力管桩施工质量问题及处理的研究[J].中国新技术新产品，2010.

[4] 苏捷克.预应力混凝土管桩施工中常见的质量问题及预防措施[J].江西建材，2016.

[5] 方金刚.预应力混凝土管桩施工质量问题及预防措施[J].广东建材，2013.

[文章编号]1619-2737（2016）03-30-606

预应力薄壁管桩 篇3

关键词：预应力管桩,偏位,断裂,纠偏

1 工程概况及施工条件

该住宅工程位于杭州西部。基础采用PTC-400 (60) 预应力管桩, 桩基进入持力层为10-1层全风化砂岩层不小于1300mm, 桩有效长度15~18m;上部为承台基础。主体结构均为框架六层, 部分工程设有半地下室。

本工程地处杭州北部湖沼相平原, 桩基持力层土质为粘土, 中等压缩性, 土质较软。地面持力层为粉性淤泥质黏土, 土质成流塑状、高压缩性、低强度、透水系数小。在土方开挖时, 流质淤泥的蠕动非常明显。

在施工前, 原场地70%左右布置有池塘。建设单位为节约资金并加快施工进度, 对池塘采取在未排水的情况下用杂填土进行回填, 并在回填完成后立即进行桩基施工及土方开挖。在建设单位安排施工单位察看施工现场时, 施工单位的技术人员就提出该工程不适宜采用薄壁预应力管桩, 并建议更改桩型。但建设单位从资金和进度考虑, 予以拒绝。结果适得其反, 在土方开挖时出现了大面积的管桩偏位及断裂, 其中一栋楼的III、IV类桩的总量多达1/3强。经专家多次论证, 管桩的断裂及偏位系土体的流动性过大所造成的。虽然我们尝试不同的加固措施, 但结果均不理想, 最后被迫采用管桩纠偏的办法进行加固。

2 岩土工程条件

1) 填土:灰色~灰褐色, 湿, 松散, 由粘性土、碎砾石及少量碎砖等建筑垃圾组成。以粘性土为主。勘测期间地面高程1.39~5.69米, 层厚1.00~5.80米, 桩施工前铺设道渣, 厚度增加。

2) 耕土:灰色, 湿, 松软, 含大量植物根茎, 分布于耕地, 层厚0.40~0.70米。

3) 粘土:灰黄色, 饱和, 可塑~软塑, 含少量铁锰质氧化物斑点, 韧性很硬, 干强度高, 无摇振反应。局部分布。层厚0.80~2.50米, 层顶高程1.51~4.99米。

4) 淤泥:灰色, 饱和, 流塑, 局部土性为淤泥质粘土, 含少量有机质及植物碎屑, 韧性中硬, 中等干强度, 无摇振反应, 该层全场分布, 层顶高程-2.36~3.39米, 层厚0.60~9.00米。

5) 粘土:灰黄~黄色, 局部灰色, 饱和, 可塑, 含少量铁锰质结核, 局部夹粉砂薄层。韧性很硬, 干强度高, 无摇振反应, 层顶高程-6.00~0.69米, 层厚1.20~5.30米。

3 管桩倾斜及断裂的特点

由于薄壁预应力管桩在土方开挖时受到土体的剪切作用, 且薄壁预应力管桩的抗剪强度较低, 故管桩的断裂部位一般发生在新老土层交接部位, 即5~9米不等。经过对管桩的动测及定位测量, 管桩出现的情况大致可分为四类:

1) 完好的I类桩;

2) 桩身有轻微倾斜、断裂的II类桩;

3) 桩身出现明显倾斜且断裂明显的III、IV类桩, 该桩承载能力明显降低或已失去承载能力;

4) 偏位量较大 (有的达到3米) 且桩身短裂部位可能已经粉碎, 钢筋严重拉伸变形, 该桩完全失去承载能力。

4 处理方法

对于上述不同的四种类型采用不同的处理方法。1) 对于完好的I类桩, 其承载能力可以满足上部荷载的要求, 故不需进行特别处理;2) 对于桩身有轻微倾斜 (桩身倾斜在1倍桩径范围内) 、断裂的II类桩, 视其情况在清孔后直接补强即可;3) 对于桩身出现明显倾斜且断裂明显的III、IV类桩, 即先进行纠偏处理, 然后进行补强;4) 对于偏位量较大且桩身短裂部位可能大面积粉碎, 钢筋严重拉伸变形的桩, 无法进行纠偏处理, 则进行补桩 (锚杆桩或钻孔灌注桩等) 。

对于上述的第2种情况, 其具体处理方法为:首先进行管桩清孔 (内有杂物的) , 清孔深度要达到断裂部位以下三米, 然后放钢筋笼并进行混凝土灌芯。钢筋笼主筋6Φ20;箍筋为Φ6@200的螺旋筋, 钢筋笼长度为断裂深度加两米。钢筋笼的主筋在承台中的锚固长度应符合规范要求, 且底部放置钢托板。灌芯混凝土的强度应比承台的混凝土强度提高一个等级。

对于上述III、IV类桩的纠偏处理, 简单的说, 纠偏就是根据偏位桩的倾斜方向, 对管桩施加反作用力, 将其扶正, 然后再进行补强, 使其恢复承载力。具体做法如下:

1) 浇筑临时垫层, 并将建筑物的控制轴线引到临时垫层上, 以便测量偏位桩的偏位尺寸;

2) 对管桩偏位进行测量, 确定其偏位尺寸, 并结合动测报告确定要处理管桩的桩位;

3) 用高压水枪对需纠偏的管桩进行清孔, 找到断裂部位, 并做好记录。然后将临时垫层剔除, 以进行纠偏;

4) 在沿纠偏方向一侧开应力释放孔, 孔径大小参照桩径, 深度稍深于断裂深度即可;

5) 根据测量的管桩的偏位方位, 在相反的一侧埋设反力支点, 支点的埋设要求准确、牢固;

6) 架设施力工具 (一般为5吨手动葫芦) , 以对管桩施加水平方向上的反力。在施加反力时, 要严格控制力的大小和管桩的移动速度, 一般管桩的位移速度保持在每天一米左右为宜。移位速度不可过快, 以免将管桩再次拉断。在施力时, 要时刻注意管桩内的裂缝变化。

7) 在工程桩复位 (纠偏后的倾斜度不大于1%) 且经验收合格后, 尽快进行清孔及补强 (与II类桩的补强相同) ;

8) 用块石将扶正后形成的空隙填满, 并在块石中埋注浆管进行注浆, 增加管桩周围块石的整体性, 减小土体的位移对管桩的影响;

9) 工程桩在补强完成后48小时, 再逐渐解除对管桩的水平反力, 以防反弹并使土体的应力充分释放;

缺陷桩处理完成后, 质量应满足以下要求:

1) 纠偏后的桩的倾斜度不大于1%;

2) 对于断裂且发生错位的桩, 纠偏后应将错位量调整到10m m以内, 且断裂部位不得漏浆。

在纠偏及补强结束后, 等灌芯混凝土强度达到80%以上时, 再抽取其缺陷处理桩的30%进行动测, 确保所处理的缺陷桩能够满足设计承载力的要求。

对于进行过管桩纠偏处理的楼房, 要加强沉降观测, 坚持每周一次。例如, 我们通过对10#、11#楼的前后15次沉降观测, 其最大沉降量为7mm, 最小沉降量为5mm, 沉降均匀, 符合规范要求。证明我们的纠偏处理是成功的。

5 结语

建筑静压预应力管桩施工技术分析 篇4

管桩施工，其施工的速度快，且安全。本文将针对建筑静压预应力管桩施工的技术进行分析，对施工的原理和要点进行讲述，指出质量验收的标准和控制的要点。

关键词：承载力标准高度垂直度建筑工程施工施工技术

建筑静压预应力管桩是一种快速兴起的基桩，被各类建筑中低承台桩基础广泛的应用，例如：铁路桥梁、水利水电和市政工程等。静压预应力管桩在施工的时候不会受到地下水位高低的影响。因为建筑静压预应力管桩施工是无噪声的，所以适合用在对环保要求高的城市和居民区的建筑施工中。

1 建筑静压预应力管桩施工技术的原理

建筑静压预应力管桩施工，需要在工程桩机就位之后，使用自带的起吊设施，把管桩吊起进行喂桩，将管桩利用桩机中的夹具来进行夹抱，将其垂直的角度进行调整到位之后，再进一步的施压。对桩施压的时候，小车要安装在大小步履上的时候需要桩机自身利用油缸来支撑，要使小车能够在大小步履轨道上面控制住油缸的运动，那么桩机在进行抱压桩的时候，需要利用桩机自身重量和配件重量，使用器缸液压互联动力系统方式，将夹头相交产生的压力对桩进行施加。管桩逐渐的被桩机压力压入在地基中的时候，需要再把上下两节管桩利用焊接的形式连接起来，使其满足接长的要求，于此同时，使用送桩设备把桩顶送到设计的标准高度，这就是一种成桩工艺。

2 建筑工程施工中静压预应力管桩主要特点和常见问题

2.1 特点

具有很强的穿透能力，承载能力高，使用时给周围环境带来的噪声低，污染程度小，无震动，能够保证建筑施工周边地区人们的日常生活不受影响。

2.2 常见问题

2.2.1 挤土效应。产生的挤土效应虽然可以增大管桩本身的侧摩擦阻力，提高单桩的承载能力，但是，也会导致沉桩困难，容易使桩体上浮，最终会减小静压预应力管桩的整体承载力。

2.2.2 沉桩达不到设计技术要求和管桩桩身不同程度的破坏。沉桩达不到设计技术要求是由于有些土质结构比较复杂，甚至还存有大石块或者建筑物遗留下来的老地基，这些都是静压预应力管桩沉桩的障碍问题，很多桩机及其配重都比较小，根本无法穿越这样的硬性结构，给施工带来很大困难。

管桩桩身不同程度的破坏，这给下桩带来了很多不便。有些虽然表面完好，但是有裂纹的出现也不能用于下桩施工中，不仅不能保证管桩工程的质量，而且给整个施工过程埋下很多隐患。

3 建筑静压预应力管桩施工中的要点

3.1 对建筑施工中桩点的位置进行测量定位放线

桩点位置确定之前，先需要对其进行设计图纸，施工单位对设计图纸进行严格的审核，根据设计将桩点位置坐标的尺寸关系精确的计算出来，再利用先进的相关设备，把桩点位置精确的测量定位放线。桩点位置在确定之后，在桩点中心利用长30厘米φ8钢筋插入土中，根据建筑施工的需求，对其做好相关的标识。

3.2 对建筑施工现场的要求

静压预应力管桩施工前，需要对现场的表层土质进行施压，保证其土质的承载力能够满足静压预应力管桩施工设备在移动过程中所需要的承载力。不会有路面沉陷的情况出现。如果现场局部的土质承受力不高，可以在静压预应力管桩施工之前对局部地方的土层进行换填或者是用一整块的钢板对其进行铺垫，使其能够满足承载力的要求。桩机在进入现场进行施工之后，要对其含有的部件和仪表的灵敏性进行检测，保证设备能够正常安全的运行之后，再按照打桩顺序对桩机进行调整。

3.3 对管桩的验收、堆放要求

3.3.1 管桩在进入施工现场之后，要对其的直径、长度和壁厚等外观要求进行初步检测，对其强度和平整度进行检测，对管桩上标识的材料按照相关的规范来进行验收，产品必须要具有相关的合格证明文件。如果有管桩不合格相关的设计和施工规范的要求，那么要立即将不合格的管桩清除，严禁使用。

3.3.2 管桩进入现场之后需要将其进行平整的堆放，按照木垫二点法来进行支垫，支撑点需要维持在同一水平面上，管桩的堆放高度不能超过四层（按最大直径的管桩要求），按照不同型号、规格进行分类堆放，避免在使用中出现错误。

3.3.3 静压预应力管桩施工中，对于长度不大于15米的，可以利用两头勾吊法，且勾吊与桩身的水平夹角不得小于45°。对管桩进行运输，运输中需要平稳轻放，避免管桩受到振动和冲撞。将吊起的管桩，缓慢的放入桩帽中，再利用桩机导架的旋转，滑动来对其进行调整，保证管桩的位置符合相关的要求。

3.4 管桩施工过程中的各项操作规程

3.4.1 管桩进行压桩前，要结合建筑实际情况确定压桩的顺序，尽量将挤土效应减少，静压预应力管桩施工的时候需要按照压桩顺序来进行。对管桩进行压桩的最初阶段，要根据对现场土质测试的报告中显示的情况，来调整压装机操作的速度。

3.4.2 静压预应力管桩施工中，首节管桩的桩头在距离还有1米左右的时候，要停止压桩操作，然后再进行接桩的作业。对管桩进行焊接的时候，需要将上下管桩的端头板都利用钢丝刷，将上面的浮锈和污垢都进行清除，并且使其露出金属色，然后再把桩身放下进行对桩，上下节桩端板应保持对直，错位偏差不应大于0.5毫米。管桩在焊接完毕之后，需要让其自然冷却5秒以上，再将沥青防腐漆涂上，最后继续进行压桩作业。

3.4.3 建筑静压预应力管桩施工的时候，管桩顶设计的标准高度低于自然地面的时候，需要对管桩进行送桩。在送桩的时候，需要选用设备的外形尺寸要和压桩的外形尺寸相一致，具有的强度和刚度能够满足要求，通常送桩设备都是圆形的钢柱体。送桩设备在进行送桩的时候，其轴线要和桩身一致，送桩设备要按照事前对局部地面测定的标准高度，确定出送桩的深度，在施工现场利用水准仪跟踪观测，将管桩送至设计的标准高度。

3.4.4 通常在管桩伸入到承台内1米，基础素混凝土垫层施工完毕之后，如果管桩的内部有积水需要及时的排出，再利用吊筋加上3毫米厚的圆形钢板托板下放，等到承台浇筑的时候。把伸入承台的锚固钢筋焊接在管桩端头板上，再对承台钢筋进行绑扎的操作，使其保持牢固，不变形。

4 建筑静压预应力管桩施工中质量的标准和控制

4.1 对管桩身的垂直度进行控制的时候，应该特别注意第一根管桩身的垂直度，利用十字交叉的两个方向来对其垂直度进行观察和检测。如果发现垂直度出现了偏差，需要将管桩进行拔出对桩点进行回填再重新施工，不能强行的将管桩进行回扳调整，避免对管桩造成扳裂和断裂的现象发生。建筑静压预应力管桩施工中，如果桩身不能垂直的沉入，其出现的偏心会容易受力将造成桩体压碎裂，导致其桩体的承载力大大降低。

4.2 建筑静压预应力管桩施工中，使用的水准仪放置的位置，应该在离压桩机5米左右的地方。需要测定当时的水准线下送桩的长度，并且要在送桩设备上将相关的数据标记，对管桩进行送桩的时候，要分配专业的来对此进行观测，当送桩设备上的相关标记和水准线重合的时候，降低压装机运作的速度，到两条线完全重合。

4.3 对管桩的桩尖进行焊接的时候，不能只进行点焊就完事，需要对桩尖进行一周的满焊。静压预应力管桩施工设计的要求中，需要桩尖的地层，如果桩尖因焊接不牢，发生裂纹和脱落的情况，那么就会影响到管桩在土层中穿透的能力。

4.4 对管桩施压的时候，如果其没有沉入到设计的位置，需要对管桩进行截桩，这样会增加材料的浪费率，提高了桩头处理的费用，还会大大的降低了桩身的承载能力。静压预应力管桩设计和施工的时候，需要利用科学合理的相关技术措施，要满足技术中承载力的要求，将管桩沉入到设计的标准高度的位置上。

5 静压预应力管桩施工完毕后的检测

静压预应力管桩施工完毕后，需要根据相关的设计要求和检测技术的规范对管桩施工进行检测。主要对管桩的桩身完整性和单桩竖向抗压性进行质量和极限承载力的检测，如果静压预应力管桩施工完毕后，单桩竖向承载力没有达到设计要求的承载力强度，需要对其进行7天以上的嵌固期。然而单桩承载力强度的检测适合在静压预应力管桩施工完毕后的15±5天范围内进行。

在建筑工程施工过程中，需要大力推广静压预应力管桩的优点，同时进行技术改革和创新，进而适应不同地质、不同施工环境。

参考文献：

[1]李长好.建筑工程施工中静压预应力管桩的特点与施工技术分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012(23).

[2]李涛.对静压管桩在建筑施工中的技术分析[J].科技与生活，2010(13):70-71.

[3]李求会，潘寿宁.建筑工程建设中静压预应力管桩施工技术分析[J].城市建筑，2013(6):59.

[4]崔新成，王军培，袁华山，等.静压高强预应力管桩在高层建筑中应用[C].//2011年江苏省地基基础联合学术年会暨江苏省岩土力

预应力薄壁管桩 篇5

1 工程概况

福建某沿海公路地处冲海积平原,场区地形平坦,场地土为软弱场地土,为三类土场地。地层见多层深厚的流塑状淤泥、淤泥质粘土等软弱夹层,需进行有效的地基处理及防护。该路段地表为厚度1.5~2.0m不等的可塑状粘性土,其下一般为海积、冲积粘性土层和砂层,其中淤泥、淤泥质土层厚度8~35m不等,且含多层软土分布。受海积成因影响,软土层具有工程性质差,抗剪强度低、固结缓慢、压缩性大等特征,对工程沉降、稳定有较大的影响。

2 软土路基处理原则

本工程软土路基沉降控制标准:桥头、涵洞构筑物及一般路基部位其沉降控制标准应符合规范要求,桥头段及涵洞两侧与一般路基按坡率小于0.3%过渡。通过对全线软土的稳定、沉降分析计算,针对不同软基路段软土的分布情况、路基高度、构筑物布置以及工期等影响因素,分别采用PTC桩、CFG桩、小直径灌注桩复合地基等方法进行软基处理。由于新建道路临近既有高速公路,施工时应随时检查监测数据,出现异常应立即停止施工,查找原因。综合考虑软土层的分布、及填土层的厚度,本段路基主要采用预应力薄壁管桩(PTC桩)进行处理。

3 PTC桩设计方案

为确保路基稳定,满足使用要求,设计采用PTC桩复合地基进行软基处理。管桩采用PTC-0400X60 预应力管桩,桩身设计强度为C60 混凝土,按正方形布置,横向一般路段打至边坡线,桥台路段打至锥坡基础边线,桩间距为1.8~2.4m,桩长为13~40m,桩顶布设桩帽或联系梁。由于临近既有高速公路,考虑到振动对老路堤的影响,本工程采用静压法施工。为减少挤土效应,本工程采用开口型桩尖。

同时回填0.5m的级配碎石砂垫层,双向土工格栅放置在级配碎石砂垫层中间。以增强路基整体强度,减少不均匀沉降。见图1 所示。

预应力混凝土管桩具有质量稳定可靠、施工快速、单桩承载力大、工后沉降和不均匀沉降较小、工程地质适应性强、施工现场文明等优点。在处理深厚软土地基、充分发挥桩间土的承载力上有独特作用。

通过设置褥垫层及桩帽来保证桩与土共同承担荷载,并对软基处理进行超载预压6 个月,以使工后沉降差能满足行车的要求。

4 PTC桩施工工艺

4.1 施工设备选择

PTC桩施工一般采用锤击法和静压法。根据设计要求采用静力压桩机,压桩速度≥1m/min,一次压桩行程1.5~2.0m,压桩机自带压力表并经过标定,根据不同的单桩设计荷载选择不同的机型。本工程选择DZY-200 型全液压静力压桩机。

4.2 施工流程

清表整平→垫层压实→桩位放样→静压机就位→调整垂直度→静压第一节桩→起吊第二节桩→接桩→检查焊接质量和垂直度→静压第二节桩→ 重复前面的压桩工艺→检查整桩质量→开挖桩顶土,安装联系梁模板→绑扎钢筋,浇筑混凝土→铺筑碎石垫层,整平压实→报检。

沉桩时,各工序应严格按照操作规程施工,要连续进行,中途不得长时间停压,以避免桩周土体固结,对桩体产生较大的侧摩阻力,造成送桩困难。

4.3 施工控制要点

4.3.1 施工准备、原材料及其运输

因施工场地地基承载力较小,所以在施工前整平地表,在路基外侧开挖临时排水沟,填筑垫层土,压实厚度不小于0.25m,压实度达到90%,并形成不小于2%的排水横坡,以便满足设备行走的要求。

PTC管桩采用外径为0.4m,管壁厚度为0.06m,桩身混凝土强度为C60 的桩型,每批次管桩进场前,应进行随机抽样检查,桩身外观质量合格,无破损、无裂缝、无断筋、脱头现象,方可使用。

由于管桩长细比大,自重大,在起吊、运输过程中过大的动荷载容易使管桩产生环裂。在起吊时应采用两支点法或两头勾吊法,并在吊装过程中轻吊轻放,不得采用拖吊法。堆放时采用分层叠放,并错位而置。在工地现场堆放时,必须选择密实平整的场地或垫木支承,堆放不超过5 层。

4.3.2 压桩控制

要根据设计文件中的PTC桩桩基深度来进行桩的组合配置,施工时按照“长桩在下、短桩在上”的顺序进行施工。当桩基深度≥24m时,不超过3 节桩组合;当桩基深度≤24m时,不超过2 节桩组合;桩基深度≤12m时,不超过1 节桩。

第一节桩入土0.3~0.5m后检查和校整垂直度,垂直度控制在0.5%以内,开动压桩装置,严格记录压桩时间和各压力表读数,保持连续压桩并控制压桩速度在1~2m/min,桥头附近应控制在0.5~1.0m/min,按设计压桩力进行压桩,最大压桩力不得大于单桩桩身强度的竖向承载力设计值。

压桩顺序按“从内侧向外侧、每根桩先长桩后短桩”的顺序施工,在压后一排桩之前必须检查前一排桩的偏位情况。压桩结束后通过锤球法检查桩的打入深度,并记录每根桩的实测深度。为防止压桩机机械对已压桩桩头底破坏,桩顶高程应低于地面0.1m。

4.3.3 接桩控制

静压桩至原地面1.0m左右,停止静压进行接桩,接桩前,下节桩的桩头加上定位板,然后将上节桩吊放在下节桩端板上,依靠定位板将上下桩接直,其错位偏差控制在2mm以内。上下桩之间如有空隙,用楔形铁片全部垫实焊接牢固;管桩焊接之前,上下端表面用铁刷清理干净,直至其坡口处刷出金属光泽。焊接时分层焊接,在坡口四周先对称电焊6点,焊接由两个焊工对称施焊,焊接层数不得少于2 层,层间焊皮要清理干净,焊缝达到三级焊缝要求。焊接好的桩接头应自然冷却8min后再静压,严禁用水冷却或焊好即打,待自然冷却后,接头处全部涂上油漆,防止腐蚀。 见图2。

4.3.4 终压控制

开始施工PTC桩前应进行试桩,终压标准应根据设计要求、地质条件和桩身强度综合分析加以确定。正常情况按设计压桩力送桩,达到设计高程后持荷(正常压力)10min且每分钟沉降量不超过2mm后方可结束送桩。在同一地质类型地段,若出现静压力显著增加或送桩时静压力显著减小等异常情况,需暂停施工并及时报告监理,必要时增加静力触探等施工勘察补钻资料,分析和找出原因后提出处理措施。

PTC桩施工结束后,若有高出地面的桩头,注意保护,严防施工机械碰撞。机械挖土时,严格控制铲斗入土深度,防止碰桩,导致桩头破损。

4.3.5 桩帽、联系梁施工

碎石土褥垫层和土工格栅及桩帽的作用是增大桩土荷载分配比例,发挥桩与土的共同作用机理和协调变形能力,既可有效地提高复合地基的承载能力,又可减少沉降。本工程桩帽尺寸为1m×1m×0.3m,桩帽与桩身用钢筋焊接,桩帽施工采用反开挖桩侧压实的土体形成土模,采用C30 现浇混凝土施工,配两层钢筋网。联系梁采用0.4m×0.4m的钢筋混凝土,在横断面方向不断缝,纵向每5 排桩设一条(通长)断缝。

5 PTC桩处理软基试桩效果分析

为了检验PTC桩的加固效果,在大面积施工前进行了试桩,每段落试桩不少于4 根,试验过程中对桩、土、垫层进行监测,以检验是否满足工程承载力和沉降要求。单桩竖向抗压静载试验的原理是用接近于单桩实际工作条件的荷载进行加压的试验方法,确定竖向抗压的极限承载力。试验时采用分级加载。试桩试验结果见表1。

试验表明,在设计的410k N的特征值下,相关地质对应的桩长能满足承载力的要求,且沉降值满足设计要求。从施工过程和管桩的检测结果来看,工程所采用的PTC管桩施工工艺满足施工的要求,可用于该段软土路基的PTC管桩施工。

6 结束语

预应力薄壁管桩复合处理在解决路基沉降方面具有明显的优越性,生产采用工厂化生产,成桩质量可靠;耐久性好,单桩承载力高,工后沉降小。运输起吊方便,施工速度快、工期短,能显著提高路基承载力,减少沉降差异、效果理想,起到很好的作用,但其缺点为成本比较高。综合而言,该工艺不失为一种实用的地基处理方法,在处理深厚软土地基中值得推广应用。

参考文献

[1]南秋彩.探讨公路路桥过渡段施工技术[J],科技传播,2014(3):167-168.

预应力薄壁管桩 篇6

关键词：预应力薄壁管桩,公路,地基处理,软土

0 引言

深厚软土地基土的物理、力学性质很差,具有高含水量、高压缩性、低强度等特性,在工程实践中必须采取特殊的地基处理方法进行处理。目前软土地基处理常用方法有排水固结法、柔性桩复合地基法、半刚性桩复合地基法等[1],主要包含堆载预压、真空联合堆载排水固结预压、水泥搅拌桩法等。采用水泥搅拌桩等方法处理桥头段深厚软土地基,其加固深度受到限制,因此为了满足高速公路建设的技术标准要求,需要采用预应力管桩等刚性桩复合地基进行软基处理,使路基大部分沉降量在施工期内完成,尽量降低使用期的残余沉降量,以达到缓解桥头跳车及路基不均匀沉降的目的。

预应力管桩是预应力技术和离心制管技术相结合的产物。预应力管桩是预应力技术和离心制管技术相结合的产物,具有承载力高、经济性好、质量可靠、施工方便快捷等一些突出的特点[2,3]。

经过近十年来的努力与推广,管桩应用已经相当广泛,但是预应力管桩主要应用于工业与民用建筑地基处理,其在高速公路地基处理方面的运用较少,相关的工程实例也不多见。在工民建中应用时,通常采用桩筏(板)的形式,通过筏(板)将上部荷载充分传递到桩上面,如果直接将这种形式应用到公路工程上,则造价过于昂贵。所以预应力管桩应用到高速公路中通常会采用这种形式:在桩顶浇注一个桩帽,增加承受路堤荷载的面积,将路堤填土的大部分荷载通过路堤填料中的土拱效应传递到桩体,再传递到下卧土层中;为了尽可能地将桩间距拉大,在上部填土和桩头之间可以设置一层或多层加筋材料以将更多的荷载传递到桩上,这种基础可以称之为桩承式路堤(Piled embankment)[4]。这种桩承式路堤1987~1997年间在美国也有大量的应用[5],都取得了非常好的技术经济效果。在国内的扩建工程中,沪宁高速公路扩建、杭甬高速公路拓宽工程的一期工程[4]均采用了类似的处理方式。东南大学岩土所在连盐高速公路中就预应力薄壁管桩在深厚海相软土中的应用做了大量的试验研究和理论分析,取得了一些有意义的成果[6]。

1 试验研究

1.1 工程概况

连盐高速公路连云港段全长43 km,地处苏北滨海平原,沿线大部分地区为海积相、冲海积相沉积,工程地质条件复杂,软土分布广泛且工程性质差,具有高含水量、高粘粒含量、强度低、高压缩等不良特性。区内地表一般为厚1~2 m的硬壳层,下卧层为灰色淤泥或淤泥质(亚)粘土软土层,分布比较稳定,该层软土厚度在8.0~13.0 m之间。为了满足高速公路建设的技术标准要求,设计中采用了PTC管桩进行软基处理。本文选取其中某段作为试验段进行研究分析。该试验段主要土层分布如下所述:

1层素填土:黄色,松软,夹大量植物根茎。层厚0.40m。2-1层粘土:灰黄~黄灰色,流塑,层厚1.90m。2-2层淤泥:灰色,饱和,流塑,偶夹层面亚砂土、粉砂,层厚13.90m。4-1层亚粘土:黄褐~灰褐色,硬塑(局部软塑),层厚0.40m。4-1A层亚砂土:黄褐色,含云母、铁质,中密状态,中等压缩性,层厚2.30m。4-2层粘土:灰绿~灰黄色,软塑,层厚3.50m。4-4层亚粘土:灰黄色,硬塑,局部流塑,夹亚砂土、粉砂,层厚2.80m。4-5A层亚砂土夹亚粘土:灰黄~灰褐色,含少量铁锰质斑点,层厚1.60m。具体如图1所示。

预应力薄壁管桩刚性复合地基设计分别如下:设计采用的PTC管桩直径为400mm,壁厚70mm,桩长24m,由两节12m长的单根管桩组成,分上、下两节施工,采用端板焊接接头,桩底开口未设桩靴,采用锤击法施工。为减小差异沉降,采用过渡性设计从桥头到一般路段桩间距依次为2.0m、2.5m和3.0m,具体见文献[6]中所述。

桩位在平面上呈正方形布置,处理范围至护坡道外侧。施工前首先清理表面,桩体施工完毕后施工桩帽,桩帽混凝土等级为C20,PTC管桩间距3m时,采用桩帽尺寸为1.4 m×1.4 m×0.3m;间距为2m和2.5m时,采用桩帽尺寸为1.2 m×1.2 m×0.3m。并于桩帽上部铺设40cm厚的碎石垫层。在碎石垫层中部(距碎石垫层顶部分别为10cm和30cm)设置两层刚塑双向土工格栅,土工格栅双向拉力标准值N>80k N/m,延伸率<10%。

1.2 打桩期间试验研究

1.2.1 承载力试验分析

对两根PTC管桩分别进行了静载试验以及跟打和复打的高应变动力检测。以检验PTC管桩的承载性能。

(1)静载试验

静载试验根据中华人民共和国行业标准《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》[7](JTJ017-96)中规定的“荷载试验”进行,采用慢速维持荷载法,如图2所示。分别进行了单桩和单桩复合地基共4组测试。从图3中可以看出,1#和2#单桩复合地基的荷载-沉降曲线陡降段明显,可取1925k N作为该单桩复合地基的极限承载力,比单桩承载力(1650k N)有较大的提高。

(2)高应变动力测试

高应变动力检测采用PDA-PAK型桩基动测分析系统(美国产)。测试结果如图4、图5所示,分析如下:1#桩单桩跟打极限承载力为1001.7k N,复打(施工结束后81d)极限承载力为1689.0k N,提高了69%;2#桩单桩跟打极限承载力为865.2k N,复打(施工结束后81d)极限承载力为1614.0k N,提高了87%。管桩在打桩当天跟打试验时,单桩桩身轴力主要由桩端和桩管中的土塞承担,81d后复打时,桩端部分阻力明显变小;另外打桩当天跟打试验时,由于土层扰动,单桩桩侧摩阻力仅上段少量分布,81d后复打时,单桩桩侧摩阻力均有发挥,下半段更为明显。由荷载-沉降曲线对比,可见高应变试验与静载荷试验具有较一致的结果。

1.2.2 管桩施工中对桩周土强度的影响

通过施工前后对桩周土体的静力触探现场测试发现,群桩施工后导致桩周具有强结构性的连云港地区天然沉积土的结构发生破坏,从而导致桩周土强度的降低,而且该土层强度很难恢复。径向影响范围超过1.0m,且影响程度比单桩要大。对于亚粘土夹亚砂层,由于打桩引起的挤密作用,导致土体强度得到增强。该试验段的地表主要为杂填土,由于受施工、施工机械以及下雨等综合因素的影响,浅层桩周土的强度降低很多,且难以恢复。施工后1d土体强度降低最多,其后强度得到逐渐恢复,但是软土层土体强度短期内很难恢复到原状土水平。

1.3 填筑期试验研究

1.3.1 桩帽底下土压力测试

图6给出了桩帽下面土压力盒的埋设情况,给出了各土压力盒的编号,其中一个桩帽下遭到破坏。由图7可见,在填筑期桩帽下埋设的土压力盒所测土压力随着填土高度的加大,各土压力盒对应的土压力值也在逐渐上升,但增幅偏缓,单桩复合地基中土也开始承载部分填土荷载。填筑结束后,预压期内随时间发展土压力变化较小,预压后期及预压土卸载后土压力则有减小的趋势。上述结果表明,PTC管桩复合地基调动和发挥了桩间土的承载能力,随着填土高度和荷载的增大,桩间土的承载能力也逐渐得到发挥,反映桩土应力是不断协调发展的,共同承担上部路堤荷载。

1.3.2 路堤沉降分析

沉降观测断面埋设3个沉降板,分别在路堤中心以及两侧路肩处,以左中右区分。

图8为本试验段左中右3个观测点的沉降随路堤填筑高度的发展曲线,可见自路堤填筑以来沉降曲线发展一直较为平缓,但在最后一次填土中,三点沉降均出现了陡增现象,以后趋于平稳,到最近一次观测3个点沉降值均超过了150mm,左中右沉降分别为154mm、165mm、153mm,但从整体看,3个测点沉降值始终相差不大。从观测数据可以发现,该路段的沉降稳定较快,目前沉降观测仍在进行,但是基本保持不变,由此可见刚性桩复合地基在高速公路软基处理中的优势所在。

1.3.3 土体侧向变形分析

测斜管埋设在试验段路堤两侧坡角处,以左右区分。土体侧向变形观测平均每月测两次,测试结果如图9所示。由图9可见,左右两侧土体最大侧向变形均发生在地表附近,数值很小,到12月16日,左侧最大侧移量仅为5.98mm,右侧最大侧移量出现在10月25日(填土高2.55m)为7.42mm,但经过1个月后再次填土,侧移量已减小到6.84mm。另外,左右两侧侧向变形的影响深度也不尽相同,右侧影响深度达25m,但是侧向变形在数值上很小,体现了PTC管桩处理深厚软土地基具有很好的稳定性。

2 结论

深厚软土地基处理是高速公路建设中的难点问题,本文针对带桩帽预应力管桩和土工格栅垫层的新型处理方法进行了分析。利用一个典型的工程实例,给出了工程地质资料和具体的设计参数,并提供了土压力、沉降和侧向变形现场实测资料,显示了这种处理方法在控制工后沉降和差异沉降方面的优越性,其承载力高,具有高可靠性、施工速度快等优点,说明了应用的可行性;而且只要合理地控制桩帽的尺寸和桩间距的大小,采用大桩帽大桩距的设计思想并配以合适的加筋垫层,就可以有效地控制造价,达到经济合理的目的。因此这种处理软基的新方法可以作为深厚软土地基处理设计的参考和借鉴。

参考文献

[1]刘松玉.公路地基处理[M].南京:东南大学出版社,2000.

[2]阮起楠.预应力混凝土管桩[M].北京:中国建材工业出版社,1999.

[3]史佩栋.实用桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

[4]陈云敏,贾宁,陈仁朋.桩承式路堤土拱效应分析[J].中国公路学报,2003,17(4):1~6.

[5]Han Jie,Akins,Ken.Use of geogrid-reinforced and pile-supported earth structures[J].Geotechnical Special Publication,2002,116(I):668~679.

[6]余闯.路堤荷载下刚性桩复合地基理论与应用研究[D].东南大学博士学位论文,2006.

预应力薄壁管桩 篇7

根据原建设部建标[2007]127号“关于印发《2007年建设部归口工业产品行业标准制订、修订计划》的通知”,《预制高强混凝土薄壁钢管桩》被正式列入2007~2009年度建设行业标准制定计划,该标准的起草工作由嘉兴学院管桩应用技术研究所、上海二十冶工程技术有限公司负责,并邀请了部分相关单位组成建设行业标准制定工作小组,共同完成该项标准的制定工作。

1制定目的

随着我国现代化建设事业的大力推进,重大建设工程基础用桩的需求不断增长,由上海二十冶金混凝土构件有限公司等单位开发的预制高强混凝土薄壁钢管桩在上海宝钢建设工程得到了很好的应用。大量的工程应用表明,这种新型的预制高强混凝土薄壁钢管桩,充分利用钢材和混凝土两种材料的特性,其抗锤击能力比PHC桩好,又能穿透较厚的较硬土层,而桩材的生产成本又较钢管桩(SP桩)或钢管混凝土灌注桩(SCP桩)节省,不但有钢管桩的韧性和较高的抗拉强度,还具有PHC管桩强度高、价格合理的优点,技术经济效益显著。目前,该产品全国每年已经具有一定生产规模,已成为我国生产和使用量较大的一种新型水泥混凝土制品。预制高强混凝土薄壁钢管桩产品对保证建设工程的质量具有重要意义,在本标准制定前国内没有预制高强混凝土薄壁钢管桩的产品标准,给预制高强混凝土薄壁钢管桩产品的生产、检验及基础工程的设计、施工、验收、推广等带来许多困难。本标准的制定,将完善预制高强混凝土薄壁钢管桩产品的生产、检测、验收等,规范预制高强混凝土薄壁钢管桩产品的工程设计、施工、选用,以适应钢管桩产品的发展需要,给基础工程的质量提供更为可靠的技术保证。该标准的制定对预制高强混凝土薄壁钢管桩产品的推广应用及建设工程的发展将产生十分积极的促进作用。

2国内外标准

国内:与本产品标准相近的标准有:中华人民共和国电力行业标准DL/T 5030-1996《薄壁离心钢管混凝土结构技术规程》,1996年10月1日实施。宝山钢铁股份有限公司为了在该公司内更好使用预制高强混凝土薄壁钢管桩,专门编制了企业标准Q/BGJ019-2005《TSC桩(薄壁钢管离心混凝土管桩)产品质量验收规程》和Q/BGJ020-2005《TSC桩(薄壁钢管离心混凝土管桩)施工与质量验收规程》,以规范组织生产、施工、验收。

国外:在日本,预制高强混凝土薄壁钢管桩已经是一个成熟的产品,大约占日本地基基础用桩数量的5%左右。日本是一个地震多发国家,由于常用的混凝土管桩的脆性较大,因此,对于具有较好抗弯性能和抗冲击性能的预制高强混凝土薄壁钢管桩,普遍得到建设工程技术界的欢迎,但由于这个产品的含钢量较大,价格较高,工程设计时常采用与PHC管桩配桩使用,因此,尚没有PHC管桩的生产规模大。

没有查询到国外预制高强混凝土薄壁钢管桩的产品技术标准。

3标准条款的主要说明

本标准共分十章:1.范围;2.规范性引用文件;3.术语和定义;4.分类、规格与标记;5.原材料;6.要求;7.试验方法;8.检验规则;9.标志、产品合格证;10.贮存和运输。

本标准是根据我国预制高强混凝土薄壁钢管桩的生产和使用现状进行编制的,现将有关条文的内容说明如下。

条款1范围

规定了本标准内容和适用范围。

本标准适用于工业与民用建筑、港口、市政、桥梁、铁路、公路、水利、电力等工程使用的预制高强混凝土薄壁钢管桩。

本标准虽然是建设行业标准,主要规范预制高强混凝土薄壁钢管桩产品在建设行业的生产、设计、施工、检测、验收等,但目前预制高强混凝土薄壁钢管桩产品主要除用于工业与民用建筑、市政等工程外,港口、桥梁、铁路、公路、水利、电力等工程也多有使用,本标准的技术要求、试验方法、检验规则等条款均适用。

条款2规范性引用文件

根据GB/T1.1-2000《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写规则》第6.2.3条的规定,列出标准正文中引用的标准文件一览表。

条款3术语和定义

在采用牌号为Q235B或Q345B的钢板(钢带)经卷曲成型焊接制成的钢管内浇注混凝土,经离心成型,混凝土抗压强度不低于80MPa,具有承受较大竖向荷载和水平荷载的新型基桩制品称为预制高强混凝土薄壁钢管桩。

预制高强混凝土薄壁钢管桩的定义主要根据日本预制高强混凝土薄壁钢管桩产品的生产和使用情况,小规格的预制高强混凝土薄壁钢管桩一般采用Q235B或Q345B二种材料,大规格的预制高强混凝土薄壁管桩一般采用Q345B为主。同时,由于预制高强混凝土薄壁钢管桩的桩身较长,一般生产中均采用泵送浇注混凝土方式加料;另外,还强调了这种桩型的主要承受荷载的特点。

日本这类桩的代号为SC桩,本标准在SC前面添加T字母,意思就是英文中的Thin-wall,即“薄壁”。

条款4产品分类

条款4.1 预制高强混凝土薄壁钢管桩按钢管的材质型号不同,分为两种型号:采用Q235B的钢管为I型预制高强混凝土薄壁钢管桩;采用Q345B的钢管为Ⅱ型预制高强混凝土薄壁钢管桩。在日本,对于SC桩根据采用的混凝土强度不同,分为80MPa和105MPa两种类型。目前,由于我国混凝土强度工业化生产要达到105MPa的难度较大,所以在产品分类中,不考虑混凝土强度的分类。

条款4.2 预制高强混凝土薄壁钢管桩的产品规格系根据桩的公称直径确定。目前生产和使用的主要规格有:覫400mm、覫500mm、覫600mm、覫800mm、覫1000mm、覫1200mm等6种,见图1和表1。覫300mm、覫700mm、覫900mm等在日本也有生产,但目前国内很少在工程中应用,在本次标准的制定中没有列入主要规格。

L—长度;D—外径;t—桩壁厚度;ts—钢管厚度

由于国内现有的预制高强混凝土薄壁钢管桩产品均是利用生产先张法预应力混凝土管桩的设备来生产的,生产管桩的钢模用于生产预制高强混凝土薄壁钢管桩,因预制高强混凝土薄壁钢管桩产品一般均采用螺旋焊接管,焊接管的焊接处往往存在2mm左右的焊接突起部位,所以预制高强混凝土薄壁钢管桩的实际桩身外径往往要比管桩钢模小4mm。为了方便使用,将采用公称直径作为预制高强混凝土薄壁钢管桩规格的依据。

在日本的预制高强混凝土薄壁钢管桩中,根据不同的工程特点需要,可以使用不同的钢管壁厚,以满足不同的使用力学性能。本标准在选用钢管壁厚时,对于6~10mm壁厚系列的,以1mm作为设计系列级差,在10~20mm壁厚系列的,以2mm作为设计系列级差。

另外,规格为覫400~覫600mm系列的产品,主要用于工业与民用建筑,根据使用及施工特点,其单节桩长最大15m较为适合;对于覫800~覫1200mm系列的产品,主要用于码头及海洋工程,根据使用及施工特点,其单节桩长最大40m较为适合。

根据供需双方协议,也可生产其它规格、壁厚、钢管壁厚、长度、钢材材质等的预制高强混凝土薄壁钢管桩,以满足实际工程的需要,但是这些产品是非标产品,需要专门设计计算,本标准的检验及验收的方法等可以参照执行。

条款4.3 结合本产品的特点,本标准由代号、桩分类、桩公称直径、桩壁厚、钢管壁厚、单节桩长、本标准编号等七部分作为预制高强混凝土薄壁钢管桩标记的主要参数。有了这些主要参数后,看到产品标记,很快就可以知道产品的特点,可以计算相应的结构力学技术指标。

条款5原材料

条款5.1 预制高强混凝土薄壁钢管桩生产一般采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,这三种水泥的早强性能好,产品的混凝土强度容易得到保证;粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等由于其早强性能较差,产品的混凝土强度保证性较差一些,没有被列入推荐使用范围。

条款5.2.1~5.2.2 近年来,优质建筑用天然砂资源越来越少,人工砂逐渐代替天然砂,但人工砂一般比天然砂粗些,但仍然可以满足生产和产品质量的要求,因此,标准中对细集料作了特别说明。近年来,工程界对混凝土结构的耐久性十分重视,标准中对集料的含泥量、氯离子含量和硫化物及硫酸盐含量加以了明确。

条款5.3.1~5.3. 2预制高强混凝土薄壁钢管桩的钢管生产一般均采用钢板螺旋焊接,钢管的圆整情况对生产的预制高强混凝土薄壁钢管桩质量直接产生影响,本标准中提出对钢管椭圆度的检验验收要求。行业标准SY/T 5040《桩用螺旋焊缝钢管》中对钢管壁厚极限偏差、焊接质量等技术指标已经作了明确规定,本标准直接引用。

条款5.3.3 为了保证焊接质量,预制高强混凝土薄壁钢管桩的桩身钢管与端板之间的焊接应该设置坡口,这样可以有效保证产品的力学性能。

条款5.3.4 虽然预制高强混凝土薄壁钢管桩的含钢量较大,但在采用锤击法施工时,桩头部位的应力非常集中,毕竟这种产品属于非预应力构件,在桩端部设置一定数量的端部锚固钢筋或钢筋骨架,对保证施工时桩身的完整性具有很大的作用。与GB13476《先张法预应力混凝土管桩》一样,端部锚固钢筋或钢筋骨架的材料构成等应符合国家有关标准的技术要求。

条款5.3.5 在采用正常焊接技术前提下,为了确保预制高强混凝土薄壁钢管桩用端板与钢管的焊接,本标准规定这两种材质应相同。若这两种材料的材质不同,很难达到好的焊接效果。

条款5.3.6 若钢管内外表面存在油污等,将影响与混凝土的粘结,从而影响预制高强混凝土薄壁钢管桩的产品质量。本标准规定钢管应清除油污,内外壁表面不准锈蚀。

条款5.3.7 随着基础施工技术的发展,地下水中含有腐蚀性介质的案例越来越多。为了使钢管在这样的地质条件下具有很好的长期工程性能,对预制高强混凝土薄壁钢管桩的钢管表面技术处理是十分必要的。由于有关技术内容较多,本标准附录B中作了具体详细的叙述。

条款5.6.1~5.6.2 硅砂粉、粉煤灰、磨细矿渣微粉、硅灰等掺合料的应用技术在预制高强混凝土薄壁钢管桩生产中已经逐渐推广,对改善混凝土性能、提高预制高强混凝土薄壁钢管桩产品质量、降低生产成本等有十分积极的意义。但对于一些新型掺合料的使用,本标准要求必须进行使用前的试验验证,确认符合混凝土质量和预制高强混凝土薄壁钢管桩质量要求后,才能使用。由于现阶段我国的科技管理作了调整,不再建议采用“技术鉴定”的方式(改为“项目验收”等),因此本标准提出试验确认的要求。

条款5.7 对预制高强混凝土薄壁钢管桩产品而言,混凝土也是一种原材料,混凝土的质量控制对预制高强混凝土薄壁钢管桩的质量十分重要,国家已经颁布了混凝土质量控制标准GB50164,预制高强混凝土薄壁钢管桩生产中混凝土质量控制可以参照这项国家标准,但是这项标准主要针对建筑工程中的普通混凝土,特别是预制高强混凝土薄壁钢管桩生产中混凝土集料引用GB/T14684《建筑用砂》和GB/T14685《建筑用卵石、碎石》(注:我国混凝土砂石料标准存在2类标准———国家标准和建设部行业标准,我国水泥制品行业的标准体系中均引用砂石料的国家标准,但建设行业的标准体系中却引用建设部的行业标准),而GB50164标准引用的混凝土集料标准却是建设部的行业标准,因此,预制高强混凝土薄壁钢管桩的混凝土生产的质量控制要完全执行GB50164标准还是存在标准体系的差异,但是可以参照GB50164的有关规定执行。

条款6要求

条款6.1 严格讲,混凝土制品的混凝土强度是指制品结构中混凝土的强度,而不是指采用制品生产过程中的新拌混凝土制作的试件经同条件养护后测定的试块强度。“预制高强混凝土薄壁钢管桩的混凝土强度”和“预制高强混凝土薄壁钢管桩用混凝土强度”是两个不同的概念,后者就是通常所指的立方体抗压强度。两者差异的主要原因是由于制品与混凝土试件的成型方式不同。但是,现在的测试技术还没有能力直接测定制品结构中的混凝土强度(注:混凝土无损检测的可靠性不强,如钻芯检测混凝土强度,在其钻芯过程中必然对混凝土细观结构产生破坏,从而影响其强度检测结果的可靠性),参考GB13476-1999标准的编制说明,大量的试验研究表明,对于W/C为0.3左右的低水灰比离心混凝土,与制品同条件养护的标准试件的强度与桩身结构强度基本接近,因此,在实际生产质量控制中,可以用混凝土立方体试件的抗压强度来表征预制高强混凝土薄壁钢管桩的结构混凝土强度。本标准规定的预制高强混凝土薄壁钢管桩的混凝土设计强度为80MPa,混凝土的强度就是指同条件养护的混凝土试件的强度。

条款6.2 预制高强混凝土薄壁钢管桩产品与先张法预应力混凝土管桩相比,其生产的影响因素较少,外观质量的缺陷较少,本标准主要就:桩端面平整度、桩内表面混凝土塌落、桩身钢板凹陷、桩内表面露筋、桩内壁混凝土裂缝等5个方面作出技术要求。由于预制高强混凝土薄壁钢管桩采用离心工艺,桩身内壁往往存在一定数量的浮浆,而这些浮浆由于水泥的比例较大,干燥过程中收缩较大,没有形成强度,在预制高强混凝土薄壁钢管桩内壁的浮浆层表面常常开裂,裂缝很细小,也很浅,在水浸泡时又会很快闭合,对桩身结构不会造成大的损伤。与GB13476标准的规定一样,对于这类结构裂缝,标准中允许其存在。

参考GB/T 11836-2009《混凝土和钢筋混凝土排水管》标准,根据预制高强混凝土薄壁钢管桩产品外观质量的重要性程度的不同,将具体的技术指标分为A和B两类。

条款6.3 本标准主要对预制高强混凝土薄壁钢管桩产品的尺寸偏差项目:桩长L、外径D、桩身弯曲度、端板外内径、桩端部倾斜、壁厚(含钢管)等6个项目作出具体规定。这些项目主要也是结合国标GB13476的相关规定提出的。

参考GB/T 11836-2009标准,根据预制高强混凝土薄壁钢管桩产品尺寸偏差的重要性程度的不同,将尺寸偏差的具体技术指标分为A和B两类。

条款6.4 抗弯性能

根据电力行业标准DL/T 5030-1996《薄壁离心钢管混凝土结构技术规程》,结合JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》和国家建筑标准设计图集03SG409《预应力混凝土管桩》,对《预制高强混凝土薄壁钢管桩》行业标准中桩身竖向承载力设计值、预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身的极限弯矩等力学性能指标作计算确定。

预制高强混凝土薄壁钢管桩的结构基本尺寸见表1,钢管采用由牌号为Q235B或Q345B的钢板,钢板的牌号及厚度根据现有生产企业情况,同时参考日本同类企业产品的相关技术参数确定的。

(1)桩身竖向承载力设计值的计算

根据电力行业标准DL/T 5030-1996第4.1.1条,轴心受压短柱的极限承载力设计值按(1)式计算:

式中,As—钢管的截面面积,mm2;

fs—钢管的抗压强度设计值,MPa;Q235B取215MPa,Q345B取315MPa;

Ac—混凝土的截面面积,mm2;

fc—混凝土的抗压强度设计值,根据GB50010-2002,C80混凝土取35.9MPa;

N0—轴心受压短柱的极限承载力设计值,k N。

根据预制高强混凝土薄壁钢管桩锤击施工的特点,结合JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》和国家建筑标准设计图集03SG409《预应力混凝土管桩》,考虑预制高强混凝土薄壁钢管桩在施工过程中对桩身结构的损伤,在预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身竖向承载力设计值计算时,应乘一个“基桩成桩工艺系数”￠c,具体见式(2):

式中,Nu—预制高强混凝土薄壁钢管桩轴心极限承载力设计值,k N;

￠c—基桩成桩工艺系数,取0.7。

(2)预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身的极限弯矩计算

按DL/T 5030-1996标准中第1.5条,计算预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身极限弯矩Mu(见表2),具体如下:

式中,Mu—预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身极限弯矩,k N·m;

ф—预制高强混凝土薄壁钢管桩的含钢特征值,ф=As×fs/(1.3Ac×fc);

r—预制高强混凝土薄壁钢管桩截面的外半径,mm。

其他符号意义同前。

(3)验证

这样计算后的结果与检验数据相比,有5%~15%左右的富裕值,这也符合现有实际情况。

条款7试验方法

条款7.1 新拌混凝土抗压强度试验方法直接引用GB/T 50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GB 50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》国家标准的有关内容。由于预制高强混凝土薄壁钢管桩生产采用蒸汽养护方式,根据国标GB 50204,可以在蒸汽养护结束并在试件拆模后置于标准养护条件下养护,至总龄期28d后进行混凝土抗压强度试验。

参照GB 13476相关的规定,本标准提出,对于采用压蒸养护生产工艺,混凝土试件进行抗压强度检验的龄期为1d。检验脱模混凝土抗压强度时,由于混凝土试件比较热,在热的状态下测得的混凝土强度较冷的状态下的混凝土强度低,为了统一试验方法,本标准规定脱模混凝土抗压强度检测时,混凝土试件拆模后必须冷却至常温时再进行试压。

检验混凝土出厂强度时,混凝土试件拆模后与预制高强混凝土薄壁钢管桩作同条件自然养护,这样才能反映预制高强混凝土薄壁钢管桩产品的实际结构强度。

混凝土抗压强度试验方法统一按照符合国标GB T 50081的有关规定进行。

条款7.2~7.3 参照GB13476相关的规定,结合预制高强混凝土薄壁钢管桩的特点,提出了预制高强混凝土薄壁钢管桩的外观质量、尺寸允许偏差等试验方法。

条款7.4 由于抗弯试验内容较多,标准在附录C中专列,具体就试验过程作详细的叙述。

条款8检验规则

条款8.1 作为产品标准,产品的检验一般分为出厂检验和型式检验两类。

条款8.2.1 出厂检验为预制高强混凝土薄壁钢管桩产品交货时必须进行的检验,应包括混凝土抗压强度、外观质量、尺寸允许偏差等3个项目。一般由厂级质量检验部门在产品堆放时分批进行验收,产品经出厂检验合格,才能作为合格品交付,防止不合格品出厂。

条款8.2.2.1 出厂检验时混凝土抗压强度检验的批量和抽样按GB/T 50081的有关规定执行。

条款8.2.2.2 外观质量和尺寸偏差的检验抽样以连续生产10000节为一检验批,但在三个月内生产总数不足10000节时仍作为一检验批,从中随机抽取10节进行检验。

条款8.2.3.1 出厂检验时混凝土抗压强度的检验应按GB/T 50081执行。

条款8.2.3.2~8.2.3.3 参照GB13476相关的规定,结合预制高强混凝土薄壁钢管桩的特点,提出了预制高强混凝土薄壁钢管桩外观质量、尺寸偏差的检验评定。对于外观质量和尺寸偏差中的A类检验指标,必须全部达到;对于每项B类检验项目的超差不超过2根,B类项目的超差不超过2项。这样,更加符合生产实际的控制情况。

条款8.2.3.4 混凝土抗压强度、外观质量和尺寸偏差全部合格,则判该批产品为出厂检验时合格,否则判为不合格。

条款8.3.1~8.3.2 型式检验是对产品各项质量指标进行全面检验,即对标准中规定的技术要求全部进行检验或检查,以评定产品质量是否全面符合标准,是否全部达到设计质量要求。型式检验一般由厂级技术检验部门或有关质量监督检测部门在下列情况之一,对产品质量进行检验:

a)当新产品投产或老产品转厂生产的试制定型鉴定;

b)当结构、材料、工艺有较大改变时;

c)生产企业每一年必须进行型式检验一次;

d)停产半年以上恢复生产时;

e)出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时。

包括混凝土抗压强度、外观质量、尺寸偏差、抗弯性能等项目,必要时经协商,还可增加试验项目。

条款8.3.3 在同规格、同型号的出厂检验合格的产品中随机抽取10节进行外观质量和尺寸偏差检验,10节中随机抽取二节进行抗弯性能检验。

条款8.3.4.1 型式检验时混凝土薄壁钢管桩的混凝土抗压强度的检验按GB/T 50081的规定进行。

由于预制高强混凝土薄壁钢管桩的生产规模较大,混凝土试件的制作量很大,生产过程中混凝土试件不可能留置太多,同时,受试件龄期的影响(一般为28d,超过此期限后缺少统一性和对比的意义),型式检验不可能采用留置的混凝土试件进行检测。参照其它水泥制品相关标准,本标准采取检查同龄期批次预制高强混凝土薄壁钢管桩的混凝土抗压强度检验的原始记录。

也有一些质量监督部门,采取当场检测混凝土试件的办法,相对而言其可靠性要高一些,但由于试件的留置所限,采用的混凝土试件并非与管桩产品的批次相对应,有些企业采取临时加工的办法,因此,也存在不确定性。

条款8.3.4.2~8.3.4.4 同本标准8.2.3.2和8.2.3.3条文。

条款8.3.4.5 在混凝土抗压强度、抗弯性能、外观质量和尺寸偏差全部合格时,则判该批产品为型式检验合格,否则判为不合格。

条款9标志、产品合格证

条款9.1.1~9.1.2 标志应位于距端头1.5mm处的桩外表面,标志的内容包括制造厂的厂名或产品注册商标、预制高强混凝土薄壁钢管桩的标记、制造日期或预制高强混凝土薄壁钢管桩的编号、合格标识。

条款9.2 产品合格证应包括下列内容:a)合格证编号;b)采用标准编号;c)预制高强混凝土薄壁钢管桩规格、型号、长度、桩壁厚及钢管壁厚;d)产品数量;e)混凝土抗压强度;f)制造日期或编号;g)制造厂厂名、出厂日期;h)检验员签名或盖章(可用检验员代号表示)。

条款10贮存和运输

条款10.1.1~10.2.3标准强调预制高强混凝土薄壁钢管桩堆放场地应坚实平整;预制高强混凝土薄壁钢管桩应按规格、型号及长度分别堆放,这样便于产品的出厂管理;堆放层数不宜超过表3的规定,堆放层数太高,容易出现桩身折断、开裂等质量事故;预制高强混凝土薄壁钢管桩吊装时应轻起轻放,严禁抛掷、碰撞、滚落,并符合设计吊点的位置要求;预制高强混凝土薄壁钢管桩在运输过程中应捆绑牢固,防止运输过程中碰撞、滑动及滚落,减少伤亡事故。

条款附录A(资料性附录)预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身轴向承载力设计值

预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身轴向承载力设计值应根据试验确定,若没有试验资料时,可以参照表4选用。

条款附录B(资料性附录) 预制高强混凝土薄壁钢管桩的钢管防腐处理

条款B.1 用于腐蚀环境下,预制高强混凝土薄壁钢管桩必须进行防腐处理,并根据陆上工程、海港和河港工程的不同使用条件,选用不同的防腐措施。

条款B.2 预制高强混凝土薄壁钢管桩常用的防腐措施有:a)防护层保护,即外壁采用热喷涂锌(铝)加环氧沥青油漆封闭,或加覆多层防腐涂层;b)增加钢管壁厚预留腐蚀余量;c)水下采用阴极保护。

条款B.3 预制高强混凝土薄壁钢管桩采用防护层保护时应符合以下要求:a)预制高强混凝土薄壁钢管桩防护层所用的涂料质量应符合设计要求;b)钢管防护层底层涂装前应将钢管表面的铁锈、氧化层、油污、水气杂物等清理干净;钢管宜采用喷元或喷砂等工艺除锈,涂装前钢管表面粗糙度应符合有关规定;c)防护层底层涂装应在钢管成形后、泵入混凝土前进行。拼接桩,在焊缝两侧各100mm范围内,焊接前不涂底层,待拼装焊接后再进行补涂;d)防护层涂层施工应在预制高强混凝土薄壁钢管桩出厂前进行,并根据涂料的性质和涂层层数、厚度确定合理的施工工艺。

条款附录C(规范性附录) 预制高强混凝土薄壁钢管桩抗弯性能试验方法

预制高强混凝土薄壁钢管桩抗弯性能试验方法主要参考国家标准GB13476中管桩的抗弯试验方法确定。

当抗弯试验用的预制高强混凝土薄壁钢管桩长度过短时,抗弯性能试验的检验值易受剪切力的影响。根据日本有关同类产品标准中的检验规定,只有当预制高强混凝土薄壁钢管桩长度L满足:L≥5×(6D+1.0)/3时,可以消除剪切力的影响,按此条件得到试验用的最短单节桩长。

预制高强混凝土薄壁钢管桩不是大型混凝土构件,试验加载过程的受力稳定较快,结构加载过程中的持续荷载时间不必太长,本标准规定为3min。

弯矩计算公式与国标GB13476一致。考虑到抗弯试验时加载跨度的影响,对于规格较大且长度超过15m的预制高强混凝土薄壁钢管桩,加载的跨度根据GB50152《混凝土结构试验方法标准》作了相应的调整。

预制高强混凝土薄壁钢管桩抗弯试验极限荷载的确定比先张法预应力混凝土管桩要复杂,在加载到极限时不一定如管桩产品检验时那样出现:a)受拉区混凝土裂缝宽度达到1.5mm;b)受拉钢筋被拉断;c)受压区混凝土破坏等三种破坏状态。

预制高强混凝土薄壁钢管桩是高强混凝土与钢管的一种复合结构,含钢量大,它的受力特点就是延展性好、受力时的塑性变形较大,因此不能象确定预应力混凝土管桩那样加以判定是否达到受力极限状态。另外,预制高强混凝土薄壁钢管桩结构中的混凝土被钢管包裹在管壁内,混凝土开裂情况又不易观察,所以在判定时主要结合钢管离心混凝土薄壁电杆抗弯试验方法。具体判定的抗弯试验极限状态的检验标志为如下三个方面之一:

a)受压区钢管鼓曲或混凝土破坏时;

b)继续加荷时但荷载值不再增加或受拉区钢管开裂时;

c)试验加荷时后一级荷载的应变值大于前一级荷载应变值的5倍时。

4结束语

预制高强混凝土薄壁钢管桩是近年来研发的一种新型基桩材料,预制高强混凝土薄壁钢管桩产品在浙江、上海、安徽、江苏、福建等地区使用近8年。经过3年的制定工作,建设部于2009年12月15日在上海召开《预制高强混凝土薄壁管桩》标准审查会,该标准送审稿通过了专家审查,并经局部修改后,标准的报批稿于2009年12月上报住房与城乡建设部。

2010年5月18日,住房与城乡建设部正式下发通知,《预制高强混凝土薄壁钢管桩》建设行业标准(标准号JGJ/T 272-2010)自2010年5月18日发布,2010年12月1日起实施。本标准的实施,将明确规范预制高强混凝土薄壁钢管桩生产企业的质量控制要求,对进一步提高产品的质量、保证建设工程设计、施工、检测、监理、验收等质量将起到十分积极的作用。

本标准是在充分调研国内预制高强混凝土薄壁钢管桩生产的基础上提出的。由于编者的水平有限,加上技术的发展十分迅速,JGJ/T272—2010标准在实施过程中肯定会有许多需要完善和提高的内容,欢迎行业同仁对标准条文及相关的事项给予联系,以便将标准的制修定工作尽可能跟上时代的发展,努力使我们的标准工作为大家服务好。

摘要：简述了建设行业标准JGJ/T 272-2010《预制高强混凝土薄壁钢管桩》的编制背景、编制目的和意义,详细说明了标准条文的具体内容,提出了实施过程中应注意的问题。

预应力薄壁管桩 篇8

现浇混凝土薄壁管桩(以下简称PCC桩)是河海大学岩土工程科学研究所自行研制开发的一项专利技术,它吸收了预应力混凝土管桩、振动沉管桩和振动沉模薄壁防渗墙等技术的优点。现浇薄壁管桩桩身强度高,混凝土标号可从C10～C30,直径可达1.5 m,有效加固深度可达25 m以上,施工工艺简单,可操作性强,便于质量控制监督,单桩承载力高而造价相对较低。

该方法采取自动排土振动灌注而成管桩,它依靠管腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣的保护下打入预定的设计深度,在腔体内浇筑混凝土,之后振动拔管,从而形成沉管、浇筑、振动提拔一次性直接成管桩的新工艺,保证了混凝土在槽孔内良好的充盈性和稳定性。为了保证桩与土共同承担荷载,并调整桩与桩间土之间竖向荷载及水平荷载的分担比例,以及减少基础底面的应力集中问题,在桩顶设置褥垫层。具体为管桩中的混凝土达到设计强度后,在桩顶铺设一层砂石垫层,并在砂石垫层中放置土工格栅,使桩间土与管桩一同发挥作用,从而形成现浇管桩复合地基。

2 工程概况

沿海高速公路起自京秦高速公路北戴河服务区东3 km处,终点与天津市海滨大道相连。该公路唐山段高速公路为秦、唐、沧环渤海公路的一部分,是2020年河北省高速公路布局规划“五纵、六横、七条线”主骨架中“横3[北戴河—京唐港—天津—霸州—徐水—阜平—冀晋界(五台)]”的重要组成部分,是沟通沿海地区联系的主要通道。K143+174～K143+425路线所在区的南堡开发区地下水位大多极浅,饱和亚砂土和砂土发育广泛。工程地质纵断面图显示路线所穿越区为软弱土类型,呈连续区段分布,其地质条件较复杂,地基的承载力、沉降问题较为突出。为确保高速公路的高通行质量、缩短工期、降低工程造价,在多方案技术经济比较的基础上,进行了大直径现浇混凝土管桩软土地基处理设计方案。

3 方案技术经济分析

3.1 施工适用性

现浇薄壁管桩+褥垫层复合地基方案,属于刚性桩,桩身强度高,可达C15～C25,采用边振动边加压的沉管方式,处理深度较大,可达到较深的持力层,桩体可以将上部荷载传递到桩端持力层,桩侧摩阻力和桩端的端承力共同作用,单桩承载力高,桩体质量易于控制。

3.2 施工管理和质量控制

现浇薄壁管桩+褥垫层复合地基方案,施工工艺简单,过程清晰,便于质量跟踪监督管理。可操作性强,混凝土现场质量易控制,但由于设备较大,适宜在宽敞的场地上进行施工。

3.3 质量检测

现浇薄壁管桩+褥垫层复合地基方案,采用低应变进行检测,测试费用低。由于采用无损测试,检测周期短,检测范围广,一般占工程款1%～2%;同时也可采用静载荷试验进行承载力检测。检测依据JGJ/T 93-95基桩低应变动力检测规程、JGJ 94-94基桩桩基技术规范、GBJ 7-89建筑地基基础设计规范、JGJ 79-91建筑地基处理技术规范。

3.4 经济性

现浇薄壁管桩+褥垫层复合地基方案,管桩不包括垫层在内的价格按230元/m考虑,K143+174～K143+425处理段总价约471.2万元。

综上所述,现浇薄壁管桩方案无论在技术上还是在经济上都具有较大的优越性。

4 现浇混凝土管桩设计

4.1 容许工后沉降要求

桩基础构造物桥台两侧各30 m区段作为沉降主控制段,主控制段的工后沉降容许值不大于10 cm。其他作为一般控制段,其工后沉降容许值不大于30 cm。

4.2 地基承载力要求

满足路基堆载、路面结构恒载及车辆荷载对地基承载力的要求,要求加固后复合地基承载力对于三种间距时应不低于130 kPa(间距分别为2.6 m,3.2 m,3.8 m)。

4.3 设计标准

拟设计桩径1 000 mm,壁厚150 mm,混凝土C15,坍落度为5 cm～8 cm。采用桩横向排与排、纵向排与排之间的间距取2.6 m,3.2 m,3.8 m,桩长均为14.0 m,正方形布置。设计单桩极限承载力分别为135 kN,210 kN,250 kN。为了保证桩与土共同承担荷载,并调整桩与桩间土之间竖向荷载及水平荷载的分担比例以及减少基础底面的应力集中问题,在桩顶设置褥垫层:50 cm碎石加两层土工格栅。为利于PCC桩受力,将桩顶标高30 cm桩芯土体取出,并重新回填30 cm厚C15素混凝土至设计标高封顶。

5 薄壁管桩施工工艺

5.1 流程

施工进场→现场装配→桩机就位→振动沉管→浇灌混凝土→振动拔管※成桩※移机※全面施工※检测与测试※退场。

5.2工序

1)沉管对准桩位。2)依靠沉管自重同时开启振动器,开始以1 m/s～2 m/s的速度下沉,在下沉中不得超过振动器额定电流值,若超过时,需减速下沉,或暂停下沉一段时间,或调正桩机方位角度。3)当沉管达到设计深度以下10 cm时,沉管结束,然后开始浇灌混凝土。4)当混凝土灌至管内相当高度后,开启振动器,边振动,边拔管,控制拔管速度,一方面保证混凝土有一定压力,能充分填充到桩体空隙;另一方面通过振动使混凝土密实,直至灌至设计标高。5)关闭振动器,移机至下一孔作业。

6薄壁管桩施工质量的检测

6.1现场开挖

PCC桩为环形桩体,直径大,可采用人工将桩芯土挖除,在桩管内部可自上而下直接观察混凝土的桩身完整性,从而对PCC桩的施工质量进行最直观、最有效的检验。该项工作在桩基完工14 d后进行,检查数量不得少于3根。开挖单根管桩桩头的开挖结果表明,桩体内壁表面光滑,桩身混凝土结构完整,没有断桩离析、夹泥、凹陷、缩颈等不良现象,施工质量完好。

6.2竖向静载试验

本次试验采用堆载平台作为反力装置,堆载平台的支承架与试桩之净间距不小于2.0 m。基准梁与试桩的中心距离不应小于2.0 m。堆载平台由工字钢梁组成,通过油压千斤顶加载,荷载由压力表控制,桩顶的沉降量采用两只长标距百分表测量。百分表通过磁性架固定在基准梁上。

对3根单桩进行了竖向静载试验,其结果Q—S曲线为缓变型,曲线平缓,极限荷载600 kN,最大沉降量38.66 mm,单桩承载力特征值为300 kN。对3个复合地基进行了竖向静载试验,桩间距分别为2.6 m,3.2 m,3.8 m,其最终加荷值为240 kPa,最大沉降量分别为34.65 mm,38.46 mm,45.00 mm,复合地基承载力特征值分别为145 kPa,136 kPa,132 kPa。静载试验结果都符合设计要求。

7结语

文中介绍了现浇混凝土管桩技术及其在河北沿海高速公路软基加固中的应用,通过现场试验表明,承载力满足设计要求;通过开挖结果表明,桩身质量是完整的。振动沉模现浇管桩作为一种软基加固的全新技术,由于其地基适应性好、施工质量易控制,所以具有无需预压、承载力高、总沉降量小、检测方便、桥头跳车改善程度好等搅拌桩无法比拟的优点。

摘要：介绍了现浇混凝土薄壁管桩的优点和施工原理,结合工程概况,通过方案的经济技术分析,说明了现浇薄壁管桩方案的优越性和可行性,并对现浇混凝土管桩的设计和施工进行了详细阐述,施工质量检测结果表明该方案完全满足工程要求,值得推广使用。

关键词：现浇混凝土薄壁管桩,高速公路,软土地基

参考文献

[1]刘汉龙,费康,马晓辉,等.振动沉模大直径现浇薄壁管桩技术及应用(Ⅰ开发研制与设计理论)[J].岩土力学,2003,24(2):164-198.

[2]费康.现浇混凝土薄壁管桩的理论与实践[D].南京:河海大学,2004.

预应力薄壁管桩 篇9

【关键词】预应力砼管桩；施工；质量；控制；方法

一、前言

传统预应力砼管桩施工中，主要采用的施工方法為锤击法。随着建筑工程项目施工技术的进一步发展，静压法在预应力砼管桩施工中的应用逐渐广泛；静压预应力砼管桩具有使用性能高、施工成本低、承载能力强等多个优点，预应力砼管桩施工人员在采用静压法施工的时候，应当对预应力砼管桩施工质量进行严格的控制，只有这样才能够保证预应力砼管桩的性能能够得到充分的发挥。

二、前期施工质量的控制

1、重视施工前期的审核

施工单位在开展预应力砼管桩施工之前，应当严格执行审核制度，确保预应力砼管桩施工中的各个要素到位。审核工作主要包括：①对预应力砼管桩施工中各个部门的工作人员进行清点；②考核施工人员的实践技能，通过考核的施工人员才能够上岗操作；③核对预应力砼管桩施工方案，保证施工方案符合施工现场的实际状况，确保施工方案合理之后，由建筑工程项目负责人组织预应力砼管桩施工。

2、重视施工前期的检查

预应力砼管桩在运至施工现场之后，施工单位应当安排专人对桩身弯曲度、桩身长度、壁厚以及管桩外径进行严格的检查，并且对指标参数进行严格仔细的核对，对于质量不符合相关规定的砼管桩。同时，施工人员还要根据施工设计图纸，检查预应力砼管桩的表面状况，例如：预应力砼管桩表面有无出现断裂、裂缝等一系列不良状况。

3、重视施工前期的协调

预应力砼管桩施工前期中的协调工作，主要就是对施工机械设备进行协调，特别是在压桩机的选择方面。施工单位应当根据施工图纸、砼管桩型号的一系列情况，对压桩机进行合理的选择。在操作压桩机可能会发生故障，所以必须预先对紧急处理方案进行制定，防止由于压桩机施工中断对预应力砼管桩施工质量造成影响。

4、重视施工前期的定位

施工单位应当重视预应力砼管桩分布定位的准确性，桩位与放线是否符合相关规定中的标准，直接影响着建筑物的整体质量。工程检测人员应当将施工现场中的测量数据综合起来，然后对预应力砼管桩基线的位置进行确定，并且按照施工设计图纸的要求对定位线进行布置。管桩定位完成之后，监理人员对其进行审核，保证无误之后才能够正式的进行施工。

三、施工过程中的质量控制

1、控制压桩的质量

压桩过程中质量控制的重点，主要在于确保桩的垂直度，每次对一段桩压进，都要对桩身垂直度进行测量，只有这样才能够确保管桩垂直度符合相关规定中的标准。施工人员在压桩过程中，应当实时对桩位的状态进行观察，避免桩位发生偏移现象；通常情况下，压桩深度达到1m之后，应当暂停施工，在确定桩身垂直度符合标准之后，才能够进行压桩施工。

2、控制接桩的质量

接桩施工在开始之前，应当检查砼管桩桩头与地面间隔距离的长短，一般情况下，两桩间距在1-1.2m之间的时候，就可以进行焊接接桩施工，如图1所示。焊接之前，应当对钢板上的杂物进行清理，保证连接位置之后再对其进行焊接施工。技术人员应当对焊接层数进行严格的控制，保障上管桩与下管桩处于同一条中心线上，这是接桩施工的重中之重，一旦上下管桩出现偏移状况，应当及时的对其进行纠正处理。

3、控制终压的质量

在对终压方案进行制定的过程中，应当充分考虑桩土、桩长以及桩型等多个方面，还要根据实际情况选择相应的终压措施。对于终压技术指标的确定，一般情况下要重视两个方面的要求：一方面是根据施工图纸上的相关规定对终压参数进行确定，另一个方面是根据施工现场中的实际状况，对下压深度进行合理的分析，使用测量仪器进行终压形成的桩顶标高进行严密的观测。

4、特殊处理

预应力砼管桩施工过程中，难免会遇到一些比较特殊的情况，施工人员在面对特殊情况的时候，应当对其进行及时、有效的处理。例如：在遇到雨水天气的时候，施工人员应当在施工现场中对集水井进行布置或者对排水沟进行开挖，及时的将雨水排出施工现场，如果预应力砼管桩垂直度出现偏移状况，那么应当立即停止预应力砼管桩施工，使用施工机械设备将预应力砼管桩架住之后，对其进行适当的调整，确保垂直度符合相关规定标准之后，才能继续进行施工。

四、结语

预应力砼管桩施工是建筑工程项目建设中的一种新技术，施工人员在进行预应力砼管桩施工之前，应当全面了解与掌握建筑工程施工现场的实际情况；在施工过程中严格按照相关规定中的要求进行施工，制定合理的应急处理方案，才能够有效的控制预应力砼管桩施工的质量。

参考文献：

[1]王城杰，王玉格，赵国良.预应力砼管桩静压施工的质量控制[J].黑龙江科技信息，2013（03）.

[2]赵建中.静压预应力砼管桩施工质量控制[J].江西建材，2013（28）.