预应力砼管桩（通用9篇）
预应力砼管桩 篇1
1 工程概况
建筑体型近似为“L”型, 占地面积1500m2, 地下1层为人防地下室, 地上14层, 局部15层, 框架剪力墙结构, 预应力砼管桩复合地基, 桩长15m, 桩径500mm。
2 工程地质条件
该场地除上部填土外, 地层属第四系全新统陆相、湖沼相和上更新统陆相沉积的地层。主要岩性有粘土、粉质粘土、粉土和粉细砂等。该场地地下水位埋深1.0~1.2米, 属孔隙型潜水, 水位受气象、水文因素影响变化较大。
3 压桩前准备工作的质量控制
3.1 资质审查
任何工程开工前都必须对施工单位的资质进行审查。审查施工队伍的承建资格及现场人员的素质、经验;审查每个人员的技术资格证和上岗证;审查施工质量保证措施和具体的管理制度, 重点审查关键部位的具体做法。
3.2 机械选择
压桩机的选择必须考虑工程的地质资料和设计承载力要求。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;相反, 如果压桩机吨位过大, 易发生陷机情况。一般情况下, 桩机的压桩力不小于单桩竖向极限承载力的特征值的1.2倍。根据工程地质条件、桩的类型、停压标准值本工程选用YZY600全液压静力压桩机。
3.3 桩位的测放
由于测量放线的准确性直接影响建筑物的位置是否符合规划的要求, 而桩位的准确与否又直接影响着整个工程的结构, 因此, 这两个工序的重要性不容忽视。项目技术人员及质检员应该对已定好的轴线位及桩位进行复核, 桩位布点允许偏差不大于20mm。
3.4 管桩的质量检查
砼管桩横向刚度较脆弱而不能受强烈的撞击或震动, 故当运输或堆放不适时, 易出现结构裂缝;同时在反复施压产生的拉、压力作用下, 裂缝会有所发展并造成桩身破损。对桩身外观质量进行仔细地检查, 检查桩身是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否有裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等检查, 不让一根有缺陷的桩在工程中使用。
4 静压施工过程的质量控制
4.1 沉桩顺序的控制
因沉桩过程会出现挤土效应和动水压力增加, 会使后面的沉桩产生困难, 而且对周围的建筑物和基坑支护结构的安全造成危害, 沉桩顺序一定要遵循先群桩后边桩的原则。
4.2 桩身垂直度的控制
沉桩施工时, 当桩身刚插入土时, 利用两台经纬仪成90度夹角监测, 控制倾斜度在0.5%之内, 否则通过调整桩机或在桩侧加垫进行调整或拔起重压。在桩焊接时也应保持桩身垂直度。
4.3 接桩及焊缝的控制
一般每根承压桩都有1~2个接头, 而桩接头质量对桩的承载能力有重要影响。首先应该选择合适的桩尖和电焊条。其次接桩时, 入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5~1.0米, 便于施焊。管桩对接前应检查上下端板是否清理干净。焊接层数不得少于二层, 内层焊渣必须清理干净后才能对外一层施焊。最后应检查焊缝是否饱满连续。为保证焊缝质量, 应自然冷却5分钟以上才能施打。有时工人为完成额定任务, 往往会出现偷工的情况。不是焊逢层数达不到要求或焊逢质量不保证, 就是冷却时间过短。
4.4 终压控制措施
终压控制标准应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。但终压力因土质的不同而异。桩的终压力不等于单桩的极限承载力, 要通过静载对比试验来确定一个系数, 然后再利用系数和终止压力, 求出单桩竖向承载力。如判断的终止压力值不能满足设计要求, 应立即采取送压加深处理或补桩, 以保证桩基的施工质量, 一般情况下应根据以下几点控制终压条件:
a.最后一段沉桩的观测值已趋近于零;b.油压表显示的终压力已稳定地达到要求的终压力;c.桩机真正出现浮机;d.卸荷时桩身有明显的回弹, 卸荷后残留沉降控制在20~30mm以内;e.以摩擦力为主的管桩按设计桩长控制。
5 基桩上浮的的质量控制
管桩静压过程中存在挤土效应, 有可能使地面隆起。若土体较易压密, 隆起量较少, 对管桩质量影响不大;但若为饱和性软土且桩距较密、桩数又多时, 后压下的桩会导致先压下的桩被拱抬上浮, 产生向上的拉力, 严重者会引起质量事故, 对此可采取以下控制措施:
a.每根桩施工完毕, 应立即测量桩顶标高, 整个施工过程还要定期复测检查基桩有无上浮, 若有上浮可采用复压的措施;b.适当加大桩的中心距, 可从3d加大到3.5~4.0d;c.合理确定压桩顺序, 先中间后四周对称施压, 先压承载力较大的桩, 后压承载力较小的桩, 先压长桩后压短桩。
6 复合地基检测
6.1 桩身完整性检测
检测的目的主要通过动测方法检查桩基的质量, 包括桩身砼的缺陷、桩身各节的连接情况等。本工程共抽取347根桩 (约占总桩数的60%) 采用低应变动力检测反射波法进行检测。实测波形曲线规律性较好, 在管桩焊接处也未见明显的桩间反射波异常, 所测桩均为一类桩。
6.2 复合地基承载力检测
在考虑了动测结果、施工情况、平面分布等因素后, 选取了78#、169#、350#、446#、462#、599#等6根桩进行复合地基静载荷试验, 承载力和沉降量均满足设计要求。通过14层承重12个月的沉降观测, 沉降量仅为21mm, 远小于预留沉降50mm, 结果证明预应力管桩复合地基在高层中的应用是可行的。
结束语
预应力砼管桩不仅施工工艺便捷, 质量控制直观可靠, 而且具有低噪声、无振动、无污染及综合造价成本合理等优点, 取得了显著的经济效益和社会效益, 随着静压桩施工技术不断成熟, 静力压桩技术近几年得到较大发展, 现预应力砼管桩在华北地区已广泛使用。
参考文献
[1]余寅春.静压高强预应力混凝土离心管桩在某工程中的应用[J].浙江水利科技.2002 (6) .[1]余寅春.静压高强预应力混凝土离心管桩在某工程中的应用[J].浙江水利科技.2002 (6) .
[2]王诚杰.预应力砼管桩复合地基在高层建筑中的应用[J].黑龙江科技信息.2012 (34) .[2]王诚杰.预应力砼管桩复合地基在高层建筑中的应用[J].黑龙江科技信息.2012 (34) .
预应力砼管桩 篇2
1、试桩参加方
待现场施工条件具备后，项目部准备试桩。试桩时，设计院、监理单位、业主、勘察单位等必须到场，通过对试桩结果的分析，确定预应力静压管桩施工的技术参数。
2、试桩数量、位置
试桩位置选在具有代表性位置或特殊地层岩性的地段进行，具体位置和数量由设计、业主、监理等相关有关单位共同协商确定。
2、试桩安排
试桩在2011年12月22日开始进行，试桩安排2台桩机进行，以减小桩机移动距离。试桩现场施工计划3天内完成。
3、试桩施工
（1）试桩施工严格按操作规程、工艺标准、工序流程、技术规范进行。
（2）试桩时，做好施工现场记录，包括：打桩起始时间、桩长、每压下1m油压表压力值、接桩时间、机械连接质量、最后三次稳压时的灌入度、持力层情况等。
（3）试桩完成后，项目部填写《预应力管桩静压施工试验记录表》，所有施工记录要求现场记录，数据真实、可靠。
4、试桩检测
（1）试桩结束后，经一定间歇期后，即可进行静载荷试验，以检验单桩承载力值。
（2）试桩检测由具备检测资质的第三方检测机构负责，检测单位报业主、监理审批后进场实施检测。
（3）项目部为试桩检测工作提供服务支持，包括：场地平整、桩头处理、用电供应、后勤服务等，为检测工作创造条件。
（4）检测工作安排2组检测设备进场，同时进行检测，以缩短检测时间，尽早提供检测报告。
（5）检测单位提交检测报告后，召开业主、设计、监理、项目部参加的试桩分析会议，分析试桩结果，确定工程桩施工技术参数和相关要求。
二、静压桩施工
1、施工工艺框图
场地平整及处理测量放线（桩位、地面标高）静压桩机进场桩机安装就位监理工程师验收预应力管桩进场、验收吊桩至桩位、对中调直压入第一节管桩（至离地面1m左右）上节桩就位、校核垂直度焊接接桩监理工程师验收继续压桩压桩至设计桩底标高送桩至设计桩底标高稳压终桩移机至下一根桩桩孔中灌注2m高封底混凝土
图4-3 预应力管桩施工工艺框图
2、施工要点（1）场地平整
①根据现场的实地踏勘情况，进场后首先进行施工场地的平整工作，主要为基坑底交工面的清理、平整、硬地处理，满足运输车辆通行和机械移位，为管桩到场后的吊装堆放及桩机进场后的就位作好充分准备。
②场地硬地处理主要铺垫砖渣，厚度约40～50cm；对局部较松软部位则进行换填、压实处理。
③场地平整及清理采用机械配合人工进行。
④施工结束后，对先期铺垫的砖渣进行清理出场，恢复基坑底原始标高位置。
（2）桩位测量定位
①根据桩位平面图、业主提供的坐标基准点及高程点，按照桩位进行测量放样。
②现场测量时，先确定桩位轴线，并经业主代表、现场监理等验收复核，然后开始测量放出桩孔位置，并将拴有桩号的红布条标志钉打入标明。
③桩位确定后，请监理工程师验收签字后，提供现场施工使用。④每日打桩前须复测桩位，发现问题立即纠正。（3）桩机进场及安装就位
①静压桩机由专门的大型平板车运输进场，由吊车卸车，作业时设专人指挥。
②压桩机在指定的作业区域内进行组装，安装时按有关程序或说明书进行，压桩机的配重平衡配置于平台上。
③桩机安装完毕后，进行安装验收后使用。
④桩机移动过程中，尽量保持机身水平，机身平面倾斜角度不能过大。压桩机就位时，对准桩位，启动平台支腿油缸，校正平台处于水平状态。
（4）管桩的吊运及堆放
①管桩吊运采用专用吊钩起吊，轻吊轻放，避免剧烈碰撞； ②管桩堆放场地要求平整、坚实；不同规格、不同长度的管桩按顺序分别堆放；
③叠层堆放管桩时，在垂直于管桩长度方向的地面上设置2道耐压的长木枋或枕木，叠层层数不宜超过3层。
（5）桩尖的焊接
①本工程采用平底十字型钢桩尖，焊接连接。
②桩尖与管桩围焊封闭，焊缝厚度为6mm，焊缝要连续饱满。③焊好后的桩接头自然冷却后才可以继续施压，焊头自然冷却时间不小于6min，严禁用水冷却或焊好后即压，以免焊缝接口变脆而被打裂。
（6）吊桩、对中调直
①桩机就位后进行调整使桩架垂直，按照吊点位置用压桩机吊臂将桩喂入压桩机内。
②当预制管桩被插入钳口中后，将桩徐徐下降直到桩尖离地面100mm左右，然后夹紧桩身，微调压桩机使桩对准桩位，通过调节桩机支撑四脚的升降将机身精确调平和将桩身精确调垂直，并通过预先所作的控制标记复核桩位（误差小于0.5％），③将桩压人土中0.5m时，暂停下压，从桩的正交侧面校正桩身垂直度，保证桩身垂直度控制在0.5％以内，使静力压桩机处于稳定状态时正式开压。
（7）静力压桩
①压桩前，确认起重机的吊钩已脱离吊桩工具，桩身已经准确对中。
②检查有关动力设备及电源等，防止压桩中途间断施工，确定无误后，即可正式开机压桩。
③压桩是通过主机的压桩油缸伸缩之力将桩压入土中，每一次下压，桩的入土深度为1m，然后轮夹→上升→再夹→再压，如此反复，直至将一节桩压入土中。
④压桩保持连续进行，同一根桩的中间间歇时间不超过半小时。⑤操作液压系统时操作平稳，避免压力冲击，作业中随时检查油温、油压是否正常。压桩系统的压力均不能超过桩机最大额定压力及桩身所能承受的最大压力，以免造成对桩机和桩身的破坏，发现异常情况立即终止压桩并查明原因。
⑥压桩时，从两个互成900角的方向设立吊锤线，派专人校核桩身垂直度，以防止压桩时引起桩尖遇到地下不明物或其它原因发生桩身倾斜。
（7）焊接接桩
①当需要接长桩管时，其入土部分的桩头高出地面0.5～1.0m。②接桩时上、下节桩段保持顺直，中心线偏差不宜大于2mm。③管桩对接前，上下端桩表面用钢丝刷清理干净，坡口处露出金属光泽。④接桩采用焊接，焊接时先在坡口周围上对称点焊4～6点，待上下桩节固定后，再分层施焊，施焊由两个焊工对称进行。
⑤焊接层数不少于两层，内层焊渣必须清理干净后方能焊外一层。坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度高出坡口1mm，焊缝饱满连续，不得有夹渣、气孔等缺陷。
⑥焊好后的桩接头应自然冷却方可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8min，严禁用水冷却或焊好后即打。
（8）送桩
①因设计桩顶标高不一，部份桩需送桩，最大送桩深度为1m ②送桩采用专用送桩器，送桩器用钢板制作，长约7m。③当桩顶打至地面需要送桩时，测出桩的垂直度并检查桩头质量，合格后立即进行送桩。
④操作时，先吊起送桩器，送桩器的下端面紧挨上管桩的端面，中心线对齐，保证垂直度满足要求后再加压，直到送桩至设计标高。
⑤送桩的最后贯入度根据同一条件的桩不送桩时的最后贯入度予以修正。
（9）稳桩
①当压桩力已达到两倍单桩竖向承载力特征值或桩端已到达持力层时，随即进行稳压。
②当桩长小于10m时，稳压5次，贯入度值不超过20mm；其余的桩稳压3次，贯入度值不超过25mm。
（10）截桩 ①施工完成后，按设计桩顶标高对桩进行截桩处理。②截桩采用专门的据桩器，由专门人员操作。③严禁采用大锤横向敲击截桩或强行反拉截桩。④截桩及时进行破碎处理，砼渣回填垫路或外运。（11）桩底封底混凝土浇筑
①终桩后立即往桩孔中灌注入不小于2m高的C30混凝土进行封底。
②混凝土采用商品混凝土，以确保混凝土质量。
③混凝土封底前，检查孔底是否存在积水现象；如出现积水，则排除孔水积水后再进行混凝土封底施工。
④封底混凝土采用串筒浇筑，严禁直接倒入桩底。
⑤浇筑时，可将小型料斗置于孔口，砼罐车直接卸料入孔，或采用手推车人工浇筑。
静压预应力管桩的设计施工 篇3
关键词 静压管桩；适用条件；管桩设计；施工控制；终压力
中图分类号 TU753 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0128-01
1 静压预应力管桩发展概况
静压预应力管桩的使用是最早上海在20世纪60年代研究和应用的。到了20世纪80年代，随着压桩机械的发展和环保意识的增强，静压预应力管桩得到了进一步的推广和应用。而到了90年代，静压预应力管桩适用的建筑物不仅有多层和中高层，也可以在20-35层的高层建筑使用。目前在我国的大部分地区尤其是以武汉、上海、南京、广州及珠江三角洲等地区应用的较多。自2001年辽宁省引进该项技术后，由于预应力管桩具有施工工期短、承载力高及造价较低等优点，得到了迅猛发展及推广应用。本文针对静压预应力管桩在设计和施工中存在的问题进行了探讨。
2 静压预应力管桩的技术特点
静压预应力管桩在实践应用中解决了部分桩基础施工无法克服的问题，在市区、学校、医院等对振动、噪声、污染有严格要求的地区取得了较好的成果。静压预应力管桩在施工中利用了压桩过程中的直观性，解决了由于地质条件的复杂而产生的不可预见性，从而为桩基础设计提供了桩基承载能力的可靠性。
静压预应力管桩的主要优点如下：
1）施工时噪声小、振动小适合于在城市中和对噪声有要求的区域内的施工；2）施工过程中，桩身产生的应力比锤击法小，且在施工过程中不会出现拉应力，因此可以减少桩的配筋，降低造价。3）管桩在工厂中制作，质量安全可靠。在沉桩过程中可记录压桩全过程的压桩力，有经验的施工人员可根据终压力、桩的入土深度及土质情况比较准确的估算处单桩承载力；4）施工速度快，工效高，工期短。
静压预应力管桩的缺点和局限性：对场地要求高，在新填土、淤泥及积水浸泡过的场地施工会造成机器下陷。存在一定的挤土效应，在数量多布桩密集地区施工，会造成对旁边桩和建筑物的危害。静压预应力管桩在砂土地层施工时应对压桩的可行性应进行判断。
3 静力压桩适用的条件
3.1 土层的性质
静力压桩是依靠设备自身的重量克服压桩阻力，将桩沉至持力层的。在沉桩前应对土层的性质进行研究。对于高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土层，沉桩的成功率较高。而当土层含有砂层时，需根据砂层的厚度、相对密度、压桩能力等进行综合的
分析。
3.2 设备自身的能力
压桩设备有轻重之分，一根桩能否被压下去，与压桩设备大小有很大关系。根据沈阳地区桩端为砂土层的情况，静压桩的压入力与桩的极限承载力关系如下：
Qu=K·Q
式中：Qu—桩的极限承载力（kN）；
Q—压入力（kN）；
K—与土层有关的系数。
4 静压桩的设计
静压桩的设计内容包括：收集设计资料，选择桩型，桩身设计，选择桩端持力层，确定桩长、单桩承载力特征值、桩距、如何布桩，承台设计等。
4.1 确定桩型
辽宁地区一般选用高强度预应力混凝土管桩。桩径可视具体工程，一般选择直径300 mm~600 mm。同一工程中桩的规格、型号不应太多，以免造成施工混乱。
4.2 桩端持力层的选择
为了充分发挥预应力管桩的高强度特性（混凝土等级为C80），通常要把桩压到坚硬的持力层来得到较大的端承力。深基础滑动破坏面发生在桩底以上约6d和桩底以下约2.5d范围内，所以该范围内土层的性质对桩的承载能力十分重要，要求嵌入坚硬的岩石层。根据《建筑桩基技术规范》（jGj94-2008），静压桩全截面嵌入持力层深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，随时土不宜小于1.0d。当存在软弱下卧层时，桩端以下持力层的厚度不宜小于4d。静压桩能观察到压桩力，所以桩端进入持力层的深度容易判断。
4.3 确定桩长
确定桩长时要对静压桩穿透土层的能力，即沉桩可能性进行预测，确定桩长，这样既能保证桩的承载能力又能保证桩端嵌入持力层的深度。可根据不同地区的经验，结合土层的标准贯入试验锤击数或静力触探试验，确定或预测桩长。
4.4 静压桩的竖向承载力
静压桩施工的最终压力与周围土壤的摩擦力和单桩承载力特征值是相关的。在桩周围土壤为粘土、粉质粘土等固结系数较高的时，静压桩最终获得的极限承载力会比压桩时的最终压力高出很多（有时达到2倍以上），这种程度与土的性质、桩长、桩间距、固结时间等因素有关。在砂层中成桩时，由于砂层的渗透系数较大，沉桩产生的孔隙水压力迅速消散，压桩阻力随桩入土的深度增大而增大。当以砂层为持力层时，在终压力作用下，砂颗粒之间的咬合和摩擦作用提供的反作用力使桩处于动平衡状态。卸载后一定时间内砂粒之间会产生部分错动，颗粒重新排列，桩端阻力和桩侧阻力会有所降低，桩的极限承载力可能会比终压力小。一般地基往往是介于粘性土层与砂性土层之间。单桩极限承载能力是对土体的相对稳定的长期抗力检测，而沉桩的终压力实际上反映的是土体对桩的短时间的抗力。可以将终压力看作是广义的零时刻的极限承载力。
4.5 桩数和桩距
静压桩是挤土桩，如果布桩过密，先压入的桩就有可能受后压入的桩的影响而被拱起来，因此严格按照《建筑桩基技术规范》（jGj94-2008）规定的桩距来布桩。在有条件的桩施工时，应跳花施工，待第一批桩浇灌混凝土强度达到5 MPa后，再施工相
邻桩。
5 静压预应力管桩的施工
液压桩机对桩的压力通常是由水平方向的液压千斤顶来完成的，称为抱压式或抱箍式。在抱压处桩体受力处于复杂三维应力状态，在压桩力较大时可能对桩头、桩身产生破坏。因此对于预应力管桩桩身允许的压力为：
Pjmax≤0.45（fck-σpc）A
式中：fck—混凝土轴心抗压强度标准值（kPa）；
σpc—混凝土有效预加应力（kPa）。
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Q的大小。这种关系与工程地质构造情况关系较大，与桩的长度以及所在的持力层关系也有一定关系。
6 结束语
静压管桩技术在我省的应用时间较短，静压管桩工程尚处于实践阶段，但随着静压管桩技术的广泛应用和发展，以及人们对静压管桩的理论研究和工程实践经验的积累，相信静压管桩技术将会不断地得被提高。
参考文献
[1]林本海,王离.静压桩承载性能的分析研究[A].第九届土力学及岩土工程学术会议论文集,2003.
[2]王宁伟,李天琪.静压管桩技术在在沈阳地区的应用[J].沈阳建筑工程学院学报,2004,3.
[3]张明义.静力压入桩的研究与应用[M].中国建材工业出版社,2004.
预应力砼管桩施工常见问题探讨 篇4
1.1 设计概况
某市高新区住宅小区一期项目共开发10 栋建筑物, 其中4 幢高层为剪力墙结构。建筑物基础形式均采用高强预应力砼管桩基础, 设计桩型采用PHC-AB400 (95) -21a型, 桩尖形式为十字型桩尖。设计共1800 个桩位。桩基采用锤击法施工。
1.2 地基概况
地基土层结构由上而下分层情况如下: (1) 填土层, (2) 种植土层, (3) 冲积粘土层, (4) 残积粘土层, (5) 全风化板岩层, (6) (局部含石英脉) 、强风化板岩层, (7) 局部位置设计桩端持力层采用强风化板岩层。 桩端极限端阻力标准值为7000KPa, 桩长约15~21m, 桩端进入持力层大于1.5m。设计单桩承载力特征值不小于1400KN。
2 预应力砼管桩优缺点及工艺
2.1 预应力砼管桩基础优缺点
优点:桩身质量有保证、桩身强度高、单桩造价低、施工速度快且方便、成桩质量有保证、抗弯抗拉性能好、沉降小、施工安全性高、适用范围广。缺点:运输不方便、施工噪音大、现场堆放要求高、遇坚硬土层易产生断桩或桩身碎裂、桩身垂直度和贯入度控制要求高、接桩的焊缝及防腐要求高。
2.2 预应力砼管桩施工工艺
桩定位放样—桩机设备就位—吊桩—喂桩—沉桩—收锤—截桩—承台施工
3 预应力砼管桩施工常见问题
3.1 桩头混凝土剥落、破碎
主要原因: (1) 桩头砼强度等级偏低, 钢筋网配置不足;桩本身砼配合比未按设计要求制作养护;桩外形尺寸未达到设计要求。 (2) 桩基施工机械的选择不合理, 未按设计要求合理选择桩锤;桩顶与桩帽接触不平, 打桩时造成应力集中现象;桩施工时未设置厚度合理的缓冲设施, 桩直接承受巨大的冲击荷载, 导致桩本身在桩锤作用下失去缓冲作用。 (3) 打桩过程中桩头遇到石英脉岩夹层、坚硬岩石层等不良地质情况。
处理措施: (1) 根据现场地质情况合理设计选择桩型, 保证有足够强度;进入施工现场桩应有检验合格标志。 (2) 桩施工前, 应复核所选桩锤, 也可试桩后根据试桩结果合理选择桩锤。 (3) 桩顶应设置草垫、橡胶垫、纸垫等缓冲垫, 如发现缓冲垫损坏应及时更换。缓冲垫压实后的厚度不宜小于60mm。 (4) 桩头破碎, 应更换或加垫桩垫, 若破碎严重, 可将桩头剔平补强, 必要时加钢板箍, 再重新打桩。 (5) 打桩时桩遇到坚硬夹层, 应采用引孔措施后再进行沉桩。引孔孔径不大于300mm, 引孔深度以穿过硬夹层不大于1/2 桩长为准。引孔的垂直度偏差不宜大于0.5%。
3.2 桩身倾斜、跑位
产生原因: (1) 桩入土后, 由于桩身不正、钻孔倾斜过大、群桩沉桩顺序不当引起土体受到挤压, 造成临近桩产生横向位移或桩身上涌。 (2) 桩入土后, 遇到大块孤石、石英脉岩石层、流砂等不良地质情况。
处理措施: (3) 沉桩前通过经纬仪控制调节使其桩锤、桩帽和桩身同一中心轴上。为控制好桩身垂直度, 重点应放在第一根桩上, 桩垂直度偏差不得超过桩长的0.5%, 沉桩时, 在距桩机20 米左右处, 成90 度方向设置经纬仪加以校准。初打时轻, 待桩身稳定后, 再按正常落距锤击。 (4) 对于软土及桩基密集的基础应按设计规定施工顺序, 对于密集的桩应从一端向另一端施工或从中间向两端施工, 对于深浅不一致的桩应先深后浅。遇到倾斜或跑位超出规范要求的桩应拔出重打, 或按废桩处理。 (5) 桩施工前应结合地质报告分析地下障碍物情况, 尽量预先排除处理障碍。
3.3 断桩
产生原因: (1) 桩身质量差、局部强度过低、弯曲度过大、吊运不当产生裂缝。 (2) 桩长细比过大。 (3) 桩身在反复施打时, 桩身受拉大于砼的抗拉强度时, 产生裂缝, 剥落而导致断裂。
处理措施: (1) 桩制作时, 应按规范要求保证砼配合比正确, 振捣密实, 强度均匀;桩在运输、起吊、堆放过程中应严格按操作规程。 (2) 桩长细比控制不大于40。桩打入一定深度发生严重倾斜时, 不宜采用移动桩架来纠正。 (3) 施工前查清地下障碍物并清除, 检查外形尺寸, 不合格的桩严禁使用。
3.4 贯入度突变, 桩急剧下沉或回弹。
产生原因: (1) 沉桩过程中遇到断桩。 (2) 沉桩过程中遇到坚硬土层、软弱下卧层。
处理措施: (1) 当遇到断桩时应修改桩基设计重新补打。沉桩过程中应做好沉桩记录, 发现记录异常时应停打并分析原因。 (2) 沉桩过程中遇到坚硬土层时, 结合地勘资料及设计桩长进行分析;遇软弱下卧层时应穿过该土层至设计持力层。
3.5 沉桩达不到设计控制要求
产生原因: (1) 地勘资料不详细, 导致桩设计长度与实际不符。 (2) 沉桩过程中遇到地下障碍物, 石英脉夹层、建筑垃圾等。 (3) 桩锤选择不合理, 导致沉桩无法满足设计控制标高。 (4) 桩顶破碎或桩身损坏, 致使无法沉桩, 打桩间歇时间太长, 土体收缩导致负摩阻力增大。
处理措施: (1) 地勘资料应详细完整, 必要时需进行补勘。 (2) 当遇到地下障碍物, 探明情况, 采取清理、引孔等措施进行排除。 (3) 结合桩基设计文件和地勘资料, 合理选择施工机械、桩锤大小、施工方法。 (4) 打桩应连续进行, 防止时间过长影响沉桩效果, 应按照设计桩长、贯入度、收锤标准控制最终沉桩深度。打桩记录便于分析。
3.6 露桩和短桩
产生原因: (1) 勘测资料误差较大未能查清持力层起伏变化情况和持力层性质。 (2) 持力层变硬, 沉桩时难以继续打入。或持力层变软, 沉桩时贯入度太大, 还要继续沉桩。 (3) 打桩机械与设计桩长及持力层性质不匹配。
处理措施: (1) 首先分析勘测资料, 在持力层起伏变化较大处补充勘测。 (2) 现场试桩时根据试桩情况确定终止打桩标准。实行“双控”既控制桩长又控制贯入度。 (3) 设计单位根据试桩资料及时调整桩长, 并通知管桩生产厂家, 及时调整每节桩长与桩身匹配。 (4) 如因打桩机械能量太小或太大, 无法与桩长及地质条件相匹配, 立即更换打桩机。 (5) 对露出地面的桩应截桩。 (6) 短桩需要用高标号砼接桩。
4 结束语
预应力砼管桩基础与其他基础形式相比具有相当明显的应用优势, 其发展潜力大, 但应尽量避免管桩施工中出现上述各种质量问题, 从而确保基础工程质量, 当施工中出现上述现象时, 应会同设计、施工、监理单位人员共同研究处理办法。本文对管桩施工中发现的问题进行归纳总结, 希望能对施工技术人员起到一定的帮助及参考作用。
摘要：本文阐述了预应力砼管桩基础在施工过程中经常发生的各种质量问题, 通过工程实例, 对常见问题的产生进行了原因分析及具体处理措施, 供相关领域提供参考。
预应力砼管桩 篇5
本项目拌和楼位于舟山市金塘岛上靠近海域附近,场地区域属亚热带季风气候区,温暖湿润。场地地貌属于海积平原区,地形平坦,地面标高一般在1.45m左右。场地地基土系长年淤积而成,淤泥质粉质粘土层较厚,属软弱地基。根据荷载要求和地基情况,综合技术和经济因素,本项目最终选择预应力砼管桩作为拌和楼基础。预应力砼管桩采用锤击法施工,施工过程中可能出现超桩和短桩、斜桩、阻桩、挤土和振动影响等常见问题。本文接下来就针对以上问题一一论述。
2 预应力管桩锤击法施工步骤及注意事项
预应力管桩施工包括以下主要步骤:工程地质勘察,目的是采集地表以下各地基土层的特征参数,以确定各结构层的厚度和承载力;桩位放线,确定桩的平面位置和打桩次序和相对位置,减少打桩对周围地基的扰动;准备打桩设备,重点检查电力线路和设备安装及调试;管桩起吊,桩机就位后,将预制好的装吊起,直到设计位置,对桩检查后准备打桩;接下来就是桩基施打,接桩和收锤,收锤原则是根据桩长及最后3阵贯入击数确定,最后就是桩头凿除及桩基填芯处理。
施工过程中,应注意以下问题:首先,打桩前应准备的事项包括:认真检查打桩设备各部件的性能,以保证正常作业;检查管桩外观质量,注意在运输过程中有无损伤,管桩标记是否清晰;根据施工图绘制桩位编号图;测定和标出场地的桩位,其偏差不得大于20mm;在桩身上划出以m为单位的长度标记;其次,打桩顺序编排原则:根据桩的密集程度以及周围建筑物的关系确定;根据桩的入土深度,宜先长后短;根据桩的规格,宜先大后小;根据建筑物的高层与低层的关系,宜先高后低;根据整个工地布桩的疏密程度,宜先密后疏。桩数多于30根的群桩基础,应从中心位置向外施打;当需要送桩或复析时,应先检查管桩内是否充满水,若孔内充满水,应抽去部分水后才能施打。及时、准确做好管桩施工记录。
3 常见问题分析及防治办法
3.1 超桩和短桩
超桩是指由于持力层层面高低起伏,施工单位对实际需要接桩长度不能准确掌握,当桩端进入持力层一定深度后就无法打入而终止,却使剩余桩身超出设计桩顶标高过多而形成。短桩是指由于持力层层面起伏变化,施工单位对实际需要接桩长度不能准确掌握,当沉桩超过设计标高还没有进入持力层或贯入度还很大,仍需继续沉桩而形成接桩短缺。超桩和短桩均会造成直接的工程成本增加,并延长了工期。防治措施:(1)桩的勘探点布置应控制持力层层面坡度、厚度及岩土性状,其间距宜为12~24m,相邻勘探点的持力层层面高差不应超过2m,当持力层坡度超过10%时应加密勘探点。勘探点总数中应有1/3以上的为控制性点,控制性勘探点应深入预计桩尖平面以下3~5m;(2)收锤标准应以桩端持力层为定性指标,最后贯入度为定量指标。现场应根据试桩情况确定收锤标准,强制规定要到强风化岩才能收桩,对于大面积的群桩,由于挤密效应,后打的桩可能有许多被打裂、打断。正常情况下,最后贯入度不宜小于20mm/10击;当持力层为较薄的强风化岩层且上覆土层软弱时,最后贯入度可适当减少。对摩擦端承桩,应以最后贯入度为主,桩长为辅,来判断收锤标准。
3.2 斜桩
斜桩是指在沉桩过程中,桩身垂直度偏差太大而形成。据有关资料介绍,倾斜偏位超过25cm的管桩,承载力就会明显不足。造成斜桩的原因有:(1)打桩机的基础如果不平整坚硬,沉桩加压后,基础易产生不均匀沉降,桩极易发生偏斜;(2)打桩时,桩锤、桩帽及桩身的中心线不在同一轴线上。接桩时,相接的两节桩身的中心线不在同一轴线上;(3)对于布置大面积群桩的工程,在沉桩时产生挤土效应,将先打入的桩上抬或挤斜;(4)基坑开挖方法不当,一次性开挖深度太深,使桩的一侧承受很大的土压力,桩身弯曲变形,引起桩顶偏位。斜桩的防治措施:(1)场地要求平整坚硬,不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降;(2)控制好桩身垂直度,重点应放在打第一根桩上;(3)在大面积群桩布置中,桩的中心距应大于4d(d为桩直径),采用开口型桩尖。沉桩时,合理安排顺序,根据桩的入土深度,宜先长后短;根据桩的规格,宜先大后小。(4)采用预钻孔埋桩工法,钻孔深为1/2~l/3桩深,减少挤压土量。开挖宽0.5m、深2m的地面防挤沟,沟内可充水或泥浆;沉桩过程中,严禁边打桩边开挖基坑。
3.3 阻桩
阻桩是指沉桩时遇到硬隔层无法继续进行,达不到设计要求。达不到设计要求包括两个内容:一是指单桩承载力达不到设计要求;二是指沉桩时桩长未满足设计要求或者贯入度未满足设计要求。阻桩原因包括:(1)地质勘察时未查清这些硬隔层的分布深度性质;(2)由于桩身质量有问题或施工方法不当导致单桩承载力达不到设计要求;阻桩防治办法:(1)设计和施工单位应仔细阅读岩土工程勘察告,分析地质资料,制定相应措施。沉桩前应探桩,如桩下3m左右有老基础、大块石等障物应预先挖除,开挖有困难时,可预先用钻机该障碍物钻穿,然后将桩植入孔内再沉桩,当已沉入土很深(如20m以下)遇到硬隔层时,可采用专用的螺旋钻孔设备将钻具放入管桩中间空洞中钻孔,将硬隔层钻穿,取出钻具再继续沉桩;另外,施工桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配。(2)管桩入场必须具备出厂合格证及生产厂家资质证明,接桩用焊条、钢板或角钢材质规格应符合设计要求,焊条要有出厂合格证,钢板或角钢有质保书或检验报告,桩的外观质量符合规范要求,上述资料经确认后才能投入使用。(3)遇到孤石和障碍物多的场地、有薄而坚硬夹层的场地、石灰岩地区、基岩埋藏较浅且倾斜较大的场地、“上软下硬、软硬突变”的场地,不宜采用管桩基础。
3.4 挤土和振动影响
管桩沉桩过程中,由于挤土影响使邻近路面隆起、地下管线破裂,或者使邻近建筑物产生裂缝甚至偏斜。采用锤击法施工时,振动对附近建筑物也会造成不同程度的影响。造成挤土和扰动的原因有:(1)沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动,改变了土体的应力状态,桩四周土体产生了超孔隙水压力;布桩过多过密形成的大面积群桩基础;施工方法不当,每天成桩数量太多,沉桩顺序安排不合理等;(2)锤击法施工由于重锤的连续打入容易造成振动影响。管桩锤击法施工不可避免的会造成挤土和振动影响,但应尽量降低影响程度和范围。一般可采用如下措施:(1)控制布桩密度,一般来讲不宜大于5%,桩与桩中心距宜大于4d。密度>5%时,对桩距较密的这部分管桩可采用植桩法沉桩。即在桩位预先钻孔取土(深度一般10m左右,孔径略小于管桩外径),然后将管桩植入孔内沉桩,可以大幅度减小挤土影响;(2)控制沉桩速度,制定有效的沉桩流水线路。控制每日成桩量6~7根为宜。沉桩顺序安排为:若桩较密集且距周围建筑物较远,施工场地较开阔时,宜从中间向四周进行;若桩较密集、场地狭长、两端距建筑物较远时,宜从中间向两端进行;若桩较密集且一侧靠近建筑物时,宜从毗邻建筑物的一侧开始由近及远地进行,并应采取间隔跳打的方法。(3)当桩基附近地下埋有重要管线及邻近建筑物需要特别保护时,可采用如下方法:开挖防挤沟,长度比施工建筑物基础长度长2m,宽0.8~1.0m,深度超过地下管线埋置深度或邻近建筑物埋置深度lm,如地下水位较高,沟内可填松砂。如距邻近建筑物很近(小于5m),开挖浅层防挤沟无效时,可在桩位与已建建筑物之间打1~2排应力释放孔。(4)为了减少振动影响,在采用锤击法施工时,桩架应坚固、稳定,锤击时不产生颤动和位移,宜采用重锤低击的方法。采用开口型桩尖,桩帽内径应比桩径大2~4cm,应有排气孔,桩垫应有足够弹性和厚度,并及时更换。(5)当采用其他措施有困难时,可将靠近重要管线或重要建筑物的一排管桩改为钻孔灌注桩。
4 结束语
预应力混凝土管桩基础无论是在设计理论、施工技术,还是应用范围等方面,近几年都得到了较大的发展,在工程造价、工期、质量及环境保护等方面,比其他桩型有着明显的优势,同时也存在着一些需要克服的不足。随着对规律的认识深入和不断的实践总结,预应力混凝土管桩基础渐渐应用于房建、码头、路基等各个领域,将会为工程建设带来更大的经济效益和社会效益。
摘要：文中结合舟山大陆连岛工程混凝土桥面铺装项目部拌和楼基础建设实例,重点介绍了预应力砼管桩施工工艺,施工过程中常见问题及处治对策。
预应力砼管桩 篇6
预应力高强砼管桩的接头,一般是采用手工电焊,焊接工艺要求比较严格。要求钢端板表面应保持清洁,端板坡口上的浮锈应清除干净,表面呈金属光泽后方可焊接。焊条采用E43,或二氧化碳气体保护焊,焊接道数不宜少于三道,内层焊渣必须清理干净方可施工外层,焊缝高度以将端板周围的U型焊接口焊满为宜。当上下两节桩之间因施工误差而出现的间隙应用厚薄适当的并加工成楔形的铁片全部垫实焊牢,并且要求焊好后应在自然条件下,冷却八分钟以上,方可继续沉桩等。就这么严格但又简单工艺,在施工时往往没有得到有效的执行,施工现场发现的问题:⑴、普遍存在没有除锈处理,有的谈不上呈现金属光泽;⑵、焊缝不饱满,一般仅有二道焊缝;⑶、由于上下节桩施工误差,坡口根部间隙一般大于2mm,设置楔型垫片没有全部垫实,存在空隙;⑷、焊好后没有在自然条件下冷却或冷却时间偏短即沉桩,当焊缝遇水时往往开裂。
这些因素影响了管桩接头的质量问题,特别当有抗浮要求时,桩接头焊缝被拉断的事故时有发生,影响工程质量与进度,造成必不可少的经济损失与不良的社会影响。因此在国标(03SG409)和省标(闽06G119)先后推出管桩机械快速连接接头的标准图,福建省建设厅于2004年6月23日颁发了福建省工程建设地方标准《预应力砼管桩机械快速连接接头施工与验收规程》(DBJ13-58-2004),进一步规范管桩机械快速连接施工过程的质量控制,确保桩基工程施工质量,提高施工效率,特别是在国家尚无现行管桩机械接头标准的情况下起到良好过渡作用。
2 管桩螺纹机械接头的设计
福建省标(闽06G119)图集推荐的管桩机械连接接头是将设置在管桩两端的连接端盘,用螺母连接而成的管桩接头,简称为管桩螺纹机械接头。详照片1。它具有安装操作方便,质量可靠安全,接头的力学性能良好等,适用于工业与民用建筑工程的低桩承台管桩的连接。管桩机械连接接头结构图详图2。
管桩接头(螺纹端盘,连接端盘及连接螺母等)承载力不得小于规程(DBJ13—58--2004)中规定的各类管桩的抗拉强度设计值(详表1)。
根据螺母受力情况分析,一般螺母的破坏形式:①螺纹牙磨损及牙根弯折;②螺母被拉断或剪断,因此强度验算时只需校核螺纹牙是否符合耐磨条件和弯曲强度,以及螺母最危险断面的强度。
2.1 螺纹端盘强度计算[1]:
螺纹端盘结构示意图如图3。
2.1.1 螺纹端盘抗拉(或压)承载力验算:
螺纹端盘主要承受拉力(或压力),当在水平力作用下将受弯。抗拉强度可按式⑴进行计算。
P=f×s ⑴
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式中:P——螺纹端盘抗拉承载力(kN);
f——铸钢件的抗拉强度设计值为240Mpa;
s——危险断面(退刀糟)截面积(mm2);
D1——螺纹端盘的螺纹内径(mm);
D2——螺纹端盘的内径(mm)详表2。
计算结果详表3。从表3可以看出,螺纹端盘抗拉承载力均大于同规格预应力高强砼管桩的桩身抗拉强度设计值,接近管桩桩身抗压强度设计值。
2.1.2 端盘螺纹牙抗剪强度验算:
螺纹牙的抗剪强度可按公式⑶计算:
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式中:[τP]——螺纹牙的剪切强度设计值为140Mpa;
τp——螺纹牙的抗剪强度(Mpa);
Pb——螺纹端盘承载力的设计值(kN);
D1——螺纹端盘螺纹内径(mm);
B——危险断面处齿根宽度(mm);undefined
δ——螺距(mm);
Z——螺纹受力牙数。
计算结果详表4。从表⑷可以看出,螺纹端盘的螺纹牙的抗剪强度均小于剪切强度设计值。
2.1.3 螺纹牙的抗弯曲强度验算:
螺纹牙的抗弯强度可按公式⑸进行计算:
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式中:[σw]——螺纹牙的弯曲强度设计值为240(Mpa);
σw——螺纹牙的抗弯强度(Mpa);
h——螺纹牙工作高度(mm);
Pb——螺纹端盘的计算荷载,即管桩桩身的抗压强度的设计值(kN);
D1——螺纹端盘螺纹内径(mm);
Z——螺纹受力牙数;
B——危险断面处齿根宽度(mm);undefined
δ——螺距(mm)。
计算结果详表4。从表4可以看出螺纹端盘的螺纹牙的抗弯强度均小于弯曲强度设计值。
连接端盘的抗拉(压)、螺纹牙的抗剪与抗弯均与螺纹端盘相同,在此不一一贅述。
2.2 螺母强度计算[1]:
螺母结构示意图如图4所示,各种规格管桩的螺母外内直径列于表5。
(1)螺母抗拉(压)承载力验算:抗拉强度计算公式⑴。计算结果表明,螺母抗拉(压)承载力均大于同规格预应力高强砼管桩桩身的抗拉强度设计值(详表1),接近管桩桩身抗压强度设计值。
(2.)螺母螺纹牙抗剪强度验算:抗剪强度计算公式⑶。计算结果表明,螺母螺纹牙抗剪强度均小于剪切强度设计值。
(3)螺母螺纹牙抗弯强度验算:螺母螺纹牙抗弯计算公式⑸。计算结果表明,螺母的螺纹牙的抗弯强度均小于弯曲强度设计值。
2.3 管桩螺纹机械接头的构造设计:
(1)对中机构的设置,为保证上、下桩节在接桩时能保持管桩中心线在一垂直线上,在螺纹端盘与连接端盘设有凹凸体锥度配合的对中机构,保证立桩和沉桩过程中的垂直度满足规范要求。
(2)防松嵌块的设置,在锤击桩中使用螺纹机械接头时则应在螺母下部垫上防松块,并用螺丝拧紧,防止螺母松动下滑,保证施工顺利进行。
(3)螺纹端盘与连接端盘之间接触面涂刷黄油(即3#钙基润滑油)约1mm厚,保证在桩基动测时,桩身具有连续完整性,以便通过桩身质量动测关。
3 管桩螺纹机械接头的试验
连接后的管桩螺纹机械接头的各项性能指标应满足福建省工程建设标准[2](DBJ13-58-2004)、福建省建筑标准图集[3](闽06G119)和国家标准先张法预应力混凝土管桩[4](GB13476-1999)的要求,试验选取PHC500-125-AB型桩进行抗拉与抗弯试验。
3.1 管桩螺纹机械接头的抗拉试验
为获得试验在接头处破坏,所试验用的试件其桩身全改为钢管,抗拉试验在专门设置的拉力试验机上进行,详图5。用4台JS-50型液压同步缸,ZB06/63型电动油泵,
BPR-10型压力传感器,YJS手持智能应变数据采集仪进行,加载程序为:每级200kN,加载至接头破坏为止。PHC500-125-AB型桩螺纹机械接头抗拉试验荷载—变形值详表6。
荷载——变形曲线如图6所示。
破坏形状:试验用的螺蚊端盘和连接端盘受力后变成锅底型,引起端盘螺纹牙变形、脱开而丧失承载力(详图7),破坏最大荷载是DBJ13-58-2004规程规定的抗拉强度设计值的1.16倍。
3.2 管桩螺纹机械接头的抗弯试验
抗弯试验在专门设置的试验台座上进行(详图8),用DYQ100-20型分离式油压千斤顶进行加载,加载装置如图9所示。加载程序为每级100kN,加载至接头破坏。PHC500-125-AB型桩螺纹机械接头抗弯试验荷载——变形值详表7。
荷载——变形曲线如图10所示。
破坏形状:与抗拉试验结果类似螺母受力后变形,引起螺纹牙脱开而丧失承载力(详图11),破坏最大跨中弯矩为200.7kN·m。根据(GB13476-1999)、PHC500-125-AB型管桩机械接头极限弯矩为200kN·m,符合国标(GB13476-1995)的要求。
3.3 螺纹机械接头受力初步分析
(1)第一种情况:
当螺纹端盘与连接端盘两端面紧密接触时,上节桩所受到力即通过端盘接触面直接传给下节桩,端盘的接触面处于受压状态,这种是最理想的,螺母或端盘均处于受力很少的状态连接。
(2)第二种情况:
当桩承受抗拔力时,上下节桩的端盘在上拔力的作用下是脱空的,这时的螺母或端盘(螺杆)将受到很大的拉力,其螺纹牙也将受到很大的压力,螺纹牙将表现出承受较大的剪应力和弯曲应力。从上面的计算分析与试验结果,螺母或端盘(螺杆)与螺纹牙均能较好满足受力要求。
(3)第三种情况:
当上下节桩的端盘表面没有紧密接触时,螺母或端盘(螺杆)将受到很大的压力,这个压力将大于桩身抗压强度设计值,螺纹牙也将受到更大的剪应力和弯曲应力。从设计计算分析和试验结果表明,这是一种危险状态,应尽可能避免。为此在螺纹端盘与螺母之间专门设置防撞机构,保证接头的正常工作。
4 工程应用
预应力管桩螺纹机械连接已在福州大学城师范学院教学楼、新华园商住楼、亿源公司厂房、洋丰野营用品有限公司厂房、瑞钢公司厂房和东煌等高层建筑中得到应用,到目前为止已有16个工程3843个接头中采用,实践证明,管桩机械螺纹连接施工操作方便,连接质量安全可靠,桩身垂直度控制良好,单桩竖向承载力和桩身完整性均符合规范要求。
使用该螺纹机械连接技术过程中,有什么问题、意见与建议请函告福建省建筑设计研究院福建省管桩标准图编制组(邮编:350001)。
5 结语
⑴试验与实践表明管桩螺纹机械连接施工快速便捷,接头的施工质量有保证,完全符合国家标准GB13476-1999和福建省地方标准DBJ13-58-2004有关技术要求。并已经编入DBJT13—77管桩图集中。
⑵管桩螺纹机械连接的螺母与端盘的抗拉强度均大于同规格预应力高强砼管桩桩身的抗拉强度设计值,接近管桩桩身抗压强度设计值,其螺纹牙的抗剪与抗弯强度均小于材料的剪切强度和弯曲强度,抗弯试验其极限弯矩大于GB13476-1999规定的数值。
⑶对中机构、防松嵌块与在端盘接触面涂刷黄油等措施,保证管桩螺纹机械连接顺利进行和施工质量起到关键作用。
⑷有待进一步加强端盘和螺母的刚度或强度,以便发挥螺纹机械连接接头的潜在能力。
参考文献
[1]吴宗泽.机械设计实用手册[M].化学工业出版社.2001.
[2]福建省标准.预应力混凝土管桩机械快速连接接头施工与验收规程(DBJ13-58-2004)[S].2004.
[3]福建省标准图.先张法预应力高强砼管桩(闽06G119)[S].2006.
[4]先张法预应力混凝土管桩(GB13476—1999)[S].2000.
[5]建筑桩基技术规范(JGJ94-94)[S].1995.
预应力砼管桩 篇7
关键词：钢管桩,基础施工,单桩容许承载力
在黄冈公铁两用长江大桥的前期准备工作中, 砼工厂基础施工方案经过比选, 采用了打入式钢管桩作为底座基础, 此方法与过去采用的开挖基坑换填相比, 具有施工速度快、操作简便、原材可回收利用率高等优点, 现将其工艺过程作一介绍。
1 混凝土工厂基本概况
黄冈公铁两用长江大桥黄冈岸拌合站搅拌楼设计采用1套HZS90型搅拌机和1套HZS120型搅拌机, 配置5个水泥罐, 2个粉煤灰罐, 2个矿粉罐, 每个灰罐可存料100吨, 灰罐底座全部采用钢筋混凝土结构, 预埋70×70×2cm的钢板预埋件, 预埋钢板利用Φ12钢筋锚固到底座混凝土内, 确保灰罐在使用过程中安全稳固。拌合站基础平面尺寸如图1所示。
2 混凝土工厂基础施工方案
HZS90搅拌站每个灰罐基础采用4根φ600×8mm的钢管桩, 每根钢管桩的长度经过计算取12m (附计算书) ;HZS120搅拌站每个灰罐基础也采用4根φ600×8mm的钢管桩, 由于受力上与HZS90搅拌站相比, 强度要求更高, 故每根钢管桩的长度经过计算取14m。钢管桩采用自行式柴油打桩机打入法施工 (桩锤选用HD6.0型) , 吊车喂桩。施工前, 先根据施工图进行测量放线:用全站仪放出打桩范围和桩位, 并在桩位处打入Φ12mm钢筋和白灰圈标识。同时焊接好桩尖。
⑴接桩:钢管桩运往现场后直接送到钢结构加工厂进行接桩。接桩前检查桩的端头是否完整, 若有内卷、外卷、破口等弯曲变形的现象, 要做修补打磨或切除处理并清除接头处的浮锈、泥污、油脂等, 使端头露出金属光泽。将对接的两根管桩置于水平地面上, 用水准仪抄平管桩的搁置点, 不平处用10×10cm的方木和木楔进行抄垫, 使管桩两端头点、对接点位于同一轴线上, 调整两根对接管桩的轴线, 使其错位量小于2mm, 对接纠偏时, 不得采用大锤横向调节敲打。用经纬仪检查对接点弯曲矢高不得大于桩长的1%, 且不大于20mm。管桩接触口贴实后进行施焊, 焊接采用多人分2～3层进行, 首先沿接口圆周对称点焊6点, 待对接的两根管桩固定后, 再分层施焊, 焊接层数不得少于两层, 且每层焊缝饱满。焊条规格采用J506焊条。施焊完成后再次检查两根管桩的对接情况, 桩接头应自然冷却后再依次进行下一节桩的对接施工, 自然冷却时间不得少于8分钟, 严禁采用水冷却或焊好即打。
⑵沉桩施工:移动桩锤就位, 采用50t履带吊将桩锤吊起夹住管桩进行插打。施工时从基础一端向另一端按桩号顺序施工。管桩的提升就位:管桩从钢结构加工厂运至打桩基础范围内, 先将一根长6m直径φ300的管桩靠放在已挖好的皮带机尾座基础 (基础有一定深度, 四周砌砖墙) 内, 然后履带吊起吊桩锤夹住直径φ300的管桩插打至皮带机尾座基础的基坑内, 插打深度为3m, 露出3m, 目测管桩的垂直度符合规范要求, 松开桩锤夹具, 将桩锤吊起平放于地面摆好的两根枕木上;用两根钢丝绳分别栓于履带吊的大钩和小钩上, 将要插打至基础内的直径φ600的管桩水平提升到一定高度 (桩长的一半加0.3～0.4m) 后, 提升大钩的钢丝绳, 使桩身旋转到垂直地面状态, 桩尖离地面0.3～0.5m, 松小钩取下小钩上的钢丝绳, 履带吊走行一定距离, 将直径φ600的管桩套放于直径φ300的管桩上, 管桩套放稳定后松大钩取下钢丝绳, 将桩锤吊起, 夹具夹住直径φ600的管桩送至桩位处, 垂直对准桩位中心的样桩, 用手扶正使管桩缓缓插入土中, 并用经纬仪在正面和侧面相互垂直的两个方向校正管桩的垂直度符合要求后, 将桩锤压在管桩上。开始沉桩时, 先利用桩自身重量和桩锤重量静压桩身, 静压完毕, 再次调整桩轴线, 确认无误后, 采用不供油方式轻击数锤, 观察桩身、桩锤的垂直情况, 待其一致后即可随着桩入土深度的增加, 桩周阻力的增大, 逐步加大油门, 采用正常落距锤击沉桩。桩插打至设计桩顶标高时, 停止沉桩, 沉桩完毕后应立即检查锤击情况, 整理锤击参数, 确认停打贯入标准 (贯入标准为:桩锤下落距离≦2cm/分钟) , 桩长、桩身质量及位置无问题后, 再移机进行下一根桩的施工。
⑶桩帽及基础施工:钢管桩插打完成后, 桩顶标高较设计标高一般高出20～30cm, 此高度范围内管桩受桩锤夹具影响变形较大;用水准仪测定桩顶标高 (桩帽以下) , 石笔作好记号, 将薄铁皮沿桩周一圈包好至设计桩顶标高处, 石笔划好一圈的圆周线, 用氧气乙炔将线上多余的管桩 (包含变形部分) 全部割除, 然后焊接桩帽。桩帽焊接时, 先在桩顶管桩内垂直相交的直径方向上紧贴管桩内壁焊接4块20×15×2cm的三角铁板, 再将70×70×2cm的正方形铁板对准桩中心放置盖于桩顶之上, 用水准仪复测桩帽顶标高无误后, 焊接盖板和桩顶的连接圆周一圈, 焊接应多次分层进行, 焊好后仔细检查焊缝高度和宽度, 焊缝宽度不小于6mm, 焊缝高度不小于8mm;紧贴管桩外壁和盖板下沿焊接4块20×15×2cm的三角铁板, 铁板位于垂直相交的两个直径方向上, 焊缝要求与上面相同。具体示意图如图2:
对于灰罐基础采用的是4根直径φ600的管桩, 管桩与管桩之间用4根直径Φ16的HRB335钢筋作联结系, 上下平行放置, 钢筋与管桩连接处钢筋弯折成20cm长的L形角紧贴管桩焊牢, 4根Φ16的钢筋上用Φ12的钢筋作箍筋进行绑扎, 箍筋与箍筋的间距为30cm, 这样将4根管桩连成口字形整体基础, 在4根管桩的内口用优质竹胶板立模一道, 外口也用优质竹胶板立模一道, 形成一个整体的回字形基础, 将回字形基础加固好后在里面浇注C25的商品混凝土, 混凝土标高与桩帽顶标高齐平。灰罐基础浇注示意图如3所示, 其中阴影部分为混凝土浇注区域:
钢管桩长度选取计算:
根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》 (TB10002.5—2005) , 挖孔灌注摩擦桩桩的容许承载力按下式计算:
式中:
[P]———桩的容许承载力 (kN)
U———桩身截面周长 (m)
li———各土层厚度 (m)
A———桩底支承面积 (m2)
m0———桩底支承力折减系数
[σ]———桩底地基土的容许承载力
由于黄冈岸混凝土工厂灰罐基础采用开口钢管桩基础, 所以不考虑桩基底部承载力m0A-σ-部分。
桩基周长:U=3.14×0.6=1.884m
各土层的极限摩阻力fi根据地质报告进行取值:粉质粘土取fi=35kPa, 填筑土取fi=30kPa。
黄冈侧混凝土工厂钢管桩插打区域的地质情况为:表层1.5m深度为填筑土, 往下14m深度范围内为粉质粘土;根据混凝土工厂灰罐受力要求:每个灰罐受100t力, 再考虑风荷载和其它外加荷载为20t力, 故HZS90站一个灰罐基础分到每根管桩上的力为30t, 即300kN;HZS120站强度要求更高, 一个灰罐基础分到每根管桩上的力为40t, 即400kN。
HZS90站单根钢管桩长度取12m, 计算单根钢管桩容许承载力:
HZS120站单桩容许承载力计算与上面方法相同, 不再重复。
3 关键技术问题
⑴管桩运到施工现场后马上进行外观复查, 检查在运输过程中桩身是否磕伤、开裂或断裂。要求制作方提供质量合格证, 现场根据具体规定进行验收, 断裂的桩严禁使用。
⑵管桩在堆放时要求场地平整坚实, 排水良好, 使桩堆放后不会因为场地沉陷而损伤桩身。桩按规格、长度、使用的顺序分层叠放, 堆放层数不超过四层。桩下设两道垫木, 同层的两道垫木保持在同一水平上。
⑶根据工期要求, 管桩插打后在地底下埋置时间较长, 会因地质情况的原因而锈蚀, 故要对管桩作必要的防锈处理。
⑷管桩在使用过程中端头一定不能出现卷曲现象, 如出现此问题应立即处理。
⑸管桩在插打过程中严格控制每根管桩的位置、垂直度, 如发现偏差应及时纠正, 插打快结束时严格控制最后的贯入度。
⑹管桩插打完成后务必做好沉降观测记录。
⑺管桩插打完成后, 对桩顶变形的部分必须割除。
⑻管桩上各部分之间的焊接完成后, 务必仔细检查焊缝, 使每一道焊缝的质量符合规范要求。
⑼基础在浇注混凝土之前, 基础范围内的地基表面必须进行凿毛处理, 且凿出的碎渣应清理干净后才可立模。
⑽基础混凝土在浇注过程中, 试验室应对其各项指标进行试验, 试验合格后混凝土方可使用。
结束语:在混凝土工厂基础施工钢管桩的长度选取中, 笔者有意将钢管桩的长度留有富余, 原因是考虑到:管桩本身要外露一定长度, 插打完成后桩顶会有一定量的变形, 混凝土工厂使用时间较长进一步提高其安全系数。
参考文献
[1]张俊义.桥梁施工常用数据手册[M].北京:人民交通出版社, 2005.
浅析静压预应力管桩施工 篇8
关键词：预应力管桩,静压法,施工
1 工程概况
某工程基础型式主要采用静压预应力管桩基础。桩采用D400预应力管桩, 砼等级C80, 桩型为AB型, 配以开口型钢制桩尖桩端持力层主要为强风化泥岩层, 有效桩长16m~23m, 总桩数212根, 要求单桩竖向承载力设计值≥750KN。由于工期较紧, 桩基工程量较大, 拟采用2台YZY400型静压桩机进行施工。
根据预应力管桩为挤土桩的特点, 预应力桩基施工时随着人桩段数的增多, 各层地质构造土体密度随之增高。土体与桩身表面间的摩擦阻力也相应增大, 压桩所需的压入力也在增大。为使压桩中各桩的压力阻力基本接近, 入桩线路应选择单向行进, 不能从两侧往中间进行, 这样地基土在人桩挤密过程中, 土体可自由向外扩张即可避免地基土上溢使地表升高, 又不致因土的挤压而造成部分桩身倾斜, 保证了群桩的工作基本均匀并符合设计值。因此在打桩顺序及桩机行走路线的选择上考虑总体上由中间向边进行, 往返施工, 对多桩承台或桩间距较小的采用由承台中间向两边施工的顺序进行。
2 静压桩施工
2.1 单桩承载力特征值的确定
根据《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ1062003) 第3.3.1条要求:基础设计等级为乙级施工前应采用静载试验确定单桩承载力特征值。简称试桩。试桩根数确定为3根。3根试桩的入土深度分别为-27.20m、-28.40m、-29.50m表明均进入强风化泥岩层。规范规定预应力混凝土管桩在桩身强度达到设计要求的前提下, 对于粉土, 不应少于10d, 且待桩身与土体的结合基本趋于稳定, 才能进行静载试验。
2.2 施工程序
测量定位→压桩机就位调平→复核桩位→接桩尖→吊桩插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→桩质量检验→切割桩头。
2.3 施工要点
(1) 开始进行工程桩的施压前, 需按设计要求进行试桩的施工, 以核对地质报告与实际地质情况是否有差异和确定压桩的深度。试桩应尽可能选择离地质探孔较近的具有代表性的桩进行。 (2) 采用一台全站仪进行桩测量定位, 桩位确定后, 在桩位上用长约40cm的铁丝插入土中, 铁丝尾部拴20cm~30cm长的红色尼龙带。 (3) 采用开口钢板式桩尖, 与第一节桩的连接采用焊接焊条为E43焊条。焊接由持有上岗证有熟练工人进行, 施焊前除去桩端的泥土杂物, 后将桩尖对中放置在桩端, 沿周长均匀分布点焊6~8点固定桩尖, 后由两名焊工对称施焊, 焊缝必须饱满光顺。 (4) 插桩时, 先用汽车吊将桩运至桩机附近, 然后用桩机上自身设置的工作吊机将桩吊入夹持器中, 夹持油缸将桩从侧面夹紧, 即可开动压桩油缸, 先将桩压入土中30cm~50cm左右后停止, 调正桩的两个方面的垂直度后, 压桩油缸继续伸程把桩压入土中, 伸长后, 夹持油缸回程松夹, 压桩油缸回程, 重复上述动作进行连续压桩操作, 直到把桩压入预定深度土层中。 (5) 根据工程设计要求, 有效桩长均大于12m, 最大达到31m, 因此, 必须进行1~2次接桩。 (6) 压桩应控制好终止条件。压桩到设计桩长时, 压力表的压力达到单桩承载力2.7倍时, 即可停止压桩, 否则应增加桩长, 并会同设计单位另行处理。静力压桩单桩竖向承载力, 可通过桩的终止压力值大致判断, 但因土质的不同而异。终压前必须严格按设计要求进行持荷。 (7) 切桩时必须采用轨道式环向切桩器进行, 严禁用锤、凿等方法破坏桩身。
3 质量事故分析及处理
桩尖焊缝必须严格控制, 以免产生虚焊、焊缝不连续, 而导致桩管内水沿焊缝进入土体, 软化桩尖周围土体, 降低桩端承载能力。
当压力表读数突然上升或下降时, 要停机对照地质资料进行分析, 判断是否遇到障碍物或生产断桩现象等。
适当限制压桩速度, 沉桩速度一般控制在lm/min左右为宜, 使各层土体能正确反映其抗剪能力。当地基表层中存在大块石头等障碍物时, 要避免压偏。
压桩机应根据土质情况配足额重量或选用相应的液压桩机。
若采用焊接法接桩时, 须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满, 为加快施工速度, 减少接桩时间, 可设2~3名焊工同时施焊, 焊毕停约8min即可进行沉桩。
管桩身不受损坏;桩帽、桩身和送桩的中心线应重合;压同一根桩应缩短停息时间。
压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度, 如YZY400桩机的垂直行程为1.5m, 即每入桩1.5m即松开抱桩器。开动油泵使之上移, 再抱桩固定压入, 循环作业。在开始的第一二个行程, 要特别注意控制桩身的垂直度。
记录入桩行程深度及相应压力值, 以判别入桩情况正常与否及桩的承载能力。
为减少静力压桩的挤土效应, 应采取如下措施: (1) 设置袋装砂井或塑料排水板, 以消除部分超孔隙水压力, 减少挤土现象。袋装砂井直径一般为70mm~80mm, 间距lm~1.5m, 深度10m~12m。塑料排水板的深度、间距与袋装砂井相同; (2) 设置隔离板桩; (3) 压桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线的观测、监护。
4 管桩施工预控措施
4.1 桩身断裂预控措施
(1) 施工前要将桩位下的障碍物清理干净, 必要时对每个桩用钎探了解, 对桩构件要进行检查, 发现桩身弯曲度超过规定 (L/1000且≤20mm) 或桩尖不在桩纵轴上的不宜使用。 (2) 在稳桩过程中如发现桩不垂直应及时纠正。 (3) 桩的堆放、吊运过程中, 应严格按照有关规定执行, 发现桩开裂超过有关规定时不得使用。 (4) 检查桩有无质量缺陷, 对不合格品即时清运出场, 严格按质量计划要求进行处理并严禁使用。
4.2 桩顶移位预控措施
(1) 施工前应将桩位下的障碍物清理干净, 必要时对每个桩位用钎探了解, 对桩身进行检查, 不合格的不得使用。 (2) 在稳桩时如发现不垂直应及时校正, 接桩时要保证上下两节在同一轴线上, 接头处应严格按操作要求执行。 (3) 沉桩期间不得开挖基础, 沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖。
4.3 桩身倾斜预控措施
场地平整:如场地不平, 施工时应在打桩机行走路线加垫木等物, 使打桩机底盘保持水平。
4.4 接桩处开裂预控措施
(1) 接桩前, 对连接部位上的杂质、油污、水份等必须清理干净, 保证连接部件清洁。 (2) 检查连接部件是否牢固、平整和符合设计要求, 如有问题, 必须进行修正才能使用。 (3) 接桩时, 两节桩应在同一轴线上, 焊接预埋件应平整服贴, 焊缝应饱满连续。 (4) 必须保证接桩焊接冷却时间8分钟。
5 结语
静压预应力管桩施工控制要点 篇9
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