论文部分内容阅读
摘要： 高强静压预应力管桩是当前高层建筑桩基工程的主要应用技术,在高强静压预应力管桩施工中应该通过可量化、可操作、可控制的技术手段,将高层建筑整体建筑质量和速度置于技术的控制之下。文章根据高层建筑桩基工程的实际经验,说明了高强静压预应力管桩施工的工艺流程,探讨了高层建筑高强静压预应力管桩施工的技术,为高层建筑高强静压预应力管桩施工质量提供技术上的保证。
关键词：高层建筑；静压预应力管桩；施工技术；单桩承载力；质量控制；
中图分类号：TU208文献标识码： A
1 工程概况
某住宅小区总建筑面积约100000m2,一期工程共有10 多栋多层和小高层住宅楼，其中小高层住宅楼地上15 层。住宅楼为现浇钢筋混凝土框架结构，坡屋顶。由于原基地地基承载力特征值为110kPa，不能满足上部结构承载力要求，考虑到安全、经济、工期因素，采用PHC 桩进行地基处理，采用PHC-AB400（95）a（桩型AB 桩，直径400mm，壁厚95mm）预应力高强度混凝土管桩，根据不同楼座单桩承载力特征值要求及试验桩承载力试验情况，桩长分别为23m、25m、30m。
2 静压预应力管桩施工技术
2.1 压桩工艺流程
压桩施工工艺流程：施工放线→桩机配重→桩机就位→吊桩并调整→压桩→接桩→压桩（直至压桩力达到设计要求为止）→桩机就位开始下一根桩施工（直到全部施工完毕）。
2.2 压桩的顺序
本工程从整体考虑，压桩顺序由中心沿轴线向两边压桩。
2.3 压桩施工方法
2.3.1 测量放线
用经监理单位检查过的纵横线控制桩，依照布点图放出桩位具体位置，然后采用钢钎打入400～500mm，拔出钢钎后，灌入灰粉捣实，并在灰桩中心打入竹签定位，用以保证机械碾压后桩点不错位；桩位放完经复核无误后办理交验手续，方准施工；每日打桩前须复测桩位，发现问题立即纠正。
2.3.2 桩体编号
运到施工现场的桩体，按照统一编号的原则，每根桩都必须编号，便于做施工记录，并确保施工过程中每根桩的使用部位清楚。
2.3.3 桩机就位、配重
桩机就位是依靠操作桩机的纵移、横移和回转机构移动桩机到达所需压桩的位置，并初步调平机身。桩机就位前，施工场地应先平整好，桩机移动过程中应尽量保持机身水平，机身平面倾斜角度不能过大，纵向行走时两边移动装置必须同时、同向运动，不允许单独或者反向运动，两个纵移油缸中的一个伸缩到位时另一个必须马上停止伸缩，以免造成对桩机部件的损伤。压桩机应根据设计要求压力配足额定重量。
2.3.4 吊桩、压桩
将施工所需规格的桩运至压桩位置20m 范围内，按桩位布局情况合理放置，尽可能不要出现长距离拖桩，以免拖桩时造成对桩的损坏和降低功效，做到施工时能一次性成功起吊。压桩前在桩峰上画出以米为单位的长度标记，并按规定请有关部门对桩的质量情况进行现场检测。吊桩前用于捆绑的桩钢丝绳必须进行检查，发现有断丝现象立即更换，保证牢固可靠。吊桩时应于桩上1/3 处捆牢，起吊时严格按有关吊装安全操作规程操作，周围不得站人，起重机与其他桩和桩机发生碰撞，使桩头与地面或前一根桩头接触并确认桩机已钳好桩身后，方可脱钩并准备下一根桩的吊桩、插桩工作。
2.3.5 桩身的对中调直
桩机夹紧桩身后应通过操作桩机的纵移、横移机构，将桩尖中心准备对准点位（桩位的下节桩压入前还应先焊接好钢桩尖），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，并用吊锤检測桩身垂直度（误差应小于0.5%），重复操作检查对中和垂直度均符合规定后方可进行静压沉桩施工。桩帽、桩身和送桩的中心线应重合。
2.3.6 静压沉桩
压桩前必须确认起重机的吊钩已脱离吊桩工具，桩身已经准确对中调直。压桩时工作人员手、足勿伸入压桩台与机身间隙中。操作液压系统时一定要平缓，以避免压力冲击。作业中应随时检查油温、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正常最大压力，以避免造成对桩机和桩身的破坏，发现异常情况应立即终止沉桩并查明原因。压桩时必须从两个互成90°角的方向时刻检查桩身垂直度，以防压桩时引起桩尖遇到地下不明物或其他原因发生桩身倾斜。
2.3.7 接桩
将上下桩段的连接部位对齐，校正上桩倾斜度。倾斜角夹角正切15%，焊缝厚度为平边缘厚。对于在接桩过程中有空隙的地方应用垫铁填满并与上、下接头焊牢。清除焊渣，检查焊缝质量是否有虚焊、夹渣、漏焊等缺陷，如焊缝质量达不到要求，必须补焊，直到合格。
2.3.8 桩与承台梁的连接
与承台梁的连接有如下两种方式：
⑴不截桩桩顶与承台梁的连接（见图1）；
图1、不截桩桩顶与承台梁连接大样
⑵截桩桩顶与承台梁连接（见图2）。
图2、截桩桩顶与承台梁连接大样
3 静压预应力管桩质量控制措施及效果分析
3.1 静压预应力管桩质量控制措施
施工过程中，静压预应力管桩主要质量控制措施如下：
⑴管桩质量，对管桩进行外观检查，尺寸偏差和抗裂性检验。施工现场着重检查混凝土抗压强度能否达到设计要求。管桩有无明显的纵向、环向裂缝，端部平面是否倾斜，外径壁厚，桩身弯曲是否符合规范要求，混凝土强度是否达到要求，产品质保书、合格证、检测报告是否符合要求并齐全。不合格产品不得用于工程。由于不同厂家生产的管桩抗弯强度等指标不同，因此必须分开堆放，严禁混用。
⑵压桩机传感设备是否完好，桩机配重与设计承载力是否相适应。
⑶现场预应力管桩堆放整齐，布局合理。打桩顺序应根据邻近建筑物情况、地质条件、桩距大小、桩的密集程度、桩的规格及入土深度综合考虑，兼顾施工方便。
⑷桩端焊接。桩端焊接很重要，要检查焊条质量是否满足设计要求及设备适用完好率。焊好后必须保证一定暂停时间，间歇时间超过5～8min 为好。接桩前，保证连接部件清洁；接桩时，两节桩应在同一轴线上。焊接预埋件应平整密贴，否则易造成接桩处焊缝开裂。
⑸垂直度。通常用两台经纬仪从夹角90°方向进行监测。须注意第一节桩桩尖导向必须垂直；地基表面有坚硬石块必须清除，使桩身达到垂直度要求。场地不平、有较大坡度、桩机本身倾斜和稳桩时桩不垂直，送桩器、桩帽及桩不在同一条直线上，都会导致桩在沉入过程中产生倾斜。因此施工时场地要平整，如场地不平，应在打桩机行走路线加垫木等物，使打桩机底盘保持水平，以免桩身倾斜。
⑹压桩过程。压桩过程碰到硬土层时，不能用力过猛，管桩抗弯能力不强往往容易折断，抬架时也要轻抬轻放。接桩时，要保证上下两节桩在同一轴线上，否则会造成桩身开裂，还易发生桩架倾斜倒塌事故。当施工中出现断裂桩时，应会同设计人员共同研究处理办法。根据工程地质条件、上部荷载及所处的结构部位，可以采取补桩的方法。沉桩期间不得同时开挖基坑，需待沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖，一般宜14d 左右，否则易造成桩顶位移。
3.2 施工效果检测分析
工程结束后，对556 根管桩施工中的6 根抗压桩和3 根抗拔桩实行的静载试验，Q-S 曲线见图3，单桩承载力远大于1600kN，均符合设计要求，对134 根桩进行高应变动测检验，检验结果101 根符合I 类桩，33 根为II类桩,桩基工程质量合格。
图3、 25#试桩Q-S曲线图
4 结语
综上所述，建筑桩基设计时宜选用标准管桩，选用非标品将给采购、配桩、机械选择带来困难。对孤石较多处宜采用补勘措施，减少废桩和补桩，降低工程造价。合理堆放管桩，减少二次搬运；合理安排桩机的行走路线，提高桩机的工效。压桩后的留孔宜用小木板进行覆盖，以免桩机行走或土方开挖时土石落入管芯内，造成以后清理困难
关键词：高层建筑；静压预应力管桩；施工技术；单桩承载力；质量控制；
中图分类号：TU208文献标识码： A
1 工程概况
某住宅小区总建筑面积约100000m2,一期工程共有10 多栋多层和小高层住宅楼，其中小高层住宅楼地上15 层。住宅楼为现浇钢筋混凝土框架结构，坡屋顶。由于原基地地基承载力特征值为110kPa，不能满足上部结构承载力要求，考虑到安全、经济、工期因素，采用PHC 桩进行地基处理，采用PHC-AB400（95）a（桩型AB 桩，直径400mm，壁厚95mm）预应力高强度混凝土管桩，根据不同楼座单桩承载力特征值要求及试验桩承载力试验情况，桩长分别为23m、25m、30m。
2 静压预应力管桩施工技术
2.1 压桩工艺流程
压桩施工工艺流程：施工放线→桩机配重→桩机就位→吊桩并调整→压桩→接桩→压桩（直至压桩力达到设计要求为止）→桩机就位开始下一根桩施工（直到全部施工完毕）。
2.2 压桩的顺序
本工程从整体考虑，压桩顺序由中心沿轴线向两边压桩。
2.3 压桩施工方法
2.3.1 测量放线
用经监理单位检查过的纵横线控制桩，依照布点图放出桩位具体位置，然后采用钢钎打入400～500mm，拔出钢钎后，灌入灰粉捣实，并在灰桩中心打入竹签定位，用以保证机械碾压后桩点不错位；桩位放完经复核无误后办理交验手续，方准施工；每日打桩前须复测桩位，发现问题立即纠正。
2.3.2 桩体编号
运到施工现场的桩体，按照统一编号的原则，每根桩都必须编号，便于做施工记录，并确保施工过程中每根桩的使用部位清楚。
2.3.3 桩机就位、配重
桩机就位是依靠操作桩机的纵移、横移和回转机构移动桩机到达所需压桩的位置，并初步调平机身。桩机就位前，施工场地应先平整好，桩机移动过程中应尽量保持机身水平，机身平面倾斜角度不能过大，纵向行走时两边移动装置必须同时、同向运动，不允许单独或者反向运动，两个纵移油缸中的一个伸缩到位时另一个必须马上停止伸缩，以免造成对桩机部件的损伤。压桩机应根据设计要求压力配足额定重量。
2.3.4 吊桩、压桩
将施工所需规格的桩运至压桩位置20m 范围内，按桩位布局情况合理放置，尽可能不要出现长距离拖桩，以免拖桩时造成对桩的损坏和降低功效，做到施工时能一次性成功起吊。压桩前在桩峰上画出以米为单位的长度标记，并按规定请有关部门对桩的质量情况进行现场检测。吊桩前用于捆绑的桩钢丝绳必须进行检查，发现有断丝现象立即更换，保证牢固可靠。吊桩时应于桩上1/3 处捆牢，起吊时严格按有关吊装安全操作规程操作，周围不得站人，起重机与其他桩和桩机发生碰撞，使桩头与地面或前一根桩头接触并确认桩机已钳好桩身后，方可脱钩并准备下一根桩的吊桩、插桩工作。
2.3.5 桩身的对中调直
桩机夹紧桩身后应通过操作桩机的纵移、横移机构，将桩尖中心准备对准点位（桩位的下节桩压入前还应先焊接好钢桩尖），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，并用吊锤检測桩身垂直度（误差应小于0.5%），重复操作检查对中和垂直度均符合规定后方可进行静压沉桩施工。桩帽、桩身和送桩的中心线应重合。
2.3.6 静压沉桩
压桩前必须确认起重机的吊钩已脱离吊桩工具，桩身已经准确对中调直。压桩时工作人员手、足勿伸入压桩台与机身间隙中。操作液压系统时一定要平缓，以避免压力冲击。作业中应随时检查油温、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正常最大压力，以避免造成对桩机和桩身的破坏，发现异常情况应立即终止沉桩并查明原因。压桩时必须从两个互成90°角的方向时刻检查桩身垂直度，以防压桩时引起桩尖遇到地下不明物或其他原因发生桩身倾斜。
2.3.7 接桩
将上下桩段的连接部位对齐，校正上桩倾斜度。倾斜角夹角正切15%，焊缝厚度为平边缘厚。对于在接桩过程中有空隙的地方应用垫铁填满并与上、下接头焊牢。清除焊渣，检查焊缝质量是否有虚焊、夹渣、漏焊等缺陷，如焊缝质量达不到要求，必须补焊，直到合格。
2.3.8 桩与承台梁的连接
与承台梁的连接有如下两种方式：
⑴不截桩桩顶与承台梁的连接（见图1）；
图1、不截桩桩顶与承台梁连接大样
⑵截桩桩顶与承台梁连接（见图2）。
图2、截桩桩顶与承台梁连接大样
3 静压预应力管桩质量控制措施及效果分析
3.1 静压预应力管桩质量控制措施
施工过程中，静压预应力管桩主要质量控制措施如下：
⑴管桩质量，对管桩进行外观检查，尺寸偏差和抗裂性检验。施工现场着重检查混凝土抗压强度能否达到设计要求。管桩有无明显的纵向、环向裂缝，端部平面是否倾斜，外径壁厚，桩身弯曲是否符合规范要求，混凝土强度是否达到要求，产品质保书、合格证、检测报告是否符合要求并齐全。不合格产品不得用于工程。由于不同厂家生产的管桩抗弯强度等指标不同，因此必须分开堆放，严禁混用。
⑵压桩机传感设备是否完好，桩机配重与设计承载力是否相适应。
⑶现场预应力管桩堆放整齐，布局合理。打桩顺序应根据邻近建筑物情况、地质条件、桩距大小、桩的密集程度、桩的规格及入土深度综合考虑，兼顾施工方便。
⑷桩端焊接。桩端焊接很重要，要检查焊条质量是否满足设计要求及设备适用完好率。焊好后必须保证一定暂停时间，间歇时间超过5～8min 为好。接桩前，保证连接部件清洁；接桩时，两节桩应在同一轴线上。焊接预埋件应平整密贴，否则易造成接桩处焊缝开裂。
⑸垂直度。通常用两台经纬仪从夹角90°方向进行监测。须注意第一节桩桩尖导向必须垂直；地基表面有坚硬石块必须清除，使桩身达到垂直度要求。场地不平、有较大坡度、桩机本身倾斜和稳桩时桩不垂直，送桩器、桩帽及桩不在同一条直线上，都会导致桩在沉入过程中产生倾斜。因此施工时场地要平整，如场地不平，应在打桩机行走路线加垫木等物，使打桩机底盘保持水平，以免桩身倾斜。
⑹压桩过程。压桩过程碰到硬土层时，不能用力过猛，管桩抗弯能力不强往往容易折断，抬架时也要轻抬轻放。接桩时，要保证上下两节桩在同一轴线上，否则会造成桩身开裂，还易发生桩架倾斜倒塌事故。当施工中出现断裂桩时，应会同设计人员共同研究处理办法。根据工程地质条件、上部荷载及所处的结构部位，可以采取补桩的方法。沉桩期间不得同时开挖基坑，需待沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖，一般宜14d 左右，否则易造成桩顶位移。
3.2 施工效果检测分析
工程结束后，对556 根管桩施工中的6 根抗压桩和3 根抗拔桩实行的静载试验，Q-S 曲线见图3，单桩承载力远大于1600kN，均符合设计要求，对134 根桩进行高应变动测检验，检验结果101 根符合I 类桩，33 根为II类桩,桩基工程质量合格。
图3、 25#试桩Q-S曲线图
4 结语
综上所述，建筑桩基设计时宜选用标准管桩，选用非标品将给采购、配桩、机械选择带来困难。对孤石较多处宜采用补勘措施，减少废桩和补桩，降低工程造价。合理堆放管桩，减少二次搬运；合理安排桩机的行走路线，提高桩机的工效。压桩后的留孔宜用小木板进行覆盖，以免桩机行走或土方开挖时土石落入管芯内，造成以后清理困难