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摘要: 本文笔者结合商住楼桩基工程为例,介绍预应力混凝土管桩的施工方法,论述了施工中应注意的事项及桩的质量控制。
关键词:预应力混凝土管桩；静压法；质量控制
Abstract: in this paper the author commerce-residence building pile foundation engineering as an example, this paper introduces the construction method of prestressed concrete pipe pile, this paper discusses the matters needing attention in the construction of pile and quality control.
Keywords: prestressed concrete pipe pile; Static pressure method; Quality control
中图分类号：TU528.571 文献标识码：A 文章编号：
先张法预应力混凝土管桩是一种新型的建筑工程基础用桩,它具有工业化生产程度高、质量稳定、性能可靠、结构强度高、抗弯抗裂性能好、可贯入性好、耐锤击、耐抱压、穿透力强、单桩承载力高、单位承载力造价低、设计选用范围广, 便于拼接、施工工期短、施工方便、文明等特点, 特别是静压法施工无噪音、无污染, 非常适合在城市中心和居民区内施工, 符合绿色环保施工要求。它广泛应用于工业与民用建筑、港口码头、道路、桥梁等基础工程。本文笔者结合某教学楼桩基工程为例,介绍预应力混凝土管桩的施工方法,论述了施工中应注意的事项及桩的质量控制。
1、工程概况
某商住楼总建筑面积30750m2,框架结构,十一层,建筑物总高度40.50m。基础采用静压预应力钢筋混凝土管桩(桩径为Ф500、壁厚125mm、AB型),设计桩长55～68m,桩身混凝土强度设计等级大于或等于C80。总桩数460根,设计单桩坚向承载力特征值为1800KN。基础采用群桩上分组承台。
由于本工程位于江门市蓬江区,根据工程地质勘探报告。地质情况如下:地面以下2.7-10.60m为人工填土(素填土); 第2层为第四系海陆交互相沉积层,以深灰色淤泥为主,厚度20.50-45.25m; 第3层为第四系冲积层, 以粉质粘土为主,厚度1.75-16.10m;第4层为第四系残积层,主要由粉粒和粘粒组成,厚度3.2-12.10m;第5层为花岗岩,其厚度1.50-19.96m,第5层为桩端持力层。
2、先张法预应力管桩的质量检测
2.1 静载检测
该商住楼桩基工程,共做了静载检测十六组,其中五组为试桩检测。要求加载到极限破坏,找出桩的极限承载力。工程桩检测做了11组,要求加载至1800 kN即停止。整个抽检数符合规范要求。检测方法采用:试验加载反力装置,加载由油压千斤顶进行,反力由压重平台及配重提供。沉降量由5cm 的百分表测量, 荷载由油压表测量。各检测桩采用分级加载,定时观测,根据绘出的Q—S 曲线和S—lgt曲线看,当试桩加载至第10级,1800kN 时沉降量稳定,曲线平缓,继续加载第11 级时,曲线突变、下滑,说明5组试桩的单桩竖向极限承载力为1800 kN,单桩竖向承载力特征值为900kN。设计方案符合实际地质情况。11组工程桩检测结果,当加载至1800 kN时绘出的Q—S 曲线, S—lgt曲线属平缓型,说明工程桩单桩竖向极限承载力不小于1800kN,单桩竖向承载力特征值不小于900 kN。完全满足设计规范标准。
2.2 桩体低应变动测
该楼低应变动测采用KP1600 型多功能动测分析系统,38B235 型加速传感器, 室内资料采用FOUNOER586 微型计算机进行,共检测113根桩。以实测波形及有关资料分析,其中I类桩110根,占总检测桩数的97.3%。II类桩3根, 占总检测桩数的2.7%,检测结果桩身完整度符合规范要求。
3、静压预应力混凝土管桩施工工艺
3.1 静压桩机选择:根据设计荷截和地质报告情况,配足额定重量,该工程选用ZYB700C液压静力沉桩,最大压桩力7000KN,压桩速度2.6-5.9m/min。
3.2 施工程序: 测量定位→桩机就位→复核桩位→起吊插桩→压桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→桩质量检验→切割桩头→填充管桩内的细石混凝土。
3.3 管桩的施压:
(1)正式施工前必须先压2 根试验桩,以确定其贯入度及桩长并校验压桩设备,施工工艺及技术措施是否符合要求。
(2)压桩的顺序应根据场地的地形,地质桩基的设计布置密集程度以及压桩机移动方便等因素来决定。
由于本桩基工程建筑面积大且桩数较多, 将基桩分为三段压桩,再各段范围内分别进行。对于多桩台,压桩顺序由中央向两边或从中心向外施压,不得逆方向进行。由于本工程地面层均为回填土,在桩基施工时,应避免沿单方向进行, 以免地基向一边积压,造成压入深度不一,地基挤密程度不均。
(3)压桩机的安装,必须按有关程序或说明书进行。压桩机的配重应平平衡配置于平台上。压桩机就位时应对准桩位,启动平台支腿油缸,校正平台处于水平状态。
(4)启动门架支撑油缸,便门架作微倾15mm。以便吊插预制桩。
(5)起吊预制桩,先栓好吊装用的钢丝绳及索具,然后应用索具捆绑住桩上部约500mm 处,启动机器起吊预制桩,使桩尖垂直对准桩位中心,缓缓放下插入土中。恢复门架在桩顶扣好桩帽可卸去索具桩帽与村周边应有5-10mm 的间隙,桩帽与桩顶之间应有相适应的衬垫,一般应采用木板,其厚度为100mm 左右。
(6)稳桩和压桩:当桩尖插入桩位扣好桩帽后,微微启动压桩油缸,当桩入土至500mm 时,再次校正的垂直度和平台的水平度,保证桩的纵横双向重直偏差不得超过0.5%,然后启动压桩油缸,把桩徐徐压下控制施壓速度,一般不宜超过2m/min。
(7)压桩应连续进行,同一根桩的中间间歇时间不宜超过半小时。
(8)稳压:当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已达持力层时,应随即进行稳压。当桩长小于15m 或粘性土为持力层时应取略大于1.65倍设计荷载作为最后稳压力,并稳压不少于5次,每次1min;当桩长大于15m 或密砂土为持力层时,应取1.65 倍设计荷载作为最后稳压力,并稳压不少于3次,每次1min,并测定其最后三次稳压时的贯入度。
(9)压桩施工时,应有专人并配备自动记录设备做好施工记录,开始压桩时应记录桩每沉下1m 油压表压力值,当下沉至设计标高或两倍于设计荷载时, 应记录最后三次稳压时的贯入度。
3.4 管桩的接桩和切割
(1)桩头应与管桩围焊封闭, 焊缝厚度6mm,焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续施压。自然冷却时间不宜少于8min,严禁用水冷却或焊好后即打,以免焊缝接口变脆而被打裂。
(2)接桩时,其未入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5～1.0m。
(3)管桩对接前,上下端板表应用铁刷子刷干净,坡口处应刷至露出金属光泽。焊接时先在坡口周围上对称点焊4-6 点, 待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施工焊,施焊由两个焊工对称进行。焊接层数不得少于两层,内层焊必须清理干净后方能施工焊外一层,内外层焊位置应错开,焊缝要饱满连续。
(4)截桩:现场共有125 根桩需截桩,采用锯桩器截割,严禁用大锤横向敲击或强行扳拉截桩。
3.5 质量检验与试验
(1）施工时必须对每根桩做好记录,内容包括桩位编号图、每根桩的压桩记录、桩的节数、每节长度最后稳压时的贯入度提交有关部门检查及验收。
(2)对施工完毕的桩,根据有关规定进行检测,其中基桩坚向抗压静载试验,共检测5 根桩,综合评定,桩极限承载力Qu≥3600KN;基樁反射波法检测,抽取149 根进行试验,检测结果为本工程桩身检测完好,判定均为Ⅰ类。
4、管桩施工常见施工质量问题的预防措施
4.1 桩身断裂
（1) 对桩身质量进行全面检查, 测量管桩的外径、壁厚、桩身弯曲度等有关尺寸, 并详细记录, 发现桩身弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用。桩的堆放、吊运应严格按照有关规定执行。
（2) 在稳桩过程中如发现桩不垂直应及时纠正, 桩压入一定深度发生严重倾斜时, 不宜采用移架方法来校正。接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上, 接头处应严格按照规程操作。
（3) 施工前应对桩位下的障碍物进行清理, 必要时对每个桩位用钎探了解。
（4) 应保证施工场地平整坚实, 有排水措施, 在机台行走或施压过程中保持机身平稳不晃动。
4.2 桩顶位移
（1) 施工前应对桩位下的障碍物进行清理, 对桩构件要进行检查, 发现桩身弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用。
（2) 在稳桩过程中, 如发现桩不垂直应及时纠正, 接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上, 接头处应严格按照规程操作。
（3) 采用井点降水、盲沟等降水或排水措施。
（4) 沉桩期间不得开挖基坑, 沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖, 相隔时间应视具体地质情况、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙水压力消散情况来确定。
4.3 沉桩达不到设计深度
发生管桩沉不下去时, 应详细查明工程地质情况, 正确选择持力层或标高, 合理选择施工方法及压桩顺序, 冷静分析原因, 找出对策才能继续施工。
5、结束语
该商住楼桩基工程施工总体比较顺利,通过检测,桩基的合格率达到100%,优良率达到97%,从成本上算比灌注桩节省投资35%左右,工期是灌注桩的50%左右,它是在复杂地基土中进行静压预应力混凝土管桩的一个成功案例。
参考文献
[1]毛鹤琴主编.土木工程施工(第2版).武汉:武汉理工大学出版社,2004.7
[2] 中国建筑工业出版社编.现行建筑施工规范大全( 修订缩印本) .北京: 中国建筑工业出版社, 2005
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:预应力混凝土管桩；静压法；质量控制
Abstract: in this paper the author commerce-residence building pile foundation engineering as an example, this paper introduces the construction method of prestressed concrete pipe pile, this paper discusses the matters needing attention in the construction of pile and quality control.
Keywords: prestressed concrete pipe pile; Static pressure method; Quality control
中图分类号：TU528.571 文献标识码：A 文章编号：
先张法预应力混凝土管桩是一种新型的建筑工程基础用桩,它具有工业化生产程度高、质量稳定、性能可靠、结构强度高、抗弯抗裂性能好、可贯入性好、耐锤击、耐抱压、穿透力强、单桩承载力高、单位承载力造价低、设计选用范围广, 便于拼接、施工工期短、施工方便、文明等特点, 特别是静压法施工无噪音、无污染, 非常适合在城市中心和居民区内施工, 符合绿色环保施工要求。它广泛应用于工业与民用建筑、港口码头、道路、桥梁等基础工程。本文笔者结合某教学楼桩基工程为例,介绍预应力混凝土管桩的施工方法,论述了施工中应注意的事项及桩的质量控制。
1、工程概况
某商住楼总建筑面积30750m2,框架结构,十一层,建筑物总高度40.50m。基础采用静压预应力钢筋混凝土管桩(桩径为Ф500、壁厚125mm、AB型),设计桩长55～68m,桩身混凝土强度设计等级大于或等于C80。总桩数460根,设计单桩坚向承载力特征值为1800KN。基础采用群桩上分组承台。
由于本工程位于江门市蓬江区,根据工程地质勘探报告。地质情况如下:地面以下2.7-10.60m为人工填土(素填土); 第2层为第四系海陆交互相沉积层,以深灰色淤泥为主,厚度20.50-45.25m; 第3层为第四系冲积层, 以粉质粘土为主,厚度1.75-16.10m;第4层为第四系残积层,主要由粉粒和粘粒组成,厚度3.2-12.10m;第5层为花岗岩,其厚度1.50-19.96m,第5层为桩端持力层。
2、先张法预应力管桩的质量检测
2.1 静载检测
该商住楼桩基工程,共做了静载检测十六组,其中五组为试桩检测。要求加载到极限破坏,找出桩的极限承载力。工程桩检测做了11组,要求加载至1800 kN即停止。整个抽检数符合规范要求。检测方法采用:试验加载反力装置,加载由油压千斤顶进行,反力由压重平台及配重提供。沉降量由5cm 的百分表测量, 荷载由油压表测量。各检测桩采用分级加载,定时观测,根据绘出的Q—S 曲线和S—lgt曲线看,当试桩加载至第10级,1800kN 时沉降量稳定,曲线平缓,继续加载第11 级时,曲线突变、下滑,说明5组试桩的单桩竖向极限承载力为1800 kN,单桩竖向承载力特征值为900kN。设计方案符合实际地质情况。11组工程桩检测结果,当加载至1800 kN时绘出的Q—S 曲线, S—lgt曲线属平缓型,说明工程桩单桩竖向极限承载力不小于1800kN,单桩竖向承载力特征值不小于900 kN。完全满足设计规范标准。
2.2 桩体低应变动测
该楼低应变动测采用KP1600 型多功能动测分析系统,38B235 型加速传感器, 室内资料采用FOUNOER586 微型计算机进行,共检测113根桩。以实测波形及有关资料分析,其中I类桩110根,占总检测桩数的97.3%。II类桩3根, 占总检测桩数的2.7%,检测结果桩身完整度符合规范要求。
3、静压预应力混凝土管桩施工工艺
3.1 静压桩机选择:根据设计荷截和地质报告情况,配足额定重量,该工程选用ZYB700C液压静力沉桩,最大压桩力7000KN,压桩速度2.6-5.9m/min。
3.2 施工程序: 测量定位→桩机就位→复核桩位→起吊插桩→压桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→桩质量检验→切割桩头→填充管桩内的细石混凝土。
3.3 管桩的施压:
(1)正式施工前必须先压2 根试验桩,以确定其贯入度及桩长并校验压桩设备,施工工艺及技术措施是否符合要求。
(2)压桩的顺序应根据场地的地形,地质桩基的设计布置密集程度以及压桩机移动方便等因素来决定。
由于本桩基工程建筑面积大且桩数较多, 将基桩分为三段压桩,再各段范围内分别进行。对于多桩台,压桩顺序由中央向两边或从中心向外施压,不得逆方向进行。由于本工程地面层均为回填土,在桩基施工时,应避免沿单方向进行, 以免地基向一边积压,造成压入深度不一,地基挤密程度不均。
(3)压桩机的安装,必须按有关程序或说明书进行。压桩机的配重应平平衡配置于平台上。压桩机就位时应对准桩位,启动平台支腿油缸,校正平台处于水平状态。
(4)启动门架支撑油缸,便门架作微倾15mm。以便吊插预制桩。
(5)起吊预制桩,先栓好吊装用的钢丝绳及索具,然后应用索具捆绑住桩上部约500mm 处,启动机器起吊预制桩,使桩尖垂直对准桩位中心,缓缓放下插入土中。恢复门架在桩顶扣好桩帽可卸去索具桩帽与村周边应有5-10mm 的间隙,桩帽与桩顶之间应有相适应的衬垫,一般应采用木板,其厚度为100mm 左右。
(6)稳桩和压桩:当桩尖插入桩位扣好桩帽后,微微启动压桩油缸,当桩入土至500mm 时,再次校正的垂直度和平台的水平度,保证桩的纵横双向重直偏差不得超过0.5%,然后启动压桩油缸,把桩徐徐压下控制施壓速度,一般不宜超过2m/min。
(7)压桩应连续进行,同一根桩的中间间歇时间不宜超过半小时。
(8)稳压:当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已达持力层时,应随即进行稳压。当桩长小于15m 或粘性土为持力层时应取略大于1.65倍设计荷载作为最后稳压力,并稳压不少于5次,每次1min;当桩长大于15m 或密砂土为持力层时,应取1.65 倍设计荷载作为最后稳压力,并稳压不少于3次,每次1min,并测定其最后三次稳压时的贯入度。
(9)压桩施工时,应有专人并配备自动记录设备做好施工记录,开始压桩时应记录桩每沉下1m 油压表压力值,当下沉至设计标高或两倍于设计荷载时, 应记录最后三次稳压时的贯入度。
3.4 管桩的接桩和切割
(1)桩头应与管桩围焊封闭, 焊缝厚度6mm,焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续施压。自然冷却时间不宜少于8min,严禁用水冷却或焊好后即打,以免焊缝接口变脆而被打裂。
(2)接桩时,其未入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5～1.0m。
(3)管桩对接前,上下端板表应用铁刷子刷干净,坡口处应刷至露出金属光泽。焊接时先在坡口周围上对称点焊4-6 点, 待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施工焊,施焊由两个焊工对称进行。焊接层数不得少于两层,内层焊必须清理干净后方能施工焊外一层,内外层焊位置应错开,焊缝要饱满连续。
(4)截桩:现场共有125 根桩需截桩,采用锯桩器截割,严禁用大锤横向敲击或强行扳拉截桩。
3.5 质量检验与试验
(1）施工时必须对每根桩做好记录,内容包括桩位编号图、每根桩的压桩记录、桩的节数、每节长度最后稳压时的贯入度提交有关部门检查及验收。
(2)对施工完毕的桩,根据有关规定进行检测,其中基桩坚向抗压静载试验,共检测5 根桩,综合评定,桩极限承载力Qu≥3600KN;基樁反射波法检测,抽取149 根进行试验,检测结果为本工程桩身检测完好,判定均为Ⅰ类。
4、管桩施工常见施工质量问题的预防措施
4.1 桩身断裂
（1) 对桩身质量进行全面检查, 测量管桩的外径、壁厚、桩身弯曲度等有关尺寸, 并详细记录, 发现桩身弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用。桩的堆放、吊运应严格按照有关规定执行。
（2) 在稳桩过程中如发现桩不垂直应及时纠正, 桩压入一定深度发生严重倾斜时, 不宜采用移架方法来校正。接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上, 接头处应严格按照规程操作。
（3) 施工前应对桩位下的障碍物进行清理, 必要时对每个桩位用钎探了解。
（4) 应保证施工场地平整坚实, 有排水措施, 在机台行走或施压过程中保持机身平稳不晃动。
4.2 桩顶位移
（1) 施工前应对桩位下的障碍物进行清理, 对桩构件要进行检查, 发现桩身弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用。
（2) 在稳桩过程中, 如发现桩不垂直应及时纠正, 接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上, 接头处应严格按照规程操作。
（3) 采用井点降水、盲沟等降水或排水措施。
（4) 沉桩期间不得开挖基坑, 沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖, 相隔时间应视具体地质情况、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙水压力消散情况来确定。
4.3 沉桩达不到设计深度
发生管桩沉不下去时, 应详细查明工程地质情况, 正确选择持力层或标高, 合理选择施工方法及压桩顺序, 冷静分析原因, 找出对策才能继续施工。
5、结束语
该商住楼桩基工程施工总体比较顺利,通过检测,桩基的合格率达到100%,优良率达到97%,从成本上算比灌注桩节省投资35%左右,工期是灌注桩的50%左右,它是在复杂地基土中进行静压预应力混凝土管桩的一个成功案例。
参考文献
[1]毛鹤琴主编.土木工程施工(第2版).武汉:武汉理工大学出版社,2004.7
[2] 中国建筑工业出版社编.现行建筑施工规范大全( 修订缩印本) .北京: 中国建筑工业出版社, 2005
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。