高强预应力混凝土管桩施工技术

高强预应力混凝土管桩施工技术探讨

摘要:结合工程实例，阐述了高强预应力混凝土管桩施工方法，并提出了管桩在设计和施工中的注意事项，以保证预应力管桩的施工质量，满足规范与设计要求。

关键词:静压法；施工技术；注意事项；管桩检测

具有施工环境整洁无排污、质量稳定、施工效率高、工期短、噪音低、造价低等特点的高强预应力混泥土管桩静压法，越来越被设计院、业主和广大工程技术人员重视和采用，已在很多地区得到广泛应用。本文以某工程为例，探讨了高强预应力混凝土管桩静压法的施工技术。 1、工程概况

某厂区占地面积115000m2,地面下2.5m～4.0m为回填素土,下层为淤泥层,土层承载力差。因此该工程桩基设计采用高强度预应力混凝土管桩(桩径600mm,壁厚100mm,混凝土强度c80)和钻孔灌注桩组合的摩擦桩形式。管桩单节桩长13m,总装车间采用双节焊接,单桩承载力为1200kn,树脂车间采用单节,单桩承载力为500kn。基础采用群桩上的整体筏板及局部承台,承台桩采用钻孔灌注桩(如图1所示)。

图1 灌注桩和预制桩的使用情况 2、静压入桩的施工技术

2.1 施工顺序

静压管桩的施工顺序为:测量定位→桩机就位→复核桩位→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→质量检验。 2.2 施工要点

（1)单桩竖向承载力:静力压桩单桩竖向承载力可通过桩的终止压力大致判断,但因土质的不同而异。桩的终止压力小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的标准值fk,即fk=kfs(工程中,静载对比试验由天津市二十四检测站负责,各项系数、参数由其提供)。如根据终止压力值所判断的单桩竖向承载力标准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。压桩应控制好终止条件。液压表显示的最终压力不得低于单桩设计承载力的两倍。否则应增加桩长,并会同设计单位另行处理。本工程实际中一般都能超过单桩设计承载力的2.7倍。

（2)压桩应连续进行,采用焊接接桩间歇不宜过长,接桩面应保持清洁,焊接完毕后涂刷防腐剂,冷却2min～3min,焊接时上下节中心线应对齐。

（3)垂直度控制:垂直度是施工质量的关键,须高度重视。一般情况下插桩以入土20cm～30cm为宜,然后进行调校。桩机驾驶人员掌握好双方角度尺两个方向上都归零点,这时桩机纵横方向保持水

平,抱桩器抱紧后桩则竖直;另外在距桩机20m～30m外延两个方向架设两架经纬仪,复核桩的垂直度。沉桩过程中施工员随时观察桩的进尺变化,如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时,应分1个～2个行程逐渐调直。

2.3 沉桩线路的选定

施工时随着入桩段数的增多,各层土体密度随之增高,土体与桩身表面的摩擦阻力也相应增大,压桩所需的压力也在增大。为使施工中各桩的压力阻力基本接近,入桩线路应选择单向进行,不能从两侧往中间进行,这样地基土在入桩挤密过程中土体可自由向外扩张,既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,保证群桩的工作基本均匀并符合设计值。天津丰田汽车厂房工程四面田野,施工线路为从厂房南北向中线开始向东西两个方向同时开压,尽可能降低挤土效应影响。 2.4 管桩与基础筏板的连接方式

管桩与基础筏板采用刚接。管桩桩头为钢板套箍,因此不能利用桩身内的钢筋作为连接钢筋。本工程中,在桩头的桩管内填充3000mm的c40细石混凝土,并在混凝土中均分插入5φ16钢筋与筏板连接。

3、管桩在设计中应注意的事项

（1)桩顶设计标高应低于施工现场地面标高不小于250mm。管桩施工时采用的液压桩机自重及配重都相当大。如thi550型步履式

液压静力压桩机自重达2200kn,配重最高可达1800kn,总重最高可达4000kn。桩机直接在场地上移动,现场地面下陷十分明显。若桩顶设计标高与场地地面持平或略低于场地地面,施工中因场地土下陷,将造成桩头外露,桩机移动将受影响,甚至破坏桩头,造成施工麻烦。

（2)管桩造价较高,设计时须根据上部荷载大小、荷载形式、工程地质条件、工期要求等综合考虑,多方案比较后方可采用。同一工程中桩宜采用同型号、同规格,或型号规格差别较大。若桩的规格、型号过多,易造成施工困难,甚至造成施工错误。

（3)确定单桩承载力时应综合考虑地质情况和桩身强度。管桩为开口桩,根据现场压桩观察分析,在入土过程中,会较快在桩尖处形成一土楔,使其入土时的挤土情况与闭口桩无异。因此在确定单桩承载力时按闭口桩考虑。 4、管桩施工中的注意事项

（1)压桩机应根据土质情况和桩长选用适当型号及配重。桩机型号和配重选用适当可避免地表不均匀沉降以及由于地表不均匀沉降引起的斜桩,同时也降低露桩和短桩的几率。在丰田汽车厂房桩基础工程中就选用了yzy360,yzy450,yzy550系列和thi450,thi550系列桩机,效果很好。

（2)适当控制沉桩速度,沉桩速度一般控制在1.5m/min左右为宜,使各层土体能正确反映其抗剪能力。当地基表层中存在障碍物

时,要避免压偏。

（3)采用焊接接桩时,须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满,焊接时可设2名～3名焊工同时施焊。焊毕在套箍上涂刷防腐剂,冷却2min～3min继续沉桩。

（4)管桩起吊前应确定管桩桩身无损坏;施工中桩头、桩身和送桩中心线应重合。

（5)压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度。一个行程完毕后,松开抱桩器,开动油泵使之上移,再抱桩固定,开始下一行程,循环作业。在每个行程开始时,要注意控制桩身的垂直度。 （6)施工中现场不宜过多存桩,减少倒运次数。管桩采用混凝土强度大、塑性差,倒运次数增多,桩身受损甚至折断几率增大,现场尽量避免管桩多层叠放。7)当工程较大,管桩用量特别大时,建设单位、施工总包单位会同监理单位应经常对供货厂家进行考察,准确掌握其生产能力及生产控制状况,保证管桩质量。 5、管桩的检测

为检查工程桩的桩身完整性和承载力,采用低应变动力检测法进行质量普查,采用静载试验法进行单桩的承载力试验。试验前根据地质报告对现场进行分区,每个区内选样进行试验,每个区进行单独评估,最后进行整体评价。

（1)低应变动力检测:应用低应变动力检测技术检测桩身的完整性。因为双节桩全部采用焊接,而不是采用硫磺胶泥连接,所以本

工程中对桩身完整性的检测只采用低应变动力检测,并没有进行高应变动力检测。抽测结果显示,整个工程桩的完整性很好,工程中接桩处没有出现断桩现象。

（2)静载实验:利用静力压桩机作为反力装置进行桩的静载试验,加载方式为慢速维持荷载法,第一级荷载为每级加载增量的两倍,每级加载增量为100kn。通过由静载试验得出的qs曲线可判断出桩的极限承载力,从而判断出能否满足设计要求。本工程中通过静载试验,单桩承载力均能满足设计要求。 6、结语

总之，预应力混凝土管桩静压法深受施工单位和设计人员的欢迎，在建筑市场上得到广泛应用。但是在预应力混凝土管桩静压法施工过程中，还应充分考虑各种影响因素，严格落实现有各项技术规范、措施和有关经验，同时在施工过程中不断改进提高其技术应用水平，就可以很好地控制施工质量和施工安全。 注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。