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7-2-6 先张预应力管桩施工7-2-6-1 桩规格与适用条件先张预应力管桩,简称管桩,系采用先张法预应力工艺和离心成型法,制成的一种空心圆柱体细长混凝土预制构件。主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成如图7-60所示。图7-60 预应力管桩示意1-桩身;2-钢套箍;3-端头板;D-外径;t-壁厚管桩按桩身混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩(代号PC桩)和预应力高强混凝土管桩(代号PHC桩),前者强度等级不低于C60;后者不低于C80。PC桩一般采用常压蒸汽养护,脱模后移入水池再泡水养护,一般要经28d才能使用。PHC桩,一般在成型脱模后,送入高压釜经10个大气压、180左右高温高压蒸汽养护,从成型到使用的最短时间为34d。管桩规格按外径分为300mm、400mm、500mm、550mm、600mm、800mm和1000mm等,壁厚由60130mm。每节长一般不超过15m,常用节长812m,有时也生产长达2530m的管桩。预应力管桩具有单桩承载力高,桩端承载力可比原状土提高80%100%;设计选用范围广,单载承载力可从600kN到4500kN,既适用于多层建筑,也可用于50层以下的高层建筑;桩运输吊装方便,接桩快速;桩长度不受施工机械的限制,可任意接长;桩身耐打,穿透力强,抗裂性好,可穿透56m厚的密实砂夹层;造价低廉,其单位承载力价格仅为钢桩的1/32/3,并节省钢材。但也存在施工机械设备投资大,打桩时振动、噪声和挤土量大等问题。适用于各类工程地质条件为粘性土、粉土、砂土、碎石类土层以及持力层为强风化岩层、密实的砂层(或卵石层)等土层应用,但不适用于石灰岩、含孤石和障碍物多、有坚硬夹层的岩土层中应用。7-2-6-2 打(沉)桩工艺方法要点1预应力管桩沉桩方法较多,目前国内主要采用锤击法,多采用爆发力强、锤击能量大、工效高的筒式柴油锤沉桩。但这种锤工作时振动和噪声大,有的地区如广东还采用大吨位静压预应力管桩施工工艺,采用40006800kN静力压桩机,可压500、550mm的管桩到设计持力层;亦有的采用预钻孔后植桩的施工工艺,先用长螺旋钻机引孔,然后用打(压)桩机将管桩打(压)到设计持力层。2预应力管桩常用打(沉)桩工艺流程如图7-61所示。图7-61 预应力管桩施工工艺流程(a)测量放样、桩机和桩就位对中调直;(b)锤击下沉;(c)电焊接桩;(d)再锤击、再接桩,再锤击;(e)收锤,测贯入度1-打桩机;2-打桩锤;3-桩;4-接桩3管桩施工应根据桩的密集程度与周围建(构)筑物的关系,合理确定打桩顺序。一般当桩较密集且距周围建(构)筑物较远,施工场地较开阔时,宜从中间向四周对称施打;若桩较密集、场地狭长、两端距建(构)筑物较远时,宜从中间向两端对称施打;若桩较密集且一侧靠近建(构)筑物时,宜从毗邻建(构)筑物的一侧开始向另一方向施打。若建(构)筑物外围设有支护桩,宜先打设工程桩,再后打设外围支护桩。根据桩的入土深度,宜先打设深桩,后打设浅桩;根据管桩的规格,宜先大后小,先长后短;根据高层建筑塔楼(高层)与裙房(低层)的关系,宜先高后低。4管桩施打应合理选择桩锤,桩锤选用一般应满足以下要求:(1)能保证桩的承载力满足设计要求;(2)能顺利或基本顺利地将桩下沉到设计深度;(3)打桩的破碎率能控制在1%左右,最多不超过3%;(4)满足设计要求的最后贯入度,最好为2040mm/10击,每根桩的总锤击数宜在1500击以内,最多不超过20002500击。管桩施打一般多采用筒式柴油锤,其型号选用可参考表7-78。选择筒式柴油打桩锤参考表 表7-78柴油锤型号25型32型36型40型50型60型62型70型72型80型适用管桩规格3004003004004005005005506005506006008005预应力管桩打(沉)桩施工工艺程序为:测量定位桩机就位底桩就位、对中和调直锤击沉桩接桩再锤击再接桩打至持力层收锤。6打桩前应通过轴线控制点,逐个定出桩位,打设钢筋标桩,并用白灰在标桩附近地面上画上一个圆心与标桩重合、直径与管桩相等的圆圈,以方便插桩对中,保持桩位正确。7底桩就位前,应在桩身上划出单位长度标记,以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩击数。吊桩就位一般用单点吊将管桩吊直,使桩尖插在白灰圈内,桩头部插入锤下面的桩帽套内就位,并对中和调直,使桩身、桩帽和桩锤三者的中心线重合,保持桩身垂直,其垂直度偏差不得大于0.5%。桩垂直度观测包括打桩架导杆的垂直度,可用两台经纬仪在离打桩架15m以外成正交方向进行观测,也可在正交方向上设置两根吊陀垂线进行观测校正。8锤击沉桩宜采取低锤轻击或重锤低打,以有效降低锤击应力,同时特别注意保持底桩垂直,在锤击沉桩的全过程中都应使桩锤,桩帽和桩身的中心线重合,防止桩受到偏心锤打,以免桩受弯受扭。9桩的接头过去多采用法兰盘螺栓连接,刚度较差。现今都在桩端头埋设端头板,四周用一圈坡口进行电焊连接。当底桩桩头(顶)露出地面0.51.0m时,即应暂停锤击,进行管桩接长。方法是先将接头上的泥土、铁锈用钢丝刷刷净、再在底桩桩头上扣上一个特制的接桩夹具(导向箍),将待接的上节桩吊入夹具内就位,调直后,先用电焊在剖口圆周上均匀对称点焊46点,待上、下节桩固定后卸去夹具,再正式由两名焊工对称、分层、均匀、连续的施焊,一般焊接层数不少于2层,焊缝应饱满连续,待焊缝自然冷却810min,始可继续锤击沉桩。10在较厚的粘土、粉质粘土层中施打多节管桩,每根桩宜连续施打,一次完成,以避免间歇时间过长,造成再次打入困难,而需增加许多锤击数,甚至打不下而先将桩头打坏。11当桩尖(靴)被打入设计持力层一定深度,符合设计确定的停锤条件时,即可收锤停打,终止锤击的控制条件,称为收锤标准。收锤标准通常以达到的桩端持力层、最后贯入度或最后1m深桩桩锤击数为主要控制指标。桩端持力层作为定性控制;最后贯入度或最后1m沉桩锤击数作为定量控制,均通过试桩或设计确定。一般停止锤击的控制原则是:桩端(指桩的全截面)位于一般土层时,以控制桩端设计标高为主贯入度可作参考;桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时,以贯入度控制为主,桩端标高可作参考。当贯入度已达到而桩端标高未达到时,应继续锤击3阵,按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认,必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。12为将管桩打到设计标高,需要采用送桩器,送桩器用钢板制作,长46m。设计送桩器的原则是:打入阻力不能太大,容易拔出,能将冲击力有效地传到桩上,并能重复使用。13管桩打(沉)桩常遇问题及预防处理方法,见表7-79。管桩打(沉)桩常遇问题及预防、处理方法 表7-79名称、现象产生原因预防措施及处理方法桩顶偏位(在沉桩过程中,相邻的桩产生横向位移)1测量放线有误;或插桩“对中”工作马虎2打桩顺序不当,易引起桩顶大偏位3在软土层中,先施工的桩易被挤动4遇孤石或其他障碍物将桩挤向一旁5桩尖沿基岩倾斜而滑移6接桩不直,桩中心线成折线形,造成桩顶偏位测量放线应经复测后使用;插桩应认真对中;打桩应按规定顺序进行;避免打桩期间同时开挖基坑;施工前用洛阳铲探明地下孤石、障碍物,较浅的挖除,深的用钻钻透或爆碎;接桩应吊线找直,垂直偏差应控制在0.5%以内偏位过大,应拔出,移位再打;偏位不大,可用木架顶正,再慢锤打入;障碍物不深,可挖去回填后再打桩身倾斜(桩身倾斜超过规范规定)1打桩机导杆弯曲或场地不平,或场地承载力不足产生倾斜2插桩不正,底桩倾斜率过大或桩身弯曲度过大3开始沉桩,桩未站稳就猛烈锤击,或施打时桩锤、桩帽、桩身中心线不在同一直线上,受力偏心4桩垫锤垫不平或桩帽太大引起锤击偏心而使桩身倾斜5接桩不直产生曲折6打桩顺序不当先打的桩被挤斜7遇孤石和坚硬障碍物或桩尖沿倾斜产生滑移打桩机导杆弯曲应纠正;打桩场地应整平夯压坚实;插桩要吊线锤检查,桩帽、桩身和桩尖必须在一条垂线上方可施打;桩身弯曲度应不大于1%,过大的不宜使用;开始沉桩应临时固定牢,并轻锤慢击;施打时应使桩锤、桩帽、桩身在同一直线上,防止受力偏心;桩垫、锤垫应找平,桩帽与桩周围的时间隙应为510mm,不宜过大;接桩应吊线锤找直,垂直度偏差不应大于0.5%;打桩顺序应按规定进行。产生原因7的防治措施同“桩顶偏位”的防治措施桩顶破碎(沉桩时,桩顶出现混凝土掉角、碎裂或被打碎,桩顶钢筋局部或大部分外露)1桩的制作质量差,混凝土强度未达到要求,或桩头严重跑浆,存在孔洞;或蒸养制度不当,引起脆性破坏2搬运、吊装、堆放过程中碰撞损坏3桩锤选用不当,锤过重,锤击应力太大将桩头击碎;或锤太轻,锤击次数增多,使桩顶产生疲劳破坏4桩帽太小、太大、太深或接头尺寸偏差太大5遇到孤石、硬岩面时继续猛打,或贯入度要求太小或总锤击次数过多,或每米锤击数过多6在厚粘性土层中停歇时间过久,再重新施打时易将桩头打坏加强桩制作质量控制,保证桩头混凝土密实性和强度达到设计要求;桩运输、堆放、吊装中防止碰撞损坏桩头;合理选用桩锤,不使过重或过轻;桩帽宜做成圆筒形,套桩头用的筒体深度宜为3540cm,内径应比管径大23cm,不使空隙过大;遇孤石可采用小钻孔再插管桩的方法施打;合理确定贯入度或总锤击数,不使过小或过多;在厚粘性土层中停歇时间不应超过24h桩身断裂(包括桩尖破损、接头开裂,桩身出现横向、竖向或斜向裂纹及断裂)1在砂土层中施打开口管桩,下端桩身有时被挤产生劈裂2遇孤石和裸露的岩面仍硬打,易将桩尖击碎3接桩质量差,引起接头开裂4接头电焊时自然冷却时间不够,焊后立即施打,焊缝遇水脆裂;或接缝间隙填塞钢板太少,锤击时应力集中,引起接头破损5管桩制作严重漏浆,或管壁太薄,桩身强度不够或养护制度不当,桩身混凝土变脆6打桩时未加桩垫或桩垫太薄7桩身预应力值不够,不足以抵抗锤击时的拉应力而产生横向裂缝8桩身自由段长细比过大,沉入时遇坚硬土层,易使桩断裂9桩在堆放、吊装和搬运过程中已裂缝或断裂,未认真检查或加固就使用在砂土层中沉桩,桩端应设桩靴,避免采用开口管桩;遇孤石和岩面避免硬打;接桩要保持上,下节桩在同一轴线上,焊接焊缝应饱满,填塞钢板应紧密;焊后自然冷却810min始可施打;管桩制作严格控制漏浆、管壁厚度和桩身强度;打桩时要设合适桩垫,厚度不宜小于12cm;桩身制作预应力值必须符合设计要求;沉桩桩身自由段长细比不宜超过40;桩在堆放、吊装和搬运过程中避免碰冲产生裂缝或断裂,沉桩前要认真检查,已严重裂缝或断裂的桩,避免使用沉桩达不到设计的控制要求(沉桩未达到设计标高或最后贯入度及锤击数控制指标要求)1勘察资料太粗或有误2设计选择持力层不当或设计要求过严3沉桩时遇到地下障碍物或厚度较大的硬夹层4选用桩锤太小,或柴油锤破旧,跳动不正常5桩尖遇到密实的粉土或粉细砂层时打桩会产生“假凝”现象,但间隔一段时间以后,又可继续打下去6桩头被击碎或桩身被打断,无法继续施打7布桩密集或打桩顺序不当,使后打的无法达到设计深度,并使先打的桩上升涌起8打桩间隔时间过长,摩阻力加大详细探明工程地质情况,必要时应作补勘;合理选择持力层或标高,使符合地质实际情况;探明地下降碍物和硬夹层,并清除掉或钻透或爆碎;选用桩锤不能太小,旧柴油锤应检修合格方可使用;桩头被打碎,桩身被打断应停止施打,或处理后再施打;打桩应注意顺序,减少向一侧挤密;打桩应连续进行,不宜间歇时间过长,必须间
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