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摘要:本文主要从高强度预应力管桩的试验、压桩前的准备工作、液压打桩的施工方法及管桩的设计及施工中应注意的事项等方面进行阐述。
关键词:预应力管桩;液压法
中图分类号：TU528.571文献标识码：A文章编号：
Abstract: This article mainly from the high strength of prestressed pipe pile test, piling the preparing work before, hydraulic piling construction method and a follow-up investigation of the design and construction matters needing attention in aspects such as.
Key Words: prestressed pipe pile; hydraulic method
前言：高强度预应力混凝土管桩代号为PHC(简称PHC管桩),是采用先张预应力离心成型工艺,并经过1 MPa、180 ℃左右的蒸汽养护,制成一种空心圆筒形混凝土预制构建。由于其自身具有单桩承载力高、应用范围广、沉桩质量可靠、工程造价相对便宜、机械化施工程度高、施工质量有保证等优点,而广泛应用于房屋建筑和桥梁、码头等工程中。但长期以来,预应力混凝土桩基在施工时,采用的是用柴油锤击入桩,其不仅噪音大,还伴有浓烟油污,不符合环境和文明施工的要求。在这样的情况下,采用液压法压桩,其既无噪声也对环境无任何污染,迅速代替了锤击入桩法。为此,本文主要谈谈高强度预应力混凝土管桩液压法的施工技术。
1高强度预应力管桩的试验
目前,管桩的单桩竖向承载力的测试依靠静载试验和高应变试验。
1.1静载试验
管桩的单桩竖向抗压静载试验是静载试验法的一种,其主要是通过模拟实际荷载情况,采用油压千斤顶加载,得出一系列关系曲线,最后综合评定确定单桩的极限承载力。其千斤顶的加载反力装置有以下几种方法:
(1)锚桩横梁反力装置:由4根锚桩、主梁、次梁、油压千斤顶以及测量仪表等组成。锚桩、反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2倍～1.5倍。
(2)压重平台反力装置:由支墩、钢横梁、钢锭、油压千斤顶及测量仪表等组成。压重量不得少于预估试桩破坏荷载的1.2倍;压重应在试验开始前一次加上,并均匀稳固的放置于平台上。
(3)锚桩压重联合反力装置:当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时,横梁上放置或悬挂一定重物,由锚桩和重物共同承受千斤顶加压的反力。
但需注意一点,静载试验应在管桩的桩身与土体的结合达到设计要求的前提下方能进行。如砂类土的管桩,不应少于7 d;粉土和黏性土的,不应少于15 d;淤泥或淤泥质土的,不应少于25 d。
1.2高应变试验
高应变试验是动测法的一种,作为静载试验的补充。其是利用一定重量的重锤,在一定落距下冲击桩顶,使桩产生一定贯入度而测出单桩竖向承载力。高应变试验应在静载试验结束7 d后进行,其先在距桩顶一定距离处安装环形应变传感器和加速度传感器,然后垂直对中桩轴心,自由落下重锤锤击桩顶,使桩周土在冲击荷载下产生塑形变形,通过PDA接收、调制、A/D转换和运算,得到CASE法实测结果。在CASE测试基础上,运用实测曲线拟合法进行拟合分析,经过多次循环直到最终获得满意的拟合结果。
2压桩前的准备工作
2.1施工队资质审查
在压桩前应审查:施工队的技术力量和压桩水平;审查施工组织设计、施工压桩路线、施工进度计划,评价其可行性;审查施工技术员、焊工、记录员及开机员等是否都具备相应技术资格证和上岗证。
2.2桩机的选择
在压桩前,应根据具体工程的地质材料和设计的单桩承载力要求等,准确配备足额重量和选用相应的液压桩机。一般情况下,桩机的压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的1.2倍。
2.3施工放线与定桩位
压桩前,项目管理人员应对已定好的轴线位进行复核,根据建筑物与结构桩位图逐位校核,确保放线和桩位的准确性,且符合管桩的规范要求。
2.4桩尖、桩身质量检查
首先应严格按照有关规范和设计图纸要求对所有进场的桩尖进行测量,不满足设计和管桩规范要求的应及时更换。其次,应测量所有进场管桩的外径、壁厚、桩身、长度、桩身弯曲度等有关尺寸,及其偏差应符合规范中的规定:桩段长度L,0.7 %L～-5 %L;端部倾斜≤0.5 %D;外径D≤600 mm;壁厚不小于设计壁厚;保护层厚度±5 mm;桩身弯曲度≤L/1 000;桩端板外径0 mm～-1 mm;内径±2 mm;厚度正偏差不限,负偏差为0。最后,应仔细检查桩身的外观质量,如检查其是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情況,不符合管桩规范要求的,责令厂家退回。
3液压打桩的施工方法
3.1施工程序
液压管桩的施工程序为: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→桩质量检验→切割桩头→填充管桩内的细石混凝土。
3.2施工要点
(1)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。桩的终止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的标准值。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。
(2)垂直度控制。调校桩的垂直度是沉桩质量的关键,须高度重视。当插桩和接桩时,桩机驾驶人员在施工长的组织、指挥下,掌握好双方角度尺两个方向上都归零点,使桩机纵横方向保持水平,调整好桩的垂直度,然后开始沉桩,且在沉桩过程中要经常检查桩身垂直度。
(3)接桩控制。接桩时应检查上下节桩的轴线是否一致,其中心线偏差不得>10 mm,节点弯曲矢高不得>1 ‰桩长;上下端板是否清理干净。当下节桩的桩头距地面1 000 mm～1 200 mm时,即可进行焊接接桩。焊接接桩钢板宜用低碳钢,焊条采用E4300-4313焊条质量不低于二级。焊接时宜2名～3名焊工同时施焊,先在上节桩找正方向后,对称点焊4点～6点,焊接层数不得少于两层,内层焊渣须清理干净后方能焊外层,焊缝须刷防腐油一道且应连续饱满。为保证焊接质量,焊毕应冷却8 min后方可施压,严谨用水冷却或焊好后立即施打。焊接接桩应做好隐蔽工程验收。
(4)送桩控制。为将管桩打到设计标高,需要采用送桩器。送桩器是用钢板制作,其设计原则是打入阻力不能太大,易拔出;能将冲击力有效地传到桩上,并能重复使用。
(5)终压(即终止压桩)。应根据质监部门、设计单位、施工单位、建设单位、勘察单位及监理单位等有关部门在试桩会议中根据试桩的实际情况确定的标准进行终压。如压桩到设计桩长时,压力表的压力达到单桩承载力n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。
3.3压桩线路的选定
预应力桩基施工时随着压桩段数的增多,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(即所谓打关门桩),以避免地基土在入桩挤密过程中上溢使地表升高,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。
4管桩的设计及施工中应注意的事项
(1)由于管桩的造价较高,因此在设计时应根据上部荷载、工程地质条件等综合考虑,且同一工程中桩的规格、型号不应太多。
(2)管桩的单桩承载力应综合考虑地质情况和桩身强度后确定。
(3)为使各层土体能正确反映其抗剪能力,沉桩速度宜控制在l m/min左右;当地基表层中存在大块石头等障碍物时,要避免压偏。
(4)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。
(5)压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度,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。
(6)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。
(7)为减少静力压桩的挤土效应,应设置袋装砂井或塑料排水板;设置隔离板桩;压桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线的观测、监护;在打桩过程中应详细观察周围建筑物沉降或上升情况等。
综上所述,预应力管桩液压法沉桩过程非常复杂,其与土质、土层排列、硬土层厚度、桩数、桩距、施工顺序及进度等有关。因此在施工中,应做好管桩的静载试验或高应变检测,并严格按照管桩的规范要求进行施工,只有这样,才能确保工程的施工质量。
参考文献
1 蒋志军、王建中.高强度预应力管桩静载试验与高应变试验的对比[J].四川建筑,2008.28(3)
2 《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)
关键词:预应力管桩;液压法
中图分类号：TU528.571文献标识码：A文章编号：
Abstract: This article mainly from the high strength of prestressed pipe pile test, piling the preparing work before, hydraulic piling construction method and a follow-up investigation of the design and construction matters needing attention in aspects such as.
Key Words: prestressed pipe pile; hydraulic method
前言：高强度预应力混凝土管桩代号为PHC(简称PHC管桩),是采用先张预应力离心成型工艺,并经过1 MPa、180 ℃左右的蒸汽养护,制成一种空心圆筒形混凝土预制构建。由于其自身具有单桩承载力高、应用范围广、沉桩质量可靠、工程造价相对便宜、机械化施工程度高、施工质量有保证等优点,而广泛应用于房屋建筑和桥梁、码头等工程中。但长期以来,预应力混凝土桩基在施工时,采用的是用柴油锤击入桩,其不仅噪音大,还伴有浓烟油污,不符合环境和文明施工的要求。在这样的情况下,采用液压法压桩,其既无噪声也对环境无任何污染,迅速代替了锤击入桩法。为此,本文主要谈谈高强度预应力混凝土管桩液压法的施工技术。
1高强度预应力管桩的试验
目前,管桩的单桩竖向承载力的测试依靠静载试验和高应变试验。
1.1静载试验
管桩的单桩竖向抗压静载试验是静载试验法的一种,其主要是通过模拟实际荷载情况,采用油压千斤顶加载,得出一系列关系曲线,最后综合评定确定单桩的极限承载力。其千斤顶的加载反力装置有以下几种方法:
(1)锚桩横梁反力装置:由4根锚桩、主梁、次梁、油压千斤顶以及测量仪表等组成。锚桩、反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2倍～1.5倍。
(2)压重平台反力装置:由支墩、钢横梁、钢锭、油压千斤顶及测量仪表等组成。压重量不得少于预估试桩破坏荷载的1.2倍;压重应在试验开始前一次加上,并均匀稳固的放置于平台上。
(3)锚桩压重联合反力装置:当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时,横梁上放置或悬挂一定重物,由锚桩和重物共同承受千斤顶加压的反力。
但需注意一点,静载试验应在管桩的桩身与土体的结合达到设计要求的前提下方能进行。如砂类土的管桩,不应少于7 d;粉土和黏性土的,不应少于15 d;淤泥或淤泥质土的,不应少于25 d。
1.2高应变试验
高应变试验是动测法的一种,作为静载试验的补充。其是利用一定重量的重锤,在一定落距下冲击桩顶,使桩产生一定贯入度而测出单桩竖向承载力。高应变试验应在静载试验结束7 d后进行,其先在距桩顶一定距离处安装环形应变传感器和加速度传感器,然后垂直对中桩轴心,自由落下重锤锤击桩顶,使桩周土在冲击荷载下产生塑形变形,通过PDA接收、调制、A/D转换和运算,得到CASE法实测结果。在CASE测试基础上,运用实测曲线拟合法进行拟合分析,经过多次循环直到最终获得满意的拟合结果。
2压桩前的准备工作
2.1施工队资质审查
在压桩前应审查:施工队的技术力量和压桩水平;审查施工组织设计、施工压桩路线、施工进度计划,评价其可行性;审查施工技术员、焊工、记录员及开机员等是否都具备相应技术资格证和上岗证。
2.2桩机的选择
在压桩前,应根据具体工程的地质材料和设计的单桩承载力要求等,准确配备足额重量和选用相应的液压桩机。一般情况下,桩机的压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的1.2倍。
2.3施工放线与定桩位
压桩前,项目管理人员应对已定好的轴线位进行复核,根据建筑物与结构桩位图逐位校核,确保放线和桩位的准确性,且符合管桩的规范要求。
2.4桩尖、桩身质量检查
首先应严格按照有关规范和设计图纸要求对所有进场的桩尖进行测量,不满足设计和管桩规范要求的应及时更换。其次,应测量所有进场管桩的外径、壁厚、桩身、长度、桩身弯曲度等有关尺寸,及其偏差应符合规范中的规定:桩段长度L,0.7 %L～-5 %L;端部倾斜≤0.5 %D;外径D≤600 mm;壁厚不小于设计壁厚;保护层厚度±5 mm;桩身弯曲度≤L/1 000;桩端板外径0 mm～-1 mm;内径±2 mm;厚度正偏差不限,负偏差为0。最后,应仔细检查桩身的外观质量,如检查其是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情況,不符合管桩规范要求的,责令厂家退回。
3液压打桩的施工方法
3.1施工程序
液压管桩的施工程序为: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→桩质量检验→切割桩头→填充管桩内的细石混凝土。
3.2施工要点
(1)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。桩的终止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的标准值。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。
(2)垂直度控制。调校桩的垂直度是沉桩质量的关键,须高度重视。当插桩和接桩时,桩机驾驶人员在施工长的组织、指挥下,掌握好双方角度尺两个方向上都归零点,使桩机纵横方向保持水平,调整好桩的垂直度,然后开始沉桩,且在沉桩过程中要经常检查桩身垂直度。
(3)接桩控制。接桩时应检查上下节桩的轴线是否一致,其中心线偏差不得>10 mm,节点弯曲矢高不得>1 ‰桩长;上下端板是否清理干净。当下节桩的桩头距地面1 000 mm～1 200 mm时,即可进行焊接接桩。焊接接桩钢板宜用低碳钢,焊条采用E4300-4313焊条质量不低于二级。焊接时宜2名～3名焊工同时施焊,先在上节桩找正方向后,对称点焊4点～6点,焊接层数不得少于两层,内层焊渣须清理干净后方能焊外层,焊缝须刷防腐油一道且应连续饱满。为保证焊接质量,焊毕应冷却8 min后方可施压,严谨用水冷却或焊好后立即施打。焊接接桩应做好隐蔽工程验收。
(4)送桩控制。为将管桩打到设计标高,需要采用送桩器。送桩器是用钢板制作,其设计原则是打入阻力不能太大,易拔出;能将冲击力有效地传到桩上,并能重复使用。
(5)终压(即终止压桩)。应根据质监部门、设计单位、施工单位、建设单位、勘察单位及监理单位等有关部门在试桩会议中根据试桩的实际情况确定的标准进行终压。如压桩到设计桩长时,压力表的压力达到单桩承载力n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。
3.3压桩线路的选定
预应力桩基施工时随着压桩段数的增多,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(即所谓打关门桩),以避免地基土在入桩挤密过程中上溢使地表升高,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。
4管桩的设计及施工中应注意的事项
(1)由于管桩的造价较高,因此在设计时应根据上部荷载、工程地质条件等综合考虑,且同一工程中桩的规格、型号不应太多。
(2)管桩的单桩承载力应综合考虑地质情况和桩身强度后确定。
(3)为使各层土体能正确反映其抗剪能力,沉桩速度宜控制在l m/min左右;当地基表层中存在大块石头等障碍物时,要避免压偏。
(4)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。
(5)压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度,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。
(6)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。
(7)为减少静力压桩的挤土效应,应设置袋装砂井或塑料排水板;设置隔离板桩;压桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线的观测、监护;在打桩过程中应详细观察周围建筑物沉降或上升情况等。
综上所述,预应力管桩液压法沉桩过程非常复杂,其与土质、土层排列、硬土层厚度、桩数、桩距、施工顺序及进度等有关。因此在施工中,应做好管桩的静载试验或高应变检测,并严格按照管桩的规范要求进行施工,只有这样,才能确保工程的施工质量。
参考文献
1 蒋志军、王建中.高强度预应力管桩静载试验与高应变试验的对比[J].四川建筑,2008.28(3)
2 《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)