预应力管桩施工技术浅论

　　一、引言
　　湖南岳常高速公路线路穿过区多为稻田、鱼塘，地质为黑色淤泥质粘土和淤泥质粉性粘土，软塑~流塑状，地下水位高、含水量大、压缩性高、强度低、透水性差，地基承载力和稳定性不能满足施工要求，部分设计采用预应力管桩结合等载预压方法进行软基处理。
　　二、 施工技术控制措施
　　1）施工准备
　　1、技术准备：施工前，由项目总工程师负责向各施工队技术负责人、技术员进行施工技术方案及安全专项施工方案交底，组织全体施工人员学习熟悉施工图纸、技术规范及《管桩施工技术方案》、《管桩专项安全施工方案》，做到人人懂施工、懂技术并提高安全防范意识及保护措施。
　　2、原材料质量要求：
　　砂垫层：砂垫层材料宜采用洁净中、粗砂，含泥量应小于5％,碾压密实至中密以上；也可采用天然级配砂砾料，其最大粒径应小于50mm，并将其中植物、杂质除尽，严禁砂中混有其他杂物。
　　预应力混凝土管桩质量要求：成品桩应符合相应规定《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476）、《先张法预应力混凝土管桩》（JC888）要求。
　　2)管桩工艺流程及方案
　　工艺流程：测量→场地清表整平→铺设砂垫层→桩位标定→就位桩机→起吊预制桩→稳桩→打桩→接桩→送桩→检查验收→铺设钢塑格栅→沉降观测。
　　施工前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验，通过试桩了解桩的沉入时间、最后贯入度、持力层的强度、桩的承载力、确定停打原则及发现施工过程中可能发生的问题和意外，并检验所选施工工艺、打桩设备能否完成打桩任务。根据设计图纸本合同段地质土层主要为淤泥质粉质粘土、粉质粘土，拟定采用锤击式打桩机施工。
　　1、测量放样：根据施工起讫桩号打出控制桩，再每隔10～20m放出路线中心桩，并按设计宽度放出边桩及护桩。
　　2、场地清表整平：去除路基范围内原地面上耕植土、树根、草皮；有塘淤泥的地段应清除塘淤泥，并清淤换填砂砾且分层压实，再填水稳性好的透水性材料至常水位以上50cm，进行路堤的施工。
　　3、铺设砂垫层：在路基范围内按设计要求填筑路拱，碾压密实，铺设总厚度为50cm的砂垫层，分两层铺设，压实厚度宜为25－30cm，垫层宽度应宽出路基边角500-1000mm，两端采用片石护砌以防止砂料流失。
　　4、桩位标定：根据设计给定的处理长度、宽度及桩距计算出布设的排数和列数。根据计算结果画出布桩图，标明排列的编号。在铺设好的砂垫层上按布桩图放出具体的桩位，做出鲜明的标志。放桩位时一般一次不宜过多，可先在半幅内布设。以免施工时丢失。施工中应经常注意检查和保护，丢失的及时补上。每排桩的轴线应垂直于路线中心线。同时应绘制一张较大的布桩图交施工人员打设时使用，平面按正方形布设，桩距采用2.0～2.3m不等，桩径为40cm，每施打一根在图上相应位置标出，以免遗漏。
　　5、就位桩机：打桩机就位时，应对准桩位，保证垂直稳定，在施工中不发生倾斜、移动。
　　6、起吊预制桩：先拴好吊桩用的钢丝绳和索具，然后应用索具捆住桩上端吊环附近处，再起动机器起吊预制桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，位置要准确；为防止再在桩顶扣好桩帽或桩箍，即可除去索具。
　　7、稳桩。桩尖插入桩位后，先用较小的落距冷锤1～2次，桩入上一定深度，再使桩垂直稳定。用线坠或全站仪双向校正。桩插入时垂直度偏差不得超过0.5%。桩在打入前，应在桩的侧面或桩架上设置标尺，以便在施工中观测记录。
　　8、打桩：用落锤或单动锤打桩时，锤的最大落距不宜超过1.0m。要求桩体向下穿透软土层并在硬土层中有1m的嵌入深度，向上一般平地面线，由于管桩单桩承载力较高，为防止发生刺入破坏和桩土变形严重不协调，每根桩在桩顶设置一块托板，托板为正方形，边长为1.2m，内配钢筋网片。
　　A、打桩宜重锤低击，锤重的选择应根据工程地质条件、桩的类型、结构、密集程度及施工条件来选用。
　　B、打桩顺序根据基础的设计标高，先深后浅；依桩的规格宜先大后小，先长后短。由于桩的密集程度不同，可自中间向两个心向对称进行；也可由一侧向单一方向进行。
　　9、接桩：根据设计深度进行桩长匹配，一般要求桩基深度大于24m不超过3节桩组合，小于24m不超过2节桩组合，施工时按“长桩在下，短桩在上”原则进行。当下节桩压到露出地表1.0m左右时，应接上节桩，上、下节桩中心线偏差应小于5mm，接点弯曲矢高不得大于桩段长度的0.1%。接桩前清洁钢套周边表面，上、下节之间通过法兰盘焊牢，采用2台电焊机同时对称点焊4－6点，焊接层数不少于2层，每层焊渣必须清理干净，焊缝必须焊透、连继、饱满，自然冷，应达到三级焊缝要求。并上报监理验收合格后方可继续打桩。焊接时间控制在40分钟以内，以免桩周土固化，给续打下沉带来困难。
　　10、送桩：送桩器断面应平整，器身垂直，当管桩压到接近自然地面时，用专用送桩器将桩压送到设计标高，要求桩体向下穿透软土层并在硬层中有1.0m嵌入深度，向上与地面线齐平，要求达到设计高程后10min且每分钟沉降不超过2mm后方可结束送桩，并于托板上铺设一层土工格栅，最后标高应用水准仪控制。
　　11、检查验收：每根桩打到贯入度要求，桩尖标高进入持力层，接近设计标高或打至设计标高时，应进行中间验收。在控制时，一般要求最后三次十锤的平均贯入度，不大于规定的数值，以桩尖打至设计标高来控制，符合设计要求后，填好施工记录。发现桩位与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理。然后移桩机到新桩位。
　　三、施工质量控制措施
　　1、砂垫层
　　(1)施工前进行原材料试验，符合砂垫层材料质量要求方可使用。
　　(2)砂垫层摊铺后适当洒水，分层摊铺压实，砂垫层施工的关键是保证垫层的密实度，压到规定的压实度。
　　(3)每砂层压实后都应进行质量检验。用容积不小于200cm3的环刀压入垫层中取样，测定其干重度，以不小于砂料在中密状态时的干重度为合格，如中砂一般控制为15.5kN/m3～16kN/m3。
　　(4)地基表面有一定厚度硬壳层，其承载力较好，能承受一般的运输机械的，采用机械分堆摊铺法，即用运输机械将砂直接运到路基上堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊铺；地基表层较软，其承载力不足，一般运输机械不能进入的，用运输机械将砂堆在路基靠便道的一侧，然后用小型运输机械及小推车等运到路基内，人工在清理的基底上分层铺筑符合要求的砂或砂砾垫层，分层铺筑厚度不得超过20cm，并逐层压实至规定的压实度。
　　(5)铺设砂垫层时严禁车辆随意通行、急刹车和急转弯，同时还应避免对软土表层的过大扰动，以免造成砂和淤泥混合，影响砂垫层的排水效果。砂垫层铺设完毕后，用振动压路机碾压至规定的压实度。
　　2、管桩
　　(1)管桩的吊装与运输：管桩吊装时宜采用两支点法，或两头勾吊法，两吊点（两支点法）距离桩端宜为0.21L（L为管桩长度），绳索与桩身水平所交角应大于45°，管桩在起吊、装卸、运输时必须做到平稳、轻起轻放，严禁抛掷、碰撞、滚落。管桩用汽车运输时，堆放层数不宜超过三层，并用钩绳、钢缆对管桩二支点处附近进行封固，防止滚动。在底层二支点处可垫木枕，底层外侧木枕上，各挡以契形挡木，同时用钉子固定，上用钢缆封固。
　　(2)管桩堆放：堆放场地必须平整、坚实，要有排水措施，不得产生不均匀沉陷。应按规格、类型分别堆放，堆放层数不宜过多，管桩底层内外侧面挡以契形挡木，防止滚落。
　　(3)预应力管桩的各项技术性能必须符合国家现行标准和设计要求。
　　(4)成桩后应进行单桩承载力试验，单桩承载力试验不少于总数的2‰，并不少于3根，试验应符合设计要求。
　　(5)接桩和管桩与托板的连接须遵照《建筑钢结构焊接规程》和其它有关规定规范。
　　(6)压力表等器具应经检查校正。
　　(7)焊接法接桩
　　a、焊接时，焊接钢板表面应保持清洁。接桩时，必须用定位板将上下桩接直。焊接前，上、下桩因施工误差等因素而出现的间隙应用厚薄适当的楔形铁片填实焊牢。
　　b、接桩时上、下桩的中心线偏差不得大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。
　　c、接桩时应采取措施，减少焊接变形，焊缝要求连续饱满（满足三级焊缝），焊接后，应清除焊渣并检查焊缝的饱满程度。
　　d、沉桩过程中遇有较难穿透的土层时，接桩宜在桩穿过该层土后进行。
　　(8)桩顺序应依据桩的密集程度，自中间向两个方向对称进行，或自中间向四周进行，并力求做到隔桩隔排进行，若一侧有建筑物，则由毗邻建筑物的一侧向另一侧进行；根据桩的设计标高，宜先深后浅；根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。锤击沉桩应选用合适的桩锤，宜重锤轻击。根据土质情况、单桩承载力、桩径、壁厚、打入深度等条件选用，并采用适当的桩垫等措施，以降低桩身的锤击应力。
　　(9)桩帽、送桩和锤击的桩锤应在同一中心线上，且桩锤与桩帽、桩帽与桩之间的弹性衬垫应及时检查、及时更换。
　　(10)对严重偏斜的预防和处理。由于锤击式桩机对施工场地要求较高，桩机重量较大，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，在施工前对施工场地进行局部回填砂砾或铺垫整块钢板，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。注意预防因桩架未水平及成孔器垂直度未控制好而引起的桩身严重偏斜。若出现严重偏斜，应重新调整桩架使其水平，已成孔的应将成孔器提起，待重新调整成孔器至要求垂直度后，再次以缓慢速度沉管。

《预应力管桩施工技术浅论》

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