预应力混凝土管桩施工技术与质量控制

　　摘要：本文介绍了预应力混凝土管桩的特点、适用范围、力学性能、桩身构造和施工机械的选择，并以抱压式静压法施工预应力高强混凝土管桩为例，详细介绍了其施工方法、质量控制及施工验收。
　　关键词：预应力，管桩，施工技术，质量控制
　　
　　预应力混凝土管桩具有施工工期短、质量稳定、承载力高、穿透力强、低噪声、无震动、无污染、施工快捷、可以进行冬季施工等特点，近年来得到广泛运用。在油田地面建设工程、石油化工工程和炼化工程中，也开始采用预应力混凝土管桩作为桩基础的一种型式。本文主要就预应力混凝土管桩技术、施工方法及质量控制进行探讨。
　　1定义与分类
　　1.1定义
　　预应力混凝土管桩是指采用离心成型的先张法预应力混凝土的环形截面桩。为正确使用预应力混凝土管桩，确保工程质量，建设部在2003年批准颁布了国家建筑标准设计《预应力混凝土管桩》（03SG409），2003年9月1日起执行，目前预应力混凝土管桩的生产均遵循该项标准。
　　1.2分类
　　（1）按产品标准的规定，管桩分为预应力高强混凝土管桩（PHC）、预应力混凝土管桩（PC）、预应力混凝土薄壁管桩（PTC）等三种类型。
　　（2）PHC桩、PC桩按桩身混凝土有效预应力值或其抗弯性能分为A型、AB型、B型和C型四种。
　　（3）按外径，PHC桩划分为300、400、500、550、600、800、1000mm；PC桩划分为300、400、500、550、600mm；PTC桩划分为300、350、400、450、500、550、600mm。
　　（4）管桩的生产长度按1m进位，最小长度为6m，最大长度一般为：300mm管桩11m，400mm管桩12m，500mm以上管桩15m。
　　2适用范围
　　（1）PHC桩、PC桩、PTC桩适用于工业与民用建筑的低承台桩基础，甲级地基基础应选用AB型或AB型以上且产品质量等级为一等品或优等品的PHC桩，不得采用A型桩；10层（含10层）以上高层建筑宜选用AB型或AB型以上且产品质量等级为一等品或优等品的PHC桩。铁路、公路与桥梁、港口、水利、市政、构筑物等工程的基础设计可参考PHC桩和PC桩使用。
　　（2）PHC桩、PC桩、PTC桩仅适用于承受竖向荷载的桩基，当有水平荷载作用时应经验算后使用。对抗拔桩，应选用AB型或AB型以上且产品质量等级为一等品或优等品的PHC桩，且宜优先采用机械快速接头连接，不得采用A型桩。
　　3力学性能
　　以常用的外径400－600mm的管桩为例，其力学性能如下：
　　表1400－600mm预应力混凝土管桩力学性能表
　　类型 外径
　　(mm) 壁厚
　　(mm) 单节桩长
　　(m) 混凝土强度等级 管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值(kN) 桩身结构竖向承载力设计值
　　(kN) 理论重量
　　(kg/m)
　　PHC桩 400 95 ≤12 C80 1650 2250 249
　　 500 125 ≤15 C80 2700 3700 368
　　 600 130 ≤15 C80 3550 4800 499
　　PC桩 400 95 ≤12 C60 1300 1750 249
　　 500 100 ≤15 C60 1750 2400 327
　　 600 110 ≤15 C60 2400 3250 440
　　PTC桩 400 60 ≤11 C60 900 1230 166
　　 500 70 ≤12 C60 1350 1820 245
　　 600 80 ≤13 C60 1850 2500 340
　　对PHC桩和PC桩，同一管径的管桩又划分为A型、AB型、B型和C型四种类型，其预应力钢筋配筋规格、数量有一定的差别，对应管桩的混凝土有效预压应力、抗裂弯矩检验值和极限弯矩检验值等力学性能也不同，由弱到强，A型桩此类力学性能最差，C型桩此类力学性能最好。
　　4管桩构造
　　4.1桩尖
　　分为十字型钢桩尖和开口型钢桩尖两种，可根据地质情况、桩径、桩长、终压力值及试桩情况决定采取不设桩尖、设十字型钢桩尖或设开口型钢桩尖，也可根据工程的地质情况选用其它形式的桩尖。使用时，桩尖与桩端板做可靠焊接连接。
　　4.2桩接头
　　包括桩套箍和端板两部分，管桩生产时固定在桩的两端，是接桩的主要构件。分为焊接连接接头和机械快速接头两种类型，分别用于焊接接桩和机械快速接桩的不同接桩需要。
　　4.3桩顶与基础承台的连接
　　桩顶应高出基础承台垫层50－100mm。桩顶设填芯混凝土段，强度等级同基础承台，可以与基础承台一起浇注。对截桩桩顶，锚固钢筋植入填芯混凝土，锚固到基础承台；对不截桩桩顶，锚固钢筋与端板焊接连接，锚固到基础承台。锚固长度满足工程规范要求。
　　5施工机械的选择
　　管桩施工机械分为锤击机械和静压机械两种，应根据设计文件、工程勘察报告、施工场地周边环境等条件选择合适的施工机械。锤击法沉桩机械通常采用柴油锤、液压锤，不宜采用自由落锤打桩机；静压法沉桩宜采用液压式机械，按施工方法分为顶压式和抱压式两种。
　　6施工方法及质量控制
　　以抱压式静压法施工预应力高强混凝土管桩为例，介绍一下管桩的施工方法及质量控制。
　　6.1管桩进场的检查及堆放
　　管桩进场时应检查出厂合格证和检验报告，并对桩身的外观质量进行全数检查。管桩的混凝土必须达到设计强度及龄期后方可进行压桩。管桩应堆放在坚实、平整的场地上，堆放时应设垫枕，并采取可靠的防滚、防滑措施，堆放不得超过4层。
　　6.2施工场地准备
　　清除施工范围内地上、地下障碍物。平整施工场地，如现场地耐力不符合桩机施工要求时，应视实际情况对场地做加固措施或采用路基箱铺垫，直至满足要求为止。对附近建筑物及其它设施，做好保护措施。
　　6.3压桩前的准备工作
　　首先要复核桩位的轴线、标高准确性；检查压桩机的型号、压力表、配重；检查机械操作的工作环境、供电情况等，根据地质情况和桩尖深度至桩顶标高确定桩长。
　　7施工验收
　　预应力混凝土管桩作为一个分项工程，原则上按每台班、每桩机、同规格划分检验批，检验批施工质量按主控项目和一般项目验收。主控项目包括桩体质量、桩位偏差、承载力；一般项目包括成品桩质量、接桩质量、终压标准、桩顶标高。
　　7.1进场时，进行成品桩质量验收
　　对外观、桩径、管壁厚度、桩尖中心线、顶面平整度、桩体弯曲进行检验，并要求生产厂家提供产品合格证和抗弯性能检测报告；对成品桩质量有怀疑的，可选取2－3节桩破开桩身检查配筋情况，或送至有资质的检测机构做物理性能实验。
　　7.2施工过程中，进行接桩质量、终压标准、桩顶标高验收
　　（1）接桩质量包括焊缝质量、电焊结束后停歇时间、上下节平面偏差、节点弯曲矢高，以及电焊条产品质量等。
　　（2）终压标准的验收。除设计明确规定以桩端标高控制的摩擦桩应保证设计桩长外，其它管桩应按设计、监理、施工等单位共同确认的终压标准或共同确认的最终压力值停止压桩。
　　7.3完工后，进行桩体质量、桩位偏差、承载力验收
　　（1）桩体质量检验采用低应变动测法，检测数量为单位工程总桩数的20％，并不少于10根。
　　（2）桩基承载力试验采用静载试验法或高应变法。当地基基础设计等级为甲级、地质条件较差及桩节数超过3节时，采用静载试验法；当静载试验法确实很难实施时，可采用高应变法检测。静载试验法检测数量为单位工程总桩数的1％，并不少于3根；总桩数小于50根的，不少于2根。高应变法检测数量为单位工程总桩数的2％，并不少于5根；总桩数小于50根的，不少于3根。
　　8结束语
　　目前，预应力混凝土管桩的生产执行国家建筑标准设计《预应力混凝土管桩》（03SG409），在管桩的设计、施工方面，工程实践经验尚不够丰富。尽管有些地区编制了相应的技术规程，但国家尚未出台统一的预应力混凝土管桩设计、施工技术标准。随着预应力混凝土管桩技术的不断推广应用和发展，以及对预应力混凝土管桩的理论和工程实践经验的不断积累，相信预应力混凝土管桩技术将进一步得到规范，应用水平将会不断得到提高。
　　
　　参考文献：
　　[1]沈阳市,静压管桩基础技术规定（暂行）.
　　[2]03SG409,预应力混凝土管桩（图集）.
　　[3]GB50202-2002,建筑地基与基础施工质量验收规范.

《预应力混凝土管桩施工技术与质量控制》

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