结合工程实例谈静压高强预应力管桩施工技术

　　摘要：本文结合工程实例，对静压高强预应力管桩施工技术及质量控制中的相关问题进行探讨。
　　关键词：静压桩；施工；质量；控制
　　静压桩施工技术是用静力压桩机或利用桩架自重及桩顶的配重，将桩徐徐压入土体中的一种工程桩施工技术。具有低噪声、无震动、无污染、成本低、施工快等特点，90年代初，静压预应力管桩就在工程上得到了应用。伴随建筑技术的发展，预应力管桩由原来的低压桩力(1，00kN～200kN)、小规格管桩(300mm、40Omm)发展到目前高强度(c8o)、大压桩力(600kN～8000kN)、大规格的管桩(500mm一6O0mm)。目前管桩直径一般为300mm、40Omm、500mm、6OOmm，壁厚为70mm、95mm、10mm．105mm、125mm，类型为A型(抗压)、AB(抗拨)型，桩身混凝土强度多采用C80，桩长一般为8m～12m，5m～7m短桩根据施工需要向厂家订货。桩尖形式主要有封口型及开口型，其中封口型又分为十字型及圆锥型，不同的桩尖适用于不同的地质情况。本文通过某综合服务楼工程，总结静压管桩施工经验供大家参考。
　　1工程简介
　　某工程地上7层，地下一层，建筑高度27.5m，建筑面积为32055m2，建筑结构类型：现浇框剪结构。工程地质情况：①人工填土层平均价格厚4．2m；②冲积土层平均厚l0．96m；③残积土层均厚6．1m；④燕山二期基岩均厚22．9m，顶面埋深17．1m～27．95m。桩基工程安全等级为一级，采用静压PHCqb50mm预应力C80管桩，管壁厚125mm，单桩设计承载力：抗压200kN，抗拨100kN。桩端持力层为④燕山二期基岩的全风化岩层，桩长为18m～25m。桩顶设计标高为-6.5m，局部达-7．5m，工程桩总数713根。
　　2施工技术
　　2．1机械选择
　　压桩机的选型一般按1．2倍～1．5倍管桩极限承载力取值，静压桩机采用抱压式，本工程选用全液压静力压桩机(YZY一600型)桩机。桩机的夹角具选择长夹具，保证夹桩时，桩身侧压应力较小，且更易控制桩的垂直度。压桩速度为1．8m／min。桩机的压力仪表按规定送检，以确保夹桩及压力控制准确。送桩器应考虑施工中有超深送桩，但送桩一般不宜超过4m。
　　2．2施工准备
　　(1)场地要求现场的坡度不宜大于1／100，地耐力应不小于140kN／m。当桩机上坡时，坡度应控制在10％。上坡时卸掉桩机配置。对桩机处的地面有混凝土地坪及旧有建筑物基础，应予凿除。桩机最小工作半径：桩位中心距周边建(构)筑物应大于1／2压桩机宽度+1．0m，且对建(构)筑物应有保护措施。
　　(2)管桩堆放管桩进场前应有出厂合格证和检验报告，强度应达设计值的100％。现场堆放不能超过4层。堆放在坚实、平整的场地上，以防不均匀沉降造成损桩，并采取可靠的防滚、防滑措施。
　　(3)桩位测量定位根据基准点进行放样，将轴线控制点引出6m～8m，做好测量控制网。桩位可打短钢筋并洒白石灰醒目标识。桩位测量允许偏差值：单桩10mm，群桩20mm。
　　2．3压桩顺序
　　对多于5根的群桩承台应考虑压桩时的挤土效应，应先施压，后压群桩周边较少桩的承台；不同深度的桩基，应先深后浅，先大后小；尽量避免因桩机多次行走扰动地面土层，使地面沉陷；以经济合理、运桩、喂桩方便为原则，根据场地情况，决定先压桩再开挖基坑。分3个施工区段，如图1所示。
　　
　　图1施工平面图
　　A、C区管桩采取逐排压桩，B区的核心筒下的2个承台的桩较密集，每个承台的桩数9根，横纵桩距为3．2D、3．6D(D为桩径)，采取由中部向外间隔逐排的压桩方法。
　　2．4工艺流程
　　桩位测量定位→桩机就位→吊桩→对中→焊桩尖→压第1节桩一焊接接桩→压第n节桩→(送桩)→终桩
　　2．5压桩技术
　　2．5．1桩机就位
　　桩机移至桩位置，将桩机调平，使夹持器的中心对正桩位中心。
　　2．5．2管桩就位
　　用桩机上的吊车吊起就近的管桩，指挥员指令吊车慢慢把管桩放人夹持箱内。当管桩下放至地面10cm处停车，夹持器把管桩夹紧，吊车的吊钩放松。夹桩的压力不大于5MPa，并应逐次加压。
　　管桩对中方法：将钢筋制成的500mm的模具放置在地面上，模具的中心对桩位中心，而管桩周边与模具的周边对齐。管桩对中后，提起管桩少许，进行桩尖焊接，本工程采用十字式桩尖。
　　2．5．3压桩
　　(1)压好第1节桩是保证整根压桩质量的关键，定位和垂直度应严格控制，压入时，先应根据机上水平仪调平机台，同时须在桩机的正面和侧面分别设经纬仪或吊线锤，监控下桩垂直度，桩身垂直度偏差不宜大于0．5％，压桩速度不得大于2m／min。
　　若桩身垂直度偏大，须拨出已压入部分并根据经纬仪指示调整机台水平度使桩身垂直，同时记录此时机上水平仪的偏差量作为下次调平的修正值，再行压入，并认真注意压桩时的桩身和压力表的变化情况，如有异常偏移或倾斜立即分析原因，并采取校正措施，在确认压入方向无异常时，方可连续施压。
　　(2)应合理调配管节长度，尽量避免接桩时桩尖处于或接近硬持力层，管桩接头数不宜超过三个。同一承台桩的接头位置应相互错开。
　　(3)由于全风化岩面起伏变化大，管桩终压后会造成桩长不一，有砍桩与超送(后接桩)，露出地面的管桩应及时截桩，截至地面以下300mm一500mm，以免桩机行走时损坏管桩。对超送桩的，待以后土方开挖后再进行接桩，视超送长度可采取人工挖孔、四周挖土接桩或直接降低承台垫层标高，但应确保桩顶嵌入承台100mm。
　　(4)现场测量员对压桩过程进行全程测点测量，以保证桩的垂直度。
　　(5)遇下列情况之一时应暂停压桩，并及时与设计、监理等有关人员研究处理：①压力值突然下降，沉降量突然增大；②桩身混凝土剥落、破碎；③桩身突然倾斜、跑位，桩周涌水；④地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大；
　　⑤按设计图上要求的桩长压桩，压桩力未达到设计值；⑥单桩承载力已满足设计值，压桩长度不能达到设计要求。
　　(6)桩压好后桩头高出地面的部分及时截除，严禁施工机械碰撞或将桩头用作拉锚点，送桩遗留的孔洞宜用小木板进行覆盖。
　　(7)本工程在压桩过程中认真记好压桩时问，压入桩长、所施压力等读数，以判断桩的质量和承载力，当压力表读数突然上升或下降时，应停机对照地质资料进行分析，看是否碰到障碍物，或产生断桩等情况，施工中禁止间断压桩。

　　2．5．4接桩
　　本工程的桩接头采用CO2气体保护焊，CO2气体保护焊是以CO2作为保护气体介质，依靠焊比和焊件之间产生电弧来熔化金属进行焊接，以CO2气体在电弧周围造成局部的保护层，以防止有害气体的侵入，保证焊接过程的稳定性，从而获得高质量的焊缝。CO2纯度要求不低于99．5％，否则会降低焊缝机械性能和产生气孔，焊接作业区应设逢布防风措施。(1)需接桩时，其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.8m～1.0m，便于接桩焊接操作，上下节桩段错位偏差不应大于2mm。
　　(2)管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。
　　(3)管桩接桩一般为“U”形坡口，可采用JM一56型的(屈服强度420MPa，抗拉强度500MPa，延伸率22％)2或2.5焊丝。焊接时宜先在坡口周围上对称点焊4点¬—6点，再分层施焊，施焊宜由两个焊工对称进行。
　　(4)焊接层数不得小于3层，内层焊渣必须清理干净后方能焊外层，焊缝应饱满连续。每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷，根部必须焊透。焊接部分不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣、裂缝等有害缺陷。表面加强焊缝堆高宜≤1mm，焊接后应进行外观检查，发现有缺陷应返工修整，桩端处间隙采用厚薄适当、加工成楔形的铁片填实焊牢。
　　(5)尽可能缩小接桩时间，焊好的桩接头应自然冷却后才可继续压桩，自然冷却时间不宜少于8min，严禁用水冷却或焊好后立即施压。焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。
　　2．5．5送桩
　　本工程送桩长度为0．5m～4．5m，当桩顶压至接近地面需要送桩时，应测量出桩垂直度并检查桩顶质量、合格后立即送桩。送桩器的中心与管桩中心线应吻合一致。
　　2．5．6终压
　　正式压桩前，分别对不同的桩型进行试压桩，确定压桩的终压技术参数为：以压桩力为主要控制指标，有效桩长为参考参数。当有效桩长小于20m时的终压值取18MPa(4500kN)当有效长小于15m时，取终压值19MPa(4750kN)，满压不再贯人后复压3次，间隔5min，每次持荷10S,沉降量不超过10mm。
　　2．5．7截桩
　　桩头截除采用锯桩器截断，禁用大锤敲击或强行扳拉截桩。桩顶标高偏差不得大于2cm。电动切割机通过螺栓连接固定在抱箍上，通过手柄，进行割桩工作，割桩时需加水，操作时需要换几个方向。
　　3施工质量控制要点
　　(1)加强管桩的进场检查验收工作。管桩使用前应进行全数的外观检查(桩身裂缝、端板的外观)。管桩的吊运应轻吊轻放、避免剧烈碰撞，进场的管桩应分类堆放整齐，垫木宜用耐压的枕木，不得不用有棱角的金属构件替代。管桩堆放超过两层时，应用吊机取桩、严禁拖桩。当堆放管桩不超过两层时，可拖拉取桩，但拖地端应用废轮胎等弹性材料保护。
　　(2)压桩施工过程中，应对周围建筑物和围墙进行变形监测，并做好记录。
　　(3)对群桩承台压桩时，应考虑挤土效应。静压桩的桩位复核一般在土方开挖后进行，土方开挖施工中应注意桩的成品保护，考虑土体反弹，土方开挖宜在压桩后的二周后进行，应采取分层均匀开挖，每次开挖的深度应视土质情况确定，粘土质土一般控制开挖深度为1。5m～2.5m，淤泥质土的开挖深度一般控制在0．5m～1．5m，土方开挖时采取了由四周分层均匀开挖，桩间较密的土方采用小型反铲开挖，则土层中的挤土应力被均匀地释放。
　　(4)地质报告表明本工程的孤石较多，对有孤石桩位采取补勘措施，探明孤石的大小、位置，因本工程孤石埋藏较浅，对小孤石可采取用送桩器进行排挤引孔，体积大的先用挖土机清除。
　　(5)根据地质报告和实际情况确定配桩计划，并考虑同一承台的桩接头位置应错开。
　　(6)第1节桩人土垂直度偏差应控制在0．5％内，桩身垂直度度偏差小于1％。
　　(7)终压值由设计根据现场试桩情况及工程地质勘探报告等确定，一般磨擦桩以桩长为控制条件：①大于20／lq的端承磨擦桩以桩长为主，终压对照，②对于15m～20m长的桩，密实砂土持力层时，应以终压力达2．0倍一2．5倍的设计荷载为终压控制条件，稳压不少于3次；③对于长度小15m桩，粘土持力层时，应以终压力为终压控制条件；宜连续多次复压。
　　(8)管桩与承台间的连接是靠管桩伸入承台及顶部现浇的桩芯混凝土，因此，管桩人承台高度及锚筋长度必须确保。
　　4实施效果
　　在213根管桩施工完成后，根据结构设计和规范要求．选取3根抗压桩作竖向静载试验，最大试验荷载1．65倍承载力设计值，检测结论极限承载力≥3300kN，均符合设计要求，取52根桩进行基桩反射波法检验，检验结果47根符合I类桩，5根为II类桩桩基工程质量全部合格。
　　参考文献：
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　　[2]王广字．预应力混凝土空心方桩成套技术研究[D]．北京：中国建筑科学研究院，2007．
　　[3]张明义．静力压桩施工技术研究[J]．施工技术，2002，(6)．

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