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浅谈PHC管桩静压施工工艺及质量控制

浅谈PHC管桩静压施工工艺及质量控制


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摘要:结合具体工程实例,详细介绍了PHC预应力管桩静压法施工工艺与方法,提出了管桩施压质量通病的防治措施,通过桩基检测表明该工程PHC预应力管桩符合设计要求,指出高强混凝土预应力管桩具有质量可靠、单桩竖向承载力等优点,值得推广。  

关键词:静力压桩法;PHC管桩;施工工艺;质量控制;通病防治措施  

引言  

预应力高强度混凝土管桩(以下简称PHC管桩)实用于基岩埋藏深、强风化岩层或风化残积土层厚的地质条件,它具有单桩承载力高、工程造价低、桩身质量稳定、施工质量易控制、施工周期短等优点,在各类工程基础中得到了广泛的应用,而静压PHC管桩施工无振动无噪音的特点特别适用于与其相邻建筑距离较近,或者邻近居民小区和学校等新建建筑施工。  

1工程概况  

腾飞新村扩建工程为两栋12层小高层住宅楼,框架剪力墙结构,总建筑面积19087m2。基础设计为管桩,桩型PHC-AB400(95)-9,9和PHC-AB400(95)-10,10两种,桩身砼强度C80;桩尖持力层为第10层、11层含砂姜粉质粘土。设计单桩竖向承载力特征值分别为800kN、900KN,单桩竖向承载力极限值分别为1600KN、1800KN。采用静力压桩法施工,共计PHC管桩537根。工程结束后选取4根桩做了静载试验,20m桩长静载试验极限承载力为1980kN,18m桩长静载试验极限承载力为1980kN,随机抽测了114根桩做低应变动测检验,结果I类桩100根,II类桩14根。检测结果表明,桩基工程质量全部达到设计和规范要求。  

2工程地质条件  

根据工程勘察资料,与静压PHC管桩施工有关的土层特性如下:(1)杂填土:灰褐色-褐色,层厚0.73m;(2)粉土:浅褐黄色,稍湿稍密,层厚约0.97m;(3)粘土:浅灰色-黄褐色,软塑为主,干强度和韧性高,层厚1.14m;(4)粉土:浅灰色-褐黄色,软塑-可塑,稍湿-密,层厚为1.5m;(5)粘土:土黄-褐黄-褐色,软塑-可塑,干强度和韧性中等,层厚一般为1.15m;(6)粉细砂:浅灰-褐黄-黄色,湿,松散,层厚为1.78m;(7)粘土:土黄-深灰-灰绿色,可塑为主,干强度和韧性中等,层厚为3.34m;(8)含姜砂粉质粘土:灰绿-褐黄色,可塑-硬塑状,干强度和韧性中等,层厚3.88m;(9)粉细砂:黄色为主,湿,中密,主要成分石英,长石,层厚为1.24m;(10)含姜砂粉质粘土:土黄色,可塑-硬塑状,干强度和韧性中等,层厚6.77m;(11)含姜砂粉质粘土:褐黄色,可塑-硬塑状,干强度和韧性中等,未揭穿。  

3施工工艺  

3.1机械选型  

由于施工场地邻近居民区及中学,为减少施工时的噪音污染,管桩施工采用静力压桩法,选用武汉桩机厂生产的YZY-500型抱压式静压桩机,该机型采用双夹持器,由于夹具较长可以更有效地保证桩身的垂直度、可在不增加夹桩力的情况下增大摩擦力,减小对桩身的侧压力。  

3.2工艺流程  

桩位测放→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压第一节桩→桩焊接→压第二节桩→送桩至桩顶到设计标高→成桩移机。  

3.3施工准备  

3.3.1场地准备。施工现场尽量平整,当有坡度时,坡度不得大于1/100,场地地耐力应不小于140kN/m2。  

压桩机工作距离要求:桩位中心距离周边建(构)筑物的间距应大于二分之一压桩机宽度。  

3.3.2桩位测量准备。根据基准点进行放样,将轴线控制点引出场地之外6m~8m处,做好测量控制网建立工作,然后根据控制线和设计图纸桩位尺寸放出每一根桩的桩位,施工过程中应经常复核桩位,防止因施工等原因造成桩位位移。  

3.4吊桩、插桩  

3.4.1压桩机就位。桩机移至桩位位置,将桩机调平,用机上吊车吊起管桩徐徐插入桩机的夹持器内,当管桩下端离地面20cm处时,逐渐抱紧夹持器,夹桩压力不大于5MPa,并应逐次加压。  

3.4.2桩插入。使管桩中心对准桩位中心,之后提起管桩少许,进行桩尖焊接,根据工程实际情况也可采用无桩尖的压桩。桩插入时应根据机上水平仪调节器平机台,采用经纬仪在两个垂直方向进行校测,监控桩身垂直度,其偏差不大0.15%。  

压好第一节桩是保证整根桩质量的关键。若桩身垂直度偏大,须拔出重新插桩,并根据经纬仪指示调节机身水平度使桩身垂身;现场技术员需对压桩过程全过程控制,以保证桩的垂直度。  

压桩时应随时注意桩身和压力表的变化情况,当遇有压力值突然下降、沉降量突然增大、桩身突然倾斜、桩身混凝土破碎、地面明显隆起及邻桩上浮或位移过大等情况时应暂停压桩,及时与设计、监理等有关人员一起分析原因,采取有效措施后再继续施工。每根桩应一次连续施工完毕,中途不得无故中断。  

3.4.3接桩。(1)接桩时,下桩节的桩头宜高出地面0.8m~1.1m,以便于接桩焊接操作。下节桩的接头处应设置导向箍,以方便上节桩就位,上下节桩对接偏差不应大于2mm。(2)桩对接前,上下端板表面应用钢丝刷清洗干净,坡口处应刷至露出金属光泽。当桩端间隙较大时可用铁片填实,再行施焊。(3)桩焊接时宜先在坡口圆周对称点焊4点~6点,待上、下桩节固定后拆除导向箍,再分层施焊,施焊应有两个焊工对称进行。(4)焊接层数一般为三层,不得少于二层。第一层须用<312mm电焊条打底,以确保根部焊透,第二层可用粗焊条(<4mm或<5mm),电焊条宜采用E43XX型,内层焊渣清理干净后方能焊外层,焊缝应饱满连续。(5)尽可能缩短接桩时间,焊好的桩接头应自然冷却后才可继续压桩,自然冷却时间不应小于8min,严禁用水冷却或焊好后立即施压。  

3.4.4终压。本工程为摩擦桩,压桩控制按照设计桩长进行控制,但在施工前先按设计桩长试压3根桩,待停置24h后,用与桩的设计极限承载力相等的终压力复压,结果复压桩身稳定,即可以此进行控制;对于端承桩或端承摩擦桩,则按终压力进行控制。  

4静压管桩常遇问题及防治处理办法  

4.1桩身断裂  

4.1.1现象:在沉桩过程中,桩身突然倾斜错位,当桩端处土质条件没有特殊变化,而贯入度逐渐增大或突然增大,这时可能是桩身发生断裂。  

4.1.2原因:(1)桩节的细长比过大,沉桩又遇到了较硬的土层;(2)制作桩时,桩身弯曲超过规定,桩尖偏离桩的纵轴线较大,沉入时桩身发生倾斜或弯曲;(3)桩入土后遇到大块坚硬的障碍物,把桩尖挤向一侧;(4)稳桩时不垂直,压入地下一定深度后,再用移动桩机机架方法校正,使桩身产生弯曲;(5)接桩时,相接的两节桩不在同一轴线上,产生了弯折;(6)制作桩的混凝土强度不够。桩在堆放、吊运过程中产生裂纹或断裂未被发现。  

4.1.3预防措施:(1)施工前应将桩位下的障碍物清理干净,必要时对每个桩位进行钎探了解;(2)在稳桩过程中,如发现桩不垂直应及时纠正,桩压入一定深度后发生严重倾斜时,不得采用移机架的方法来校正;(3)桩在堆放、吊运过程中,应严格按照有关规定执行,发现桩开裂超过有关规定时不得使用。  

4.2沉桩达不到设计要求  

4.2.1现象:桩设计时是以最终贯入度和最终桩长为施工的最终控制。一般情况下,以一种控制标准为主,以另一种控制标准为参考,有时沉桩达不到设计的最终控制要求。  

4.2.2原因分析:(1)勘探点不够或勘探资料粗略,对工程地质情况不明,尤其是持力层的起伏标高不明,致使设计考虑持力层或选择桩有误;(2)勘探工作以点代面,对局部硬夹层,软夹层不可能全部了解清楚,尤其在复杂的工程地质条件下,还有地下障碍物。压桩施工遇到这种情况,就会达不到设计要求的施工控制标准;(3)桩身断裂,致使桩不能继续压入。  

4.2.3预防措施:(1)详细探明工程地质情况,必要时应补勘,合理选择施工机械、施工方法及压桩顺序;(2)防止桩身断裂。  

4.3桩顶位移  

4.3.1现象:在沉桩过程中,相邻的桩产生横向位移或桩身上浮。  

4.3.2原因:(1)桩入土后遇大块坚硬障碍物,把桩端挤向一侧;(2)两节桩或多节桩施工时,相接的两节桩不在同一轴线上,产生了曲折;(3)土壤饱和密实,在沉桩时土被挤到极限密度而向上隆起,导致相邻桩被浮起;(4)在软土地基施工较密集的群桩时,由于沉桩引起的孔隙水压力把相邻的桩推向一侧或浮起。  

4.3.3预防措施:(1)采取降水或排水措施;(2)采取先开挖基坑后压桩的措施。  

4.4接桩处松脱开裂  

4.4.1现象:沉桩时接桩处出现松脱开裂现象。  

4.4.2原因:(1)连接处表面没有处理干净,留有杂质、雨水、油污等;(2)连接件不平,有较大空隙,造成焊接不牢;(3)焊接质量不好,焊缝不连续、不饱满或有夹渣;(4)两节桩不在同一直线上,接桩处产生曲折,沉桩时接桩处产生集中应力而破坏连接。  

4.4.3预防措施:(1)接桩前对连接部位上的杂质、油污等必须清理干净,保证连接部位清洁;(2)检查连接部件是否牢固平整和符合设计要求,如有问题,必须进行修正;(3)接桩时,两节桩应在同一轴线上,焊接预埋件应平整服贴,焊接后,认真检查一遍,符合要求后再继续压。  

结束语  

本桩基工程施工完成后,通过桩基检测表明该工程PHC预应力管桩符合设计要求,因此高强混凝土预应力管桩具有质量可靠、单桩竖向承载力等优点,值得推广。


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