高强预应力砼管桩施工实例

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某综合性办公大楼工程为框架九层，总高度达87米。地质状况属软土地基，周围为多层综合楼综合群，距离八、九米之间；该工程桩基为高强预应力混凝土管桩(直径为400毫米，管桩壁厚45毫米，混凝土强度为C60)，采用三节接桩，单桩承载力为600千帕，桩长24米，总桩数287根。通过该工程的施工实践证明：高强预应力混凝土管桩施工无噪音、无环境污染、单桩承载力高、造价低，具有很好的应用前景。现对管桩施工的工程介绍如下：
     一、管桩施工的前期准备
     (一)桩锤的选择
     选择桩锤时，须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、入土深度、结构形式以及土质、气象等条件，并掌握各种桩锤的特性。桩锤的夯击能量必须克服桩的贯入阻力(包括桩尖阻力、桩侧摩阻力和桩的回弹产生的能量损失等)。否则会引起桩头部的局部压曲，难以将桩送到设计标高。
     (二)桩架的选择
     桩架的设置、安装和准备工作对打桩效率有很大影响。桩架选用D-308S型履带行走式桩架，其特点是移动灵活，使用方便，对路面要求不高。
     (三)施工组织设计和桩位测设
     根据打桩区域内的地质情况和基础状况，认真编制施工组织设计，合理选择打桩顺序，对周围建筑物的安全、稳定采取保护措施。
     (四)堆存吊运
     管桩吊运一般需设计两个支点，支点位置需符合设计要求。管桩堆存应使用软垫(木垫)。管桩起吊运输中应免受振动、冲撞。
     (五)管桩龄期的确定
     管桩从制造成型到打桩施工应确保混凝土强度等级达到设计标准值以上，现场要堆存一定量的桩，按“先进场桩先打”的原则，以确保管桩的强度要求。
     (六)检查修整
     管桩施工前应再次逐根检查桩有无破损或严重质量问题，对管桩两端应清理干净，管桩连接施焊面上有污渍污染时，应清刷干净。
     二、管桩施工的检验与试验
     为了保证工程的质量，必须分阶段进行单桩承载力的静载和动测试验。
     (一)静载试验法
     以该综合楼工程为例，管桩的静载试验要模拟实际荷载情况，通过静力加压，得出3根试桩荷载——沉降关系曲线，试桩的入土深度分别为-8.5米、-29.70米和-29.90米。根据上述系列关系曲线，综合评定确定其容许承载力，均大于设计要求600千牛顿的标准值。单桩竖向抗压静载试验采用油压千斤顶加载，加载反力装置可采用如下方法：
     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、反力粱装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2～1.5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，并均匀稳固放置于平台上。
     (二)动测试验法
     动测试验法，是检测桩基承载力及桩身质量的技术手段。高应变动力测试法，也是作为静载试验的补充。采用PDA打桩分析仪测试法，是利用重锤锤击桩头使桩头产生一个永久性位移而得出桩的极限承载力和桩身结构完整资料。
     三、液压入桩的施工方法
     (一)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。
     (二)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来判断，但因土质的不同而异。要通过静载对比试验来确定一个系数，然后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措施。压桩应控制好终止条件。该综合楼桩基工程，压桩到设计桩长，压力表的压力达到单桩承载力2.7倍时，即停止压桩。
     2、压桩应连续进行，采用硫磺胶泥接桩间歇不宜过长(一般为10～18分钟)接桩面应保持干净，浇注时间不应超过2分钟；上下中心线应对齐，偏差不大于10毫米；节点矢高不得大于1%桩长。
     3、垂直度控制，调校桩的垂直度是沉桩质量的关键。插桩在一般情况下入土30～50厘米为宜，然后进行调校。桩机驾驶人员应使桩机纵横方向保持水平，调校垂直在规范允许值以内才能沉桩。在沉桩过程中应随时观察桩的进尺变化，如地质层有障碍物、桩杆偏移时，应采取措施逐渐调直。
     (三)沉桩线路的选定
     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。这样可避免地基土上溢使地表升高，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。
     (四)管桩与承台的连接方式
     工程管桩与承台采用刚接。管桩的桩头采用专用工具锯断，断口平齐，在桩头的桩管内填充4200毫米高的C30细石混凝土，并在混凝土中均分插入6φ14钢筋与承台连接。
     四、管桩在设计及施工中应注意的事项
     (一)桩基础设计时，须根据上部荷载、工程地质条件等综合考虑，多方案比较后方可采用。同一工程中桩的规格、型号不应太多，以免造成施工错误。
     (二)综合考虑地质情况和桩身强度，确定单桩承载力。管桩为开口桩，在确定单桩承载力时将开口桩按闭口桩考虑。
     (三)适当限制压桩速度，沉桩速度一般控制在1米/分左右为宜。
     (四)压桩机应根据土质情况配足额重量或选用相应的液压桩机。
     (五)若采用焊接法接桩时，须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满，焊毕停歇1分钟即可进行沉桩。
     (六)管桩不应损坏；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。
     (七)液压入桩要有一定的垂直行程高度，如桩机的垂直行程为1.5米，在开始的第一第二个行程，要特别注意控制桩身的垂直度。
     (八)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。
     (九)为减少静力压桩的挤土效应，可设置袋装砂井、塑料排水板或隔离板桩，以消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象。在压桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线的观测、监护。另外应合理安排沉桩顺序、控制打桩速度、采用重锤轻击以及先开挖基坑后打桩的措施。
     (十)一般建筑物沉降稳定历时较长，沉降观测不能在打桩结束时停止，还应延长到主体工程完成且沉降已基本稳定后，以便发现异常情况时及时采取措施