关于混凝土预制桩施工与质量控制研究

一、混凝土预制桩的制作
　　桩基础是最古老的基础形式之一。按施工方法来划分，桩可分为预制桩和灌注桩两类。预制桩通常分混凝土预制方桩、预应力混凝土管桩以及钢桩。在制作中，为了使混凝土预制桩达到规定要求的强度、刚度以及满足施工现场的使用条件，工程技术和质量管理人员需要对混凝土预制桩的制作过程进行必要的规范要求，其中包括混凝土的强度、桩配筋率及预制桩的尺径。

　　（一）混凝土的强度等级
　　方桩的混凝土强度等级不应低于C30（使用静压法时不低于C20），以使强度达到使用要求。混凝土管桩主要分为预应力混凝土管桩（PC）和预应力高强混凝土管桩（PHC）两类，PC混凝土强度为C60，PHC混凝土强度为C80。


　　（二）桩配筋率及预制桩的尺径
　　预应力钢筋沿桩身圆周均匀配置，最小配筋率不小于0.4%，且预应力钢筋不少于6根。混凝土方桩的界面多为200mm—500mm，单节长度不宜超过12m；混凝土管桩外径为300mm—1000mm，壁厚60mm—100mm，管桩可由若干节桩连接而成，但接头不宜超过4个，每节长度不超过13m。


　 　二、混凝土预制桩的吊运
　　由于混凝土达到规定使用强度需要一定的时间，因此需要对混凝土预制桩进行适当的养护，规定沉桩时的龄期需要大于14d。一般情况下，混凝土检测强度达到设计强度的70%才可起吊，检测强度100%通过后方能运输与沉桩。在桩的吊运过程中，必须保持桩身的平稳，并且不得损坏。与此同时，吊点也必须满足相关要求，并且因起吊点数的不同而有不同的规定：一点起吊点通常距桩尾0.29L；两点起吊点分别取距头尾0.21L处；三点起吊点除中点外其余两点距头尾0.145L。为避免二次运输对桩造成损坏，在运输过程中，应尽量按照打桩顺序排放整齐，避免二次搬运，同时确保堆放桩的地面平整、坚实，使用垫木距离与上述吊点相同，堆放层数不超过4层。此外，为了施工现场的规范，不同规格的桩应分开堆放。


　 　三、混凝土预制桩的现场施工
　　按照土层的情况以及施工要求，混凝土预制桩的施工方法可分别使用锤击法和静力压桩法两种。


　　（一）锤击法
　　锤击法是工程建设中最常用的沉桩方法。顾名思义，锤击法就是使用重型机械对桩施加压力，使桩克服土的阻力，沉到预定深度。在锤击法的具体操作上，有以下几个方面需要注意：


　　1.锤击前的准备
　　锤击作业前，需要做好以下准备工作：保证场地的平整、清除高空及地下障碍物、确保排水顺畅、供电供水系统正常，并且做好定位放线。定位放线尤为重要，因为其优劣与否在很大程度上决定着桩基础工程的施工质量。


　　2.打桩机械的选用
　　为了避免捶打过程中可能出现的各种问题，如锤击力度不足、动力损耗过高、桩架出现失稳等，相关管理人员和技术人员需要对打桩机械做进一步的了解。打桩机械通常包括桩锤、桩架及动力装置，其中桩锤包括落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，因为柴油锤具有结构简单、使用方便和能源供应稳定的优点，故在工程实践中比较常用。而桩架则起到支持桩身和桩锤的作用，目前应用较广泛的是履带式桩架。在施工作业中，为了保证施工的顺利进行，需要对打桩机械进行日常的保养、维护以及安全检验。


　　3.打桩顺序的确定
　　能否合理安排打桩顺序，直接影响着打桩速度、打桩质量及挤土方向。根据桩群的密集程度以及现场施工情况，可分别选用下面的打桩顺序：从一侧向单一方向进行；从中间向两个方向对称进行；从中间向四周进行。另外，根据桩及基础的设计标高和桩的规格，为了避免出现后施工的桩对先施工的桩产生挤压而发生桩位偏斜，可按照“先深后浅、先大后小、先长后短”的原则进行作业。


　　4.打桩方法
　　打桩过程中需要按照相应的步骤进行打桩：吊桩、稳桩、打桩、接桩、送桩、中间验收等。打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩送至倒杆内，垂直对准桩位，缓慢送至下插土中，插入时的垂直度偏差不得超过0.5%。桩入土后，可固定桩帽和桩锤，使其在同一铅垂线上，确保桩垂直下沉，完成稳桩。桩锤和桩帽间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四边应有5mm—10mm的间隙，防止损坏桩顶。打桩开始时，锤落距首先应小，并且力度要轻，待桩入土一定深度后，再使用重力锤击。重力锤击过程中，最大落距不宜超过1m。打桩过程中，如果遇到桩身倾斜、移位等突发情况，应立刻停止锤击，及时研究分析并采取正确对策。完成了一节的沉桩后，需要对下一个桩进行接桩。接桩的方法有焊接、法兰接以及机械连接三种，目前使用最多的是焊接接桩。在焊接过程中，应注意满足焊接要求，确保焊缝质量，在自然条件下，需冷却10分钟后才能继续锤击作业。当桩端位于一般土层时，如果达到了设计标高，即可停止锤击；当桩打到坚硬的粘性土、中密度以上粉土、碎土、碎石类土时，以及打到贯入度的设计规定时，即可停止锤击。如果打桩过程中，出现倾斜、移位、严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝时，应立刻停止打桩，并认真分析原因，采取相关措施。打桩过程中，还应做好相关打桩记录，以便工程验收的需要。


　　（二）静力压桩法
　　在锤击法打桩的过程中，由于机械的猛烈撞击，常常会产生巨大的震动和噪声，从而影响到周围环境。静力压桩的优点是没有震动和噪声，但由于静力压桩法提供的冲击力不足，故其适用范围较窄，往往只适用于较软土层。


　　静力压桩机有机械类和液压类之分，目前使用较多的是液压式静力压桩机，压力可达6000kn以上。静力压桩机应根据土质情况配足额定重量，由于静力压桩所产生的反力，地基承载力不应小于桩机压力的1.2倍。其余施工顺序和施工方法与锤击法类似，不再一一论述。此外，如果压桩出现异样情况时，如桩难以穿越硬夹层、出现异响、压力表示数出错、桩身出现裂缝、压桩机下沉，此时应立即暂停作业，分析原因，并及时采取相关补救措施。


　 　四、混凝土预制桩的质量控制
　　由于桩基础要承受来自土层表面房屋的压力以及土层中的各种应力，因此桩基础的质量问题就显得尤为重要。为了保证混凝土预制桩能符合功能和安全的要求，十分有必要对桩基础进行质量检测。桩的质量控制包括打桩前、打桩过程中的控制及施工后的质量检查。

　　（一）施工前的质量控制
　　施工前，需要对成品桩进行外观与强度检验，接桩使用的焊条或硫磺胶泥需要有产品合格，必要时还应送到相关质量检验部门进行检测。按照有关要求，要使混凝土龄期和强度均达到要求才能进行施工锤击。打桩开始前，还应对桩位的放样进行验收，桩群与单排桩的放样允许偏差分别为20mm和10mm。


　　（二）施工过程中的质量控制
　　施工过程中，需要检查桩的桩体垂直度、沉桩情况、灌入情况、桩顶完整情况、电焊接桩质量、电焊后的停歇时间等。对于电焊接桩，有时是特别重要的工程，应对接头做10％焊缝探伤检查。遇到桩顶破碎或桩身严重裂缝的情况，应立即停止锤击，在采取相应的技术措施后，方可继续锤击。此外，在软土中打桩，在桩顶以下1/3桩长范围内常常出现因反射的张力波使桩身受拉而引起水平裂缝的情况，此时可降低重锤速度，采用较软桩垫，以减少锤击拉应力，减少水平裂缝的发生。


　　（三）施工结束后的质量检查
　　施工结束后，首先需要对桩基工程的桩位工程进行验收，桩位偏差必须符合规范要求。其次，参考文献对不少于总数1％（且不少于3根）的桩进行静载荷试验检测。最后，对桩身质量进行检验。通常使用的方法有：开挖检查法、抽芯法、声波检测法及动测法，其中动测法又包括PDA等大应变动测、PIT和其他小应变动测。对于质地较均匀的预制桩，这些测试结果往往都较为可靠。


　 　五、结语
　　总之，钢筋混凝土预制桩能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快，但对周围环境影响较大，是我国广泛应用的桩型之一。


　 　参考文献：
　　[1]蒋东敏.对钢筋混凝土预制桩施工技术的探讨[J].科技传播，2010，（18）.
　　[2]何世茂.预制桩与灌注桩施工工艺比较分析[J].中国新技术新产品，2010，（14）.
　　[3]闫培明.房屋建筑构造[M].机械工业出版社2008