预应力混凝土管桩施工技术

江苏国际商务中心工程预应力混凝土管桩施工技术
作者：刘军权　汪士峰 来源：中航勘察设计研究院网站


【摘 要】预应力混凝土管桩有着单桩承载力高、桩身耐锤击性好、穿透力强、造价便宜等特点，在软土地基处理中得到了广泛的应用，取得了很大的实效。本文通过预应力混凝土管桩在某工程中的应用，介绍了预应力混凝土管桩的特点、施工前的准备工作、施工工艺、施工中的注意事项及适用条件、桩的质量控制及检测。

【关键词】预应力混凝土管桩；施工工艺；质量控制



0 引言

近几年来，在软土地区高强度预应力混凝土管桩通过现代化生产，工艺先进、品种多、质量可靠，成为桩基工程中的主要桩型。本文以江苏国际商务中心部分桩基工程为例，介绍预应力混凝土管桩的施工前的准备工作、施工工艺、施工中的注意事项及适用条件以及桩的质量控制及检测。

江苏国际商务中心市场楼工程框架结构，位于江苏省昆山市花桥镇国际风情街东，与上海国际汽车城毗邻。场地地层从上到下依次为：1层素填土，层厚0.7～1.5m，高压缩性；2层为黄灰色粉质粘土，层厚0.8～2.8m，软塑-可塑状态，中等压缩性，比贯入阻力平均值Ps=1.1 MPa；3层为灰色淤泥质粉质粘土，层厚3.8～15.5m，流塑状态，高压缩性，比贯入阻力Ps平均值=0.6 MPa；4层为灰黄色粉质粘土，层厚0～4.7m，可塑状态，中等压缩性，比贯入阻力平均值Ps=2.7 MPa，场地局部地区缺失；5层为灰黄色粉土，层厚0～6.5m，稍密状态，中等压缩性，比贯入阻力平均值Ps=5.0 MPa，场地局部地区缺失；6层为灰色淤泥质粉质粘土，层厚7.0～20.2m，流塑-软塑状态，高压缩性，比贯入阻力平均值Ps=0.9 MPa；7层为灰色粉质粘土，层厚12.8～18.6m，流塑-软塑状态，中等压缩性，比贯入阻力平均值Ps=1.1 MPa； 8层为灰色粉质粘土，该层未钻穿，软塑-可塑状态，比贯入阻力Ps=3.1 MPa，中等压缩性。 场场地浅层地下水属潜水类型，勘察期间由钻孔中测得地下水位埋深为0.5～1.0m之间。

该工程桩基设计采用高强度预应力混凝土管桩(桩径为500mm，壁厚100mm，管桩混凝土强度C80)，单桩承载力为700kN，有效桩长为36m，总桩数307根，采用三节接桩。

1 预应力混凝土管桩施工

1.1 预应力混凝土管桩的特点

(1) 严格按照国标GB13476—92及日本JISA 5337标准生产，其混凝土强度等级不低于C80级。

(2) 单桩承载力高，设计范围广。在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩的承载能力。

(3) 可接成任意长度，不受施工机械能力和施工条件局限。

(4) 成桩质量可靠，沉桩后桩长和桩身质量可用直接手段进行监测。

(5) 桩身抗裂性好，穿透力强。

(6) 造价低廉，其单位承载力价格仅为钢桩的1／3～2／3，并节省钢材。

(7) 施工速度快，文明施工。

1.2 打桩准备

(1) 施工设备选择

拟建建筑东边有建筑物，北面和西面为马路，根据现场实际施工情况几地质条件选择合适的打桩机，本工程采用静压桩机施工。

(2) 施工场地要求

本工程现场原为空地，周边有建筑物。由于静压桩机对地面承载要求较高，现场场地无法满足压桩机施工及行走，故回填道渣50cm厚，并压实。确保了桩机顺利进行施工。

(3) 施工用水、电

本工程施工总用量约为150KW。施工电缆由施工用总配电箱接至桩机施工处，电缆规格为50 mm2,其它用电采用施工现场设置分配电箱接至用电点，电缆规格为25 mm2。

(4) 沉桩顺序

预应力桩基施工时随着入桩段数的增多，各层地质构造土体密度随之增高。土体与桩身表面间的摩擦阻力也相应增大，压桩所需的压入力也在增大。为使压桩中各桩的压力阻力基本接近，沉桩线路应选择单向行进，不能从两侧往中间进行，这样地基土在入桩挤密过程中，土体可自由向外扩张，即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。本工程场地位于昆山市花桥镇国际风情街东边；紧靠施工区东轴以东9m有三幢四层别墅，施工时先将东轴处承台桩完成最外边二排桩后，在东轴与别墅之间采用螺旋钻机进行取土，作应力释放孔，以防施工时所产生的挤土效应而损坏建筑物。压桩施工的总体流程为从东轴向西逐行施作，并在每一种桩施工时，采用极生校法复核桩位的准备性，以减少施工挤土效应造成桩位偏移。

1.3 施工工艺

(1) 定位放线

根据业主提供的座标及标高（水准点），测放出桩位图中主轴线的位置，实地测设桩位，用Φ8短钢筋钉牢作样桩，并进行相应保护措施。

(2) 桩的起吊、搬运和堆放

本工程为外购商品管桩，供方运到现场进行验收合格，安排吊卸桩。堆放时，地面平整坚实，支点垫木放在吊点位置，各层垫木在同一直线上；堆放层数为1～3层。

(3) 静压桩施工方法

a.沉桩机械选择

根据设计要求桩承载力及桩身规格、桩身长度等情况，依据工程设计需要及现场施工经验，确定本工程将使用YZY500T静压桩机进行压桩施工，根据设计参数压桩力为1000kN左右，施工时以标高控制为主。

b.沉桩方法及质量控制

①压桩前，复查一次桩的轴线和桩位样桩，保证其准确性；

②在桩位图上对每根桩按承台号再编号，做为施工、记录、检测、复核、存档的依据。

③压桩机喂桩时，采用桩机自身吊桩，吊桩索具采用单点吊（吊距桩头0.29L）。

④压桩时，施工班派2人负责控制桩尖对准桩位中心，用两台经纬仪，在两个方向控制桩身的垂直度，用一台水平仪控制桩的入土深度。

⑤当第一节桩，桩尖定位准确、桩身垂直、各项准备工作就位后即可压桩，压时桩吊车松钩，压桩帽压牢固后，将桩徐徐压入土中1.5～2m，再精心校正桩身垂直度（压桩机机身作水平调整），当机身与桩呈平衡垂直状态后即可继续加压现桩，压机过程中，按主液压缸的压力表读数作为施工记录和判断单桩承载能力的依据。

⑥本工程桩长为36m，设计为三节桩，采用电焊接桩。当下节桩沉至地面以上70cm时即可停压，吊装中节桩，桩身上下一致进行对接，并进行桩身垂直度精调，精调合格后，进行点焊，较大缝隙应加垫铁和铁楔，然后进行时对称焊接，焊接时应保持连续饱满，无夹渣，气孔、漏焊等现象，施焊结束，凿除清理焊渣后，再进行压桩施工，直至地面后再用送桩器压至设计桩顶标高。

⑦需送桩时，利用送桩杆，送到设计桩顶标高，并记录最后压力表读数。沉桩时机身水平调整，桩身垂直度校正，桩帽和桩中心轴控制在同一中心轴线上。

2 预应力混凝土管桩的设计及施工中应注意的事项

(1) 管桩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，以免造成施工困难，特别是注意避免造成施工错误。

(2) 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，根据现场压桩观察分析，在入土过程中，会较快地在桩尖处形成一土楔，使其入土时的挤土情况与闭口桩无异，故在确定单桩承载力时将开口桩按闭口桩考虑。

(3) 适当限制压桩速度，沉桩速度一般控制在lm／min左右为宜，使各层土体能正确反映其抗剪能力。压桩过程中，要经常注意桩身有无位移和倾斜现象，如发现问题应及时纠正。桩将沉至要求深度或到达硬土层时，因尽量缩短压桩停息时间，以免土层出现固结，加大压桩施工的困难。

(4) 根据土层情况选择合适的打桩机并配足额重量，特别是土层有砂层时。

(5) 接桩采用电焊焊接，须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满，当桩下段沉到离地面0.7～1.2m时，即吊上节桩；为加快施工速度，减少接桩时间，可设2～3名焊工同时施焊，对准后用电焊点焊固定，然后进行精核桩垂直度后对焊，在焊接前要清除预埋件表面的污泥杂物，焊缝应连续饱满，焊时应两人对称进行，以减少变形和残余应力，焊毕停约lmin即可进行沉桩。

(6) 桩起吊时，应慢吊轻放，吊点尺寸准确，以免桩身起吊时造成桩向强度受损。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。

(7) 压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度，在开始的第一二个行程，要特别注意控制桩身的垂直度。

(8) 压桩过程中应做好压桩施工记录，至接近设计要求时，详细记录入桩行程深度及相应压力表读数，以判别入桩情况正常与否及桩的承载能力情况，若遇到断桩及异常情况应会同业主、监理及设计院等有关部门研究处理方案。

(9) 应根据实际施工情况，合理安排施工顺序，尽量减少压桩的挤土效应，必要时，可设置袋装砂井或塑料排水板，设置隔离板桩或地下连续墙，采取挖设防震沟，限制打桩速率，加强周边建筑物监测等措施。

3 预应力混凝土管桩的质量检测

预应力混凝土管桩的质量检查主要包括制桩、沉桩等；液压法压桩可利用静力压桩机作反力平衡装置进行桩的静载试验，可省去设置锚桩和反力梁等。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。

本工程经过载荷试验，单桩承载力达到了设计的要求。

4 结语

本文通过工程实例系统的介绍了预应力混凝土管桩的特点、施工前的准备工作、施工技术、施工中的注意事项及质量检测等，随着管桩优越性的不断发挥，施工技术的日益完善，在地基处理中的应用将越来越广泛。





参 考 文 献

1 JGJ 94-94 建筑桩基技术规范


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