预应力管桩应用中的若干问题.pdf

城市建筑 施工技术 URBANISM AND ARCHITECTURE CONSTRUCTION TECHNOLOGY 81 预应力管桩应用中的若干问题 预应力管桩应用中的若干问题 Discuss Some Problems of Prestressed Pipe Piles in Applications 李 平 Li Ping 摘 要 在预应力管桩的应用中 桩锤的选择也是不容忽视 的 需要考虑各方面的因素 本文结合湖南湘投金天新材 料有限公司厂区的建筑基础 就预应力管桩的使用方法与 工作原理展开研究和分析 关键词 预应力管桩 承载力 施打管桩 Abstract In the application of prestressed concrete pipe pile the choice of pile hammer should not be ignored which need to consider all aspects of the factors This article combines wit h the factory building foundation of Hunan Xiangtou Jintian new materials co LTD to research and analysis the use and working principle of the prestressed pipe pile Keywords prestressed pipe piles bearing capacity injections pipe piles 一 引言 在实际工程中 预应力管桩基本已经代替了原 有的工人挖孔桩和钻孔灌注桩 在预应力管桩的实 际操作中 桩身垂直度偏差不应超过 1 每根桩最 好都实施连续施打 并要采取相应措施减少挤土的 现象 保证桩的承载力 防止产生过大的桩身移位 二 施工因素对预应力管桩的影响 1 桩锤的选择 桩锤的选择需要考虑各方面的综合因素 主要应满足下列要求 1 保证桩的承载力满足设计要求 2 能够顺利将桩下沉到预先设计的深度 3 打桩时的破损率最好能控制在 1 以内 最多不应超过 3 4 贯入度应控制在 20 40 mm 10 击 5 每根桩的总锤击数应在 1 500 击以内 最 多不应超过 2 000 2 500 击 2 桩身垂直度控制 只有桩身保持垂直 才能减少打桩时因偏心受 压产生的桩身破坏机率 成桩后 桩的垂直度也能 得到保证 因此在施打过程前 需对场地进行平整 压实 避免桩架产生不均沉降和摇动 从而导致桩 机导杆不垂直 在施打过程中 桩身需始终保持垂 直 送桩杆应和桩身处于同一水平线 桩插入时的 垂直度偏差不得超过 0 5 为保证桩身垂直 需在 桩的两个垂直方向各设经纬仪一台 边施工 边观 测 以便调整桩身 3 施打管桩 在施打管桩的过程中 桩尖会挤压和穿透其附 近的地基土 当桩头持续贯入时 桩身周围的土受 到破坏而发生重塑 土的强度由此发生了变化 成 为重塑土的残余强度 在实施打桩的剧烈干扰下 桩贯入的过程中 桩周的土接触地面是一个强烈地 运动过程 桩土周围提供给桩侧的摩阻力会相应的 降低为残余强度 实施桩打的时候出现停顿和停止 时间 施打桩的阻力经常加剧上升 休止时间足够 再进行施打时 施打桩基的阻力将会达到桩承载力 的极限范围 因此在较厚粘土 粉质粘土层中施打 预应力管桩 每根桩都需连续施打 尽可能一次性 完成 此类土层的桩周土体被迅速破坏 孔隙水压 力急剧增加 土的摩阻力就会大大降低 桩身贯入 较为轻松 但若中间停顿 土中孔隙水压力消散 桩周土体渐渐固结 阻力便会增大 休止时间越长 固结力越大 后续工程实施地困难度也会增加 4 管桩接头焊接处理 管桩桩基施工质量的关键就是接头质量 接头 的抗弯强度必须大于桩身的抗弯强度 这样才能保 证施打过程中接头能够承受锤击而不被破坏 接桩 前需先将打入底下的下节桩加上定位板 然后再将 上节桩吊放在下节桩的端板上 依据定位板将上下 桩接直 这时若发现有间隙 应用楔形铁片全部垫 实并焊牢固 管桩接桩一般采用钢板端焊方式 在 桩端头距地面 1 m 左右开始接桩 接桩时 选用的 焊条直径须能满足焊透坡口根部的要求 焊接坡口 根部应选用 3 2 mm 焊条 其它部分可选用 4 5 mm 焊条 焊接时的电流强度须与所用焊机的焊条相匹 配 施焊时应均匀 对称 连续进行 焊缝应连续 饱满 管桩中心线与拼接管桩中心线偏离不得大于 2 mm 焊接完成后 应仔细观察 如发现有表面塌 陷的现象应及时补救 焊接完成后 焊缝必须自然 冷却 且时间不得少于 8 min 不得用水冷却 也不 能焊接完立刻施工 三 预应力管桩的承载力 1 静载荷试验确定单桩竖向承载力 关于一些没有应用经验或水文地质条件复杂的 地区或一级建筑物 施工方因先试打桩并进行现场 静载荷试验 再确定单桩设计 如此便可合理的确 定单桩竖向承载力的标准 也可由此验证选锤合适 与否 了解桩的穿透能力 以此获得最有价值的最 后贯入度控制值 提高预应力管桩单桩承载力过程如下 1 力度强大的锤击力将预应力管桩打入强度 较高的强风化岩层或密实的砂岩内 在受到外力冲 击波和动应力时 桩尖附近的持力层发生剧烈的挤 压加固作用 其地基承载力比原状时有了较高提升 2 软土地基上部存在着一定厚度的淤泥层 淤泥层对管桩的阻力基本无影响 锤击冲击力直接 在桩端土体产生作用 锤击的能量向下面土层传递 动应力和压缩波 剪切波 使其层层向下产生作用 桩端土的反力和锤击作用形成一对作用力和反作用 力的恒等关系 土体中的反作用力随着土颗粒密度 压缩模量 变形模量的增大而增大 当反作用力与 锤击作用力接近时 桩端以下的土体及周围土体层 层挤压密实并重新排列 形成一层超压密土层包围 在桩端以下 桩端持力层的强度和桩端土阻力则被 强化提高 3 预应力管桩基本采用的是开口桩尖 当桩 端土不断被挤入桩腔内 且土挤压力与腔壁的摩擦 力达到平衡值后 会形成土塞效应 继而提高了预 应力管桩的承载力 2 高应变动力试桩法评估桩基的竖向极限承 载力 高应变动力试桩法有两方面的优势 一是可有 效且高比例地监测桩基的质量 二是能准确掌握桩 的承载力 在地质条件相同的情况下 动静对比资 料积累较多且经验足够时 可根据统计 分析在预 管桩锤击过程中 桩锤的有效冲击能量 最大冲击 力 桩头的位移量与承载力之间的关系 用高应变 动力试桩法得出的管桩竖向极限承载力能够满足工 程的需要 在一定程度上节约了时间和费用 在试打中采用的高应变动测仪器设备在配合测 试时 其操作程序如下 1 根据地质资料提供的预估桩长加长 3 4 m 作为试打桩的配桩长度 应使用与正式打工程 桩统一型号的柴油锤并按常规施工方法试打 且要 做好打桩施工记录 2 当桩尖将要达到持力层时暂停锤击 在桩 头处安装传感器 启动打桩分析仪的同时 重新开 始施打 3 可用实测曲线拟合法判定桩的承载力 当 打桩分析仪显示器显示瞬时阻力值为 uk Q或 sp R 时 则停止锤击 测量桩的入土深度 绘制 收锤回弹曲线 测量最后贯入度和桩土弹性压缩量 qp CC 值 每米沉桩锤击数和最后 1m 沉桩锤击数 都要记录 桩尖进入持力层的深度 要根据地质资 料来分析 高应变动测仪在测出承载力的同时 还 应测出桩身的最大压应力值 4 经过 24 h 后进行复打 复打开始时 若 打桩分析仪器显示瞬时阻力值为 uk Q时 即可停止复 打 这说明施打的桩已达到收锤要求 将上文提到 的收锤指标作为正式施打工程桩的收锤标准 5 当显示的瞬时阻力值小于 uk Q 时 说明 值计算有误 这时应重新开始锤击 调小 值 直 到达到要求为止 此时 应按照程序要求复打时得 到的收锤标准来作为正式打工程桩的收锤标准 6 当试打桩全部完成时 即可进行综合分析 若场地较小 地质均匀 则可提出收锤控制指标 若场地较大 地质条件复杂 可根据不同区域 不 同桩长规格提出不同的收锤标准 现行的 基桩高 应变动力检测规程 JGG106 1997 规定 当检测 预应力管桩的承载力时 从设桩到检测的最短休止 时间是 砂土为 7 d 非饱和粘土为 15 d 饱和粘土 为 25 d 因为时间短 一般休止 24 h 就可进行复打 休止时间不足 测出的桩承载力就还有增大的可能 3 预应力管桩承载力的时间效应 下转第 84 页 84 折接角度应为110 b 在试验过程中 对每个地层摆 喷角度 升高速率 浆液比重 压缩气及高压水等 参数进行有效的检测 以获取防渗墙施工所学的相 关参数 表1为高喷灌浆防渗墙施工相关参数表 3 施工流程 高压喷射灌浆的施工流程 钻孔 设施就位 水 压缩气及浆液压力的调试 下入三管 喷射 注浆 进浆与回将比重的测试 漏浆与冒浆现象 的检查 漏浆与冒浆的处理 拔出套管 静压灌 浆 移动至下个空位 图 2 为高压喷射灌浆的施 工流程示意图 1 钻机就位 钻杆必须保持垂直状态 钻孔 的倾斜率应该低于0 4 2 孔位布置 设计空位和实际空位误差不能 超过2 cm 在钻孔时 必须设置泥浆固壁 停止钻 孔时 必须对孔口进行有效的防护 以避免塌孔现 象的产生 图2 高压喷射灌浆的施工流程示意图 3 在地面上 对高压水 压缩气进行试验 然后按照设计要求将喷射灌浆管下至相应深度 并 依据相关施工参数进行喷射灌浆 当浆液返回至孔 口时 才能升高喷射 4 喷射完成后 通过回浆作用 对已经喷射 孔进行回灌 直至孔口处的浆面不再沉降 5 对钻孔作业 地层状况 掉钻现象 漏浆 现象及处理方法等进行详细的记录 对高压喷射灌 浆施工参数 材料数量 高喷压力 浆液问题及处 理方法等进行详细且准确的记录 四 结语 综上所述 在堤防加固工程中 利用高压喷射 混凝土技术 在根石中建造斜桩 起到抗滑稳定的 作用 为达到设计要求的高喷灌浆施工质量 必须 先进行现场围井试验 做好全过程质量管理 控制 好关键环节 才能保证工程质量 参考文献 1 王科 喷射混凝土在钢筋混凝土结构加固工程中 的应用研究 D 西南交通大学 2006 2 李荣 叶权胜 高压喷射灌浆在堤防基础防渗工 程中的应用 J 城市道桥与防洪 2009 作者单位 肇庆市水利水电勘测设计院 肇庆 526000 上接第 72 页 因此 必须建立专门的监督管理部门 对水利 施工进行全面科学的监督管理 特别是要完善混凝 土工程这一块的质量监督 消除由于施工质量不佳 所带来的水利工程的安全隐患 同时 管理方也要 在施工结束后 加强对水利设施的养护 及时发现 混凝土裂缝 评估裂缝严重程度 采取措施进行补 救 五 结语 在水利施工中 混凝土裂缝的控制工作关系到 整个水利工程的安全 混凝土裂缝虽然可能只是整 个大型水利工程建筑中极不显眼的一个缺陷 但有 着加剧变大的隐忧存在 这关系到整个水利混凝土 设施的寿命和安全 因此 在水利施工中 明确混 凝土裂缝的危害 了解混凝土裂缝的类型和产生原 因 寻求措施尽量减少裂缝的产生 是所有水利工 程建设者所必须关注和做到的 参考文献 1 阮文刚 论建筑工程项目施工中混凝土裂缝的控 制技术 J 商品混凝土 2012 09 2 李涛涛 浅谈水利施工中混凝土裂缝的防治技术 J 中国水运 2010 02 3 李炳荣 刘晓峰 浅析水利工程施工中混凝土裂 缝的防治 J 水利科技与经济 2012 04 4 方珍元 试谈水利工程中混凝土裂缝的成因与防 治 J 农业科技与信息 2008 12 5 刘继磊 浅议水利施工中混凝土裂缝的防治措施 J 珠江水运 2012 04 作者单位 1 浙江江南春建设集团有限公司 杭 州 311243 2 浙江江南春建设集团有限公司 杭 州 311243 上接第 77 页 与由荷载引起的裂缝影响结构的承载力不同 现浇钢筋混凝土楼板裂缝对结构的承载力没有什么 影响 但在实际施工中仍有必要对其进行有效控制 研究混凝土裂缝形成的原因以及防治措施是工程界 一直关注的热点 并且是建筑施工中不可或缺的关 键环节 针对具体原因采取相应的防治措施 可以 使裂缝减少到最小化 若能够研究出水化热小 抗 渗透能力强 耐久性好 达到约束状态下极限收缩 产生的拉应力小于混凝土的极限应力的高性能混凝 土 则有可能解决混凝土开裂的通病 施工条件的 不好并不是混凝土产生裂缝的必然原因 施工作业 前精的心安排与策划 施工作业时准确与严格地控 制 浇筑完成后的细心养护保养才是重中之重 此 外 结构设计是否合理 材料的选用是否标准 浇 筑养护是否科学有效 也是控制混凝土裂缝形成的 要点 参考文献 1 张骏 李骁春 现浇楼板开裂原因与控制措施 J 山西建筑 2005 10 2 孙群伦 试析混凝土结构工程裂缝的控制与治理 J 安徽建筑 2003 03 3 田志勇 现浇楼板裂缝的原因分析及防治 J 山 西建筑 2005 01 作者单位 贵州省黔东南州建筑工程总公司 凯 里 556000 上接第 81 页 预应力管桩的打入施工对软土地基的干扰主要 有两个方面 一是破坏土的天然结构 二是令桩周 围的土受到强烈挤压 这就导致了孔隙水压力的迅 速上升 有效应力的减少 从而造成了桩尖和庄周 土的强度减弱 但随着时间的推移 土的强度渐渐 恢复 甚至可能超过原结构土的强度 其原因有以 下几点 1 软土原本具有触变性 被扰动后损失的强 度可以随时间的推移逐渐变强 在现场埋藏条件下 搁置几天后 即可恢复到原本强度的 40 50 2 桩周的水分会渐渐排除 孔隙水压力会消 失 随着有效应力开始增强 桩周土强度