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一 桩及管桩的基础知识二 管桩的施工三 管桩施工中常见的质量问题及防治对策四 出现质量问题的常见处理方法 预应力混凝土管桩知识分享 灌注桩 灌注桩基的承台 管桩 一 桩基础介绍 桩基础是深基础应用最多的一种基础形式 它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成 桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上 或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度 1 1桩基础构成 1 2桩的分类 1 桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩 端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩 上部结构荷载主要由岩层阻力承受 摩擦桩完全设置在软弱土层中 将软弱土层挤密实 以提高土的密实度和承载能力 上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受 1 2桩的分类 2 桩按施工方法分为预制桩与灌注桩 1 3 预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩分为三类 a 预应力高强混凝土管桩 代号PHC b 预应力混凝土管桩 代号PC c 预应力混凝土薄壁管桩 代号PTC 产品品种和代号管桩按混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩和预应力高强混凝土管桩 预应力混凝土管桩代号为 预应力高强混凝土管桩的代号为 强度规定为C80 产品规格 型号按管桩按外径分为 300mm 350mm 400mm 450mm 500mm 550mm 600mm 800mm 1000mm 按管桩混凝土有效预压应力值分为 型 型 型和 型 型 型 型和 型管桩的混凝土有效预压应力值分别为4 0N mm2 6 0N mm2 8 0N mm2 10 0N mm2 预应力高强混凝土管桩 管桩钢筋骨架 管桩 管箍与端板 管桩的编号和桩尖分类a 管桩的编号XXX XXXX XX LX管桩的类型管桩管桩外经桩桩尖代号型号 壁厚mm 长类型例如 PHC管桩 AB型 外径为600mm 壁厚为110mm 桩长30m 开口型桩尖 编号应为 PHC AB600 110 30b b 桩尖分类 桩尖分为 b型开口型桩尖和a型十字型桩尖 十字型桩尖 开口型桩尖 十字型桩尖 预应力高强管桩的工艺 钢筋骨架制作 模具内填充混凝土 填料 液压张拉机张拉 离心成型 蒸汽养护 脱模 二 管桩的施工 PHC管桩的施工工艺流程图 1 桩位放样按设计要求绘制管桩平面布置图 根据布桩图进行准确放样 用全站仪 钢尺定出每排桩位轴线和路基边桩然后逐桩进行中心放样 经复核确认后做好记号 在各排桩位轴线的延长线上埋设控制桩 考虑压桩过程中的挤土效应 控制桩宜设置在距最近桩20m外处 以便在压桩过程中对轴线和桩位进行校对 为控制送桩标高 应在压桩区60m外设置1 3个水准控制点 同时测放施工区段内的地面标高 技术人员根据地面标高计算区段的桩顶 桩底标高 沉桩顺序可按地形 地质 桩架移动难易等因素确定 一般从线路中心向两侧布桩 根据设计标高宜先深后浅进行施打 根据桩的规格宜先大后小 先长后短进行施打 根据桩位与即有构筑物距离宜先近后远进行施打 2 桩机就位对施工场地内的原地面土平整碾压 确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷 对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业 桩机进场后 检查各部件及仪表是否灵敏有效 确保设备运转安全 正常后 按照打桩顺序 移动调整桩机对位 调平 调直 锤击机械 静压机械 3 管桩堆放 吊桩管桩堆放场地必须平整 坚实 堆放层数不宜超过5层 堆放桩的支承垫木位置 当两点支承时 应设在距两端0 21倍桩长处 当三点支承时 应设在距两端0 15倍桩长及中点处 每层垫木必须保持在同一平面上 各层间垫木应在同一垂直线上 用钢丝绳绑住桩身 管桩起吊示意图参见下图 单点起吊 小心移入桩机 然后调平桩机 开动纵横向油缸移动桩机调整对中 同时利用相互垂直的两个方向的经纬仪检查垂直度 在距桩机约20m处 成90 设置经纬仪各一台 垂直度偏差控制在0 5 以内 条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制 通过桩机导架的旋转 滑动进行调整 确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩 二点支垫示意图 管桩起吊示意图 如超过偏差必须及时调整 须保证桩身不裂 必要时拔出重插 不得采用强拔的方法快速纠偏而将桩身拉裂拉断 4 插桩管桩吊起后 缓缓将桩一端送入桩帽中 待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后 根据需要焊接开 闭 口型桩尖 然后将桩插入土中0 3m 0 5m的深度后 用两台经纬仪 在接近90度的夹角方向 双向控制桩的垂直度 条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制 通过桩机导架的旋转 滑动进行调整 确保管桩位置和垂直度符合要求 顺序 5 锤击下沉 沉桩前在每节单桩桩身上划出以米为单位的长度标记 以便观察桩的入土深度及记录对应贯入度 锤击沉桩应采用与桩和锤相适应的桩帽及适合桩帽大小的弹性衬垫 顶面和底面应平整并与桩的中轴线相垂直 锤击沉桩开始时应用较低落距 并在纵横两方向观察 控制桩位和桩的竖直度或倾斜度 待桩入土一定深度并确认位置正确和方向无误后 再按规定落距进行锤击 坠锤落距不宜大于2m 单打汽锤落距不宜大于1m 柴油锤应使锤芯冲程正常 在桩的沉入过程中 应观察桩锤 桩帽和桩身是否保持在同一轴线上 锤击沉桩应连续进行 不应中途停顿 锤击沉桩 在预计或有迹象表明桩尖进入软土层时 应改用较低落距锤击 沉桩过程中应防止偏移 遇下列情况应停止沉桩 经分析研究采取措施后 方可再继续施工 1 贯入度发生急剧变化 2 桩身突然倾斜 移位或锤击时有严重回弹 3 桩头破碎或桩身开裂 4 附近地面有严重隆起现象 5 打桩架发生偏斜或晃动 沉桩的方法管桩沉桩机械分为锤击机械和静压机械两种 静压机械 锤击机械 锤击施工和静压施工的优缺点 a 锤击施工 以柴油锤为主 优点 施工灵活 进退场容易 施工速度快 操作方便 地层穿透性好 缺点 噪音 油烟造成环境污染 操作不当容易造成桩头打烂和裂缝 施工质量受施工人员的技术水平的影响较大 b 静压施工 优点 1 施工时桩承载力具有可视性和可控性 压桩力和油压是呈正比例关系 油压表显示的压力值即代表压桩时的压桩力 从两个方面认识这个优点 1 每根桩都要满足终压条件后才能停止施压 相当于每根桩进行了静载试验 2 静力压桩应用于施工摩擦端承桩时 桩周围的摩擦力会增加 2 成桩质量好 3 压桩速度快 4 环保型施工方法 无噪音及环境污染 无震动 缺点 1 静压桩机是 庞然大物 进退场不容易 费用高 2 自重大 对施工场地要求高 甲方对场地回填成本大 3 挤土作用明显 容易陷机 影响施工进度 挤断邻近已施工桩 4 抱压桩机夹具不圆 夹块对数少 使管桩受力不均 严重应力集中造成管桩夹碎 夹裂 6 送桩 接桩 截桩当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩 送桩时选用的送桩器的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配 并且要有足够的强度和刚度 一般为一圆形钢柱体 送桩时 送桩器的轴线要与桩身相吻合 送桩器上根据测定的局部地面标高 事先要标出送桩深度 通过水准仪跟踪观测 准确地将送桩送至设计标高 同时送桩器上要标出最后1m的位置线 详细记录最终压力值 当下一节管桩的桩头在距地面0 5 1m高时 开始进行接桩作业 管桩接桩时上下节桩段应保持对直 错位偏差不宜大于2mm 上下桩节必须接直焊牢 上下桩节的中心线偏差不得大于5mm 接头焊接应先清理焊道 采用手工焊接或二氧化碳保护焊 坡口周围上对称点焊4点 6点 分层对称施焊 焊接层数宜分三层 内层焊渣必须清理干净后方可施焊外一层 焊缝应饱满 连续 且根部必须焊透 接桩间歇时间 标准中均明确焊接接头应在自然冷却后才继续沉桩 冷却时间不宜少于8min 焊接工艺尚应符合 建筑结构焊接规程 JGJ81的有关规定执行 对接头钢箍护扩焊缝须涂刷防腐涂料 对接头外露金属部分 在打入土前应再次涂刷防腐涂料 如果桩顶高出地面一段距离或未能送到设计桩顶标高 而压桩力已达到规定值时则要截桩 以便压桩机移位 截桩要求必须用专门的截桩器截割 严禁用大锤横向敲击或强行扳拉截桩 送桩完成后 移动调整机械进行下一根管桩施工 7 承载力检验 数量 检测要求应按下列规定 在同一条件下检测桩数不得少于总桩数的1 且不得少于3根 总桩数在50根以内时不得少于2根 方法 工程桩完成并达到休止时间后应进行承载力检验 承载力检测优先考虑采用静载荷试验 也可采用高应变动测法进行检测 静载荷试验 高应变动测法 高应变检测的基本原理就是往桩顶滞轴向施加一个冲击力 使桩产生足够的贯入度 实测由此产生的桩身质点应力和加速度的响应 通过波动理论分析 判定单桩竖向抗承载力及桩身完整性的检测方法 8 完整性检验 低应变法检验 方法 管桩的桩身完整性检测应采用低应变动测法 其检测要求按有关规程执行 数量 PTC桩抽检数量不应少于总桩数的30 且不得少于20根 PC PHC桩抽检数量不应少于总桩数的20 且不得少10根 低应变检测 低应变检测原理 低应变反射波法的主要功能是检验桩身结构的完整性 如桩身缺陷位置判断 施工桩长校对和混凝土强度等级定性估计等 用手锤或力锤 力棒敲击桩顶 由此产生的应力波沿桩身以波速C向下传播 应力波通过桩阻抗z Z AC 变化界面时 如缩径 夹异物 混凝土离析或扩径 一部分应力波产生反射向上传播 另一部分应力波产生透射向下传播至桩端 在桩端处又产生反射 由安装在桩顶的加速度或速度传感器 接收反射波信号 并由测桩仪进行信号放大等处理后 得到加速度时程曲线 从曲线形态特征可以判断阻抗变化位置或校核桩长 由平均波速大小估计混凝土的强度等级 混凝土的速度C及桩身缺陷的深度L可按下列公式计算 C 2L T 1 L 1 2Cm tx 2 式中 L 测点下桩长 m T 速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差 tx 速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差 Cm 桩身波速的平均值 m s 1 9 桩头混凝土灌注 将管桩顶1 0m范围内的浮浆清除干净 在桩顶往下1 0m处设置一块3mm厚圆形钢板托盘 并固定牢靠 托盘至桩顶之间浇注C30钢筋混凝土并振捣密实 管桩与沉台的连接 03SG409 04ZG207 预应力混凝土管桩 工程实际图片 打 压 桩工程常见质量问题有 单桩承载力低于设计值 桩倾斜过大 断桩 桩接头断离 桩位偏差过大等五大类 三管桩施工中常见的质量问题及防治对策 原因 桩沉人深度不足 桩端未进入设计规定的持力层 但桩深已达设计值 最终贯人度过大 其他 诸如桩倾斜过大 断裂等原因导致单桩承载力下降 勘察报告所提供的地层剖面 地基承载力等有关数据与实际情况不符 预防措施 探明工程地质情况 必要时应作补勘 正确选择持力层或标高 防止桩身断裂 打桩时注意桩身变化情况 单桩承载力低于设计要求 原因 预制桩质量差 其中桩顶面倾斜和桩尖位置不正或变形 最易造成桩倾斜 桩机安装不正 桩架与地面不垂直 桩锤 桩帽 桩身的中心线不重合 产生锤击偏心 桩端遇石子或坚硬的障碍物 桩距过小 打桩顺序不当而产生强烈的挤土效应 基坑土方开挖不当 预防措施 场地平整 如场地不平 施工时应在打桩机行走路线加垫木等物 使打桩机底盘保持水平 桩倾斜过大 原因 除了桩倾斜过大可能产生桩断裂外 其他原因还有三种 桩堆放 起吊 运输的支点或吊点位置不当 沉桩过程中 桩身弯曲过大而断裂 如桩制作质量造成的弯曲 或桩细长又遇到较硬土层时 锤击产生的弯曲等 锤击次数过多 如有的设计要求的桩锤击过重 设计贯入度过小 以致于施工时 锤击过度而导致桩断裂 预防措施 施工前 应清除地下障碍物 每节桩的细长比不宜过大 一般不超过30 在初沉桩过程中 如发现桩不垂直应及时纠正 桩打入一定深度发生严重倾斜时不宜采用移动桩架来纠正 接桩时 要保证上下两节桩在同一轴线上 桩在堆放 起吊 运输过程中 应严格按照有关规定或操作规程执行 普通预制桩经蒸压达到要求强度后 宜在自然条件下再养一个半月 以提高桩的后期强度 出现断桩 原因 设计桩较长时 因施工工艺的需要 桩分段预制 分段沉人 各段之间常用钢制焊接连接件做桩接头 这种桩接头的断离现象也较常见 还有上 下节桩中心线不重合 桩接头施工质量差 如焊缝尺寸不足等原因 预防措施 接桩前 保证连接部件清洁 接桩时 两节桩应在同一轴线上 焊接预埋件应平整服贴 桩接头断离 原因 桩数较多 土层饱和密实 桩间距较小 在沉桩时土被挤到极限密度而向上隆起 相邻的桩一起被涌起 在软土地施工时 由于沉桩引起的空隙压力把相邻的桩推向一侧或涌起 桩位放线不准 偏差过大 施工中桩位标志丢失或挤压偏离 施工人员随意定位 桩位标志与墙 柱轴线标志混淆搞错等 造成桩位错位较大 选择的行车路线不合理 土方开挖方法及顺序不正确 预防措施 沉桩期间不得同时开挖基坑 需待沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖 一般宜两周左右 基坑开挖注意有一定排水措施 留置边坡 基坑边不得堆放土方 基坑较深应分层开挖 认真按设计图纸放好桩位 设置明显标志 并做好复查工作 选择合理桩机行车路线 桩位偏差过大 打桩过程中 发现质量问题 施工单位切忌自行处理 必须报监理 业主 然后会同设计 勘察等相关部门分析 研究 作出正确处理方案 由设计部门出具修改设计通知 一般处理方法有 补沉法 补桩法 送补结合法 纠偏法 扩大承台法 复合地基法等 出现质量问题的常用处理方法 1补沉法 预制桩入土深度不足时 或打入桩因土体隆起将桩上抬时 均可采用此法 2补桩法 可采用下述两种的任一种 2 1 桩基承台前补桩 当桩距较小时 可采用先钻孔 后植桩 再沉桩的方法 2 1 桩基承台或地下室完成再补静压桩 此法的优点是可以利用承台或地下室结构承受静压桩的施工反力 设施简单 操作方便 不延长工期 3补送结合法 当打入桩采用分节连接 逐根沉人时 差的接桩可能发生连接节点脱开的情况 此时可采用送补结合法 首先是对有疑点的桩复打 使其下沉 把松开的接头再顶紧 使之具有一定的竖向承载力 其次 适当补些全长完整的桩 一方面补足整个基础竖向承载力的不足 另一方面补打的整桩可承受地震荷载 4纠偏法 桩身倾斜 但未断裂 且桩长较短 或因基坑开挖造成桩身倾斜 而未断裂 可采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法处理 5扩大承台法由于以下三种原因 原有的桩基承台平面尺寸满足不了构造要求或基础承载力的要求 而需要扩大桩基承台的面积 5 1桩位偏差大 原设计的承台平面尺寸满足不了规范规定的构造要求 可用扩大承台法处理 5 2考虑桩土共同作用 当单桩承载力达不到设计要求 需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同分担上部结构荷载 5 3桩基质量不均匀 防止独立承台出现不均匀沉降 或为提高抗震能力 可采用把独立的桩基承台连成整块 提高基础整体性 或设抗震地梁 6复合地基法此法是利用桩土共同作用的原理 对地基作适当处理 提高地基承载力 更有效的分担桩基的荷载 常用方法有以下几种 6 1承台下做换土地基 在桩基承台施工前 挖除一定深度的土 换成砂石填层分层夯填 然后再在人工地基和桩基上施工承台 6 2桩间增设水泥土桩 当桩承载力达不到设计要求时 可采用在桩间土中干喷水泥形成水泥土桩的方法 形成复合地基基础 7修改桩型或沉桩参数7 1改变桩型 如预制方桩改为预应