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预应力混凝土管桩施工技术在施工中的应用

范文

王娟

摘要：济南机场扩建工程工作区综合保障楼项目基础工程施工中，桩基础类型是预应力混凝土管桩。在施工前做好压桩机机型选择，并验收成品桩。施工过程中送桩、沉桩、接桩都有相应的技术措施。预应力混凝土管桩的特点是单桩承载力高、质量好、施工快、文明施工好、综合效益好等。这些特点在本工程都有所体现。

Abstract： During the foundation construction of the comprehensive support building project in the work area of Ji'nan Airport Expansion Project， the pile foundation type is prestressed concrete pipe pile. Before construction， it should select the type of pile driver and accept the finished pile. There are corresponding technical measures for pile sending， pile sinking and pile connection during construction. The characteristics of prestressed concrete pipe piles are high single pile bearing capacity， good quality， fast construction， good civilized construction， and good comprehensive benefits. These characteristics are reflected in this project.

关键词：预应力混凝土管桩;桩基承载力;质量;施工工艺

Key words： prestressed concrete pipe pile;bearing capacity of pile foundation;quality;construction technology

中图分类号：TU378 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）25-0115-02

0 ?引言

预应力混凝土管桩的发展基础是高性能混凝土和预应力技术;是专业工厂生产，采用先张预应力和离心成型工艺，经过蒸气养护而成;是一种空心等截面圆筒体的构件。施工时，采用锤击、静压等方法沉入地下。由于卓越性能，得到了建筑市场的广泛采用，特别是在公建、民建、水利、港口、桥梁基础、码头等。济南机场扩建工程工作区综合保障楼项目位于济南遥墙国际机场以南，机场路以东，交通较为便利。项目总建筑面积95712.24m2，地上8层，地下2层，建筑高度41.3m。桩基础形式是预应力混凝土管桩（AB型，桩径500mm，桩身混凝土强度C80），属于摩擦端承桩，以摩阻力为主，桩端以第8层粉质粘土作为持力层。设计抗压桩1570根，桩长28m、30m、33m;抗拔桩1543根，桩长15m。工程±0标高为23.200m，地表标高约为22.00m。抗压桩单桩的竖向抗压承载力特征值设计取值为1600kN，抗拔桩的单桩竖向抗拔承载力特征值设计取值为350kN。桩基终压标准：抗压桩按图纸中不同分区的固定桩长施打，压桩时最大压桩力不宜大于4800kN。抗拔桩有效桩长为15m。

1 ?管桩的特点

①承载力高，经济指标高。桩身的混凝土强度C80，属于高强混凝土，管桩（AB型，桩径500mm，桩身混凝土强度C80）的单桩可允许的承载力达到2300-3150kN。②桩身抗弯性能好。采用的预应力主筋是螺纹钢筋，具有高强度、低松驰的特点，其抗裂、抗弯、抗压性能良好，贯入性能优秀，能穿透大部分砂层，可以用于更多、更复杂的地质条件。③质量稳定。预制过程是采用工厂化的方式生产，方便使用先进设备、前沿技术，质量易控、有保障，且方便监测。④应用范围广。单桩长度容易调整（可在5-14m范围内调整长度），可以選择的范围更广，施工中安排布桩、接桩容易，对地质条件变化大的适应性强。⑤施工快，工期短。管桩工程化生产，便于按要求及时供桩，现场施工的施工准备时间可以缩短，可穿插到其他的工序中同时施工。⑥有利于现场施工文明。相比钻孔桩，施工现场无水、无泥，无混凝土污染，对现场文明施工特别有利。⑦经济性高。综合单价相比之下比预制混凝土方桩和钻孔灌注桩都低，单位承载力单价也比较低，并且比钢管桩节省大量的钢材。因此，预应力混凝土管桩从施工成本角度分析为最经济也是最佳选择的材料。

2 ?施工准备

2.1 预应力混凝土管桩专项方案 ?施工方案主要考虑施工方法和压桩机机型选择等方面。压桩机按设计长度与成本，考虑桩的结构形状、尺寸、重量、入土长度、结构断面以及土岩性质、土层厚度、水纹气象等条件并结合现场的实际现场情况、施工进度的要求选择。本工程桩选用4台ZJY-860静压桩机进行桩基作业，机械设备进场后，先自行运行调试，待符合要求后，报监理单位审查确认后投入使用。

2.2 验桩 ?管桩进场应检查其规格、批号、制作日期，并应符合所属的验收批号内容，需做到逐根验收合格后，方可使用。

2.3 堆放及倒运 ?首先对堆放现场进行平整，并用二点法要求支垫，支撑点要一个水平面。管桩堆放不宜超4层;当具备条件时最好单层，也要设支垫。堆放按型号、规格分类，可以降低在施工中发生错误的概率。

3 ?管桩沉桩施工

3.1 施工准备 ?在交底工作完成后，桩机和材料进场。对进场的预制管桩进行验收，不合格管桩退场。然后根据基点坐标进行桩位放线。管理人员及监理对桩位进行复核。

3.2 测量放线 ?进场后首先对坐标基点进行复核，确保取得正确的测量起始数据。用极坐标法进行测量，其计算出的极坐标数据必须经两个测量员进行复算无误后才能使用。采用极坐标法进行测量，对日后的施工监控起着巨大作用。打桩前和打桩过程中，从正面和侧面两个方向用吊锤线结合经纬仪定位检测桩的垂直度。

3.3 预应力混凝土管桩施工艺流程（图1）

3.4 打樁施工具体施工方法

①试桩：正式打桩施工前，先施工试验桩，通过试验桩取得正式压桩所需要的有关控制数据，尤其是需要送桩的压力控制值。

②桩机就位：将打桩机就位至要打桩桩位上，将桩段吊入桩机的夹桩器内，并夹紧该桩段，焊接桩尖，然后定位桩位，由负责专业人员检查是否正确，并请监理人员认真复核确认。

③管桩吊运及插桩。管桩起吊采用两头起吊法，过程中应平稳、轻放，以免桩身受振动、冲撞、破损。桩位确认无误后，将桩插入土中50-100cm，用靠尺和经纬仪校核桩的垂直度，管桩的垂直度首节偏差不得超过0.3%，符合要求后方可压桩。

④压桩。1）首先应根据施工场地情况合理制定压桩顺序。过程中要尽量连续不停歇。2）在桩身上做好长度标记，方便观察入土深度。3）在初始阶段，压桩速度不宜过快，可以参考地质报告显示的土质情况合理的选择压桩速度，一般选择1.5-2.0m/min的速度。过程中需要定期、不定期的观测桩身位移、垂直度等情况，并详细记录压力表的压力值。最大压桩力不宜大于4800kN。

⑤接桩。当管桩为多节桩时，两节桩对接部位需进行焊接连接。下节桩施压后露出地面约500-1000mm时即可接桩，接桩时上下节桩段应做好顺直措施，桩心错位偏差在2mm内。设导向箍可以保证上下桩节找平接直，桩头间隙也应用铁片填实并且焊接牢固，拆除导向箍后，应当分层对称施焊，每个桩头相接的接头焊接焊缝不能少于两层，且每层的焊缝接头也应错开，焊缝要连续、饱满，敲掉焊渣后不能有夹渣或气孔等缺陷出现。施焊（采用CO2气体保护焊）完毕须自然冷却不小于3分钟后方可继续施压，冷却严禁用水或焊好立即施打。焊接完成后由管理人员进行验收，验收合格、焊缝冷却后，刷红丹二度。管桩接头钢零件涂刷腐蚀耐磨涂层500μm。

⑥送桩。管桩连接完成后用1-2mm厚薄钢板将管桩顶口封堵密实，然后进行送桩。本工程桩基施工在地表进行压桩，送桩深度为4-9m。送桩施工采用专用送桩器，送桩器长度应满足送桩深度的要求。送桩时，机器的轴线要与桩身的轴线相吻合。根据提前测定的局部地面标高，计算并标记出送桩深度，用水准仪随时跟踪观测，将桩端送至设计要求标高并详细记录最终压力值。送桩完成后，然后及时将送桩孔洞进行回填。完成后，重新定位压桩机，重复以上步骤进行下一棵管桩施工，施工完成的桩位及时将送桩孔洞进行回填。

⑦桩芯混凝土浇筑。桩基检测施工完成后，往桩内填灌C30微膨胀混凝土。压桩过程中严格控制桩底标高，避免出现截桩、补桩情况。

3.5 施工注意事项

①本工程打桩应连续进行，同一根桩的中间间歇不宜超过半小时，并注意做好配桩工作，避免送桩深度超过规范要求。②预制管桩必须进场验收合格才能施压。③主轴线施测后要复测符合要求后才能施压。④压桩施工前应清除杂物。⑤接桩时，对接桩部位的杂物进行清理。

3.6 施工允许误差

①桩位施放偏差不大于10mm，成桩的垂直度偏差不大于1%。②桩的中心线偏差不大于5mm。

3.7 控制要点

3.7.1 桩位 ?施工前充分了解场地情况，特别是表层土有无建筑垃圾或者岩石情况。应当将地下杂物清除干净并回填稳定干净的素土、碾压夯实后再进行施工，不然容易造成桩位的偏移。

3.7.2 垂直度 ?垂直度控制重点在于首段桩身的垂直，可以利用十字交叉法进行观测，能够及时发现偏差。出现偏差后，宜拔出重新施工，不得强行调直，以免断桩，从而减低桩的承载力。

3.7.3 标高 ?正确的水准控制点是保证桩端达到设计标高的先决条件。施工时设专业测量人员进行观测，终压时要结合设计要求终压值方可停止压桩。

3.7.4 接桩焊接 ?焊接质量也是管桩施工质量控制的一个重点。焊前需清理铁锈、泥污等，焊时要对称、分层焊接，以便能减少焊接变形，并保证焊缝均匀、饱满，夹渣、气孔等缺陷不得出现，焊毕须自然冷却不小于8分钟后方可继续施压（CO2气体保护焊冷却时间不小于3分钟），严禁使用水冷却或焊好立即施打。接头焊缝表面涂刷红丹二度。

3.7.5 成桩检测

在桩基施工完成15天后，采用静载试桩的办法检查桩的竖向承载力，抗压桩、抗拔桩检测数量各为16棵;采用桩基应力波反射法检查桩的成桩质量，需抽检桩数为总桩数的20%，即需检测620棵。

4 ?施工体会

预应力混凝土管桩的桩身强度高、抗弯性能好、单位承载力、经济成本是各种桩型中较低的，贯入性能好，施工快，工期短，综合经济效益指标也好于其他桩型。主筋使用预应力螺旋筋成桩可靠，不易损坏。通过本项目的施工，我们对预应力管桩的施工工艺有了较为深入的理解。本文中所讲到的施工经验及各种参数仅供参考，具体施工时要以施工现场和实际情况来确定具体的施工方案，切忌不经分析研究而盲目使用。

随着预应力混凝土管桩的广泛应用和发展，以及人们工程实践的不断积累，预应力混凝土管桩的施工技术将更加成熟。

参考文献：

[1]GB13476-2017，先张法预应力砼管桩[S].

[2]JGJ106-2014，建筑基桩检测技术规范[S].

[3]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].

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