高强预应力混凝土管桩液压法施工

摘要：湖北黄石华新集团房地产开发有限公司是黄石地区应用高强度预应力混凝土管桩较早的企业。以华新一村职工住宅楼的桩基工程为例, 介绍高强预应力混凝土管桩的施工方法、设计和施工中应注意的事项以及桩的质量控制方法。

关键词：预应力管桩液压法施工管理

中图分类号：TU6 文献标识码：A

　　20 世纪90 年代以来, 在上海、江苏沿海滩涂和软土地区, 高强度预应力混凝土管桩被应用于房屋建筑和桥梁、码头等工程中。液压法压入管桩施工工艺, 既无噪声也对环境无任何污染, 且基础造价约为人工挖孔桩及机械钻桩的40%～60%, 因而具有广泛的应用前景。近年来, 中部地区管桩应用也逐渐推广。湖北黄石华新集团房地产开发有限公司是黄石地区应用高强度预应力混凝土管桩较早的企业。

1 工程概况

　　2006 年7～8 月, 华新一村华新宾馆西4 栋职工住宅楼基础全部应用管桩。4 栋集资楼为框架6+1 层, 建筑檐口高度18m。地质状况: 地面以下第一层1.2～5.6m 为杂填土, 以粘土为主, 含20%的泥质粉砂岩碎块, 并夹有少量矿渣及砂、树根等; 第二层为粘土、淤泥质粘土; 第三层是粉质粘土夹砂; 第四层为砂层局部分布; 第五层为泥质粉砂岩。场区地下水位在地表下0.6m, 属上层滞水。水对混凝土及结构钢筋的腐蚀性评价均为弱腐蚀。该工程的桩基础设计采用先张法高强度预应力混凝土管桩(直径为400mm, 管桩壁厚90mm, 混凝土强度为C80), 单桩承载力为900Kpa, 有效桩长24～28m, 总桩根数298 根, 采用2 节接桩,基础采用单桩和群桩上分组承合。管桩全部采用液压法压入式施工。

2 液压入桩的施工方法

　　液压管桩的施工程序为: 测量定位→桩机就位→复核桩位→吊桩插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→复压两次→桩质量检验→切割桩头。

　　通过本工程的施工, 总结液压管桩的施工要点主要有以下几个方面:

　　(1) 沉桩路线要合理选定。预应力管桩施工时, 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, 入桩路线应选择单向行进, 不能从两侧往中间进行(即所谓打关门桩), 这样地基土在入桩挤密过程中, 土体可自由向外扩张, 既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。华新一村职工住宅工程毗邻居民聚集地和市政道路, 西面距道路房屋较近, 东面有办公楼, 沉桩线路以桩中心离建筑物近处开压, 将各土层自西向东、自北向南方向排挤(南、北面无建筑物), 尽可能地降低挤土效应影响。

　　(2) 沉桩中垂直度的控制。调校桩的垂直度是沉桩质量的关键, 须高度重视。插桩在一般情况下入土30～50cm 为宜, 然后进行调校。桩机驾驭人员在施工长的组织、指挥下, 掌握好角度尺两个方向上都归零点,使桩机纵横两个方向都保持水平, 测量人员在外围观测。调校垂直度在规范允许值以内才能沉桩。在沉桩过程中, 施工员随时观察桩的进尺变化, 如遇地质层有障碍物、桩身偏移时, 应分一、二个行程逐渐调直。

　　(3) 压桩应控制好终止条件。静力压桩单桩竖向承载力可通过桩的终止压力值大致判断, 但因土质的不同而异。桩的终止压力qs 不等于单桩极限承载力, 要通过静载对比试验来确定一个系数k, 然后再利用系数和终止压力, 求算单桩竖向承载力的标准值qk, 即qk=kqs, 与设计值对比。如判断的终止压力值不能满足设计要求, 应立即采取送压加深处理或补桩, 以保证桩基的施工质量。华新一村职工住宅楼工程桩基, 通过静载对比试验确定系数k=0.4。施工中, 压桩到设计桩长时, 如果压力表的压力达到单桩承载力2.5 倍时, 即可停止压桩, 否则应增加桩长, 并会同设计单位另行处理。接桩应连续进行, 采用CO2 保护焊间歇不宜过短(正常气温下为1～2min); 接桩面应保持干净, 焊接要满足规范要求, 上下桩中心线应对齐, 偏差不大于10mm; 节点矢高不得大于1%桩长。

　　(4) 做好管桩与承台的连接。上述工程中管桩与承台采用刚接。桩顶若高于设计标高, 管桩的桩头均采用专用工具锯断, 断口平齐, 故不能利用桩身内的钢筋伸入承台作为连接的钢筋。在桩头的桩管内填充1 600mm 高的C30 细石混凝土, 并在混凝土中均分插入6φ14 钢筋与承台连接。

3 预应力混凝土管桩的质量检验与试验

　　桩的质量检验, 液压法桩同锤击法沉桩。但可利用静力压桩机作反力平衡装置进行桩的静载试验, 可省去设置锚桩反力梁等。本工程检测单位为中国科学院武汉岩土力学研究所岩土工程检测中心。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验。

3.1 静载试验法

　　以华新一村4 栋职工住宅楼工程的桩基质量试验为例, 管桩的静载试验要模拟实际荷载情况, 通过静力加压, 得出4 根试桩的荷载———沉降关系曲线(Q- S 曲线)。试桩的入土深度分别为27.8m、26.5m、25.9m、25.1m, 表明均进入第五层砂岩层。荷载从0KN～2500KN 分9 级加载, 4 根试桩最终累计沉降量分别为20.83mm、25.64mm、27.05mm、23.35mm, 回弹值分别为13.52mm、16.96mm、17.79mm、5.39mm。根据上述系列关系曲线, 综合评定确定容许承载力, 它已较好地反映单桩的实际承载力, 经核算, 满足设计要求。预应力混凝土管桩应在桩身强度达到设计要求的前提下进行试验。对于粘性土, 不应少于15 天, 且待桩身与土体的结合基本趋于稳定, 才能进行试验。上述试验曲线表明, 试桩的桩周摩擦阻力和端承力发挥正常, 桩身质量良好, 其承载力标准值均大于设计要求的标准值。

3.2 动测试验法

　　动测试验法, 又称动力无损检测法, 是检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术。高应变动测试验法, 也是作为静载试验的补充。华新一村4 栋职工住宅楼动测试验试桩数为15 根, 并作为动静对比。经大、小应变检测, 桩身完整性评价均为Ⅰ类桩,满足设计要求。

4 管桩的设计及施工中应注意的事项

　　管桩造价较高, 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。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。压桩机应根据土质情况配足额重量或选用相应规格的液压桩机。压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度, 如YZY600桩机的垂直行程为1.5m, 即每入桩1.5m就松开抱桩器, 开动油泵使之上移, 再抱桩固定压入, 循环作业。在开始的第一、二个行程, 要特别注意控制桩身的垂直度。适当限制压桩速度, 沉桩速度一般控制在1m/min 左右为宜, 使各层土体能正确反映其抗剪能力。当地基表层中存在大块石头等障碍物时, 要避免压偏。压桩时注意管桩桩身不受损坏, 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。采用焊接法接桩时, 须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满, 为加快施工速度, 减少接桩时间, 可设2 名焊工同时对称施焊, 焊毕停约1min 即可进行沉桩。记录入桩行程深度及

　　相应压力值, 以判别入桩情况正常与否及桩的承载能力。压桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线的观测、监护, 以确保安全。

参考文献

　　1 徐至钧, 李智宇.预应力混凝土管桩基础设计与施工[M].北京: 机械工业出版社, 2005

　　2 徐新跃.预应力管桩应用中的若干问题[J].建筑技术,2003(3)