浅析预应力混凝土管桩施工技术及其控制

浅析预应力混凝土管桩施工技术及其控制

    随着我国现代化建设的发展,建筑市场发展的需求,我国的预制管柱的技术有了较大的发展。预应力混凝土管桩由于其具有质量保证、施工方便、施工时间短、现场脏污少等等许多优点,而被广泛采用。本文通过对南京市某桩基工段的工程实践经验,阐述了先张法预应力管桩的施工程序及控制措施。 
  关键词 预应力混凝土管桩;施工技术;质量控制 
  中图分类号 TU712.1 文献标识码 A 文章编号 1727-5123(2013)04-020-02 
  1 工程概况 
  拟建工程项目为用地面积2.6万平法米的某商业中心,地下2层,地上3层的现浇钢筋混凝土结构。预制钢筋混凝土ZH1桩PHC-600-AB-130,设计单桩承载力特征值为2600KN,进入3-3层粉细砂2.4米;预制钢筋混凝土ZH2桩PHC-600-AB-110,设计单桩抗拔承载力特征值为400KN,单桩抗压承载力特征值为800KN。 
  2 工程桩施工工艺流程 
  先张法预应力混凝土管桩测量定位→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→在静压沉桩→送桩→终止压桩→切割桩头。 
  3 工程桩主施工和质量控制 
  3.1 管桩验收。 
  3.1.1 管桩混凝土龄期应达到或相当于28天的龄期强度,且应有质量合格证书。 
  3.1.2 在实施压桩之前,严格按照设计求和国家规范对管桩外表进行检查验收,验收合格求见下表。对检查出的不合格产品,坚决禁止使用。 
  3.2 桩位放样。根据建设方提供的坐标点、水准点和桩位平面布置图进行桩位放样。桩位均用竹签钉入地下作标记,顶部涂以红油漆,以利于检查核对。桩位放样位置允许误差为群桩≤20mm,单排桩≤10mm。 
  3.3 吊桩。混凝土管桩从生产到完成打桩是经过多次吊装才能完成的,因此在这些过程中往往容易造成桩身出现裂缝,这些裂缝在打桩过程中,由于反复受到打桩压应力的作用,极容易使其增大,而至损坏桩身,同时又不容易发现,地下水不断地从裂缝中渗进桩身,这将加速桩内的预应力钢筋锈蚀,使预应力钢筋断裂、混凝土预应压力丧失,降低管桩的承载能力并影响管桩的正常使用寿命。因此正确认识这一点非常重,尽避免管桩在吊装过程中出现横向裂缝,同时也避免管桩在运输过程中出现横向裂。首先是选择正确的起吊点(绑扎点)。经研究表明桩的端截面的控制弯距M的大小与L1(管桩离在端和吊点的之间的距离)/L(管桩的长度)的大小有着密切的关系当Mmin=0.293时,M取得最小值,其值为Mmin=0.043qL2(q=管桩的单位长度的重量);当L2=0或L2=0.5L时,M取得最大值,其值为Mmax=0.125qL2。从中可以看出,Mmax≈3Mmin。也就是说,对一定长度的管桩,随着L1变化,M将在一个很的范围内变化。因此,正确选择一个起吊点,使它处于L1=0.29起吊时的位置,那么可以使得起吊时的截面弯距变得最小,从而使桩身出现裂缝的机会最低,因此在本工程施工时严格求选择正确的起吊点。其次小心吊装;在实际起吊过程中管桩受到的荷载为动荷载,因此就应该充分考滤动荷载有别于静荷载带来主影响。因为通常的作法是取一个动力系数K(规范中K取1.5),如果我们能够在吊装时有效咸小动力系数K的取值,使实际的K小于1.5,这必然可以使实际的载面最大弯矩值变小,取终可以降低桩身出现的机率。因此,在本工程中求在吊装过程中就很小心,动作轻、慢;同还尽量避免管桩在起吊移动时与其它物体发生碰撞,尤其是剧烈碰撞。 
  3.4 压桩。桩机对准就位前,将桩位再复核验收一遍,在无误的前提下施工。桩机对准就位,通过液压顶升装置调整桩机水平,由吊机将桩吊起,在桩起吊前桩的吊点必须正确,桩身的附着物须清除。桩身起吊过程中,应匀速平稳,将桩安全平稳放在压桩机前,由桩机上的吊机缓慢起吊对上桩孔后再放入压桩机的桩孔内,对准桩位慢慢落下,缓慢压入。必须保证第一节桩的垂直度,第一节管桩插入地面时的垂直度偏差不能超过0.5%,因此插桩时应对准桩位,使桩机调整到准确位置,并保持桩机水平,保持桩垂直压入土层。在距桩机正、侧面(即90°两个方向)10~20米处设置2台经纬仪或吊锤,用以观测垂直度情况,用压机支腿油缸调整垂直,插桩垂直度误差不准超过0.5%,对中调准后方可实施压桩,此时不断观察偏差与垂直度,若有不满足及时调整。压桩过程中,司机应经常观察压力表,控制压桩阻力,调节桩机压力同步平衡,避免偏心,并详细作好施工记录。如果桩在初压时发生偏斜,应及时纠正,有可能情况下应拔出,清理障碍物后再重新压桩。在进行同一根桩压桩过程中,各工序应连续施工。施工过程中应及时详细真实地填写各项施工记录、施工日记、工程报验表等有关资料,以便技术资料归档。压桩速率一般为单(双)缸行程为1.0m/分钟。可根据地层情况和施工情况而定。 
  3.5 接桩。焊接前应将桩端埋设铁件、特别端口坡口上的浮锈及污物清除干净,露出金属光泽。接桩就位时,下节桩头须设导向箍以保证上下桩节找正接直,上下节桩错位偏差不宜大于2mm。如上下桩节间隙较大,可用铁片填实焊牢,结合面之间的间隙不得大于2mm。焊接时第一层必须用CO2保护焊打底,确保根部焊透,其质量应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定。坡口错位偏差应≤2mm,焊缝高度偏差≤1mm。接桩时,为减少焊接变形,沿接口圆周宜对称焊六点,待上下桩节固定后再拆除导向箍,分层施焊,正确掌握焊接电流和施工速度,每层焊接厚度应均匀,每层间的焊渣应清除干净,方能再焊次一层,坡口槽的焊接必须满焊,电焊厚度宜高出坡口1mm,焊缝必须每层检查,焊缝不应有夹渣、气孔等缺陷,满足《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205焊缝的求。按照设计求,接桩时间不得超过15分钟,接桩后待焊缝降温大于1分钟再开压。 
  3.6 送桩。当压入的桩外露部分压桩机无法施压时,必须采用送桩器送桩。送桩器必须底部与管桩桩顶应全部密切接触,加热缓冲垫层,以免送桩时桩头破损。送桩器上标明刻度,用以确定送桩的深度。压桩最终控制符合设计求。 
  3.7 压桩顺序。压桩的顺序根据场地的地形、地质、桩基的设计布置密集程度、管线等以及压桩机移动方便等因素来决定。预应力混凝土管桩沉桩行走路线,应根据桩基平面尺寸、密集程度、深度、桩机移动方便等因素决定沉桩顺序。一般情况下不同的桩基应先深后浅、先大后小、先长后短;由于本工程抗压桩施工区域地基承载力较差,需处理所以先施工抗拔桩区域,对于相邻桩中心距小于1.5m的桩必须跳打。 
  3.8 桩头灌芯的质量控制。桩与上部结构的连接主通过桩的承台,如何保证桩与承台的连接达到求,是保证工程质量的关键,因此桩头嵌入承台的长度不宜太短,有关管桩技术规范规定不宜小于10cm。本工程中在桩头的桩管内填充3000mm高的C40细石混凝土,并在混凝土中均分插入6ф14钢筋与承台连接,在施工时首先清除桩头和桩心内的残留物,目的是保证混凝土秘桩的粘结,并用钢钎或震动棒震实。从实例调查中可知,有不少是由于桩嵌入承台长度不足,抗拔不够,因此在地震设防区有必把桩嵌入承台的长度加长,且桩头的插筋长度也应加长及增加配筋量,桩头填芯砼的强度等级应满足规范求和设计求。 
  4 结语 
  预应力混凝土管桩以其桩身质量可靠、承载力高、施工工期短等优点,逐步得到广泛应用,并取得了一些好的效果。但在施工应用方面的影响因素还是比较多的,施工过程中对质量控制稍有不慎就会导致质量问题和隐患的出现。通过以上内容对预应力混凝土管桩技术在民用建筑中的应用分析,只有通过在预应力混凝土管桩的施工全过程中采用正确的施工工艺并严格控制施工质量,才能发挥预应力管桩应用的施工效果。