论文部分内容阅读
０．引言
近年来，为提高桩基的单桩承载力，减少桩基施工污染，尤其是提高单桩单位承载力的性价比，大连沿海地区逐步大量引入预应力混凝土管桩施工工艺。大连市三面环海，海岸线绵长，由于沿海地区地质条件的特殊性，在地面薄薄的一层硬层下，存在4m-5m厚的高压缩性的饱和软土，施工时大量出现打桩机械无法进入，或进入后沉桩场地处理不当，给施工带来许多不便，甚至影响到桩基础的施工质量。为彻底解决困绕大连等沿海地区管桩施工的难题，会同有关科研院所，通过大量的工程实践总结，对辽宁沿海地区使用的预应力混凝土管桩施工技术进行研发，形成了一套行之有效地预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工技术，在此基础上进一步开发了“预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工工法”，并将其大量的运用到工程实践中，取得了较好的经济效益和社会效益。
1.适用范围
预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工法作为一种快速兴起的一种基桩施工形式，适用于各类建筑物的低承台桩基础，如工业与民用建筑、铁路桥梁、机场、港口码头、水利及市政工程等，适用于一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥质土、粉（砂）性土、非自重湿陷性黄土质以及强风化（全风化）的岩层、坚硬的碎石土层和砂土层中，并且不受地下水位高低的影响。相对于静力压桩，打桩机自重较轻、移动灵活、使用方便且运行方式多为履带，对场地的要求较宽松，尤其适合在施工初期，场地条件狭小、路面情况复杂的工程。
2.工艺原理
预应力（PHC）高强混凝土管桩锤击施工工法就是利用落锤自身重量结合打桩机给予的汽压等动力,依托预应力高强混凝土管桩本身较高的混凝土强度，克服打桩过程中，桩周土侧壁摩阻力和桩端土的阻力,将桩徐徐打入土中,直至设计持力层
3.操作要点
3.1施工準备
（1）对拟施工的场地水文及地质条件进行分析比较，充分认识饱和软土的特性，通过预钻排水孔疏排孔深范围内的地下水，降低孔隙水压力，达到减少土体位移的目的。
（2）当压桩场地距建筑物较近，或距道路及地下管线较近时，可在桩基施工区域与管线之间开挖沟宽和沟深1.5m～2.0m左右的防挤沟，保护建筑、管线及道路。
（3）如果打桩场地存在大面积薄硬层下较厚饱和软土，打桩机无法行走或行走影响成桩质量时，可以用中粗砂置换1.5m ～2.5m厚饱和软土，既利于下部饱和软土固结，又便于打桩机械行走移位，防止因挤土效应致使管桩偏倾及断桩。
（4）桩架的设置、安装和准备工作对打桩效率有很大影响，施工前应按工程土质特点合理选择。
3.2测量定位放线
（1）认真复核设计图纸及设计院出的桩图点位，必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场。
（2）可采用电子全站仪或经纬仪等测量工具建立建筑平面测量控制网，或者直接采用坐标定位方式放出桩位，并进行闭合测量程序进行复核。
（3）桩位放出后，在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中,根据需要做好标识:钢筋(或竹筷)端头系上红布条或点上白灰,然后画出桩外皮轮廓线的圆周,便于对位、插桩。
（4）为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏，针对单桩、独立承台以及大面积筏板基础的群桩制定不同的放线方案。
3.3打桩机就位调平、吊装，调整打桩机垂直度
（1）打桩机就位调平。在对施工场地内的表层土质试打后，确保承载力满足打桩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。
（2）管桩吊入打桩机夹持腔、夹持管桩对准桩位调直。打桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，并固定在桩架上，以便进行吊装，桩经提升后，送入导杆内，稳住桩顶，扶正桩身然后使桩插入土中，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，在桩的正面和侧面同时使用经纬仪进行校正。就位后，在桩的顶上放软垫，然后放下桩帽套入桩顶徐徐降下桩锤轻轻压住桩帽。此时，在锤重压力下，桩会沉入土中一定深度，待下沉停止，再全面检查，校正合格后即开始打桩。桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查。若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。第一节桩的垂直度尤为重要。
3.4打桩机打桩
因地表层较软，初打时可能下沉量较大，宜采取低提锤，轻打下，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增，但落锤距不得大于150 cm。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上，必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩受弯。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适，如果不合适，需更换或补充软垫。（为延长锤击作用时间、降低锤击速度，并借以降低锤击应力，选用软厚适宜的纸板垫，具有良好效果）。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下，甚至打不下而先将桩头打坏。
3.5接桩
在施工过程中由于基础较深，一根桩难以达到设计深度，就要采取接桩的方式加长，当前一节桩压到露出地面0.5m-1m时，必须接另一节桩。目前常用的接桩方法是焊接。分段接桩，要求尽可能采用两段接桩，不应多于三段。应避免桩尖接近或处于硬持力层中接桩。
3.6送桩
如果桩头接近地面，而打桩力尚未达到规定值，估计送桩深度不会超过设计允许值时可以送桩。在打桩施工中，不允许用“桩对桩”进行送桩作业，应采用专用送桩器。送桩器用钢板制作，长4m，设计送桩器的原则是打入阻力不能太大,容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。
3.7 PHC管桩与基础底板的连接
为了保证桩与独立柱基底板的稳固连接，土方开挖至设计标高露出管桩后，清理管桩孔内的垃圾及污物，用3 mm厚钢板作底模，用φ6.5钢筋将其吊于桩孔内。桩与基底板连接钢筋按要求绑扎，用不低于C40的混凝土灌筑，混凝土中微掺UEA膨胀剂(掺量10％)。待承台基础底板钢筋绑扎时，管桩锚筋与基础底板钢筋及基础底板钢筋与管桩桩头要焊牢，锚固长度必须符合规范、设计要求。
3.8控制打桩应力对PHC管桩的影响
打桩应力是在打桩过程中产生的，其主要形式有压应力和拉应力，大小、形式与桩锤、土体抗力、打桩操作有关。打桩应力可以通过PDA动测仪探测到。
4.施工特点
4.1由于管桩材料为预应力高强混凝土，高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺工厂化制作，桩身质量及打桩长度可用直接监测，管桩质量可靠；可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高60%-75% ，桩侧摩阻力提高20%-40%，并因PHC管桩为高强度混凝土预应力构件，尤其抗压、抗弯性能好，其桩身承载力比其它桩种高2－5倍。
4.2单桩承载力高,设计范围广，在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩的承载能力。
4.3锤击法具有施工灵活、桩机对地基耐压力要求低、送桩到位率高、截桩小、进退场容易、施工进度快、效率高、操作方便、地层穿透性能良好、质量可靠等优点。
4.4运输吊装方便，施工文明，现场整洁，成桩质量可靠，监理检测方便。
4.5造价低廉，节省钢材和混凝土的用量。由于管桩混凝土强度高，单桩承载力大，工程造价相对于混凝土灌注桩便宜40%左右，经济效益高。■
近年来，为提高桩基的单桩承载力，减少桩基施工污染，尤其是提高单桩单位承载力的性价比，大连沿海地区逐步大量引入预应力混凝土管桩施工工艺。大连市三面环海，海岸线绵长，由于沿海地区地质条件的特殊性，在地面薄薄的一层硬层下，存在4m-5m厚的高压缩性的饱和软土，施工时大量出现打桩机械无法进入，或进入后沉桩场地处理不当，给施工带来许多不便，甚至影响到桩基础的施工质量。为彻底解决困绕大连等沿海地区管桩施工的难题，会同有关科研院所，通过大量的工程实践总结，对辽宁沿海地区使用的预应力混凝土管桩施工技术进行研发，形成了一套行之有效地预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工技术，在此基础上进一步开发了“预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工工法”，并将其大量的运用到工程实践中，取得了较好的经济效益和社会效益。
1.适用范围
预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工法作为一种快速兴起的一种基桩施工形式，适用于各类建筑物的低承台桩基础，如工业与民用建筑、铁路桥梁、机场、港口码头、水利及市政工程等，适用于一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥质土、粉（砂）性土、非自重湿陷性黄土质以及强风化（全风化）的岩层、坚硬的碎石土层和砂土层中，并且不受地下水位高低的影响。相对于静力压桩，打桩机自重较轻、移动灵活、使用方便且运行方式多为履带，对场地的要求较宽松，尤其适合在施工初期，场地条件狭小、路面情况复杂的工程。
2.工艺原理
预应力（PHC）高强混凝土管桩锤击施工工法就是利用落锤自身重量结合打桩机给予的汽压等动力,依托预应力高强混凝土管桩本身较高的混凝土强度，克服打桩过程中，桩周土侧壁摩阻力和桩端土的阻力,将桩徐徐打入土中,直至设计持力层
3.操作要点
3.1施工準备
（1）对拟施工的场地水文及地质条件进行分析比较，充分认识饱和软土的特性，通过预钻排水孔疏排孔深范围内的地下水，降低孔隙水压力，达到减少土体位移的目的。
（2）当压桩场地距建筑物较近，或距道路及地下管线较近时，可在桩基施工区域与管线之间开挖沟宽和沟深1.5m～2.0m左右的防挤沟，保护建筑、管线及道路。
（3）如果打桩场地存在大面积薄硬层下较厚饱和软土，打桩机无法行走或行走影响成桩质量时，可以用中粗砂置换1.5m ～2.5m厚饱和软土，既利于下部饱和软土固结，又便于打桩机械行走移位，防止因挤土效应致使管桩偏倾及断桩。
（4）桩架的设置、安装和准备工作对打桩效率有很大影响，施工前应按工程土质特点合理选择。
3.2测量定位放线
（1）认真复核设计图纸及设计院出的桩图点位，必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场。
（2）可采用电子全站仪或经纬仪等测量工具建立建筑平面测量控制网，或者直接采用坐标定位方式放出桩位，并进行闭合测量程序进行复核。
（3）桩位放出后，在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中,根据需要做好标识:钢筋(或竹筷)端头系上红布条或点上白灰,然后画出桩外皮轮廓线的圆周,便于对位、插桩。
（4）为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏，针对单桩、独立承台以及大面积筏板基础的群桩制定不同的放线方案。
3.3打桩机就位调平、吊装，调整打桩机垂直度
（1）打桩机就位调平。在对施工场地内的表层土质试打后，确保承载力满足打桩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。
（2）管桩吊入打桩机夹持腔、夹持管桩对准桩位调直。打桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，并固定在桩架上，以便进行吊装，桩经提升后，送入导杆内，稳住桩顶，扶正桩身然后使桩插入土中，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，在桩的正面和侧面同时使用经纬仪进行校正。就位后，在桩的顶上放软垫，然后放下桩帽套入桩顶徐徐降下桩锤轻轻压住桩帽。此时，在锤重压力下，桩会沉入土中一定深度，待下沉停止，再全面检查，校正合格后即开始打桩。桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查。若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。第一节桩的垂直度尤为重要。
3.4打桩机打桩
因地表层较软，初打时可能下沉量较大，宜采取低提锤，轻打下，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增，但落锤距不得大于150 cm。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上，必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩受弯。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适，如果不合适，需更换或补充软垫。（为延长锤击作用时间、降低锤击速度，并借以降低锤击应力，选用软厚适宜的纸板垫，具有良好效果）。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下，甚至打不下而先将桩头打坏。
3.5接桩
在施工过程中由于基础较深，一根桩难以达到设计深度，就要采取接桩的方式加长，当前一节桩压到露出地面0.5m-1m时，必须接另一节桩。目前常用的接桩方法是焊接。分段接桩，要求尽可能采用两段接桩，不应多于三段。应避免桩尖接近或处于硬持力层中接桩。
3.6送桩
如果桩头接近地面，而打桩力尚未达到规定值，估计送桩深度不会超过设计允许值时可以送桩。在打桩施工中，不允许用“桩对桩”进行送桩作业，应采用专用送桩器。送桩器用钢板制作，长4m，设计送桩器的原则是打入阻力不能太大,容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。
3.7 PHC管桩与基础底板的连接
为了保证桩与独立柱基底板的稳固连接，土方开挖至设计标高露出管桩后，清理管桩孔内的垃圾及污物，用3 mm厚钢板作底模，用φ6.5钢筋将其吊于桩孔内。桩与基底板连接钢筋按要求绑扎，用不低于C40的混凝土灌筑，混凝土中微掺UEA膨胀剂(掺量10％)。待承台基础底板钢筋绑扎时，管桩锚筋与基础底板钢筋及基础底板钢筋与管桩桩头要焊牢，锚固长度必须符合规范、设计要求。
3.8控制打桩应力对PHC管桩的影响
打桩应力是在打桩过程中产生的，其主要形式有压应力和拉应力，大小、形式与桩锤、土体抗力、打桩操作有关。打桩应力可以通过PDA动测仪探测到。
4.施工特点
4.1由于管桩材料为预应力高强混凝土，高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺工厂化制作，桩身质量及打桩长度可用直接监测，管桩质量可靠；可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高60%-75% ，桩侧摩阻力提高20%-40%，并因PHC管桩为高强度混凝土预应力构件，尤其抗压、抗弯性能好，其桩身承载力比其它桩种高2－5倍。
4.2单桩承载力高,设计范围广，在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩的承载能力。
4.3锤击法具有施工灵活、桩机对地基耐压力要求低、送桩到位率高、截桩小、进退场容易、施工进度快、效率高、操作方便、地层穿透性能良好、质量可靠等优点。
4.4运输吊装方便，施工文明，现场整洁，成桩质量可靠，监理检测方便。
4.5造价低廉，节省钢材和混凝土的用量。由于管桩混凝土强度高，单桩承载力大，工程造价相对于混凝土灌注桩便宜40%左右，经济效益高。■