試談先張預應力管樁施工

1、7-2-6先張預應力管樁施工7-2-6-1樁規(guī)格與適用條件先張預應力管樁，簡稱管樁，系采用先張法預應力工藝和離心成型法，制成的一種空心圓柱體細長混凝土預制構件。主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成如圖7-60所示圖7-60預應力管樁示意1-樁身；2-鋼套箍；3-端頭板；D-外徑；t-壁厚管樁按樁身混凝土強度等級分為預應力混凝土管樁（代號PC樁）和預應力高強混凝土管樁（代號PHC樁），前者強度等級不低于C60;后者不低于C80。PC樁一般采用常壓蒸汽養(yǎng)護，脫模后移入水池再泡水養(yǎng)護，一般要經28d才能使用。PHC樁，一般在成型脫模后，送入高壓釜經10個大氣壓、180c左右高溫高壓蒸汽養(yǎng)護，從成型

2、到使用的最短時間為34d。管樁規(guī)格按外徑分為300mm、400mm、500mm、550mm、600mm、800mm和1000mm等，壁厚由60130mm。每節(jié)長一般不超過15m,常用節(jié)長812m,有時也生產長達2530m的管樁。預應力管樁具有單樁承載力高，樁端承載力可比原狀土提高80%100%;設計選用范圍廣，單載承載力可從600kN到4500kN,既適用于多層建筑，也可用于50層以下的高層建筑；樁運輸?shù)跹b方便，接樁快速；樁長度不受施工機械的限制，可任意接長；樁身耐打，穿透力強，抗裂性好，可穿透56m厚的密實砂夾層；造價低廉，其單位承載力價格僅為鋼樁的1/32/3,并節(jié)省鋼材。但也存在施工機械

3、設備投資大，打樁時振動、噪聲和擠土量大等問題。適用于各類工程地質條件為粘性土、粉土、砂土、碎石類土層以及持力層為強風化巖層、密實的砂層（或卵石層）等土層應用，但不適用于石灰?guī)r、含孤石和障礙物多、有堅硬夾層的巖土層中應用。7-2-6-2打（沉）樁工藝方法要點1 .預應力管樁沉樁方法較多，目前國內主要采用錘擊法，多采用爆發(fā)力強、錘擊能量大、工效高的筒式柴油錘沉樁。但這種錘工作時振動和噪聲大，有的地區(qū)如廣東還采用大噸位靜壓預應力管樁施工工藝，采用40006800kN靜力壓樁機，可壓小500、小550mm的管樁到設計持力層；亦有的采用預鉆孔后植樁的施工工藝，先用長螺旋鉆機引孔，然后用打（壓）樁機將管樁

4、打（壓）到設計持力層。2 .預應力管樁常用打（沉）樁工藝流程如圖7-61所示。g）k）（圖7-61預應力管樁施工工藝流程（a）測量放樣、樁機和樁就位對中調直；（b）錘擊下沉；（c）電焊接樁;（d）再錘擊、再接樁，再錘擊；（e）收錘，測貫入度1-打樁機；2-打樁錘；3-樁；4-接樁3 .管樁施工應根據(jù)樁的密集程度與周圍建（構）筑物的關系，合理確定打樁順序。一般當樁較密集且距周圍建（構）筑物較遠，施工場地較開闊時，宜從中間向四周對稱施打；若樁較密集、場地狹長、兩端距建（構）筑物較遠時，宜從中間向兩端對稱施打；若樁較密集且一側靠近建（構）筑物時，宜從毗鄰建（構）筑物的一側開始向另一方向施打。若建（構

5、）筑物外圍設有支護樁，宜先打設工程樁，再后打設外圍支護樁。根據(jù)樁的入土深度，宜先打設深樁，后打設淺樁；根據(jù)管樁的規(guī)格，宜先大后小，先長后短；根據(jù)高層建筑塔樓（高層）與裙房（低層）的關系，宜先高后低。4 .管樁施打應合理選擇樁錘，樁錘選用一般應滿足以下要求：（1）能保證樁的承載力滿足設計要求；（2）能順利或基本順利地將樁下沉到設計深度；（3）打樁的破碎率能控制在1%左右，最多不超過3%;（4）滿足設計要求的最后貫入度，最好為2040mm/10擊，每根樁的總錘擊數(shù)宜在1500擊以內，最多不超過20002500擊。管樁施打一般多采用筒式柴油錘，其型號選用可參考表7-78。選擇筒式柴油打樁錘參考表表7

6、-78柴油錘型號25型32型36型40型50型60型62型70型72型80型適用管樁規(guī)格430044004300440044004500卜500卜550卜60045504600460048005 .預應力管樁打（沉）樁施工工藝程序為：測量定位一樁機就位一底樁就位、對中和調直一錘擊沉樁一接樁一再錘擊一再接樁一打至持力層一收錘。6 .打樁前應通過軸線控制點，逐個定出樁位，打設鋼筋標樁，并用白灰在標樁附近地面上畫上一個圓心與標樁重合、直徑與管樁相等的圓圈，以方便插樁對中，保持樁位正確。7 .底樁就位前，應在樁身上劃出單位長度標記，以便觀察樁的入土深度及記錄每米沉樁擊數(shù)。吊樁就位一般用單點吊將管樁吊直

7、，使樁尖插在白灰圈內，樁頭部插入錘下面的樁帽套內就位，并對中和調直，使樁身、樁帽和樁錘三者的中心線重合，保持樁身垂直，其垂直度偏差不得大于0.5%。樁垂直度觀測包括打樁架導桿的垂直度，可用兩臺經緯儀在離打樁架15m以外成正交方向進行觀測，也可在正交方向上設置兩根吊陀垂線進行觀測校正。8 .錘擊沉樁宜采取低錘輕擊或重錘低打，以有效降低錘擊應力，同時特別注意保持底樁垂直，在錘擊沉樁的全過程中都應使樁錘，樁帽和樁身的中心線重合，防止樁受到偏心錘打，以免樁受彎受扭。9 .樁的接頭過去多采用法蘭盤螺栓連接，剛度較差。現(xiàn)今都在樁端頭埋設端頭板，四周用一圈坡口進行電焊連接。當?shù)讟稑额^（頂）露出地面0.51.

8、0m時，即應暫停錘擊，進行管樁接長。方法是先將接頭上的泥土、鐵銹用鋼絲刷刷凈、再在底樁樁頭上扣上一個特制的接樁夾具（導向箍），將待接的上節(jié)樁吊入夾具內就位，調直后，先用電焊在剖口圓周上均勻對稱點焊46點，待上、下節(jié)樁固定后卸去夾具，再正式由兩名焊工對稱、分層、均勻、連續(xù)的施焊，一般焊接層數(shù)不少于2層，焊縫應飽滿連續(xù)，待焊縫自然冷卻810min,始可繼續(xù)錘擊沉樁。10 .在較厚的粘土、粉質粘土層中施打多節(jié)管樁，每根樁宜連續(xù)施打，一次完成，以避免間歇時間過長，造成再次打入困難，而需增加許多錘擊數(shù)，甚至打不下而先將樁頭打壞。11 .當樁尖（靴）被打入設計持力層一定深度，符合設計確定的停錘條件時，即可

9、收錘停打，終止錘擊的控制條件，稱為收錘標準。收錘標準通常以達到的樁端持力層、最后貫入度或最后1m深樁樁錘擊數(shù)為主要控制指標。樁端持力層作為定性控制；最后貫入度或最后1m沉樁錘擊數(shù)作為定量控制，均通過試樁或設計確定。一般停止錘擊的控制原則是：樁端（指樁的全截面）位于一般土層時，以控制樁端設計標高為主貫入度可作參考；樁端達到堅硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、砂土、碎石類土、風化巖時，以貫入度控制為主，樁端標高可作參考。當貫入度已達到而樁端標高未達到時，應繼續(xù)錘擊3陣，按每陣10擊的貫入度不大于設計規(guī)定的數(shù)值加以確認，必要時施工控制貫入度應通過試驗與有關單位會商確定。12 .為將管樁打到設計標高，需

10、要采用送樁器，送樁器用鋼板制作，長46m設計送樁器的原則是：打入阻力不能太大，容易拔出，能將沖擊力有效地傳到樁上，并能重復使用。13 .管樁打（沉）樁常遇問題及預防處理方法，見表7-79。管樁打（沉）樁常遇問題及預防、處理方法表7-79名稱、現(xiàn)象產生原因預防措施及處理方法樁頂偏位（在沉樁過程中，相鄰的樁產生橫向位移）1 .測量放線有誤；或插樁“對中”工作馬虎2 .打樁順序不當，易引起樁頂大偏位3 .在軟土層中，先施工的樁易被擠動4 .遇孤石或其他障礙物將樁擠向一旁5 .樁尖沿基巖傾斜而滑移6 .接樁不直，樁中心線成折線形，造成樁頂偏位測量放線應經復測后使用；插樁應認真對中；打樁應按規(guī)定順序進行

11、；避免打樁期間同時開挖基坑；施工前用洛陽鏟探明地下孤石、障礙物，較淺的挖除，深的用鉆鉆透或爆碎；接樁應吊線找直，垂直偏差應控制在0.5%以內偏位過大，應拔出，移位再打；偏位不大，可用木架頂正，再慢錘打入；障礙物不深，可挖去回填后再打樁身傾斜（樁身傾斜超過規(guī)范規(guī)定）1 .打樁機導桿彎曲或場地不平，或場地承載力不足產生傾斜2 .插樁不正，底樁傾斜率過大或樁身彎曲度過大3 .開始沉樁，樁未站穩(wěn)就猛烈錘擊，或施打時樁錘、樁帽、樁身中心線不在同一直線上，受力偏心4 .樁墊錘墊不平或樁帽太大引起錘擊偏心而使樁身傾斜5 .接樁不直產生曲折6 .打樁順序不當先打的樁被擠斜7 .遇孤石和堅硬障礙物或樁尖沿傾斜產

12、生滑移打樁機導桿彎曲應糾正；打樁場地應整平夯壓堅實；插樁要吊線錘檢查，樁帽、樁身和樁尖必須在一條垂線上方可施打；樁身彎曲度應不大于1%,過大的不宜使用；開始沉樁應臨時固定牢，并輕錘慢擊；施打時應使樁錘、樁帽、樁身在同一直線上，防止受力偏心；樁墊、錘墊應找平，樁帽與樁周圍的時間隙應為510mm,不宜過大；接樁應吊線錘找直，垂直度偏差不應大于0.5%;打樁順序應按規(guī)定進行。產生原因7的防治措施同“樁頂偏位”的防治措施樁頂破碎（沉樁時，樁頂出現(xiàn)混凝土掉角、碎裂或被打碎，樁頂鋼筋局部或大部分外露）1 .樁的制作質量差，混凝土強度未達到要求，或樁頭嚴重跑漿，存在孔洞；或蒸養(yǎng)制度不當，引起脆性破壞2 .搬

13、運、吊裝、堆放過程中碰撞損壞3 .樁錘選用不當，錘過重，錘擊應力太大將樁頭擊碎；或錘太輕，錘擊次數(shù)增多，使樁頂產生疲勞破壞4 .樁帽太小、太大、太深或接頭尺寸偏差太大5 .遇到孤石、硬巖面時繼續(xù)猛打，或貫入度要求太小或總錘擊次數(shù)過多，或每米錘擊數(shù)過多6 .在厚粘性土層中停歇時間過久，再重新施打時易將樁頭打壞加強樁制作質量控制，保證樁頭混凝土密實性和強度達到設計要求；樁運輸、堆放、吊裝中防止碰撞損壞樁頭；合理選用樁錘，不使過重或過輕；樁帽宜做成圓筒形，套樁頭用的筒體深度宜為3540cm,內徑應比管徑大23cm,不使空隙過大；遇孤石可采用小鉆孔再插管樁的方法施打；合理確定貫入度或總錘擊數(shù)，不使過小

14、或過多；在厚粘性土層中停歇時間不應超過24h樁身斷裂（包括樁尖破損、接頭開裂，樁身出現(xiàn)橫向、豎向或斜向裂紋及斷裂）1 .在砂土層中施打開口管樁，下端樁身有時被擠產生劈裂2 .遇孤石和裸露的巖面仍硬打，易將樁尖擊碎3 .接樁質量差，引起接頭開裂4 .接頭電焊時自然冷卻時間不夠，焊后立在砂土層中沉樁，樁端應設樁靴，避免采用開口管樁；遇孤石和巖面避免硬打；接樁要保持上，下節(jié)樁在同一軸線上，焊接焊縫應飽滿，填塞鋼板應緊密；焊后自然冷卻810min始可施打；管樁制作嚴格即施打，焊縫遇水脆裂；或接縫間隙填塞鋼板太少，錘擊時應力集中，引起接頭破損5 .管樁制作嚴重漏漿，或管壁太薄，樁身強度不夠或養(yǎng)護制度不當

15、，樁身混凝土變脆6 .打樁時未加樁墊或樁墊太薄7 .樁身塊夙力值不夠，不足以抵抗錘擊時的拉應力而產生橫向裂縫8 .樁身自由段長細比過大，沉入時遇堅硬土層，易使樁斷裂9 .樁在堆放、吊裝和搬運過程中已裂縫或斷裂，未認真檢查或加固就使用控制漏漿、管壁厚度和樁身強度；打樁時要設合適樁墊，厚度不宜小于12cm；樁身制作預夙力值必須符合設計要求；沉樁樁身自由段長細比不宜超過40;樁在堆放、吊裝和搬運過程中避免碰沖產生裂縫或斷裂，沉樁前要認真檢查，已嚴重裂縫或斷裂的樁，避免使用沉樁達不到設計的控制要求(沉樁未達到設計標lib或最后貫入度及錘擊數(shù)控制指標要求)1 .勘察資料太粗或有誤2 .設計選擇持力層不當

16、或設計要求過嚴3 .沉樁時遇到地下障礙物或厚度較大的硬夾層4 .選用樁錘太小，或柴油錘破舊，跳動不正常5 .樁尖遇到密實的粉土或粉細砂層時打樁會產生“假凝”現(xiàn)象，但間隔一段時間以后，又可繼續(xù)打下去6 .樁頭被擊碎或樁身被打斷，無法繼續(xù)施打7 .布樁密集或打樁順序不當，使后打的無法達到設計深度，并使先打的樁上升涌起8 .打樁間隔時間過長，摩阻力加大詳細探明工程地質情況，必要時應作補勘；合理選擇持力層或標高，使符合地質實際情況；探明地下降礙物和硬夾層，并清除掉或鉆透或爆碎；選用樁錘不能太小，舊柴油錘應檢修合格方可使用；樁頭被打碎，樁身被打斷應停止施打，或處理后再施打；打樁應注意順序，減少向一側擠密；打樁應連續(xù)進行，不宜間歇時間過長，必須間歇時，不宜超過24h14 .質量控制(1)施工前應檢查進入現(xiàn)場的成品樁，接樁用電焊條等產品質量。(2)施工過程中應檢查樁的貫入情況、柱頂完整狀況、電焊接樁質量、樁體垂直度、電焊后的停歇時間。重要工程應對電焊接頭作10%的焊縫探傷檢查。(3)施工結束后應作載荷試驗，以檢驗設計承載力，同時應作樁體質量檢驗。載荷試驗及樁體質量檢驗數(shù)量要求同7-2-4打(沉)入式混凝土預制樁施工。(4)先張法預應力管樁的質量檢驗如表7-80所示。成品樁均在工廠生產，隨產品出廠有質量保證資料，一般在現(xiàn)場僅對外形進行檢驗。先張法預應力管