预应力混凝土管桩施工工艺

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预应力混凝土管桩施工工艺

如混凝土管桩的桩头已经截断而仍须做静压试验时,可将用做锚桩的正式基桩和试桩的主筋,均焊以带钢筋的完整的法兰盘(可利用截下并凿除混凝土的废桩头),用作组拼悬挂装置。在试桩新焊的法兰盘下面与已截断的桩头之间灌注与桩身同等强度的钢筋混凝土,作为安放千斤顶底座。待钢筋混凝土垫块达到设计强度,即可进行静压试验。试验完成后,试桩上补灌的钢筋混凝上垫块,如无损伤可不凿除,完整的留在承台座板内。其余锚桩切割法兰盘后保留原有的主筋经过检验合格后,按原设计要求的形式打入承台座板内。

在河滩上用锤击辅以射水沉入的管桩,由于土壤恢复程度不同,虽经复打,过一阶段,发现有些桩仍达不到要求的承载力。若再锤击可能导致管桩的破损,倘逐根进行锚桩的静压试验又不可能时,遇此情况可采用桁架静载压试验检验方法,桁架式的压架除能走行外,其压试原理与图5中图c所示基本相同。

可使用挠度仪、千分表、游标卡尺、杠杆指针或其它设备进行观测外墙外保温技术操作规程(施工方案),精度要求达到0.1mm。观测装置应安设两套,分装于试桩的两个相反方向。

游标卡尺及圆盘的观测装置应使在试验的全部过程中能得出连续的记录。最好避免测程的中途倒换,如必须倒换应订出妥善措施。

静压试验加载方法采用单循环加载法。

试桩载重可取最大设计荷载乘以安全系数。如受试验条件限制时,这一荷载可减少l0%。

试桩加载:应分阶段进行,每阶段加载一般为预计极限荷载的l0%。

位移量观测时间:位移量未达到稳定时,不得进行下一阶段的加、卸载。

每阶段的观测时间:在第一小时内加完荷载立即观测,以后每隔l5min观测一次:第二小时内每隔半小时观测一次;第三小时起每一小时观测一次,直至稳定。

每一阶段载重的位移量,在下列时间内如不大于0.1mm时,即可视为稳定:

砂类土最后30min;

这一阶段稳定后,即可进行下一阶段的加载。

2)加载的终止及极限荷载的取值。

当试桩全部位移量大于或等于40mm,同时这一阶段的位移量大于前一阶段位移的五倍时,加载即可终止。取终止荷载的前一级荷载为极限荷载。

总位移量大于或等于40mm,本级荷载加上后一昼夜未达稳定,加载即可终止,取终止荷载的前一级荷载为极限荷载。

在大块碎石类土、紧密砂土以及坚硬的粘性土中,总位移量小于40mm,但荷载已大于设计荷载乘以安全系数,加载即可终止,取此时的最大荷载量为极限荷载。

容许荷载等于将极限荷载除于安全系数m。对于永久性建筑m=2;对于临时性建筑m=1.5;如因结构上的要求,必须限制其下沉量时,应适当考虑下沉量来规定容许荷载。

先作静压试验,后挖基坑的桩,应以试验所得的极限承载值中减去从地面至开挖后的基底面该段高度内土壤对桩身的摩擦力的极限值,再据以计算容许承载值。若是水中沉桩,计算极限承载力时也应扣除河床面至最大冲刷线问的一段高度内的摩擦力。

卸除载重应分阶段进行。每阶段卸载量可为两个阶段的加载量。卸载后桩的弹性位移值,应在每阶段卸载后l5min后测读。卸载至零后至少在2h内,仍应每隔半小时测读一次。但因桩尖处土的类别不同,测读时间也有区别:桩尖下为砂类土则开始的半小时内,每15min测读一次:桩尖下为粘性土则开始一小时内,每15min测读一次。

(4)静载试验注意事项。

1)利用已完成的桩作锚桩,用常备式钢梁、工字钢叠合梁、或用高强度钢材特殊设计的钢梁,应根据最大试验荷载,验算反力梁的强度和挠度。

2)如用已有的基桩作锚桩,不允许损坏桩身。

3)验算锚桩的抗拔能力时的极限摩阻力,应取比桩受压时极限摩阻力为低的值。

4)当采用加载平台时,每件压重以及平台的自重均应标定,需要时用颜色标明,易于计算。为了安全操作,在专设的防护垛上安置楔块,楔块在传递荷载时撤除。

5)使用的千斤顶必须逐台加以标定。在标定时所使用的压力表、油管、电动油泵、人工手摇泵等应与试验时基本相同。

6)观测桩的沉降量一般采用百分表测量。桩身位移量超过百分表量程范围时,应及时调整百分表位置。调表前后的读数必须衔接。并随时检查百分表是否灵敏,支架是否稳定。

7)预计千斤顶的顶起量,力求避免在一次试验的中途松顶加垫。估计时应考虑0.5~1.0倍的观测余量。

8)为减少有效顶程的损失,可采用以下措施:试验前先用千斤顶加压,消除垫材、栓孔等处的压缩变形及空隙,然后将千斤顶松回,加填已压实的垫材、空隙,增强试验设备的结构刚度。

9)试桩的下沉将使千斤顶降压,必须不断观察压力表,可从联通的手摇泵随时加压,以维持其每阶段的加载量不变。

10)应随时检查加载设备情况,注意若有变形,倾侧或声响等异状,应立即采取补救措施。随时检查观测设备的运转与指示部分的灵敏度,有无障碍,以及固定部分的稳定性。

(5)静载试验成果评定

对已取得的到成果根据相关标准和规范组织评定。单桩静载试验原始记录见表10。

表10单桩静载试验原始记录表

工程名称试验日期试桩号天气:(含温度、湿度)

试验:记录:计算:复核:

沉桩顺序应根据现场地形条件、土层情况、桩距的大小、斜桩的方向、桩架移动的方便等综合因素来确定,同时应考虑使桩入土深度相差不多,土壤均匀挤密。一般当基坑不大时,打桩应从中间分向两边或周边进行;当基坑较大时,应将基坑分为几段,而后在各段内分别进行,沉桩应避免从周边向中间进行,以免中间土壤被挤密,造成桩的贯入困难,在亚粘土和粘土地区应避免按一个方向前进,使土向一边挤压,而使桩基产生不均匀沉降,当桩距大于四倍桩径时,可不受此顺序限制。如果在沉桩施工附近有建筑物或地下管线时,则沉桩顺序应背着被保护的建筑物方向进行或采取跳打的方法,以免沉桩时的挤土对其造成危害。群桩的沉桩顺序见图7。

桩机进场后,先铺设垫轨(如是履带式吊车桩架则无此道工序)安装打桩机和设备,接通电源和水源或燃炉升火试机,然后移机至起点桩就位,桩架应力求平稳。预应力管桩的起吊就位,可利用桩架附设的起吊装置吊桩就位或配备起重机送桩就位。沉桩记录如表11。

工程名称:桩类型及桩长:设计桩顶标高:(M)施工日期:年月日

桩机类型及编号:压力表读数与压力值换算关系:施工单位:

自地表起压桩时压力表读数(MPa)

记录员:审核:技术负责人:

3.6.1预应力混凝土管桩的起吊、搬运和堆放

预应力混凝土管桩的混凝土达到吊搬要求的强度,而且不低于设计标号的70%后方可吊搬,达到设计标号方可使用,预应力混凝上管桩在起吊和堆放时多采用2个支点,较长的桩也可采用3个或4个支点,支点位置原则按各支点中最大负弯矩与支点间桩身最大正弯矩相等的条件来确定。

可采用超长平板拖车或轨道平板车搬运,桩搬运时其支承点和吊点的偏差不大于20cm,支承点位置如相差太大,应检验桩的应力。运输时应将桩捆载稳固,使各支点同时受力。

堆存桩的场地应靠近沉桩地点,场地应平整坚实,做好必要的防水措施,防止湿陷和不均匀沉降。不同类型和尺寸的桩,应考虑使用的先后,分别堆放。堆放支点和吊点相同,偏差不大于20cm,当桩须长期堆放时,为避免桩身挠曲,可采用多点支垫,各支点应均匀放置,各垫木顶面应在一水平面上,多层堆放时,各层垫木应位于同一垂直面上,堆放层一般不宜超过4层。

3.6.2预应力混凝土管桩的提升就位

预应力混凝土管桩运到桩架下,首先绑好吊索将管桩水平地提升到一定的高度(桩长的一半加0.3~0.4m)后,提升其中的一组滑轮使管桩渐渐下降从而使桩身旋转到垂直于地面的位置,桩尖离地面0.3~0.5m,桩身呈垂直状态后既可送入龙门导杆中,用桩架的导滑夹具或用箍筋将管桩嵌固在桩架两导柱中,垂直对准桩位中心的样桩,用手扶正使管桩缓缓插入土中,待桩位及垂直度用架设在下面和侧面的经纬仪校正后,即可将锤和桩帽压在管桩上,同时应在管桩的侧面或桩架上设置标尺并做好记录

沉桩前应对桩架、桩锤、动力机械、压缩空气管路等主要设备进行检查,如有不妥立即改正处理或更换。开始沉桩应起锤轻压,或轻击数锤,观察桩身、桩架、桩锤的垂直情况,待其一致后即可按要求进入正常沉桩.但在打桩过程中要注意以下几个方面的问题。

(1)锤击沉锤应用适合桩头尺寸的桩帽和桩头衬垫。桩帽的作用是保持桩头正位,避免锤击应力集中和锤击偏心,使打桩时的打击应力得到缓冲和均匀分布,以延长撞击的持续时间和桩的贯入,桩帽在桩头上要套得松些以使桩头能够转动,但也不要套的太松,以免影响桩帽、桩身和桩锤的轴线重合。

(3)打桩开始时,通过观测校进桩的竖直线或斜桩的规定倾斜度,打桩一开始就应妥为保持好正确的垂直轴线,以避免桩头受偏打,建议采用固定式导杆,横轴线与导杆轴线脱离平行时,要立即纠正。除在打桩开始时,可在导杆支座处,垫进楔块以校正桩轴线之外,管桩一经打入地下后,就不能再从桩头上或从接近桩头处来校正桩的位置和方向,以免使桩受到损害。

要保证桩顶平面确实垂直桩身轴线,桩顶不得露出有钢绞线头或钢筋头,对于桩头的棱边和隅边,则要做出小斜角,打桩中要经常观察桩锤有无偏打和有无错位、衬垫有无不平、桩帽有无晃动,因为这些易引起桩头的破裂。

(4)如果打桩开始时的土层阻力很小时,要降低桩锤的锤击速度。在预估的软土层中打桩时或在出现容易打进的情况之下,都应降低锤击速度,以免产生致裂拉应力。在施打长桩通过软土层时,降低锤速尤为有效;如果混凝土桩是采用预钻孔法或射击水法下沉就位的,则需要在肯定桩靴已确实落进孔底的有相当阻力的实土层之中,才能施以充分的打击能量,打桩落实;射水沉桩时,要避免在桩靴附近或桩靴下边射水,因为这将冲空桩靴底部或减弱阻力,对于许多砂层沉桩来说,最好使用大型桩锤打下,而不宜采用射水与锤击并用的施工法。

(5)每根桩一经开打原则上就不能中断应连续直至打完。确定“停打”问题是一项重要的控制项目,应由施工技术负责人控制,因为打桩中断一定时间或桩的深度不够,桩周土质将趋于密实,摩阻增大不易桩的贯入,同时可能导致桩被打坏。打桩的停打深度,原则上是要使桩靴贯入持力层(非岩石层)内2~3倍的桩径程度。可以认为在N≥l0~15的粘土层中或在N≥30的砂层中,一般是难于将预应力混凝土桩打击贯入2m以上的。当贯入度太大时要防止误打穿透,为此可在开口桩靴上设置十字钣或桩鞋,或采用半闭口桩或全闭口桩靴。如停打的持力层很厚时,可在每桩打入3~5mm的贯入量下连续打进管径的2倍深度,并在每锤约沉入2mm时停打。在坚硬的持力层中可向此层内打入桩径的1~2倍的深度;如持力层不太坚硬但同一个持力层的延续很深时,则可打进桩径的5~10倍的深度。

每根桩的容许打击次数随桩种、长度、形状、地基情况等的不同而不同,不可能作出统一规定,但一般不宜超过表12的数据。

最后l0m范围的限制打击次数

(6)为了降低打桩应力,对于所需的打击能量,要使用重锤低打,而不是采用轻锤高打。应严格控制各种桩锤的动能:用坠锤和单动汽锤,提锤高度不宜超过50cm(控制单动汽锤的落锤高度调整装置);用双动汽锤时,可少开汽阀降低汽压和进气量,以减少每分钟的锤击数;用柴油机桩锤时,可控制供油量以减少锤击能量。以后视桩的入土中的情况,逐渐加大冲击能量,至桩的入土深度和贯入度都符合设计要求时为止。坠锤落距原则上限在2m以下,单动汽锤的落距原则上不大于0.6m。

为避免打坏桩锤和产生过热现象,要根据打桩机的使用说明书正确控制连续运转时间和注油时间。

已沉好的各类空心管桩,应在桩顶临时加盖,防止人或物掉入以策安全。

一般不应利用已做好的基桩做地垅桩。沉完一根桩后,应立即进行检查,确认桩身无问题,再移动桩架。

(7)沉桩施工应随时注意气候的变化,如遇暴雨和大风(超过5级)应停止沉桩作业,并对所有设备进行检查妥善处理。如风力达到7级时,应采取稳住桩架等措施,必要时可放倒桩架。在雷电季节施工时,应有防雷电的措施。

式中——为单桩极限承载力(kN);

H1H2一一分别为打桩机最后30锤的锤落距、打桩过程中的锤落距(cm);

E——最后30锤平均每一锤的贯入度(cm);

N——打桩总锤击数(击);

——修正系数,非完全自由落锤取0.80,气锤、柴油锤取1.0;

通常打桩过程的锤击数是岩土层密实程度、力学强度以及土质状态在动荷形式上的直接反映,打桩锤击数及贯入度与岩土力学性质是有必然的联系,也就是说可以通过建立关系式把单桩承载力与打桩锤击数及贯入度联系起来的。该打桩经验公式是在总结大量工程实践经验,并与静载试验、规范公式计算结果对比分析后,并根据动荷公式归纳出来的。其估算结果要比规范公式计算结果更接近实际情况。因为地质情况往往是多变的,局部地段会存在相对软弱或强度较高的岩土。采用规范公式计算所采用的勘察报告提供的参数,通常是对整个场地的一个综合参数,往往难以反映出这些特殊情况。而采用打桩公式来估算承载力,引入锤击沉管灌注桩施工的总锤击数及最后贯入度,既考虑了桩的实际侧阻力,也考虑了桩的端阻力,概念清楚,同时也真实反映了实际每根桩的侧阻力所占的比例。

(1)斜桩施工时,桩机下必须铺垫厚钢板(30mm),桩机履带应完全处在承垫钢板上,以补充地基承载力不足及保持桩机稳定;履带桩机前后液压支撑应支于承垫钢板上,防止桩机前后俯仰,减少沉桩时斜率变化。放桩位前,先按斜桩桩顶到地面的距离及斜桩方向,计算样桩提前量,然后再放桩位。

(2)斜桩的斜率控制,桩架上设置导向架,并确保桩身与导向架始终处于平行的状态。斜桩施工中,下节桩最为关键,在桩尖入土3~4m之内,应加强斜率监控,若发生垂直度和斜率变化,应及时修正;斜桩接桩时,上、下节桩应在同一轴心线上。桩起吊和插桩时,桩机导杆恢复垂直状态,方能施工。

(3)送桩器应具有足够的强度和刚度。送桩刚度宜尽量接近桩身刚度,且应考虑能尽量减小上拨时的阻力;送桩器应与管桩直径相适应,桩帽宜套入桩顶30~40cm。

送桩时,送桩过程中,应确保桩锤、送桩器和桩身在同一中心轴线上。送桩后,很容易使桩平面位置产生偏差,尤其是送桩深度超深,桩的偏斜越大。故施工中必须保证“送桩杆”与桩身的纵向轴线保持一致。

送桩达到深度后,“送桩杆”不要急于拔出,可先将“送桩杆”拔松动后,待相邻桩入土深度超过拟送桩深度,再可将送桩杆拔出。

沉桩过程中一般都需要接桩。接桩应力求迅速,尽量缩短停打时间,如停打时间过长,则周围土壤恢复使桩不易打入。桩头构造有多种形式,目前主要为法兰式桩头和焊接式桩头构造。法兰式桩头接桩时,将上下两节桩的法兰螺孔对好,并将上下两节桩的纵轴线对准,然后穿入螺栓,并对称的将螺帽逐步拧紧。待全部螺栓帽均拧紧并检查上下两节桩的纵轴线符合要求后,便可将螺帽点焊固接,然后在法兰盘上涂以防锈油漆或防锈沥青胶泥。法兰式桩头的优点是接桩迅速,操作方便;但法兰式桩头构造复杂,用钢量较多,制造麻烦。

焊接式桩头构造简单,用钢量较少,制造较方便;缺点是用手工电弧焊时,操作较麻烦,费时稍长,但如果采用管状焊丝半自动电弧焊则接桩施工也很方便。由于焊接接桩具有更好的经济性。现将其施工中一些问题介绍如下:

焊接接桩要设置脚手架和防风屏以便于接桩作业。对于接桩的焊接作业要安排有充裕的作业时间,焊接之后至少再等5分钟才能开始捶打。

在上、下节管桩接头焊接之前,应检查接头处是否完整并将接头处的浮锈、泥土、油污等清除干净;如下一节桩的头部,由于锤击而弯曲变形的部分要切除。

上、下节管桩连接时,要校正好垂直度保持在同轴上。

焊接时不得在桩管壁上打弧,如要调整电流强度,应在电弧板上进行。

气候异常如下雨、下雪、大风和气温在0℃以下,需采取有效措施,保证质量,并经技术部门批准后方可进行施焊。当气温低于5℃时,不宜施焊。

接口尺寸和允许误差应符合:

(1)间隙尺寸:2~4mm。

(2)错口:外径<700mm的管口外周长之差小于或等于2mm;外径>700mm的管应小于或等于3mm。

焊缝的施焊精度应符合下列要求:

(1)咬肉深度小于0.5mm。

(2)错口:堆高为2~3mm。

(3)宽度充差为6mm。

焊缝一般应作外观检查。当缺陷较大时,则应进一步作超声波或X射线检查,作出判断,进行处理。

3.6.6桩身破损探查方法

向桩内灌水,如水面迅速下降,说明桩壁或接头必有破损,但尚难查明位置和破损情况

可用木料或铁皮做成圆桶,吊入桩内探查管桩内壁的混凝土块被打坏处的钢筋向内屈曲的情况及破损处的标高;并可探测桩内水位及泥面的标高。见图8图a。

用钢筋制成铁勾如图吊入桩内轻轻地上下拉动及转动,可以探查管壁混凝土破坏处所在,但有时桩内壁浮浆面不平或法兰盘内缘不平;也可能勾住,影响探查的准确性。此法也不便于探查斜桩。见图8图b。

探查前应先清除桩内泥水。如图所示,将电钳吊入桩内,使小轮沿着桩的内壁滚动,小轮靠自重突入凹陷处,钳端张开电路断开,电灯熄灭。继续吊下,电钳通过破损地段后电路仍旧接通,灯即复明。根据灯明灭的电钳位置可探明桩壁破损情况和位置。电钳下吊时,应缓缓转动,以探查管壁四周各部位。如桩内有水,探查时因水导电,虽在电路断开时,指示灯仍有微弱的灯光。但水的电阻大,灯的亮度小,仍可区别。见图8中图c。

仅用于管桩内水面以上部位,自桩顶放入低压作业灯,并在灯下安设45°斜面反射镜,从上直接观察。

3.7沉桩出现的问题及处理

桩贯入度突然减少。一般是桩由软土层进入硬土层,或桩尖遇到石块等障碍物。此时不可硬打以免桩身被打坏。查明原因后,可加用射水配合沉桩将障碍物冲开,或改用能量较大的桩锤。

基础桩身突然急剧下沉,有随时发生倾斜或移位。一般是由于桩身破裂,接头断裂或桩尖劈裂。应查明情况再决定处理措施。

桩未发生急剧下沉,或发生倾斜或桩位移动。产生原因,一般是桩尖不对称,或遇障碍物;或桩的接头在土中被打坏而错动;如倾斜移位原因在桩尖或接头在土中被打坏,且倾斜移位值已超过容许限值时,可拔出换桩重打或在一旁加桩。如偏斜原因在桩顶或未入土部分或入土不深时,可用钢丝绳、链滑车等机具施加水平力纠正,桩头不平时可凿平或垫平再打。

桩不下沉,桩身颤动,桩锤回跳。为桩尖遇到障碍物、或桩身弯曲、或接桩后自由长度过大。可分析障碍物的位置和类别。采取偏移桩位、加装铁靴,射水配合等方法穿过或避开障碍物。桩身过长可加夹杆。桩身弯曲过大,须换新桩。

桩身转动。多产生于桩尖制造不对称或桩身有弯曲时,除加强检查外,一般可不做处理。

桩身涌起。在软粘士中沉桩,先沉下的桩能随土的涌起而上涌。涌起的桩的承载力将降低。应选择涌起量较大的桩作冲击试验,如合格可不复打,如不合格除该桩应复打外,并应将其它涌起的桩同样再作冲击试验和必要的复打。

打桩破损问题。在打桩过程中有时可能将桩打出裂缝或将桩打坏,其破坏类型可大致下列情况:由于打击压应力过大,致桩头混凝土被打坏;由于进桩阻力太大致桩靴混凝土被打坏;由于从桩靴或再从桩头反射回来的拉应力太大,致桩身出现横向裂缝或桩身破坏;由于扭曲应力和反射拉应力的联合作用,致桩身出现横向裂缝。

其产生原因有多种:桩顶部分混凝土浇筑质量太差,桩顶面与桩轴线不垂直、未安置桩帽或已安置桩帽但桩帽内无缓冲垫或缓冲垫使用已久失去效用、连接上下两节桩的轴线不在一条直线上:贯入度已很小,但仍用重锤猛打。如果能对打桩作业进行妥善管理和严格控制,则有可能避免破损问题。下表中列出各种打桩破损问题的产生原因及其纠正措施。

(1)桩头破损和压屈破损。

表13桩头破损和压屈破损

桩帽内径比管桩外径大出很多

要使桩帽内径只比桩径大出10~20mm为好

由于桩帽上的衬垫出现倾斜不平,从而造成偏打

桩垫已失效,但仍继续锤打

桩身、桩锤、桩帽的轴线不在一条直线上,从而发生偏打

要将桩锤、桩帽的轴线调整到与桩身轴线相重合

桩头附近缺乏足够的螺旋筋:预应力筋的锚固作用产生的一定程度的横向拉应力

结构设计时设置足够的螺旋筋

桩靴达到坚硬层时,柴油锤突然起跳过高

相对于管桩直径来说柴油锤锤型过大,但桩锤落程又难于调节

桩靴达到填土层下的旧硬层时,或达到硬结粘土层时,由于桩靴滑偏造成折断,土从开口型桩靴挤进管桩内部。胀裂管壁

将桩靴改成开口型桩靴,缩小桩靴的开口面积,限制进土量

(2)预应力混凝土管桩裂缝产生的原因和处理措施。

表14预应力混凝土管桩裂缝产生的原因和处理措施

打桩中的水平裂缝;在距桩顶约1/2的桩长部分,可看到横向裂缝和粉尘喷出现象,缝距约半米左右,缝口有混凝土剥落现象

从悬空状态下的桩靴处有拉应力反射进入桩身

1.增加软木衬垫的厚度

3.打桩中不在桩靴附近射水或钻孔

打桩中出现斜裂缝,有很大面积的表面破裂

有扭矩和反射拉应力的联合作用

4.勿使桩帽钳制桩头,即勿使由此产生的扭曲作用

5.勿使导杆或导钣箱钳制桩身

返进管桩内部的泥水表面高过管外泥水表面从而造成内压

在桩身上设置适当的排水口

在锤击水柱下的水锤效应

不在水面下锤击桩头或使用带有大开口的特制桩帽(此开口面积要大于管内面积的60%)

制造混凝土桩时有收缩裂缝

进行充分的水湿养护;改变混凝土的配合比设计以减少收缩量;增加螺旋筋

向管内填灌混凝土时由于液态混凝土的液压作用将管壁撑破

减慢混凝土的填灌速度:增加螺旋筋

打桩中由于劈裂应力在桩头上产生竖向裂缝

增配桩头处的螺旋筋:增加桩头上的衬垫厚度

由于挤入管内的土柱的劈楔作用在桩靴或桩靴上部产生坚向裂缝

通过预射水或预钻孔来避免形成土柱:在打桩中通过管内注水或管内钻孔来破坏土柱:增配螺旋筋:采用封闭型桩靴

从管桩内射水产生内水压

在管桩内部设置排水孔口

管桩在沉桩就位后出现竖向裂缝

管桩内的积水或稀泥发生了冰冻作用

在地表面下设置排水口以使管内水能够流出:在管桩内部填充木块或泡沫塑料块;填充抗冻性材料

高水位突然下降时管内水面高过管外水面,而管桩外表面又同时有干缩作用和低温作用

设置适当的排水口,或向管内灌满混凝士沁:增加螺旋筋

由河水冲下大木块、石块,使管桩受撞开裂

向管内填满砂子或灌满混凝十

桩头混凝土在锤击下的严重破裂

在没有围筋的混凝土上进行锤击

在桩头边上作出倒角:增厚衬垫:增加桩头部分的螺旋筋;确保桩头顶面的平整度和对于桩身的垂直度

对于沉入后已断裂破损的桩,较为严重的应拔出重打或另补新桩外,其它可根据具体情况,作如下修补加固处理:

河床以上部分,桩身露筋、混凝土脱落及裂缝较多的,可用薄钢板制成拼装式套筒,安装于破损处桩的外围。套筒的长度应使套筒下端能放在河床上和视桩身破损的高度而定。将套筒内的水抽干后灌筑混凝土或抽不干水可灌筑水下混凝土。混凝土凝固后拆除套筒。

在河床以下桩已断裂时,如仅管壁混凝土破损,而钢筋未变形,可将混凝土灌筑至顶部。如钢筋已变形弯曲,可用通桩器将弯曲钢筋冲开,加置钢筋骨架后填充混凝土。通桩器应用直径大小不同的,由小到大逐步替换冲击,以扩大桩心通路。如钢筋弯曲均在上部,而桩的下端有足够的锚固力时,可考虑用拔桩设备适当的将钢筋拔直,但应避免将桩的下段拔动,再进行填充加固处理。加固处理后的桩应进行静载试验。经试验合格方可使用,如不合格,则另打新桩。

管桩内填充之前应先将桩内情况查明。管桩内清理方法包括活底吸泥筒、吸泥机、射水清洗管桩内填充的长度和材料,均应按设计要求进行。如填充的桩有破损时,其填充的混凝土标号应与桩的混凝土标号相同。

(1)填充透水性土。当设计要求在桩内上面填充一段混凝土时,其下段垫层应先填充透水性土,可直接倒入填充。为避免在管内相互卡住,倒入速度不宜过快,填充料最大粒径不能大于桩内径的1/3。结合实填材料的数量来掌握填充高度,并用吊锤探查核对填充高度,防止超填。如于超填可用吸泥机吸出。

(2)填充混凝土当桩内无水,或桩内经过封底处理将桩内水清除干净以后,可用一般灌筑方法填筑混凝土,灌注不宜过快,逐层插捣密实,要掌握预计数量和实际填筑数量基本相符。每根桩应一次灌完。仅在桩头部分填充混凝土时,在桩内悬吊底模,要求底模强度能承受灌筑混凝土时的荷载。

(3)用水下混凝土填充可参照灌注水下混凝土方法进行。如果管桩壁渗漏不大,应尽量采用水下混凝土封底方法。上面部分在抽水后填筑混凝土。填充混凝土与其它工序的配合:如填充混凝土的强度未达到设计强度的25%时在6倍桩径长度的范围内,应禁止进行射水和锤击,若桩内无水,可与承台混凝土同时,一次连续灌筑。如一次灌筑有困难时,可将桩顶埋入承台部分混凝土留下待同承台一齐灌筑。

4预应力混凝土管桩施工对环境的影响和对策

由于预应力混凝土管桩进入地基中排挤了相当于桩体积的部分或全部的土体,这样就使桩周围土,不但被挤密而且被扰动了。在饱和的软土地基中,打入大片密集桩群时,地基承受了反复的振动荷载,群桩挤压效应的叠加,使场地土有以下特点:

孔隙水压力急剧上升,有可能使场地土发生液化;

地基土发生竖向和水平位移,桩群越密越大,土体位移越大;

基坑开挖引起桩位移及其控制;

对临近建筑物及地下管线的影响;

沉桩环境影响的消减措施:

在密集建筑群中进行沉桩,当桩数较多时宜采用开口型管桩或采用预钻孔取土,成孔后再沉桩的方法。

在打桩前,预先打入钢板桩,可以用它来阻止沉桩时土体的部分侧向变形设置排水和防挤砂井,可以使用超静水压力很快消散,减少土体的体积变形。砂井可采用取土换砂,有条件的可采取袋装砂井。设置管井井点降水,预先排出场地土层的饱和水,对削除沉桩过程中的孔隙水压力和土壤液化,将极为有利的。

开挖防挤沟和防挤孔,可减少沉桩过程中浅层土体水平位移,可减少沉桩对邻近浅埋管线和基础的影响。

根据邻近建筑物、地下管线的布置情况,制定打桩顺序和流向。据经验和规则,沿打桩推进的前方,空隙水压升高,土位移亦大,而其后方恰恰相反。故打桩应沿着背离建筑物而向空旷区推进,或采取间隔打桩,以免孔隙水压力累计上升,减少土体位移。控制打桩进度,避免沉桩速度过快。

增加桩距,减少桩群密度;

加大桩区与邻近建筑物的距离。

本预应力混凝土管桩施工工艺根据有关技术资料收集整理汇编而成,可作为技术管理和操作人员在预应力混凝土管桩基础施工时,用以借鉴和参考。

(1)铁路桥涵施工规范(TB10203—2002/J162—2002)

上海某道路桥梁工程施工组织设计(2)公路桥涵施工规范(JTJ041—2000)

(5)预应力离心混凝土管桩的设计、制造和打用铁道部丰台桥梁厂

(6)国外混凝土桩打桩技术资料汇编铁道部丰台桥梁厂

佳兴煤矿材料斜井、1号风井施工组织设计(7)王序森、唐寰澄桥梁工程中国铁道出版社1995

(8)左名麟、胡人礼等桩基础施工人民铁道出版社1996

(9)郑春、钱纪民预应力混凝土管桩施工技术1999

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