混凝土管桩施工(共8篇)
城建二项目部-**
摘要:
本文从管桩需满足的要求入手,对其运用条件加以简单阐述,主要是规范以外的要求,具体涉及有勘探点间距、勘探深度和原位测试。在现场施工中会遇到许多具体的实际问题,本文主要深入探讨三个方面的问题,包括引起单桩承载力不满足设计要求的原因、预应力管桩桩身质量问题和桩位偏差过大的原因。
关键词:
混凝土管桩;施工;勘探点间距;勘探深度;原位测试;单桩承载力;桩身质量;桩位偏差
管桩桩基的详细勘察除应满足现行国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72、J366)的有关要求外,尚应满足下列要求:
1、勘探点间距
(1)端承桩(含嵌岩桩)
主要根据桩端持力层顶面坡度决定,宜为12~24m。当相邻两个勘察点揭露出的桩端持力层层面坡度大于10%或持力层起伏较大、土层分布复杂时,应根据具体工程条件适当加密勘探点。
(2)摩擦桩
宜按15~30m布置勘探孔,但遇到土层的性质或状态在水平方向分布变化较大,或存在可能影响成桩的土层或设计有特殊要求时,应适当加密勘探点。
2、勘探深度
(1)控制性孔的布置
宜布置1/3~1/2的勘探孔为控制性孔。对于设计等级为甲级的建筑桩基,至少应布置3个控制性孔;设计等级为乙级的建筑桩基,至少应布置2个控制性孔。控制性孔应穿透桩端平面以下压缩层厚度;一般性勘探孔深度应达到预计桩端平面以下3~5m,对于管桩外径≥600时,不得小于5m。
(2)控制性孔深入预计桩端平面的距离
嵌全风化、强风化岩层的控制性钻孔应深入预计桩端平面以下不得小于3~5m,一般性钻孔应深入预计桩端平面以下1~2m。当持力层较薄时,应有部分钻孔钻穿持力岩层。在岩溶、断面破碎带地区,应查明溶洞、溶沟、溶槽等分布情况,钻孔应钻穿溶洞或断层破碎带进入稳定土层,进入深度应满足控制性孔和一般性钻孔的要求。
3、原位测试
在勘探深度范围内的每一地层,均应采取不拢动土样进行室内试验或根据土质情况选用有效的原位测试方法进行原位测试,提供设计所需参数。
预应力混凝土管桩具有桩身强度高(C60
~C80),沉桩能力强,单桩承载力高,施工周期短,造价低等优点,总结近几年全国预应力混凝土管桩设计、施工经验,下面主要讨论以下三个问题:
1、单桩承载力不满足设计要求,承载力不足的原因主要有以下几个方面
(1)
勘察报告提供参数的影响
勘探报告提供的qs、qp
参数不准确一些勘察单位提供的桩基参数过高,若设计单位据此进行桩基础设计,有可能造成单桩承载力不足。如果提供的桩基参数过低,但试桩所得单桩承载力又很高,如何选择合理的单桩承载力就很困难。建议武汉地区勘察单位针对预应力管桩存在挤土效应对不同土层的qs、qp
进行进一步研究和实测。
(2)
持力层的影响
持力层起伏较大,施工单位双控较难预应力管桩优点是桩身强度高,为了经济节约,设计时应在桩身强度允许的范围之内,使土的强度,即qs、qp
充分的发挥。一般选择较硬土层作为桩端持力层,如中密以上状态的砂层、卵石层和强风化岩作为桩端持力层。由于勘察手段不合理或取样间距过大,对持力层的起伏未查清,因此虽然设计要求采取双控,但施工单位很难把握,往往控制设计深度到了,而锤击贯入度或油压值达不到;或锤击贯入度或油压值达到了,而设计深度不到。为此,建议地勘单位能提供一定精度的桩端持力层的等深线图。
(3)挤土效应的影响
预应力管桩挤土效应造成桩体上浮对于无桩靴的预应力管桩,桩体排开的土体不可能全部进入管桩腔内或被压缩,实测表明进入管桩内的土芯长度只能达到桩长的1/
3,挤土效应是很明显的。而有桩靴的预应力管桩挤土效应更大。挤土效应会使桩体上浮,对于长桩,由于桩下部进入硬土层较深,发挥嵌固作用,上浮不明显,而短桩比长桩更易发生桩体上浮事故。对于高层的核心筒群桩部位,因为群桩布桩挤土效应就更明显,造成打桩后土体隆起20
至30
cm,甚至达40~50
cm。如果桩段之间焊缝质量不好的话,挤土效应会造成焊缝拉裂现象。桩体上浮将肇致工程桩试桩变形过大、承载力降低。
(4)
土体扰动的影响
恢复期桩周土未充分固结预应力管桩在沉桩过程中将使桩周和桩端一定范围内的土体扰动,侧阻力和端阻力都有所降低。随着超静孔隙压力的消散,土体重新固结,桩侧阻力和桩端阻力也不断增加。为获得较高承载力,一般要求桩施工完成后要间歇一定时间再检测承载力,称间歇期或恢复期。《建筑地基基础设计规范》(GB50007
2002)
规定:预制桩在砂土中不得少于7
天;
粘性土不得少于15
天;
对于饱和软粘土不得少于25
天。
1、预应力管桩桩身质量问题
(1)桩材质量问题
预应力管桩桩身砼强度设计为C60至C80
。虽然管桩通过离心法工艺和蒸高。但混凝土标准件试块,试压强度是否能真正代表预应力管桩的强度,尚存疑问。部分地区预应力管桩生产能力有限,往往是即压即用,今日生产,明日就运到工地压桩,缺乏养护期。因此,建议离心法工艺应通过试验桩段的试压结果进行比较,比混凝土标准件试块更真实。
(2)施工设备与桩型不匹配
管桩施工必须选择与桩型相匹配的施工设备。如果施工中设备选择不当,如小锤打大桩,由于击数增加,很容易造成桩头破损。应严格控制桩身顶压压控力和抱压压控力。
(3)
桩身断裂
硬土层中采用锤击桩易造成桩身断裂,是预应力管桩良好的桩端持力层,能够获得较高单桩承载力。如果桩身质量不太好或使用薄壁管桩,锤击法施工很容易造成桩身断裂。当地质报告中存在孤石,或硬土层下又有软土层,必须穿过此硬土层时,也可能造成桩身沉桩或打桩时出现桩断裂现象。
3、桩位偏差过大
施工中应严格控制桩的偏位,放线放桩之后,在锤打或压桩前还需再一次复测桩中心位。如果偏差过大,超过规范规定限值,设计变更加大承台,将影响进度并造成经济损失。产生桩位偏差过大原因主要有:
(1)
挤土效应
桩过密产生挤土效应密集群桩施工过程中很容易产生挤土效应,后施工的桩很容易将先施工的桩挤偏位。一般采取经常复测桩位的方法来避免产生偏位。
(2)
场地土质问题
场地土质软,大静压机陷机超过400t的大静压机,对场地表层土的强度有一定要求,如果表层土软,未进行处理。静压机行走过程中容易发生陷机,可能将已施工的桩压偏位。为避免造成桩偏位,施工前应对场地表层土进行处理,一般采用拆房砖混凝土砌块经碾压处理即可,处理厚度不得少于50cm。
(3)土体位移的影响
基坑开挖水平位移过大基坑开挖,遇到饱和软粘土时,严禁边打(压)
桩边开挖或用挖土机挖土,最好用人工挖土,保持桩侧土的高差应少于1m,防止管桩被土的侧压力推斜,推裂或推断。如果基坑开挖采取放坡或柔性桩支护方式,将产生较大的水平位移,土体的位移必然带动坑内桩产生位移。
1 项目简介
本工程位于山东省济南市经十西路以南, 济微路以西。按照设计要求, 选用L06G407的PHC-AB400 (95) -19, 桩顶须进入筏板内100mm, 单桩竖向承载力特征值1050k N, 填芯混凝土应灌注饱满且深度≥1.2m。
2 施工准备工作
(1) 施工前应具备下列文件和资料: (1) 拟建场地的工程水文地质资料; (2) 拟建场地和邻近区域内的地下和地上管线、建 (构筑物及障碍物等调查资料; (3) 经审查批准的施工图设计文件; (4) 现场或其他可供参考的试桩资料和附近类似桩基工程的经验资料; (5) 管桩的产品合格证。
(2) 施工前应完成下列外围准备工作 (1) 施工图纸会审, 形成会审纪录; (2) 水电源接至指定地点;场地平整、排水畅通, 清除施工现场影响管桩施工的地上和地下障碍物;场地满足压桩机所需要的地面承载力 (不低于140k Pa) ; (3) 编制提交管桩施工组织设计, 按照设计文件编制购桩计划; (4) 设置高程控制点和轴线定位点, 并放出桩位线 (5) 组织压桩机进场、安装调试, 其性能满足施工技术要求。
3 管桩进场质量验收及现场堆放
认真查验到场管桩, 测量外径、壁厚、桩身、长度、桩身弯曲度等有关尺寸, 并详细记录。同时检查桩身是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否有裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情况。
堆放场地应坚实平整, 排水条件良好;应按不同规格、长度及施工流程分类堆放, 严禁混堆;宜单层堆放, 需叠层堆放时, 最下层宜放置在垫木上, 堆放不宜超过3层。
4 压桩施工的控制
(1) 桩位的控制:施工单位根据业主提供的图纸及控制点, 确定压桩控制轴线, 报监理核准后作为定位基准线。根据现场条件考虑压桩挤土效应的影响, 需将轴线控制点引至不少于1.5倍桩长范围之外, 设立控制点不少于两处, 并加以保护, 定期观测。
根据所核准的基准线, 测量、定位、放样, 采用经纬仪定点角度及距离丈量法测量定位, 采用钢卷尺和经纬仪复核相结合的方法。桩位报监理验收正确后, 用石灰圈出。
(2) 压力值的控制:本工程采取以终压值做为沉桩施工控制的依据, 设计单桩承载力为1050MPa, 施工终压值为2100MPa由于采取先施工管桩再进行土方开挖的方案, 土方暂不开挖, 需用送桩器进行8m~9m的送桩, 考虑到没有开挖土层的摩阻力施工终压值定为2500MPa。
(3) 标高的控制:根据桩顶设计标高计算好送桩深度, 挑选合适的送桩器或在送桩器上做好标记。
(4) 终止压桩的标准:应以终压值为主控桩顶标高为辅。满足以下条件时可以终压:当桩顶标高高于设计桩顶标高, 但经过复压已达到最终压桩力时;当桩顶达到设计桩顶标高, 但未达到最终压力值, 应继续施压至最终压力值。
5 施工中产生的问题及防治
(1) 沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩:地质勘察报告中未能特别强调浅层障碍物及局部的硬夹层分布深度和性质, 导致沉桩时遇到浅部 (3m~4m) 的老基础、大孤石等情况无法施工。
防治方法:压桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解, 并安排进行探桩施工;对浅层障碍物可采用挖土机挖除;当硬夹层较深无法挖除时, 可采用钻机将障碍物钻穿, 然后在孔内插桩后沉桩, 严禁移动桩架等强行回扳的的方法纠偏。
(2) 斜桩:原因分析: (1) 静压桩机机械维修不及时, 如液压支腿油缸漏油导致桩机歪斜; (2) 静压桩机自重加配重总重量大, 场地软, 沉桩过程中桩机产生不均匀沉降, 桩身极易发生偏移; (3) 施工中桩身不垂直, 夹桩器、桩身不在同一直线上; (4) 接桩时桩身不在同一直线上; (5) 施工顺序不当, 导致应力扩散不均匀; (6) 沉桩过程中遇到大块坚硬物, 把桩挤向一侧; (7) 采用预钻孔法时, 钻孔垂直偏差较大, 沉桩过程桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏移。防治方法: (1) 静压桩桩机施工前注意机械设备的维修, 以避免影响施工质量; (2) 场地要平整坚硬, 在较软的场地中适当铺设道渣; (3) 施工过程中要严格控制好桩身垂直度, 重点应放在第一节桩上, 垂直度偏差不得超过桩长的0.5%, 夹桩器、桩身及送桩杆应在同一直线上, 沉桩时宜设置经纬仪在两个方向上进行校准; (4) 尽量减少接桩, 预制管桩接头不宜超过3个, 接桩宜在桩尖进入硬土层后进行。接桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于2mm, 节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%; (5) 制定合理的施工顺序, 桩基施工后的孔洞应及时回填, 施工过程中加强对垂直度的控制; (6) 当遇到障碍物时应及时排除后再进行沉桩;沉桩时发现不垂直应及时纠正, 必要时应把桩拔出重打, 桩进入一定深度后, 不宜采用移动机架进行校正; (7) 采用预钻孔法时, 严格控制钻孔垂直度。
(3) 断桩:原因分析: (1) 施工过程中由于斜桩现象的出现或桩端、送桩杆不平整导致桩端应力集中, 使桩头爆裂; (2) 桩机施工压力值超高; (3) 桩机施工过程中桩机擅自移动机架进行校正桩位、桩身垂直度, 导致桩身断裂;施工结束后人工凿桩野蛮施工以及桩机施工后不合理的土方开挖; (4) 桩身材料质量问题。防治方法: (1) 控制桩身的垂直度, 避免斜桩的发生; (2) 控制最大终压力不超过桩身允许强度; (3) 桩机施工结束后合理的进行土方开挖以及凿桩施工; (4) 施工过程中应加强对管桩身的质量检查验收。
6 截桩情况
截桩由专业施工队伍施工, 提前标好截断位置。
存在的问题: (1) 人工截桩并采用人工现场破碎桩身, 当人力不足时, 影响施工进度。 (2) 部分管桩需截去2m~3m, 造成浪费, 产生的桩渣需要另外找清槽人员清理, 增加了人工和机械费用。 (3) 因设计标高变更需二次截桩, 影响工期。
7 接桩情况
分为不截桩桩顶与承台连接、截桩桩顶与承台连接、接桩桩顶与承台连接三种情况。浇灌桩顶填芯混凝土前, 应清除桩顶内壁浮浆。采用内壁涂刷水泥净浆或采用微膨胀混凝土等措施, 以提高填芯混凝土与管桩桩身混凝土的整体性。填芯混凝土应浇灌饱满, 混凝土强度等级不得低于C30。
存在的问题:桩顶填满泥土, 清洗内壁需人工掏土至1.5m, 并用高压水枪清洗, 增加了费用且影响施工进度。
预防办法:送桩时在管桩与送桩器之间垫一个与管桩外径相同的竹胶板, 拔出送桩器后, 泥土不会进入桩顶管芯。
8 结语
关键词:桥梁;预应力混凝土管桩;监理
中图分类号:TU712.2文献标识码:A文章编号:1000-8136(2009)21-0002-03
预应力管桩与沉管灌注桩相比具有自身的优点:管桩工厂化生产、质量易于控制和检查,施工速度快,沉桩质量比灌注桩有保证(特别是软土地基,沉管灌注桩因挤土效应容易产生断桩),施工现场噪音小、对环境污染小、振动小,对周围建筑物影响相对较小,因而在立交桥、城市高架桥中被广泛采用。预应力混凝土管桩是桥梁的基础之一,其施工质量直接关系着桥梁使用安全。但由于管桩基础是在地下施工,隐蔽性和技术性都很强,因此,必须更加严格地监理其施工过程,才能保证工程质量。在预应力管桩的施工前和施工过程中,对其进行严格的质量监理,能极大地保证工程质量安全。
下面主要从事前控制、施工中控制、施工后控制来阐述预应力混凝土管桩施工的质量监理工作:
1事前控制
前期工作阶段在监理工作中,事前控制是最有效的手段。预应力混凝土管桩工序的不可逆转性和隐蔽性决定了其前期监控工作的必要性。
1.1编订施工监理细则,做好资格审查和图纸会审,敲定施工方案。
(1)解本工程施工的特点与难点,根据工程验收规范和实际要求编制可行的监理实施细则。
(2)开工前,应审查施工单位现场项目管理机构的质量管理体系、技术管理体系和质量保证体系,审查承建单位的资格、技术与管理水平、以往的施工业绩、特殊工种人员上岗证书等。对承建商的开工申请报告和施工组织设计进行审核评定,监理人员应按工程地质、水文地质条件、邻近建筑物基础和管线情况及施打位置有否旧基础管线等障碍物情况,重点审核施工方案、施工机械及打桩顺序、桩机行走线路,尤其是关键工序的工程质量控制及保证措施,主要包括桩位控制、垂直度控制、焊接质量等是否符合要求。
(3)组织设计、施工等有关单位进行会审,研究工程地质勘察报告、桩位图、施工图、复核桩设计承载力等问题。同时,做好技术交底设计人员讲明设计意图和施工技术要点、监理人员明确质量控制标准、施工单位进行施工图答疑等。
1.2审查管桩及各种配件、施工设备合格情况
管桩入场必须具备出厂合格证及生产厂家资质证明,接桩用焊条、钢板或角钢材质规格应符合设计要求;焊条要有出厂合格证,钢板或角钢有质保书或检验报告。上述资料经监理确认后才能投入使用。进场的施工设备,符合现场的施工技术要求和环境要求,如:打桩锤重、桩机型号、设备噪音、主杆高度、垂直度等:检查打桩设备的安装和调试:压桩设备的规格,压力系统允许最大压力及加压龙门架的高度等。
1.3复核桩位放线及标高,打试验桩。
根据施工图,对桩位轴线放样情况及标高进行复核,定位允许偏差为:群桩20 mm,单排桩l0 mm。若超出范围必须重新定位,复核桩位标高,根据施工图及规范推算最大送桩范围(送桩不能深于设计标高及不宜深于2 m)。正式施工前必须先打(压)试验桩,确定桩长、最后贯入度和最后打锤击数(每米压力值及贯入速率)等技术指标并校验打(压)桩设备、施工工艺及技术措施是否符合要求(压桩机应根据土质情况配足额定重量)。试桩要求通知业主、质监站、设计单位、监理单位、总承包单位参加,共同确定收锤标准(终压力),并签证确认后,才能正式进行管桩施工。
2施工中控制
施工工艺流程(以锤击法施工为例):抄平放线 —— 桩机就位 —— 桩机调整 —— 吊装定位 —— 垂直检查 —— 打击贯入 —— 吊入上桩 —— 垂直检查 —— 焊接接缝 —— 打击贯入 —— 最终收锤 —— "N定记录 —— 桩机移位。
2.1原材料抽检
检查管桩是否采用图纸要求的类型(采用A型桩或AB型桩);管桩桩头处钢板与混凝土的结合有无缺陷,管桩桩身有无裂纹、麻面及粘皮等;检查桩尖是否采用图纸要求的类型(十字型、圆锥型、开口型),桩尖各部位采用的钢板是否符合规范及设计要求,焊接质量是否达到规范要求等。
2.2管桩施打
(1)打桩前应先在桩身及送桩器上作尺寸标记,以便在打桩时观测每次锤击桩的下沉量;常压蒸养的PC桩应不少于28 d的龄期方可施打。
(2)桩机的架设必须平稳,桩帽与桩端之间应设置弹性衬垫,衬垫厚度均匀。且经锤击压实后的厚度不少于120 mE,桩帽与桩锤之间应用竖纹硬木或钢丝绳叠盘作锤垫,厚度应取l50mE~200 mE;送桩器与管桩桩头之间应设置1~2层麻布袋或硬纸板作衬垫。
(3)桩尖材料及焊缝必须满足规程要求,桩尖定位的偏差不得大于20 mE。
(4)打桩应重锤低击,开始打桩时首先应用短落距轻打数锤,观察桩身与桩架、桩锤等是否在同一垂直线上,第一节桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于0.5%,打桩过程中,当桩身倾斜超过0.8%时,应设法纠正,当桩尖进入硬土层后,严禁强行纠偏,打桩过程中注意检查桩机工作情况和稳定性;检查机件是否正常,绳索是否有损伤,桩锤悬挂是否牢固,桩架移动和固定是否安全等。
(5)打桩时由专职施工员做好施工记录,开始打桩时,应记录每沉落lm所需的锤击数,并记录桩锤下落的平均高度,当下沉接近设计标高和贯入度要求时,应在一定的落锤高度下,以每落锤l0击为一阵击阶段,测量其贯入度并登记入表,并做收锤回弹曲线。
2.3垂直度控制
第一节管桩起吊就位插入地面时的垂直度不得大于0.5%,宜用长条水准尺或其它测量仪器校正。管桩施打过程中,桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合,若是采用压桩机,则夹具与桩身的中心线应重合。施打过程中如桩身突然倾斜,应令施工单位暂停施打,报于设计及有关人员研究处理,严禁用桩机本身移动调正。
观察管桩的贯入度(或沉桩速度)变化参照地质报告,观察管桩的贯入度(或沉桩速度)与地质是否相符,贯入度(或沉桩速度)有无突变,如发现突变则有可能是发生断桩,应令施工单位暂停施工,报与设计及有关人员研究处理。管桩允许尺寸偏差见表1。
2.4收锤标准
收锤标准应以到达的桩尖持力层,最后贯入度或最后1.0 m沉桩锤击数为主要控制指标;正常情况下,最后贯入度不宜小于20 mm/l0击;当持力层为较薄的强风化岩层且上履土层软弱时,最后贯入度可适当减少,但不宜小于15 mm/l0击。
2.5接桩
(1)在桩长度不够的情况下,应采用焊接接桩,焊接接桩的预埋铁件表面应清洁,焊接时,应采取对称焊接,以减少变形,焊接层数不得少于两层,内层焊渣必须清理干净以后才可施焊外层,焊缝应连续、饱满。
(2)当管桩需要接长时,入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5 m~1.0 m;接桩时上下段应顺直,错位偏差不大于2 mm。
(3)焊接时,上下端板表面应用铁刷子清刷干净。
(4)焊接后应自然冷却至少8 min方能继续施打,严禁用水冷却或不冷却即打。
3施工后控制
3.1产品保护
(1)妥善保护好桩基的轴线和标高与控制桩,不得碰撞和振动,以免引起位移。
(2)打桩完毕后基坑开挖,应制订合理的施工顺序和技术措施报监理部门审批,防止主体挤压引起的桩身位移的倾斜甚至断裂。
(3)截桩头应采用锯桩器截割,严禁用横锤敲打,以免造成断桩和产生横向裂纹。严禁施工机械碰撞或将桩头用作拉锚点。
(4)管桩顶应灌注不低于C30的填蕊砼,灌注深度不得少于2d,且不得小于1.2 m。
3.2工程验收
在工程验收阶段,监理人员的工作主要包括审阅成桩检测报告和质量评价两个部分:
(1)管桩检测:包括桩位偏差、桩身质量、桩的承载力检测等。该工程采用了应力反射法检测桩体质量,未发现三类以下成桩,检测合格。桩的承载力检测采用静载试验,规范要求:作静载试验的桩数不少于总桩的1%,且不少于3根,用两倍于设计值的压力进行测验,最大沉降不大于40 mm。
(2)质量评价:监理人员在完工后应根据桩基施工过程记录、成桩检测结果对施工质量做出评价报告,对工程可能出现的质量问题及处理意见作详细说明。质检合格后,才能进行桩承台施工。
预应力混凝土管桩是采用高强混凝土和预应力技术发展的一种混凝土构件,由于预应力混凝土管桩基的特殊性和隐蔽性,其施工质量需要监理单位进行全程控制。因为此桩的检测和补救措施难以得到设计要求,所以施工前、施工中的监理尤为重要。因此,监理人员必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程,事先提出质量控制和检验标准,监督施工单位严格遵守和执行,才能达到质量控制的目标,为建造高质量桥梁打下坚实的基础。
参考文献
1 黄宏炜.预应力混凝土管桩的监理要点[J].广东建材,2008(3)
2 戴冰法.预应力管桩施工监理若干问题探讨[J].福建建筑,2003(增刊)
3 田启虎.预应力混凝土管桩施工监理[J].广东建材,2008(3)
Discuss about Construction Quality Using Concrete Pipe
Zhou Lihong
Abstract:This paper show the importance of construction supervise using concrete pipe from the three periods as the prophase, during the construction and the later period. It is the good reference to ensure construction quality using concrete pipe.
梅 祥
(嘉兴欣创混凝土制品有限公司,314111)
摘要:具体分析了先张法预应力混凝土管桩生产过程中的各类质量问题以及所产生的危害,同时提出了相应的改进措施;并就混凝土管桩的质量缺陷可能对管桩施工带来的影响进行了剖析和研究。
关键词:混凝土管桩、质量问题、改进措施
0.前言
先张法预应力混凝土管桩的质量缺陷种类很多,如:合缝跑浆、端板倾斜、桩套凹陷和跑浆、局部磕损、桩身裂缝、内壁混凝土塌落和软浆、空洞和蜂窝等等,造成这些质量缺陷的原因很多,有原材料方面的问题,也有生产工艺、机械设备故障、工人操作不当等方面的问题。笔者通过实践,对管桩生产过程中经常发生的各类质量问题进行了研究,仔细分析了这些质量问题产生的危害,提出相应的改进措施,对减少和避免管桩的质量缺陷,提高产品质量,同时对降低桩基施工过程中管桩的破损,减少管桩企业的经济损失,有着十分重要的意义。
1.原材料质量
1.1 容易发生的质量问题:
⑴ 水泥偏细,砂、石含泥量超标。⑵ 端板偏薄,丝牙不好。1.2 产生的危害:
⑴ 混凝土强度降低,管桩“软浆”。
⑵ 张拉后,端板不平整,端板倾斜或局部凹陷。
1.3 改进措施:按规定的质量要求检验,不合格的原材料不许使用。
2.钢筋骨架加工
2.1 容易发生的质量问题: ⑴ 钢棒下料长度长短不一。
⑵ 镦头时电流过大,影响镦头强度。
⑶ 钢筋骨架成型时,散笼情况经常发生。
⑷ 对相同直径,中心距DP值不同的钢筋骨架成型时,不更换铜盘。2.2 产生的危害:
⑴ 装头时,镦头易露出端板,张拉后应力不均匀,管桩易出现裂纹。⑵ 张拉时,镦头易拉坏。
⑶ 散笼不绑好,易造成露筋,桩身抗弯性能下降。⑷ DP值不同,不更换铜盘,易造成管桩内壁露筋。2.3 改进措施:
⑴ 下料工加强自检,巡检员抽查,按规定要求下料。⑵ 新操作工进行镦头时,一定要调整好电流大小,并且镦头强度要经试验室检验合格后,才能正式开始镦头。
⑶ 滚焊工应查找散笼原因,是设备故障应及时维修,合模工应在布料前将散笼绑好。
⑷ 中心距DP值不同的钢筋骨架成型时,滚焊工要更换铜盘,巡检员应加强检查督促。
3.脱模、清模、装配
3.1容易发生的质量问题:
⑴ 钢模清理不干净,脱模剂涂抹不均匀,模底积液太多。⑵ 张拉板、固定板上及洞眼内的残留混凝土不清理干净,也不刷油;张拉板、固定板和端头板装配时,张拉螺丝拧不进,装头工用风炮硬打进去。
⑶ 端板装好后,桩套不刷油或只刷一半;骨架吊入模内时,安放不到位。3.2 产生的危害:
⑴ 合缝槽、模边清理不干净,造成合缝螺丝拧不紧,合缝跑浆;脱模剂涂抹不均匀,管桩易粘模,模底积液太多,影响管桩外观质量。⑵ 张拉板和固定板有残留混凝土,与端板平面接触不好,张拉时易造成端板的倾斜或变形;张拉时,硬打进去的张拉螺丝被拉掉,端板倾斜,张拉应力不足,管桩易断裂。⑶ 桩套不刷油或只刷一半,影响管桩外观质量;桩套没有贴紧钢模内壁,易造成桩套凹陷、跑浆,桩头砼强度降低,易打碎。3.3 改进措施:
⑴ 清模工要认真将钢模清理干净,特别是合缝槽、模边不能有砼残渣;脱模剂涂抹要均匀,模底不能有积液;班组长要经常检查,巡检员应加强巡查督促。
⑵ 张拉板、固定板上的残留混凝土要清理干净,和端头板装配时,洞眼一定要对齐,张拉螺丝全部拧进后,再用风炮对称拧紧;端头板进货验收时,要用张拉螺丝拧一下,丝牙不好的要退货。
⑶ 端板装好后,桩套要全部刷油;骨架吊入模内时,桩套要紧贴钢模内壁,凹陷的裙边要整理好。
4.混凝土配料、搅拌
4.1容易发生的质量问题:
⑴ 挂钩工报数时,把管桩规格报错,混凝土配料不准。
⑵ 计量系统故障,混凝土原材料计量不准确,造成混凝土配合比不准确。
⑶ 下雨天,没有按砂、石含水率的增大,相应增加砂、石的用量,拌出的混凝土料偏少;同时混凝土的用水量也没有进行相应调整,搅拌出的混凝土忽干、忽稀,坍落度控制不好。
⑷ 搅拌机出料口没有关好,干料漏到分料车内。4.2 产生的危害:
⑴ 混凝土配料过多或偏少,造成管桩超厚或偏薄。
⑵ 对混凝土的和易性、坍落度和强度都有影响,最终影响管桩质量。⑶ 混凝土料偏少,管桩偏薄;混凝土坍落度过小,管桩易出现蜂窝、麻面现象;混凝土坍落度过大,离心时水难以泌出,混凝土不密实,产生挂浆现象。
⑷ 干料从分料车放到管模内,造成管桩报废。4.3 改进措施:
⑴ 挂钩工报数要认真准确,班组长要加强检查监督。
⑵ 定期对计量系统进行校正与检测,确保混凝土原材料计量准确无误。
⑶ 试验室要根据砂、石含水率的变化,调整好混凝土配合比并通知搅拌工;搅拌工要控制好混凝土的用水量,保证混凝土的坍落度在一定范围内。
⑷ 发现出料口关不好,要查找原因,已放到管模内的干料,合模班要及时处理掉。
5.布料、合模
5.1容易发生的质量问题:
⑴ 缺损的合模螺丝不及时更换,合模螺丝打不紧。
⑵ 散筋笼子不绑好就布料,桩头部位的环筋不放入桩帽内,桩帽内的砼不塞满、捣实。
⑶ 桩套凹陷不整理好或合模时将桩套碰凹陷。⑷ 地上的废料末经处理随意加入管模内。5.2 产生的危害:
⑴ 合缝跑浆,甚至漏通穿孔。
⑵ 环筋脱焊点不绑牢,环筋错位,管桩性能降低,易断裂;桩头内无环筋或砼不密实,桩头易打碎。
⑶ 端板裙边与桩身接合部跑浆,桩头混凝土疏松、不密实,桩头易打碎。⑷ 造成桩身蜂窝、麻面,甚至报废。5.3 改进措施:
⑴ 缺损的合模螺丝要及时更换,合模螺丝要打紧;班组长要加强检查督促。
⑵ 散笼要用铁丝绑牢,端部环筋要放入桩帽内,桩帽内的砼要塞满、捣实。
⑶ 凹陷的裙边要整理好,才能合模。
⑷ 废料末经处理不得加入管模内。
6.主筋张拉
6.1容易发生的质量问题:
⑴ 主筋张拉时拉不到规定的应力值或张拉后主筋滑移,造成张拉应力不足。⑵ 张拉应力过大,镦头被拉掉,或端板被拉倾斜。⑶ 主筋还没有拉到规定的张拉应力就被拉断。6.2 产生的危害:
⑴ 管桩起吊后发“软”不直,桩身易产生环向裂缝。
⑵ 张拉应力损失,管桩抗弯性能下降;端板被拉倾斜,管桩报废。
⑶ 拉断的主筋如不更换后重新张拉,管桩报废。6.3 改进措施:
⑴ 要严格按照规定的张拉控制应力进行张拉,巡检员要加强检查督促。
⑵ 张拉工要防止超张拉,镦头被拉掉,或端板被拉倾斜,要及时汇报更换。⑶ 试验室要加强钢棒的力学性能检测;骨架滚焊时,要防止电流过大,烧伤主筋,拉断的主筋要及时更换。
7.离心成型
7.1容易发生的质量问题:
⑴ 钢模在离心成型时,跳动剧烈,离心高速打不上去;
⑵ 离心工不按规定的离心制度离心成型,随意缩短离心时间。
⑶ 离心后余浆不倒干净就下池蒸养。7.2 产生的危害:
⑴ 混凝土中的水,不能充分泌出,离心后有“软浆”,砼不密实。
⑵ 混凝土不密实,混凝土强度降低。
⑶ 管桩内有余浆,影响管桩外观质量。
7.3 改进措施:
⑴ 机修工要对变形的钢模和同心度不好的离心机及时维修;高速打不上去时,离心工要适当延长离心时间。
⑵ 离心工不得随意缩短离心时间,巡检员要加强检查督促。
⑶ 行车工要将余浆到净后,再将管桩下池蒸养。
8.蒸汽养护
8.1容易发生的质量问题:
⑴ 蒸汽压力不足,蒸养时间不到,提前拆模。
⑵ 蒸养池内积水不及时排除,蒸养温度上得慢。8.2 产生的危害:
⑴ 混凝土拆模强度不够,管桩易粘模、裂缝、甚至报废。⑵ 影响蒸养效果,浪费蒸汽和能源。8.3 改进措施:
⑴ 锅炉房要保证蒸汽压力,蒸养工要确保蒸养时间,拆模班组不得提前拆模。
⑵ 蒸养工发现蒸养池内有积水,要通知车间派人排除。
9.高压蒸养
9.1容易发生的质量问题:
⑴ 高压蒸养时,压力和时间不足,温度达不到1700C-1800C;
⑵ 降压时间过短,排汽不均匀、过快,以及管桩出釜后与环境温差过大; 9.2产生的危害:
⑴ 混凝土强度得不到保证,桩易打坏。
⑵ 易造成混凝土呈脆性,桩身出现温差裂缝。9.3 改进措施:
⑴ 按照规定的压力、温度和时间进行高压养护。
⑵ 严格按照高压蒸养操作规程的规定进行操作。
10.结论
管桩混凝土强度达不到设计要求,铜棒镦头露出端板,端板倾斜,桩套凹陷跑浆后造成桩端混凝土不密实,桩帽内没有环向筋,以及桩身偏薄,合缝跑浆穿孔等等质量问题是管桩在施工过程中桩头被打碎、桩身被夹断的主要原因,管桩生产企业对此要有针对性的措施加以解决。
通过对混凝土管桩生产过程中质量问题的分析研究,对其所产生的危害有了充分的认识,采取相应的措施加以改进是减少产品质量缺陷的有效途径。
参考资料:
近年来,静压高强预应力混凝土管桩,以其单桩承载力高,施工方便工期短,造价低穿透力强,有利环保,保障安全,文明施工的特点在我市得到了广泛的应用,下面就学习规范和工作实际谈谈对规范的认识和体会:
一、预应力管桩分锤击贯入法、静力压入法和引孔压桩法
二、几个术语及符号
1、管桩基础:由打(压)入土(岩)层中的管桩和连接于桩顶的承台共同组成的(构)建筑物基础。
2、锤击贯入法:利用打桩设备的锤击能量将桩沉入土(岩)层的施工方法。
3、静力压桩法:利用静载将桩压入土(岩)层的施工方法。
4、引孔压桩法:预先用钻机在桩位处钻孔,然后将桩体放入孔内,在用压桩机施压的作业法。
5、单桩竖向极限承载力:单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适继续承载的变形时所对应的最大荷载。
6、单桩竖向承载力特征值:荷载试验中单桩允许变形所对应的压力值,其最大值不得大于单桩竖向极限承载力的二分之一。
7、终压力值Fze:达到终压控制标准而终止压桩时的最后压桩力。
8、复压、静压桩施工终压后,经间隔一段时间再次施压作业法。
9、填芯混凝土:灌填在管桩顶部内腔的混凝土,一般采用微膨胀砼。
10、管桩桩身结构竖向承载力设计值。
三、关于管桩的规格和质量 管桩规格
1、按砼强度及壁厚:
预应力高强砼管桩PHC 砼≥C80
预应力砼管桩P C C80≥砼≥C60
预应力砼薄壁管桩 PTC C80≥砼≥C60
PHC、PC桩壁厚一半为70-130 , 大直径壁厚可达150mm
2、按抗弯性能及砼有效预压应力值分为A型、AB型、B型、C型
3、薄壁管桩由于耐久性和抗裂性较差,不宜在我省使用,宜选用PHC桩或PC桩,桩基础设计等级为甲级的桩基应选用PHC桩。
管桩质量:
1、尺寸允许偏差附录D 壁厚+20 /0,桩身弯曲度≤L/1000
2、管桩的外观质量应符合附录E
表面裂缝:不允许出现环向和纵向裂纹。内外表面露筋:不允许。管桩的砼强度必须达到设计要求,常压蒸汽养护应满10小时后再进行高压蒸汽养护,龄期亦应满10小时。
四、关于岩土工程勘察报告
1、勘察应按初步勘察和详细勘察两个阶段进行,当建筑平面布置已确定,且场地附近有岩土工程资料时,可根据实际情况直接进行详细勘察。
2、详细勘察报告宜包括以下内容1-15条
3、注意查看地质报告地下水或土对管桩的腐蚀性,工程勘察时,应取水试样或土试样对管桩进行腐蚀性试验。
五、关于管桩基础设计
根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用程度,将桩基基础设计分成三个设计等级,甲级、乙级、丙级。管桩的选用原则
1、PHC桩、PC桩适用于非抗震和抗震设防裂度6度、7度、8度地区,对于8度地区或不良场地上的重要建筑需提高设防烈度8度设计时,应根据建筑物情况及桩基实际受力状况,按所选桩型的各项力学指标加以选用并采取相应的构造措施。
2、设计等级为甲级的桩基应选用AB型或AB型以上的且产品质量等级为一等品或优等品的PHC桩;不得使用A型桩,10层(含10层)以上高层建筑宜选用AB型或AB型以上且产品质量为一等品或优等品的PHC桩。
3、抗拔桩除桩接头应用特殊的措施外应选用AB型或AB型以上且产品质量等级为一等品或优等品的PHC桩,不得使用A型桩。
4、在地下水、地基土对砼,钢筋有弱腐蚀性环境下应用的管桩基础,应选用AB型或AB型以上且产品质量等级为一等品或优等品的PHC桩
5、在地下水、地基土对砼、钢筋有中等腐蚀性的环境下应采用管桩基础,应选用管径Φ≥400,保护层较厚的AB型或AB型以上且产品质量等级为优等品的PHC桩,(并应符合本规范5.3.6条)其接头宜采用机械快速接头,连接销和连接盒内应涂上防腐漆;外加电焊封闭;设计等级为甲级的基础工程宜采用电焊封闭的封闭型桩尖。
6、在地下水、地基对砼、钢筋有强腐蚀的环境下应用的管桩基础,除接头等应采用防护措施外,应针对不同的腐蚀介质选用适用的水泥和外加剂进行特制,应选用Φ≥400且B型以上,钢筋保护层厚度较大且抗裂度较好的管桩或按设计要求进行特别制作,但选用的管桩产品质量等级必须是优等品。
单桩竖向承载力特征值的确定
1、设计等级为甲级、乙级的管桩基础,单桩竖向抗压承载力特征值应通过单桩竖向静荷载试验确定。
2、设计等级为丙级的管桩基础,可根据原位测试和经验参数综合确定。
3、初步设计阶段当根据地基土的物理力学指标与承载力参数等经验关系估算单桩竖向承载力特征值,按下式计算:
Ra=Up∑qsia×li+qpa×Ap
4、除按地基岩土条件确定管桩的竖向承载力特征值外,桩身混凝土强度应满足桩的抗压承载力设计要求 Q≤Rp Q-相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向压力设计值;Rp-管桩桩身结构竖向抗压承载力设计值。
设计构造要求
一、管桩与承台连接时管桩顶部的填芯砼应是掺微膨胀剂的无收缩砼,浇注应饱满。浇注深度不得小于3D且不得小于1.5M,砼强度等级不得低于C30.二、管桩与承台连接时,桩顶嵌入承台深度不小于50mm,伸入承台内的纵向钢筋应符合下列规定
1、对于抗拔桩应加强桩与承台间的锚固,宜将桩的纵向钢筋全部锚入承台内,对于非抗拔桩,可利用桩的纵向钢筋或另加插筋锚入承台内。
2、当采用桩的纵向钢筋直接与承台锚固时,锚固长度不得小于50倍纵向钢筋直径且不小于500mm。
3、当采用插筋时,插筋数量当D=300-600时,可取4Φ16-4Φ20(后者用于D=600管桩),插筋锚入承台长度应按计算确定且不宜小于35倍钢筋直径。
防腐蚀要求
1、弱腐蚀环境应选用AB型以上且产品质量等级为一等品或优等品的PHC桩,焊缝厚度应壁常规增加2mm,接头位置不应选择在地下水变化区段。
2、中等腐蚀的环境,选用AB型或AB型以上产品质量等级为优等品的PHC桩外,其接头宜采用机械快速接头。连接销和连接X内应涂上防腐漆,外加电焊封闭。
3、强腐蚀环境,应选用特制的管桩产品外,其它防护措施包括接头按5.3.6条,并应采取有效措施。
六、关于管桩基础施工
开工前应具备下列文件和资料
1、拟建场地的岩土工程勘察报告;
2、现场可供参考的试桩资料;
3、桩基础设计图,设计人员技术交底及图纸会审记录;
4、拟建场地周围建(构)筑物、地下管线、高空线路、临边马路等相关的技术资料;
5、主要施工设备的技术性能资料;
6、经检查批准的施工组织设计或施工方案;
7、管桩出厂合格证、产品说明书及质量检验资料;
8、专业分包合同,管理人员委派书,施工单位质量管理体系;
9、监理合同,监理对施工组织设计审查等资料,监理委派书; 施工现场条件要求
1、场地清楚桩位位置的原建(构)筑物基础及地下障碍物;
2、施工场地应平整,排水畅通,坡度宜小于1%。压桩机船型履靴的接地压强一般要求120-140KPa,当场地不能满足施工要求时,应对其采取加固处理措施;
3、当桩基施工可能影响周围建(构)筑物,地下管线边坡道路等正常使用和安全时,应预先采取有效的保护措施,并跟踪监测。
管桩基础施工前,应在现场进行沉桩工艺试验,并按规定进行静载试桩。
压桩机的选择
1、静压沉桩可采用顶压式沉桩或抱压式沉桩,一般采用抱压式沉桩机,抱压式沉桩宜采用多点均压式夹桩机构,压桩机型号及配重的多少可根据设计要求确定的压桩力,场地岩土工程勘察报告或根据试桩资料选择。
2、压桩机应配足配重,最大压桩重量(包括桩机自重和配重)不得小于设计的单桩极限承载力,且不小于终压值的1.2倍,压桩机的最大压桩力应是压桩机的机架重量加上配重再乘以0.9.沉桩规定
确定静压桩的终压标准,静压桩的终压标准应以现场试压桩的试验结果确定,试压桩不少于3根,也可参考当地条件相似工程的施工经验确定。
1、当终压力值受到各种条件的限制而达不到根据当地经验预估的终压力值时,宜按实际情况降低单桩竖向承载力特征值的取值,不得任意增加复压次数,复压时稳压压力不得小于终压力,稳压时间宜为5-10s。
2、对于桩基基础设计等级为乙、丙级的静压桩,其终压力标准要进行现场试压桩的试验,且当地施工经验较少,尚未建立符合当地情况的终压值与桩的竖向承载力特征值相关关系时,静压沉桩的终压标准可按设计桩长和标高为准,终压力作为参考,在施工前可先施工2-3根桩,待24小时后采用与桩的极限承载力相等的压桩力进行复压,如果桩身不下沉,即可按该设计桩长和标高进行全面施工,否则应进行调整。
3、当采用抱压式液压桩机时,桩身允许抱压最大压桩力宜满足下列要求
PC桩 Pjmax≤0.55(fce–Gpc)A PHC桩 Pjmax≤0.50(fce–Gpc)A
式中Pjmax—桩身允许抱压压桩力
Fce—管桩离心砼抗压温度,对于C60的PC桩取fce=60MPa 对于C70的PC桩取fce=70 Mpa,对于C80的PC桩取fce=80 Mpa
Gpc—管桩砼有效预应力,当管桩说明书上未列Gpc=5 Mpa。沉桩过程应符合下列规定:
1、首节桩下沉时垂直度偏差不大于0.5%,桩机要求调整水平,沉桩时采用经纬仪在两个方向投测
2、每一根桩应一次连续沉桩到底、接桩、送桩,中间不得无故停歇,尽可能缩短休歇时间,尽可能避免在接近持力层时接桩。
3、当桩端持力层为遇水软化的风化岩(土)层时,打桩施工应根据设计要求进行管桩端封底砼施工。
沉桩顺序应符合以下要求
1、对于密集桩,自中间向两个方向或向四周对称施工。
2、根据桩长和桩顶设计标高,宜先沉长桩后沉短桩。
3、根据管桩的规格宜先大后小。
4、根据建筑物设计的主次宜先主后辅。
5、根据整个工程布桩的疏密程度,若相差较大,宜先密后疏。接桩、送桩、截桩
1、管桩的接长可采用桩顶端板圆周坡口槽焊接或机械啮合接头连接法。焊接宜采用二氧化碳气体保护电弧焊,也可采用手工电弧焊。
2、当管桩需要接长时,其入土部分桩身的桩头宜高出地面0.5-1.0M,以便操作。
3、下节桩的接头处宜设导向措施,以方便上节桩就为,接桩时上下节对接偏差不宜大于2mm。
4、管桩对接前,应用钢刷清理上下桩节端板,坡口处应刷至露处金属光泽。
5、焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4-6点,待上下桩节固定后拆除导向箍,再分层施焊,施焊宜对称进行。
6、焊接层数宜为3层,不得小于2层,内层焊渣必须清理后再施焊外一层。焊缝应连续饱满,其外观质量应符合二级要求。
7、当采用手工电弧焊时,施焊宜由两个持证上岗的焊工对称进行,施焊Φ400以上管桩宜为二层三道,焊接时间不宜过短也不宜过长,两个焊工对焊时,正常情况下 Φ300的,8-10分钟;Φ400的,12-15分钟;Φ500的,宜为15-22分钟;Φ600的宜为22-28分钟。
8、略--。机械啮合接头。应该要求机械啮合接头
9、焊接好的接头应自然冷却后,才可继续沉桩,自然冷却时间不应小于8分钟;手工电弧焊的自然冷却时间不应少于5分钟;二氧化碳气体保护焊的自然冷却时间不应小于3分钟,严禁用水冷却和焊毕即沉。
10、送桩应用专用送桩器,不得用工程桩做送桩器。
11、截割桩头宜采用电动锯桩器。
遇到下列情况之一应暂停沉桩,并及时与设计监理等有关人员研究处理:
1、压桩力或贯入度突变;
2、桩头混凝土剥落、破碎;
3、桩身突然倾斜、跑位、沉陷;
4、地面明显降起,邻桩上浮或位移过大;
5、总锤击数超过有关规定; 偏位补桩
1、在沉桩过程中发现桩位误差过大,超过规定且偏差将使桩的受力产生不良影响时,应及时进行补桩,补桩位置和规格应由该基础的设计单位确定,补桩的规格应根据受力情况采用相同规格或直径稍小的桩
2、当发现偏差时桩机已离开现场,或再进入现场确有困难,若桩位误差过大对受力产生不良影响时,宜采用锚杆静压桩法补桩。
3、如桩位除偏心外,还伴随产生桩身倾、,断裂等现象,应通过质检部门检测,并提供检测报告,说明桩的偏位大小和方向,倾斜度和断裂位置等情况,由当地质量管理部门组织有关专家及设计、施工、监理等部门共同研究处理方法。
4、若桩位偏位较小且偏位对桩不会产生水平力和拉拔力时,可考虑采取高压旋喷桩进行补桩。
5、补桩后应对相应的桩台、地梁进行相应加固处理。冬季沉桩
1、冬季沉桩或越冬工程桩,沉桩后的桩顶标高宜在地表以下至少1M处,或采取措施加以覆盖防止桩周土冻胀将桩拨裂。
2在饱和淤泥质粘土地区沉桩,为避免施工时陷机现象,可利用冬季在坚硬的冻土层上沉桩加快工程进度,提前躲开场地翻浆期。
3、冬期施工桩接头焊接应采取相应的措施,焊条烘焙,气体保护焊,二氧化碳纯度不低于99.5%。
七、关于桩基验收 进场验收
1、管桩的桩身质量检测标准见表8.1.2
2、桩位的允许偏差见表8.1.3
3、电焊接桩焊缝检验标准见表8.1.4。
4、管桩运入工地后,打桩单位,监理(建设)单位应对成品桩质量进行检验,并要求生产厂家提供产品合格证和抗弯性能检测报告。
5、对成品桩质量有怀疑时,可采取破开桩身检查配筋。施工检查验收
1、施工期应检查接桩用电焊条产品质量。
2、桩位的放样允许偏差为:群桩20mm,单排桩10mm。
3、检查测量放线、桩位、标高以及测量控制点。
4、查看管桩进场堆放情况,督促施工单位加强自检,不合格桩限期清理退场。
5、沉桩过程中,检查桩身垂直度、接桩数目控制、桩身有无断裂等。
6、检查接桩焊接质量,上下两节桩中心位置、偏差,节点弯曲失高以及焊结停歇时间。
7、沉桩过程中,检查桩身每米进尺的压力值、最后成桩的压力值以及沉桩途中的压力值变化情况,要特别注意压力值的突变状况。
8、沉桩过程中还要定时查看已施打的桩有无异常是否侧移、回弹、冒桩或急剧下沉等情况。
9、经常复测桩的中心位置偏移偏差。
10、通过水准仪控制桩的压入深度和桩顶标高
11、复核施工单位沉桩记录
12、沉桩过程中检查桩身是否有破坏情况
13、送桩时,严格检查送桩垂直度,送桩深度并检校送桩器 竣工验收
竣工验收应提交的资料
1、设计文件和修改变更通知;
2、岩土工程勘察报告;
3、工程测量、定位放线记录;
4、开、竣工报告;
5、施工组织设计;
6、图纸会审记录;
7、技术交底资料;
8、试桩记录;
9、管桩的出场合格证和抗弯性能检测报告;
10、管桩的进场验收记录;
11、管桩的焊接材料合格证和检验报告;
12、管桩的接桩隐蔽验收记录;
13、管桩的沉桩施工记录;
14、桩基工程竣工图;
15、质量事故处理记录;
16、桩基承载力检测报告和桩身质量检测报告;
17、桩基工程质量控制资料核查记录;
18、管桩分项工程质量验收记录;
19、桩基工程质量验收报告。监督机构应对建设单位的下列行为进行抽查:
1、施工前办理质量监督注册、施工图设计文件审查、施工许可(开工报告)手续情况;
2、按规定委托监理情况;
3、组织图纸会审、设计交底、设计变更工作情况;
4、组织工程质量验收情况;
5、原设计有重大修改、变动的、施工图设计文件重新报审情况;
6、及时办理工程竣工验收备案手续情况。监督机构应对施工单位的下列行为进行抽查:
1、施工单位资质、项目经理部管理人员的资格、配备及到位情况;主要专业工种操作上岗资格、配备及到位情况;
2、分包单位资质与对分包单位的管理情况;
3、施工组织设计或施工方案审批及执行情况;
4、施工现场施工操作技术规程及国家有关规范、标准的配置情况;
5、工程技术标准及经审查批准的施工图设计文件的实施情况;
6、检验批、分项、分部(子分部)、单位(子单位)工程质量的检验评定情况;
7、质量问题的整改和质量事故的处理情况;
8、技术资料的收集、整理情况。监督机构应对监理单位的下列行为进行抽查:
1、监理单位资质、项目监理机构的人员资格、配备及到位情况;
2、监理规划、监理实施细则(关键部位和工序的确定及措施)的编制审批内容的执行情况;
3、对材料、构配件、设备投入使用或安装前进行审查情况; 4.对分包单位的资质进行核查情况;
5、见证取样制度的实施情况;
6、对重点部位、关键工序实施旁站监理情况;
7、质量问题通知单签发及质量问题整改结果的复查情况;
8、组织检验批、分项、分部(子分部)工程的质量验收、参与单位(子单位)工程质量的验收情况;
【关键词】管桩设计;施工方法;质量控制
1、工程概况
某标段工程地理位置位于山区,地质结构情况较复杂,高架桥下部结构桩基施工范围内的地质条件为卵石、圆砾、细砂层,不利于钻机钻孔施工,故该工程采用人工挖孔进行桩基施工。
该标段90号轴设计桩长36m,91、92号轴设计桩长42m,93~96号轴设计桩长40m,97号轴设计桩长30m。
桩基开挖施工时,90号轴桩基施工自地表以下25m深处遇地下水及大块漂石,97号轴桩基施工至26m深处时,遇流沙层。
根据90号轴及97号轴桩基施工现场地质情况分析,该标段90~97号轴段实际地质情况为砂卵石及大块漂石,自地表以下26~34m深度内为流沙层,按原设计进行桩基施工无法成孔。
为保证施工安全、工程质量及进度,该标段91~96号轴下部结构选用大直径管桩基础。
2、大直径管桩设计
大直径管桩直径D=7.0m,d=6.0m,桩长14.5~16.5m。
桩身为C50混凝土现场浇筑,桩壁厚50cm,采用自平衡技术分段下沉成桩,桩身内回填砂石(见图1)。
3、主要施工方法及技术措施
3.1施工工艺流程。
打设混凝土锚桩→首节管桩基坑开挖(支护)→预埋钢刃角→第1节管桩钢筋混凝土结构→全断面除土→第1节管桩下沉→第2节管桩钢筋混凝土结构→全断面除土→第3、4节管桩钢筋混凝土结构→全断面除土→顶压下沉→封底钢筋混凝土结构→管桩内回填砂石→封顶钢筋混凝土→桩侧压浆(见图2)。
3.2锚桩施工。
依据设计图纸,每棵管桩设4棵锚桩,桩径D=0.8m,桩长8m。
测量人员采用全站仪统一测放各锚桩准确位置。
锚桩及顶压设备(见图3)。
3.3基坑支护施工。
基坑土方先采用机械开挖2m,做好坑口圈梁和已开挖段的锚喷护壁后,其余部分采用人工开挖,步距1m,每步开挖完成后马上进行锚喷护壁,每步严格检查验收,并待护壁混凝土强度达到5MPa后才可继续开挖。
3.4基坑内浇筑第1节管桩。
管桩下端设钢刃角,上端预埋拉杆连接螺母,第1节管桩浇筑完成达到下沉强度后在管内全断面除土,靠自重可完成第1阶段下沉(见图4)。
3.5浇筑第2节管桩。
下端设钢板滑动套筒与第1节管托相连接,管壁预留拉杆孔道。
接高浇筑后,安装中继间顶镐并穿入拉杆与第1节管桩连接,在第2节管桩顶部安装拉杆千斤顶,安装工作完成后开始第2阶段管内除土,当管桩不再靠自重继续下沉后开始第3阶段下沉。
3.6管桩内除土,中继间千斤顶顶压下沉。
管桩内全断面除土,在刃角下超挖,用中间的顶镐压第1节管桩下沉一个行程,随后用拉杆千斤顶压第2节管桩跟进一个行程,如此重复直至桩顶接近地面时,接第3节管桩,同时在2、3节管桩之间安装顶镐,并移装拉杆千斤顶到第3节管桩顶。
第3节管桩制作安装完成后,如上述循环顶压管桩,沉入第3节管桩,继续自平衡下沉至预计深度。
3.7扎钢筋浇筑底板混凝土。
管桩下沉达预定深度后,由刃角向下挖深1.5m,扎钢筋浇筑混凝土底板封底。
管桩封底后,桩内逐节回填砂石,并由下向上逐个拆除千斤顶,连接管壁钢筋并浇筑混凝土,封闭各千斤顶的工作位置。
3.8封闭中继间工作程序。
1)中继间压缩到收缩闭合状态,上下节管桩间距达到最小值(20cm),环向设垫块垫实;卸落中继间千斤顶,放松拉杆,桩顶拉杆千斤顶回油卸载;2)上节管桩预埋钢板滑动套,在管桩内用贴角焊与下节管桩预埋钢板沿周圈连续焊接;3)上节管桩预埋连接钢筋,内外两层逐根与下节管桩预埋连接板焊接;4)下节管桩拉杆孔道压注水泥浆,将拉杆锚固于孔道中作为管桩结构受拉(弯)钢筋的一部分;5)在管桩内壁中继间部位支模,模板与管壁间留20cm杯口,高出中继间顶面20cm用拉杆紧固;6)浇筑无收缩混凝土至杯口顶面,加振捣使混凝土流动充满中继间。
3.9浇筑封顶混凝土后再管壁外侧压浆。
由于施工过程中桩侧摩阻力受到部分削弱,设计要求采用管壁外侧压浆的施工方法提高桩基承载力。
管桩顶承台施工完成后,实施桩侧压浆。
按附图在距管壁外0.2m处打入压浆管,压浆管深度超过管底约0.5m,桩侧注浆压力≥1.5MPa。
4、大直径管桩施工质量控制
作为首次应用大直径管桩这一新技术的工程,根据其施工特点,经过仔细分析,把控制下沉施工偏差作为质量控制要点,并在施工过程中严格控制,取得了良好的效果。
4.1下沉施工偏差控制标准。
沉井下沉应符合设计标高要求,沉井底面中心和顶面中心与其设计位置中心在平面纵横方向的偏差,均不得大于沉井高度的1/50,沉井斜度不大于1/50,矩形沉井平面扭转角偏差不得大于1°。
4.2下沉偏差原因及预防措施
4.2.1下沉偏差原因。
筑岛被水流冲坏或管桩一侧的土被水流冲空;管桩刃脚下土层软硬不均;没有对称地抽出垫木或未及时回填夯实;除土不均匀使管桩内土面高低相差过大;刃脚下掏空过多,管桩突然下沉;刃脚一角或一侧被障碍物搁住没有及时发现或处理;排水开挖时管桩内大量翻砂;土层或岩面倾斜较大,管桩沿倾斜面滑动;在软塑至流动状态的淤泥土中,管桩偏斜。
4.2.2预防措施。
事先加强对筑岛的防护,对水流冲刷的一侧可抛卵石或片石防护;随时掌握地层情况,多挖土层较硬地段,对土质较软地段应少挖,多留台阶,或适当回填和支垫;认真制订和执行抽垫操作细则,注意及时回填夯实;除土时严格控制管桩内土面高差;严格控制刃脚下除土量;及时发现和处理障碍物,对未被障碍物搁住的地段,应适当回填或支垫;刃脚处应适当留有土台,不宜挖通,以免在刃脚下形成翻砂涌水通道,引起管桩偏斜;在倾斜面低的一侧填土档御,刃脚到达倾斜岩面后,应尽快使刃脚嵌入岩层一定深度,或对岩层钻孔以桩(柱)锚固;可采用轻型管桩,踏面宽度宜适当加宽,以免管桩下沉过快而失去控制。
4.3采用偏除土的方法进行纠偏。
1)纠正偏斜时,可在刃脚高的一侧除土,刃脚低的一侧支垫,随着管桩的下沉,倾斜即可纠正;2)纠正位移时,可先有意识地偏除土使管桩向偏移方向倾斜,然后沿倾斜方向下沉,直至管桩底面中心与设计中心位置重合(或接近)时再将其纠正。
如位移量较大,一次完不成,可反复几次进行,使其逐渐移近中心位置,最后调整到使倾斜和位移都在允许偏差范围之内为止。
参考文献
[1]张瑞平,史佰通,龚维明.自平衡试桩法在桩基工程中的应用[J].广西土木建筑.(02)
预应力管桩施工工艺, 管桩采用锤击桩机施工时, 工艺流程如下:
确定桩位和沉桩顺序→定位放样→桩机就位→吊桩喂桩→桩身对中调直→锤击沉桩→接桩→收锤→桩头切割→桩质量检验。
一、确定桩位和沉桩顺序
施工应遵照如下顺序:当基坑不大时, 打桩应逐排打设或从中间开始分头向四周或两边进行;对于密集桩群, 从中间开始分头向四周或两边对称施打;当一侧毗邻建筑物时, 由毗邻建筑物一侧向另一方向施打;当基坑较大时, 宜将基坑分为数段, 然后在各段范围内分别施打, 但同样应避免由四周或两边向中间施打, 以防中间土被挤密, 桩难以打入, 或虽勉强打入, 但使邻桩侧移或上冒;当基础标高不一致时, 应先深后浅;当桩规格不同时, 应先大后小, 先长后短。
二、定位放样
测量人员要认真学习要施工的所有图纸。桩位放样应根据甲方及测量部门所提供的单体座标、控制点、利用J2经纬仪, 配合符合国家标准计量所认可的50米钢尺进行放样。放样时应根据设计图纸的要求做出各轴线的标志, 且做好四个角落, 八个方位及通长轴的控制点。控制点的埋设应牢固可靠, 不易损坏。放样人中的经纬仪操作者应配备两人, 一个测放, 一个复核, 相互交叉, 配合施工操作。放完样后, 通知甲方及测量部门或监理部门进行校核。桩圆心位置放样偏差不得大于20mm。
三、桩机就位
桩机就位前, 场地必须平整。桩架就位后应检查桩架的平稳性及垂直度, 若不稳定, 需抄垫平稳, 并使桩架垂直。桩机行走时, 应将桩锤放置于桩架中下部以桩锤导向脚不伸出导杆末端为准。
四、吊桩喂桩
吊桩分为两种起吊方法, 一是单点吊桩, 吊点应设在距桩上端0.3倍桩长处;二是双点吊桩, 吊点应设在距桩端0.25倍及0.5倍桩长处, 吊运时应速度缓慢并防止冲撞。起吊过程中, 如果起吊的管桩堆放时位于第三层, 则桩身从桩堆上落到地面时很容易造成桩身断裂, 此过程中要放缓起吊速度, 尽量避免断桩情况发生, 造成浪费。在这里顺便提一下桩的堆放方法, 管桩堆放场地必须平整、坚实, 堆放层数不宜超过三层;堆放桩的支撑垫木位置:当两点支撑时, 应设在距两端0.21倍桩长处;当三点支撑时, 应设在距两端0.15倍桩长及中点处。
五、桩身对中调直
桩身是否垂直于地面采用经纬仪来观测, 在桩身的两个垂直方向分别布置一台经纬仪, 调整经纬仪中线, 使其对准桩身边缘, 然后上下转动镜头, 观察中线是否一直和桩身边缘重合, 如果不重合, 则观测人员指挥桩机操作人员进行调整, 直至符合垂直度要求为止, 工程上要求垂直度不得大于0.5%。
六、锤击沉桩
正常打桩宜采用“重锤低击, 低锤重打”的方式, 打第一节桩时必须采用桩锤自重、冷锤或者短距离轻击将桩徐徐打入, 直至桩身沉到一定深度不动为止, 在这个施工过程中, 用经纬仪观测桩身角度变化情况, 如果桩身发生倾斜超过规范要求, 则要拔出重打, 直至满足规范要求, 之后转入“重锤低击, 低锤重打”进行正常施打。这里要多说一点, 在这个施工阶段, 锤击沉桩法不如静压沉桩法, 因为静压沉桩法用力比较均匀, 桩下行的速度也比较均匀, 如果出现垂直度偏差能够及时发现并调整。而现有的锤击桩机设备中, 也有一些加装了相应的卷扬机, 从而实现了锤击桩机和静压桩机的优势互补。
七、接桩
由于桩长一般较长, 一般都需要接桩, 这个时候就要考虑如何配置桩长, 使其既能满足设计深度要求, 也能避免材料的浪费。一根桩总接头数不宜超过3个。常用的接桩方法有焊接法、法兰螺栓连接法和硫磺胶泥铆接法。
八、收锤
对于承受轴向荷载的摩擦桩, 以标高控制为主, 贯入度作为参考;端承桩则以贯入度为主, 以标高作为参考。根据设计及试打桩标准确定的标高和最后三阵贯入度来确定可否成桩, 满足要求后, 停止锤击, 作好记录。
九、桩头切割
在桩打不下去的情况下, 高于设计标高的部分采用锯桩器截断, 严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩, 桩头切割应平整、整齐, 并做好保护措施, 防止桩头损坏。
十、桩质量检验
桩身检测通常有两种方法, 即无损检测和承载力检测。无损检测检测桩数应为施工总数的10%, 承载力检测检测桩数应为施工总数的0.2%, 检测单位应该具备相应的资质。
以上是本人在学习、工作过程中积累的一些经验, 希望对广大工程技术人员有所帮助。预应力混凝土管桩也是工程施工中常用的地基处理方法, 希望大家能好好学习, 好好掌握。
摘要:预应力混凝土管桩是道路、桥梁及房屋建筑工程中常用的地基处理方法, 其有适用面广、单桩承载力高、抗弯抗裂性能好、经济效益高、符合环保要求、成桩质量可靠、检测方便、缩短工期等众多优点, 因此在地基处理工程中, 被广泛采用。本文中以锤击法为例, 系统的论述了该种施工方法的施工工艺, 希望能对广大读者有所帮助。
【关键词】PTC;施工技术
1、PTC桩的特点
PTC管桩主要特点有如下三个方面:其一,管桩的单桩承载力高,而且管桩的环形截面在混凝土消耗量上相比其他状体有优势,所以在相同承载力的要求下,经济效益最好。其二,管桩的穿土层能力较强,只要施加3600KN以上的压力就可以穿过几米甚至十几米的中粗砂层,能够对桩长提供一定的保证。其三,与其他桩体相比,PTC管桩的抗压强度能够在70mpa以上,同时具有较强的抗裂弯矩,所以PTC管桩对恶劣地质条件的抵抗能力较强,在施工过程中基本不会出现裂桩、断桩等工程难题。
2、先张法预应力混凝土薄壁管桩|(PTC桩)施工前期准备工作
2.1 施工组织设计准备阶段
对PTC桩而言,在施工开始之前,相关施工单位应该根据前期的地质勘察报告和相应PTC桩体设计资料上结合施工单位实际和现场环境进行编制施工组织设计方案。方案中必须要对施工工序、方法、质量保证、安全保证等方面做出详细的规定。同时对PTC桩施工过程中所需要的材料、人员、设备、工艺等进行说明。应该在相关质量保证上做到人员负责制,保证施工现场的所有施工细节都在正常控制下,并且根据设计单位的施工图文件编制了桩位平面图,并与设计相对照,该桩位平面图作为开工报告的一部分报请监理组审批复核。
2.2 PTC桩的质量控制
根据《先张法预应力混凝土薄壁管桩质量标准》(JC888-2001)规定,工程中所采用的PTC桩必须达到合格等级以上。PTC桩生产单位按《先张法预应力混凝土薄壁管桩》JC888-2001的第8.3条进行联合检验满足要求后才可以进场,检测时,监理单位旁站检测。PTC进场后,监理单位、施工单位做外观检查:重点检查管桩表面平整,密实、无蜂窝、露筋、裂缝,桩顶无孔隙,预应力钢筋无断筋、脱头,合缝及包箍处不得漏浆。检查出厂合格证明:包括原材料的合格证,钢筋检测报告,预应力钢筋张拉记录,混凝土强度报告,桩体力学性检测,蒸汽养护记录等。
2.3 机械准备
2.3.1 静力压桩机:对普通地质而言,能够提供大于150t的压桩力的静压机即可,对特殊地质应该根岩土勘察报告进行适当的增加,压桩速度大于等于1m/min,压桩应该进行分段压入,每次压入1.5-2.0m为宜,严禁使用没有经过国家相关检测的机械以及经过私自改装的设备。
2.3.2 液压起重机;标准长度长挂车;推土机;自振型振动压路机
2.3.3 测量仪器包括:水准仪;经纬仪;全站仪;工程皮尺;钢尺;锤球绳等
上述设备和机械应该保证一定的数量,进而能够满足连续施工的日常施工要求。
2.4 现场清理与准备
2.4.1先清除地表。将地表的杂草、居民垃圾、生活垃圾等移除,对场地进行平整。在路基外缘开挖排水沟,部分多雨地段可以进行泄洪道的开挖。注意不能占用农田灌溉设施。
2.4.2 将地表土约20cm厚的土层进行松动处理,然后进行压实整平工作,压实过程保证压实度为85%,坡度应该保证2%的外向横坡,对部分地段可以铺设垫层来达到要求。
2.4.3 增加部分回填土(一般是灰土或者素土),继续压实,压实度应该大于85%,坡度同上。
2.4.4 保证施工场地内土的承载能力能够确保静压机的正常施工和移动。
3、PTC桩施工控制
3.1 桩位放样
根据相关设计方案和技术较低相关知识来确定桩位的坐标控制点,利用经纬仪、全站仪来进行桩位放样。对放好的样要进行相关标记工作,圆心处可以用木条来做标记。
3.2 压桩顺序
将压桩机运入场地,先对仪器的运行状态进行检查,确保设备处于正常工作状态时,按照设计打桩顺序对桩机进行定位调试工作。
桩的打入深度应该严格执行设计方案要求深度,原则上深度应该保持在8m-12m范围内,按照“长下短上”的原则压入桩的横向打桩顺序应该保证自中间向两边的顺序,对桥头的施工应该采取先桥头后路基的打桩工序,避免桥头部位出现桥拱效应。
3.3 压桩工艺
将桩身进行单点捆绑起吊工艺,放入桩机,调平之后开启纵向横向的移动油缸,进行桩位对中工作。在这项工作中应该用两个定点经纬仪来进行定位工作,确定垂直度符合设计要求。根据相关规范要求,在桩打入半米时应该进行垂直度校正工作,原则上应该在0.5%之内。进行压桩工作,压桩速度应该控制在1-2m/min为宜。
3.4 接桩及焊接工艺
桩体连接是应该保证打入桩的露出部分高度为1.0m左右,先在桩头加设定位板,然后将上下桩放入定位板内,利用定位板来进行桩对接工作。施工规范要求对位偏差应该在2mm以内。桩体连接处如果有空隙,应该采用铁片垫实然后进行焊接工作。在进行焊接工作时保证接头处的表面干净整洁,露出金属部分。焊接工艺采取对称焊接方法,焊接层数应该大于2层,保证焊缝的均匀和质量。对焊接工作完成的要保证焊缝厚度不得超过1mm,同时对气泡等焊接问题要进行检查,必要时可以采用超声波检查。相关要求可以参照《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205——2001)二级焊缝要求。焊接完成后要对焊缝进行一定的土层防护。
3.5 送桩或截桩工艺
送桩签,利用水准仪或者全站仪进行地面标高确定工作,并且全程定点对桩的送入过程进行跟踪,确保桩达到制定深度。桩体下段应该设置常规垫层,保证与送桩器的完整接触。在需要截桩时,应该对截桩之后的桩体质量进行保证,应该使用规定的设备进行截桩后的压入工作,避免用大锤砸入使桩体破坏。
4、PTC桩质量检验及验收
4.1 原始报表检查
施工原始报表应详尽、完整、如实地记录施工时间和工艺参数,完整的反映施工全过程。
4.2 工程质量控制指标及检验频率与方法
PTC桩施工质量要求和质量检验要求
检查项目质量要求和允许偏差检查规定备注
质量检查频率质量检查方法
桩位偏差要求±10cm抽查2%经纬仪或者全站仪检查纵横方向
第一节桩垂直度≤0.5%查施工和监理记录经纬仪或者全站仪测量
后续桩垂直度≤1%查施工和监理记录经纬仪或者全站仪测量
接桩时错位偏差 ≤2 mm 全部钢尺测量
焊接层数 ≥2层要进行全部目测
焊接点数 ≥6点的要采取全部目测
桩长度 ≥设计深度全部锤球法测
桩头标高偏差±5.0 cm 抽查2% 水准仪或全站仪测
桩身完整性符合设计要求 20% 进行低应变检测
单桩极限承载力 ≥1230KN ≥2% 静载试验
4.3 成桩检测
压桩结束后,需要对桩基进行检测,桩基检测依据设计要求采用《建筑基桩检测技术规范》及《基桩低应变动力检测规程》进行。检测的项目主要有桩身的完整性质量检测、单桩竖向抗压极限承载力检测。
5、结语
预应力混凝土管桩基础,因其在施工中具有低噪声、无污染、施工快等特点,比较适合用于公路工程。但是由于公路工程的地质差异性较大,所以导致PTC管施工难度也不尽相同,在施工过程中,对桩的质量控制、施工控制、安全控制等都存在的比较大的难度。本篇总结中难免存在片面或欠妥之处,恳请予以批评指正。
参考文献
[1]王国斌.软土层预应力管桩施工控制的难点与对策.2002
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