探析预应力高强混凝土管桩遇卵石层时的施工方法.pdf

第 5 期 ( 总 第 1 4 5 期 ) 嬗前 地 基 工 程 探析预应 力高强混凝土管桩 遇卵石层时的施工方法 王金淼 ( 福建地矿建设集 团公 司， 福 建 福 州 I 3 5 0 0 1 1 ) 摘要 本文通过对莆 田某 工业厂房建 筑工程基础 实例 与施 工经验 ， 阐述预应 力高强混凝土管( p x q c 管桩 ) 的施 工工艺。主要分析该基础工程采用引孔的施工方法， 克服地层对管桩施工不利因素， 管桩顺利施工， 以达到设计持力层 及承载力要求 ， 取得较好的综合效益。 关键词 P HC管桩 ； 施 工工艺； 引孔 0 引言 预应力高强混凝土管桩( 以下简称 P H C 桩) 具有桩身混凝 土 强度 高 ， 承载力 强 ， 成 桩质量可靠 ， 对 地质结构适 应性强 ， 运输 吊装方便 ， 施 工机械化程度高等特点 。在 当前 管桩工程 文明施工， 现场整洁， 不污染环境， 符合环保 的情况下 ， 其施 工周期短 ， 效 率高 ， 回报快 ， 施工现场简单 ， 便 于管理 ， 综合经 济效益好等诸多优点， 近十几年来得到广泛应用。但由于各 地区地质土层的差异， 特别是遇到砂层或卵石层时 ， 压桩过 程， 压力会骤增迅速达到设计终压力 ， 致使桩端持力层达不 到设计要求。因此， 必须采取有效措施或更改桩型等方法予 以处理 。 1 工程概况 ( 1 ) 莆田某工业厂房建筑工程共三栋三层厂房， 框架结 构 。工程基 础采用静压 P H C A型 q b 4 0 0 mm，壁厚 9 5 mm管 桩 ， 持力层为强风化凝灰岩 ， 设计桩长 1 4 0 m， 设计单桩竖 向承载力极限值 3 1 0 0 k N，施工终压力3 0 0 0 k N，送桩深度 0 9 01 4 0 m 。总桩数 3 7 3根。 ( 2 ) 工程地质条件。依据 工程地质勘察报告 提供的资 料 、 场地岩土体 自上而下为 ： 杂填土： 褐色 ， 主要成分为粉 质粘土， 含少量砂粒及碎块石 ， 层厚 1 4 0 3 5 m。粉质粘 土 ： 褐色， 褐黄色， 可塑， 厚 4 1 5 2 m。淤泥： 灰色， 流塑， 厚 2 6 6 2 m。 粉质粘土： 浅黄色， 灰黑色， 可塑， 厚 1 7 4 4 m。 淤泥质土： 灰黑色 ， 流塑， 厚 1 61 9 m。卵石： 褐色， 饱 和 ，稍密状态 。卵石含量 4 0 ，呈亚 圆 一圆形 ，粒径 3 O 5 0 m m， 个别大于 7 0 m m， 岩质较为坚硬， 层厚 0 6 4 6 m。 残 积粘性 土 ： 褐 黄 、 灰 白、 等色 ， 主要 为花 岗岩 、 闪长 岩 、 风 化残 积而成， 可见母岩残余结构， 可塑 一硬塑 ， 厚度 1 1 0 3 6 0 m。 强风化凝灰熔岩： 灰色， 主要成分为长石及石英， 岩体结构 为散体状 ， 岩体基本质量等级为V级。 2 施工方法及工艺流程 2 1 施工工艺流程 场地平整、 夯实一测量放线、 复核桩位、 测量标高一桩机 就 位一 挂 吊桩钢丝绳一起 吊桩一 桩尖入 土稳桩双 向校 正一 初步加压一检查校核桩身垂直度一正式压桩一观测、 校正桩 身垂直度一作压桩记录一 接桩一成桩一移机下一根桩。 2 _ 2 施工方法 采用 C Z Y 一 4 0 0型桩机 ， 1 6片夹持板静力压桩。 ( 1 ) 轴线、 桩位放样复合。 ( 2 ) 根据工程地质资料及实际压桩情况作为配桩参考， 做好配桩桩长工作。 ( 3 ) 专人检查进场的管桩质量， 出现以下情况严禁使用： 桩的端头板凹凸不平； 桩端头板与桩管中心轴线垂直误 差较大， 桩身弯曲； 蜂窝麻面范围较大； 桩管圆整度严重超 标； 桩身出现横向裂纹。 2 3 操作规程 ( 1 ) 施工场地 ： 检查和确认施工场地满足桩机接地比 压要求； 施工场地表面不能有小面积的尖锐、 坚硬的物体 ， 不能有小面积妨碍桩机行走的凸起物体 ； 施工场地的坡度 不能大于 3度； 施工场地有坡度时， 桩机应顺着施工场地 倾斜的方向或垂直的方向施工； 桩机由松软的场地向比较 坚硬 的场地移动或跑坡时 ， 应正 向纵 向行走 。 ( 2 ) 机械设备开机前检查 ： 检查机械设备的维护保养 情况； 电压( 3 5 0 4 0 0 V) ； 检查油压系统 ； 检查各机具 等 ； 检查计算总配重量( 额定压桩力 4 0 0 t ) ； 检查压力表 的检定及精确度 ； 检查机械个连 接件 及转动部件 的紧固情 况。发现异常情况正确处理完毕， 消除故障和安全隐患。 ( 3 ) 压桩操作主要方法和步骤 ： 启动 、 定位、 调平、 压桩 ； 注意事 项 ： 压桩前 桩机应有 足够的配重 ； 不允许 用桩机 拔桩 。 ( 4 ) 管桩堆放： 场地平整坚实； 叠层堆放时， 不宜超 过四层 ； 叠层堆放时， 应在垂直于管桩长度方向的地面上 设置两道垫木并分别位于距桩端 0 2倍桩长处 ， 底层最外缘 的管桩应在垫木处用木楔子塞 紧以防滚 动 ； 垫木宜选用耐 51 地 基 工 程 建槲 2 0 1 3 年 压的长枋木或枕木 ， 不得用金属构件替代。 3 施工质量技术要求与控制 ( 1 ) 桩机就位对中调直后， 按配桩长度 吊桩， 做好垂直度 检测调试 ， 同时调平 、 调 直机 架 ， 确保施工过程管 桩始终处于 轴心受压状态 ， 确保桩身垂直度1 O ， 避免发生桩顶破碎 和断桩 。 ( 2 ) 根据 配桩方案 ， 将长 桩先人土 ， 再 接上短桩 ， 上下桩 错位偏差2 ra m。 ( 3 ) 打人桩端头距地面 0 7 m左右时， 吊装第二节桩， 对 接前上、 下端头板必须清理干净， 坡口处应刷至露出金属光 泽， 采用二氧化碳保护焊 ， 焊接层数不得少于 3 层 ， 焊缝要连 续饱满 ， 焊好的接头需 自然冷却3 mi n ， 严禁采用水冷却或 焊好 即打。 ( 4 ) 最后一节桩 施工至地 面时 ， 采用 端部类似球 状 的送 桩器， 将桩送设计桩顶标高， 送桩时送桩器下端与桩顶断面 要平整接触， 以免桩顶受力不均匀而发生偏位或桩顶破碎。 ( 5 ) 为防止成桩后土体回弹影响最终单桩承载力 ， 实际 施 工 时 的 压 桩 力 应 超 出 设 计 要 求 的最 大 压 桩 力 2 0 0 3 00 kN。 ( 6 ) 送桩遗 留的孔洞 ， 要立 即回填或覆盖。 ( 7 ) 截桩头采用专用截桩器截断， 严禁采用大锤横向敲 击或强行板拉截桩。 ( 8 ) 为避 免挤土效应 ， 施 工前应 根据桩位 布置情况 合理 选择打桩顺序方向， 由中间向四周施工。 桩距 1 0 ； 引孔直径 ： 根据经验 ， 引孔直径一 般 比T程 桩 直径 小 2 0 5 0 mm为宜 ， 本工 程 由于卵石 的粒 径不 大 ， 而 且 卵石层 内含泥 较大具有 一定 的压缩性 ， 考虑工程 桩桩周摩擦 力 ， 本工程引孔孔径为 03 0 0 ； 引孔深度控制 ： 引孔深度以 穿过 卵石层 以下 0 51 0 m为宜 ，主要 以钻进过程 的钻机跳 动及进尺等经验判断为主， 参考工程地质勘察资料 ； 引孔 时效性控制：引孔完成后宜在 1 2 h内进行工程桩沉桩施工 ， 如果 不能及时施工工程桩 ，引孔内必须及时采用 粘土 回填 ， 以免造成塌孔事故 ， 保证沉桩质量。 6 P H C管桩检测 通过 引孔 技术 的应 用 ， P H C管桩顺利完成 ，桩基检测 结 果 ： 低应变动 力检测 3 7 3根 ， 其 中 I类桩 3 0 6根 ， 占 8 2 ； 第 5期( 总第 1 4 5 期) 翘 莲 橱 地 基 工 程 一 流塑地质条件下基坑开挖对 P HC管桩的影响 刘世铭 ( 福 建建 工集 团总公 司， 福建 福 州 3 5 0 0 0 1 ) 摘要 流塑地质条件基坑开挖 ， 开挖方案要考虑施工过程对工程桩的影响。文章阐述了通过对典型工程施工方案 改进过程 ， 发现在特定条件下 ， 二次开挖 方案要优 于三次开挖方案 ， 必要的 时候 采用水泥搅拌桩改 良基坑地基 土 ， 可以 把对工程桩 的影 响降到最低 。 关键词 流塑 ； P HC 管桩 ； 基坑 0 引言 P H C管桩具有单桩承载力高、 耐久性高、 工厂化生产、 沉 桩方便等特点， 已广泛应用于各类建筑基础工程中。 但是， 由 于管桩为空心截面， 且一般直径较小， 因而抗弯刚度较小。 在 水平荷载作用下易发生弯曲甚至断裂。以往的工程实践经验 告诉我们： 基坑开挖施工时， 由于开挖分层不当， 一次挖土过 深或相邻基坑开挖等原因， 会引起坑底土体变形。特别是在 像淤泥这种流塑性地层中， 土体变形对管桩会产生较大的土 压力 ， 出现桩位偏斜， 如果大面积群桩整体位移时， 将导致严 重的工程质量事故。目前， 绝大多数工程桩的设计中， 未考虑 其所承受的基坑开挖引起的侧向土体滑移力。所以， 基坑施 工前 ， 确定合理的开挖方式， 至关重要。必须考虑各种工况 ， 把施工过程对工程桩的影响降至最低。 1 基坑开挖中 P H C管桩受力分析 流塑地质条件下基坑中工程桩不直接承受外荷载。工程 桩与土体只是由于桩周土体在 自重和外荷作用下， 产生水平 位移而受到影响 ， 也被称为被动桩 。由于土体挤压产生施 加 于桩侧的荷载难以确定其方向和大小， 因此 ， 被动桩的问题 是 比较复杂的。 土体位移的原因有两方面： 外部因素。常见的如基坑 边长期超重堆载或基坑开挖时 ， 各种大型开挖设备、 重卡的 反复碾压作 用或是早期沉 桩过程 中 ，沉桩设备 对土体 的挤 压； 自身原因。如边坡土体由于没有遵从“ 分层分块开挖， 严 禁超挖 、 边 挖边支 护 ” 的原 则 ， 在 自身重 量作 用下失 去平 衡， 产生移动或滑动。 对于基坑开挖过程， 既存在堆载和开挖 问题， 又会发生边坡土体的移动和滑动。 2 工程概况 某 工程 开挖基 坑 面积 2 0 0 0 0 m ，基 坑 总挖运 土方量 约 1 6 0 0 0 0 m ， 自然地面标高 4 - 0 0 0 0 平均基坑开挖深度 6 7 m。 工程桩为 P H C 5 0 0 1 2 5 A B桩基础， 平均桩长 3 8 m； 一层地下 室层高 4 7 m， 顶板覆土 1 0 m。基坑维护系统为二级放坡加喷 锚支护。岩土分布情况： 素填土 ： 松散 软塑， 成份以粘性 土为主 ， 层厚 1 O 08 3 0 m。 淤泥质粉质粘土 ： 流塑 ， 偶夹粉 土， 层顶标高 一 2 7 5一 7 5 8 m。淤质粉质粘土与粉土互层： 层顶标 高 一 1 0 5 8一 5 7 0 m。粉质粘土 ： 灰色 ， 可塑 ， 中压缩 性 ， 层顶标高 一 2 1 0 8 一 1 0 5 6 m。 3 基坑开挖方案 工程基坑开挖方案原为分区域分层开挖， 开挖第一层土 方降至 一 2 0 m； 开挖第二层土方， 降至标高 一 4 3 0 m； 开挖第三 层土方，留3 0 e m余土交由土建施工单位人工清。自然地面 为 0 0 0 0 ， 桩顶标高为一 7 2 0 0 。开挖机械为三台反铲接力挖 掘作业( 如 图 1 ) 。 类桩 6 7根， 占 1 8 ； 单桩竖向抗压静载试验 4根， 最大 试验荷载均 3 1 0 0 k N， 桩质量合格 ， 满足要求 。 7 结语 该 工程根据地层实际情况 ， 采用小 口径钻孔 引孔技 术措 施 ， 解决了 P H C管桩无法穿过 卵石层 问题 。 并对 P H C管桩施 工过程的质量进行妥善控制， 最终达到桩基工程质量全面合 格。 该工程的顺利实施， 验证了引孔技术的可行性、 经济性和 时间有效性， 取得了很好的经济和社会效益。 本引孔方法， 同 样适用砂层地质条件 P H C管桩及卵石层地质条件钻孔灌注 桩施 工。 参考文献 1 】 J G J 9 4 9 4 ， 建筑桩基技 术规 范 【 2 J G B 5 0 2 0 2 2 0 0 2 ， 建筑地基基础工程施 工质 量验收规范 【 3 D B J 1 3 0 7 2 0 0 6 ， 建筑桩基技术规范 作者简介： 王金淼， 男， 工程师， 主要从事施工技术管理 工作 。 5 3