管桩信息化配桩施工技术.doc

PHC管桩信息化配桩施工技术
1、 技术领域
预应力高强砼PHC管桩以其成桩工艺优异、 成桩质量可靠、 施工方便、 价格适宜等优点在软弱地基条件下多层、 中高层建筑深基础中得到广泛应用。但在地下持力层起伏较大复杂地质, 曾出现山坡状场地持力层起伏高达40米, 很多施工技术人员无法较为科学地进行管桩配桩, 出于安全方面考虑, 避免因压桩力达不到设计压桩力而出现“异常桩”现象, 实际配桩往往偏于保守(宁可配长), 结果造成较多桩长过剩, 技术经济性差。但更大问题是可能是超长管桩露出地面, 对基坑土方机械开挖带来很大困难。本技术经过对施工各信息综合利用, 达成优化配桩目, 降低浪费, 加紧施工进度, 降低施工成本。
2、 技术原理
在实际应用中, 将桩基设计图与地质汇报中钻孔资料相结合。深入对地质汇报研究, 利用AutoCAD中surftabl命令, 依据二维地质剖面图地层界面曲线绘制出高精度三维地质等高线模拟图。将桩位图加入等高线图中, 能够直观地对各个桩长度进行估算和控制, 以合理安排配桩。
同时对邻近建筑物已施工PHC管桩施工统计进行Q-S曲线分析, 以及对邻近建筑物地勘汇报进行调查、 分析, 将两地勘汇报中对应各地层桩极限侧阻力标准值qsik与桩极限端阻力标准值qpk进行提取并结合“规范JGJ94—94”中要求参数值进行调整, 将调整后参数值用于理论配桩过程计算。
2.1技术内容
2.1.1信息配桩工艺步骤图
施工统计所反应出地质信息
对统计相关数据进行统计
对成桩质量进行检验时提供检验数据表信息
地勘汇报所揭示出地质信息
邻近建筑物相关地勘及配桩信息
对搜集到信息输入电脑
信息加工
信息反馈
信息搜集
对数据信息 去伪求真
异常桩情况
管桩贮备情况
进度计划情况
信息使用
（配桩）
信息化配桩步骤图

2.1.2关键控制点
（1）工程地质信息
工程地勘汇报是经过相距一定距离钻探点所取出岩心来判定出地质情况, 对勘探点以外地质情况含有一定推测性, 要想较正确进行配桩, 需要对地质信息进行更多分析。
①、 对邻近建筑物地勘汇报进行调查、 分析, 将两地勘汇报中对应各地层桩极限侧阻力标准值qsik与桩极限端阻力标准值qpk进行提取并结合“规范JGJ94—94”中要求参数值进行调整, 将调整后参数值用于理论配桩过程计算。
②、 对邻近建筑物桩基PHC管桩全部压桩原始统计Q—S曲线（压桩力-入土深度曲线）进行分区块统计分析, 对曲线出现拐点处对应入土深度进行提取、 汇总, 采取概率统计分析法进行分析, 计算出最有可能出现拐点急剧改变对应入土深度, 该深度就是最有可能出现地层突变界面, 然后对该片区内地勘汇报地层分界进行重新调整。
③、 将调整后地层情况与拟建工程地勘汇报中地层情况进行对照, 对两地勘汇报中同一地层埋深差异较大地层要多加注意, 它说明该地层存在两种可能: 要么是所建工程地勘汇报描述不够正确, 要么是地层起伏改变较大。所以在实际配桩过程中不仅要参考地勘汇报同时还要对邻桩压桩力Q—S曲线进行分析, 并参考邻桩配桩情况立刻对立即施工下一根桩配桩进行调整。
④、 利用AutoCAD中surftabl命令, 依据地勘二维地质界面剖面图绘制出高精度三维地质等高线图, 将桩基设计桩位图加入等高线图中, 从而直观地对各个桩配桩长度进行估算, 以合理安排配桩。
（2） 工程设计信息
①、 在全方面施工前认真、 细致研究设计图, 并与设计人员相互沟通, 充足、 全方面了解设计意图, 工程设计人员通常取设计压桩力等于桩极限承载力（极限承载力=承载力特征值（R）×2）。因为管桩在施工结束后休止期内桩身摩阻力会有不一样程度上升, 将实际压桩力等同于设计极限承载力显然不太合理, 规范对压桩力取值也并未做出明确强制性要求, 所以可要求设计人员对设计压桩力做合适降低, 并经过现场试桩和静载荷试验来验证降低后压桩力可行性。
②、 制订合理压桩标准。参考地勘汇报, 选择地质复杂、 地层起伏面大、 层数多勘探孔周围做试验桩, 压桩力分别选择1.2R、 1.4R及1.6R（R表示单桩承载力特征值）, 并做静载荷试验, 经过大量地质情况类似工程桩静载荷试验特征曲线分析, 可知压桩力在1.4R控制下成品桩最终极限承载力已能达成设计单桩竖向极限承载力要求, 沉桩休止期后单桩极限承载力（桩长大于25米）提升幅度可达成单桩设计极限承载力25%~35%。依据对试桩施工统计、 静载荷试验特征曲线、 设计安全系数三者综合考虑, 经勘察、 设计、 施工、 监理、 甲方同意, 将设计压桩力做合适降低调整, 通常可将设计压桩力（设计压桩力通常为2R, R表示单桩承载力特征值）降低20%~30%, 目就是经过降低压桩力进而达成优化配桩作用, 从而达成对桩顶标高有效控制, 降低剩下桩长情况发生。
（3）对压桩标准终压力调整控制信息。
对不一样地层沉桩休止期后桩身摩阻力上升幅度值缺乏统一认识, 对具体地层具体上升幅度值缺乏一定权威参考资料。
通常经过大量沉桩施工统计和静载试验可知上升幅度为设计压桩力20%~30%。加上设计压桩力通常为2倍单桩承载力特征值, 考虑到桩基群桩效应, 可对设计压桩力做合适降低调整, 经过大量地质情况类似工程桩静载荷试验特征曲线分析, 可知压桩力在1.4倍单桩承载力特征值下施工成品桩最终极限承载力已能达成设计单桩竖向极限承载力要求。所以可对设计终压力做合适调整, 对砂层、 黏土层、 粉质粘土层、 残积土层较厚且层多优良地质, 可对设计压桩力降低到1.3R（R单桩承载力特征值）, 对淤泥层、 淤泥夹砂层较厚, 且对优良地质地层较薄、 层分布起伏较大可对设计压桩力降低到1.5R（R单桩承载力特征值）。
2.2 技术难易程度
工程地质勘察汇报对地层分布描述带有很强推断性, 对越复杂地层描述正确度越差, 地质汇报对配桩过程中参考价值就越低, 对此复杂地层机械性套用地勘汇报进行配桩势必造成异常桩增多, 经过本技术利用恰好能够填补地勘不足, 提升配桩正确率, 降低异常桩发生, 为项目总体效益增值。
3、 技术发明及创新点
将施工过程中单一配桩问题引进信息元, 经过对地质信息、 设计信息、 邻近建筑物已施工桩施工统计搜集分析数据信息、 已施工正常桩数据信息、 异常桩数据信息、 现场管桩材料贮备信息 等等信息进行搜集、 加工、 使用、 反馈, 形成一个循环信息使用步骤图, 用以指导配桩施工。
4、 与中国外同类技术综合比较
4.1 中国外同类技术现实状况
现在大多施工单位对静压PHC管桩配桩以压桩力控制为主、 桩长控制为辅, 机械性实施设计压桩力, 忽略了沉桩休止期后桩身摩阻力大幅度上升问题, 很多施工人员为了满足设计压桩力要求, 避免因压桩力达不到设计压桩力而出现“异常桩”现象, 实际配桩往往偏于保守(宁可配长), 结果造成较多桩长过剩。不仅浪费, 更大问题是对地基坑土方机械开挖带来很大困难。并因为基坑土方开挖不慎, 使桩长过剩桩身受侧压力产生移位或断裂。
4.2 本技术关键技术经济指标优异性
采取信息化配桩能够有效控制桩长过剩问题, 节省施工成本, 同时信息化配桩使桩顶标高达成设计标高正确率提升, 降低砍、 接桩发生, 降低对成品桩二次扰动, 起到了对成品桩有效保护作用, 提升了桩基工程质量。
（1）利用AutoCAD中surftabl命令, 依据二维地质剖面图地层界面曲线绘制出高精度三维地质模拟图。将该模拟图直观与桩基设计平面图结合起来, 提升配桩正确度。
（2）利用信息步骤图, 采取动态施工管理模式, 对发觉异常桩情况立刻处理、 分析, 将分析结果立刻利用下一根桩配桩调整, 有效控制了桩长过剩问题。
5、 应用情况
福州市江南名城静压PHC管桩工程共施工1338根桩, 经过采取信息化配桩施工技术, 取得较显著效果。对桩顶标高控制情况按50cm分层进行全数统计(见下表)。

桩顶标高控制情况
实际与设计标高之差±0.5m
超送量（m）
桩长过剩量（m）
0.5~1
1~1.5
1.5~2
0.5~1
1~1.5
1.5~2
2~2.5
2.5~3
》3
数量 （根数）
817
147
80
40
80
60
54
27
20
13
所占 百分比
61%
11%
6%
3%
6%
4.5%
4%
2%
1.5%
1%
0
10
20
30
40
50
60
70
-(1.5~2)
-(1~1.5)
-(0.5~1)
-0.5~0.5
0.5~1
1~1.5
1.5~2
2~2.5
2.5~3
>3
送/砍桩
所占百分比

从图中能够看出该工程桩顶标高控制相对较稳定, 处于正态分布, 桩顶标高受到很好控制, 控制率达成61%, 比以往类似工程标高控制率都高。
6、 经济和社会效益
经济效益:
此次共施工1338根桩, 全部桩径Φ500-100, 其中817根桩桩顶标高符合设计要求。若按常规配桩方法进行配桩, 则最少每根桩必需增配2m, 具体计算以下:
若按常规压桩方法进行压桩, 则降低1000KN压桩力必需经过增加配桩长度以经过摩阻力来达成提升压桩力要求, 设提升1000KN摩阻力必需增配Y米, 而这增配Y米均处于第⑩层砾粗砂层。摩阻力计算以下:
qsik*∏*D*Y=318KN/m2*3.14*0.5m*Y=1000KN,计算得Y=2m
实际节省成本计算以下:
材料费: 110元/m×2m/根×817根=179740元
人工、 机械费: 19元/m×2m/根×817根=31046元
砍、 接桩费用: 527.5元／m×817根×2m/根=861935元 (套人工挖孔桩预算综合单价, 桩接桩桩径Φ800mm, 砼强度等级C30计)。
总节省成本=材料费+人工、 机械费+砍、 接桩费用=179740元+131046元+861935元=1172721元。
社会效益:
经过福州市江南名城静压PHC管桩工程信息化配桩技术成功实践经验, 为本企业以后所施工PHC管桩配桩方面积累了宝贵经验, 使企业在PHC管桩配桩上提供了更有力竞争优势。
该技术结果获福建省优异QC结果奖, 获福州市职员优异技术创新结果三等奖。
附: 技术评价证实材料