PHC高强预应力混凝土静压管桩质量控制

PHC高强预应力混凝土静压管桩应用技术

主要完成单位：xx建工集团有限公司土建处郑州项目部主要协作单位：河南省xx房地产开发有限公司成果发布人：xx工作起止时间：2010年1月至2010年4月

项目简介：（项目所属科学技术领域、主要内容、重点及应用推广情况）随着工程建设领域技术水平的高速发展，地基处理工程施工工艺和机械设备的不断更新，地基处理方面的出现了新的施工技术。其中PHC高强预应力混凝土静压管桩具有单桩承载力高、抗弯抗裂性能好、质量稳定可靠、穿透力强、耐久性好、桩身耐锤击性好、施工方便快捷、安全、低噪声、无污染、运输吊装方便、造价便宜等特点，在地基处理方面越来越被广泛应用，尤其在高层住宅工程的地基处理中，与传统的地基处理方法灌注桩、CFG桩相比，具有突出优势。PHC静压桩适用范围广，适用于以人工填土、软土、粘性土、粉土、粉砂、细砂、中砂为覆盖层的地区，持力层一般为粗砂、砾砂、圆砾、风化岩，入土深度一般为10m～70m。PHC静压桩具有广泛的应用价值，是近年来在建筑基础处理中最为经济适用的地基处理技术之一，具有广阔的发展应用前景。一、项目简介二、详细内容及推荐理由1、立项背景（相关科学技术善及其存在问题，立项原因及推荐理由）目前，PHC高强预应力混凝土管桩在设计方面经验已经比较成熟，但在工程施工中遇到问题的处理经验尚不够丰富。在适合PHC预应力高强混凝土管桩地质条件下，PHC高强预应力混凝土管桩在全国范围较大城市中内推广应用比较广泛，但中小城市工程地基处理中应用不够普及。随着工程建设技术发展，PHC高强预应力管桩技术的推广应用将进一步扩大使用范围，对预应力管桩的理论和工程实践经验将不断积累，预应力管桩技术水平将会不断提高。推荐理由PHC高强预应力混凝土静压管桩具有单桩承载力高、抗弯抗裂性能好、质量稳定可靠、穿透力强、耐久性好、桩身耐锤击性好、施工方便快捷、低噪声、无污染、运输吊装方便、造价便宜等特点，近年来被广泛运用，在较大城市工程建设地基处理中应用较为广泛，但在中小城市应用受到技术经验及其它方面的制约，推广应用情况受到限制。PHC桩适用范围广，适用于以人工填土、软土、粘性土、粉土、粉砂、细砂、中砂为覆盖层的地区，持力层一般为粗砂、砾砂、圆砾、风化岩，入土深度一般为10m～70m。长期以来,预应力混凝土桩基在施工时,多采用的是用柴油锤击入桩,其不仅噪音大,还伴有浓烟油污,不符合环境和文明施工的要求。在这样的情况下,采用液压法压桩，大大改善了施工环境。鉴于PHC高强预应力混凝土管桩的突出优势及全国各地区的地质条件，在适宜PHC高强预应力混凝土管桩施工的工程地质条件下，优先推荐使用PHC高强预应力混凝土管桩。2、详细科学技术内容（技术、原理、技术方案和主要指标）高强度预应力混凝土管桩代号为PHC(简称PHC管桩),是采用先张预应力离心成型工艺,成型脱模后送入高压釜经过10个大气压、温度180℃左右的蒸汽养护,制成一种空心圆筒形混凝土预制构件。PHC桩其桩身混凝土强度等级不低于

C80，管桩按外直径为300～800mm（分为300、400、500、550、600mm等），壁厚65～125mm。由于其自身具有单桩承载力高、应用范围广、沉桩质量可靠、工程造价相对便宜、机械化施工程度高、施工质量有保证等优点,而广泛应用于房屋建筑和桥梁、码头等工程中。运用以来,预应力混凝土桩基在施工时,多采用的是用柴油锤击入桩,其不仅噪音大,还伴有浓烟油污,不符合环境和文明施工的要求。在这样的情况下,采用液压法压桩,其既无噪声也对环境无任何污染,迅速代替了锤击入桩法，同时满足了施工现场环境卫生要求。2.1施工人员资质审查

在压桩前应审查:施工队的技术力量和压桩水平;审查施工组织设计、施工压桩路线、施工进度计划,评价其可行性;审查施工技术员、焊工、记录员及开机员等是否都具备相应技术资格证和上岗证。2.2桩机的选择

在压桩前,应根据具体工程的地质材料和设计的单桩承载力要求等,准确配备足额重量和选用相应的液压桩机。一般情况下,桩机的压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的1.2倍。2.3施工放线与定桩位

压桩前,项目管理人员应对已定好的轴线位进行复核,根据建筑物与结构桩位图逐位校核,确保放线和桩位的准确性,且符合管桩的规范要求。2.4桩尖、桩身质量检查

首先应严格按照有关规范和设计图纸要求对所有进场的桩尖进行测量,不满足设计和管桩规范要求的应及时更换。其次,应测量所有进场管桩的外径、壁厚、桩身、长度、桩身弯曲度等有关尺寸,及其偏差应符合规范中的规定:桩段长度L,0.7%L～-5%L;端部倾斜≤0.5%D;外径D≤600mm;壁厚不小于设计壁厚;保护层厚度±5mm;桩身弯曲度≤L/1000;桩端板外径0mm～-1mm;内径±2mm;厚度正偏差不限,负偏差为0。最后,应仔细检查桩身的外观质量,如检查其是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情况,不符合管桩规范要求的,责令厂家退回。

2.5液压打桩的施工方法

2.5.1施工程序

液压管桩的施工程序为:测量定位→桩机就位→复核桩位→吊桩插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→桩质量检验→切割桩头→填充管桩内桩芯混凝土。

2.5.2施工要点

(1)静力压桩单桩竖向承载力,可通过桩的终止压力值大致判断,但因土质的不同而异。桩的终止压力不等于单桩的极限承载力,要通过静载对比试验来确定一个系数,然后再利用系数和终止压力,求出单桩竖向承载力的标准值。如判断的终止压力值不能满足设计要求,应立即采取送压加深处理或补桩,以保证桩基的施工质量。

(2)垂直度控制。调校桩的垂直度是沉桩质量的关键,须高度重视。当插桩和接桩时,桩机驾驶人员在施工长的组织、指挥下,掌握好双方角度尺两个方向上都归零点,使桩机纵横方向保持水平,调整好桩的垂直度,然后开始沉桩,且在沉桩过程中要经常检查桩身垂直度。

(3)接桩控制。接桩时应检查上下节桩的轴线是否一致,其中心线偏差不得>10mm,节点弯曲矢高不得>1‰桩长;上下端板是否清理干净。当下节桩的桩头距地面1000mm～1200mm时,即可进行焊接接桩。焊接接桩钢板宜用低碳钢,

采用E4300-4313焊条质量不低于二级。焊接时宜2名～3名焊工同时施焊,先在上节桩找正方向后,对称点焊4点～6点,焊接层数不得少于两层,内层焊渣须清理干净后方能焊外层,焊缝须刷防腐油一道且应连续饱满。为保证焊接质量,焊毕应冷却8min后方可施压,严谨用水冷却或焊好后立即施打。焊接接桩应做好隐蔽工程验收。(4)送桩控制。为将管桩打到设计标高,需要采用送桩器。送桩器是用钢板制作,其设计原则是打入阻力不能太大,易拔出;能将冲击力有效地传到桩上,并能重复使用。

(5)终压(即终止压桩)。应根据质监部门、设计单位、施工单位、建设单位、勘察单位及监理单位等有关部门在试桩会议中根据试桩的实际情况确定的标准进行终压。如压桩到设计桩长时,压力表的压力达到单桩承载力n倍时,即可停止压桩,否则应增加桩长,并会同设计单位另行处理。2.5.3压桩线路的选定

预应力桩基施工时随着压桩段数的增多,各层地质构造土体密度随之增高,土体与桩身表面间的摩擦阻力也相应增大,压桩所需的压入力也在增大。为使压桩中各桩的压力阻力基本接近,入桩线路应选择单向行进,不能从两侧往中间进行(即所谓打关门桩),以避免地基土在入桩挤密过程中上溢使地表升高,又不致因土的挤压而造成部分桩身倾斜,保证了群桩的工作基本均匀并符合设计值。2.5.4PHC管桩与基础承台的连接为有效防止基础上浮并保证基础和桩基的整体协同工作,当土方开挖至设计标高露出管桩后,应清理管桩孔内的垃圾及污物,根据设计桩顶标高进行截桩，对部分标高不够或桩头缺陷的桩要进行接桩处理，截桩接桩处理要根据工程管桩设计要求进行。由于管桩的桩头在施工的过程中均采用专用工具锯断,断口平齐,因此管桩与承台的连接不能利用桩身内的钢筋伸入承台作为连接的钢筋,而是应在桩头的桩管内填充桩芯混凝土，填充混凝土前先放入桩芯钢筋笼，钢筋笼上端从桩顶位置留出钢筋锚固长度，与承台连接，桩芯填充混凝土等级及钢筋笼制作方法根据设计要求进行，桩芯钢筋笼端部焊接设置钢板端板。放钢筋笼前要先进行桩芯清理。,桩芯混凝土中宜微掺UEA膨胀剂(掺量10%),使管桩与桩芯混凝土连接效果好，保证桩与基础的连接效果。桩头桩芯处理完毕后，要进行桩头防水处理，防水处理应根据设计要求选用合适的防水材料进行桩头防水处理。

2.6高强度预应力管桩的试验

目前,管桩的单桩竖向承载力的测试依靠静载试验和高应变试验。

2.6.1静载试验

管桩的单桩竖向抗压静载试验是静载试验法的一种,其主要是通过模拟实际荷载情况,采用油压千斤顶加载,得出一系列关系曲线,最后综合评定确定单桩的极限承载力。其千斤顶的加载反力装置有以下几种方法:

(1)锚桩横梁反力装置:由4根锚桩、主梁、次梁、油压千斤顶以及测量仪表等组成。锚桩、反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2倍～1.5倍。

(2)压重平台反力装置:由支墩、钢横梁、钢锭、油压千斤顶及测量仪表等组成。压重量不得少于预估试桩破坏荷载的1.2倍;压重应在试验开始前一次加上,并均匀稳固的放置于平台上。(3)锚桩压重联合反力装置:当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时,横梁上放置或悬挂一定重物,由锚桩和重物共同承受千斤顶加压的反力。但需注注意一一点,静载试试验应应在管管桩的的桩身身与土土体的的结合合达到到设计计要求求的前前提下下方能能进行行。如如砂类类土的的管桩桩,不应少少于7d;粉土和和黏性性土的的,不应少少于15d;淤泥或或淤泥泥质土土的,不应少少于25d。2.6.2高应变变试验验高应变变试验验是动动测法法的一一种,作为静静载试试验的的补充充。其其是利利用一一定重重量的的重锤锤,在一定定落距距下冲冲击桩桩顶,使桩产产生一一定贯贯入度度而测测出单单桩竖竖向承承载力力。高高应变变试验验应在在静载载试验验结束束7d后进行行,其先在在距桩桩顶一一定距距离处处安装装环形形应变变传感感器和和加速速度传传感器器,然后垂垂直对对中桩桩轴心心,自由落落下重重锤锤锤击桩桩顶,使桩周周土在在冲击击荷载载下产产生塑塑形变变形,通过PDA接收、、调制制、A/D转换和和运算算,得到CASE法实测测结果果。在在CASE测试基基础上上,运用实实测曲曲线拟拟合法法进行行拟合合分析析,经过多多次循循环直直到最最终获获得满满意的的拟合合结果果。3、该项目与当前国内同类研究、同类技术的综合比较（包括存在问题及改进措施）PHC高强预应力混凝土静压管桩与传统的灌注桩、CFG桩相比具有以下优点：1、单桩承载力高，由于PHC管桩桩身混凝土强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原土质提高70%～80%，桩侧摩阻力提高20%～40%，PHC管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩高。2、PHC桩适用范围广，适用于以人工填土、软土、粘性土、粉土、粉砂、细砂、中砂为覆盖层的地区，持力层一般为粗砂、砾砂、圆砾、风化岩，入土深度一般为10m～70m。3、工程造价低，PHC桩的单桩承载力造价在诸多桩型中是较便宜的一种。4、PHC桩施工速度快，工效高、工期短，机械化施工程度高，现场整洁、施工环境好。5、在施工质量方面，PHC桩较灌注桩、CFG桩承载力高，施工工艺简单，施工质量得到更有效的控制。（限600个汉字）4、创新新点1、PHC静压单单桩承承载力力高；；2、PHC静压桩桩适用用范围围广；；3、工程程造价价低；；4、PHC静压桩桩施工工速度度快，，工效效高、、工期期短；；5、PHC静压桩桩机械械化施施工程程度高高，现现场整整洁、、无噪噪声污污染、、施工工环境境好。。5、应用用、推推广及及论文文引用用情况况（在在国内内外相相关领领域的的作用用影响响及预预期前前景））本项目目已在在平煤煤建工工集团团有限限公司司土建建处第第七项项目部部承建建的郑郑州山山顶御御鑫城城8#楼工程程基础础处理理中全全面应应用，，效果果明显显，有有力的的推动动了公公司建建筑施施工技技术的的整体体提升升。PHC高强预预应力力混凝凝土静静压管管桩技技术应应用属属行业业领先先地位位，根根据工工程地地质条条件，，应用用范围围相当当广泛泛，对对工矿矿、民民用、、公共共性建建筑等等方面面都具具有很很高的的推广广应用用价值值，具具有广广阔的的应用用前景景。6、经济济效益益情况况效益的的计算算依据据及说说明：：1、根据据目前前市场场情况况，不不同同桩型型施工工造价价指标标比较较如下下：PHC管桩沉沉管灌灌注桩桩钻钻孔灌灌注桩桩人人工工挖孔孔桩3.21元/KN6.11元/KN8.81元/KN5.87元/KN注:造价指指标是是在常常用设设计桩桩长20米情况况下的的比较较，当当设计计桩长长越长长(≤60米)PHC管桩越越经济济。2、该工工程地地基基基础处处理采采用PHC高强预预应力力混凝凝土静静压管管桩技技术，，共设设816根PHC高强预预应力力混凝凝土静静压管管桩，，，单单桩承承载力力特征征值不不小于于1200KN,与目前前常用用的钻钻孔灌灌注桩桩相比比，基基础地地基处处理费费用比比较如如下：：1PHC高强预预应力力混凝凝土静静压管管桩约约为：：1200x816x3.21=314.3万元，，2同等承承载力力下钻钻孔灌灌注桩桩费用用约为为：1200x816x8.81=862.7万元3、通过过上述述比较较，工工程采采用PHC高强预预应力力混凝凝土静静压管管桩技技术施施工节节省费费用：：862.7万元-314.3万元=548.4万元。7、社会效益益郑州御城8#楼工程采用用PHC高强预应力力混凝土静静压管桩技技术，该项项技术的推推广将进一一步提高工工程地基基基础施工的的技术、质质量、安全全管理水平平，在保证证质量、安安全的条件件下大大降降低工程成成本，加快快建设周期期，具有良良好的社会会效益，经经济效益。。1、工期方面面，PHC高强预应力力混凝土静静压管桩技技术采用静静压法沉桩桩，无噪声声污染及环环境卫生污污染，可24小时作业，，管桩进行行工厂预制制，机械沉沉桩，施工工速度快，，时间短。。2、与其它基基础桩相比比，桩顶标标高容易控控制，不存存在超灌、、人工破桩桩头、吊运运桩头等问问题，减少少资源、资资金浪费，，节约造价价，工程成成本低。3、PHC高强预应力力混凝土静静压管桩技技术，工程程地质条件件适应范围围广，单桩桩承载力高高，施工质质量易保证证。8、应用情况况本