标准化工艺工法管桩

湖北省仙洪高速公路标准化施工工艺工法-24-预应力锤击管桩标准化工艺工法一、编写目的明确预应力管桩作业的工艺流程、操作方法和相应的工艺标准，指导、规范管桩作业施工。二、适用范围施工区域的土层宜以淤泥质粘土、粘土、粉土和N<30的土层为主，并且不受地下永位高低的影响。虽然管桩是空心结构，但仍有一定的挤土效应，对附近建筑物及地下管线有一定的影响，而且锤击机械本身占用一定的空间，所以在贴近建筑物的位置上，不适宜进行管桩的施工；由于锤击机械自重较大，要求施工场地平整，对场地土地耐力要求高(要求场地表层土压强≥120kpa)，同时不适宜用在地下障碍物较多、深层土质内存在孤石以及地下岩面坡度太陡的土层中。本项目全线为软土,池塘、小湖泊较多，主要为流塑状淤泥和软塑状淤泥质土，具有含水量高、高孔隙、低渗透性、高压缩性、低搞剪强度、较显著的触变性和蠕变性等不良特点，且施工现场远离村庄，对于软土深度大于22米的路基采取预应力薄壁管桩处理，采用锤击法。三、锤击法的工艺特点筒式柴油锤为使用最为广泛的一种,它是以轻质柴油为燃料,利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动力,引起锤头跳动夯击桩顶。该工法具有振动大、噪声高、扰民严重、在N>30的砂层中沉桩困难等缺点,同时,它也存在着施工简单、施工质量易控制、工期短、在相同土层地质条件下单桩承载力最高、造价低等优点，相比较于静压设备，锤击设备比静压设备要轻，静压设备本身太重，对地基的承载力要求很高，施工前必须对地基进行加强处理才能施工，相应增加了施工成本。四、工艺原理PTC管桩锤击法沉桩工艺原理，在桩机就位后，利用压桩机自带的起吊设施吊起管桩进行喂桩，通过锤击桩机中心的夹具对桩进行夹抱，调整垂直后进行锤击。锤击时，锤击桩机以轻质柴油为燃料,利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动力,引起锤头跳动夯击桩顶，管桩在自重及桩机锤击力作用下逐渐将桩夯入地基土中，然后通过焊接将上下两节管桩连接实现接长，并通过桩锤反复跳动冲击力和桩体的自重,克服桩身的侧壁摩阻力和桩端土层的阻力,将桩体沉到设计标高的一种施工方法。图4－1管桩锤击施工工艺图施工工艺及操作要点（一）、施工准备1、场地布置进行预应力管桩施工的场地，根据实际情况，实地测量放样，提前进行场地平整和现场布置，抽出地表明水，清除桩位处地面、地下的一切障碍物，如石块、树根等，并进行清表处理。场地低洼时，应用土填平。合理布置机械设备、管桩存放点。2、施工前的准备(1)认真熟悉设计图纸，做好图纸会审工作，及时解决疑难问题；按施工要求及有关规范规定做好管桩施工前的准备工作。(2)做好施工前的技术交底及安全交底工作，建立工程交接班制度，制定工程质量目标和安全措施，确保施工有序、安全地进行。根据设计要求和业主交接的坐标点，对建筑物坐标进行基础放样、轴线定位的施测工作，依照地质资料的钻孔号编制设计图纸的桩号顺序，并根据实际情况编制好管桩施工方案，经审核后方可组织施工。(3)测量准备现场测量、放样及PTC预应力管桩已定位并准备就绪。（4）材料准备本工程中采用外径φ400mm，壁厚70mm的PTC预应力管桩。管桩尺寸允许偏差见下表：项目允许偏差优等品一等品合格品长度（L）+0.3%L,,-0.33%L+0.5%L,,-0.44%L+0.7%L,,-0.55%L端部倾斜≤0.3%D≤0.4%D≤0.5%D外径（D）+2，-2+4，-2+5，-4壁厚+10，0+15，0+20，0保护层厚度+5，0+7，0+10，0桩身弯曲度≤L/1500≤L/1200≤L/1000桩端板外侧平面度00.2内径0,-1外径0,-2长度正偏差不限,00PTC预应力管桩运输采用长挂车，桩的悬臂≤1.5m，并绑固、分层叠放错位布置。材料运输按规定线路运至堆放场，堆高不超过7层。图5－1管桩运输（5）人员准备施工现场配备分部经理、分部技术负责人、施工技术员和工班长，负责施工现场管理。施工前，进行三级交底，即先项目部进行技术交底，再项目部对各分部进行技术交底，再由各分部对班组进行现场技术交底，三级交底同样做到明确施工要点及注意事项，并对交底内容进行详细的记录。（6）设备准备采用柴油锤击桩机进行沉桩施工。装卸倒运管桩可采用普通汽车吊，一般选用20T即可，要考虑行走方便。接桩及焊接桩尖采用普通直流电焊机即可，截桩采用专用的锯桩器。测量及检测器具主要有测放桩位的电子全站仪，控制桩身垂直度的经纬仪，控制桩顶标高的水准仪，以及测量管桩外观尺寸的卷尺、游标卡尺等。（二）具体施工工艺及方法施工工艺流程图5－2管桩施工流程图2、具体施工方法：（1）测量放样根据布桩图进行准确放样，用全站仪、钢尺定出每排桩位轴线和路基边桩然后放样逐桩中心，用消石灰作出桩位的圆形标记，圆心位置用小木桩作醒目标记，并注意保护，测量人员填写放样记录，经验收合格后施工。（2）桩机就位桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。管桩的验收、堆放①管桩的进场验收管桩进场后，按照规范进行验收,填写验收记录，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。根据设计及施工规范要求等级将不符合要求的管桩清退出场。②管桩的堆放堆放场地应平整坚实并应有排水措施，堆放时应设垫枕防滑防滚。管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，采用吊机及平板车配合操作。如场地条件不具备时，采用拖拽的方式，需要采用滚木或者对桩头端头板采取一定的保护措施，以免在硬化地面上滑动时磨损套箍及端头板。图5－3二点去垫示意图校正桩的垂直度调整桩机支腿油缸活塞杆的伸长长度，使桩机平台保证水平，将管桩送入土1米，从主机室及指挥互相垂直方向上进架设的铅锤吊线，结合经纬仪对桩进行校正，检测桩的垂直度，直至达到规范及质量检验标准。起吊预制桩单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法。管桩起吊运输过程中平稳轻放，以免受振动、冲撞。图5－4管桩起吊示意图插桩必须正直，其垂直度偏差不得超过0.5%,再在桩顶扣好桩帽，即可卸去索具。桩帽与桩周围应留5~10mm的间隙，锤与桩帽、桩帽与桩顶之间应有相应的弹性衬垫，一般采用麻袋、纸皮或木跕等衬垫材料，锤击压缩后的厚度以120~150mm为宜，在锤击过程中应经常检查，及时更换。稳桩桩在打入前，应在桩的侧面或桩架上设置标尺，以便在施工观测、记录。桩尖插入桩位时桩的垂直度偏差不得超过0.5%。10m以内短桩可目测或吊线坠纵横双向校正；10m以上或打接桩必须用线坠或经纬仪纵横双向校正，不得用目测。用自由落锤打桩时，初始阶段落距应小些，宜为0.5m左右，待桩入土一定深度并稳定后，再按正常落距锤击，落距不得大于1.5m；用柴油锤打桩时，开始阶段可使柴油锤不发火，用锤重加一定的冲击力将桩打入一定的深度后，再按正常的方法施工。打桩锤击施打时，桩锤、桩帽和桩身应至始至终保持在同一中心线上，力戒打偏，如有偏差应随时纠正。图5-5锤击打桩（8）接桩及焊接①桩锤击至原地面0.5～1.0m时，停止落锤进行接桩，接桩前下节桩的桩头加上定位板，然后将上节吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，其错位偏差控制在1mm以内；②上下桩之间如有空隙，用楔形铁片全部垫实焊接牢固；管桩焊接之前，上下端表面用铁刷清理干净，直至其坡口处刷出金属光泽；图5-6管桩焊前清理端口③焊接时宜先在坡口四周先对称点焊6点，待上下节桩固定后拆除导向箍再分层施焊，焊接由两个焊工对称施焊，焊接层数不得少于3层，层间焊渣要清理干净，焊接接桩应达到二级焊缝要求；图5-7管桩焊接④焊接好的桩接头应自然冷却8min后再锤打，严禁用水冷却或焊好即落锤施工，待自然冷却后，接头处全部涂上油漆，防止腐蚀。（9）送桩或截桩当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩。送桩时选用的送桩器要符合标准且有足够的强度和刚度。当管桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时，需要截桩。截桩要求必须用专门的截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。送桩完成后，移动调整机械进行下一根管桩施工。（10）PTC桩帽的施工①PTC桩施工结束后，进行复合地基承载力检测并报请监理验收，合格后再进行桩帽施工。②根据桩头位置与桩帽尺寸安装模板。③在桩头位置放置5mm厚圆薄钢板，保持钢板稳定，不得产生滑移，按设计要求帮扎桩帽钢筋网，严格控制保护层厚度。检验合格后浇注混凝土并养护。浇注砼时振捣密实。图5-8桩帽浇筑图5-9桩帽成型(三）施工操作要点1、采用适宜的桩帽和桩垫，导杆、桩帽和桩身必须在同一垂线上；桩帽与桩周围的间隙控制在5～10mm之间；桩帽的上围箍内嵌入竖纹硬木做成的“桩垫”，以减小桩头的破损，桩垫厚度均匀且经压实后的厚度不小于120mm。在施工期间经常检查，当桩垫被打硬砸实或烧焦时应及时更换。施桩时静压力小于桩身材料的轴心抗压强度设计值1000KN。2、接桩时上下桩节必须接直焊牢，上下节的中心偏差≤1mm，节点弯曲矢高不得大于1/1000，且不大于20mm。3、连续施工，中途不得人为停压，确需停压时尽量缩短时间。避免由于停歇时间过程中土的磨阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。4、打桩过程中如遇有较难穿透的土层时，接桩宜在桩段穿过该土层后，选择桩段长度时，应参考地质情况合理选择。5、管桩进水严禁施工，破损率控制在3%以内。6、焊接时第一层必须使用E43XX型φ3.2mm焊条打底，确保根部焊透。第二层方可用粗焊条φ4mm或φ5mm。坡口错位偏差≤2mm，焊缝高度偏差≤1mm。减小焊接变形，待上下桩节固定后再拆除导向箍，分层施焊，每层焊接厚度均匀，每层间的焊渣必须清除干净，坡口焊必须焊满，电焊厚度宜高出坡口1mm，焊缝不应有夹渣、气孔等缺陷。7、对接头外露部分，在打入之前再次涂刷防锈涂料。8、截桩严禁使用大锤硬砸，现将不需要截桩的桩身端部用钢抱箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿槽打穿后，用锤打下，用气割法切断钢筋。六、常见问题成因及排除1、打桩时遇到浅层障碍无法继续打桩原因分析：由于地质勘察报告中未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布深度和性质，导致沉桩时遇到浅部（3～4M）的老基础、大孤石，较深部（20M左右）的硬塑老粘土和非常密实砂层、沙砾石层等情况无法施工。防治办法：（1）打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，当无法操作施工时，可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后打桩，严禁移动桩架等强行回扳的的方法纠偏。（2）当桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。（3）选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应符合施工要求。2、斜桩原因分析：（1）施工中桩身不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上；（2）接桩时桩身、桩帽不在同一直线上；（3）施工顺序不当，导致应力扩散不均匀；（4）打桩过程中遇到大块坚硬物，把桩挤向一侧；（5）采用预钻孔法时，钻孔垂直度偏差较大，沉桩过程桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏移；（6）桩布置过多过密，沉桩时发生挤土效应；（7）基坑开挖方法不当，一次性开挖深度太深，使桩的一侧承受很大的土压力，使桩身弯曲变形。防治方法：场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设碎石，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降。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％，桩帽、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。（3）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1mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。（4）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。（5）当遇到障碍物时应及时排除后再进行打桩；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，以免发生断桩，应采取其他措施。（6）采用预钻孔法时，严格控制钻孔垂直度。（7）合理布置桩位，桩与桩的中心距不小于3倍桩径。（8）桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖施工，基坑开挖应分层均匀进行，必须加强围护措施，防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩，以确保桩基工程的桩身结构的完整性。3、桩身破坏：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，使桩帽滑落或桩头爆裂。（2）桩机施工锤击力超高。（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；防治方法：（1）选用桩机合理理有效的施施工方法，控控制桩身的的垂直度，避避免斜桩的的发生。（2）控制好桩机施施工终止条条件，对纯纯摩擦桩，终终止条件宜宜以设计桩桩长为控制制条件；对对长度大于于21m的端承摩摩擦桩，宜宜以设计桩桩长控制为为主，落锤锤数作对照照；当落锤锤数未能达达到设计要要求，但桩桩顶标高已已达到设计计标高，宜宜继续送桩桩（1m范围内），直直至落锤达达到设计要要求，施工工结束后及及时与设计计单位联系系，出具处处理方案。（3）桩机施工结束束后合理的的进行土方方开挖以及及凿桩施工工，必须强强调土方开开挖过程中中的施工质质量与水平平，将直接接关系到桩桩基成功的的关键，施施工过程中中要慎之又又慎。（4）施工过程中应应加强对桩桩身原材料料的检查验验收。施工中发生桩身身破坏，宜宜采用小应应变等有效效的手段检检测桩身情情况，确定定处理方法法。4、桩身抬高原因分析：施工过程中由于于挤土效应应可能引起起局部桩身身抬高，尤尤其是端承承桩或端承承摩擦桩会会由此引起起基础不均均匀沉降。防治方法：（1）桩基完成后宜对对桩身进行行复压1～2次，甚至至多次，即即所谓“跑机”。同时，桩桩基完成以以后应在嵌嵌固期后才才能进行土土方施工，嵌嵌固期根据据土质有不不同要求，一一般7～21天。（2）桩基施工完成后后宜进行必必要的静载载检测，以以检验是否否达到设计计要求。七、质量标准及及控制要点点1、质量标准PTCC锤击管桩桩施工质量量验收标准准，执行设设计要求和和国家标准准《建筑地地基基础工工程施工质质量验收规规范》(GB5502022-20002)、《先张张法预应力力砼薄壁管管桩》（JC8888-20001）及桩基基施工的相相关技术规规程的规定定。2、质量控制要点点（1）进场材料质量量验收与控控制施工前应对成品品管桩做外外观尺寸及及外观质量量验收，并并查看合格格证明文件件及相关外外加剂的含含量证明，必必要时索要要管桩的抗抗弯、抗裂裂性能检验验报告；接接桩用焊条条等应有产产品合格证证书并送样样复检，压压桩用压力力表也应进进行检查。对于堆堆放在施工工场地内的的成品管桩桩，要加强强成品保护护，严禁机机械碰撞，合合理安排管管桩堆放场场地及进场场次序，减减少二次倒倒运，并在在二次倒运运的过程中中平稳、轻轻放，减少少对桩身的的振动损伤伤。（2）场地土承载力力要求场地要平整坚硬硬，在较软软的场地中中适当铺设设道渣，不不能使桩机机在打桩过过程中产生生不均匀沉沉降，为防防止桩机下下陷而造成成桩身倾斜斜、桩机挤挤压对桩位位的影响，影影响施工质质量及施工工安全，必必须对施工工场地进行行局部回填填平整，采采取必要的的措施提高高地基承载载力，使其其达到锤击击桩施工要要求。（3）桩位、垂直度度及标高控控制在打桩前应调查查场地土土土质情况，尤尤其是地表表土层是否否有大量的的废弃混凝凝土块等杂杂填土质、是是否有地下下废弃混凝凝土结构、构构筑物及地地下管线等等障碍。需需将地下障障碍物清除除干净，并并分层回填填夯实后再再进行管桩桩施工。桩身垂直度应重重点控制第第一棵桩身身的垂直，从从十字交叉叉的两个方方向进行观观测，及时时发现偏差差后，拔出出管桩回填填后重新施施工，不得得强行回扳扳校正，以以免将桩扳扳裂以致断断桩标高控制，通过过正确引测测到施工现现场附近的的水准控制制点进行观观测。送桩桩时，设专专人进行观观测，当送送桩器上的的刻度将与与水准仪的的水准线重重合时，放放慢压桩速速度直至两两线重合。（4）沉桩到位率控控制管桩没有沉入到到设计位置置，需要截截桩，既浪浪费材料，增增加额外的的桩头处理理费用，而而且会导致致桩身承载载力降低。设设计及施工工过程中，采采取合理的的技术措施施，在满足足承载力的的要求下尽尽可能的将将管桩沉入入到设计标标高位置。（5）降低挤土效应应危害的措措施管桩在压入土中中后，会将将桩身周围围的土体向向旁侧挤压压，而占据据原来地基基土的空间间，尤其在在桩位较密密集或者靠靠近既有结结构的位置置，容易因因原土体被被扰动而产产生土体隆隆起，导致致管桩上浮浮，同时挤挤土效应产产生的水平平压力容易易导致桩身身产生水平平方向的挠挠曲变形，影影响桩体承承载力。如如果附近有有建筑物或或地下管网网，容易遭遭到破坏。3、成成桩检测压桩结束后，需需要对桩基基进行检测测，桩基检检测依据设设计要求采采用《建筑筑基桩检测测技术规范范》(JGJJl006-20003)及《基桩桩低应变动动力检测规规程》(JGJ／T93--95)进行。检检测的项目目主要有桩桩身的完整整性质量检检测、单桩桩竖向抗压压极限承载载力检测。桩身质质量检测，主主要通过现现场低引变变反射波法法进行，目目的是对桩桩身缺陷进进行判定，对对桩身质量量进行分级级。根据规规范分为四四个等级，分分别为工、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类桩。其其中1类桩为桩桩身质量优优良桩；Il类桩为合合格桩；IIl类桩为明明显质量缺缺陷桩，需需要与相关关单位研究究，确定处处理方案或或继续使用用，按要求求修补后或或经研究可可继续使用用的视为合合格桩；Ⅳ类为不合合格桩。小小应变动力力检测数量量，按规范范要求抽检检不少于20％且不少少于l0根。单桩承载力检测测，主要通通过现场静静荷载试验验以及高应应变动力检检测进行，主主要检测单单桩承载力力是否满足足设计要求求。静荷载载试验检测测数量，按按规范要求求随机抽检检总桩数的的1％且不少少于3根，因为为是破坏性性试验，一一般静载试试验对施工工前的试桩桩进行；对对正式工程程桩采取高高应变动测测，检测数数量为总桩桩数的2％，且不不少于l0根。图7-1管桩单单桩承载力力试验由于管桩施工完完毕后，单单桩承载力力没有完全全达到设计计承载力强强度，需要要7天以上的的嵌固期，故故单桩承载载力检测宜宜在成桩后后10-220天范围内内进行。八、安全措施1、配备经培训、考考核合格持持证的管理理、执行和和检查人员员。3、配备施工机械械安全装置置及必要的的安全检测测工具。4、桩机、塔吊组组装、拆卸卸必须在空空旷地面进进行，上空空不得有高高压线或障障碍物，确确保组装、拆拆卸、装车车顺利进行行。5、桩机压桩过程程中，无关关人员严禁禁靠近桩机机。6、卸桩、吊桩过过程中，挂挂桩小钩外外必须系好好风缆绳，确确保控制桩桩调运中的的方向，以以防发生与与桩机、吊吊车、汽车车相碰事故故，吊有重重物时吊臂臂下不能站站人。7、桩机、吊车施施工中必须须确保场地地平整。地地基较软不不能满足桩桩机施工需需要时，必必须垫好路路基。8、完桩之后的装装坑必须遮遮盖、封闭闭，先用两两根钢筋将将桩口点焊焊封闭，然然后在钢筋筋上放装满满泥土的草草包，每施施工完一区区域，就将将此区域用用绳子包围围起来，挂挂警告牌、警警示灯，并并禁止闲人人进入。9、、桩机、吊车车司机、电电工、焊工工、起重指指挥工上岗岗时必须持持有特殊工工种操作证证，随时接接受有关部部门的检查查。10、非机械人员和和非电工，不不得动用机机械设备和和电器设备备。11、吊桩、喂桩、送送桩、吊机机和桩机移移位时必须须有专人指指挥，分工工明确，统统一信号。夜夜间指挥必必须用明暗暗信号。12、氧气瓶、乙炔炔瓶