HC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。但需注意一点,静载试验应在管桩的桩身与土体的结合达到设计要求的前提下方能进行。如砂类土的管桩,不应少于7d;粉土和黏性土的,不应少于15d;淤泥或淤泥质土的,不应少于25d。

2.6.2高应变试验

高应变试验是动测法的一种,作为静载试验的补充。其是利用一定重量的重锤,在一定落距下冲击桩顶,使桩产生一定贯入度而测出单桩竖向承载力。高应变试验应在静载试验结束7d后进行,其先在距桩顶一定距离处安装环形应变传感器和加速度传感器,然后垂直对中桩轴心,自由落下重锤锤击桩顶,使桩周土在冲击荷载下产生塑形变形,通过PDA接收、调制、A/D转换和运算,得到CASE法实测结果。在CASE测试基础上,运用实测曲线拟合法进行拟合分析,经过多次循环直到最终获得满意的拟合结果。

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、铸创新惯点1、渔PH袖C静避压单雅桩承啦载力抖高；2、恨PH泛C静架压桩址适用遣范围取广；3、匀工程你造价读低；4、驾PH耽C静蛮压桩腾施工室速度金快，予工效熄高、让工期进短；5、丝式PH叨C静蝴压桩供机械煎化施和工程偏度高拌，现敏场整僻洁、钓无噪糟声污抱染、绒施工短环境野好。5、莲应用凭、推针广及骨论文信引用虚情况直（在肥国内音外相旱关领朴域的捆作用绪影响穗及预屿期前鞭景）本项攀目已电在平往煤建搂工集似团有里限公在司土割建处西第七胳项目颤部承痰建的母郑州间山顶摆御鑫饭城8安#楼摊工程饼基础促处理续中全聋面应喂用，搏效果勾明显草，有仗力的鹿推动院了公刚司建呆筑施毒工技微术的途整体妻提升旁。PH副C高卧强预杏应力促混凝霜土静麻压管康桩技羊术应勾用属图行业防领先盏地位惭，根配据工桑程地挡质条挨件，虚应用曾范围庆相当奖广泛南，对州工矿趋、民惨用、想公共疑性建够筑等泽方面朱都具珠有很劝高的肆推广龟应用栋价值认，具心有广哈阔的郑应用腔前景肚。6、烈经济鹿效益库情况效益累的计躬算依惠据及售说明能：1、悲根据鸣目前艺市场擦情况畜，剥不同恶桩型宋施工收造价蛙指标户比较爽如下塌：PH尼C掏管桩病沉管当灌注乌桩印钻孔炼灌注摄桩前人隙工挖果孔桩3.盐2巷1买元/个K伐N众6克.赶11赵元姻/黄KN锤8迷.笋81甘元帐/咬KN净5铃.路87胜元淋/搭KN注:馋造价排指标长是在登常用扩设计祖桩长秒20恩米情针况下亭的比姜较，甩当设晚计桩焰长越顷长(寺≤6灵0丢米)歇P弊HC绒管跑桩越排经济峰。2、经该工蛋程地扰基基拥础处丛理采临用P钩HC盐高强持预应全力混沸凝土跳静压纯管桩支技术篇，共互设8据16柳根P走HC记高强圣预应捎力混幼凝土段静压烫管桩油，，隶单桩疲承载巾力特锤征值赢不小杯于1鼻20长0K家N,挽与目墙前常赖用的供钻孔跳灌注级桩相嚷比，致基础锅地基山处理著费用掀比较据如下伪：1性PH弓C高超强预舅应力茅混凝芳土静梯压管篇桩约青为：版12轻00宅x8谁16选x3漆.2矛1=盏31荣4.蜘3万倦元，2同尿等承谜载力抱下钻槐孔灌石注桩覆费用谨约为牵：1叹20飘0x润81冤6x尝8.润81滩=8剧62乓.7弯万元3、尿通过中上述功比较秤，工纺程采剩用P述HC泻高强托预应鹊力混捞凝土主静压哄管桩嫌技术题施工驴节省摘费用煤：86姻2.塞7万恢元-粉31智4.尚3万狼元=魄54失8.上4万梁元。7、漠社会叠效益郑州述御城没8#搅楼工加程采集用P繁HC耐高强黎预应佳力混异凝土剑静压走管桩被技术爹，该鼻项技伏术的昆推广和将进读一步脑提高硬工程课地基码基础期施工待的技亭术、法质量宾、安铸全管劲理水徐平，凯在保源证质宪量、六安全稠的条种件下独大大罩降低紫工程片成本浙，加剃快建甜设周唇期，燃具有虎良好敌的社盟会效自益，蹄经济绘效益胡。1、雁工期子方面蚀，P馆HC盆高强李预应仗力混播凝土设静压宁管桩肌技术谱采用缝静压宰法沉果桩，竞无噪屑声污贴染及商环境填卫生演污染屠，可瞎24吐小时观作业鞭，管其桩进师行工蕉厂预骗制，徐机械捷沉桩策，施括工速详度快壳，时澡间短痒。2、辉与其钻它基恶础桩邮相比肥，桩仿顶标秤高容级易控圾制，纹不存狼在超辛灌、待人工吵破桩割头、孔吊运检桩头娘等问紧题，嗽减少磁资源懒、资院金浪嘱费，派节约吉造价普，工怒程成哀本低掠。3、靠PH独C高趴强预焦应力爱混凝愚土静池压管兵桩技卖术，拔工程朱地质唱条件絮适应晋范围结广，娃单桩婚承载盒力高宇，施况工质照量易猾保证锻。8、夺应用桃情况本课盏题目皮前已意在平裕煤建举工集倾团有备限公拥司土召建处俯第七撤项目互部承乓建的亮郑州歌山顶河御鑫述城8刘#楼免工程征基础章地基蜂处理蒸中全黄面应掠用，收效果掘明显液，有索力的款推动洲了公贞司建汁筑施认工技叠术的子整体螺提升走。序号姓名性别年龄文化程度职务职称工作单位对本项成果做出的主要贡献内容1