预应力管桩的施工

预应力混凝土管桩是采用离心脱水密实成型工艺原理，先张法施加预应力，达到规定的强度后放张预应力筋，再进行蒸压养护成形的一种预制混凝土桩。作为一种常见的桩型，预应力管桩具有强度高、承压性能好、施工速度快等特点，适用于一般黏性土及填土、淤泥和淤泥质土、粉土、非自重湿陷性黄土等土层中使用，大量应用于各种建筑的基础中。特别是沿海地区，由于软弱土层厚、持力层埋藏较深，更适合于采用预应力管桩作为建筑的桩基础。1、品种规格按照混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩（PC）和预应力高强混凝土管桩（PHC）两种。按管桩的抗弯性能或混凝土有效预压应力值分为A型、AB型、B型和C型。按管桩外径分为300～1000mm等规格，壁厚为60～130mm。按管桩的外观质量和尺寸偏差分为优等品、一等品和合格品。管桩标记符号：管桩品种－类型外径－壁厚－长度生产日期例如：PHC－AB800－130－122002.11.062、质量要求预应力管桩的质量必须符合国家标准和施工质量验收规范的规定，进厂时应附有出厂合格证。PC桩的混凝土强度等级不得低于C50，PHC桩的混凝土强度等级不得低于C80。预应力管桩的外观质量应符合下表的规定。预应力管桩的尺寸允许偏差及检查方法1、技术关键要求（1）场地应碾压平整，地基承载力不小于0.2～0.3MPa，打桩前应认真检查施工设备，将导杆调直。（2）按施工方案合理安排打桩路线，避免压桩及挤桩。（3）桩位放样应采用不同方法二次核样。桩身倾斜率应控制在：底桩倾斜率≤0.5％，其余桩倾斜率≤0.8％。（4）桩间距小于3.5d（d：桩径）时，宜采用跳打，应控制每天打桩根数，同一区域内不宜超过12根桩，避免桩体上浮，桩身倾斜。（5）施打时应保证桩锤、桩帽、桩身中心线在同一条直线上，保证打桩时不偏心受力。（6）打底桩时应采用锤重或冷锤（不挂档位）施工，将底桩徐徐打入，调直桩身垂直度，遇地下障碍物及时清理后再重新施工。（7）接桩时焊缝要连续饱满，焊渣要清除；焊接自然冷却时间应不少于1min，地下水位较高的应适当延长冷却时间，避免焊缝遇水如淬火易脆裂；对接后间隙要用不超过5mm钢片数填，保证打桩时桩顶不偏心受力；避免接头脱节。2、质量关键要求（1）PC桩一般采用常压蒸汽养护，一般要经过28d才可以运输使用。PHC桩一般脱模后进高压釜经10个大气压，180℃左右的高温高压蒸汽养护，从成形到运输使用的时间只需3～4d。因此，可根据实际工程的需要选择管桩类型，保证预应力管桩强度达到设计强度的100％后才开始打桩。（2）严格管桩生产制作及养护工艺，认真按标准检查管桩各项指标，符合要求的才能使用，避免因管桩制作及养护工艺不当，混凝土龄期不够，导致桩顶破碎以及桩身断裂。（3）对照地质资料及按设计及规范要求合理选用施工机具，采用“重锤低击”的原则选用桩锤并控制打桩总锤击数，避免桩身混凝土产生疲劳破坏，桩身断裂。（4）根据施工的管桩尺寸按要求制作桩帽及送桩器，避免因桩帽和送桩器尺寸不合要求使桩顶破碎及桩身断裂。（5）管桩在运输、吊装及堆放过程中应正确叠放，轻起轻吊，避免使用前桩身就已经断裂，桩顶破碎。（6）施工管桩时要保证桩体的垂直度，避免桩身倾斜；保证桩锤、桩帽、桩身中心线在同一条直线上，避免因打桩时的偏心受力导致桩顶破碎，桩身断裂。1、工艺流程移至下一桩位中间检查验收打桩至设计持力层和贯入度送桩测量定位桩机就位第1节桩就位，对中调直接桩第n节桩起吊，对中调直打桩2、操作工艺（1）测量定位根据设计图纸编制工程桩测量定位图，并保证轴线控制点不受打桩时振动和挤土的影响，保证控制点的准确性。根据实际打桩线路图，按施工区域划分测量定位控制网，一般一个区域内根据每天施工进度放样10～20根桩位，在桩位中心点地面上打入一支φ6长约30～40cm的钢筋，并用红油漆等标示。桩机移位后，应进行第二次核样，核样根据轴线控制网点所标示工程桩位坐标点（X、Y值），采用极坐标法进行核样，保证工程桩位偏差值小于10mm，并以工程桩位点中心，用白灰按桩径大小画一个圆圈，以方便插桩和对中。工程桩在施工前，应根据施工桩长在匹配的工程桩身上划出以米为单位的长度标记，并按从下至上的顺序标明桩的长度，以便观察桩入土深度及记录每米沉桩锤击数。（2）桩机就位为保证打桩机下地表土受力均匀，防止不均匀沉降，保证打桩机施工安全，采用厚度约2～3cm厚的钢板铺设在桩机履带板下，钢板宽度比桩机宽2m左右，保证桩机行走和打桩的稳定性。桩机行走时，应将桩锤放置于桩架中下部以桩锤导向脚不伸出导杆末端为准。根据打桩机桩架下端的角度计初调桩架的垂直度，并用线坠由桩帽中心点吊下与地上桩位点初对中。（3）管桩起吊，对中和调直①管桩应由吊车将桩转运至打桩机导轨前，管桩单节长≤20m转运采用专用吊钩勾住两端内壁直接进行水平起吊，管桩单节长＞20m应采用四点吊法转运。②管桩摆放平稳后，在距管桩端头0.21L处，将捆桩钢丝绳套牢，一端拴在打桩机的卷扬机主钩上，另一端钢丝绳挂在吊车主钩，打桩机主卷扬向上先提桩，吊车在后端辅助用力，使管桩与地面基本成45°～60°角向上提升，将管桩上口喂入桩帽内，将吊车一端钢丝绳松开取下，将管桩移至桩位中心。③对中：管桩插入桩位中心后，先用桩锤自重将桩插入地下30～50cm，桩身稳定后，调正桩身、桩锤、桩帽的中心线重合，使之与打入方向成一直线。④调直：用经纬仪（直桩）和角度计（斜桩）测定管桩垂直度和角度。经纬仪应设置在不受打桩机移动和打桩作业影响的位置，保证两台经纬仪与导轨成正交方向进行测定，使插入地面时桩身的垂直度偏差不得大于0.5％。（4）打桩①打第一节桩时必须采用桩锤自重或冷锤（不挂档位）将桩徐徐打入，直至管桩沉到某一深度不动为止，同时用仪器观察管桩的中心位置和角度，确认无误后，再转为正常施打，必要时，宜拔出重插，直至满足设计要求。②正常打桩宜采用重锤低击，锤重根据设计图纸及地质钻探资料选择。③打桩顺序应根据桩的密集程度及周围建（构）筑物的关系：a、若桩较密集且据周围建（构）筑物较远，施工场地开阔时宜从中间向四周进行。b、若桩较密集场地狭长，两端距建（构）筑物较远时，宜从中间向两端进行。c、若桩较密集且一侧靠近建（构）筑物时，宜从毗邻建（构）筑物的一侧开始，由近及远地进行。d、根据桩入土深度，宜先长后短。e、根据管桩规格，宜先大后小。f、根据高层建筑塔楼（高层）与裙房（低层）的关系，宜先高后低。（5）接桩①当管桩需接长时，接头个数不宜超过3个且尽量避免桩尖落在厚粘性土层中接桩。②管桩接桩，采用焊接接桩，其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5～1.0m。③下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位，接桩时上下节桩应保持顺直，中心线偏差不宜大于2mm，节点弯曲矢高不得大于1‰桩长。④管桩对接前，上下端板表面应用钢丝刷清理干净，坡口处露出金属光泽，对接后，若上下桩接触面不密实，存有缝隙，可用厚度不超过5mm的钢片嵌填，达到饱满为止，并点焊牢固。⑤焊接时宜由三个电焊工在成120°角的方向同时施焊，先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊，每层焊接厚度应均匀。⑥焊接层数不得少于三层，采用普通交流焊机的手工焊接时第一层必须用φ3.2mm电焊条打底，确保根部焊透，第二层方可用粗电焊条（φ4mm或φ5mm）施焊；采用自动及半自动保护焊机的应按相应规程分层连续完成。⑦焊接时必须将内层焊渣清理干净后再焊外一层，坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度宜高出坡口1mm，焊缝必须每层检查，焊缝应饱满连续，不宜有夹渣、气孔等缺陷，满足《钢结构工程施工质量验收规范》中二级焊缝的要求。⑧焊接完成后，需自然冷却不少于1min后才可继续锤击，夏天施工时温度较高，可采用鼓风机送风，加速冷却，严禁用水冷却或焊好即打。⑨对于抗拔及高承台桩，其接头焊缝外露部分应作防锈处理。防锈处理可采用沥青漆涂刷，待焊缝稍冷却后开始涂刷，共涂刷两遍，每遍厚度约0.5mm，两遍涂刷间隔时间约为1min。涂刷在桩接头铁件上下桩身5cm的范围内。（6）送桩①根据设计桩长接桩完成并正常施打后，应根据设计及试打桩时确定的各项指标来控制是否采取送桩。②送桩前应保证桩锤的导向脚不伸出导杆末端，管桩露出地面高度宜控制在0.3～0.5m。③送桩前在送桩器上以米为单位，并按从下至上的顺序标明长度，由打桩机主卷扬吊钩采用单点吊法将送桩器喂入桩帽。④在管桩顶部放置桩垫，厚薄均匀，将送桩器下口套在桩顶上，采用仪器调正桩锤、送桩器和桩三者的轴线在同一直线上。⑤送桩完成后，应及时将空孔回填密实。（7）检查验收①在桩帽侧壁用笔标示尺寸，以厘米为单位，高度宜为试桩标准制定最后每阵贯入度的4～5倍。将经纬仪架设在不受打桩振动影响的位置上对管桩贯入度进行测量。最后，用收锤回弹曲线测绘纸绘出管桩的回弹曲线，再从回弹曲线上量出最后三阵贯入度。②当采用送桩时测试的贯入度应参考同一条件的桩不送桩时的最后贯入度予以修正。③根据设计及试打桩标准确定的标高和最后三阵贯入度来确定可否成桩，满足要求后，做好记录，会同有关部门做好中间验收工作。④实际控制成桩标准中的标高和最后三阵贯入度与设计及试桩标准出入较大时，应会同有关部门采取相应措施，研究解决后移至下一桩位。⑤打桩过程中，遇下列情况之一应暂停打桩，及时会同有关部门解决：a、贯入度突变；b、桩头混凝土剥落、破碎、桩身出现裂缝；c、桩身突然倾斜、跑位；d、地面明显隆起，临桩上浮或位移过大；e、PC桩总锤击数超过2000，PHC桩总锤击数超过2500；f、桩身回弹曲线不规则。1、施工前应检查进入现场的成品桩，接桩用电焊条等产品质量。2、施工过程中应检查桩的贯入度情况、桩顶完整状况、电焊接桩质量、桩体垂直度、电焊后的停歇时间。重要工程应对电焊接头做10％的焊缝探伤检查。3、施工结束后，应作桩体质量检验及承载力检验。4、先张法预应力管桩的质量检验应符合下页表的规定。预应力管桩质量检验标准采用全站仪进行管桩定位放线管桩吊车转运管桩起吊对中管桩施打管桩焊接接桩采用送桩器送桩管桩焊缝管桩接头铁件防腐管桩焊缝磁粉探伤管桩竖向静压承载力试验管桩低应变检测试验管桩高应变检测试验管桩竖向抗拔静载试验预应力管桩施工即打即隐蔽的工程，出现问题无法在施工完成之后再进行整改，只能采取补桩等措施补救，因此，必须在施工过程中严格控制质量，每一步骤都要按照标准严格进行。1、桩体倾斜产生原因：（1）施打前未按要求双向校核垂直度。（2）遇有地下障碍物。（3）场地不平整，桩机底盘不稳固水平。防治措施：（1）施打前，应按要求在桩机的正方和垂直的管桩侧面双向架设经纬仪或线坠，垂直度满足要求（小于0.5％L）后方可起锤，打入约1m左右再用仪器校核一次桩的中心位置和垂直度，确认无误后方可正常施打。（2）地下障碍物如果较浅，可以先将桩拔出，清除障碍物后，将坑填实填平，重新放点打桩；如果障碍物较深，无法处理，可会同监理、业主、设计院等单位商议解决办法，更改桩位。（3）场地应平整坚实，一般不宜大于9°，符合桩机行走条件。桩机下方应垫好枕木，保持桩机底盘稳固水平。2、焊缝不饱满，接桩处开裂产生原因：未按规定进行焊接作业，未分层焊接。防治措施：（1）接桩前，对连接部位上的杂质、油污、水份等必须清理干净，保证连接部件清洁。（2）接桩时，两节桩应在同一轴线上，焊接预埋件应平整服贴。焊接层数不得少于三层，焊接时必须将内层焊渣清理干净后再焊外一层，坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度宜高出坡口1mm。3、贯入度剧变产生原因：（1）地质情况不明，地下存在有空洞、溶洞、夹层、古墓等。（2）地下持力岩层起伏大。（3）桩身破碎断裂。防治措施：（1）在施打过程中，出现贯入度突然变大的情况，应立即停止施工，会同监理、业主、设计院等单位研究处理，可采取超前钻等方法，先探明桩位处的地质情况，将空洞、溶洞等先用中砂或粘土等填塞密实后再重新打桩，或改用其他形式的基础处理方法。（2）在即将收锤时，遇到贯入度突然加大的情况，一般均因地下持力岩层起伏大导致桩身折断或桩身自自身破碎造成的。这种情况下，采用从桩身内孔吊灯和吊重物检查桩身的