预应力混凝土管桩试桩试验方案

中国桥梁网中国桥梁网-1-预应力混凝土管桩试桩试验方案1目的为满足路基稳定和沉降要求，采用预应力混凝土管桩加固，为明确合理的技术设计参数、需进行现场工艺性试验，确定合理桩长、桩间距及施工相关工艺。2编制依据《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》《客运专线铁路路基工程施工技术指南》《石武铁路客运专线施工图设计文件》《预应力管桩统一说明》(新规范)《先张法预应力砼管桩》3试桩要求3.1试桩地点在一分部选取路基代表性地段，进行现场试桩和工艺性试验，暂定为各桥头路基30m范围右侧边坡坡脚外2~5m（线路左线中心右侧22~26m），在不偏离试桩位置的前提下，可以酌情根据现场征地、施工情况进行调整。3.2技术要求（1）、预应力管桩设计长度暂按32~38m考虑，桩间距2.2~2.5m考虑，正方形布置，共进行俩组4根桩工艺性试验。（2）、预应力管桩型号为PHC-AB400-90型，强度为C80.（3）、预应力管桩终锤标准：至设计桩长。（4）、同时采用设锥形桩尖和不设锥形桩尖进行试桩，各俩根。（5）、接桩均采用钢端板焊接法焊接，焊好的桩接头应自然冷却后中国桥梁网中国桥梁网-2-方可施打，焊接处的强度不应低于出厂的强度。4试桩施工工艺及要点4.1施工流程图-1施工工艺流程图施工程序为：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4.2施工要点4.2.1测量定位放线(1)认真复核设计图纸及设计院交桩点位，必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场，标准控制点数量满足施工需要及测量点间互相复核的需要即可，然后依据设计图纸精确算出尺寸关系或各桩位坐标，对桩位进行精确测放。(2)可采用电子全站仪或经纬仪等测量工具建立建筑平面测量控制网，或者直接采用坐标定位方式放出桩位，并进行闭合测量程序进行复核；同时利用水准仪对场地标高进行抄平，然后反映到送桩器上，显示出送桩深度，做好桩顶标高控制工作。(3)桩位放出后，在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中,喂桩（焊接桩尖）定位放线桩机就位对位、插桩压桩人、机、料进场调整桩身垂直度吊桩吊桩电焊停歇、质量检查电焊接桩对桩压桩接桩或送桩控制桩顶标高成桩转移桩机中国桥梁网中国桥梁网-3-根据需要做好标识:钢筋(或竹筷)端头系上红布条或点上白灰,然后画出桩外皮轮廓线的圆周,便于对位、插桩。(4)为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏，针对单桩、独立承台以及大面积筏板基础的群桩制定不同的放线方案。当桩数比较少时，采用坐标随时复测；针对大面积群桩，在场地平整度较高的情况下，采用网格进行控制，并在端头桩位延长线上埋设控制桩，以便复核。4.2.2桩机就位在对施工场地内的表层土质试压后，确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。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。4.2.3管桩的验收、堆放、吊运及插桩预应力管桩型号为PHC-AB400-90型，强度为C80.，管桩采用当地购买成品管桩，运输到现场。(1)管桩的进场验收管桩进场后，应按照《先张法预应力砼管桩》（GB13476-1999）的国家标准或各地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，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)管桩的堆放现场管桩堆放场地应平整，采用软垫(木垫)按二点法做相应支垫，且支撑点大致在同一水平面上，见图-2。当管桩在场地内堆放时，不宜超过4层；当在桩位附近准备施工时宜单层放置，且必须设支垫。中国桥梁网中国桥梁网-4-管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错。管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，易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。(3)管桩吊运及插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，见图3。管桩起吊运输过程中应平稳轻放，以免受振动、冲撞。管桩吊起后，缓缓将桩一端送入桩帽中，待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后，根据需要焊接开（闭）口型桩尖，然后将桩插入土中0.5m-1.0m的深度后，用两台经纬仪（在接近90度的夹角方向）双L0.21LL0.21L0.21L图-2二点支垫示意图图-3管桩起吊示意图中国桥梁网中国桥梁网-5-向控制桩的垂直度，条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。4.2.4压桩(1)压桩前，根据工程情况制定合理的压桩顺序，减少挤土效应，施工时按照压桩顺序组织施工。(2)压桩前在每节单桩桩身上划出以米为单位的长度标记，以便观察桩的入土深度及记录对应压力值，并通过实地高程测量，在送桩器上做好最后1m及最终送桩深度标记，通过水准仪配合控制。(3)在压桩开始阶段，压桩速度不能过快，应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度,一般以2.0m-3.0m/min速度为宜。在初期2-3m的压桩范围内应重点观察控制桩身、机架垂直度，垂直度控制应重点放在第一节桩上，即将桩压入土中0.5-1.0m，暂停下压，在从桩的两个正交侧面校正桩身垂直度,垂直度偏差不得超过桩长的0.5％才可正式压桩。并在压桩过程中需要经常观测桩身是否发生位移、偏移等情况并做好过程记录，并详细记录每入土1米时压力表的压力值。(4)在沉桩过程中施工员随时观察桩的进尺变化，如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时，应分一二个行程逐渐调直。压桩前最好将地表下的障碍物探明并清除干净，以免桩身移位倾斜。4.2.5接桩将首节管桩压至桩头距地面0.5-1.0m左右高度时停止压桩，开始进行接桩作业。接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清除浮锈及泥污，然后下放桩身进行对桩。上下两节端头板对齐并初步调整垂直后，采用手工电弧焊在坡口周围点焊4-6点，然后再次进行垂直度的调整，若端头板间隙过大，应加塞铁片。为减少焊接变形引起节点弯曲，焊中国桥梁网中国桥梁网-6-接时由两名工人对称施焊，焊接层数不少于两层且焊缝应均匀饱满（焊缝与坡口平）。焊接完成后，自然冷却5min以上，然后刷涂一层沥青防腐漆后，继续压桩。如果有多节管桩，重复以上工序即可。4.2.6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的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配，并且要有足够的强度和刚度，一般为一圆形钢柱体。送桩时，送桩器的轴线要与桩身相吻合。送桩器上根据测定的局部地面标高，事先要标出送桩深度，通过伺候在现场的水准仪跟踪观测，准确地将送桩送至设计标高。同时送桩器上要标出最后1m的位置线，详细记录最终压力值。终压力与单桩竖向极限承载力是两个不同的概念。终压力是桩尖达到设计持力层终止压桩时出现的最终静压力，其每次出现持续时间通常只有5-10秒。单桩竖向极限承载力是沉桩结束且桩周土体产生固结后，桩能承受的最大荷载。因土层结构、桩型截面、桩长、压桩力不同，会出现终压力大于或小于单桩承载力极限承载力的情况。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的施工。5机械设备5.1成桩设备采用静压桩机进行沉桩施工，目前市场上静压桩机有抱压式和顶压式两种，目前最大吨位可达800T，均为液压步履式底座，普通可选择诸如YZY-150～500，GZY-100～800等型号，建议选用240T~280T静压桩机。根据设计荷载以及各地区的土质情况、施工经验进行选择合适的桩机类型，也可根据打桩前的试桩得到的相关地层、压桩力等参数进中国桥梁网中国桥梁网-7-行选择。下表-2为静压桩机压桩力选择参照表。有些静压桩机没有配备吊桩设备，根据需要配备喂桩的吊装设备，如汽车吊等。并配合长度合适的送桩器。表-2静压桩机选型参照表最大压桩力kN1600~18002400~28003000~36004000~46005000~6000适用管桩最小桩径mm300300400400500最大桩径mm400500500550600单桩极限承载力kN1000~20001700~30002100~38002800~46003500~5500桩端持力层中密～密实的砂土层,硬塑坚硬的粘性土层,残积土层密实的砂土层,坚硬的粘性土层,全风化岩密实的砂土层,坚硬的粘性土层,全风化岩密实的砂土层,坚硬的粘性土层,全风化岩,强风化岩密实的砂土层,坚硬的粘性土层,全风化岩,强风化岩5.2其他配合机具设备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。6劳力组织下表-3为一组静压机械的劳力组织配备，如工期紧张可增加相关劳力。中国桥梁网中国桥梁网-8-表-3劳力需求表序号岗位工作范围人数1项目负责全面负责12施工员现场施工管理与施工协调13质量员质量监督、工序验收、试验检测14安全员安全工作15测量员测量工作36起重工吊桩17桩机手桩机操作18倒桩工配合吊桩、静压作业49电焊工接桩焊接2合计157质量标准及控制7.1质量标准PHC静压管桩施工质量验收标准，执行设计要求和国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-1999）及桩基施工的相关技术规程的规定。PHC静压管桩质量检验标准见下表-4。表-4管桩质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩体质量检验按桩基检测技术规范按桩基检测技术规范2桩位偏差见规范相关标准用钢尺量3承载力按桩基检测技术规范按桩基检测技术规范一般项目1成品桩质外观无蜂窝、露筋、裂纹、色感均匀、桩顶处无空隙直观桩径mm±5用钢尺量管壁厚度mm±5用钢尺量中国桥梁网中国桥梁网-9-量桩尖中心线mm＜2用钢尺量顶面平整度mm10水平尺量桩体弯曲＜1/1000L用钢尺量，L为桩长2接桩焊缝质量见规范相关标准见规范相关标准电焊结束后停歇时间min＞1.0秒表测定上下节平面偏差mm＜10用钢尺量节点弯曲矢高＜1/1000L用钢尺量，L为两节桩长3电焊条质量设计要求查产品合格证书4压桩压力（设计有要求时）％±5查压力表读数5桩顶标高mm±50水准仪测量7.2质量控制要点(1)进场材料质量验收与控制施工前应对成品管桩做外观尺寸及外观质量验收，并查看合格证明文件及相关外加剂的含量证明，必要时索要管桩的抗弯、抗裂性能检验报告；接桩用焊条等应有产品合格证书并送样复检，压桩用压力表也应进行检查。对于堆放在施工场地内的成品管桩，要加强成品保护，严禁机械碰撞，合理安排管桩堆放场地及进场次序，减少二次倒运，并在二次倒运的过程中平稳、轻放，减少对桩身的振动损伤。(2)场地土承载力要求场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重重量较大，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行局部回填平整或铺垫整块钢板，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。(3)桩位、垂直度及标高控制中国桥梁网中国桥梁网-10-在打桩前应调查场地土土质情况，尤其是地表土层是否有大量的废弃混凝土块等杂填土质、是否有地下废弃混凝土结构、构筑物及地下管线等障碍。需将地下障碍物清除干净，并分层回填夯实后再进行管桩施工。障碍物的存在、地表土质松软均易导致桩位偏移。桩身垂直度应重点控制第一棵桩身的垂直，从十字交叉的两个方