钢筋混凝土管桩

钢筋混凝土管桩（精选11篇）

钢筋混凝土管桩 第1篇

1 工程概况

本小区地下1层,地上19层～30层不等,地下水1.5 m左右,基础坐落在第②层粉土层上,该层地基承载力特性值为70 kPa,属轻微偏中等液化,液化指数为ILE=1.3～5.9,灵敏度较高土层。根据以上情况,不能采用复合地基。对预应力钢筋混凝土管桩与灌注桩在文明施工,施工速度,工程质量,造价等多方比较下,静压预应力钢筋混凝土管桩优势明显,因此决定采用该桩,经试桩,确定的预应力混凝土管桩为PHC—A500—(100)。桩长为23 m,27 m,30 m三种。单桩竖向承载力特性分别为1 500 kN,1 800 kN,2 300 kN,选择一种桩体,介绍如下。

2 静压高强预应力管桩的选择

2.1 静压高强预应力管的承载力

根据试桩报告,单桩竖向承载力特性为2 300 kN,设计选用PHC—A500—(100),C80静压预应力钢筋混凝土管桩,该管预应力钢筋为10Ф9,预应力钢筋代号为SBPDL1275/1420,张拉应力控制在钢筋抗拉强度标准值的0.7倍,即σcon=0.7fptk。

1)管桩桩体结构竖向承载力特性:

Ra=Rp÷1.35=Afcφc/1.35=2 338 kN>2 300 kN(满足)。

其中,Rp为管桩桩体结构竖向承载力设计值,kN;A为管桩截面积,mm2;fc为混凝土轴心抗压强度设计值,MPa;φc为工作条件系数,取0.7。

2)管桩桩体受拉承载力设计值:

N=fpy×Ap=640 kN。

其中,fpy为预应力钢筋的抗拉强度设计值,MPa;Ap为预应力钢筋面积,mm2。

3)抗裂弯矩:

MLY=(σpc+ftk×1.9)W0=99 kN·m。

其中,σpc为混凝土有效预应力,取3.9 MPa;ftk为混凝土抗拉强度标准值(预应力混凝土管桩开裂验算中,离心混凝土抗拉强度标准值应乘混凝土离心工艺系数,C80取1.9);W0为管桩截面受拉边缘的弹性抵抗矩,mm3。

2.2 试桩前设计初步估计

单桩竖向承载力特征性的估计(注:以L=30 m为例):Quk=1 720 kN。

实际试桩,单桩竖向承载力特征性达到2 300 kN(未做破坏试验,实际比2 300 kN还大),是估算值的1.35倍。通过对30根试桩的分析,桩端进入砂土层时,压桩时的压力值和试桩压力值是一致的,原因是砂土层孔隙水压力在压桩过程中很快消散,土体的结构未遭破坏。桩端进入粉土和粉质黏土层,试桩的压力值是压桩时压力值的2.7倍～4.5倍,一般情况是3倍～3.3倍,分析原因与桩长、土层和土层的饱和度有关,理论基础以排水固结来解释,所以规范规定,由于沉桩时对土体的扰动,所以试桩必须待桩周土体的强度恢复后方可开始。间隔天数应视土质条件而定,钢筋混凝土管桩在砂层需停歇不少于7 d,粉土和粉黏土需不少于15 d,饱和粉土粉黏土需不少于25 d。

3 施工过程

3.1 原材料选择

原材料就是预应力钢筋混凝土管桩和连接管桩的二氧化碳焊接的高强度焊丝产品,都是向厂家订购,进场有合格证,在购进前我们组织验察组去厂家验察生产规模、生产工艺流程、成品堆放、产品的技术性能、技术指标和产品质量实验检测控制、产销网络及运输支持能力等。高强焊丝是名牌厂家产品,有出厂合格证,这些都是保证工程质量的前提。

3.2 施工控制

采用抱压式压桩机作业,根据我工地的地质条件,有些桩号在-16 m以下有7 m～8 m厚的中密砂层,所以我们选择600 t,800 t静压桩机两台,本工程施工静压单桩竖向承载力特征值为2 300 kN时,需压桩机自重和配重值为2 300×2+200=4 800 kN。静压桩入砂土层时,压力值达到4 800 kN,预应力管桩不下沉,可采取锯桩措施,如再增加压力,管桩会压爆造成不必要的浪费。

施工过程中严格遵照预应力管桩质量检验标准,主控项目桩体质量和承载力按桩基检测技术规范。桩位偏差由施工方技术人员与监理、建设单位现场人员对每根桩进行监督检查,保证每根桩的偏差在规范允许偏差以内,一般项目成品桩质量、外观、桩径、管壁厚度、桩体弯曲,随吊随检查,每根桩的桩顶标高由水准仪控制,这是至关重要的环节。接桩焊缝质量,每根桩检查,接桩时上下节桩段保证顺直,错位偏差小于2 mm,对接前应清理干净接驳口和坡口,清理干净确保垂直后方可进行焊接,焊接时应由两台焊机同时对称焊接,采用二氧化碳焊,虽无焊渣,但焊接时按层数不能少于两层焊缝,焊缝应饱满连续。焊接结束后自然冷却时间不得少于8 min,严禁用水冷却,下雨天应停止施工或采取防雨措施,保证焊接处不接触雨水淋湿。每根桩必须一次完成,中间不能停歇。虽然规范未涉及到桩的垂直度,但保证其质量是非常重要的环节,必须检查每根桩,桩的垂直度严格控制在0.5%以内。

3.3 施工工艺

桩机就位调平,对准桩点(检查桩的垂直度小于0.5%)→第一节压桩(检查记录压力值)→接桩焊接(检查上下节顺直错位偏差不宜小于2 mm,检查焊缝质量,焊完后停歇 8 min)→第二节压桩,接桩焊接,质量控制同第一节压桩→第三节压桩,桩顶标高的控制(水准仪测量)。

3.4 施工验算

1)管桩吊桩验算,施工最长桩为14 m。

λ=M/L=3.5/14=0.25,取动力系数为1.5;管桩自重为3.27 kN/m。

Mmax=1/8ql2(1-λ2)2×1.5=59.41 kN·m<99 kN·m(满足)。

2)管桩标准承载力验算。

该桩竖向承载力设计值为:Q=Apfcφc=3 150 kN。

单桩的承载力标准值为:0.8Apfck=5 044 kN>4 800 kN(满足)。

其中,fc为混凝土轴心抗压强度的设计值;fck为混凝土轴心抗压强度的标准值。

4 管桩检验

4.1 单桩竖向承载力检验

按桩数的1%做单桩静载荷试验,试桩方法为慢速维持荷载法,试验加载分10级进行,卸载分5级,通过试验加载,当单桩竖向承载力为特征值的2倍时,30根桩最大下沉25.27 mm,最小下沉10.92 mm,平均下沉19.95 mm,卸载后回弹平均值为4.3 mm。

4.2 低应变测试

按桩数的20%检测,474根,一类桩474根占100%桩身完整性,完全满足要求。静压桩在压桩过程中,压力值由仪表控制,当桩在下沉过程中出现问题时,压力值的仪表会立即反映出来,本工地有1栋楼的半个单元过去有建筑物,地基处理采用深层搅拌桩,在静压管桩沉桩过程中,管桩遇地下厚层搅拌桩时,预应力管桩桩头破裂,压力值仪表即时反映,我们将桩拔起,该桩头破裂。本人认为高压预应力静压管桩在沉桩过程中,由压力值仪表控制,反映非常清楚,不必做低应变测试。如怀疑某些桩有问题,可抽查低应变测试。

5 高强预应力管桩设计值探讨

桩身混凝土强度应满足承载力设计要求,通常桩总是同时受轴力、弯矩和剪力的作用。桩必须满足桩身结构强度条件的验算。低桩台桩基,当作用在单桩上的弯矩、剪力不大时,桩身结构强度满足轴压验算即可,对全埋入地基中的桩,除穿越超软土层的端承桩外,一般可不考虑桩的纵向弯曲。

轴心受力时计算公式:

Q≤Apfcφc。

其中,Q为相应与荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值;Ap为桩身横截面积;φc为工作条件系数,预制桩取0.75,灌注桩取0.6～0.7。

由于灌注桩在成孔和混凝土水下浇筑时质量难以保证,预制桩在运输及沉桩过程中,受振动和锤击的影响,因此根据上述桩的施工工作条件因素,计算中,给予工作条件系数φc是符合实际要求的。笔者认为0.85～0.9较为合适,能充分发挥预应力管桩的优势,避免不必要的浪费。

摘要：阐述了高强预应力钢筋混凝土静压管桩的施工方法、工艺流程以及施工认识和质量控制要点,并对目前“建筑地基基础工程施工质量验收规范”先张法预应力管桩质量检验标准的看法和认识作了探讨,以推广该桩的应用。

关键词：静压桩,抗剪强度,孔隙水压力,抗裂弯矩

参考文献

预应力混凝土管桩施工质量监理探讨 第2篇

关键词:桥梁;预应力混凝土管桩;监理

中图分类号:TU712.2文献标识码:A文章编号:1000-8136(2009)21-0002-03

预应力管桩与沉管灌注桩相比具有自身的优点:管桩工厂化生产、质量易于控制和检查,施工速度快,沉桩质量比灌注桩有保证(特别是软土地基,沉管灌注桩因挤土效应容易产生断桩),施工现场噪音小、对环境污染小、振动小,对周围建筑物影响相对较小,因而在立交桥、城市高架桥中被广泛采用。预应力混凝土管桩是桥梁的基础之一,其施工质量直接关系着桥梁使用安全。但由于管桩基础是在地下施工,隐蔽性和技术性都很强,因此,必须更加严格地监理其施工过程,才能保证工程质量。在预应力管桩的施工前和施工过程中,对其进行严格的质量监理,能极大地保证工程质量安全。

下面主要从事前控制、施工中控制、施工后控制来阐述预应力混凝土管桩施工的质量监理工作:

1事前控制

前期工作阶段在监理工作中,事前控制是最有效的手段。预应力混凝土管桩工序的不可逆转性和隐蔽性决定了其前期监控工作的必要性。

1.1编订施工监理细则,做好资格审查和图纸会审,敲定施工方案。

(1)解本工程施工的特点与难点,根据工程验收规范和实际要求编制可行的监理实施细则。

(2)开工前,应审查施工单位现场项目管理机构的质量管理体系、技术管理体系和质量保证体系,审查承建单位的资格、技术与管理水平、以往的施工业绩、特殊工种人员上岗证书等。对承建商的开工申请报告和施工组织设计进行审核评定,监理人员应按工程地质、水文地质条件、邻近建筑物基础和管线情况及施打位置有否旧基础管线等障碍物情况,重点审核施工方案、施工机械及打桩顺序、桩机行走线路,尤其是关键工序的工程质量控制及保证措施,主要包括桩位控制、垂直度控制、焊接质量等是否符合要求。

(3)组织设计、施工等有关单位进行会审,研究工程地质勘察报告、桩位图、施工图、复核桩设计承载力等问题。同时,做好技术交底设计人员讲明设计意图和施工技术要点、监理人员明确质量控制标准、施工单位进行施工图答疑等。

1.2审查管桩及各种配件、施工设备合格情况

管桩入场必须具备出厂合格证及生产厂家资质证明,接桩用焊条、钢板或角钢材质规格应符合设计要求;焊条要有出厂合格证,钢板或角钢有质保书或检验报告。上述资料经监理确认后才能投入使用。进场的施工设备,符合现场的施工技术要求和环境要求,如:打桩锤重、桩机型号、设备噪音、主杆高度、垂直度等:检查打桩设备的安装和调试:压桩设备的规格,压力系统允许最大压力及加压龙门架的高度等。

1.3复核桩位放线及标高,打试验桩。

根据施工图,对桩位轴线放样情况及标高进行复核,定位允许偏差为:群桩20 mm,单排桩l0 mm。若超出范围必须重新定位,复核桩位标高,根据施工图及规范推算最大送桩范围(送桩不能深于设计标高及不宜深于2 m)。正式施工前必须先打(压)试验桩,确定桩长、最后贯入度和最后打锤击数(每米压力值及贯入速率)等技术指标并校验打(压)桩设备、施工工艺及技术措施是否符合要求(压桩机应根据土质情况配足额定重量)。试桩要求通知业主、质监站、设计单位、监理单位、总承包单位参加,共同确定收锤标准(终压力),并签证确认后,才能正式进行管桩施工。

2施工中控制

施工工艺流程(以锤击法施工为例):抄平放线 —— 桩机就位 —— 桩机调整 —— 吊装定位 —— 垂直检查 —— 打击贯入 —— 吊入上桩 —— 垂直检查 —— 焊接接缝 —— 打击贯入 —— 最终收锤 —— "N定记录 —— 桩机移位。

2.1原材料抽检

检查管桩是否采用图纸要求的类型(采用A型桩或AB型桩);管桩桩头处钢板与混凝土的结合有无缺陷,管桩桩身有无裂纹、麻面及粘皮等;检查桩尖是否采用图纸要求的类型(十字型、圆锥型、开口型),桩尖各部位采用的钢板是否符合规范及设计要求,焊接质量是否达到规范要求等。

2.2管桩施打

(1)打桩前应先在桩身及送桩器上作尺寸标记,以便在打桩时观测每次锤击桩的下沉量;常压蒸养的PC桩应不少于28 d的龄期方可施打。

(2)桩机的架设必须平稳,桩帽与桩端之间应设置弹性衬垫,衬垫厚度均匀。且经锤击压实后的厚度不少于120 mE,桩帽与桩锤之间应用竖纹硬木或钢丝绳叠盘作锤垫,厚度应取l50mE～200 mE;送桩器与管桩桩头之间应设置1～2层麻布袋或硬纸板作衬垫。

(3)桩尖材料及焊缝必须满足规程要求,桩尖定位的偏差不得大于20 mE。

(4)打桩应重锤低击,开始打桩时首先应用短落距轻打数锤,观察桩身与桩架、桩锤等是否在同一垂直线上,第一节桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于0.5%,打桩过程中,当桩身倾斜超过0.8%时,应设法纠正,当桩尖进入硬土层后,严禁强行纠偏,打桩过程中注意检查桩机工作情况和稳定性;检查机件是否正常,绳索是否有损伤,桩锤悬挂是否牢固,桩架移动和固定是否安全等。

(5)打桩时由专职施工员做好施工记录,开始打桩时,应记录每沉落lm所需的锤击数,并记录桩锤下落的平均高度,当下沉接近设计标高和贯入度要求时,应在一定的落锤高度下,以每落锤l0击为一阵击阶段,测量其贯入度并登记入表,并做收锤回弹曲线。

2.3垂直度控制

第一节管桩起吊就位插入地面时的垂直度不得大于0.5%,宜用长条水准尺或其它测量仪器校正。管桩施打过程中,桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合,若是采用压桩机,则夹具与桩身的中心线应重合。施打过程中如桩身突然倾斜,应令施工单位暂停施打,报于设计及有关人员研究处理,严禁用桩机本身移动调正。

观察管桩的贯入度(或沉桩速度)变化参照地质报告,观察管桩的贯入度(或沉桩速度)与地质是否相符,贯入度(或沉桩速度)有无突变,如发现突变则有可能是发生断桩,应令施工单位暂停施工,报与设计及有关人员研究处理。管桩允许尺寸偏差见表1。

2.4收锤标准

收锤标准应以到达的桩尖持力层,最后贯入度或最后1.0 m沉桩锤击数为主要控制指标;正常情况下,最后贯入度不宜小于20 mm/l0击;当持力层为较薄的强风化岩层且上履土层软弱时,最后贯入度可适当减少,但不宜小于15 mm/l0击。

2.5接桩

(1)在桩长度不够的情况下,应采用焊接接桩,焊接接桩的预埋铁件表面应清洁,焊接时,应采取对称焊接,以减少变形,焊接层数不得少于两层,内层焊渣必须清理干净以后才可施焊外层,焊缝应连续、饱满。

(2)当管桩需要接长时,入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5 m～1.0 m;接桩时上下段应顺直,错位偏差不大于2 mm。

(3)焊接时,上下端板表面应用铁刷子清刷干净。

(4)焊接后应自然冷却至少8 min方能继续施打,严禁用水冷却或不冷却即打。

3施工后控制

3.1产品保护

(1)妥善保护好桩基的轴线和标高与控制桩,不得碰撞和振动,以免引起位移。

(2)打桩完毕后基坑开挖,应制订合理的施工顺序和技术措施报监理部门审批,防止主体挤压引起的桩身位移的倾斜甚至断裂。

(3)截桩头应采用锯桩器截割,严禁用横锤敲打,以免造成断桩和产生横向裂纹。严禁施工机械碰撞或将桩头用作拉锚点。

(4)管桩顶应灌注不低于C30的填蕊砼,灌注深度不得少于2d,且不得小于1.2 m。

3.2工程验收

在工程验收阶段,监理人员的工作主要包括审阅成桩检测报告和质量评价两个部分:

(1)管桩检测:包括桩位偏差、桩身质量、桩的承载力检测等。该工程采用了应力反射法检测桩体质量,未发现三类以下成桩,检测合格。桩的承载力检测采用静载试验,规范要求:作静载试验的桩数不少于总桩的1%,且不少于3根,用两倍于设计值的压力进行测验,最大沉降不大于40 mm。

(2)质量评价:监理人员在完工后应根据桩基施工过程记录、成桩检测结果对施工质量做出评价报告,对工程可能出现的质量问题及处理意见作详细说明。质检合格后,才能进行桩承台施工。

预应力混凝土管桩是采用高强混凝土和预应力技术发展的一种混凝土构件,由于预应力混凝土管桩基的特殊性和隐蔽性,其施工质量需要监理单位进行全程控制。因为此桩的检测和补救措施难以得到设计要求,所以施工前、施工中的监理尤为重要。因此,监理人员必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程,事先提出质量控制和检验标准,监督施工单位严格遵守和执行,才能达到质量控制的目标,为建造高质量桥梁打下坚实的基础。

参考文献

1 黄宏炜.预应力混凝土管桩的监理要点[J].广东建材,2008(3)

2 戴冰法.预应力管桩施工监理若干问题探讨[J].福建建筑,2003(增刊)

3 田启虎.预应力混凝土管桩施工监理[J].广东建材,2008(3)

Discuss about Construction Quality Using Concrete Pipe

Zhou Lihong

Abstract:This paper show the importance of construction supervise using concrete pipe from the three periods as the prophase, during the construction and the later period. It is the good reference to ensure construction quality using concrete pipe.

钢筋混凝土管桩 第3篇

近几年来,随着城市高层建筑的逐渐增多,预应力高强度混凝土管桩作为一种较新型的桩基在全国范围内大量使用。高层建筑的占地面积小,单位面积的承载力大,想要把上部荷载合理传递给地基深部的持力层,需采取合理的地基加固处理。由于预应力钢筋混凝土管桩制作方便,拼接容易,打桩前可对混凝土强度、外观质量进行检查,施工中穿透土层的能力特别强,不受地下水条件的影响,对持力层起伏变化大的地质条件适应性强,因而越来越广泛地被应用到高层建筑的地基处理上。中铁二十局集团第六工程有限公司办公住宅楼施工中根据设计图纸要求采用此技术。

1 工程实例

中铁二十局集团第六工程有限公司办公住宅楼位于西安市东北部的浐灞生态园区北二环东延伸段广安路南侧,建筑面积31 822.8 m2,建筑高度94.1 m,框架剪力墙结构,地下2层,地上28层,其中1层～6层裙楼为办公楼(9 629.9 m2),7层～28层为住宅(18 366.8 m2)。地基处理采用静力压桩施工先张法预应力高强度混凝土管桩,总计7 705 m,单根桩长23 m,桩径500 mm,混凝土标号为C80。

2 施工方案

2.1 施工工艺流程

施工准备→设备进场→管桩进场→桩位放样→起吊预制桩→稳桩→沉桩施工→检测验收。

施工工艺流程图见图1。

2.2 主要施工方法

2.2.1 沉桩可行性分析及设备选型

本工程桩均为抗压桩,抗压桩以静压桩的终止压力作为最终控制标准,为保证工程的顺利进行,根据岩土工程勘察成果和设计要求,桩端应进入(6)层粗砂砾层,结合以往施工经验,本场地工程桩施工选用ZYJ800或ZYJ600压桩机进行压桩施工,设备正常且管桩供应及时的情况下每天可施工600 m以上,其压桩作业能力完全可以满足本工程设计沉桩压力要求。

2.2.2 压桩施工流程

ZYJ800型压桩机自重大,压桩速度快,拉桩的车辆车体较长,需要良好的厂内运输道路和施工场地。因此施工前对施工现场进行必要的场内道路硬化和施工场地铺垫,以满足施工需要,保证工程进度。静力压桩分两个工作面,打桩顺序由中间向两边施工,向着长边方向总体施工,即采用双流水法的反向法施工。

2.3 施工前准备

2.3.1 技术准备

技术人员除熟悉相关规范及设计要求外,还需详细了解设计意图及技术要求。之后根据技术交底情况组织各机组长、作业班长研究制定相应作业方案,严格按设计要求进行压桩施工,确保工程质量。

测量组在施工前完成建筑轴线及标高的测放工作,由现场质检组及监理工程师验收,并做好控制点的保护工作。

2.3.2 设备、仪器准备

1)进场前组织相关班组对主要压桩设备如压桩机、吊机进行全面检修,确保一次组装完成即可进行压桩施工。

2)对施工用经纬仪、水准仪进行校验,取得合格证明后方可进场使用。

2.4 管桩的采购及运输、施工

2.4.1 管桩的采购及入场检验

本次施工所用的管桩采用具备有合格资质的管桩生产厂家,规格质量满足设计和施工质量的要求。管桩的外观质量要求见表1。

静压管桩允许尺寸偏差见表2。

2.4.2 预制桩的起吊、运输和堆放

1)管桩吊卸采用汽车吊,选用25 t吊机一台及采用相应吨位和厢长的平板拖车进行运输,在装卸及运输过程中确保管桩不受到损伤。

2)起吊。单节管桩用专用吊钩钩住管桩内壁直接进行起吊,吊绳与管桩的夹角应大于45°。

3)现场叠层堆放的管桩超过2层时,用吊机取桩,叠层堆放的管桩不超过2层时,可采用压桩机自行拖拉取桩。

2.4.3 管桩的质量控制及验收

管桩质量验收标准见表3。

2.4.4 压力控制

桩长以及压力表双向控制。打桩前认真检查打桩机设备及起重工具,并配置配重块(按设计压力配置,约准备250 t的配重块)。

2.5 静压桩施工

2.5.1 施工放样

现场施工放样由测量工程师负责实施,每次放样结束需进行自检,并会同监理工程师进行验收,验收合格后方可展开后续工序施工。考虑到各压桩设备的作业效率及桩位的保护条件等因素,计划每次每个基坑放样40个～60个。

桩位的放样允许偏差如下:群桩20 mm,单排桩10 mm。

2.5.2 压桩机的对位、压桩及送桩

静压桩施工前进行试压桩,该桩经核定后作为施工控制依据,试桩数和位置按设计图纸要求施工。

1)探桩:根据测量定位点,利用同直径的钢管用静力压桩机压穿(1)层素填土层,探明表层土的障碍物。防止桩尖堵塞块石,以便顺利穿过(2)层粉土。

2)吊桩插桩:根据每孔设计桩长选择每节桩长和压桩顺序并编号。利用桩机自身起重机按编号顺序吊桩就位,再用夹具持桩对准测量定位点插桩入孔内。

3)压桩:压桩机配足配重,对准桩位,调平机身,采用经纬仪或垂球调直桩身,利用桩机的重量由液压系统持桩将管桩垂直压入土中。压桩过程中对桩身垂直度进行监控,观察压桩的压力与深度,随时调整,保证垂直偏差小于1‰桩长。按设计桩位平面图绘制桩位编号图,自备压桩记录外,交甲方和监理各一份,以供监理检查。选择桩位上浮观察点,做好详细记录。

4)送桩采用水准仪监测桩顶标高,允许误差控制在±50 mm。

5)遇到下列情况暂停压桩,并及时报知现场技术人员及监理工程师研究处理。

a.初压时桩身发生较大幅度偏移、倾斜,压入过程中桩身突然下沉或倾斜。b.桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变。

2.6 接桩

在桩长不够的情况下,采用焊接接桩,其预制桩表面上的预埋件要清洁,上下节之间的间隙要用铁片进行垫实焊牢。接桩前应再次复核桩位,并请监理部门验收,及时校正。管桩接桩采用二氧化碳气体保护电弧焊焊接,所采用的电流、工艺、质量等等要符合行业标准JGJ 81建筑钢结构焊接技术规程的有关规定,下接桩高出地面0.5 m～1 m处接桩,上下接头端板表面用钢丝刷刷干净并保持干燥,破口处应刷至露出金属光泽,上下接头错位不超过2 mm,两端面应紧密贴合,焊缝应连续饱满,焊接好的接头应自然冷却后方可继续施打,二氧化碳保护焊的冷却时间不宜少于3 min。

2.7截桩

对桩顶高出设计标高且压力达到设计值无法继续施压的桩,对高出部分管桩采用截桩器截桩,选派技术过硬的技术员对高出设计桩顶标高的桩划定标高,对高出部分用截桩器进行截桩,截桩时截桩器切割片要与水源连接,防止切割片过热,同时防止施工过程中混凝土粉末四处飞扬,影响人体身体健康,施工人员需经验丰富,保证施工安全,保证施工质量。

3 结语

在中铁二十局集团第六工程有限公司办公住宅楼预应力混凝土管桩施工中,我们就是按照上述的施工工艺及施工要求进行施工,未出现露桩爆桩的事故,达到了设计和规范要求,施工质量得到保证和提高,取得了较好的经济效益和社会效益。由于采用静压法预应力钢筋混凝土管桩施工成桩质量可靠,监理、建设单位检测比较方便,施工周期短,噪声小,无振动,无污染,符合环保要求,并且桩基承载能力大,单位承载力造价较低,综合经济效益指标明显高于其他桩型,因而必将被广泛应用于高层建筑和软弱地基处理上。

摘要：结合工程实例,从压桩施工、管桩采购和施工、接桩、截桩等方面阐述了预应力钢筋混凝土管桩的施工要求和施工工艺,经过工程实践证明,该工艺效果明显,达到了设计和规范要求,取得了较好的经济和社会效益。

关键词：压桩,管桩,静压法,施工放样

参考文献

[1] 夏成元,程元瑞,侯丽君.聚合物泥浆在旋挖造孔灌注桩施工中的应用[J].四川水力发电,2012(3):79- 81.

[2] 祁建永,王国辉,张彦鹏,等.旋挖钻机聚合物泥浆施工技术浅探[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2010(8):60- 63.

预应力混凝土管桩填芯方案 第4篇

银

行

数

据

处

理

中

心

预应力PHC管桩填芯

施工方案

编制人：

审核人：

二O一二年X月X日

一、工程概况：

1．工程概况：

XX住宅小区1#楼位于左权县滨河东路，地上十八层，地下一层。桩基采用PHC-500AB-100预应力管桩，管桩直径为500mm，桩身混凝土强度等级为C80。

二、管桩填芯施工

1．管桩填芯高度

根据工程现场情况及图纸设计说明，该管桩属承压桩。按照预应力混凝土管桩《10G409标准图集》中的第41~43页要求，预应力混凝土管桩混凝土填芯高度为不少于1.5m。

2．管桩填芯施工

施工顺序：土方开挖使管桩露出地面200mm→桩钢筋笼制作→桩钢筋笼验收→水冲管桩淸孔→管桩灌芯长度测量、验收→放置钢筋笼→灌注微膨胀混凝土。

注意事项：

1）

管桩内壁采用钢管或大于16mm直径螺纹钢并配合钢丝刷，将管桩内壁的浮浆及突出管桩内壁的石子尽可能清除，确保填芯材料与管桩的良好粘结。

2）

地下水位较高，当管桩内有涌水情况，应用水泵抽水降至灌芯深度以下。

3）

放置钢筋笼时必须按照要求放置到位，钢筋笼底部的钢托板位置必须满足填芯高度要求。

4）

在管桩填芯过程中，制作同条件试块，根据试块强度报告，及时确定静载试验时间，缩短静载试验的总工期。

5）

根据设计图纸，1#楼管桩桩桩顶标高为－5.400；需要人工开挖暴露管桩；人工开挖完成后，将锚桩桩帽法兰上泥浆清理干净，清除管桩内的1.5m有效填芯范围内的积水和泥浆。

6）

根据施工图集和设计要求，自法兰向下1m范围内管桩内壁涂刷混凝土界面处理剂，增强填芯材料和管桩之间的粘结程度。

7）

若遇雨天，则停止管桩填芯施工，避免影响填芯质量。

三、施工技术和质量措施

1、施工技术：

钢筋笼的制作必须符合设计和施工规范要求，对钢筋笼的规格和外形尺寸进行检查，控制偏差在允许范围之内。锚固必须根据现场标高焊接牢固。主筋与加固箍筋牢固，计算钢筋笼放置的长度。制作钢筋笼时应用控制工具标定间距，保证间距正确。钢筋笼在运输吊放过程中严禁高起高落，以防弯曲，扭曲变形。正确计算钢筋笼放置的长度，钢笼下落现象。下放钢筋笼的过程中发现弯曲、变形钢筋要作调直处理，基础开挖后，应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量，记录完整。抽水后桩内腔完整干燥，说明桩身基本完好、焊接质量完好、桩无损坏。小应变动对桩身的完整性进行检测。

灌注混凝土采用C35膨胀混凝土，商品混凝土提供合格证，试块按要求制作，每50立方一组。

混凝土必须具有良好的和易性，控制坍落度在180--220混凝土灌注过程严格按照规范进行，做到振捣密实。

2、质量保证措施：

成立施工、技术、材料安全和质量管理小组，开展质量教育工作，使每个职工都树立良好的质量意识。每道工序严格把关，保证施工质量，以优质质量完成工程施工。

质检员必须对混凝土灌芯施工每道工序特别是清孔深度、管桩接头部位内腔完整干燥，认真进行复核，严格监督施工班组按设计要求和施工规范进行施工，做好隐蔽工程验收工作，报监理工程师验收合格后灌注桩芯混凝土。

材料员要严格把好材料关，每批材料进场必须有质量保证书，并按规定进行复核，有权对不符质量要求的材料勒令退场。

试验员掌握混凝土配合比的正确性按规定做好试块及进行养护。

四、安全措施：

1、钢筋笼下的钢托板需要调整尺寸切割时，必须严格按照安全动火要求进行操作。操作人必须持有专业上岗证。

2、夜间施工时，施工现场应有足够的照明设施，在危险地段设置明显的警示标志和护栏。

3、雨天停止焊接操作，避免发生触电事故。

2012年X月X日

钢筋混凝土管桩 第5篇

关键词:预应力混凝土管桩 受力分析 施工特点 基础工程

0引言

预应力混凝土管桩在我国已有较长的使用历史,丰台桥梁厂于20世纪60年代就进行了较大规模的生产,随着混凝土管桩的生产和应用不断发展,尤其是80年代后期至90年代,先张法预应力混凝土管桩成为建设部全国重点推广应用的科技成果,在我国的广东,上海,宁波和连云港等地大量地用于建筑,港口,道路,桥梁,电力等工程建设中,取得了明显的经济效益和社会效益。

建筑的复杂地质情况对基础工程的要求越来越严格,基础工程造价占整个工程总投资的比例越来越大,桩基础得到了大量的应用,常见的钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩等具有施工速度慢,场地污染严重,成桩质量难以保证,材料浪费大等弊病,打入式预制实心桩造成了较大的噪音和土体震波,不仅对周围环境影响大,而预应力混凝土管桩具有桩质量好,施工速度快,承载力高等特点,得到了各方人士的一致认可,因此很多厂家对其进行了批量生产。很有必要对预应力混凝土管桩进行全面的了解。

1预应力混凝土管桩施工特点

预应力混凝土管桩在被压入土过程中,地基土受到重塑扰动,桩压入时所受到的土体阻力并不完全是静态阻力,但也不同动态阻力,压桩阻力是由桩侧摩阻力和桩尖阻力组成的,压桩阻力的大小和分布规律的影响因素主要是土质、土层排列、硬土层厚度、埋入持力层深度等。

在穿过上覆软土层时,压桩阻力较小。主要是因为对于上覆土层为较软土层,如饱和粘性土、粉土等,其瞬时排水固结效应不明显,体积压缩变形小,桩体在贯入时会产生超静孔隙水压力。当将桩压到密实砂层、硬塑坚硬的风化残积土、强风化岩等持力层时,压桩力会急剧上升。因为将桩压到持力层时,在压桩力剧烈的挤压挤密作用下,桩端附近的土己经不是原状土,而是形成超压密土层区和挤密加固区,强度比原状土的强度高。压桩完成后,随桩侧土孔压消散、再固结和触变恢复,最终形成一层紧贴于桩表面的硬壳,最后管桩由桩身摩擦力与端承作用提供承载力。

2管桩承载力计算

管桩的提供承载力来源于桩侧摩阻力与持力层的端承作用,若使用竖静压桩施工艺,广东省《静压桩基础技术规程》编制组通过大量桩基资料的统计分析,提出一个桩的极限承载力与静压的最终压力之间的关系经验公式如下:

当L≤14m时,Quk=αRsm=(0.60~0.85)Rsm,

当14m

当L≥21m时,Quk=αRsm=(1.0~1.2)Rsm。

式中:L—预应力混凝土管桩长(m),

Quk—静压桩单桩竖向极限承载力标准值(kN),

Rsm—静压桩的终压力值(kN),

α—承载力与压力关系值。

若使用锤击法施工,取:

Quk=0.3(fce-σpc)•A

式中:fce—管桩离心混凝土抗压强度,PC桩取50MPa,PHC取80MPa,

σpc—管桩混凝土有效预压应力,MPa,

A—管桩横截面面积,mm²。

3预应力混凝土管桩在工程中的应用

3.1工程概况

某商品楼采用混凝土锥形管桩基础工程,桩径400mm,设计桩长12m,地层变化比较大,如表1所示。根据地质报告,对部分区域的桩长进行了调整,桩长为9-16m,总计210根,管桩采用混凝土强度等级C60,单桩竖向极限承载力设计值为1815KN,施工终压力值为2000KN,压桩采用型液压静力压桩机两台。采用静压桩预应力混凝土锥形管桩施工,管桩示意如图1所示。

3.2施工中的注意点

3.2.1避免吊桩损坏

由于圆形管桩表面光滑,无棱角,吊桩捆抓不能用吊方桩的方法,必须注意防滑;

3.2.2.减少桩身裂缝

防止沉桩过程中出现结构裂缝的要点是解决锤击沉桩时的气锤效应、水锤效应等动力效应,主要措施是使管桩内腔的空也与大气连通。

3.2.3.防止桩身破碎

管桩对偏心锤击特别敏感,极易导致桩顶破碎;桩锤过小,锤击能量易集中在桩顶,且锤击次数过多,易将桩顶打碎;送桩刚度偏小,易打碎桩顶。

3.3减少施工对环境的影响

管桩属于挤土桩,沉桩时土体中产生很高的孔隙水压力,土体发生侧向挤出和向上隆起,使周围建筑物和市政管线产生变形,严重时发生开裂、倾斜等事故,在预制桩事故时应采取合理的施工方法和必要的防治措施,同时必须进行周围建筑物和市政管线的变形预测,以控制施工速度和改进施工方法。

应合理安排沉桩的顺序,控制沉桩速度是降低挤土效应,防止出现事故的主要措施。沉桩顺序应背离保护对象由近向远处沉桩,在场地空旷的条件下,宜采取先中央后周,由里及外的顺序沉桩。每天的沉桩数量不宜过多,使挤土引起的孔隙水压力有足够的时间消散,可以有效地减少挤土效应。

3.4质量检验

本工程抽取成桩进行了竖向静载荷试验,结果证明单桩竖向极限承载力均达到要求,并对部分桩进行了低应变试验,检测结果表明桩身结构完整,波速正常。

4对预应力混凝土管桩的几点认识

1)单桩承载力高,单位承载力价格便宜。

2)设计选用范围广,容易布桩。

3)对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。

4)运输吊装轻便。

5)施工前期准备时间短。

6)施工速度快,工期短。

7)成桩质量监测方便。

参考文献:

[1]《桩基工程手册》编写委员会.桩基二程手册[M].北京中国建筑工业出版社,1995。

[2] 刘金砺.高层建筑桩基工程技术[M].中国建筑工业出版社,1999

[3] 蒋元海. 先张法预应力混凝土管桩 修订说明,建材标准化与质量管理,1999,6

[4] 广东省标准静压桩基础技术规程编制组,静压桩基础技术规程讨论稿,2001

钢筋混凝土管桩 第6篇

山西长防电器股份有限公司棚户区项目一期工程住宅楼,为1栋L形22层综合商住楼,建设场地位于山西省长治市城区威远门中路东侧,东西长约90 m,南北宽约65 m;地上22层,地下1层,建筑高度68.6 m,占地面积3 047.06 m2,建筑面积约62 680.29 m2,基坑开挖较深,大面积开挖深度6.4 m,局部8.4 m。

周边环境:拟建场地内四周均有既有建筑物,东、南侧为民房,北侧为厂房,西侧紧邻商铺,拟建建筑物外墙距离邻街商铺最小距离约为1.8 m,见图1。

勘察深度范围内,影响本工程的地质为:第①层为杂填土(Q42ml):该层厚度3.2 m~4.2 m;第②层~第⑧层均为粉质粘土(Q4al+pl);由此可见本工程的地质以粘土地质为主。场地地下水类型为孔隙潜水,地下静止水位埋深3.3 m~3.75 m,地下水位年变化幅度约1.0 m。

2 基坑支护方案的确立

根据场地地质条件、周边环境条件以及与周边建筑的关系,根据JGJ 120—2012建筑基坑支护技术规程划分本场地基坑支护结构安全等级为二级,根据JGJ 167—2009湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程划分本场地局部基坑侧壁安全等级为一级,基坑支护方案的有效适用时间为1年。基坑支护选型如下:

本工程基坑开挖线西边离已建构筑物最近处约1.8 m,为了保护西边已建构筑物,场地西侧部位采用排桩+预应力锚索结构,排桩支护采用PRC-I 400D95预应力管桩,桩长12 m,间距:900 mm;冠梁为400 mm×400 mm,混凝土等级C30;锚索采用2×7ds15.2,1860级钢绞线,见图2。

3 预应力钢筋混凝土管桩支护施工

3.1 预应力钢筋混凝土管桩施工

1)施工准备:a.强度要求:预应力混凝土管桩的混凝土强度达到设计强度的100%后方可施工。b.桩顶标高:嵌入冠梁50 mm。桩顶标高为自然地面-0.4 m。c.设备选型:为保证工程顺利施工,本工程选用GZX-400型全液压步履式静压压桩机,最大压桩力可达4 000 k N。d.施工场地:本工程使用大吨位的静压桩机,机体重量很大,要求地面坡道不大于1%,地基承载力不小于100 k Pa,同时,做好“三通一平”工作,即水通、电通、路通,压桩施工前进行场地平整压实,并做好排水工作。

2)沉桩施工:a.管桩起吊、运输、堆放:管桩起吊采用两支点法,也称勾吊法。支点位置按桩身产生的正、负弯矩值相等的原则确定。管桩运输时采用超长平板拖车或轻轨平板车搬运,运输时要保证管桩捆绑稳固。堆放地点应平整坚实,靠近沉桩地点,做好底层管桩的垫支工作,管桩堆放层不宜超过四层。b.管桩的提升就位:首先将管桩拉运至桩架前,用两根钢绳索绑扎后,由两个对称的葫芦吊起,将桩尖垂直对准桩位插入土中,再用人力扶正就位。c.静压沉桩:整个工程施工宜从中心向两边进行,混凝土筒体下桩宜从中心向两边进行。调整管桩的垂直度,桩帽、桩身和送桩的中心线(桩锤)应重合,然后开启压桩油缸,慢慢将桩压入土中,随时观察桩身垂直度及油表读数,控制好施压速度,同一根桩应减少中间休歇时间,一次性连续施压至控制标高。d.接桩:当下节桩桩头高出地表0.5 m左右时,应接上节桩,接桩前应清理干净桩头的周边表面,接桩采用焊接,通过设置定位角铁,保证上、下节桩在同一中心线上,焊缝对称、均匀、饱满。e.送桩:采用专用送桩器送桩,且必须保证送桩时与桩身在同一中轴线上,待桩压送至设计标高后即可将送桩器从水中或泥中拔出,回填桩孔。f.截桩:管桩不宜截桩。如需截桩时,应采用锯桩器截桩,确保截桩后管桩质量,严禁使用大锤硬砸。g.桩位允许偏差:应符合GB 13476—2009先张法预应力混凝土管桩的要求。h.其他未尽事宜见相关规范、规程的要求。

3.2 冠梁

1)支护桩桩顶均设置钢筋混凝土冠梁一道,冠梁施工前需将支护桩桩顶浮渣清除干净,桩芯顶面的混凝土要凿毛处理。

2)调直桩内预埋进冠梁的锚固钢筋,冠梁钢筋在钢筋加工场地加工好后运至现场进行绑扎,底层冠梁钢筋网片与桩身钢筋焊接牢固,搭设钢筋架绑扎、定好上层冠梁钢筋和预埋于冠梁内的钢支撑垫板。

3)用施工线定好模板边线立模,每隔100 cm设置对拉杆,每隔1.2 m在模板两侧用油顶及钢筋顶住。

4)混凝土浇筑前要清理干净模板内的杂物,确保冠梁内无任何杂物;混凝土分两次浇筑,第一次浇筑50 cm并用振捣棒振实,第一次完成后浇筑第二次并振捣,两次浇筑时间间隔不要太久,防止出现混凝土初凝断层;振捣过程中插点要均匀分布,逐点振捣,快插慢拔,严禁漏振过振。冠梁配筋图见图3。

3.3 锚索施工

1)锚杆材料采用钢绞线1860级锚索一道,锚固体直径150 mm,入射角20°,总长为15 m,锚固段长度为10 m,自由段长5 m。锚索孔位垂直方向偏差不大于100 mm,偏斜角度不应大于2°,锚索孔深和杆体长度不应小于设计长度,见图4。

2)锚索施工必须按自上而下的顺序进行,分段分层开挖,上层土钉砂浆及喷射混凝土必须有7 d以上养护时间并张拉锁定后,方可开挖下层土方及开始下层锚杆施工。

3)按施工图纸确定钻孔位置,保证锚孔位置在一条直线上。

4)采用全套管钻孔跟进工艺进行锚索成孔施工,钻进过程中要反复提插钻杆,套管管内出土,喷水钻头冲洗底沉渣直至出清水后方可接下节钻杆,钻孔施工采用跳打方式,减少对土层的扰动。

5)锚杆注浆采用普通硅酸盐42.5级水泥,水灰比为0.4~0.5,二次高压注浆,注浆压力2.5 MPa~5.0 MPa,保持3 min~5 min,水泥用量不小于60 kg/m。

6)在注浆强度达到15 MPa以后对锚杆进行张拉,张拉值200 k N,锁定值100 k N,锚索张拉至设计荷载的0.9倍~1.0倍后,再按设计要求锁定。

4 基坑监测及应急预案

1)基坑顶部的水平和竖向位移监测点应沿基坑周边布置,周边中部、角部处应布置监测点,监测点水平间距不宜大于20 m。

2)在基坑周边建筑物沿四周和中间必须布置一个观测点。

3)对西部四层建筑物和南部锅炉房进行重点观测。土方开挖前必须测定监测初始值,且不少于2次,土方开挖过程中,测量时间间隔根据工程进度正常情况下每天一次,底板浇筑混凝土后每2 d一次或每3 d一次,遇到特殊工况则进行加密观测,基坑开挖每一步都要做到变形观测。

4)应急预案:a.现场应准备钻机、高压旋喷注浆、铲车等机械设备,发现有渗水漏水及时封堵;b.现场准备一定数量的水泥、型钢等抢险物资;c.在正式施工前,应对基坑底下的电线、电缆、各种管道进行详细的调查,并做出明确标记,施工时注意避开,防止损坏。

5 安全质量注意事项

1)各种施工、操作人员必须配置到位,持证上岗,进行安全生产岗前培训,各种作业人员必须配戴安全防护用具和劳保用品。

2)加强施工的监控测量,及时反馈测量信息,依照测量结果情况,及时调整放坡系数,确保施工安全。应随时观测基坑的稳定性,如发现塌方现象,应及时采取有效措施,确保施工安全。

3)基坑开挖前设置防护栏杆,立杆间距2 m,栏杆自上向下用密目式安全网封闭。防护栏杆及栏杆柱采用48×3.0 mm钢管、扣件固定,防护栏杆刷黄色和黑色相间条纹。基坑开挖时,四周距坑边5 m内不允许堆放荷载,以免引起边坡的过大位移。

4)土方开挖完毕,为防止雨水浸泡槽底,在基坑的转角处临时设置3个积水坑,每一坑内配备一台抽水泵,随时抽出坑内积水。

5)桩机移位时,必须听从机长统一指挥,桩机定位后必须垫实放稳。

6)操作人员应穿防滑鞋,以免滑入孔内,引起事故。

7)深井要设木头井盖,并在四周设置脚手护栏,刷黄黑相间的油漆,以指示人们注意。

6 结语

工程实例表明,预应力钢筋混凝土管桩用作基坑支护桩取得了较好的效果,采用静压法施工时,震动和噪声较小,施工文明,现场整洁;运输吊装方便,接桩快捷;成桩质量可靠,桩身耐打,穿透力强,单桩承载力高。

摘要：结合某工程的地质条件,介绍了该工程的基坑支护方案,从预应力钢筋混凝土管桩、冠梁、锚索三方面,阐述了预应力钢筋混凝土管桩深基坑支护施工技术要点,并总结了基坑监测与安全管理措施,实践证明该方案取得了良好的施工效果。

PHC管桩混凝土耐久性 第7篇

随着PHC管桩应用范围的日益扩大和耐久性要求的不断提高, PHC管桩能否适用于自然环境严酷的土建工程, 如海洋、港口、寒冷地区、地下水中侵蚀性介质浓度较高的西部、沿海及内陆地区的工程, 受到专家和学者们的日益关注。

如何较为科学地研究预应力高强混凝土管桩耐久性是值得我们去思考和探索的问题。本文从氯离子渗透性、硫酸盐侵蚀和抗冻性等方面来考察管桩混凝土的耐久性以及掺合料、生产工艺等因素对管桩混凝土耐久性的影响。

1 原材料与试验配合比

水泥:PⅡ42.5R;磨细砂:某管桩厂生产用, Si O2含量92%;磨细矿渣微粉:韶关产, S95级;减水剂:佛山产LS-Ⅱ高效减水剂, 固含量为30%;砂:细度模数2.7, 含泥量0.1%;石子:花岗岩碎石, 珠海产, 粒型和级配均较好。

试验用混凝土配合比如表1所示。编号为JZ、SL和GS组管桩混凝土试件成型后, 静停2.5h, 然后置于生产车间与管桩进行同条件养护, 而编号S组管桩混凝土试件仅静停了0.5h即开始进行蒸汽养护。两次蒸汽养护工艺过程为:在蒸汽养护池中养护6h, 养护制度为升温1.5h, 恒温4.5h, 最高温度为84℃;然后在蒸压釜中进行压蒸养护10h, 压蒸养护制度为升温升压2h, 恒温恒压4h, 降温降压4h, 压力为1MPa, 温度为180℃左右。芯样试件是从采用S编号配比成型覫500试验管桩上钻取的, 编号为test。从某管桩厂生产管桩上取得的芯样试件编号为XY, 混凝土配合比同S。

2 试验方法

2.1 氯离子渗透性试验

Mehta P K[1]认为, 混凝土破坏原因按主要性递降顺序排列是钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用。冯乃谦[2]、Misra[3]等也强调氯离子的渗透性可以用来评定高性能混凝土的耐久性能, 特别是设计和建造容易受氯离子侵蚀而导致钢筋锈蚀的混凝土结构, 如沿海结构、海洋混凝土结构、高速公路等。

目前关于高性能混凝土抗氯离子渗透性测定方法主要有两类:自然渗透法和加速渗透法。自然渗透法是先将混凝土长时间浸泡于含氯盐的水中, 再通过切片或钻取芯样, 用化学分析的方法得到氯离子浓度与渗透距离的关系, 然后利用Fick第二定律计算出氯离子渗透系数。这种方法是确定离子在混凝土中渗透系数的最常用的方法, 比较接近实际情况, 但费时费力;加速渗透法是先通过施加电场来加速氯离子在混凝土中的迁移, 缩短氯离子达到稳态传输过程的时间。

本文使用岩石切割机将立方试块的顶部和底部各切掉25mm, 使之成为50mm厚, 100mm边长的试件。采用美国ASTM C1202“混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法”, 对目前管桩混凝土的抗氯离子渗透性能进行了试验。ASTM C1202试验的具体方法:将50mm厚, 100mm边长的混凝土试件真空饱水后, 将试件固定在试验架上, 然后在两端水槽中分别加满3.0%Na Cl和0.3mol/LNa OH的溶液, 在60V的外加电场下, 持续通电6h, 最后测定通过混凝土试件的总电量。表2列出了ASTM C1202规定的不同抗渗性混凝土的电通量值范围。

2.2 抗硫酸盐侵蚀试验

硫酸盐侵蚀是硫酸根离子由外界渗入到混凝土中, 与混凝土的某些成分发生化学反应而对混凝土产生腐蚀, 使混凝土性能逐渐退化, 是影响混凝土耐久性的重要因素, 同时也是破坏因素中复杂性和危害性最大的一种环境水侵蚀[4]。因混凝土硫酸盐侵蚀破坏现场试验费时费事, 故目前主要采用实验室加速法完成, 如增大侵蚀溶液的质量分数, 增大结晶压力即采用干湿循环交替等。硫酸盐侵蚀破坏指标, 国外评价指标以膨胀率居多, 也有人建立了膨胀率与周围硫酸盐环境的质量分数和温度之间定量的模型;国内现有的研究仍以混凝土强度的变化为主[5]。目前我国尚无混凝土抗硫酸盐侵蚀实验标准, 研究中多沿用水泥抗硫酸盐侵蚀实验方法, 具体试验方法见图1, 每次循环结束测定超声波值, 并观察混凝土试件破损情况, 15次循环后, 测定试件的抗压强度。本文中还采用了提高侵蚀溶液浓度 (10%) , 和干湿交替等加速硫酸盐侵蚀的方法。考虑到钙矾石在80℃以上会脱水, 结构形态会发生变化, 干燥的温度设定在35℃;并延长了干燥的时间, 以提高混凝土内部的干燥程度。具体干湿循环制度见图2, 每次干燥结束后进行超声波测量。10、30个循环后, 对试件进行了强度测定。

2.3 抗冻性试验

混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理作用 (干湿变化、温度变化、冻融变化等) 的一方面, 是反映和衡量混凝土耐久性的重要指标之一。混凝土是一种多孔材料, 在寒冷地区使用的混凝土, 当其内部有一定水时, 由于冬季受到负温度袭击, 混凝土内部水冻结成冰, 产生巨大压强, 破坏了混凝土内部结构, 会引起开裂和剥落, 严重威胁着混凝土的物理、力学性能和耐久性。

评价方法有三种: (1) 抗压强度损失率:以慢冻法为主要评价手段, 通过一定次数的冻融循环后, 抗压强度的损失率小于25%为合格。 (2) 重量损失率:快冻和慢冻法都采用的评价手段, 达到一定次数的冻融循环后, 试件的重量损失率小于5%为合格。 (3) 相对动弹模量保留值:为快冻法的主要评价手段, 达到一定次数的冻融循环后, 相对动弹模量下降至初始值的60%。本文依据《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》 (GBJ82-85) 中的快冻法, 对试验室成型试件和PHC管桩上的芯样进行冻融循环试验, 研究PHC管桩混凝土在淡水介质和海水介质环境下的抗冻融性能。

根据冻融介质的不同分为淡水抗冻试验和海水抗冻试验。淡水采用自来水;海水采用人工配制, 溶质浓度要求见表3, 每25次循环后更换溶液。

%

所有试件在水中浸泡4d后, 用湿布擦拭试件表面的水, 测定各试件的初始重量, 采用超声波仪测定超声波在试件中的初始传播速度。

3 试验结果与分析

3.1 抗氯离子渗透性能

采用ASTM C1202试验方法, 测得不同配比的管桩混凝土试件的电通量值列于表4。

表4中的试验结果表明, 当试验所用的原材料基本符合制作高强高性能混凝土原材料要求, 混凝土配合比 (包括胶凝材料用量) 符合混凝土配合比要求, 实际的试件和管桩混凝土的搅拌、成型、养护符合工艺要求, 则采用美国标准ASTM C1202混凝土抗氯离子渗透标准试验方法的结果是掺磨细砂的管桩混凝土性能最好, 电通量仅为554.0C和518.7C, 用ASTM C1202标准评定为“很低”, 即性能最好;掺磨细矿粉的管桩混凝土性能较好, 电通量为1814.3C和1665.1C, 为“低”, 即性能较好;纯硅酸盐的管桩混凝土性能一般, 电通量均达到3000C以上, 为“中等”, 即性能一般。

3.2 抗硫酸盐侵蚀性能

三种不同试验条件下, 各组管桩混凝土的相对动弹性模量随循环次数的影响以及强度变化列于图3~图5和表5中。

C

硫酸盐侵蚀试验表明, 不同配合比管桩混凝土试件经历30周长期浸泡侵蚀、30次干湿循环或15次在100℃干湿循环后, 试件表面光洁完好。由图3~图5中混凝土动弹性模量变化规律和表5中管桩混凝土强度变化规律等试验结果规律基本一致, JZ、SL和GS组管桩混凝土抗硫酸盐侵蚀能力均较强, 动弹性模量和强度均未出现降低, 反而有所提高。而S组管桩混凝土在100℃干湿循环 (10%Na2SO4溶液中) 较为恶劣的试验条件下, 15次循环后, 抗压强度和相对动弹性模量已呈下降趋势。

3.3 抗冻性能

3.3.1 淡水介质中不同配比管桩混凝土的抗冻性

不同配比混凝土在淡水介质中冻融循环后的相对动弹性模量和质量变化分别见图6和图7。

由图6和图7可知, JZ组混凝土的抗冻性较好, 直至经受200次冻融循环时相对动弹性模量的变化都很小, 甚至有小幅上升, 抗冻等级在F200以上;在抗冻试验过程中, JZ组混凝土试件表面没有明显的损伤, 表面状态良好, 质量有小幅上升。GS组混凝土的抗冻性亦较好, 随着冻融循环次数的增加, 相对动弹性模量逐步降低, 在冻融200次时相对动弹性模量Er200 (平均值) 为64.3%, 且试件表面没有出现明显的冻坏现象, 试件质量有小幅上升, 抗冻等级可达F200以上。test组混凝土的抗冻性较JZ和GS的要差, 可满足175次冻融循环的要求, 试件质量的增幅较大。

在淡水介质中冻融200次后混凝土的强度值见表6。从中可以看出, 抗压强度最高的是JZ组, 其次是GS和test组, 强度值和相对动弹性模量的变化趋势一致。

MPa

3.3.2 海水介质中不同配比管桩混凝土的抗冻性

不同配比混凝土在海水介质中冻融循环后的相对动弹性模量和质量变化分别见图8和图9。

由图8和图9可知, 在海水介质中除了JZ和GS组的抗冻性较好外, 其余四组不同管桩混凝土的抗冻等级不超过F50。JZ组体现了良好的抗冻性, 至冻融200次时相对动弹性模量还微有增长, 抗冻等级在F200以上;试验中, JZ组试件表面发现明显的冻伤, 试件质量略有增长。GS组的抗冻等级可达F150, 抗冻性较好, 但在冻融过程中试件表面有剥蚀现象, 试件质量有所降低。

几组混凝土在海水中的冻融破坏较在淡水中严重得多, 不仅相对动弹性模量降幅较大, 而且破损较为严重。其原因可能主要有两点:一是冻融过程中试件会吸收海水中的盐水并不断产生结晶, 形成盐结晶压, 从而加速试件的胀裂破坏;二是盐水会对试件产生化学腐蚀作用, 形成膨胀性的腐蚀产物, 导致混凝土加速破坏。

4 结论

(1) 用蒸养-压蒸工艺生产的PHC管桩, 如原材料选用、配合比 (含胶凝材料用量) 和搅拌工艺是合理的, 生产工艺 (离心-蒸养-压蒸) 是符合规范要求的, 对纯水泥混凝土 (即不掺外掺料) 生产的管桩、掺磨细砂生产的管桩无论是抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀、还是抗冻性试验, 都是符合或基本符合要求的。

(2) 管桩混凝土强度和管桩混凝土耐久性线性关系不明确, 也就是说强度高或强度达到80MPa以上, 甚至90~100MPa, 但其耐久性试验仍有可能不合格。从本次研究情况看, 只要在原材料选用、混凝土配合比、混凝土搅拌、离心、蒸养 (包括静停) 、压蒸等工艺的某个环节或几个环节不符合要求, 其三种耐久性试验就会出问题, 特别是冻融循环试验就很难合格。

(3) 有耐久性要求的地基基础使用PHC管桩, 或者说要提高当前我国PHC管桩的耐久性, 建议行业协会和管桩标准尽快制定出从原材料至混凝土配合比、搅拌工艺、离心工艺、两次蒸养-压蒸工艺的具体规定 (要量化) 。否则, 从目前我们已经抽样试验的情况来看, 我国管桩企业生产的管桩有可能耐久性不合格。

(4) 从本次试验研究中发现掺磨细矿渣用蒸养-压蒸工艺生产的管桩混凝土, 其耐久性试验 (特别是抗冻性试验) 发现有问题, 这方面研究工作有必要继续做下去;其抗冻性较差可以解释的原因可能是掺磨细矿渣的管桩混凝土在水化物生成后, 体积收缩为最大。另外, 蒸养时的静停时间对管桩混凝土的耐久性有影响, 本次试验表明影响特别敏感。

参考文献

[1]Mehta P K.Durability-critical issues for the future[J].Concrete International, 1997, 20 (7) :27-33.

[2]冯乃谦, 蔡军旺等.山东沿海钢筋混凝土公路桥的劣化破坏及其对策的研究[J].混凝土, 2003, 159 (1) :3-4.

[3]Corina Maria Aldea, Surendra P.Shah, Member, ASCE, and Alan Karr, EFFECT OF CRACKING ON WATER AND CHLORIDE PERMEABIL ITY of CONCRETE.Journal of Materials in Civil Engineering, 1999, 11 (3) :181-187.

[4]Clifton J R, Frohnsdorff G, Ferraris C.Standard for evaluation the susceptibility of cement-based materials to external sulphate attack[C]Materials Science of Concrete Sulfate Attack Mechanisms, Special Volume.Quebec:Proceedings from Seminar on Sulfate Attack, 1999.

怎样制备高强预应力管桩混凝土 第8篇

随着我国经济的增长, 带动了土木建筑工程的迅速发展, 大量的高层建筑、大跨度桥梁、高速公路、港口等工程均需要优质的桩基, 良好的桩基设计不会造成建筑物灾难性的倾覆、坍塌。高强预应力管桩是重要的桩基材料, 其抗压强度则是评定高强预应力管桩的重要指标, 而混凝土的制备直接影响高强预应力管桩的强度, 进而影响高强预应力管桩的产品质量。

1 怎样选择高强预应力管桩混凝土的原材料

1.1 水泥

一般使用PⅡ52.5水泥, 其中C3A的含量不能过大, 最好小于7%。C3A的含量过大对预应力管桩有许多不利影响: (1) C3A的的水化热大, 会使坍落度损失增加, 离心成型后管桩内壁会因水泥浆体收缩增大产生纵裂和龟裂。 (2) C3A的水化物强度随着温度的提高而降低, 因此C3A含量高的水泥对高强预应力管桩的蒸汽养护和蒸汽压力养护均是不利的。 (3) C3A水化时需水量很大, 由于需水量大, 则使混凝土的水胶比变大, 对强度不利。 (4) C3A会大量吸附减水剂, C3A是水泥矿物组成中最活泼的, 当减水剂加入后, 首先被C3A吸附, 如果减水剂用量不变, 则减少了硅酸钙对减水剂的吸附量, 使减水剂的作用减小。

1.2 粗、细骨料的选择

石子的粒径应为5~25mm连续级配, 含泥量不大于1%, 针片状的颗粒含量不大于15%, 硫化物和硫酸盐含量不宜大于1%, 选用的石子最好为石灰岩、花岗岩。砂子应选用天然的河砂、江砂, 少用山砂, 坚决不能使用海砂, 砂的细度模数最好在2.6~3.2之间的中粗砂, 砂的含泥量不能大于3%。如果石子、砂的含泥量过大, 则必须清洗。含泥量大, 影响高强预应力管桩的强度, 如果石子的粒径过大则不利于高强预应力管桩离心成型, 使强度下降, 同时也会造成高强预应力管桩内壁露石, 影响外观质量。

1.3 减水剂的选择

作为高强预应力管桩用的减水剂一般要具有减水率高、早期强度增长快、便于布料和离心成型, 具有良好的施工性能、适应高强预应力管桩蒸压和蒸养等几个要求。

1.4 矿物质掺合料的选择

掺加矿物质掺合料具有良好的经济效益, 磨细石英砂和磨细高炉矿渣比水泥更适应高强预应力管桩的压蒸养护。磨细石英砂在高温高压的情况下生成托勃莫来石及雪硅钙石, 大大地提高了管桩强度, 选用磨细石英砂的比表面积应为4500~4800cm2/g, 二氧化硅的含量大于90%, 烧失量小于0.5%。磨细高炉矿渣的化学成分与硅酸系水泥的化学成分很相似。其中二氧化硅的百分含量比水泥高, 而氧化钙的百分含量比水泥低, 这正是压蒸养护混凝土可以利用的有利之处。并且磨细高炉矿渣是炼钢的废料, 使用磨细高炉矿渣减少了废物的排放, 有利于环境保护。选用的磨细高炉矿渣应为S95级。

2 配制高强预应力管桩混凝土

混凝土的配合比要经过专门的设计和实验认证, 在制备时, 必须称量准确, 投料的顺序和搅拌的时间均要合理。混凝土的密度一般在2550~2650kg/m3, 胶凝材料的用量一般为450~500kg/m3, 采用压蒸养护时可掺入胶凝材料用量30%~40%的磨细石英砂, 同时也可掺入胶凝材料用量10%~20%的磨细高炉矿渣。如没有采用压蒸养护, 则不能掺入磨细石英砂, 因为磨细石英砂常温下不生成托勃莫来石, 但可以适当提高磨细高炉矿渣的掺量, 一般在20%~30%之间。

砂率一般在0.32~0.36, 砂率太高则砂子的用量增加, 企业的生产成本增高, 并且会造成管桩内壁挂浆, 余浆比较粘稠, 影响管桩的外观质量。砂率太低虽然使企业的生产成本有所降低, 但会造成管桩内壁露石, 在外观质量下降的同时造成内部结构缺陷, 从而影响管桩的强度。但是在生产薄壁管桩时可以适当的提高砂率, 在生产壁厚较厚的管桩时, 可适当降低砂率。

在高强预应力管桩混凝土中, 水胶比由管桩的强度来控制, 水胶比应为0.26~0.29, 根据水胶比和外加剂厂家的建议掺量来确定减水剂的用量。减水剂的作用是使水泥水化时的游离水释放出来, 从而起到减少用水量的作用, 因而提高了混凝土的强度。但由于现实生产中石子、砂子都有一定的含水量, 并且根据天气的变化而变化, 所以在实际生产过程中管桩厂一般都是通过先扣水后人工补水的方法来控制坍落度, 从而控制管桩的坍落度值在3~5cm, 在掺磨细石英砂和磨细高炉矿渣时, 可减小坍落度值, 在能浇注、成型的前提下坍落度应越小越好, 即加水量越少越好, 这样有利于提高管桩的强度。

3 高强预应力管桩混凝土的搅拌方法

在搅拌过程中应采用后掺法, 即二次搅拌法。先将称好的砂、水泥、石子按顺序倒入搅拌机, 先进行干拌, 而后加入70%的水进行搅拌, 使水泥颗粒表面湿润, 称为第一次搅拌。然后加入减水剂和余下的水进行二次搅拌。这样的目的是在水泥颗粒表面先形成吸附水膜, 集料表面也被水层包围, 这样对减水剂的吸附减少, 在溶液中减水剂的量就会增多, 使有效吸附增加, 在同样的剂量下对水泥有更显著的分散效果。

4 高强预应力管桩混凝土的养护

混凝土养护的好与坏直接关系到管桩的强度。养护不好, 配制的混凝土再好, 强度也很难达C80。高强预应力管桩混凝土的养护分为普通蒸养和压蒸养护。

普通蒸养是使管桩初期达到足够强度, 使其脱去管模, 脱模强度一般为40MPa以上。蒸养由静停、升温、恒温、降温组成。静停指将离心成型后的管桩静置, 使其水化获得一定的初始强度, 避免由于高温蒸汽的侵入使管桩表面开裂。目前静停的时间为0.5~1h。升温会使水泥的水化反应加剧, 管桩混凝土的强度也随之提高, 同时水化热加大, 如果升温速度过快, 会造成混凝土内部结构缺陷增加, 甚至造成管桩开裂。升温的速度应控制在30~40℃/h。对于纯水泥的管桩升温速度可缓慢一点, 对于掺磨细石英砂和磨细高炉矿渣的胶凝材, 由于其自身水化热比水泥低, 升温速度可以稍高。恒温是管桩混凝土获得强度的主要过程, 恒温的时间一般为3~4.5h, 纯水泥养护的温度为60~75℃。掺磨细石英砂和磨细高炉矿渣可以提高到80~90℃。降温过程不能太快, 太快会使管桩因温差大而出现开裂, 降温时间一般为0.5h。

压蒸养护在生产高强预应力管桩时起到了非常重要的作用。它是管桩混凝土强度达到C80的保证手段, 它使在蒸养时生成的水化硅酸钙转化为托勃莫来石, 提高了混凝土强度。由于石英砂和高炉矿渣的二氧化硅在常温下与水泥中的氢氧化钙不反应, 只有超过150℃才反应, 所以压蒸养护一般恒温在170~190℃, 恒压在0.95~1.05MPa, 恒温、恒压的时间一般为3~4h, 压蒸养护全程为12h左右, 升温2~3h, 降温4~5h。这样既使水化硅酸钙充分转化为托勃莫来石, 又使管桩避免因压力和温度的突然变化造成内部结构缺陷。同时蒸压养护的时间也不宜过长, 过长使能耗增加, 增加企业的生产成本, 造成不必要的浪费。

5 结论

预应力混凝土管桩的应用研究 第9篇

预应力混凝土管桩(PHC)具有施工速度快、质量稳定等诸多优点,在我国的应用越来越广泛。某焦化工程拟建设2组246孔碳化室高6.25 m大型捣固焦炉,两座焦炉炉高15 m,为钢筋混凝土框架结构,由于荷载较大,天然地基难以满足构筑物的要求,需进行人工处理,拟采用预应力混凝土管桩(PHC)。

1 工程地质情况

拟建建(构)筑物场地地貌单元为河流冲积地貌,地质成因为河流冲积沉积作用。地层分布可分为9层,各土层岩性自上而下依次为:①黄土状粉土(Q41ml):褐黄色,成分以粉土为主,含有植物根、煤屑,土层中针状孔、虫孔发育,含有粉粘透镜体,本层上部0.3～0.5 m段为耕植土,本层土具有湿陷性,稍湿,稍密,摇震反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,高压缩性。实测标贯击数4～6击,平均击数5.6击。层厚0.3～3.6 m,层底埋深0.3～3.6 m,层底标高732.72～741.61 m。②黄土状粉土(Q41ml):褐黄色,含有植物根、煤屑、灰色条纹,土层中针状孔、虫孔发育,本层土具有湿陷性,稍湿,稍密,摇震反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,高压缩性。实测标贯击数5～10击,平均击数7.1击。层厚1.5～7.7 m,层底埋深1.5～8.9 m,层底标高728.82～737.76 m。③粉土(Q41ml):黄褐色～褐色,含有煤屑、氧化铁条纹,含有薄层粉粘,本层土不具有湿陷性,稍湿,稍密,摇震反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,中等压缩性。实测标贯击数7～13击,平均击数9.3击。层厚2.3～8.4 m,层底埋深4.7～14.6 m,层底标高723.13～732.96 m。④粉土夹砂(Q3ml):黄褐色～褐色,含有灰色条纹,较多姜石,姜石粒径1 cm,含有粉粘透镜体,夹薄层粉砂,稍湿,中密,摇震反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,中等压缩性;层中粉砂矿物组成为石英,级配较好,圆形～亚圆形,细粒含量较少。实测标贯击数8～19击,平均击数12.6击。层厚1.7～9.8 m,层底埋深7.9～21.5 m,层底标高717.72～728.43 m。⑤粉土(Q3ml):黄褐色～褐灰色,含有煤屑、氧化铁条纹,含有薄层粉粘及粉砂透镜体,湿,中密,摇震反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,中等压缩性。实测标贯击数10～21击,平均击数15.5击。层厚1.8～9.7 m,层底埋深11.5～26.7 m,层底标高715.26～722.96 m。⑥含砂粉土(Q3ml):灰褐色～绿褐色,含有煤屑、氧化铁条纹、粉粘及砂卵石透镜体,夹有零星姜石,卵石粒径2～4 cm,岩性为石灰岩,湿,中密,摇震反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,中等压缩性。实测标贯击数14～26击,平均击数20.6击。层厚1.7～13.0 m,层底埋深21.3～34.6 m,层底标高704.61～718.14 m。⑦粉土(Q3ml):黄褐色～灰色,含有薄层粉粘及粉砂透镜体,夹零星姜石,湿,密实,摇震反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,低压缩性。实测标贯击数18～35击,平均击数25.4击。层厚2.4～12.4 m,层底埋深29.4～38.7 m,层底标高697.97～705.13 m。⑧粉粘(Q3ml):黄褐色～灰绿色,含有粉砂透镜体,夹零星姜石、砾石,湿,硬塑,无摇震反应,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,低压缩性。实测标贯击数20～39击,平均击数27.9击。层厚5.3～11.0 m,层底埋深42.3～46.8 m,层底标高687.31～695.80 m。⑨粉粘(Q3ml):黄褐色～灰黄色,含有粉砂、粉土透镜体,夹零星姜石、砾石,湿,硬塑,无摇震反应,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,低压缩性。实测标贯击数34～46击,平均击数39.1击。

场地设防烈度为7度,设计地震基本加速度值为0.15g,设计地震分组为第二组,场地类别为Ⅲ类。场地湿陷性综合评定为非自重湿陷性场地,湿陷性等级为Ⅰ级(轻微)。

采用预应力管桩进行相应处理,桩基设计参数建议值见表1。

2 试桩设计

试桩按国家建筑标准设计图集(10G409)《预应力混凝土管桩》选定PHC500AB125-35,桩尖采用锥型钢桩尖c。布置3根试桩。根据试桩区岩土工程勘察报告提供的桩基设计参数,按JGJ 942008《建筑桩基技术规范》中的公式5.3.5估算试桩的单桩竖向极限承载力标准值为:

Quk=u∑qsikli+qpkAp=1.57(2.220+4.324+4.930+4.650+7.546+5.550+670)+1 7000.25=2 880(kN)

根据计算结果,设计提供的试桩参数见表2。

3 施工情况

试桩由山西建华美景管桩有限公司提供。试桩沉桩采用筒式柴油锤打入法施工工艺,桩尖采用锥型钢桩尖c,试桩接头采用焊接。沉桩以控制桩顶标高为准,当沉桩至设计标高时,记录贯入度及打桩锤落距。每m沉桩锤击数与入土深度的关系见图1,试桩沉桩参数见表3。

4 单桩竖向抗压静载试验方案

设计估算的单桩竖向极限承载力标准值为2 800 kN,按国家建筑标准设计图集(10G409)《预应力混凝土管桩》确定的PHC500AB125桩桩身轴心受压承载力设计值为3 701 kN,试桩最大加载至4 500 kN。本次共完成单桩竖向抗压静载试验桩3根,试验结果见表4和图2。

3根试桩加荷至4 500 kN时,沉降均达到相对稳定,相应的总沉降量为24.46 mm、26.76 mm和24.74 mm,其Q～S曲线呈缓变形,S～lgt曲线尾部未出现明显向下弯曲,未出现极限破坏状态;根据JGJ 1062003《建筑基桩检测技术规范》的确定,3根试桩的竖向抗压极限承载力取最大试验荷载值4 500 kN。

试桩的单桩竖向抗压极限承载力统计值为4 500 kN,较估算值2 280 kN提高56.25%,根据规范中的公式估算的竖向抗压极限承载力偏于保守,主要是对PHC管桩的试验研究资料较少,岩土工程勘察报告提供的桩基设计参数是参照其他类型的桩基获得,未能考虑PHC管桩在施工过程中对土的侧向挤密和竖向挤压作用。

5 结语

经试桩的静载试验结果判定,试桩的单桩竖向抗压极限承载力统计值为4 500 kN,较估算值2 280 kN提高56.25%,说明该工程采用桩基设计参数偏于保守。试桩结果可供同类地质条件的预应力混凝土管桩(PHC)的优化设计参考。由于预应力混凝土管桩(PHC)单桩竖向抗压极限承载力的估算精度直接影响到工程造价,为实现技术先进和经济合理的设计原则,对PHC管桩还需进行深入的研究。

参考文献

[1]JGJ106—2003,建筑基桩检测技术规范[S].

[2]JGJ94—2008,建筑桩基技术规范[S].

钢筋混凝土管桩 第10篇

近年来，为提高桩基的单桩承载力，减少桩基施工污染，尤其是提高单桩单位承载力的性价比，大连沿海地区逐步大量引入预应力混凝土管桩施工工艺。大连市三面环海，海岸线绵长，由于沿海地区地质条件的特殊性，在地面薄薄的一层硬层下，存在4m-5m厚的高压缩性的饱和软土，施工时大量出现打桩机械无法进入，或进入后沉桩场地处理不当，给施工带来许多不便，甚至影响到桩基础的施工质量。为彻底解决困绕大连等沿海地区管桩施工的难题，会同有关科研院所，通过大量的工程实践总结，对辽宁沿海地区使用的预应力混凝土管桩施工技术进行研发，形成了一套行之有效地预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工技术，在此基础上进一步开发了“预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工工法”，并将其大量的运用到工程实践中，取得了较好的经济效益和社会效益。

1.适用范围

预应力高强混凝土（PHC）管桩锤击施工法作为一种快速兴起的一种基桩施工形式，适用于各类建筑物的低承台桩基础，如工业与民用建筑、铁路桥梁、机场、港口码头、水利及市政工程等，适用于一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥质土、粉（砂）性土、非自重湿陷性黄土质以及强风化（全风化）的岩层、坚硬的碎石土层和砂土层中，并且不受地下水位高低的影响。相对于静力压桩，打桩机自重较轻、移动灵活、使用方便且运行方式多为履带，对场地的要求较宽松，尤其适合在施工初期，场地条件狭小、路面情况复杂的工程。

2.工艺原理

预应力（PHC）高强混凝土管桩锤击施工工法就是利用落锤自身重量结合打桩机给予的汽压等动力,依托预应力高强混凝土管桩本身较高的混凝土强度，克服打桩过程中，桩周土侧壁摩阻力和桩端土的阻力,将桩徐徐打入土中,直至设计持力层

3.操作要点

3.1施工準备

（1）对拟施工的场地水文及地质条件进行分析比较，充分认识饱和软土的特性，通过预钻排水孔疏排孔深范围内的地下水，降低孔隙水压力，达到减少土体位移的目的。

（2）当压桩场地距建筑物较近，或距道路及地下管线较近时，可在桩基施工区域与管线之间开挖沟宽和沟深1.5m～2.0m左右的防挤沟，保护建筑、管线及道路。

（3）如果打桩场地存在大面积薄硬层下较厚饱和软土，打桩机无法行走或行走影响成桩质量时，可以用中粗砂置换1.5m ～2.5m厚饱和软土，既利于下部饱和软土固结，又便于打桩机械行走移位，防止因挤土效应致使管桩偏倾及断桩。

（4）桩架的设置、安装和准备工作对打桩效率有很大影响，施工前应按工程土质特点合理选择。

3.2测量定位放线

（1）认真复核设计图纸及设计院出的桩图点位，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。

（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。

（3）桩位放出后，在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中,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。

3.3打桩机就位调平、吊装，调整打桩机垂直度

（1）打桩机就位调平。在对施工场地内的表层土质试打后，确保承载力满足打桩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。

（2）管桩吊入打桩机夹持腔、夹持管桩对准桩位调直。打桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，并固定在桩架上，以便进行吊装，桩经提升后，送入导杆内，稳住桩顶，扶正桩身然后使桩插入土中，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，在桩的正面和侧面同时使用经纬仪进行校正。就位后，在桩的顶上放软垫，然后放下桩帽套入桩顶徐徐降下桩锤轻轻压住桩帽。此时，在锤重压力下，桩会沉入土中一定深度，待下沉停止，再全面检查，校正合格后即开始打桩。桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查。若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。第一节桩的垂直度尤为重要。

3.4打桩机打桩

因地表层较软，初打时可能下沉量较大，宜采取低提锤，轻打下，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增，但落锤距不得大于150 cm。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上，必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩受弯。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适，如果不合适，需更换或补充软垫。（为延长锤击作用时间、降低锤击速度，并借以降低锤击应力，选用软厚适宜的纸板垫，具有良好效果）。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下，甚至打不下而先将桩头打坏。

3.5接桩

在施工过程中由于基础较深，一根桩难以达到设计深度，就要采取接桩的方式加长，当前一节桩压到露出地面0.5m-1m时，必须接另一节桩。目前常用的接桩方法是焊接。分段接桩，要求尽可能采用两段接桩，不应多于三段。应避免桩尖接近或处于硬持力层中接桩。

3.6送桩

如果桩头接近地面，而打桩力尚未达到规定值，估计送桩深度不会超过设计允许值时可以送桩。在打桩施工中，不允许用“桩对桩”进行送桩作业，应采用专用送桩器。送桩器用钢板制作，长4m，设计送桩器的原则是打入阻力不能太大,容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。

3.7 PHC管桩与基础底板的连接

为了保证桩与独立柱基底板的稳固连接，土方开挖至设计标高露出管桩后，清理管桩孔内的垃圾及污物，用3 mm厚钢板作底模，用φ6.5钢筋将其吊于桩孔内。桩与基底板连接钢筋按要求绑扎，用不低于C40的混凝土灌筑，混凝土中微掺UEA膨胀剂(掺量10％)。待承台基础底板钢筋绑扎时，管桩锚筋与基础底板钢筋及基础底板钢筋与管桩桩头要焊牢，锚固长度必须符合规范、设计要求。

3.8控制打桩应力对PHC管桩的影响

打桩应力是在打桩过程中产生的，其主要形式有压应力和拉应力，大小、形式与桩锤、土体抗力、打桩操作有关。打桩应力可以通过PDA动测仪探测到。

4.施工特点

4.1由于管桩材料为预应力高强混凝土，高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺工厂化制作，桩身质量及打桩长度可用直接监测，管桩质量可靠；可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高60%-75% ，桩侧摩阻力提高20%-40%，并因PHC管桩为高强度混凝土预应力构件，尤其抗压、抗弯性能好，其桩身承载力比其它桩种高2－5倍。

4.2单桩承载力高,设计范围广，在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩的承载能力。

4.3锤击法具有施工灵活、桩机对地基耐压力要求低、送桩到位率高、截桩小、进退场容易、施工进度快、效率高、操作方便、地层穿透性能良好、质量可靠等优点。

4.4运输吊装方便，施工文明，现场整洁，成桩质量可靠，监理检测方便。

预应力混凝土管桩质量事故处理 第11篇

先张法预应力混凝土管桩 (俗称预应力管桩) , 因其与沉管灌注桩相比具有质量可靠、承载力高的优点, 与预制桩相比又具有制作方便快速、成桩费用较低的优点, 加上各地预制管桩生产厂的大量涌现, 预制管桩的价格逐步下降, 从而使其应用越来越广泛。但是由于各种原因造成的预制管桩工程质量事故也不少见, 本文就某工程预制管桩工程质量事故的处理作一浅析, 供同行参考。

1 工程概况与地质条件

本工程地处浙东某市, 为多层纺织厂房, 由南北两楼组成, 南北两楼占地均为120m×44m, 中间相距12m, 通过门厅和楼电梯厅等附房相连, 地上四层, 建筑高度为23.250m, 南楼设有一层地下室 (层高为2.750m) , 总建筑面积为43900m2。结构主柱网尺寸为12m×15m, 南楼地下室柱网减小为6m×7.5m, 附房主柱网尺寸为9m×7.5m。南楼共布置503根桩, 北楼和附房共布置619根桩。

本工程采用全现浇钢筋混凝土框架结构, 主体大柱网采用部分预应力混凝土结构, 顶层大空间采用空间网架。工程所在地地震动峰值加速度为0.05g, 地震基本烈度6°, 场地类别为Ⅳ类, 框架结构抗震等级为四级。

工程地质情况及岩土性能参数见表1。

基础采用桩基础、独立承台, 南楼地下室底板采用双向基础梁拉结, 基桩选用浙江省地方建筑标准设计通用图集《先张法预应力混凝土管桩》 (PTC-A500 (65) 型) , 以 (5) -3层 (粉土) 为桩端持力层, 桩端要求进入持力层深度不小于1.5m, 由于持力层层面标高变化较大, 桩长在24~34m之间, 根据桩端持力层层顶标高的变化分区确定桩长, 并且有地下室处桩长随桩顶标高的下降作相应减短。单桩承载力设计值为1200kN。共布桩1122根, 其中有地下室的南楼布桩503根。

2 事故的发生及原因分析

事故发生在有地下室的南楼, 其基坑的开挖分两块实施, 见图1, 东区采用机械开挖, 一次性挖至基底标高, 落差大约有4m左右, 西区分两次机械开挖至基底标高, 每次的落差也大约有2 m左右, 而且运送土方的车辆都在未开挖的基坑上行走。

东区共施工241根桩, 抽取152根桩, 进行了基桩低应变动测检测, 测试结果为:Ⅰ类桩37根, 占24.34%, Ⅱ类桩25根, 占16.45%, Ⅲ类桩83根, 占54.61%, Ⅳ类桩7根, 占4.61%。检测结果中出现了大量 (共90根) 影响正常使用的Ⅲ类桩和无法正常使用的Ⅳ类桩, 共占检测桩数的59.22%, 占该区总桩数的37.34%。

西区共施工262根桩, 抽取79根桩, 进行了基桩低应变动测检测, 测试结果为:Ⅰ类桩36根, 占45.57%, Ⅱ类桩35根, 占44.30%, Ⅲ类桩5根, 占6.33%, Ⅳ类桩3根, 占3.80%。检测结果中共出现了8根影响正常使用的Ⅲ类桩和无法正常使用的Ⅳ类桩, 占检测桩数的10.13%, 占该区总桩数的3.05%。

无地下室的北楼和附房, 共施工619根桩, 抽取155根桩, 进行了基桩低应变动测检测, 测试结果为:Ⅰ类桩122根, Ⅱ类桩33根。并且随机抽取3根桩做了静载荷试验, 结果单桩极限承载力均大于或等于2200kN, 据此推算基桩的单桩承载力设计值为R≥2200/1.6=1375kN, 大于设计要求的1200kN, 说明此区块基桩质量基本正常。

显然, 基坑开挖不当是本次事故的最直接原因。《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 (GB50202-2002) [1]中的强制性条文第7.1.3条也明确规定了“土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致, 并遵循‘开槽支撑, 先撑后挖, 分层开挖, 严禁超挖’的原则。”

其次, 本工程桩端持力层层面标高变化大、岩土的性能也很不均匀, 而施工前又未能进行详细的施工勘探, 施工过程中也缺少信息反馈。从检查结果看, 共计98根Ⅲ、Ⅳ类桩中有90根桩的桩顶标高未打到设计标高, 占91.84%, 因此桩顶标高送不到设计标高大大增加了基桩质量事故发生的可能性。

3 质量事故的处理及基桩和基础的加固

本工程质量事故处理经过这样几个过程: (1) 彻底查清事故情况, 检查桩的倾斜程度、偏位、断裂情况, 采用基桩低应变动测评定桩身质量等级, 并查清桩身缺陷的部位; (2) 对基桩进行处理和加固; (3) 采用基桩低应变动测评定处理和加固后桩身的质量等级, 对仍有缺陷的基桩再查清桩身缺陷的部位, 采用静载荷试验和大应变检测测定处理和加固后基桩的竖向承载力; (4) 对于仍不满足设计要求的基桩再次进行处理和加固并检测处理后的效果。

在本工程的质量事故处理中, 根据各事故桩的损坏情况主要采取以下三种处理方法。

(1) 灌芯法, 即在管桩内空放钢筋笼灌注混凝土进行桩身加固, 具体的做法是, 将预制管桩内空清理干净, 自桩身缺陷的部位以下3m处起至桩顶放6Φ18钢筋笼, 用C40细石混凝土灌捣振实, 进行桩身加固。该方法适用于基桩弯折、倾斜较小 (本工程用于桩倾斜程度在3%以内) 的Ⅲ类桩, 特点是施工方便快捷。

灌芯法补强的计算原则是:灌芯截面的承载力能达到单桩承载力设计值。根据现行的《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) [2]中公式 (5.8.2-2) 计算钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压承载力, 对预制管桩为N=0.85fCAps, 本工程预制管桩内空的直径d=370mm, 混凝土C40的fC=19.1N/mm2, 故按灌芯截面计算的桩身承载力N=0.85fCAps=0.85fCπd2/4=0.85×19.1×3.1415×3702/4=1745552N≈1746kN>1200kN (本工程设计所需的单桩承载力设计值) , 实际上由于灌芯截面受外围预制管桩壁的约束, 其实际承载力比计算值还要高, 故加固补强结果是安全的。

(2) 沉井法, 即在事故桩周围做沉井沉至桩身缺陷的部位后进行基桩处理, 具体的做法是, 在事故桩周围做沉井沉至桩身缺陷的部位以下, 将缺陷部位以上的桩凿除———截桩, 对于群桩承台中大部分桩为事故桩的承台桩, 采用大型沉井沉至承台下所有事故桩中桩身缺陷最低的部位以下0.3m (本工程设置了7只大型沉井, 沉井深度为2.5~4.6m不等) , 采用将承台整体降低的做法, 同时将降低的承台顶面至地面间进行了架空处理以不增加甚至是减轻基础自重;对于单桩、两桩的小承台及群桩承台中仅有个别或少数事故桩的承台, 采用小型沉井 (本工程设了30只小型沉井, 沉井深度为1.8~3.6m不等) , 截桩后再接桩至设计桩顶标高, 接桩的方法是设沉井至桩断裂面以下0.3m, 将桩在断裂面截除, 并保留原桩钢筋1m长锚入接桩内, 将管桩内空清理干净, 自桩断裂面以下2m处起至设计桩顶标高放6Φ18纵向钢筋8@500箍筋焊接钢筋笼, 用C40细石混凝土 (内掺12%UEA) 灌捣振实, 接桩至设计的桩顶标高, 参见图2。接桩中应保证接桩的中心线与原桩中心线重合, 新老混凝土结合面要处理好以确保新老混凝土整体受力。该方法适用于基桩弯折、倾斜较大甚至折断的Ⅲ类桩和所有的Ⅳ类桩, 适用于大面积的事故桩处理, 特点是将缺陷部位以上的桩截桩后可以进一步检测截桩部位以下是否还有第二处桩身缺陷, 以消除质量隐患, 在本工程中, 对有第二处桩身缺陷的基桩采用灌芯法处理后, 经静力载荷试验检测, 结果基桩的单桩承载力均大于设计要求, 说明对事故桩的处理比较彻底。

(3) 锚杆静压桩法, 主要是利用锚杆静压桩承担事故桩不足的承载力, 具体的做法是, 在基础施工时预留锚杆静压桩孔和锚筋, 待上部结构重量足以承担压桩反力后, 将锚杆桩压入土中来承担事故桩不足的承载力。在本工程中, 补压锚杆静压桩共11根, 锚杆静压桩按浙江省建筑标准设计结构标准图集《锚杆静压桩》 (2004浙G28) [3]选用MZb-30-1.8-13-1.6-1桩 (其中:MZ表示锚杆桩、b表示焊接法接桩、30表示截面尺寸为300mm×300mm、1.8-13-1.6-1表示1.8m长的桩13根、1.6m长的桩1根) , 总桩长L=25m, 根据上部结构荷载自重及原桩基施工时的压桩力推算在11.820m标高楼面施工完成后压桩基础承台方可提供所需的压桩荷载。要求在基础施工至11.820m标高楼面施工完成期间, 密切观测需加锚杆静压桩基础的沉降情况, 在锚杆静压桩压桩期间, 密切观测锚杆基础向上或向下变位的情况, 并应采取有效措施严格控制其变位。该方法适用于经其他方法处理仍不能满足设计承载力要求的少量基桩的加固, 特点是锚杆桩的施工几乎不会影响基础及上部结构施工的工期。

本工程南楼西区根据第一次基桩低应变动测报告普查的结果, 该区共有Ⅲ类桩和Ⅳ类桩8根, 占该区桩数的3.05%, 属于少数桩。其中7根倾斜程度不大, 都在3%以内, 采用灌芯法进行处理, 另外1根倾斜程度较大, 达12.2%, 采用沉井法进行处理。15d后对其中3根桩进行了静载荷试验, 5根桩进行了大应变检测测定基桩竖向承载力, 结果显示还有6根桩不同程度的达不到原设计要求的单桩承载力值。为了尽量减少对施工工期的影响, 采用了锚杆静压桩法进行再次加固。

本工程南楼东区根据第一次基桩低应变动测报告普查的结果, 该区共有Ⅲ类桩和Ⅳ类桩90根, 占该区桩数的37.34%, 量大面广, 故采用了沉井法进行处理, 对处理后的基桩重新进行了基桩低应变动测检测, 结果还有5根Ⅲ类桩, 我们注意到这5根Ⅲ类桩均位于群桩承台中大部分桩为事故桩的承台中, 可见对于群桩倾斜的事故桩桩身缺陷部位会不止一处, 且缺陷部位也会比少桩承台要深, 对于这5根桩再次采用灌芯法逐根进行了加固。加固结束后进行了基桩大应变检测测定桩基竖向承载力, 共抽取13根桩进行了测试, 根据检测报告结果推算基桩的单桩承载力设计值分别为R=1210kN、1195kN、1206kN、1163kN、1338kN、1081kN、890kN、1007kN、1055kN、812kN、1029kN、836kN、950kN。可见还有多桩达不到原设计要求的单桩承载力值, 似乎还需要对桩基进行再次加固。再加固方案一为采用锚杆静压桩, 但由于前期沉井法加固基桩使得承台降低, 故在基础施工完后, 实施锚杆静压桩有难度;方案二采用补打预制管桩, 但桩机无法进入现场, 不可能实施;方案三为采用钻孔灌注桩, 但是会占用较长的施工时间, 且在市区施工也存在环保问题。为了最终准确测定基桩竖向承载力, 我们采用静载荷试验这种较可靠的试验方法来再次测定基桩竖向承载力, 选取4根桩进行了静载荷试验, 其中包括了前面大应变检测结果中承载力最低的两根桩 (分别为R=836kN、812kN) , 根据此次基桩静载荷试验报告结果推算基桩的单桩承载力设计值R≥1920/1.6=1200kN, 均能够满足设计要求, 从而避免了桩基的再次加固。由上可见, 大应变检测结果并不是很可靠, 最好还是以静载荷试验来判断基桩的承载力。

本工程基桩质量事故的处理历时5个月, 耗费了大量的人力、物力、财力以及宝贵的时间, 教训非常深刻。

基桩加固一年后, 竣工验收时的沉降观测记录显示, 最大的累计沉降量为14mm, 最大沉降差为5mm, 近期对本工程进行了回访, 得知累计沉降量和沉降差均很小, 使用情况良好, 表明本工程基桩事故处理结果是成功的。

4 结论

从本工程基桩质量事故的处理中我们可以得出以下结论。

(1) 在复杂地质条件上采用预制桩的工程, 需进行详细的施工勘察, 以较精确地确定桩长;对于有地下室的工程, 应尽量将桩顶送至设计标高。

(2) 基坑的开挖必须严格遵循《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 (GB50202-2002) 中强制性条文第7.1.3条, 即“土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致, 并遵循‘开槽支撑, 先撑后挖, 分层开挖, 严禁超挖’的原则”。

(3) 大应变检测确定的基桩竖向承载力的精度不够, 应尽可能以静力载荷试验来确定基桩的承载力。

(4) 对于因基坑开挖不当而引起的事故桩的处理, 可根据事故桩损坏的不同情况, 分别采用灌芯法、沉井法、锚杆静压桩等方法进行加固处理, 以达到安全适用、经济合理和方便施工的目的。

摘要：通过某工程预应力混凝土管桩工程质量事故处理的实例, 分析事故的原因是基坑开挖不当和打桩施工桩顶未送至设计标高所致, 事故处理经过了检查、加固、再检查、再加固的过程。对于基桩低应变测试判定为Ⅲ类、Ⅳ类桩的事故桩, 分别采用灌芯法、沉井法和锚杆静压桩法进行了加固处理, 实践证明通过以上方法加固处理后效果良好。

关键词：预制管桩,质量事故,加固处理

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础工程施工质量验收规范 (GB50202-2002) [S].北京:中国计划出版社, 2002.

[2]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范 (JGJ94-2008) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.