静压预应力管桩施工技术质量控制及措施分析

【】静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。具有无噪声、无振动、无冲击力等优点。随着近几年管桩施工技术的快速应用和发展,在静压预应力管桩施工中常出现一些质量问题和工程事故,产生了一定负面影响。本文将对静压预应力管桩施工技术质量控制及措施做一定的分析。
【关键词】静压预应力;质量控制;措施分析

1.静压预应力管桩施工工艺原理及流程
1.1静压预应力管桩施工工艺原理
1.1.1保留了静力压普通预制钢筋混凝土桩的施工工艺特点。
1.1.2采用工厂标准化生产的预应力混凝土管桩,质量容易保证且能降低工程造价。
1.1.3静压桩机送桩器与管桩匹配制成圆形,并具有足够的强度和刚度。送桩器下端开孔,孔径为管桩内径的1/5-1/3,应使管桩内腔与外界接通。
1.1.4在静力压桩机提供的竖直方向的静压力的作用下,将预应力钢筋混凝土管桩压人土中,达到设计求的深度。
1.1.5在沉桩过程中,桩周围的土体受到剧烈的挤压作用,在桩体周围形成塑性区。当桩周围的土体所受应力超过其抗剪极限时,土体将发生急剧变形而达到极限破坏条件,这种破坏随着㈥沉桩完成后,桩周土体中的超孑L隙水压力逐渐消散,土体发生固结,土体的抗剪强度和侧摩阻力逐步恢复和提高,从而使桩获得较大的承载力。
1.2静压预应力管桩施工工艺流程
静压预应力钢筋混凝土管桩的施工工艺流程为测量放线→桩机就位→起吊预制管桩(起吊前必须检验)→稳桩→压桩→接桩→压桩→送桩→检查验收→转移桩机。
2.静压预应力管桩的施工技术点
2.1测量定位放线
认真复核设计图纸及设计院交桩点位,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。桩位放出后,在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中,根据需做好标识。
2.2桩机就位
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。
2.3管桩的验收、堆放、吊运及插桩
2.3.1进场验收
管桩进场后,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求等级将不符合求的管桩清退出场。
2.3.2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,且支撑点在同一水平面上。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,且设支垫。管桩堆放按照不同型号,规格分类堆放,以免调运施工过程中发生差错。
2.3.3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。管桩起吊运输过程中应平稳轻放,以免受振动、冲撞。
2.4压桩
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。在压桩开始阶段,应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度,一般以2.0~3.0m/min速度为宜。
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。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。
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。选用的送桩器外形尺寸与所压桩的外形尺寸相匹配,并且有足够的强度和刚度,一般为一圆形钢柱体。送桩时,送桩器的轴线与桩身相吻合。
2.7管桩与承台连接
一般管桩伸入承台内100mm,在施工完基础素混凝土垫层后,如管桩内有积水应排出,并用吊筋下放3mm厚的圆形钢板托板,待承台浇注混凝土时一同灌入同强度等级混凝土增强桩头受力截面。同时在桩端头板上焊接伸入承台的锚固钢筋,伸入承台内,然后进行承台钢筋的绑扎作业。
3.静压预应力管桩的常见质量事故分析及处理
3.1桩身上抬
由于静压桩是挤土桩,在场地桩数量较多,桩距较密的情况下,时常后压的桩会对已压的桩产生挤压上抬,特别对于短桩,易形成所谓的吊脚桩。这种桩在做静载试验时,开始沉降较大,曲线较陡,但当桩尖达到持力层时,承载力又有明显增加,沉降曲线又趋于平缓,这是桩身上抬的典型曲线。桩身上抬除了静载沉降偏大外,对桩而言可能会把接头拉断,桩尖脱空,同时大大增加对四周桩的水平挤压力,导致桩倾斜偏位。
在施工前合理安排压桩顺序,同一单体建筑物一般求先压场地中央的桩,后压周边的桩;先压持力层较深的桩,后压较浅的桩。出现桩身上抬后一般采用复压的办法使桩基按正常使用,但对承受水平荷载的基础慎重。
3.2引孔压桩的问题
为了防止桩间的挤土效应太大,或土质太硬而使桩身较短,施工中往往采用引孔压桩的工艺,即先钻比管桩直径小50mm~100mm的钻孔,深度是桩长的(1/3~1/2)L,然后将管桩沿预钻孔压下去。引孔应随引随压,中间间隔时间不宜太长,否则孔内积水,不仅会软化桩端土,待水消散后孔底会留有一定空隙;而且积水向桩外壁冒出,削弱了桩的侧摩阻力。
对于较硬土质中引孔压桩还会有桩尖达不到引孔孔底的现象,施工完成后孔底积水使土体软化,承载力达不到设计求。
3.3桩端封口不实
当桩尖有缝隙时,地下水水头差的压力可使桩外的水通过缝隙进入桩管内腔,若桩尖附近的土质是泥质土,遇水易软化,从而直接影响桩的承载力。对于桩靴的焊接质量求与端板间无间隙、错位,保证焊缝饱满,无气孔。施焊对称进行,焊接时间控制得当,焊接完成后自然冷却10min左右方可施打,因高温焊缝遇水后变脆,容易开裂。
工程上比较有效的补救技术措施是采用。填芯混凝土法,即在管桩施压完毕后立即灌入高度为1.2m左右的C20细石混凝土封底,桩端不漏水,桩端附近水压平衡,桩端土承受三相压力,承载力能保持稳定。
3.4桩顶(底)开裂
由于目前压桩机越来越大,最重可达6800kN,对于较硬土质,管桩有可能仍然压不到设计标高,在反复复压情况下,管桩桩身横向产生强烈应力,如果桩还是按常规配箍筋,桩顶混凝土抗拉不足开裂,产生垂直裂缝,为处理带来很大困难。另一种情况就是管桩由软弱土层突然进入硬持力层,没有经过渡层,桩机油压迅速升高,桩身受到瞬间冲击力也容易引起桩顶开裂。处理上事前改进桩尖形式(圆锥形桩尖易滑),事后用压力灌浆把桩底破碎混凝土粘结住,适当折减承载力设计值。
3.5基坑开挖
由于静压桩逐渐用于高层建筑中,基坑开挖不可避免。应根据开挖深度考虑是否需先围护开挖再沉桩的方案。边打桩边开挖是不可取的,先打桩后开挖应考虑对称均匀,如在中间开挖把土堆在周围就会造成四周和中心的土体高差悬殊,同时超孔隙水压及振动会使管桩倾斜或折断,所以合理制定基坑开挖方案是必不可少的。
4.结语
静压预应力管桩具有很多优点且已在很多地区得到了广泛应用和发展,只我们在应用的过程中,严格落实现有技术规范、措施和有关经验,且不断改进提高其技术应用水平,就可以很好地控制静压预应力管桩的施工质量。