桩基工程【混凝土管桩桩基施工关键技术研究】

　　[摘要]混凝土管桩具有优良的受力特性及工程造价低等优点,将混凝土管桩应用于大型工业与民用建筑成为桩基工程研究方向和发展趋势。结合单位参与的浙江省某工程实例,谈谈混凝土管桩桩基施工中一些关键技术。
　　[关键词]混凝土管桩桩基施工关键技术
　　中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110114-01
　　
　　桩是一种垂直或微斜埋置于土中,横截面尺寸比其长度小得多的细长构件。桩与连接桩顶的承台组成深基础。本工程混凝土管桩桩基施工的总的施工原则是尽量先大后小、先深后浅、从中间向两边施打。结合本工程量大、工期紧、边设计边施工的特点,为了提高作业效率,长短桩要同时施打。由于设备基础桩出图较晚,所以在实际施工中我们采取了先施打主厂房柱基础桩,之后再施打地坪桩,设备基础桩和部分地坪桩同时施打的方法。
　　
　　一、沉桩完好率控制
　　
　　1.严格控制单节桩长度:打桩施工过程中,当桩端在较硬的土层内贯入量较小时,桩身中部即会产生较大的颤动现象,导致桩身损坏,实际施打中,我们同供方紧密联系严格控制单节桩长度在十米以内,施打时桩身比较平稳。
　　2.改进桩尖结构:本次施工中,设计院吸取了宝钢使用钢管桩的经验,对桩尖结构做了改进也是有好处的。桩尖结构以桩身同等直径的短钢管作为桩尖,在其端部外侧再增焊一管箍作为桩靴。这种结构对改善桩端在较硬土层中的贯入起到了相当大的作用,其工作机理就是因为桩尖略大于桩身,桩身在硬土层中贯入时,减少了桩侧的摩擦阻力。
　　3.增加桩身的壁厚:本次设计中,设计院将桩的壁厚从90mm增加至100mm,增强了桩的强度,增大了桩的受压面积,减少了施工中桩的损坏。
　　4.严格控制桩的垂直度:一是严格控制单节桩材的垂直度,避免桩身弯曲变形;二是严格控制桩入土时的垂直度,避免桩在锤击时偏心受压。桩身严重弯曲变形在运输、堆放和起吊时容易造成桩身断裂。桩入土时如不能严格控制垂直度,将会造成桩在土中形成拐点(折线)。施打时桩身容易在土中断裂。另外,桩身垂直度如不能得到严格控制,会造成桩入土后在深层碰桩。
　　5.经常检查、及时更换桩垫:做到一桩一垫,桩垫厚度大于100mm,材料用蜂窝纸,桩垫的作用可以降低桩的锤击应力,使打桩应力分布均匀,延长撞击时间以利于桩的贯入,传统上桩垫用木垫或纸垫,在本工程中的实践表明,纸垫的效果比木垫好,因为木垫易板结,失去缓冲作用。
　　6.合理安排打桩的顺序:打桩的顺序应为先里后外,从中间向两边施打,严禁打“封闭桩”以减小桩入土时的难度。
　　7.增加桩头强度:根据桩锤击应力的分布,在桩入土以后,桩顶端产生较大的锤击应力,从施打情况来看,最后一节桩桩顶容易破碎。故在桩顶端1m范围内加入钢纤维,从该工程的施工实践表明,加入钢纤维对抵抗桩顶锤击应力的破坏有明显的效果。
　　8.避免打桩作业长时间中断:一套桩从开始施打到结束施打,这一段时间里,最好避免长时间中断。因为随着时间的推移,桩周围的摩擦力就会恢复,这样打桩就会比较困难,实际上,在施工中,这种情况是经常发生的(如设备坏、桩打坏等),一旦遇到这种情况,一定要先用小档位施打,待桩周围的土松动后再根据情况慢慢加大档位。本工程采用CO2气体保护焊也是为了避免打桩作业长时间中断,因为用CO2气体保护焊每道焊口只需7～8分钟,而手工焊则需20～30分钟。
　　9.施打过程中达不到标高的桩的处理:根据地质报告,持力层分布极不均匀,高差达4m,所以部分桩在施打过程中达不到设计标高是很正常的。如强行施打至设计标高,必将造成桩在土中断裂。经设计院同意,制定了如下停锤标准:锤击数达2500击,贯入度达2mm,距设计标高2m以内。凡满足以上三个条件均可停止施打。
　　
　　二、桩顶平面位移控制
　　
　　1.严格控制小样桩定位的准确性:该工程中,我们放弃了大面积施放小样桩的做法,每次所施放的小样桩数量仅满足每台机组一天作业量为限。这就避免了由于打桩排土对小样桩挤压所造成的平面位移。同时,班组测量人员在沉桩之前还对小样桩进行复核,及时纠正小样桩的平面位移。打桩排土容易对已施打桩产生挤压,造成所施打桩产生平面位移,情况严重的还会挤断桩。对此,我们采取了跟踪观测的方法。如发现由于打桩排土挤压导致已施打桩平面位移加大,马上停止打桩作业或限制每天的打桩作业量。
　　2.沉桩过程中严格控制桩身的垂直度:沉桩时桩的垂直度如得不到严格控制,桩顶平面位移将会超过规范允许值。建筑桩基技术规范和地基基础设计规范中规定,桩位允许偏差为:边桩为1/3桩径,中间桩为1/2桩径。根据此规定,桩长为60m的桩(PHCΦ400AB)垂直度应严格控制在0.33%以内,才能保证桩顶平面位移不超过1/2的桩径。
　　
　　三、拔送桩器
　　
　　1.改进送桩器结构:传统送桩器结构如图1所示,送桩器头部台肩,由于土体反作用力F作用在台肩上,拔出时较困难。改进后的送桩器中图和右图所示。中图方案是在原有送桩器头部焊一圈弧形钢板起导向作用,减小拔出时土的阻力。两种方案的优缺点比较如下:中图只是在原有送桩器基础上略作改进,节省材料。右图方案是用与桩同直径的钢管制作而成,投入较大;拔送桩器时,右图方案缓冲垫会从送桩器脱落,增加了缓冲垫的消耗量,中图所示送桩器每4套桩只需一个缓冲垫,而右图所示送桩器每套桩就要用一个缓冲垫;右图方案送桩器拔出时的阻力较小。
　　2.增大设备能力:在施打设备基础桩时,我们投入了一台50t吊车配合拔送桩器。
　　只要严格控制桩材质量、严格按照操作规程施工,PHC混凝土长桩施工桩身完整性是能得到有效保证的;通过合理改进送桩器构造,超深送桩是可行的;通过使用复合桩、加强形变监测、调整施工速度,封闭桩施工能顺利进行。本工程中采取超长PHC混凝土管桩代替钢管桩方案是合理、经济且成功的。
　　
　　参考文献:
　　[1]李浩军、王伟、李华杰,水下钻孔灌注桩事故实例及静压法处理方法分析[J].工程质量,2006,(09).
　　[2]张璐琰,预应力混凝土管桩在软土地基处理中的应用[J].建材技术与应用,2009,(01):24-25.
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