某工程预制高强静力压桩管桩施工技术

胡宏青

1 应用概况

某工程采用预制高强静力压桩管桩基础,桩距 1.5 m,桩径500mm,桩长为 18 m。桩连接时采用长桩加短桩和短桩加长桩两种交错布置。接桩采用焊接连接,施工桩顶标高为-3.000 m。

工程桩施工前先做竖向静载试验,试桩根数 3根,提出单桩竖向承载力特征值后进行工程桩的施工。送桩工艺采用压入式。打桩完毕后应进行竖向静压荷载检测,总根数的 1%,单桩承载力特征值 780 kN。

桩顶位置的确定采用单控,控制指标为标高。在压桩过程中密切观察压桩的压力和速度,并做好施工记录,在不同地点无明显的差异。

2 施工工艺流程

测量放线,定桩位→验线→确定打桩路线及桩位编号→桩机就位→喂桩至桩机前→吊桩,对桩位→调整桩及桩的垂直度→压第 1节桩→复核垂直度继续施压→焊接接桩→压第 2节桩,复核桩顶标高→桩机移位。

3 施工方法

3.1 施工流水作业

组织压桩的流水顺序是合理组织压桩的重要前提,它不但关系到能否顺利施工、确保压桩质量,而且与桩的堆放,场地部位等有很大关系。我们在该工程的压桩流水时考虑了桩的供应条件,桩架移动无妨碍吊机回旋空间,压桩挤土对周围的影响等因素,压桩顺序按照从中部向外逐排压桩,采用编好的桩位图编号进行施工。根据选用机械的特点,整个压桩过程中桩机采用直线行走路线进行施工,使施工质量及施工进度达到最佳状态。

3.2 施工方法

3.2.1 测量放线

施工前根据地质勘察院提供的L021,L022控制点,将工程各轴线网测设于现场。再根据轴线网分别将各桩位测定于现场,木桩标记。工程测量放线工作执行自检,现场监理工程师进行验线,复核验收签字手续齐全。

施工前根据地质勘察院提供的 L021,L022中任意一个控制点标高,确定每个桩位地坪标高,保证了压入桩的桩顶标高,满足设计要求。

3.2.2 确定打桩路线及桩位编号

根据工程桩位的分布和场地情况,确定了最合理的施工起点和施工路线,保证了打桩机械不走空路和回头路。并实现了桩机进出场的方便,最大限度的提高机械工作效率。桩机的进场组装位置接近起始打桩点。参照桩机的打桩路线确定的桩位号,避免了各种错误的产生。

3.2.3 桩机就位

桩机就位是依靠操作桩机的纵移机构及横移机构,移动桩机到达打桩位置。桩机移动前进行了场地平整,桩机机身保持平稳,确保了移机时的安全。移机时对桩位点进行了钢板覆盖保护,避免了桩位偏差的产生。桩机移至压桩位置,将桩机调平,使其夹持器的中心对正桩位中心。管桩就位。

3.2.4 吊桩、插桩

预应力混凝土管桩必须根据需要,先将其运至离桩点位置20 m范围内,使起重机能够顺利成功起吊。吊桩时桩身上部 3 m处用钢丝绳,加垫木龙骨进行了捆绑,起重机将桩缓缓转到桩机夹桩钳口位置,缓慢将桩插入钳口内,然后将桩放下使桩头与地面接触。技术人员确认桩机已经钳好桩身后,将起重装置的钢丝绳脱钩并进行下一根桩的起吊工作。

3.2.5 桩身的对中调直

桩机锁紧桩身后,通过操纵桩机的纵移、横移机构,将桩中心准确对准桩位点,通过调节机身支撑四脚升降校直桩身,并用吊线锤检测桩身的垂直度(偏差应小于0.5%),重复操作,从各互成90°的方向检查均符合要求后进行静压沉桩。

管桩对中方法:将钢筋制成的 φ500 mm的模具放置在地面上,模具的中心对桩位中心,而管桩周边与模具的周边对齐。

3.2.6 静压沉桩

压桩前确认起重机的吊钩已脱钩,桩身已准确对中调直。压桩时工作人员距桩保持一定的安全距离。随时检查桩机机身的水平稳定情况,发现异常情况立即终止压桩并查明原因。压好第1节桩是保证整根压桩质量的关键,定位和垂直度应严格控制,压入时,先应根据机上水平仪调平机台,同时须在桩机的正面和侧面分别设经纬仪或吊线锤,监控下桩垂直度,桩身垂直度偏差不宜大于 0.5%。若桩身垂直度偏大,须拔出已压入部分,并根据经纬仪指示调整机台水平度使桩身垂直,同时记录此时机上水平仪的偏差量作为下次调平的修正值,再行压入,并认真注意压桩时的桩身和压力表的变化情况,如有异常偏移或倾斜立即分析原因,并采取校正措施,在确认压入方向无异常时,方可连续施压。

遇下列情况之一时应暂停压桩,并及时与设计、监理等有关人员研究处理:

1)压力值突然下降,沉降量突然增大;

2)桩身混凝土剥落、破碎;

3)桩身突然倾斜、跑位、桩周涌水;

4)地面明显隆起,邻桩上浮或位移过大;

5)按设计图上要求的桩长压桩,压桩力未达到设计值;

6)单桩承载力已满足设计值,压桩长度不能达到设计要求。

本工程在压桩过程中认真记好压桩时间,压入桩长所施压力读数,以判断桩的质量和承载力,当压力表读数突然上升或下降时,应停机对照地质资料进行分析,看是否碰到障碍物,或产生断桩等情况,施工中禁止间断压桩。

4 接桩

1)本工程的桩接头采用CO2气体保护焊,CO2气体保护焊是以CO2作为保护气体介质,依靠焊丝和焊件之间产生电弧来熔化金属进行焊接,以CO2气体在电弧周围造成局部的保护层,以防止有害气体的侵入,保证焊接过程的稳定性,从而获得高质量的焊缝。CO2纯度要求不低于 99.5%,否则会降低焊缝机械性能和产生气孔。焊接作业区应设篷布防风措施。2)当管桩需要接长时,其入土部分桩段的桩头宜高出地面 1.0 m左右,便于接桩焊接操作。3)管桩对接前,上下端板表面应用铁刷子清刷干净,坡口处应刷至露出金属光泽。4)管桩接桩一般为“U”形坡口,可采用JM-56型的(屈服强度 420 MPa,抗拉强度 500 MPa,延伸率22%)φ2或φ2.5的焊丝。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4点 ～6点,再分层施焊,施焊由 2个焊工对称进行。5)焊接层数不得小于 3层,内层焊渣必须清理干净后方能焊外层,焊缝应饱满连续。每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷,根部必须焊透。焊接部分不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣、裂缝等有害缺陷。表面加强焊缝堆高宜不大于 1 mm,焊接后应进行外观检查,发现有缺陷应返工修整,同一道焊缝返修次数不得超过 2次。焊缝应连续饱满,桩端处间隙采用厚薄适当、加工成楔形的铁片填实焊牢。6)尽可能缩小接桩时间,焊好的桩接头应自然冷却后才可继续压桩,自然冷却时间不宜少于 8 min,严禁用水冷却或焊好后立即施压。焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。7)下节桩的桩头处设导向箍,为便于上节桩就位。上下节桩段保持顺直,错位偏差不大于 2 mm。

沉桩完毕后,高出地面的桩头采用木箱保护,其他桩桩孔采用木板可靠地覆盖,确保人身安全。

5 施工质量控制要点

1)加强管桩进场检查验收工作。管桩使用前应进行全数的外观检查(桩身裂缝、端板的外观)。管桩的吊运应轻吊轻放,避免剧烈碰撞,进场的管桩应分类(长、短)堆放整齐,垫木宜用耐压的枕木,不得用有棱角的金属构件替代。管桩堆放不超过 2层时,应用吊机取桩,严禁拖桩。当堆放管桩不超过 2层时,可拖拉取桩,但拖地端应用废轮胎等弹性材料保护。

2)压桩施工过程中,应对周围建筑物的变形进行监测,并做好记录。

3)对群桩承台压桩时,应考虑挤土效应。主楼群桩设计为开口式桩尖,土方开挖后检查桩芯内挤土约为桩长的 1/3,抵消了部分挤土效应。采取了合理的压桩顺序,由中心向外施压。土方开挖时采取了由四周分层均匀开挖,桩间较密的土方采用小型反铲开挖,则土层中的挤土应力被均匀地释放。

4)根据地质报告和实际情况确定配桩计划,并考虑同一承台的桩接头位置应错开。

5)管桩与承台间的连接是靠管桩顶部的桩芯内填钢筋混凝土,锚筋伸入承台内。管桩顶部内壁与桩芯混凝土之间为摩擦作用。压桩后的留孔宜用小木板进行覆盖,以免桩机行走或土方开挖时土石落入管芯内,造成以后清理困难。

[1] 姚江强,王建伟,徐 礼.快速接桩法在预应力混凝土管桩工程中的应用[J].山西建筑,2010,36(23):103-104.