预应力高强混凝土管桩在深回填区施工工法

庞俊辉,杨 赓

(柳州欧维姆机械股份有限公司,广西 柳州 545005)

预应力高强砼管桩是“九五”国家重点技术开发推广项目,是建设部极力推广的一种高新建材,也是唯一先进的使用的深基础施工方法[1]。采用预应力高强砼管桩,能够穿进风化岩层性能极佳,抗弯抗裂性能好、施工速度快、单桩承载力高、安全环保、成本低,是理想的深基础施工方法,可广泛用于沿海滩深、深回填区、软土质工程中[2-3]。

1 制定严密可行的施工方案

1.1 确保预应力高强管桩质量

为确保预应力高强管桩砼强度达到C80,派遣由此方面经验的技术人员对管桩生产商进行监督,主要对生产设备、材料的选取、生产流程、加工工艺,开展全面的考核以及严控检查,特别是要严控高强砼的骨料品质。高强管桩砼必须有合格证以及检验报告,并对每一批次产品取样检测,合格后方可运抵使用场所。

1.2 对桩承台做地勘

由地质勘测对所有的基础承台(500余个)进行地质详勘,重点摸清桩持力层做技术配桩,可大大减少配桩过长浪费和降低桩过长损耗。另一个重要方面,勘测出地下溶洞、溶沟和溶槽共计898个,地下溶洞层在25.0m～40.0m部位出现,采用孔径为500mm的钻孔穿透溶洞层,直达中度风化泥灰岩层,并将沉桩桩端镶嵌和固定在该层,且要确保嵌固深度不小于500mm,确保基础承载。

1.3 严格桩身质量检查

对进场预应力高强砼管桩严控质量,检查其出厂时间、产品合格证以及产品检测报告,符合既定的要求才可验收。另外,若发现运送途中所造成的桩体纵横向裂纹,或者其他类型的损坏,一经发现必须退换,严谨使用,严控高强砼管桩裂缝,施工后桩底内外未发现透水现象。

1.4 确保接桩施工焊接质量

由于地基持力层在地表下45.0m～60.0m。预应力高强砼管桩一根最长15.0m,必须接桩三节以上。施工过程中要求接桩严格执行技术交底,高强砼管桩对接点的金属面出现的腐蚀以及杂质必须清除。对接点必须严丝合缝,采用CO2保护焊焊接,焊接工作必须由具有丰富经验的焊工操作,严把焊接质量关,确保合格率100%,同时焊缝做防腐处理,彻底杜绝焊缝透渗水问题。

1.5 创新技术工艺、修订收桩技术参数,达到设计极限值要求

采用8.0t柴油打桩机(90型),打桩机落距在1.80～2.30m间,其收锤落距为2.0m,灌入度小于30mm,由静载实验结果,达不到设计极限值7000KN。

根据预应力高强砼管桩的质量决定,在原要求不变的情况下,最后调整贯入度在10mm以内,由静载实验表明,桩身完整,且极限值达到7000KN以上。而前段收锤标准贯入度为30mm,重做复打,经静载试验设计极限值全部达到7000KN。

2 高强砼管桩施工流程和操作事项

2.1 施工流程

整平工程场区→定位放线→砼承台位置确定→布桩点验收确认→设桩点标志→桩进场验收→桩批量钻心取样强度检测→桩承台全部地质详勘→摸清持力层深度,配桩→摸清地下溶洞位置构造数量→溶洞预钻孔→焊接桩尖试桩→打桩→焊接桩尖,接桩焊接、防腐→收锤标准,预钻孔一阵,非预钻孔三阵,贯入度10mm以内→桩静载试压检测→承台破土开挖→按设计标高接桩→桩头高承台70mm→管桩筒内设钢筋与承台砼整体锚固一次砼浇筑。

2.2 预应力高强砼管桩操作基本要点

(1)预应力管桩采用机械锤击施工方法；放桩位控制网后打桩机就位。

(2)现场合理堆放管桩：堆放场地必须坚实平整,采取二点支法安放垫体,在桩长的L/5处设置支点,偏差为±20cm。高强砼管桩应单层存放在柴油打桩机周边,且需要设置支垫。若是工程需要堆放在打桩机15m以上时,存放层数不能大于三层,底层必须设支垫,上部等差排列。

(3)管桩现场吊运：竖起时可采用单点起吊法,吊绳点为L/5。单节桩平起吊运采用两头挂钩法L/5×2。

(4)打桩前的准备

①全面审验打桩机的相应设备部件,确保没有任何问题,保证进行作业。

②检查高强砼管桩外观有无损伤,管桩标注清晰与否。

③按照施工设计图绘制高强砼管桩桩位编号图。

④测定、标出高强砼管桩桩位,偏差≤20mm。

⑤在高强砼管桩桩身上标出长度标记(单位：m)。

⑥桩尖的选用和试验(工字型和十字型)。

⑦桩头与桩帽间保护垫层。

(5)打桩顺序编排原则：由于工程现场开阔,分布十个区域,采用九台打桩机分区施工,具体从中间向四周进行。每根桩一次性连续打到底,尽量减少中间休歇时间。

(6)高强砼管桩垂直度

①高强砼管桩施工时,按垂直角正交方向在打桩机的侧面、正面安装经纬仪,在线控制下桩垂直度,整体垂直度≤L/200。进行首节桩施工时,当出现偏移、倾斜现象,需及时校核,或拔出重新打桩。

②环形截面的高强砼管桩对偏心受压很敏感。故在施工中,必须确保桩锤、桩帽、桩中心线在一条线上,避免偏心锤形成的桩体偏斜。若是高强砼管桩倾斜度>0.8%时,必须采取适宜的方式纠正。若桩尖打入硬土层的话,严谨采用回扳的纠偏方式。

(7)采用十字型桩尖

①桩尖焊接和接桩焊接前,对其接驳面、坡口需清除洁净。采用对称手工电弧焊点焊6～8点的方式焊接桩尖和接桩,焊接层数>2层。待内层焊渣清除后,才可施焊外一层,确保焊缝饱满、连续。

②高强砼管桩接长时,在桩露出地面0.5～1.0m时开展。

③焊接接桩时,接桩桩身需顺直,错位偏差<2mm。

④桩尖焊接和接桩焊接后,自然冷却8min以上,禁止采取水冷却,同时严禁刚焊好便开展打桩作业。

(8)施工过程控制

①桩帽同桩周围间隙控制在5～10mm间。

②严禁在粉质粘土层以及厚粘土层中采取大流水打桩施工法,对每一根高强砼管桩必须连续作业至合乎标准要求,不得在施工中间停滞。

③在高强砼管桩数超过30根时的桩基础,需从基础中心位置向外施工。另外,承台周边的高强砼管桩,需在其他的桩施打作业完成后,再次测定桩位,插桩开始施打作业。

④作好高强砼管桩施打记录,确保记录信息及时和准确。

⑤高强砼管桩上涌以及断裂：因打桩施工作业为挤土桩,故在桩距较近、桩数较多的时候,会出现桩身上涌。同时,在桩身下部分嵌入的较为紧固时,则易出现桩身断裂现象。所以在开展打桩作业前,在桩位处预先进行钻孔,再进行高强砼管桩沉桩。

桩身上涌和断桩现象：由于管桩为挤土桩,当桩数较多且桩距较密时,通常会伴随桩身上涌现象出现,而当桩身下部嵌固较牢时,容易出现桩身拉断现象。解决办法就是施工管桩前,先在桩位处预钻孔,然后再沉桩。

⑥施工过程中必须采用专用送桩器送桩,禁止以桩送桩。

(9)贯入度

高强砼管桩总锤击数要小于2500下,最后1m锤击数也要小于300下。最后贯入度总量控制为10mm以内为收锤标准。

(10)静载试验

单桩竖向抗压承载力静载检测数量不大于总根数的1%,且不少于3根,本工程桩数1961根,抽检不少于20根。抗压静载试验采用慢速维持荷载法。

①每级荷载施加后按5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量,以后每隔30min测读一次。

②试桩沉降相对稳定标准：每1h的桩顶沉降量不超过0.1mm,并连续出现两次。

③当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时,在施加下一级荷载。

④设计要求：单桩竖向承载极限值7000KN。

(11)截桩

打桩完成经静载试验合格后,露出地面的桩头采用无齿锯截割桩头。不得采用大锤敲击的方法或强行扳拉的方式截桩。

3 结 论

PHC-AB600(130)-La型预应力砼管桩在深回填区的成功应用,表明预应力高强砼管桩,深基础施工速度快生产周期短、配桩极其灵活、单桩承载力高。既为以后的大荷载基础工程创出了新路子,又给在地质复杂地区进行大荷载基础处理提供了更加经济适用和提高环保节能、确保质量的施工方法,给今后桩基础施工提供了可以借鉴的经验。

[1]王志良,徐汉东,张腊琴.关于静压桩检测中常见问题的探讨[M].北京：中国建材工业出版社,2004．

[2]张明义.静力压入桩的研究与应用[M].北京：中国建材工业出版社,2004．

[3]张志坚.预应力管桩静压法施工技术与质量控制要点[J].住宅科技,2013,22(3)：49-51．