预应力混凝土管桩复合地基施工技术

2018-05-14余意

中国房地产业·上旬 2018年10期

关键词：复合地基

【摘要】随着我国社会经济的不断发展，建筑行业也在不断进步。预应力管桩在施工当中具备一系列的优势，近几年来在桥梁基础以及建筑基础当中得到了广泛的应用。本文重点对于预应力管桩复合地基施工工法进行了相关探讨。

【关键词】预应力管桩；复合地基；施工工法

1、引言

预应力管桩具有桩身质量稳定可靠、强度高、耐施打、穿透土层能力强、施工快捷方便、工程造价相对较低等优点。近些年来在建筑、桥梁基础及软基处理中得到越来越广泛的应用。

2、工法特点

质量可靠性高且稳定。因为采取的是工厂预制的制造流程，可以通过崭新的设施以及技术，质量可以有效控制，生产出来的产品质量也可以有效确保，并且在成桩之后便于开展质量检测。

适用范围广泛。其桩身具备优良的防腐效果，其尺寸调整比较方便，可以选取的桩长数值范围广，进行桩布置的时候方便，对于桩基础变化比较大的地质条件来说非常适用。

节省施工时间，加快工程进度。预应力混凝土管桩可以在厂家进行商品化的制造，能够结合施工规定尽快供桩，施工之前需要的准备时间较短，通常能够减少1-2个月。

促进施工现场的文明施工。预应力管桩施工场地没有水泥以及砂石，不会产生泥浆污染，对于施工场地小范围的工程十分有优势。

3、适应范围

该种预应力管桩复合地基施工工法适合用在公路路基的受力层在7-15m的软土地基处理当中。

4、工藝原理

采用预应力混凝土管桩作为增强体与桩间土及桩顶的褥垫层共同构成了刚性桩复合地基。复合地基通过置换作用由预应力混凝土管桩把承担的负荷向着比较深的土层传送并且还能够降低桩与桩之间土体所担负的荷载，使复合地基的承载力提高、变形减小；在群桩复合地基中，通过桩对土的约束作用阻止土体的侧向变形，从而减少垂直变形，使复合地基抵抗垂直变形的能力加强；利用挤土作用增加桩与桩之间土体的密实度，使其孔隙率降低，这样能够使得场地土的凝固时间减少，进而提升桩与桩之间土体的强度。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程（图1）

图1 预应力管桩复合地基施工工艺流程框图

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备

路基两旁排水沟处需要开挖临时的土水沟，将地表上的积水排出。清理路基范围当中的杂草，上面铺设40cm的岩渣垫层当作桩基施工的部位。结合实际的施工部位开展配装，并且应该提前上交进桩规划。

5.2.2 管桩基础承载力检测及打试桩

1. 管桩基础承载力检测

桩位放样完成后，经核算桩的地基承载力应≥6.37MPa，采用静力触探仪检测桩基承载力，以确定桩的长度。每个桩基的承载力检测时，请监理工程师进行复检并做好定位纪录和桩基承载力检测纪录。

2. 打试桩

首先估算桩入土深度，根据估算的桩长确定合理的配桩，再根据桩的直径和长度确定最终贯入度。

试桩位置的选择满足以下几点：

1）尽量靠近结构桩基附近；

2）地质情况具有代表性；

3）方便做静载试验，有场地堆放加载重物，吊车作业方便。

试桩试打前应做好以下准备工作：

1）场地坚实平整、不积水；

2）补充静力触探孔，孔位选择在与各桩中心等距处，1000m2补充一个触探孔。

3）熟悉地质资料、桩基设计资料、设备的技术资料、试桩资料。

单桩承载力试验及收锤标准：

1）选择三根桩作PDF静载试验，作对比试验，建立关系式后均采用PDA试验检测。

2）试打一根桩，并根据单桩承载力的要求，通过PDA检测手段确定相应的贯入度作为收锤标准。

5.2.3桩位放样

在沉桩之前通过导线放出桩位的轴线，找到桩位的中心位置，通过竹片或者是钢筋作为标记。在每一横排、纵排的桩位中心延长线上面设立控制桩，通过方木桩作为标记，木桩应该进行加护。在测量与放样结束之后，应该请监理工程师开展复核以及检查，并且需要做好技术复核以及定位的相关记录。

5.2.4桩机就位

在桩机使用之前需要对于桩架的机械性能开展整体的检测，每一项性能都优良之后才可以使用。在桩架准备好之后需要核查桩架的垂直度以及平稳度，如果出现不稳定之后，应该进行抄垫平稳工作，并且使得桩架保持垂直。在就位之前需要通过控制桩来检验桩位的中心。

5.2.5 吊桩喂桩

在管桩开展沉桩的时候，如果是一个吊点开展吊桩，吊点需要设置于距离桩上端0.3倍的桩长位置；如果是两个吊点开展吊桩，吊点应该设置在距离桩上端0.25倍与0.5倍的桩长位置，在调运的时候需要避免发生重装与产生附加的弯矩。

管桩吊运时，两点捆绑，捆绑点各距桩端部0.21倍桩长；四点捆绑，捆绑点距桩端部0.1及0.23倍桩长，对称分布。

管桩需要结合类型按照顺序堆放；堆放的场地一定要保持平整与硬实，堆放的层数最好不要超出三层；在堆放管桩时垫木的位置为：如果是三点支撑的时候，需要设置在距离两端0.15倍的桩长与中点位置；如果是两点支撑的时候，需要设置在距离两端0.21倍的桩长位置。

5.2.6桩身检查

通过目测的方式检查桩身有没有裂隙，使用角尺对于管桩的直径、法兰盘以及壁厚开展核查，并且需要检查桩端跟桩身是否垂直，使用回弹仪检验桩身混凝土的强度是否达到要求，并且需要做好交接记录。

5.2.7静力压桩

把管桩吊起来，然后送入到桩机当中，接下来跟桩位对准，把桩插入到土体当中大致1.0m-1.5m，在对于桩身的垂直度开展校准之后，再进行沉桩作业。假如桩在刚入土的时候接触到了地下的障碍，导致桩位产生的偏差超过了准许偏差的时候，一定要尽快把桩拔出来开展二次插桩作业，如果桩入土比较深的时候触碰到了地下的障碍，引起了垂直度或者是位移的偏差，而桩又没有办法拔出，需要尽快告知相关单位，对于具体问题开展处理，进而方便施工的顺畅开展。

在开展沉桩作业的时候，使用两台经纬仪对于桩身的垂直度开展检查工作，一边校准桩身的垂直度一边往下面沉桩，进而确保桩身的垂直度，防止因为桩身发生倾斜而造成管桩破坏。等到第一节桩进入到一定深度并且桩身稳定以后在依照正常的沉桩速度开展，在第一节的桩顶距离地面1m的时候就需要终止沉桩。

5.2.8 接桩

1. 准备工作：根据打桩的方案跟桩长结合进桩，在打桩以前，应该对于每一根桩开展外观检查。针对管桩两端与施工焊面上的油垢以及泥灰需要处理干净，保证不会干扰接桩以及焊接的质量。在排好接桩的顺序之后，应该从桩底开展逐节向上，沿着桩身设立好标记，方便在打桩当中观察进入土当中的深度。

2. 立桩就位：在吊上第二节桩之后，在接桩之后首先需要把上下桩顶使用钢丝进行清理，上桩段以及下桩段中心线的偏差不能超过5mm，节点的弯曲矢高不能超出桩段的0.1%。在接头位置如果有裂隙，应该使用楔形铁片进行填充并且要焊接牢固，拼接位置的坡口槽需要分两次开展对称焊接，焊缝需要符合二级焊缝，电焊条需要使用J506型，在焊接结束之后应该清除掉焊渣，应该确保焊缝饱满度符合规定，在检查符合规定之后，再请监理开展复查，经过监理工程师同意之后才可以开展沉桩，等到桩沉进到距离地面大约1m的时候，终止沉桩，接下来吊上第三节桩，通过相同的工艺把上下两段桩焊接结束之后，继续进行沉桩。使用水准仪将控制桩的标高测量到位，打入的管桩需要选取最后1m锤击数与最后的贯入度来计算管桩的承载力。

5.2.9沉桩施工记录

在沉桩的时候需要精准的记录好沉桩的情况。打入桩施工的具体流程为：记录好每m的锤击数，在距离设计标高2m-3m的时候就需要通过50cm作为单位记录好后续锤击3阵每阵10击的桩顶标高以及贯入度，该施工过程最终结束的指标定位40-50mm/10击，沉桩最后1m的锤击数目不可超出250击。

5.2.10桩帽混凝土浇筑

在对管桩进行检验符合设计规定之后，对于钢筋进行绑扎，然后装设模板，在经过自身检查以及监理工程师复检符合规定之后，再进行C25混凝土桩帽浇筑工作。

5.2.11 桩间碎石（砂）、土工格栅及砂垫层施工

1. 桩间砂（碎石）填筑：桩帽混凝土达到设计规定强度后，填桩间砂（碎石），并高出桩帽5～10cm，利于土工格栅铺筑。其填筑的施工工艺按照路基填筑工艺进行，要求砂（碎石）的规格、级配合格，分层铺筑、分层碾压密实，压实度达到设计要求。

2. 土工格栅的铺设：在桩与桩之间的砂石施工结束且验收合格之后，结合设计规定进行土工格栅的铺设工作。在铺筑的过程当中需要保持平整，没有折皱，尽可能的张紧。使用土石压重以及插钉开展固定，铺筑的格栅最关键的受力方向应该为通长无接头，幅跟幅间的连接可以通过人工捆扎搭接的方式，土工格栅承受荷载方向的搭接不能够低于30cm，不承受荷载的方向不能够低于10cm。在大范围铺筑之后，需要从总体上调节其平整度，路基的外部要预留30-50cm的填筑层。

3 砂石垫层施工：在土工格栅铺设结束之后，必须要经过检查以及监理工程师复核之后，才可以铺筑砂石垫层。砂石垫层一定要尽快铺设，这是因为土工格栅的外露时间不能够超出48小时。在铺设的过程当中，压轮不可以直接跟筋料相触碰，没有经过压实的加筋体通常车辆是不能够在其上行驶的，防止筋料产生错位。压实度一定要符合规定，应该保持在20-30cm。最后再开展路基外的填土、封边以及压实工作。

6、质量控制

6.1 建立現场质量管理和检测网络，强化质量管理，检查和监督工作。

6.1.1建设施工需要设立专业的测量、质检人员，将该工程的质量、检查、取样、测试、计量、测量以及验收工作做到位。

6.1.2将施工日志记录好，要详细记录下当天相关施工的设备、材料、质量以及安全等状况，尽快、仔细、精准的做好原始的记录。

6.1.3强化管桩的质量管理工作，验收工作要开展单位，外形的准许偏差以及检验方式。

6.2 打入桩质量控制

6.2.1在桩帽的侧壁上标识出尺寸，单位是cm，进而方便记录下打桩的贯入度。

6.2.2在使用送桩的时候，所得到的贯入度需要考虑到相同环境下桩在不送桩时候的贯入度进行修改。

6.2.3结合试桩以及设计内容所明确的控制指标，比如最后三阵贯入度、最后1米沉桩锤击数以及桩端持力层为重点标准进而明确是否能够成桩，在符合规定之后，要记录下来，跟相关部门开展好验收方面的工作。

6.2.4具体控制成桩指标当中的最后三阵贯入度以及实际标高跟时装标准以及设计内容有较大偏差的时候，需要跟相关部门协商并采取对策，在解决之后转移到下一个桩位。

6.2.5在打桩的过程当中，如果出现下面问题之一就需要停止打桩，跟相关部门一同研究对策：

1. 贯入度突然发生改变；

2. 桩身产生裂缝、桩头的混凝土出现破碎的情况；

3. 桩身突然出现了偏移以及倾斜；

4. 地面产生了大的凸起，邻桩出现了大的位移或者是上浮；

5. 桩身的回弹曲线不够规范。

6.3 静压桩施工要点

6.3.1静压桩机需要结合设计内容与有关要求配备桩机重量以及型号，进而迎合施压管桩的具体规定。

6.3.2在施工当中需要多次对于桩位以及轴线开展检查，在桩机进行施压之前，施工人员应该再次开展核对。

6.3.3在桩机就位之前需要首先找到地面图当中的桩位，一定要保持桩身的平稳以及垂直，这样才可以开展接下来的吊装工作。

6.3.4对于将要施压的管桩需要明确其外观能够跟设计内容与具体规定相符合，在起吊之前需要在管桩标记上以m作为单位的长度标记，这样能够更好的掌握各个土层的施压反应。

6.3.5在管桩上吊对点之后，使用线坠在侧面与正面开展核对，保证桩在一条直线上面，避免出现偏桩施压。

6.3.6在首节管桩进入土中的时候，如果地面存在弧石，就一定要考虑到桩跟地面之间是否出现了偏移，如果出现了偏移需要立刻暂停施工，在等到排去障碍物之后再次开展定位以及施工工作；如果桩跟地面之间不存在显著的偏移，在桩身进入土当中大约2m的时候，对于桩身的垂直度开展校核，保证首节桩的垂直度误差维持在误差值0.5%之内。

6.3.7接桩焊接施工要素

①桩段接桩应该在上节压到距离地面1m的时候开始，把准备好的桩段吊到合适位置，在端面进行焊接的时候需要把桩端的铁板清洁一下，并且保证它的界面要保持品质，在保证桩身自然垂直之后才可以进行焊接，不能够在焊接之后调整桩身的垂直度偏移。

②任何一个单桩的接头数目不能够超出2个，每一节桩必须要参考地质钻探文件预估总长度，选取科学的桩节构成，尽可能的降低节桩次数。

③在接桩的时候使用CO2气体保护焊，下节桩的桩头一定要设立定位板进而确保上、下桩节的品质，上、下节桩之间的空隙需要使用铁片进行填充并焊接牢固，接下来沿着圆圈对称点焊接六个位置，等到上、下桩节固定之后再拆掉定位板，然后开展分层焊接，每一层焊接缝的接头需要错位进行，焊接缝必须要饱和，不能够产生气孔或者是夹渣等不足，在焊接结束之后需要进行自然冷却，在超过一分钟之后才可以进行施压。

6.3.8在压桩的过程当中需要时刻观察桩身混凝土是否完备，如果出现桩身裂缝或者出现掉角，需要立刻停机并找到问题所在，使用有效的对策开展处置，然后纠正。

6.3.9送桩施工

①如果工程使用的管桩准许送桩，那么送桩的实际深度不能超出2m。在管桩当中吸满水的情况下，禁止开展送桩施工。

②每一节桩都需要一次型不断施压到结束，送桩以及接桩需要不间断开展，中间不可以中止，而且尽量防止在桩尖靠近持力层的时候开展接桩。

③在桩顶被压到靠近地面应该送桩的时候，需要测量出桩的垂直度然后检验桩头质量，检验合格之后需要立刻送桩，送桩要不间断开展。

6.3.10在施压管桩的时候需要通过专门的记录人员仔细、精准的填写施工记录表格，并且要经过监理人员确认签字之后才能够当作有效的记录。

7、常见问题分析与处理

7.1桩倾斜：插桩初压就有较大幅度的桩端走位或倾斜。地面下不远处有障碍物。在压桩施工前将地面下障碍物认真清理干净。

7.2桩尖达不到设计深度

静压桩施工中，若个别桩长达不到设计深度，其原因可能是：

①樁尖碰到了局部较厚夹层或其他硬层；

②中止沉桩的时间比较长，因为仪器出现问题或者是另外的影响因素，使得沉桩突然中止，导致沉桩产生比较大的阻力，使得管桩没有办法达到计划的深度；