試談先張預應力管樁施工

1、7-2-6 先張預應力管樁施工7-2-6-1 樁規(guī)格與適用條件先張預應力管樁，簡稱管樁，系采用先張法預應力工藝和離心成型法，制成的一種空心圓柱體細長混凝土預制構件。主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成如圖7-60所示。圖7-60 預應力管樁示意1-樁身；2-鋼套箍；3-端頭板；D-外徑；t-壁厚管樁按樁身混凝土強度等級分為預應力混凝土管樁（代號PC樁）和預應力高強混凝土管樁（代號PHC樁），前者強度等級不低于C60；后者不低于C80。PC樁一般采用常壓蒸汽養(yǎng)護，脫模后移入水池再泡水養(yǎng)護，一般要經(jīng)28d才能使用。PHC樁，一般在成型脫模后，送入高壓釜經(jīng)10個大氣壓、180左右高溫高壓蒸汽養(yǎng)護，

2、從成型到使用的最短時間為34d。管樁規(guī)格按外徑分為300mm、400mm、500mm、550mm、600mm、800mm和1000mm等，壁厚由60130mm。每節(jié)長一般不超過15m，常用節(jié)長812m，有時也生產(chǎn)長達2530m的管樁。預應力管樁具有單樁承載力高，樁端承載力可比原狀土提高80%100%；設計選用范圍廣，單載承載力可從600kN到4500kN，既適用于多層建筑，也可用于50層以下的高層建筑；樁運輸?shù)跹b方便，接樁快速；樁長度不受施工機械的限制，可任意接長；樁身耐打，穿透力強，抗裂性好，可穿透56m厚的密實砂夾層；造價低廉，其單位承載力價格僅為鋼樁的1/32/3,并節(jié)省鋼材。但也存在施

3、工機械設備投資大，打樁時振動、噪聲和擠土量大等問題。適用于各類工程地質條件為粘性土、粉土、砂土、碎石類土層以及持力層為強風化巖層、密實的砂層（或卵石層）等土層應用，但不適用于石灰?guī)r、含孤石和障礙物多、有堅硬夾層的巖土層中應用。7-2-6-2 打（沉）樁工藝方法要點1預應力管樁沉樁方法較多，目前國內主要采用錘擊法，多采用爆發(fā)力強、錘擊能量大、工效高的筒式柴油錘沉樁。但這種錘工作時振動和噪聲大，有的地區(qū)如廣東還采用大噸位靜壓預應力管樁施工工藝，采用40006800kN靜力壓樁機，可壓500、550mm的管樁到設計持力層；亦有的采用預鉆孔后植樁的施工工藝，先用長螺旋鉆機引孔，然后用打（壓）樁機將管樁

4、打（壓）到設計持力層。2預應力管樁常用打（沉）樁工藝流程如圖7-61所示。圖7-61 預應力管樁施工工藝流程（a）測量放樣、樁機和樁就位對中調直；（b）錘擊下沉；（c）電焊接樁；（d）再錘擊、再接樁，再錘擊；（e）收錘，測貫入度1-打樁機；2-打樁錘；3-樁；4-接樁3管樁施工應根據(jù)樁的密集程度與周圍建（構）筑物的關系，合理確定打樁順序。一般當樁較密集且距周圍建（構）筑物較遠，施工場地較開闊時，宜從中間向四周對稱施打；若樁較密集、場地狹長、兩端距建（構）筑物較遠時，宜從中間向兩端對稱施打；若樁較密集且一側靠近建（構）筑物時，宜從毗鄰建（構）筑物的一側開始向另一方向施打。若建（構）筑物外圍設有支

5、護樁，宜先打設工程樁，再后打設外圍支護樁。根據(jù)樁的入土深度，宜先打設深樁，后打設淺樁；根據(jù)管樁的規(guī)格，宜先大后小，先長后短；根據(jù)高層建筑塔樓（高層）與裙房（低層）的關系，宜先高后低。4管樁施打應合理選擇樁錘，樁錘選用一般應滿足以下要求：（1）能保證樁的承載力滿足設計要求；（2）能順利或基本順利地將樁下沉到設計深度；（3）打樁的破碎率能控制在1%左右，最多不超過3%；（4）滿足設計要求的最后貫入度，最好為2040mm/10擊，每根樁的總錘擊數(shù)宜在1500擊以內，最多不超過20002500擊。管樁施打一般多采用筒式柴油錘，其型號選用可參考表7-78。選擇筒式柴油打樁錘參考表 表7-78柴油錘型號2

6、5型32型36型40型50型60型62型70型72型80型適用管樁規(guī)格3004003004004005005005506005506006008005預應力管樁打（沉）樁施工工藝程序為：測量定位樁機就位底樁就位、對中和調直錘擊沉樁接樁再錘擊再接樁打至持力層收錘。6打樁前應通過軸線控制點，逐個定出樁位，打設鋼筋標樁，并用白灰在標樁附近地面上畫上一個圓心與標樁重合、直徑與管樁相等的圓圈，以方便插樁對中，保持樁位正確。7底樁就位前，應在樁身上劃出單位長度標記，以便觀察樁的入土深度及記錄每米沉樁擊數(shù)。吊樁就位一般用單點吊將管樁吊直，使樁尖插在白灰圈內，樁頭部插入錘下面的樁帽套內就位，并對中和調直，使樁

7、身、樁帽和樁錘三者的中心線重合，保持樁身垂直，其垂直度偏差不得大于0.5%。樁垂直度觀測包括打樁架導桿的垂直度，可用兩臺經(jīng)緯儀在離打樁架15m以外成正交方向進行觀測，也可在正交方向上設置兩根吊陀垂線進行觀測校正。8錘擊沉樁宜采取低錘輕擊或重錘低打，以有效降低錘擊應力，同時特別注意保持底樁垂直，在錘擊沉樁的全過程中都應使樁錘，樁帽和樁身的中心線重合，防止樁受到偏心錘打，以免樁受彎受扭。9樁的接頭過去多采用法蘭盤螺栓連接，剛度較差?，F(xiàn)今都在樁端頭埋設端頭板，四周用一圈坡口進行電焊連接。當?shù)讟稑额^（頂）露出地面0.51.0m時，即應暫停錘擊，進行管樁接長。方法是先將接頭上的泥土、鐵銹用鋼絲刷刷凈、再

8、在底樁樁頭上扣上一個特制的接樁夾具（導向箍），將待接的上節(jié)樁吊入夾具內就位，調直后，先用電焊在剖口圓周上均勻對稱點焊46點，待上、下節(jié)樁固定后卸去夾具，再正式由兩名焊工對稱、分層、均勻、連續(xù)的施焊，一般焊接層數(shù)不少于2層，焊縫應飽滿連續(xù)，待焊縫自然冷卻810min，始可繼續(xù)錘擊沉樁。10在較厚的粘土、粉質粘土層中施打多節(jié)管樁，每根樁宜連續(xù)施打，一次完成，以避免間歇時間過長，造成再次打入困難，而需增加許多錘擊數(shù)，甚至打不下而先將樁頭打壞。11當樁尖（靴）被打入設計持力層一定深度，符合設計確定的停錘條件時，即可收錘停打，終止錘擊的控制條件，稱為收錘標準。收錘標準通常以達到的樁端持力層、最后貫入度或

9、最后1m深樁樁錘擊數(shù)為主要控制指標。樁端持力層作為定性控制；最后貫入度或最后1m沉樁錘擊數(shù)作為定量控制，均通過試樁或設計確定。一般停止錘擊的控制原則是：樁端（指樁的全截面）位于一般土層時，以控制樁端設計標高為主貫入度可作參考；樁端達到堅硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、砂土、碎石類土、風化巖時，以貫入度控制為主，樁端標高可作參考。當貫入度已達到而樁端標高未達到時，應繼續(xù)錘擊3陣，按每陣10擊的貫入度不大于設計規(guī)定的數(shù)值加以確認，必要時施工控制貫入度應通過試驗與有關單位會商確定。12為將管樁打到設計標高，需要采用送樁器，送樁器用鋼板制作，長46m。設計送樁器的原則是：打入阻力不能太大，容易拔出，能

10、將沖擊力有效地傳到樁上，并能重復使用。13管樁打（沉）樁常遇問題及預防處理方法，見表7-79。管樁打（沉）樁常遇問題及預防、處理方法 表7-79名稱、現(xiàn)象產(chǎn)生原因預防措施及處理方法樁頂偏位（在沉樁過程中，相鄰的樁產(chǎn)生橫向位移）1測量放線有誤；或插樁“對中”工作馬虎2打樁順序不當，易引起樁頂大偏位3在軟土層中，先施工的樁易被擠動4遇孤石或其他障礙物將樁擠向一旁5樁尖沿基巖傾斜而滑移6接樁不直，樁中心線成折線形，造成樁頂偏位測量放線應經(jīng)復測后使用；插樁應認真對中；打樁應按規(guī)定順序進行；避免打樁期間同時開挖基坑；施工前用洛陽鏟探明地下孤石、障礙物，較淺的挖除，深的用鉆鉆透或爆碎；接樁應吊線找直，垂直

11、偏差應控制在0.5%以內偏位過大，應拔出，移位再打；偏位不大，可用木架頂正，再慢錘打入；障礙物不深，可挖去回填后再打樁身傾斜（樁身傾斜超過規(guī)范規(guī)定）1打樁機導桿彎曲或場地不平，或場地承載力不足產(chǎn)生傾斜2插樁不正，底樁傾斜率過大或樁身彎曲度過大3開始沉樁，樁未站穩(wěn)就猛烈錘擊，或施打時樁錘、樁帽、樁身中心線不在同一直線上，受力偏心4樁墊錘墊不平或樁帽太大引起錘擊偏心而使樁身傾斜5接樁不直產(chǎn)生曲折6打樁順序不當先打的樁被擠斜7遇孤石和堅硬障礙物或樁尖沿傾斜產(chǎn)生滑移打樁機導桿彎曲應糾正；打樁場地應整平夯壓堅實；插樁要吊線錘檢查，樁帽、樁身和樁尖必須在一條垂線上方可施打；樁身彎曲度應不大于1%，過大的不

12、宜使用；開始沉樁應臨時固定牢，并輕錘慢擊；施打時應使樁錘、樁帽、樁身在同一直線上，防止受力偏心；樁墊、錘墊應找平，樁帽與樁周圍的時間隙應為510mm，不宜過大；接樁應吊線錘找直，垂直度偏差不應大于0.5%；打樁順序應按規(guī)定進行。產(chǎn)生原因7的防治措施同“樁頂偏位”的防治措施樁頂破碎（沉樁時，樁頂出現(xiàn)混凝土掉角、碎裂或被打碎，樁頂鋼筋局部或大部分外露）1樁的制作質量差，混凝土強度未達到要求，或樁頭嚴重跑漿，存在孔洞；或蒸養(yǎng)制度不當，引起脆性破壞2搬運、吊裝、堆放過程中碰撞損壞3樁錘選用不當，錘過重，錘擊應力太大將樁頭擊碎；或錘太輕，錘擊次數(shù)增多，使樁頂產(chǎn)生疲勞破壞4樁帽太小、太大、太深或接頭尺寸偏

13、差太大5遇到孤石、硬巖面時繼續(xù)猛打，或貫入度要求太小或總錘擊次數(shù)過多，或每米錘擊數(shù)過多6在厚粘性土層中停歇時間過久，再重新施打時易將樁頭打壞加強樁制作質量控制，保證樁頭混凝土密實性和強度達到設計要求；樁運輸、堆放、吊裝中防止碰撞損壞樁頭；合理選用樁錘，不使過重或過輕；樁帽宜做成圓筒形，套樁頭用的筒體深度宜為3540cm，內徑應比管徑大23cm，不使空隙過大；遇孤石可采用小鉆孔再插管樁的方法施打；合理確定貫入度或總錘擊數(shù)，不使過小或過多；在厚粘性土層中停歇時間不應超過24h樁身斷裂（包括樁尖破損、接頭開裂，樁身出現(xiàn)橫向、豎向或斜向裂紋及斷裂）1在砂土層中施打開口管樁，下端樁身有時被擠產(chǎn)生劈裂2遇

14、孤石和裸露的巖面仍硬打，易將樁尖擊碎3接樁質量差，引起接頭開裂4接頭電焊時自然冷卻時間不夠，焊后立即施打，焊縫遇水脆裂；或接縫間隙填塞鋼板太少，錘擊時應力集中，引起接頭破損5管樁制作嚴重漏漿，或管壁太薄，樁身強度不夠或養(yǎng)護制度不當，樁身混凝土變脆6打樁時未加樁墊或樁墊太薄7樁身預應力值不夠，不足以抵抗錘擊時的拉應力而產(chǎn)生橫向裂縫8樁身自由段長細比過大，沉入時遇堅硬土層，易使樁斷裂9樁在堆放、吊裝和搬運過程中已裂縫或斷裂，未認真檢查或加固就使用在砂土層中沉樁，樁端應設樁靴，避免采用開口管樁；遇孤石和巖面避免硬打；接樁要保持上，下節(jié)樁在同一軸線上，焊接焊縫應飽滿，填塞鋼板應緊密；焊后自然冷卻810

15、min始可施打；管樁制作嚴格控制漏漿、管壁厚度和樁身強度；打樁時要設合適樁墊，厚度不宜小于12cm；樁身制作預應力值必須符合設計要求；沉樁樁身自由段長細比不宜超過40；樁在堆放、吊裝和搬運過程中避免碰沖產(chǎn)生裂縫或斷裂，沉樁前要認真檢查，已嚴重裂縫或斷裂的樁，避免使用沉樁達不到設計的控制要求（沉樁未達到設計標高或最后貫入度及錘擊數(shù)控制指標要求）1勘察資料太粗或有誤2設計選擇持力層不當或設計要求過嚴3沉樁時遇到地下障礙物或厚度較大的硬夾層4選用樁錘太小，或柴油錘破舊，跳動不正常5樁尖遇到密實的粉土或粉細砂層時打樁會產(chǎn)生“假凝”現(xiàn)象，但間隔一段時間以后，又可繼續(xù)打下去6樁頭被擊碎或樁身被打斷，無法繼

16、續(xù)施打7布樁密集或打樁順序不當，使后打的無法達到設計深度，并使先打的樁上升涌起8打樁間隔時間過長，摩阻力加大詳細探明工程地質情況，必要時應作補勘；合理選擇持力層或標高，使符合地質實際情況；探明地下降礙物和硬夾層，并清除掉或鉆透或爆碎；選用樁錘不能太小，舊柴油錘應檢修合格方可使用；樁頭被打碎，樁身被打斷應停止施打，或處理后再施打；打樁應注意順序，減少向一側擠密；打樁應連續(xù)進行，不宜間歇時間過長，必須間歇時，不宜超過24h14質量控制（1）施工前應檢查進入現(xiàn)場的成品樁，接樁用電焊條等產(chǎn)品質量。（2）施工過程中應檢查樁的貫入情況、柱頂完整狀況、電焊接樁質量、樁體垂直度、電焊后的停歇時間。重要工程應對電焊接頭作10%的焊縫探傷檢查。（3）施工結束后應作載荷試驗，以檢驗設計承載力，同時應作樁體質量檢驗。載荷試驗及樁體質量檢驗數(shù)量要求同7-2-4打（沉）入式混凝土預制樁施工。（4）先張法預應力管樁的質量檢驗如表7-80所示。成品樁均在工廠生產(chǎn)，隨產(chǎn)品出廠有質量保證資料，一般在現(xiàn)場僅對外形進行檢驗。先張法預應力管樁質量檢驗標準 表7-80項序檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1樁體質量檢驗按基樁檢測技術規(guī)范按基樁檢測技術規(guī)范