预应力静压管桩标准化工艺工法Word文档下载推荐.docx
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由于静压法沉桩对桩身破坏小,送桩到位率高,截桩小,质量可靠,经济效益较高。
4工艺原理
PTC管桩静压法沉桩工艺原理,在桩机就位后,利用适合吨位的吊车(或压桩机自带的起吊设施)吊起管桩进行喂桩,通过静压桩机中心的夹具对桩进行夹抱,调整垂直后进行施压。
施压时,静压桩机机身通过油缸支持安装在大小步履上的小车,小车在大小步履轨道上由油缸控制运动,抱压桩时,借助自重及配重,以器缸液压互联动力系统方式通过夹头相交压力施加压桩力,管桩在自重及配重静压力作用下逐渐将桩压入地基土中,然后通过焊接将上下两节管桩连接实现
接长,并通过送桩器将桩顶送到设计标高的一种成桩工艺。
5施工工艺及操作要点
5.1施工准备
5.1.1技术准备
5.1.1.1认真熟悉设计图纸,做好图纸会审工作,及时解决疑难问题;
按施工要求及有关规范规定做好施压管桩前的准备工作。
5.1.1.2认真阅读工程地质勘察报告,了解工程地质情况,计算施压管桩的配桩长度,做好对制造商厂家进行选定,派1-2名技术人员到生产厂家监督制造质量,对管桩使用材料、预应力张拉、管桩生产及养护全过程进行监督并制取不少于3组砼试块强度试验的工作。
5.1.1.3做好施工前的技术交底及安全交底工作,建立工程交接班制度,制定工程质量目标和安全措施,确保施工有序、安全地进行。
根据设计要求和业主交接的坐标点,对建筑物坐标进行基础放样、轴线定位的施测工作,依照地质资料的钻孔号编制设计图纸的桩号顺序,并根据实际情况编制好管桩施工方案,经审核后方可组织施工。
5.1.2现场准备
5.1.2.1目测现场实际情况,做好现场桩机行走方便的有关工作,确定桩机施工顺序及桩机行走路线。
本工程管桩施工均位于软土地基,由于静压桩桩机对施工场地要求较高,桩机及配重重量较大,为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响,影响施工质量及施工安全,采取必要的措施提高地基承载力,使其达到静压桩施工要求。
5.1.2.2进场的施工机械设备,应符合设计规范及现场的施工技术要求和环境要求,并报请监理单位检查确认。
5.1.2.3施工现场供水、供电、道路、排水、临设等应满足施工要求。
并有足够的防火、安全用电保护措施及环境保护措施。
5.1.2.4现场测量、放样及PTC预应力管桩已定位并准备就绪。
5.1.2.5对PTC管桩堆放场地进行必要的处理,堆放场地按标准硬化。
5.1.3材料准备
5.1.3.1进场的材料必须符合设计要求及有关规范的规定,施工前应先行与采购联系好,并根据地质资料报告做好管桩的桩长配制工作,使预制厂生产的成品桩能够满足施工中的要求。
材料进场后根据规范要求对管桩外观质量及尺寸进行检查,并向厂家索要相关合格证明文件、外加剂检验报告以及必要时的管桩力学性能检测报告等。
本工程中采用外径φ400mm,壁厚70mm的PTC预应力管桩。
管桩尺寸允许偏差见下表:
项目
允许偏差
优等品
一等品
合格品
长度(L)
+0.3%L,-0.3%L
+0.5%L,-0.4%L
+0.7%L,-0.5%L
端部倾斜
≤0.3%D
≤0.4%D
≤0.5%D
外径(D)
+2,-2
+4,-2
+5,-4
壁厚
+10,0
+15,0
+20,0
保护层厚度
+5,0
+7,0
桩身弯曲度
≤L/1500
≤L/1200
≤L/1000
桩端板
外侧平面度0.2
内径
0,-1
外径
0,-2
长度
正偏差不限,0
5.1.3.2桩尖必须有出厂合格证及钢材质量证明书;
接桩采用的焊条等材质规格应符合设计要求,并具有焊条出厂合格证。
5.1.3.3PTC预应力管桩运输采用长挂车,桩的悬臂≤1.5m,并绑固、分层叠放错位布置。
材料运输按规定线路运至堆放场,堆高不超过7层。
5.1.4人员准备
施工现场配备分部经理、分部技术负责人、施工技术员和工班长,负责施工现场管理。
施工前,进行三级交底,即先项目部进行技术交底,再项目部对各分部进行技术交底,再由各分部对班组进行现场技术交底,三级交底同样做到明确施工要点及注意事项,并对交底内容进行详细的记录。
5.1.5设备准备
5.1.5.1成桩设备
采用静压桩机进行沉桩施工,日前市场上静压桩机有抱压式和顶压式两种,目前最大吨位可达800T,均为液压步履式底座,普通可选择诸如YZY-150~500,GZY-100~800等型号。
根据设计荷载以及各地区的土质情况、施工经验进行选择合适的桩机类型,也可根据打桩前的试桩得到的相关地层、压桩力等参数进行选择。
5.1.5.2其他配合机具设备
装卸倒运管桩可采用普通汽车吊,一般选用20T即可,要考虑行走方便。
接桩及焊接桩尖采用普通直流电焊机即可,截桩采用专用的锯桩器。
测量及检测器具主要有测放桩位的电子全站仪,控制桩身垂直度的经纬仪,控制桩顶标高的水准仪,以及测量管桩外观尺寸的卷尺、游标卡尺等。
5.2具体施工工艺及方法
5.2.1施工工艺流程
图1管桩施工流程图
5.2.2具体施工方法
5.2.2.1桩位放样
根据现场整平后测量结果,按设计要求绘制布桩图。
根据布桩图进行准确放样,用全站仪、钢尺定出每排桩位轴线和路基边桩然后放样逐桩中心,用消石灰作出桩位的圆形标记,圆心位置用小木桩作醒目标记,并注意保护,测量人员填写放样记录,经验收合格后施工。
为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏,针对单桩、独立承台以及群桩制定不同的放线方案。
当桩数比较少时,采用坐标随时复测;
针对大面积群桩,在场地平整度较高的情况下,采用网格进行控制,并在端头桩位延长线上埋设控制桩,以便复核。
5.2.2.2桩机就位
在对施工场地内的表层土质试压后,确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷,对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。
桩机进场后,检查各部件及仪表是否灵敏有效,确保设备运转安全、正常后,按照打桩顺序,移动调整桩机对位、调平、调直。
5.2.2.3管桩的验收、堆放、吊运及插桩
①管桩的进场验收
管桩进场后,按照《先张法预应力砼薄壁管桩》(JC888-2001)的国家标准或江苏地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收,填写验收记录,并审查产品合格证明文件,把好材料进场验收关。
根据设计及施工规范要求等级将不符合要求的管桩清退出场。
②管桩的堆放
堆放场地应平整坚实并应有排水措施,堆放时应设垫枕防滑防滚。
按不同规格长度及施工流水顺序分类堆放,严禁混堆。
管桩宜单层堆放,叠层堆放时不宜超过7层并应在垂直管桩长度方向的底面设置两道垫木,垫木应分别位于桩距端0.21倍桩长处,底层最外的管桩在垫木处塞紧以防滚动。
管桩在现场堆放后,需要二次倒运时,采用吊机及平板车配合操作。
如场地条件不具备时,采用拖拽的方式,需要采用滚木或者对桩头端头板采取一定的保护措施,以免在硬化地面上滑动时磨损套箍及端头板。
图2二点去垫示意图
③管桩吊运及插桩
单根管桩吊运时可采用两头勾吊法,竖起时可采用单点法。
管桩起吊运输过程中平稳轻放,以免受振动、冲撞。
图3管桩起吊示意图
管桩吊起后,缓缓将桩一端送入桩帽中,待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后,将桩插入土中30cm~50cm的深度后,用两台经纬仪(在接近90度的夹角方向)双向控制桩的垂直度,条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。
通过桩机导架的旋转、滑动进行调整,确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。
5.2.2.4压桩
①用钢丝绳绑住桩身单点起吊,小心移入桩机,然后调平桩机,开动纵横向油缸移动桩机调整对中,同时利用相互垂直的两个方向的全站仪检查垂直度(在距桩机约20m处,成90°
设置全站仪各一台),垂直度偏差控制在0.5%以内,条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。
如超差必须及时调整,须保证桩身不裂,必要时拔出重插,不得采用强拔的方法快速纠偏而将桩身拉裂拉断。
②第一节桩入土30~50cm后检查和校正垂直度,垂直度控制在0.5%以内,开动压桩装置,严格记录压桩时间和各压力表读数,保持连续压桩并控制压桩速度在1min/m~2min/m。
③压桩顺序按“从内侧向外侧、每根桩先长桩后短桩”的顺序施工,在压后一排桩之前必须检查前一排桩的偏位情况。
压桩结束后通过锤球法检查桩的打入深度,并记录每根桩的实测深度。
5.2.2.5接桩及焊接
①静压桩至原地面0.5~1.0m时,停止静压进行接桩,接桩前下节桩的桩头加上定位板,然后将上节吊放在下节桩端板上,依靠定位板将上下桩接直,其错位偏差控制在1mm以内;
②上下桩之间如有空隙,用楔形铁片全部垫实焊接牢固;
管桩焊接之前,上下端表面用铁刷清理干净,直至其坡口处刷出金属光泽;
③焊接时宜先在坡口四周先对称点焊6点,待上下节桩固定后拆除导向箍再分层施焊,焊接由两个焊工对称施焊,焊接层数不得少于3层,层间焊渣要清理干净,焊接接桩应达到二级焊缝要求;
④焊接好的桩接头应自然冷却8min后再静压,严禁用水冷却或焊好即沉桩施工,待自然冷却后,接头处全部涂上油漆,防止腐蚀。
5.2.2.6终止压桩
正常情况按设计压桩力1.3~1.5倍送桩,达到设计高程后持荷(正常压力)10min且每分钟沉降量不超过2mm后方可结束送桩。
在同一地质类型地段,若出现静压力显著增加或送桩时静压力显著减小等异常情况,需暂停施工并及时报告监理,必要时增加静力触探等施工勘察补钻资料,分析和找出原因后提出处理措施。
PTC桩施工结束后,若有高出地面的桩头,注意保护,严防施工机械碰撞。
机械挖土时,严格控制铲斗入土深度,防止碰桩,导致桩头破损。
5.2.2.7送桩或截桩
当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩。
送桩时选用的送桩器的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配,并且要有足够的强度和刚度,一般为一圆形钢柱体。
送桩时,送桩器的轴线要与桩身相吻合。
送桩器上根据测定的局部地面标高,事先要标出送桩深度,通过水准仪跟踪观测,准确地将送桩送至设计标高。
同时送桩器上要标出最后1m的位置线,详细记录最终压力值。
当管桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时,需要截桩。
截桩要求必须用专门的截桩器,严禁用大锤横向敲击、冲撞。
送桩完成后,移动调整机械进行下一根管桩施工。
5.2.2.8PTC桩帽的施工
①PTC桩施工结束后,进行复合地基承载力检测并报请监理验收,合格后再进行桩帽施工。
②根据桩头位置与桩帽尺寸安装模板。
③在桩头位置放置5mm厚圆薄钢板,保持钢板稳定,不得产生滑移,按设计要求帮扎桩帽钢筋网,严格控制保护层厚度。
检验合格后浇注混凝土并养护。
浇注砼时振捣密实。
5.2.3施工操作要点
5.2.3.1采用适宜的桩帽和桩垫,导杆、桩帽和桩身必须在同一垂线上;
桩帽与桩周围的间隙控制在5~10mm之间;
桩帽的上围箍内嵌入竖纹硬木做成的“桩垫”,以减小桩头的破损,桩垫厚度均匀且经压实后的厚度不小于120mm。
在施工期间经常检查,当桩垫被打硬砸实或烧焦时应及时更换。
施桩时静压力小于桩身材料的轴心抗压强度设计值1000KN。
5.2.3.2接桩时上下桩节必须接直焊牢,上下节的中心偏差≤1mm,节点弯曲矢高不得大于1/1000,且不大于20mm。
5.2.3.3连续施工,中途不得人为停压,确需停压时尽量缩短时间。
避免由于停歇时间过程中土的磨阻力增大影响桩机施工,造成沉桩困难。
5.2.3.4压桩过程中如遇有较难穿透的土层时,接桩宜在桩段穿过该土层后,选择桩段长度时,应参考地质情况合理选择。
5.2.3.5管桩进水严禁施工,破损率控制在3%以内。
5.2.3.6焊接时第一层必须使用E43XX型φ3.2mm焊条打底,确保根部焊透。
第二层方可用粗焊条φ4mm或φ5mm。
坡口错位偏差≤2mm,焊缝高度偏差≤1mm。
减小焊接变形,待上下桩节固定后再拆除导向箍,分层施焊,每层焊接厚度均匀,每层间的焊渣必须清除干净,坡口焊必须焊满,电焊厚度宜高出坡口1mm,焊缝不应有夹渣、气孔等缺陷。
5.2.3.7对接头外露部分,在打入之前再次涂刷防锈涂料。
5.2.3.8截桩严禁使用大锤硬砸,现将不需要截桩的桩身端部用钢抱箍抱紧,然后沿钢箍上缘凿槽打穿后,用锤打下,用气割法切断钢筋。
5.2.4常见问题成因及排除
5.2.4.1挤土效应和振动影响
原因分析:
静压法施工预应力管桩属于挤土类型,往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动,改变了土体的应力状态,产生挤土效应;
桩机施工过程中焊接时间过长;
桩的接头较多而且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层;
施工方法与施工顺序不当,每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密,加剧了挤土效应。
防治方法:
①控制布桩密度,对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法,孔径约比桩径小50~100MM,深度宜为桩长的1/3~1/2,施工时应随钻随打;
或采用间隔跳打法,施工过程中严禁形成封闭桩。
②控制沉桩速率,一般控制在1m/min左右;
并制定有效的沉桩流水路线,并根据桩的入土深度,宜先长后短、宜先高后低,若桩较密集,且距建筑物较远,场地开阔时,宜从中间向四周进行;
若桩较密集,场地狭长,两端距建筑物较远时,宜从中间向两端进行;
若桩较密集,且一侧靠近建筑物时,宜从相邻建筑物的一侧开始,由近向远进行;
桩数多于30根的群桩基础,应从中心位置向外施打;
承台边缘的桩,待承台内其他桩打完并重新测定桩位后,再插桩施打;
有围护结构的深基坑中的静压管桩,宜先压桩后再做基坑的围护结构,这样的施工顺序可以避免由于基坑四周的围护结构使压桩的土体无法扩散,造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来,使桩的承载力达不到设计要求,又避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果;
同时应对日成桩量进行必要的控制。
③设置袋装砂井或塑料排水板,消除部分超孔隙水压力,减少挤土现象;
设置隔离板桩或地下连续墙;
开挖地面排土沟,消除挤土效应。
④沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护,对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其它桩型。
⑤控制施工过程中停歇时间,避免由于停歇时间过程,摩阻力增大影响桩机施工,造成沉桩困难。
同时,应避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接,制定合理的桩长组合。
桩机施工时应注意同一承台内的群桩,需接桩的接头不宜在同一截面内,应相互错开,避免产生土压力以及水压力效应较大时,对整体桩身产生剪切破坏;
同时应认真查看地质报告,了解土层分布情况,合理确定桩体组合长度,避免接头处于土层分界处及土层活动较多处,以防土层活动时对桩身的破坏。
5.2.4.2沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩
由于地质勘察报告中未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布深度和性质,导致沉桩时遇到浅部(3~4M)的老基础、大孤石,较深部(20M左右)的硬塑老粘土和非常密实砂层、沙砾石层等情况无法施工。
防治办法:
①打桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解,并安排进行探桩施工;
对浅层障碍物可采用挖土机挖除,当无法操作施工时,可采用钻机将障碍物钻穿,然后在孔内插桩后沉桩,严禁移动桩架等强行回扳的的方法纠偏。
②当桩已入土较深,桩无法拔出时,可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔,将障碍物钻穿后继续沉桩。
③选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配,即桩机选型、配重应符合施工要求。
5.2.4.3斜桩
原因分析:
①静压桩机机械维修不及时,如液压系统漏油导致桩机支撑下滑;
②静压桩机自重加配重总重量大,桩机基础如不平整坚硬,沉桩过程中,桩机容易产生不均匀沉降,桩身极易发生偏移;
③施工中桩身不垂直,桩帽、桩身不在同一直线上;
④接桩时桩身、桩帽不在同一直线上;
⑤施工顺序不当,导致应力扩散不均匀;
⑥沉桩过程中遇到大块坚硬物,把桩挤向一侧;
⑦采用预钻孔法时,钻孔垂直度偏差较大,沉桩过程桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏移;
⑧桩布置过多过密,沉桩时发生挤土效应;
⑨基坑开挖方法不当,一次性开挖深度太深,使桩的一侧承受很大的土压力,使桩身弯曲变形。
①静压桩桩机施工前注意机械设备的检查维修,以避免影响施工质量;
②场地要平整坚硬,在较软的场地中适当铺设碎石,不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降,静压桩桩机对施工场地要求较高,由于桩机及配重达200吨以上,为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响,影响施工质量及施工安全,必须对施工场地进行局部回填平整,采取必要的措施提高地基承载力,使其达到静压桩施工要求。
③施工过程中要严格控制好桩身垂直度,重点应放在第一节桩上,垂直度偏差不得超过桩长的0.5%,桩帽、桩身及送桩杆应在同一直线上,沉桩时宜设置经纬仪在两个方向上进行校准。
④尽量减少接桩,预制管桩接头不宜超过3个,接桩宜在桩尖进入硬土层后进行。
接桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于1mm,节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。
⑤制定合理的施工顺序,桩基施工后的孔洞应及时回填,施工过程中加强对垂直度的控制。
⑥当遇到障碍物时应及时排除后再进行沉桩;
沉桩时发现不垂直应及时纠正,必要时应把桩拔出重打,桩进入一定深度后,不宜采用移动机架进行校正,以免发生断桩,应采取其他措施。
⑦采用预钻孔法时,严格控制钻孔垂直度。
⑧合理布置桩位,桩与桩的中心距不小于3倍桩径。
⑨桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖施工,基坑开挖应分层均匀进行,必须加强围护措施,防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩,以确保桩基工程的桩身结构的完整性。
5.2.4.4桩身破坏:
①施工过程中由于斜桩现象的出现或桩端、送桩杆不平整导致桩端应力集中,使桩帽滑落或桩头爆裂。
②桩机施工压力值超高。
③桩机施工过程中桩机擅自移动机架进行校正桩位、桩身垂直度,导致桩身断裂;
施工结束后人工凿桩野蛮施工以及桩机施工后不合理的土方开挖。
④桩身材料质量;
①选用桩机合理有效的施工方法,控制桩身的垂直度,避免斜桩的发生。
②控制好桩机施工终止条件,对纯摩擦桩,终止条件宜以设计桩长为控制条件;
对长度大于21m的端承摩擦桩,宜以设计桩长控制为主,终压力值作对照;
当压力值未能达到设计要求,但桩顶标高已达到设计标高,宜继续送桩(1m范围内),直至压力值达到设计要求,施工结束后及时与设计单位联系,出具处理方案。
③桩机施工结束后合理的进行土方开挖以及凿桩施工,必须强调土方开挖过程中的施工质量与水平,将直接关系到桩基成功的关键,施工过程中要慎之又慎。
④施工过程中应加强对桩身原材料的检查验收。
施工中发生桩身破坏,宜采用小应变等有效的手段检测桩身情况,确定处理方法。
5.2.4.5桩身抬高
施工过程中由于挤土效应可能引起局部桩身抬高,尤其是端承桩或端承摩擦桩会由此引起基础不均匀沉降。
①桩基完成后宜对桩身进行复压1~2次,甚至多次,即所谓“跑机”。
同时,桩基完成以后应在嵌固期后才能进行土方施工,嵌固期根据土质有不同要求,一般7~21天。
②桩基施工完成后宜进行必要的静载检测,以检验是否达到设计要求。
6质量标准及控制
6.1质量标准
PTC静压管桩施工质量验收标准,执行设计要求和国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)、《先张法预应力砼薄壁管桩》(JC888-2001)及桩基施工的相关技术规程的规定。
6.2质量控制要点
6.2.1进场材料质量验收与控制
施工前应对成品管桩做外观尺寸及外观质量验收,并查看合格证明文件及相关外加剂的含量证明,必要时索要管桩的抗弯、抗裂性能检验报告;
接桩用焊条等应有产品合格证书并送样复检,压桩用压力表也应进行检查。
对于堆放在施工场地内的成品管桩,要加强成品保护,严禁机械碰撞,合理安排管桩堆放场地及进场次序,减少二次倒运,并在二次倒运的过程中平稳、轻放,减少对桩身的振动损伤。
6.2.2场地土承载力要求
场地要平整坚硬,在较软的场地中适当铺设道渣,不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降,静压桩桩机对施工场地要求较高,由于桩机及配重重量较大,为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响,影响施工质量及施工安全,必须对施工场地进行局部回填平整或铺垫整块钢板,采取必要的措施提高地基承载力,使其达到静压桩施工要求。
6.2.3桩位、垂直度及标高控制
在打桩前应调查场地土土质情况,尤其是地表土层是否有大量的废弃混凝土块等杂填土质、是否有地下废弃混凝土结构、构筑物及地下管线等障碍。
需将地下障碍物清除干净,并分层回填夯实后再进行管桩施工。
障碍物的存在、地表土质松软均易导致桩位偏移。
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