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预应力混凝土管桩的打桩施工注意事项

添加时间:2021-09-11 09:59:39

预应力混凝土管桩的打桩施工注意事项


预应力混凝土管桩具有单桩承载力高、桩身耐击性好、穿透力强和造价便宜等优点,在基础工程中得到广泛的应用。预应力混凝土管桩具有许多优点,适用范围广。控制好管桩的施工,也就控制了工程的第一步。如何进行管桩施工,尤为重要。


一、打桩应力的形式

在打桩的过程之中,就会产生一定的打桩应力,其主要的形式有拉应力与压应力,打桩操作、土体抗力、形式与桩锤、大小均有关。打桩应力可以通过PDA动测仪探测到。一般管桩大部分采用的是高能量的柴油锤来进行施打,也可以用落锤进行施打。桩顶部在桩锤的打击下,产生的是高值压应力,以压力波的形式迅速的传到桩底,并且还会产生反射应力波。


当桩顶部的初始压应力向下传到桩尖的时候,假如桩尖处土层的阻力非常大,那么反射的是压应力波,反射波传到桩顶,假如桩顶部的自由度大,压应力波又以拉应力波的形式向下反射。假如桩尖处土层阻力很小,那么,向上反射的是拉应力波。桩截面任意点的应力值是向下传递的压应力和向上反射的拉应力的代数和。


据有关工程实测资料显示,打桩应力的峰值多数在35~50MPa之间,拉应力在有些情况下甚至达到50MPa以上。在大多数情况下,拉应力是由拉压交替作用的。打桩应力的产生是复杂的,受打桩阻力、打桩机、打桩方法等因素的影响,因此,一定得具体问题具体的进行分析。


预应力混凝土管桩的打桩施工注意事项(图1)


二、打桩中的质量问题


1、混凝土质量问题


打桩应力往往很大。如果管桩混凝土强度不够高或混凝土质量不够好时,有时也能引起问题。混凝土“抗打性”好坏,一般虽可用强度高低代表,但这也和混凝土材料、配比、离心成型质量以及管桩经过期间等等有关系。一般说来,碎石混凝土要比卵石混凝土耐打。


离心成型正常的混凝土要比有严重内离析的混凝土耐打。所谓“内离析”是指在管壁内部有疏松孔洞之类缺陷,外表上有时或有麻面,锤敲之有时或有空音。对此,我们在工厂中是严加控制,力求避免,万一发生,即作为废品。管桩制成后经过时间愈长,混凝土将愈耐打。


2、桩头打坏问题


在各种打桩破损事故中,“桩头打坏”问题占的比重最大。桩锤打在桩头上,桩头下部混凝土发生纵向压缩变形,由于波松效应,也同时发生横向拉胀变形。混凝土抗拉变形能力要比抗压变形能力小得多,所以很容易由于拉应力过大而引起竖向裂缝,随着桩锤的反复打击,裂缝扩大,增多,继而破裂,剥落,以至打坏。一般说来,锤击压应力和横向胀裂拉力,都是桩头附近最大,向下渐减,因而大部分的打坏问题都是发生在桩头(法兰盘)之下。


3、管桩横向裂缝问题


管桩受到锤击时要发生振动,要受到拉伸。当此拉应力值大过混凝土抗拉强度时,管桩即将产生横向(环向)裂缝。这种裂缝多发生在桩身上部1/3区段,间距多在0.5米左右。继续锤击中,裂缝表面剥落;如拉力过大使钢筋超过流限,产生流变,则还有可能引起破坏,甚至引起钢筋脆断,但这种情况是较少见的。


打桩拉应力值,实测资料一般多是40~60公斤/厘米²,国外(如日本)有的设计就是按60公斤/厘米²考虑。有的实测资料高到70~80公斤/厘米²或更多。管桩中如已预施有约50公斤/厘米²的压应力,再加上混凝土抗拉强度,则一般就不至于出现问题,大量的实践经验也是这样。


4、管桩纵向裂缝问题


预应力管桩是中空结构,既承受有纵向预压力,还要在打桩中承受严重锤击,所以需要讨论一下预防纵向开裂的问题。前面已经提到,在预应力桩桩头下新加设了一个钢板套箍,螺旋筋也适当加强,混凝土强度有所提高,几年来的经验表明,在正常打桩施工情况下,这就是不会产生纵向裂缝的。经查阅国外圆管桩的实践经验,也表明这些措施是合适的。不论是普通管桩,还是预应力管桩,国内过去凡是在打桩中出现过纵向裂缝问题的,几乎都是在配有高压射水的情况下,由于射水上返、桩受内压所造成的。


预应力混凝土管桩的打桩施工注意事项(图2)


4、其它问题


管桩打进地下,如受到地下硬物阻碍,迫使桩尖、桩身歪向一旁时,继续锤打中就有可能促成桩身弯曲,弯曲过甚、弯矩过大时,就有可能被打折断。打桩入地难免多少偏斜,逐节接桩也难免多少接偏。这也能引起锤击弯矩,如同时再有其它不利因素,就也有可能产生问题。


桩身自由长度太长时(包括地面以下的不起约束作用的松软地层部分),锤击中易生摇摆,这自然也对锤打不利。这时宜在中部(或地面处)给予适当支撑,减轻长柱效应。


三、施工流程与要点


1、管桩堆放。当预制桩运至施工现场前,堆桩场地要平稳坚实,不得产生过大的不均匀沉陷。支点垫木的间距要与吊点位置相同,并保持在同一水平面上,堆桩层数保持不多于4层,不能由于堆桩使桩身倾倒。不同规格的桩分别堆放,堆放位置及方法应根据打桩位置及现场实际情况、吊运方式和打桩顺序等综合确定。


2、桩位放线。根据场地控制桩,首先确定桩的位置相对座标,将桩中心位置用木桩打入地面下50cm,再在木桩上将桩中心点放出,用生石灰线将桩径圈定,由于打桩时振动较大,所以桩位放置不能一次放数个桩位,要根据控制线放护桩,然后用护桩引测,施打一根,放一根桩位线,护桩距桩基应保持一定距离,太近时则影响桩位的准确。护桩应采取保护措施,防止扰动。


3、管桩起吊。

①当桩机就位后,利用桩本身携带的垂直提升工具将已焊接好桩尖的桩身缓缓吊起,当桩身离开地面垂直于地面时,将桩帽缓缓套入桩上端部,下部操作工人将桩头对准施放的桩位木桩。检查桩身垂直时,开始打桩。


②吊桩时,应采用两点起吊法,保证桩身垂直,便于桩尖对准桩位,另外两点起吊可以防止一根钢丝绳拉断时,另一根起保险作用。


4、桩基施打。当桩对中完毕,桩身垂直时,开始桩基施打,当锤放置于桩顶上时常会由于锤身自重使桩身自沉,大量贯入土中,因此应慢慢将锤放于桩顶,直到桩身沉到其深度不动为止,再使桩中心不偏移地徐徐打入。


5、接桩。

①当一节桩身打入土中剩余50~80cm时,检查打入桩顶部,如有损伤时应适当修复,并将污染在桩顶上的杂物清掉。在上节桩就位之前清除掉上节桩下端接头处所附着的污染物后,再将上节桩与下节桩对齐。

②桩接头焊接时,检查上节桩身是否与下节桩头中心线重合,并检查上节桩底端与下节桩顶端环衬合缝是否严密,当符合要求时再按桩基环衬预留的焊缝接口用电弧焊接方式将两桩焊接起来,除去焊渣检查合格后继续施打。


6、桩基停打。

①停打原则根据桩长及最后三阵的惯入击数确定,以惯入击数确定停打为主。


②当桩基施打接近于设计桩长时(根据地质资料参考判断)密切注意每阵的惯入度,当三阵的惯入度均小于2cm时则停止施打,将桩机移至另一根桩位进行施工。


7、桩头凿除及桩基填芯处理。当桩基施打完,土方挖至基底设计标高后,把多余的桩头利用切割工具将桩切割或凿至比基底标高高5cm,然后用细铁丝将切割好的240mm直径的PVC板放入桩孔端下1500mm处,放入钢筋笼(钢筋笼加工长度为2.15m),钢筋笼放入桩内1.5m,外露0.7m,随后灌入C25细石混凝土捣实。


总之,管桩大多是用锤击法打人地下。锤击力往往很大,有时就能够把管桩打坏。导致管桩打坏的原因是多方面的;有的是属于管桩结构设计和制造的,有的是属于工地打桩施工的,还有的是属于客观地质条件的。


预应力混凝土管桩的打桩施工注意事项(图3)


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