1、前言

 

　　随着中国经济的不断发展，在国家政策的指导下进行了资源整合加大了对基础设施建设的投入，如港口，码头，桥梁建设、大型发电厂、大型钢厂等不断新建扩建。这些大的项目多位于沿海长江流域，地基土的构成与分布特征为60～75m深度以上由第四系河口～滨海～浅海相沉积物构成，主要为粘性土。60～75m以下由第四系长江河口相沉积物构成，主要由粉细砂及含砾中砂组成，要求竖向承载力大，且沿海地区持力层较深，因此基础多采用PHC管桩且为超长桩。

 

　　2、超长桩施工特点

 

　　2.1、桩身较长沉桩速度慢。

 

　　2.2、桩身较长单桩造价提高。

 

　　2.3、沉桩过程中的垂直度要求高增加垂直度控制难度。

 

　　3、适用范围

 

　　适用大型工业建筑地基承载力要求大且位于软土地基中持力层较深的PHC型桩施工。

 

　　4.1、施工工艺

 

　　4.1.1测放桩位

 

　　根据设计图纸的尺寸确定桩位坐标，根据控制网点测放桩位。凡测放桩位区域，应设保护标志绳栏。

 

　　4.1.2桩位复测

 

　　桩位定位后，提出测量自检交监理人员进行桩位复测，待监理签字后，方可进行沉桩施工。

 

　　4.1.3桩机就位

 

　　首先调正桩机导杆，使之垂直地面。然后将桩材起吊，把桩尖对准桩位中心插正，同时用两台经纬仪互成90度角（距离桩机宜大于30米）对准就位桩，配合桩机对桩垂直度进行调正，使桩机导竿、桩锤、桩帽及桩身成为一垂直线。保证桩插入垂直度及平面位置准确。

 

　　4.1.4锤击沉桩

 

　　桩准确就位后，先空打（使锤处于不爆发状态），使桩在桩锤的压力下保持垂直静静压入，同时用两台经纬仪互成90度角对准就位桩，配合桩机对桩垂直度进行调正，使桩机导竿、桩锤、桩帽及桩身成为一垂直线。待桩垂直度得到正确调整稳定后，再起用桩锤连续打击，进行锤击沉桩。

 

　　4.1.5接桩

 

　　当前一节桩沉桩后，为了方便接桩焊接操作，打剩高度宜为500mm左右。接桩时，对焊接部位要清除干净，对焊接电流、电压、焊接速度、方法等，执行《钢管桩药芯焊丝半自动焊焊接工艺规程》。桩接口部位如有碰损变形或经锤击后有局部损伤变形、出现毛刺等，要进行修正，合格后再焊接。现场接桩焊接完后，等待约1分钟的必要冷却时间，再进行打入作业。

 

　　4.1.6监测垂直度

 

　　桩身的垂直度要保证控制在1/1000之内，无论是底节桩的插入调整或上节桩对接，其过程都必须用两台经纬仪在互成90度角的地方配合桩机对桩进行调正，使桩始终保持垂直状态。进行锤击沉桩，第一节、第二节、第三节桩必须严格按照垂直度要求控制，第四、五节可采用顺直度控制，进行沉桩。

 

　　4.1.7停打

 

　　打桩必须连续施打完毕，不得中途停锤，但遇有下列情况，必须立即停止施工，待处理完毕方可继续施工。

 

　　*贯入度突然发生变化

 

　　*桩身严重倾斜

 

　　*桩身弯曲或桩头严重损坏

 

　　*设备发生故障

 

　　4.1.8停打标准

 

　　*根据设计要求送至标高

 

　　*当打入困难时，按最终贯入度，一般可参考为最后三阵（每阵平均5cm）

 

　　*再其次可控制锤击数，一般不宜超过2000击

 

　　*按业主、监理和设计部门指定的标准

 

　　5、主要材料与设备

 

　　焊丝：选用与焊机YD-500-KR2（CO2气体保护焊机）、桩接口母材相匹配的药芯焊丝一般选用为YT50-6~Φ1.2焊丝。

 

　　机械设备：

 

　　桩机选型：

 

　　IPD90或DH558-110MM85D履带式桩机

 

　　吊车选型：

 

　　30吨级以上履带式吊车

 

　　柴油锤选型：

 

　　D80锤、D60锤

 

　　6、质量控制

 

　　6.1.施工过程质量控制

 

　　6.1.1、防止桩头破碎等质量通病的技术措施

 

　　桩在运输、装卸、堆放及施工的过程中，如操作、施工不当，预应力混凝土管桩会发生裂缝、桩头破碎，还有桩的位移、折断等共性的问题，为防止上述质量通病的发生，我们采取以下措施：

 

　　6.1.2、防止桩的变形

 

　　PHC桩在运输、装卸、堆放、保管的过程中，如注意不当，PHC桩可能会产生裂缝。其原因是堆放场地未作处理，运输、堆放搁支点不妥，堆放层数超过规定，以及桩的自重产生地基下沉等造成。针对这些原因，采取如下措施：

 

　　堆放场地必须平整、坚实、排水畅通，不得产生不均匀沉陷。

 

　　PHC桩堆存时，底层桩须在距桩端0.207L(L-桩长)处加垫垫木，堆存层数不超过四层。

 

　　PHC桩在起吊运输中，必须保持平稳，避免剧烈振动和冲撞。

 

　　6.1.3、防止桩的偏位

 

　　无论是何种桩，如施工不当，会造成桩的偏位，造成桩偏位的原因是多方面的，必须作到严格管理和精心施工，控制每道工序的误差，以防止桩的偏位，具体详见下表：

 

　　桩偏位的原因及措施

 

　　6.1.4、防止PHC桩的折断

 

　　桩的折断，大都是施工不当引起的，当然，这种事故是极少发生的，只要认真组织施工，按照规定进行操作，可以予以避免。

 

　　在沉桩过程中，随着桩入土深度的增加，锤击次数将逐渐增多，贯入度相应越来越小，当桩端抵达持力层时，沉桩就比较困难，贯入度明显减小，柴油锤的回弹剧烈，这是沉桩的基本规律。反之，一旦出现贯入度剧变，在地层没有特殊差异的条件下，这一反常现象，往往是桩已折断的特征。断桩的原因及采取的措施见下表：

 

　　6.1.5、防止PHC桩桩头破碎、桩身疲劳的技术措施

 

　　打入式桩在沉桩的过程中要经受数千次的锤击作用，而每一次锤击在桩身截面上会引起锤击应力，打桩过程中的每一次锤击都使桩身某些部位的截面上经受一次压应力和一次拉应力作用，桩身（尤其是混凝土桩）受到数千次反复冲击应力作用，强度降低，出现冲击疲劳现象，导致混凝土的破坏。

 

　　为了防止桩身在打入过程中形成冲击疲劳破坏，首先应该控制总锤击数，选择合适的锤型，以减少锤击应力。并注意改善桩垫材料，因为桩垫厚度与锤击应力有着密切关系，锤击应力波的波长将取决于桩锤与桩垫的接触时间。桩锤在桩垫面上接触留滞的时间越长，则应力波波长也越长，桩垫可以起到减振和阻尼作用，因此选用适宜厚度的桩垫，就能有效地降低锤击应力，并能增加打桩的贯入力。本工程选用100mm厚的纸垫，桩锤根据不同桩型选用D-80和D-62柴油锤。打桩破损原因及纠正措施见下表：

 

　　6.2焊接质量控制

 

　　6.2.1焊接材料质量要求

 

　　1保护气体：采用CO2作保护气体，CO2气体应符合GB6052-85《工业液体二氧化碳》Ⅱ类一级的质量标准，其体积容量应大于等于99.5%，水分含量不大于0.05%。

 

　　2焊丝：焊前要确认焊丝的质量、名称、型号、规格、制造厂名、生产日期；焊丝要求是密封式的包装，不应有破损、泄露现象，焊丝表面应光滑且无毛刺、凹坑、划痕、锈斑等缺陷。送丝机的送丝滚轮应与焊丝直径相符，定期检查送丝轮的沟槽磨损情况，清除沟槽里的垃圾、粉屑等粘附物，以确保焊丝均匀送出。

 

　　6.2.2焊接工艺过程质量控制

 

　　1、现场焊接的电焊工必须经过培训，考试合格后持证上岗。在施工中，若连续三次出现焊缝质量不合格，施焊者要重新培训考试。每个打桩机组由二名电焊工同时焊接。

 

　　2、在焊接部位设置挡风罩，保证施焊处风力不大于2级，小雨天施焊时，设置防雨篷，保证焊接防雨和防触电。

 

　　3、检查接口平整度，坡口制作精度是否合格、衬环的挡板是否齐全、设置位置是否正确，对桩的接头部位因搬运、打入等操作产生的变形进行修整。

 

　　4、焊接时，应采取分层焊接，焊第一层时，应确保根部全部焊透，焊接电流控制在300～310A，焊丝外伸长度在16～20mm内，焊第二层时，应先将第一层焊缝的熔渣必须清理干净，焊接电流控制在230～240A，注意不得产生咬边和溢瘤等缺陷，盖面层的焊接电流和电弧电压适当减小，同时加快焊接速度，应保证焊缝尺寸和焊接质量。

 

　　5、焊接时，应安排两名焊工同时进行环缝对称焊接，以减小焊接变形。焊缝必须每层检查，焊缝不宜有夹渣、气孔等缺陷，满足设计规范要求。

 

　　6、桩接口部位如有碰损变形或经锤击后有局部变形、出现毛刺等，要修整合格后再焊接。

 

　　7、每套桩接口焊接完后，焊缝应在自然条件下冷却1分钟以上方可继续沉桩。

 

　　8、两节桩相接时，接口的间隙不得大于2mm，错边不得大于2mm。

 

　　7、应用实例

 

　　某冷轧带钢工程。上部结构为钢结构厂房、下部采用钢管桩以及预应力混凝土管桩。钢管桩为SCP5-Φ600×10，用于酸轧机组、单机架可逆机组、地下油库、钢卷准备机组，（桩长约70m）；混凝土管桩为PHCΦ600×110AB、PHCΦ550×105AB、PHCΦ500×100AB，（桩长50ｍ～67ｍ），用于主厂房柱基础磨辊间、热轧钢卷库、机组前库等地坪；PHCΦ400×90AB（桩长38ｍ～51ｍ）用做电缆隧道、废水水管廊基础桩，总桩数量为6780根。