1预应力混凝土管桩的适用范围

 

　　 预应力混凝土管桩具有如上优点，故在公路、桥梁、港口、码头、工业与民用建筑中得到了广泛的使用.预应力混凝土管桩主要适用于人工填土、软土、粘性土、粉土、粉砂、细砂、中砂为覆盖层的地区，持力层一般选为粗砂、砾砂、圆砾、风化岩.另外，预应力混凝土管桩在一些特殊的地质条件下应用时，曾出现过不少断桩、裂缝、桩身倾斜等质量事故.许多工程技术人员通过对这些质量事故的原因分析，从反面提出了预应力混凝土管桩不宜采用的场地地质条件.如王离[1]通过对十年来广东地区管桩出现的质量事故原因分析，列出了以下四种不宜应用管桩的地质条件：(1)含有较多孤石和障碍物的地层；(2)有不适宜作持力层且管桩又难以贯穿的坚硬夹层；(3)基岩上无适合作管桩持力层的石灰岩地区；(4)从松软地层突变到特别坚硬(N>70)的地层.

 

　　2预应力混凝土管桩的施工工艺

 

　　 预应力混凝土管桩的施工方法主要有锤击法、静压法等.选择何种施工方法要根据场地条件(周边环境、场地大小、地质情况)来决定.

 

　　2.1锤击法施工

 

　　2.1.1桩锤的选择

 

　　 桩锤的选择是一个复杂的问题，需要综合考虑各方面的因素，徐新跃[2]指出在遵循重锤低击的前提条件下，主要应满足下列要求：(1)能保证桩的承载力满足设计要求；(2)能顺利或基本顺利地将桩下沉到设计深度；(3)打桩的破损率能控制在1%左右，最多不超过3%；(4)满足设计要求的最后贯入度，贯入度宜控制在20—40mm/10击；(5)每根桩的总锤击数宜在1500击以内，最多不超过2500击.

 

　　2.1.2桩帽、桩垫的选择

 

　　 合理选择桩帽、桩垫是一个不可忽视的重要环节；套在桩头上的桩帽筒，其内径以大于桩径2—4cm为宜，深度也不宜太深或太浅，以30—40cm为宜.锤与桩帽间的垫层宜采用竖向硬木或钢丝绳填满，厚度为15—20cm；桩帽与桩顶间的垫层宜采用麻袋、纸垫和木夹板等衬垫材料，经锤击压缩后的厚度宜为120—150mm，同时应经常检查并及时更换，这对防止桩头被击碎及增强贯入能力都有好处.

 

　　2.1.3关于收锤标准的确定

 

　　 单桩承载力一经确定，如何确定收锤标准，则是使管桩承载力达到设计要求的关键.管桩施打的收锤标准一般包括桩入土深度、桩尖进入持力层深度、贯入度、总锤击数、最后1m锤击数等.陆文军[3]认为应以最后三阵贯入度和最后1m锤击数为主要控制标准.最后1m锤击数是保证管桩在持力层的嵌固，而最后三阵贯入度则是保证管桩承载力的定量控制.确定收锤标准时不应硬性规定桩一定要进入强风化岩，或一定要达到一定的深度、贯入度，满足一定的锤击数等，而应视地质情况和现场施打的实际情况确定，能满足设计要求的单桩承载力即可.叶建伟等[4]指出，桩较短时，由于桩侧阻力较小，主要靠端承受力，故应严格控制贯入度；反之，桩较长时，桩侧阻力增大，桩不易打入，且桩侧阻力较大的条件下，可适当放松贯入度的控制，但应满足总锤击数，尤其是最后1m锤击数的要求.

 

　　2.2静压法施工

 

　　2.2.1机械选择

 

　　 必须根据工程的地质资料和设计的单桩承载力要求，合理选择压桩机.如果压桩机吨位过小，可能出现桩压不下去的情况；反之如果压桩机吨位过大，对施工场地的要求将提高，特别在新填、耕植土及积水浸泡过的场地施工时容易发生陷机，造成桩位偏移大，桩身垂直度难以控制.压桩机的选型一般按1.2—1.5倍管桩极限承载力取值.

 

　　2.2.2施工流程

 

　　(1)测量放线定桩位；(2)桩机就位调平；(3)将管桩吊入压桩机夹持腔；(4)夹持好管桩对准桩位调直底桩；(5)静压沉桩到底桩露出地面2.5—3.0m时，吊入上节桩与底桩对齐，夹持上节桩，将底桩压到露出地面60—80cm，调节上节桩与底桩对中；(6)电焊焊接接头；(7)再静压沉桩再接驳，直到需要深度，或达到设计要求压力值，然后重复放松，下压三次以消除回弹；(8)将高出设计标高的桩头截去；(9)最后桩机就位调平.

 

　　2.2.3终压值的控制

 

　　 终压值由设计确定，一般摩擦桩以桩长为控制条件：(1)大于21m的端承摩擦桩以桩长为主，终压对照；(2)对于14—21m长的桩，以密实砂土为持力层时，应以终压力达1.8—2倍的设计荷载为终压控制条件，稳压不少于3次，每次1min；(3)对于长度小于14m的桩，以粘土为持力层时，应以终压力为终压控制条件；宜连续多次复压，特别是对桩长小于

 

　　8m短桩，连续复压的次数应适当增加.

 

　　2.2.4复压

 

　　 静压桩的复压是指在沉桩达到预定的压桩力后松开夹持，然后重新加力再压的操作.可以复压一次或若干次，并可在预定的压桩力作用下稳压一段时间.复压是静压桩特有的技术，也是静压桩的优势之一.静压桩施工时，一般都是用最终压桩力连续复压2—3次，经过复压的桩在静载试验时沉降显著减小、承载力增大.

 

　　2.3施工控制要点

 

　　2.3.1确保桩身垂直

 

　　 桩身保持垂直，可减少打桩时因偏心受力而使桩身破坏的机会，成桩后的垂直度也能得到保证.在软土地基上施工要保证桩身垂直，首先要对场地进行认真的平整压实，避免在施打过程中因震动而使桩架产生不均匀沉降，使得桩机导杆不垂直，第一节桩即底柱一定要插直，不然后面接上去的桩节就更斜，如发现桩身不垂直应拔出重打.

 

　　2.3.2桩端防水措施

 

　　 为防止桩端泥岩或页岩遇水软化(水沿桩身落至桩尖)，可采用以下措施：(1)桩端与桩尖严格采用全缝焊，焊缝保证一定强度和厚度，并不留缝隙.(2)在桩中间空心处灌入一定量的C25混凝土，待其固结后在桩端形成约1.0m高的混凝土柱，成桩后可隔绝管中的水流进桩底而渗入持力层.

 

　　2.3.3焊接要求

 

　　 焊接铁件必须保持清洁，由两个电焊工在对称方向同时施焊，上下节桩的中心线偏差不得大于10mm，节点弯曲点高不得大于1%桩长；焊接层数不得小于3层，内层焊渣必须清理干净后方能焊外层，焊缝应饱满连续.每道焊接接头必须超前引弧以免产生缺陷，根部必须焊透.焊接部分不得有凹痕、咬边、夹渣、裂缝等有害缺陷.表面加强焊缝堆高宜1mm，焊接后应进行外观检查，发现有缺陷应返工修整，同一道焊缝返修次数不得超过2次.焊完后须冷却10分钟，待焊缝冷却至常温后再继续沉桩(严禁用水冷却或焊好即压)，防止高温的焊缝遇水变脆而被压坏.

 

　　2.3.4连续沉桩

 

　　 在预应力管桩的沉桩过程中，桩周围的土体发生急速而激烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大降低，这时桩身很容易下沉，一旦中途停歇下来，随着时间的推移，桩周土体中的孔隙水压力就逐渐消散，土体发生固结，土的抗剪强度逐渐恢复和提高，这时要继续沉桩就相当困难，特别是在较厚的粘土、粉质粘土层中几乎无法继续沉桩，所以无论采用锤击还是静压沉桩都应尽量避免中途停歇.

 

　　2.4减小挤土效应的措施

 

　　 预应力混凝土管桩作为一种挤土桩，在沉桩过程中会产生挤土效应.当施工场地邻近建筑物、道路、管线等构筑物时，为了避免因为沉桩对邻近建筑物、构筑物的影响，必须采取措施减小挤土效应.

 

　　2.4.1设置防挤沟

 

　　 防挤沟应在邻近周边道路或管线处设置，其宽度一般采用1.0—2.0m，沟底标高低于保护对象基础底面，根据工程实际情况在沟内回填砂或其它松散材料.这种方法只能消除土体浅层挤压作用，对于减少地面表层的位移效果较好，对于道路和浅埋管线能起到一定的保护作用，但无法隔断深层挤土作用.

 

　　2.4.2设置应力释放孔

 

　　 应力释放孔设计考虑周围建筑物及道路、管线等分布远近、场地内工程桩的布置密度等影响因素，布置应力释放孔.应力释放孔应填充中粗砂至地面，利用砂性土的强透水性，及时消散管桩施工过程中产生的超孔隙水压力.

 

　　2.4.3预钻孔辅助沉桩

 

　　 采用先钻孔取土，再静力压桩.预钻孔的直径一般不大于桩径的2/3，深度不大于桩长的2/3，钻孔后置入预制桩体，其防止挤土效应效果较明显.

 

　　2.4.4压桩顺序

 

　　 在软土地区打较密集的桩时，为了避免或减轻打桩时由于土体的挤压而发生移动，除了应遵循自中间向两个方向对称或向四周、由一侧向单一方向的打桩顺序外，尚应先根据地质资料，粗略判断桩的深浅，宜先深后浅，对不同规格的桩则宜先大后小，以使土层挤密均匀，避免发生较大的位移和偏斜.

 

　　2.4.5合理安排压桩进度

 

　　 在软弱土地基中，沉桩施工速度过快，不但显著增加超静孔隙水压力值，还使邻近土体因剪切而破坏，增加地基土体变位值，而且扩大了超静孔隙水压力和地基变位的范围，因此沉桩速度要合理.

 

　　3结语

 

　　 预应力混凝土管桩是采用预应力和离心成型技术生产的新型桩型.由于该桩型具有单桩承载力高、抗弯抗剪性能好、穿透土层能力强、成桩质量可靠、施工方便快捷及工程造价合理等优点，故被广泛应用于各类建筑物和构筑物的基础工程.本文对我国预应力混凝土管桩施工技术及施工质量控制进行了研究，旨在对该桩型在我国的进一步应用推广作一些工作.相信随着广大工程技术人员对该桩型的认识进一步加深，施工水平的进一步提高，预应力混凝土管桩将在全国更大范围内得到广泛的应用，经济效益会更为显著.

 

　　参考文献：

 

　　[1]王离.预应力混凝土管桩施工技术现状[C].全国桩基施工与监理学术研讨会议论文，杭州，1998.

 

　　[2]徐新跃.预应力管桩应用中的若干问题[J].建筑技术，2003，(3)：187-189.

 

　　[3]陆文军.关于管桩应用若干问题的探讨[J].安徽建筑，2002，(2)：61-62.

 

　　[4]叶建伟.深圳机场航站楼扩建预应力混凝土管桩承载力分析[J].工业建筑，2000，30(1)：73-75.