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浅谈预应力混凝土管桩施工质量控制

本文摘要:由于预应力混凝土管桩可实现工厂化生产、桩材生产速度快而且质量易于控制、沉桩施工便利、设计单桩承载力低、能有效地节约建筑材料、减少工程造价等优点,目前被普遍地用作高层建筑、工业厂房、市政设施、码头、烟囱以及各类高塔、碑等工业与民用辟构筑物的桩基础。根据桩身混凝土设计强度等级可将预应力混凝土管桩分成预应力混凝土管桩(PC桩)和高强度预应力混凝土管桩(PHC桩);根据其桩钝的型式又可分成子母型桩和闭口型桩;根据桩身配筋情况有A型、AB型和B型桩。

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由于预应力混凝土管桩可实现工厂化生产、桩材生产速度快而且质量易于控制、沉桩施工便利、设计单桩承载力低、能有效地节约建筑材料、减少工程造价等优点,目前被普遍地用作高层建筑、工业厂房、市政设施、码头、烟囱以及各类高塔、碑等工业与民用辟构筑物的桩基础。根据桩身混凝土设计强度等级可将预应力混凝土管桩分成预应力混凝土管桩(PC桩)和高强度预应力混凝土管桩(PHC桩);根据其桩钝的型式又可分成子母型桩和闭口型桩;根据桩身配筋情况有A型、AB型和B型桩。

预应力混凝土管桩由于其圆柱型形状和单桩设计承载力较高的特点,沉桩施工使用打进式和静压式。本文融合江苏常州某电厂试桩施工的情况,浅谈锤击打进式预应力混凝土管桩施工的质量掌控。1.工程施工概况:本工程试桩使用高强度预应力混凝土管桩(PHC桩),沉桩方式为锤击打进式,桩锤搭配DELMAG-80型筒式柴油沉箱锤,共施打试桩、锚桩等56根,桩长37m,每根桩由三节桩构成,接桩形式为CO2气体维护半自动焊;其中桩身原始的39根,其余17根桩经常出现有所不同程度的质量问题,其中深层脱落13根、桩覆以碎裂2根、沉桩艰难无法超过设计标高2根。

沉桩锤击数3根多达2000斩,最低锤击数为T8桩2426斩,其余都在12002000斩之间。对于深层脱落的桩,4根桩的锤击数在1000斩以下。

2.地质情况:①1粉质粘土:褐黄色,很湿,软塑,不含少量氧化铁斑纹及有机质,表层0.5m为耕植土,下部较软,逐步过渡到淤泥质粉质粘土,该层厚度一般为1.2~1.5m。①淤泥质粉质粘土:深灰色,流塑,不含有机质及少量云母碎屑,夹少量薄层粉土或粉砂,本层厚度1.5~7.0m,一般厚度3.5m左右。

③粉质粘土:灰绿色或灰黄色,可塑~软塑,含铁锰结核和少量钙质结核。层薄2.0~8.8m,除个别地段坚硬外,一般层薄2.4~3.5m。

④粉土:灰黄色或黄褐色,略为契~中密,水平层理明晰,夹薄层粉砂或粘性土层薄2.3~13.3m,变化较小。⑤粉细砂:灰~灰黄色,饱和状态,中密~密实,夹有1~2层的钙质墙堆积物,呈圆形砂岩状,结构颗粒,强度大,穿过艰难,厚度3~10cm直径小于10cm,产于不倒数。

该层还所含姜结石,粒径大约1~3cm。本层层薄4.0~15.0m,变化较小。

⑥粉质粘土夹粉土:粉土为灰黄色,中密~密实,粉质粘土为灰黄色,可塑~软塑,夹有少量粉砂薄层。层薄1.0~4.1m。

⑦粉质粘土:黄褐色或深灰色,软塑,不含少量铁锰结核及姜结石,夹少量薄层粉土。层薄6.0~9.0m。⑧粉砂:灰~灰黄色,饱和状态,密实,夹少量粉土薄层,该层顶部夹有层状钙质强劲堆积物过姜结石,粒径1~3cm。

层薄10.0m左右。3.工程特点:本工程设计桩长37米,设计指定桩尖持力层为⑧粉砂层,施工时桩除了要穿过4.0~15.0m的⑤粉细砂层外,还要穿越⑥、⑦层软塑土层,⑦层土中还所含少量铁锰结核及姜结石,再行转入⑧层粉砂层一定的深度,沉桩有一定的可玩性。尤其是⑤粉细砂层是所含颗粒砂岩状的钙质强胶结构,厚度3~10cm左右,直径小于10cm,且产于无规律,穿过此土层时遇上此类物质,造成锤击数过低,更容易导致断桩、沉桩将近设计高程等质量问题。

4.预应力管桩的施工质量问题分析融合工程该工程试桩施工以及其他工程项目预应力管桩施工中经常出现的情况,来非常简单探究一下管桩沉桩施工的质量掌控,并针对经常出现问题不应采行的措施。4.1桩头碎裂4.1.1桩的制作质量劣造成问题再次发生沉箱前桩材虽展开了进场竣工验收,但是由于施工现场仅有能根据施工规范对成品桩展开外观质量检查,融合生产厂家获取的产品合格证判断成品桩材的质量。

桩材内在质量问题施工现场是很难检查的。比如:管桩制作时桩头相当严重跑完浆,构成空洞;桩身混凝土强度过于;预应力主筋的墩头高达桩端面等。

针对此类问题,不应在强化桩材外观检查的基础上,重点检查预应力主筋的墩头否高达桩端面以及桩法兰盘附近否经常出现空洞,对于桩法兰盘附近否经常出现空洞可根据敲打声音辨别。4.1.2超强形变起到使得桩头碎裂沉箱过程中桩覆以受到必要均匀分布的锤击力是成功沉桩的关键,长时间施工时桩顶应全面积均匀分布地忍受锤击,在桩覆以局部面积受力或忍受超强容许数量锤击的状态下,构成超强形变起到于桩覆以引发桩头毁坏。

引发桩覆以忍受超强形变起到主要有以下三个方面的原因:①偏心或局部受力构成超强形变起到。a桩覆以不平;b注射时桩锤、桩帽、桩身中心线不出同一直线上;c桩帽尺寸不合理或缓冲器措施不完备;d沉箱时桩身垂直度偏差超强规范等易构成桩覆以超强形变起到;②超负荷构成超强形变起到。a沉箱锤选型失当,锤击力远大于桩材的承受力;b遇上柔软障碍物时持续高档位猛打;c接桩施工或机械故障使得桩在薄粘土层中衰退过久,引发桩周摩阻力增大,为解决此摩阻力而用于低锤击能量沉箱;d地质勘察资料不许或缺乏引发设计犯规,为超过犯规的设计目的而擅自大能量沉桩等造成超负荷构成超强形变起到;③桩材再次发生疲惫毁坏。

桩锤选型失当,锤击力足以解决桩的地里阻力,在大数量锤击起到下,桩头区混凝土再次发生疲惫毁坏,这也印证了规范中对PHC桩锤击数容许的条文内容;施工中过分特别强调标高掌控或贯入度掌控也更容易引发沉桩锤击数过大使桩材再次发生疲惫毁坏。4.1.3锤击力缓冲器不做到构成桩覆以碎裂施工中沉箱锤的锤击力缓冲器问题必需不予高度重视,贯彻做好桩锤与桩帽之间、桩帽与桩覆以之间的缓冲器工作,不作到措施能干、及时替换缓冲垫等,否则将有可能造成桩头碎裂的质量问题再次发生。4.2桩身损坏脱落或经常出现横向裂纹4.2.1桩材在制作过程中所不存在的质量缺失是造成沉箱过程中经常出现桩身损坏脱落或经常出现横向裂纹的主要原因。桩材质量缺失展现出在:①桩外形尺寸偏差超强允许值,主要有桩身矢曲、桩法兰弯曲、预应力主钢筋墩头神出法兰盘外、桩管臂薄经常出现胜公差超强稍以及钢筋中空等;②桩材内在质量缺失则展现出在混凝土强度不符合设计、高压蒸养等生产工艺佳和钢材质量不存在质量缺失。

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桩材外在的质量缺失可以通过检验来找到,而内在的质量缺失在现场则很难被检查出来,某些断桩或经常出现纵裂等质量问题往往是由内在质量缺失所引起的。杜绝和增加质量缺失的有效地办法是自由选择质量平稳、信誉较好的桩材生产厂家。4.2.2沉箱施工失当引发的断桩或纵裂4.2.2.1沉桩过程中若桩身弯曲过大,在桩忍受锤击状态下,地面以上桩身因缺少侧向约束不易经常出现桩身线脚失稳而造成断桩;4.2.2.2预应力混凝土管桩设计一般使用电焊桩,电焊桩施工质量的优劣对桩身否脱落有必要的影响,有条件的情况下不应优先搭配自动焊接或半自动焊接,使接桩质量更加有确保;4.2.2.3桩材在集装箱、运送过程不规范操作者造成桩材在锤击前即经常出现裂纹,此裂纹在锤击起到下经常出现不断扩大并最后造成沉桩过程中经常出现断桩或桩身横向裂开;4.2.2.5多节桩接桩施工中,由于桩身不横向、接桩不直,桩中心线成折线形,锤击起到下有可能断桩;4.2.2.6沉箱过程中桩锤、桩身(或桩锤、送来桩器、桩身)中心线不出一条线上,偏击造成断桩、桩身横向裂开或桩头碎裂等质量问题;4.2.2.7沉箱施工不规范操作者,在沉桩过程中遇上未知障碍物或颗粒土层时,以及由于接桩施工、机械故障等沉桩中断时间过长构成桩周阻力增大时,持续用于大能量锤沉没桩,造成断桩再次发生;4.2.2.8不合理的沉箱施工路线、施工顺序导致后施工的桩浮桩艰难,擅自大能量沉桩造成断桩或桩覆以毁坏,布桩较密集时此问题特别是在显著。4.2.3地质及设计原因导致沉桩质量问题由于地质勘察的勘探孔不有可能做与桩设计同数量、同方位,这样就有可能经常出现地质勘察资料与实际地质情况不完全一致的情况,有可能经常出现桩钝实际已转入所持力层并合乎设计,而地质资料却指出桩钝还并未转入设计所持力层的问题。

此时若设计、监理等有关人员仍坚决原设计,则有可能经常出现桩因锤击过大而造成桩身混凝土经常出现疲惫毁坏而折断桩。施工规范规定沉箱停车锤掌控标准一般采行双控的原则,施工过程中不应灵活性掌控,若过分特别强调设计指标必需超过,则有可能导致桩忍受超量锤击而经常出现断桩等,当然为确保工程质量,对沉桩过程中经常出现的桩继续打不下去的假凝现象应予以高度重视。4.2.4开口桩桩尖沉桩太快导致桩经常出现横向裂纹对于子母型桩主要是由于沉桩时桩管内的空气受到断裂而将桩涨裂(预应力混凝土管桩环向抗拉性能很差,不易在不受纳时被拉裂而经常出现裂缝)。在低地下水位区预引孔开口桩沉桩施工时,桩管内不但有空气,还有水及部分泥巴联合挤压,这种情况将不会更加相当严重。

针对此问题我公司广泛采行在桩帽上开办浮气孔、掌控桩身沉桩速度的办法来解决问题,实践证明该办法是切实可行的。在设计接纳的情况下改为子母型桩为闭口型桩桩身经常出现纵裂现象不会显著好转。

4.3沉桩约将近设计掌控拒绝4.3.1勘查设计方面的原因,勘查资料太粗或有误,与实际地质情况再次发生较小的进出,使得桩钝实际早已转入持力层,而从勘查资料方面体现沉桩还将近设计标高;4.3.2桩锤陈旧、长时间倒数作业锤体痉挛或桩帽缓冲器层过薄,导致锤击力严重不足,另外桩锤选型不合理,进场的沉箱锤太小,导致锤击力严重不足。沉箱施工中锤击力严重不足是造成沉桩约将近设计掌控标高拒绝的直接原因;以及由于机械故障引发沉箱中途中断时间过长,故障回避后已无法之后施工等;4.3.3现场施工人员误将沉桩时遇上柔软的障碍物或厚度较小的硬隔层、桩钝遇上密实的粉土或粉细砂层等沉箱过程产生假凝现象解读为早已底约设计拒绝而提早暂停锤击,导致沉桩不符合要求;4.3.4桩头被打碎或桩身被停下来,无法之后注射从而所致沉桩约将近设计掌控拒绝;4.3.5布桩密集或沉箱顺序失当,采行或无意中构成封闭式沉箱路线,使后打的桩无法超过设计深度,并使再行打的桩下潜,相当严重时还导致断桩质量问题再次发生。4.5桩覆以偏位4.5.1施工人为因素导致的测量放线有误,或测量控制点并未展开定期校核、桩钝挂桩施工时对中工作不严肃,在刚开始施工时就祸根桩覆以偏位的质量隐患;4.5.2不合理的沉箱顺序失当施工顺序和施工路线,使得再行施工的桩位被挤动,特别是在硬土层中,再行施工的短小桩更容易跑位;4.5.3片面追求工期,一味减缓沉桩施工速度,沉箱速率过大引发沉箱区土体形变以及孔隙水压力激增,此土体形变以及孔隙水压力推展桩及桩间土再次发生移位;4.5.4不规范的基坑土方开凿,使得桩间土的形变和孔隙水压力不均衡地锐减,桩间土推展桩再次发生偏移、浮动等,相当严重时还有可能造成断桩问题再次发生;5施工质量控制措施5.1施工现场不应建立健全完备高效的工程质量保证体系和质量保证措施,强化施工人员的业务素质培育,教育作业人员竖立严苛的质量观念;5.2严格执行桩进场竣工验收制度,竣工验收继续执行施工规范,坚决不合格的桩不必。现场检验桩不但按规定桩的出厂合格证,还不应由制桩厂家开具桩身混凝土抗压强度报告,以及钢筋、水泥、砂石漆考试报告等质保资料,尽可能自由选择质保体系原始、质量平稳的桩材厂家供货;5.3根据工程地质勘察报告、桩的规格以及桩基设计条件,自由选择合理的施工机械(还包括打桩机、沉箱锤及喂桩机械),桩锤与桩帽、桩帽(送来桩器)与桩之间保持良好的弹性认识;5.4桩吊运过程中除坚决轻装重运、较慢行经外,还不应留意吊桩的索具长度,维持桩身与钢丝绳的夹角不大于45;5.5挂桩时不应调校桩架及桩身垂直度,对于一般土质而言桩钝地里1/4-1/3桩长后不应再行擅自调校桩身垂直度,否则有可能再次发生断桩;若桩身弯曲过大必需校正时,不应在拿起桩尖用碎石或河砂填充桩孔后新的插桩;5.6电焊桩不应使用试桩确认时的施工参数(施焊电流及施焊层数,桩锤选型亦然),焊已完成后,宜将焊缝加热10-15分钟到大自然温度后再行沉箱,以免焊完既打导致焊缝遇水再次发生淬火现象;5.7送来桩施工前应再行在桩覆以特纸垫等缓冲器设施,然后再行套送桩器送来桩。

送来桩时不应仔细观察桩顶及送来桩器否再次发生晃动,若晃动则不应及时调整打桩机以使桩覆以、送来桩器不再次发生晃动为原则,保证送来桩顺利进行;5.8桩身经常出现严重横向裂缝时,可采行在桩身特钢板筒以之后沉桩。纵向裂缝则有可能造成断桩,建议经常出现裂缝时桩材不必;5.9关于大面积软土区浮桩经常出现桩体突起、桩身弯曲及桩拉断等问题,可使用合理的沉桩工艺、沉箱路线、容许沉桩速率以及使用桩位预引孔、沉箱区设置获释孔辅助方法沉桩等办法来解决问题,实践证明上述方法是适当不切实际的;5.10预应力混凝土开口管桩沉箱施工时,为避免桩管内气体、水及泥巴(预引孔施工时)因传输而将桩涨裂,可在桩帽上开办透气/水孔,透气/水孔的面积不应大于桩内横截面面积的2倍,以使桩管内的气体或水、泥巴在沉桩时能及时成功地排泄;也可将预引桩孔中的水灌入后再行沉箱或改为开口型桩为闭口型桩,同时掌控沉桩速度。5建议与设想对于软土区大面积密集型桩基,建议设计部门使用长而稀的设计布桩原则,充分发挥预应力混凝土管桩本身强度低的特点,尽可能使用端承桩或末端梁摩擦桩。

根据我们的施工实践经验,稠密的布桩不利于工程质量掌控。同时期望建设单位考虑到合理的施工工期,不能过分传输建设工期。

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