浅谈预应力高强混凝土管桩(PHC桩)
一、管桩简介 1、适用范围 预应力高强混凝土管桩适用于非抗震和抗震设防烈度6度、7度地区,工业与民用建筑中仅承受竖向荷载的低承台桩基工程。(如用于抗震设防烈度8度的地区或有水平荷载作用时应经过验算后才可以使用) 2、管桩的规格和力学性能 管桩外径:300mm~1000mm;管桩壁厚:70 mm~130 mm;单节桩长:小于等于15m(具体长度可根据设计桩长由厂家加工定做)。 受力类型:摩擦受力、端承受力、通过摩擦和端承共同受力。(当管桩用于摩擦型桩时,桩的长径比不宜大于100;用于端承型桩时,桩的长径比不宜大于80) 混凝土强度等级:C80;桩体配有预应力钢筋和螺旋筋,每节管桩两端设有桩套箍和端板;管桩理论重量:131kg/m~924kg/m; 桩身结构竖向承载力设计最大值Rp:8900 KN;管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Ra:6600 KN。 二、工程介绍 衡水市体育休闲广场北侧改建工程2号楼,地下1层,地上主楼17层,附属楼2层,建筑面积约7304平方米,建筑高度58.75m;预应力高强混凝土管桩基础,设计桩径500mm,管桩壁厚125mm,混凝土强度C80,桩长分18m(工程桩)和20m(试桩)两种,桩端持力层为第七层粉土,主楼下工程桩的单桩竖向承载力特征值为1590KN,附属楼下工程桩的单桩竖向承载力特征值为1300KN。共104根工程桩,其中试桩4根。施工工期为10天。 三、沉桩施工 1、工艺流程 测量放线——桩机就位——吊桩对中——垂直控制——沉桩贯入——吊桩接桩——垂直控制——沉桩贯入——成桩 2、施工过程 1.1、施工准备 因施工现场周边为居民区楼房,故采用静压法施工,现场配备了1台ZYJ800B液压静力压桩机(抱压式,液压机构分2缸工作和4缸工作两种工作方式),现场制作了开口型桩尖,使用一节预应力高强混凝土管桩作为送桩器。 1.2、定位测量 根据规划要求,按照设计图纸放线,并进行复核。 1.3、沉桩顺序 工程现场东西两侧均有建筑物,为减少沉桩对两侧建筑的影响,采用了先两侧最后由北向南的沉桩顺序,并在两侧建筑物附近布置了沉降观测点,施工中通过水准仪观测。 1.4、沉桩 静力压桩机吊桩就位后,用经纬仪从两各方向上控制好垂直度,匀速下压,初始土体阻力小,用2缸加载压入,随土体阻力增大到一定时,再采用4缸加载压入,压桩至设计标高或压桩动阻力达到设计要求时停压。如初始采用4缸加载压入易造成桩身破损。 1.5、接桩 管桩拼接采用焊接,接桩前在下节桩头处设置导向箍,将上下两节桩对直,用铁刷将上下端板表面清理干净,坡口处清除油污和铁锈刷至露出金属光泽。焊条选用E-43。焊接时先在坡口圆周上对称点焊4点~6点,待上下桩节固定后拆除导向箍再分层、对称施焊。焊接采用手工焊接,焊接层数分三层,内层焊渣清理干净后施焊外一层,保证焊缝饱满、连续,且根部焊透。焊接接头在自然冷却后沉桩,冷却时间大于8min。 1.6、验桩 开槽前本工程对四根试桩进行了单桩竖向抗压静载试验,在单桩竖向抗压极限承载力(2倍单桩竖向抗压承载力特征值)的作用下均未发生破坏现象,所测各桩单桩竖向抗压承载力特征值均满足设计要求。为检测桩身完整性,根据设计要求对总桩数30%的工程桩进行了低应变动测,所测各桩全部合格。 1.7、截桩 开槽后为确保截桩后管桩的质量,采用锯桩器截桩。 四、施工注意事项 1、准备阶段 1.1根据工程现场的实际情况编制详细的施工组织设计。 1.2根据设计文件、工程勘察报告、施工场地周边环境选择合适的沉桩机械。压桩机上的压力表要进行校核,以保证记录数据的准确性。 1.3根据地质条件和设计要求制备桩尖、桩帽或送桩器。《预应力混凝土管桩》03SG409中有两种桩尖形式:十字型桩尖和开口型桩尖。(见详图)桩帽或送桩器应与管桩匹配做成圆筒形,并应有足够的强度、刚度和耐打性。 2、试桩阶段 2.1如设计有试桩,在工程桩施工前,先沉试桩,发现问题及时与设计单位沟通,以便进行设计变更修正。 工程桩施工前,按设计要求先压了1根试桩(设计桩长20m(11/9),单桩竖向承载力特征值:1590KN),压至桩顶设计标高后,经静载试验确定试桩的单桩承载力极限值约2000KN,不满足设计要求。(《建筑桩基检测技术规范》规定:单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值)。 经设计单位研究决定:“根据2号楼的土层分布情况,调整桩基持力层和桩长,选择第9层作为桩基持力层,同时增大单桩承载力;为了大致判断单桩承载力的大小,在原试桩的上节桩上加一节9m长的桩,然后压入至桩顶设计标高,要求记录起始压桩动阻力和过程中每米长度的压桩动阻力,以便确定2号楼其他桩的桩长和桩基承载力;压桩过程中如压桩阻力(压桩机压力表显示的读数)达到5200KN,可停止压桩,认为承载力满足要求”。 经复压试桩出现了压桩未到桩顶设计标高时,压桩动阻力达到5200KN,承载力满足要求。经设计变更,重新调整了桩位布置,总桩数由原来的104根减少到90根,每根工程桩的桩长增加了9m,附属楼下的工程桩单桩竖向承载力特征值为1300KN,主楼下的工程桩的单桩竖向承载力特征值增加为2200KN。 3、沉桩阶段 3.1、施工单位在开工前应根据现场的实际情况,合理安排沉桩顺序,并布置沉降观察点,进行沉降观察,减少沉桩对周围地基土的影响。对于密集桩群,应自中间向两个方向或向四周对称施工;当一侧毗邻建筑物时,应由毗邻建筑物处向另一方向施工;如管桩设计标高不同时,根据设计标高,宜先深后浅。 3.2、垂直度控制 第一节管桩插入地面时的垂直度偏差不得超过0.5%,桩帽或送桩器应与桩身在同一中心线上;沉桩过程中,如桩身垂直度偏差超过1%时,应找出原因并设法纠正;当桩尖进入较硬土层后,严禁移动桩架等强行回扳的方法纠偏。 3.3、管桩拼接 上、下节桩拼接成整桩时,宜采用端板焊接连接,接头连接强度应不小于管桩桩身强度。(管桩用作受拉(抗拔)桩时,宜优先选用机械快速接头连接) 接桩时,其入土部分管桩的桩头宜高出地面0.5m~1.0m;下节桩的桩头处宜设导向箍,以便于上节桩就位。接桩时上下节桩段应保持对直,错位偏差不宜大于2mm。 3.4、沉桩控制 沉桩施工必须严格按照《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的要求执行,沉桩必须控制速率。每一根桩应一次性连续打(压)到底,接桩、送桩应连续进行,尽量减少中间停歇时间;沉桩过程中,出现贯入度反复、桩身倾斜、位移、桩身或桩顶破坏等异常情况时,应停止沉桩,待查明原因并进行必要处理后,方可继续进行施工。 4、现场资料 施工资料应包括:原材料试验报告和产品合格证、工程定位测量及复测记录、隐蔽工程检验记录(如接桩焊接记录)、沉桩施工记录等资料。 五、优缺点 优点:静压法施工预应力高强混凝土管桩较混凝土灌注桩具有承载力高,噪音小,质量易控制,无污染,工期短,对周围建筑物变形影响小等优点。 缺点:施工机械重量大,易受场地和道路运输的限制。