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1、公路预应力砼管桩的施工控制 于 涛（中交第四航务工程勘察设计院江苏分院）摘要：对先张法预应力混凝土（PTC）管桩在公路工程软基处理的检测、工艺流程、施工、质量管理进行全面的介绍。一PTC管桩的施工方法PTC 管桩的施工办法均为将预先制好的PTC 管桩以不同的沉桩方式（设备）沉入地基内达到所需要的深度。 1. 锤击法：锤击法沉桩是通过锤击将预制桩沉入地基。这种施工方法适用于桩径较小（一般直径在0.6m以下，但国内最大管桩直径已达1m），地基土质为可塑状粘性土、砂性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况。打入桩伴有较大的振动和噪音，不宜在城市附近采用；2. 振动法：振动法沉桩是
2、将大功率的振动打桩机安装在桩顶，一方面利用振动以减小土对桩的阻力，另一方面用向下的振动力使桩沉入土中。振动下沉桩适用于土的抗剪强度受振动时有较大降低的砂土等地基，无法在深厚的软粘土地基中使用；3. 静力法：静力压桩是借助桩架自重及桩架上的压重，通过液压或滑轮组提供的静反力将预制桩压入土中。适用于较均质的可塑状粘性土地基，对于砂土及其他较坚硬土层，由于压桩阻力大而不宜采用。静力压桩在施工过程中无振动、无噪声，并能避免锤击时桩顶及桩身的损伤，但较长桩分节压入时受压桩架高度的限制，使接头变多会影响压桩的效率。因静力法施工是PTC 管桩用于公路复合地基的主要施工方法，故本文以静力法施工的PTC 管桩为
3、研究对象。 二材料与设备2.1 材料 PTC 管桩的质量要求：工程采用的PTC管桩桩径、壁厚、混凝土强度等级等需符合先张法预应力混凝土薄壁管桩GB13476-1999标准，达到合格品等级以上。 2.2 设备 PTC桩的静力法施工必须配备性能可靠、符合标准、种类齐全的施工机械和设备，在施工前做好机械设备的保养、试机工作，确保在施工期间正常作业。设备采用汽运至施工现场，用汽吊装卸，到现场后在施工段落场地上进行拼装，发电机组和其他辅助设备通过汽运至施工现场。需配置的主要施工机械和设备如下：a. 静力压桩机：要求静压机压桩力大于150 T（特殊地质状况另行确定），压桩速度1 m/min，一次压桩行程1
4、.5 m2.0 m，静压机自带压力表并经过标定；对承包人使用的非定型产品或自行改装的设备，应坚决予以清场；b. 起重机（起吊重量3 T）；长挂车；推土机；振动压路机；引孔机； 电焊机；c. 水准仪；经纬仪；皮尺；直尺；3m直尺；锤球绳。三施工准备与试桩3.1 施工组织设计准备施工单位在开工前，应根据工程地质勘察报告和PTC桩的设计资料在原投标文件的基础上编制详细具体的施工组织设计，要求有完整的质量管理和质量保证体系，在质量控制、安全保障、工期、人员、设备、材料等方面提出完整的实施计划和措施，责任到人，使PTC桩现场施工一直处于受控状态。3.2 施工现场的清理与准备1先清除地表的杂草、树根、耕植
5、土等，整平地表。在路基外侧开挖临时排水边沟。临时排水边沟不能和农田排灌沟渠共用，在施工期间不能长期积水；2翻松地表土，整平压实，每层压实厚度不大于20cm，压实度达到85%，并形成不小于2%的外向横坡。必要时铺设碎石垫层；3填筑素土或灰土至整平高程后压实，压实度85%，并形成不小于2%的外向横坡；4施工现场必须确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷；5施工便道应能确保管桩设备及施工机械的进出，同时应满足管桩运输车辆的进出，为确保在雨季及下雨天工程的正常施工，必须确保便道的畅通，为此须加强便道的表面硬化和日常的管理、维修。3.3 PTC管桩的运输、起吊和堆放技术要求PTC管桩由于长
6、细比大、自重大，在起吊、运输过程中过大的动荷载易使PTC桩产生环裂，故PTC管桩的运输、起吊、堆放应满足以下技术要求：1. 运输：汽车运输时用长挂车，桩的悬臂不超过1.5 m，在汽车运输时，应该绑固、分层叠放并错位布置，不宜超过5层；2. 起吊：正确的起吊方式是两支点法或两头勾吊法，并在吊装过程中轻吊轻放，禁止采用拖吊的方法，避免产生较大的动荷载。在工地现场起吊时，必须有安全员在现场组织实施，监理进行旁站监督；3. 堆放：管桩应按规格类型分别堆放，多层堆放时堆放层数不得超过规定要求，堆桩场地应坚实平整，并采可靠的防滚、防滑措施，且要采取两点支垫，垫木应有足够强度，并保持在同一水平面上；而方桩桩
7、身下应采取垫木两点支垫，支垫位置应满足规范要求，多层堆放时堆放层数不得超过规定要求且上下层的垫木应对齐。具体现场质量及检验要求如表2：表2 PTC桩的运输、起吊和堆放质量及检验要求检查项目质量要求检查规定检查频率检查方法1. 管桩运输运输时的桩悬臂长度1.5 m随时皮尺测量2. 管桩堆放场地坚实平整或垫木随时目测3. 管桩堆高5层随时目测4. 起吊方式二端起吊随时目测3.4 工艺性试桩工艺性试桩是确定PTC桩施工的各项参数的重要环节，所确定的各项参数包括管桩静压时的压力、压桩阻力，以及达到持力层标高后，压力表读数能否满足设计极限承载力。四施工阶段4. 1 施工流程图测量定位布桩桩机就位吊装管桩
8、管桩对中调直静压管桩接桩（如果需要）并检查焊接情况静压管桩送桩到位后终止压桩桩质量检验开挖桩帽基坑并检验桩帽钢筋网片加工、安装浇注桩帽混凝土养护铺筑垫层铺钢塑格栅铺筑第二层垫层报验4.2 沉桩施工1、桩位放样根据设计文件和技术交底所确定的坐标控制点和水准点进行桩位放样，采用全站仪和经纬仪配合定出桩位，放样前，应根据设计文件的“特殊路基设计图”，并上报监理组审核；放样时，先用全站仪定出路线轴线控制桩和处理宽度边线控制桩，再用经纬仪按预应力管桩平面布置图详细放出每个桩位，用消石灰作出桩位的圆形标记，圆心位置用小木桩作醒目标记，并做好护桩；对于桥头段，在管桩施工前，先对桥台钻孔灌注桩放样，根据需要适
9、当调整PTC管桩布设间距，PTC管桩与桥台灌注桩之间净距保证不小于2.5m，管桩应从桥台部位向背离桥台方向施工；对于箱涵段，PTC管桩呈正方形布设，构造物基础下沿构造物轴线方向，并对称于轴线布设，构造物基础外管桩沿路线法向布设，交界处布置有冲突的桩可适当调整位置和桩帽方向。2、桩机就位、压桩顺序桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。PTC管桩根据设计文件中的设计桩长进行长度匹配组合。原则上桩基深度36 m，不超过4节桩组合；24 m桩基深度36 m，不超过3节桩组合；桩基深度24 m，不超过2节桩组合；桩基深度12 m，
10、不超过1节桩。PTC桩的横向打设顺序应按先路中、再两侧隔行跳打的顺序；纵向打设顺序应从桥头向路基方向隔行跳打的顺序，以便避免出现严重的桥土效应，并按照“长桩在下、短桩在上”的原则压入。3、压桩用钢丝绳捆绑桩身单点起吊，平稳移入桩机，桩机调平并与设计桩位对中，然后进行桩体垂直度检验，保证桩体垂直度偏差不大于桩长的1%。压桩时液压抱桩器的握桩力应控制在812kPa范围内，防止握力过大造成爆桩，压桩速度应不大于10m/min，保持连续匀速压桩一次到位。如果发现压桩过程中桩体偏心，应随时进行垂直度调整，发现进桩困难时应放慢压桩速度。4、接桩及焊接接桩时其桩头应高出地面1.0m左右。接桩前下节桩的桩头加
11、上定位板，然后将上节桩吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，其错位偏差不应大于2mm。上下桩如有空隙，用锲形铁片全部垫实焊接牢固：管桩焊接之前，上下端表面用铁刷清理干净，直至其坡口处刷出金属光泽；焊接时应分层焊接，在坡口四周先对称点焊6点，焊接由两个焊工对称进行。焊接应注意以下及格方面：焊接层数不得少于2层，每层焊接厚度应均匀，每层间的焊渣必须清楚干净，方能焊接下一层；坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度应高出坡口1mm；焊缝必须每层检查，焊缝不应有夹渣、气孔等缺陷，满足钢结构工程施工质量验收规范(GB 502052001)二级焊缝要求（焊缝内部缺陷按二级检验，外观缺陷也按二级检验）；焊接好的
12、桩接头应自然冷却，冷却时间至少8min，严禁用水冷却；对接头钢箍扩焊缝，须涂刷防锈涂料；对接头外露金属部分，在打入之前应再次涂刷防锈涂料。5、终止压桩遇到下列情况之一时，应暂停压桩，并及时与监理、设计、业主、地堪等有关方研究、处理： 1）压力值突然下降，沉降量突然增大； 2）桩身混凝土剥落、破碎； 3）桩身突然倾斜、跑位，桩周涌水； 4）地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大； 5）按设计图要求的桩长压桩，压桩力未达到设计值；6）单桩承载力已满足设计值，压桩长度未达到设计要求。6、送桩或截桩送桩前用水准仪确定地面标高，在送桩杆上作记号，送桩过程中进行跟踪，动态检查送桩深度。送桩器下端宜设置桩垫，桩垫
13、厚度均匀并与桩顶全断面接触。如需截桩，应有确保截桩后管桩质量的措施，严禁使用大锤硬砸，应先将不需要截除的桩身端部用钢抱箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿槽打穿后，用锤打下，用气割法切断钢筋。4.3 桩帽施工1、PTC桩施工结束后，报请监理验收及进行复合地基承载力检测，合格后再进行桩帽施工； 2、在桩头位置开挖已填筑的土层，开挖的长度、宽度和深度依照桩帽设计尺寸及桩顶设计高程为依据，开挖后进行修整，形成土模；3、在桩头向下30cm下入木塞，保持木塞稳定，不得产生滑移，按设计要求帮扎桩内连接钢筋笼和桩帽钢筋要求绑扎钢筋，严格控制保护层厚度，检验合格后浇注混凝土并养护。4.4 碎石垫层和钢塑格栅施工1、在桩帽
14、混凝土强度达到要求，桩帽挖出的土清理干净后，铺筑第一层碎石，推土机整平，碎石缝隙用石屑填充，以激振力200KN以上的振动压路机先稳压12遍，再振压34遍。2、第一层碎石垫层检验合格后铺筑第一层钢塑格栅，钢塑格栅与其下的碎石垫层贴合紧密平整，不得扭曲、折皱。在路堤每边各留一定长度，回折覆裹在已压实的碎石层上，裸露部分用土完全覆盖。钢塑格栅纵横向搭接长度300600mm，当采用缝接时宽度不小于50mm，缝接强度不低于钢塑格栅抗拉强度。3、钢塑格栅经检验合格后，铺筑第二层碎石垫层。五质量控制与检测5.1 质量控制流程图桩基施工质量控制过程可分为施工前、施工中及施工后质量控制，下图是桩基工程的质量形成
15、过程及控制过程。施工前质量控制开工前准备提交开工报告审查开工报告（监理单位）桩基施工施工中质量控制监理监督施工单位自检否返工工序合格？是下道工序工程竣工施 工 后 质 量 控 制基础开挖后验收按设计方的加固方案进行处理桩位偏差超出规范？桩顶标高偏差超出规范？否是验收完成竣工资料归挡及提交工程移交5.2 质量控制1、原材料、半成品或构配件的质量控制预制桩质量的好坏是桩基工程总体质量的基本保障，进场验收时，既要检查质保资料，如材料质保书、出厂合格证及检测报告等三证，又要检查外观质量，只有全部合格后方能进场堆放使用，不合格桩坚决不使用，并责令退场。具体检查方法一般采用目测法、量测法和实验法，见表一。管桩外观检查质量标准、允许偏差及具体方法详见表二、表三、表四、表五。表一 质量检查一般方法检验方法定 义具 体 内 容目 测 法凭感官检查、即根据质量要求，采用看、摸、敲、照等手法
