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1、锤击预应力高强混凝土管桩施工工法编写单位：中冶京唐路桥工程公司日 期：2007 年 11 月1目 录前 言 .21 工法特点 .22 适用范围 .23 工艺原理 .34 工艺流程及操作要点 .35 材料与设备 .76 质量控制 .87 安全措施 .98 环保措施 .109 效益分析 .1110 工程实例 .112前 言预应力高强混凝土管桩（PHC 桩）因其单桩承载力高，施工周期短等特点，在我国乃至世界建筑领域的地基处理工程中被越来越广泛的应用。 在承德新新钒钛钢铁有限公司工程、中冶京唐曹妃甸工业园工程、唐山中厚板材有限公司一期配套项目 3500mm 中厚板工程中我们采用了锤击管桩进行桩基础施工
2、，经检验证明该工艺是成功的，并取得了较好的经济效益和社会效益。1 工法特点1.0.1 应用范围广在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩的承载能力，单桩可接成任意长度，不受施工机械能力和施工条件局限，既适用于多层建筑，也适用于 50层以下的高层建筑。 1.0.2 质量可靠桩体采用工厂化生产，其混凝土强度等级不低于 C80，单桩承载力高，桩身质量可靠。只要严格执行沉桩操作规程，成桩质量较好，沉桩后桩长和桩身质量可用直接手段进行检测。桩身耐锤击和抗裂性好，穿透力强。 1.0.3 造价低廉管桩单位承载力造价较低，仅为钢桩的 13-23，为灌注桩的 3/4，并节省钢
3、材。 1.0.4 环保性高施工速度快，文明施工，无泥浆排放。2 适用范围锤击管桩适用性较强，多用于粉土、粘土、人工填土、淤泥质土、砂土、黄土等土层中。预应力管桩最适宜用在基岩埋藏深、强风化岩层或风化残积土层厚的地质条件。管桩的穿透能力一般说是很强的，但有一些地质条件是不宜使用的，如：石灰岩地层不宜应用、孤石和障碍物多的地层不宜应用、有坚硬隔层时不宜应用或慎用。33 工艺原理由打桩架和筒式柴油锤组成该工艺主要施工设备，打桩架实际是一台打桩专用的起重和导向设备，桩锤用来产生沉桩所需的能量。锤的冲击体在圆筒形的气缸内，根据二冲程柴油发动机的原理，以轻质柴油为燃料，利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动
4、力，引起锤头跳动夯击桩顶，使桩体逐渐沉入土层中。4 工艺流程及操作要点4.1 工艺流程4.2 操作要点4.2.1 施工准备1 整平场地，清除桩基范围内的高空、地面、地下障碍物；架空高压线距打桩架不得小于10m；修设桩机进出、行走道路，做好排水措施。2 按图纸布置进行测量放线，定出桩基轴线，先定出中心，再引出两侧，并将桩的准确位置测设到地面，每一个桩位打一个小木桩；并测出每个桩位的实际标高，场地外设 23 个水准点，以便随时检查之用。3 检查桩的质量，将需用的桩按平面布置图堆放在打桩机附近，不合格的桩不能运至打桩现场。4 选择打桩设备1）桩架的选择桩架的型号、安装和准备工作对打桩效率有很大影响。
5、主要分为三点支撑履带打桩机或步履式打桩机。打桩机的桩架由支架、导向杆、起吊设备、动力设备、移动装备等组成，桩架分节组装，选择桩架高度按桩长+滑轮组高+桩锤帽高度+起吊施工准备 测量定位 底桩就位，对中调直 锤击沉桩接桩 再锤击、接桩 打至持力层 收锤图 4.1.1 工艺流程图4移位高度的总和另加 0.51m 的富余量。打桩机的桩架必须具有足够的承载力、刚度和稳定性，并应与所挂桩锤相匹配。本工法桩架选用 DH558 型履带行走式桩架，其最大特点是移动灵活，使用方便，运行机构为履带，对路面要求比较低。2）桩锤的选择 选择桩锤时，必须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、入土长度、结构形式以及土质等条件，并
6、掌握各种锤的特性。桩锤的夯击能量必须克服桩的贯入阻力，包括克服桩尖阻力、桩侧摩阻力和桩的回弹产生的能量损失等。如果桩锤的能量不能满足上述要求，则会引起桩头部的局部压曲，难以将桩送到设计标高。桩锤分为落锤、气动锤、柴油锤、液压锤等类型。以上几种桩锤中，柴油锤爆发力强，锤击能量大，功效高，锤击作用时间比自由落锤作用时间长，因此锤击应力相应低一些，冲击体冲击距离（原距）随桩阻力的大小而自动调整，比较适合于管桩的施打。针对承德、京唐港、曹妃甸工程的特点，主要选用 8.0t、5.0t 筒式柴油锤。 3）桩帽和垫层桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性。桩帽宜做成圆筒型，套桩头用的筒体深度宜为3540cm。内径
7、应比管桩外径大 23cm，并设有导向角与桩架导轨相连，保证与柴油锤的中心线重合。桩帽应设有桩垫层和锤垫层两部分。 “锤垫”设在桩帽的上部，是保护柴油锤和桩头的，一般用竖纹硬木或盘圆层叠的钢丝绳制作，厚度宜取 1520cm。 “桩垫”设在桩帽的下部套筒的里面，与管桩顶部相接触，它可以延长锤击作用时间，降低锤击应力，保护桩头，一般是用麻袋、硬纸板、水泥纸袋、胶合板等材料制作，要求厚度均匀，软硬合适，锤击后压实厚度不应小于 12cm。桩 帽 示 意 图平 整 的 硬 木 垫 层肋 板 12钢 板 554）送桩器送桩器宜做成圆筒形，并有足够的强度、刚度和耐打性。长度宜做成送桩深度的 1.5 倍，应与管
8、桩匹配，本工法采用套筒式送桩器，套筒深度宜取 250350mm，内径应比管桩外径大 2030mm。5 检查打桩机设备及起重工具；进行设备架立组装和试打桩。在桩架上设置标尺或在桩的侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。6 打桩场地建（构）筑物有防震要求时，应采取必要的防护措施。7 学习、熟悉桩基施工图纸，并进行会审；做好技术交底，特别是地质情况、设计要求、操作规程和安全措施的交底。4.2.2 测量定位测定桩位时，应有专职测量员在桩位中心打入一根长约 30cm 的细钢筋，露出地面约 58cm 并扎红布条作为“样桩” 。4.2.3 底桩就位，对中、调直管桩就位时，由于其重量轻、节长较短，一般应用单点
9、吊装。吊桩时应先将桩头送入桩帽，再用人工辅助桩管下端将桩尖对中“样桩” 。并注意保证桩身垂直度偏差不得大于 0.5，还应使桩身、桩帽和桩锤的中心线重合。4.2.4 锤击沉桩1 在预应力管桩施工时，要特别注意安全。打第一节桩时必须采用桩锤自重或冷锤（不挂档位）图 4.2.1-1 桩帽示意图图 4.2.1-2 送桩器示意图6将桩徐徐打入，直至管桩沉到某一深度不动为止，同时用仪器观察管桩的中心位置和角度，确认无误后，再转为正常施打，必要时，宜拔出重插，直至满足设计要求。2 正常打桩宜采用重锤低击，打桩顺序应根据桩的密集程度及周围建（构）筑物的关系确定： 1）若桩较密集场地且距周围建（构）筑物较远，施
10、工场地开阔时宜从中间向四周进行。 2）若桩较密集场地狭长，两端距建（构）筑物较远时，宜从中间向两端进行。3）若桩较密集且一侧靠近建筑物时，宜从毗邻建筑物的一侧开始，由近及远地进行。 4）根据桩入土深度，宜先长后短。5）根据管桩规格，宜先大后小。6）根据高层建筑塔楼(高层）与群房（低层）的关系，宜先高后低。图 4.2.4 打桩顺序和土体挤密情况示意图74.2.5 接桩预应力管桩的接头，用端头板四周一圈开坡口进行电焊连接。当底桩桩头被沉至离地面0.51.0m 时，可用钢丝刷将两个对接桩头上的泥土、铁锈刷净，露出金属光泽，然后在四周均匀对称点焊 46 点，待桩固定后拆除夹具在正式焊接。为防止产生接桩
11、偏斜，应用两个焊工对称操作，焊接层数不小于三层，待焊缝冷却 810min 后便可继续锤击沉桩。4.2.6 送桩对承载力较大的摩擦端承桩，送桩深度不宜过大，否则桩头容易被打碎，桩顶位移也大。打桩至送桩宜连续进行，防止周围土体固结，承载力增加而使沉桩困难。4.2.7 收锤收锤标准对打桩工程质量起着至关重要的作用，收锤标准定得恰当可以满足设计要求的承载力，减少打桩破损率，保证桩身质量。设计明确规定以桩端标高作控制的摩擦桩，除应保证设计桩长外，尚应按设计、施工等部门共同确认的收锤标准收锤。 一般情况下施工中常以最后贯入度作为标准进行收锤，但最后贯入度是受外界影响较大的一个变量。柴油锤型号不同，贯入度不
12、一样；桩长不同，贯入度不同；不同时间测得的贯入度不同；因此，收锤标准应根据场地工程地质条件、单桩承载力设计值、桩入土深度、总锤击数、每米沉桩锤击数及最后 1m 沉桩锤击数、桩端持力层的岩土类别及桩尖进入持力层深度等指标给出。正常情况下，最后贯入度不宜小于 20mm10 击；当持力层为较薄的强风化岩层且上覆土层较软弱时，最后贯入度可适当减少，但不宜小于 15mm10 击。4.3 桩与基础的连接桩与基础的连接是整个基础施工中的关键工序之一，必须认真进行，具体参照预应力混凝土管桩图集 （03SG409）施工。5 材料与设备5.1 材料5.1.1 桩体PHCAB600（110） 、PHCAB500（1
13、00） 、PHCAB400（80）85.1.2 桩尖开口型桩尖，具体参照天津市工程建设标准设计图集 （02G10） 。5.2 机具设备本工法需要的主要机具设备为：DH558 打桩架 4 台；筒式柴油锤 6 个（8.0t4 个、5.0t2 个） ；15t 吊车 2 台；推土机 1 辆；接桩电焊机具 8 套、送桩器 4 个。6 质量控制本工法质量标准按预应力钢筋混凝土管柱桩施工技术规程 （YBJ235-91） 、 建筑桩基技术规范 （JGJ94-94） 、 建筑地基基础工程施工质量验收规范 （GB50202-2002） 、 工程测量规范及条文说明 （GB50026-93）执行。6.1 预应力管桩质量检验标准6.1.1 成品桩质量外径无蜂窝、露筋、裂缝、色感均匀、桩顶处
