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1、顺德演艺中心工程 预应力管桩的施工 和常见质量问题的处理 作者：瞿明海 预应力混凝土管桩是采用离心脱水密实成型工艺 原理，先张法施加预应力，达到规定的强度后放张预 应力筋，再进行蒸压养护成形的一种预制混凝土桩。 作为一种常见的桩型，预应力管桩具有强度高、 承压性能好、施工速度快等特点，适用于一般黏性土 及填土、淤泥和淤泥质土、粉土、非自重湿陷性黄土 等土层中使用，大量应用于各种建筑的基础中。特别 是沿海地区，由于软弱土层厚、持力层埋藏较深，更 适合于采用预应力管桩作为建筑的桩基础。 顺德演艺中心工程，分为大剧院、音乐厅、音乐 学院副楼等三个子单位工程。其中大剧院地上五层、地 下一层，局部三层，
2、管桩总根数797根；音乐厅地上 三层，地下一层，管桩总根数144根；音乐学院副楼 地上一层，管桩总根数146根。 本工程地质条件复杂，根据勘察报告显示，地下岩 层层面起伏大，软弱土层厚（主要为淤泥和淤泥质 土），多半部位是通过软弱土层后直接进入岩层，没 有中间环节。为此，管桩设计时，采取了特殊的桩尖， 而不是常见的十字桩尖（详见后附施工图）。 一、预应力管桩的材料要求一、预应力管桩的材料要求 1、品种规格、品种规格 按照混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩（PC） 和预应力高强混凝土管桩（PHC）两种。 按管桩的抗弯性能或混凝土有效预压应力值分为A 型、AB型、B型和C型。 按管桩外径分为300
3、1000mm等规格，壁厚为 60130mm。 按管桩的外观质量和尺寸偏差分为优等品、一等 品和合格品。 管桩标记符号： 管桩品种类型外径壁厚长度 生产日期 例如： PHCAB80013012 2002.11.06 2、质量要求、质量要求 预应力管桩的质量必须符合国家标准和施工质量 验收规范的规定，进厂时应附有出厂合格证。PC桩 的混凝土强度等级不得低于C50，PHC桩的混凝土强 度等级不得低于C80。 预应力管桩的外观质量应符合下表的规定。 预应力管桩的外观质量表预应力管桩的外观质量表 预应力管桩的尺寸允许偏差及检查方法应符合下表的规定。 预应力管桩的尺寸允许偏差及检查方法预应力管桩的尺寸允许
4、偏差及检查方法 二、施工关键要求二、施工关键要求 1、技术关键要求、技术关键要求 （1）场地应碾压平整，地基承载力不小于0.2 0.3MPa，打桩前应认真检查施工设备，将导杆调直。 （2）按施工方案合理安排打桩路线，避免压桩及 挤桩。 （3）桩位放样应采用不同方法二次核样。桩身倾 斜率应控制在：底桩倾斜率0.5，其余桩倾斜率 0.8。 （4）桩间距小于3.5d（d：桩径）时，宜采用跳 打，应控制每天打桩根数，同一区域内不宜超过12根 桩，避免桩体上浮，桩身倾斜。 （5）施打时应保证桩锤、桩帽、桩身中心线在同 一条直线上，保证打桩时不偏心受力。 （6）打底桩时应采用锤重或冷锤（不挂档位）施 工，
5、将底桩徐徐打入，调直桩身垂直度，遇地下障碍 物及时清理后再重新施工。 （7）接桩时焊缝要连续饱满，焊渣要清除；焊接 自然冷却时间应不少于1min，地下水位较高的应适当 延长冷却时间，避免焊缝遇水如淬火易脆裂；对接后 间隙要用不超过5mm钢片数填，保证打桩时桩顶不偏 心受力；避免接头脱节。 2、质量关键要求、质量关键要求 （1）PC桩一般采用常压蒸汽养护，一般要经过 28d才可以运输使用。PHC桩一般脱模后进高压釜经 10个大气压，180左右的高温高压蒸汽养护，从成 形到运输使用的时间只需34d。因此，可根据实际 工程的需要选择管桩类型，保证预应力管桩强度达到 设计强度的100后才开始打桩。 （
6、2）严格管桩生产制作及养护工艺，认真按标准 检查管桩各项指标，符合要求的才能使用，避免因管 桩制作及养护工艺不当，混凝土龄期不够，导致桩顶 破碎以及桩身断裂。 （3）对照地质资料及按设计及规范要求合理选用 施工机具，采用“重锤低击”的原则选用桩锤并控制打 桩总锤击数，避免桩身混凝土产生疲劳破坏，桩身断 裂。 （4）根据施工的管桩尺寸按要求制作桩帽及送桩 器，避免因桩帽和送桩器尺寸不合要求使桩顶破碎及 桩身断裂。 （5）管桩在运输、吊装及堆放过程中应正确叠放， 轻起轻吊，避免使用前桩身就已经断裂，桩顶破碎。 （6）施工管桩时要保证桩体的垂直度，避免桩身 倾斜；保证桩锤、桩帽、桩身中心线在同一条直
7、线上， 避免因打桩时的偏心受力导致桩顶破碎，桩身断裂。 三、施工工艺三、施工工艺 1、工艺流程、工艺流程 移至下一桩位中间检查验收打桩至设计持力层和贯入度送 桩 测量定位桩机就位第1节桩就位，对中调直接 桩 第n节桩起吊，对中调直 打 桩 2、操作工艺、操作工艺 （1）测量定位 根据设计图纸编制工程桩测量定位图，并保证轴线 控制点不受打桩时振动和挤土的影响，保证控制点的 准确性。 根据实际打桩线路图，按施工区域划分测量定位 控制网，一般一个区域内根据每天施工进度放样10 20根桩位，在桩位中心点地面上打入一支6长约 3040cm的钢筋，并用红油漆等标示。 桩机移位后，应进行第二次核样，核样根据
8、轴线 控制网点所标示工程桩位坐标点（X、Y值），采用极 坐标法进行核样，保证工程桩位偏差值小于10mm， 并以工程桩位点中心，用白灰按桩径大小画一个圆圈， 以方便插桩和对中。 工程桩在施工前，应根据施工桩长在匹配的工程 桩身上划出以米为单位的长度标记，并按从下至上的 顺序标明桩的长度，以便观察桩入土深度及记录每米 沉桩锤击数。 （2）桩机就位 为保证打桩机下地表土受力均匀，防止不均匀沉降， 保证打桩机施工安全，采用厚度约23cm厚的钢板铺 设在桩机履带板下，钢板宽度比桩机宽2m左右，保证 桩机行走和打桩的稳定性。 桩机行走时，应将桩锤放置于桩架中下部以桩锤导向 脚不伸出导杆末端为准。根据打桩机
9、桩架下端的角度计 初调桩架的垂直度，并用线坠由桩帽中心点吊下与地上 桩位点初对中。 （3）管桩起吊，对中和调直 管桩应由吊车将桩转运至打桩机导轨前，管桩单 节长20m转运采用专用吊钩勾住两端内壁直接进行水 平起吊，管桩单节长20m应采用四点吊法转运。 管桩摆放平稳后，在距管桩端头0.21L处，将 捆桩钢丝绳套牢，一端拴在打桩机的卷扬机主钩上， 另一端钢丝绳挂在吊车主钩，打桩机主卷扬向上先提 桩，吊车在后端辅助用力，使管桩与地面基本成 4560角向上提升，将管桩上口喂入桩帽内，将吊 车一端钢丝绳松开取下，将管桩移至桩位中心。 对中：管桩插入桩位中心后，先用桩锤自重将 桩插入地下3050cm，桩身
10、稳定后，调正桩身、桩 锤、桩帽的中心线重合，使之与打入方向成一直线。 调直：用经纬仪（直桩）和角度计（斜桩）测 定管桩垂直度和角度。经纬仪应设置在不受打桩机移 动和打桩作业影响的位置，保证两台经纬仪与导轨成 正交方向进行测定，使插入地面时桩身的垂直度偏差 不得大于0.5。 （4）打桩 打第一节桩时必须采用桩锤自重或冷锤（不挂 档位）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。 正常打桩宜采用重锤低击，锤重根据设计图纸 及地质钻探资料选择。打桩顺序应根据桩的密集程 度及周围建（构）筑物的关
11、系： a、若桩较密集且据周围建（构）筑物较远，施 工场地开阔时宜从中间向四周进行。 b、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。 c、若桩较密集且一侧靠近建（构）筑物时，宜 从毗邻建（构）筑物的一侧开始，由近及远地进行。 d、根据桩入土深度，宜先长后短。 e、根据管桩规格，宜先大后小。 f、根据高层建筑塔楼（高层）与裙房（低层） 的关系，宜先高后低。 （5）接桩 当管桩需接长时，接头个数不宜超过3个且尽 量避免桩尖落在厚粘性土层中接桩。 管桩接桩，采用焊接接桩，其入土部分桩段的 桩头宜高出地面0.51.0m。 下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位， 接桩时上下节
12、桩应保持顺直，中心线偏差不宜大于 2mm，节点弯曲矢高不得大于1桩长。 管桩对接前，上下端板表面应用钢丝刷清理干 净，坡口处露出金属光泽，对接后，若上下桩接触面 不密实，存有缝隙，可用厚度不超过5mm的钢片嵌填， 达到饱满为止，并点焊牢固。 焊接时宜由三个电焊工在成120角的方向同时 施焊，先在坡口圆周上对称点焊46点，待上下桩 节固定后拆除导向箍再分层施焊，每层焊接厚度应均 匀。 焊接层数不得少于三层，采用普通交流焊机的 手工焊接时第一层必须用3.2mm电焊条打底，确保 根部焊透，第二层方可用粗电焊条（4mm或 5mm）施焊；采用自动及半自动保护焊机的应按相应 规程分层连续完成。 焊接时必须
13、将内层焊渣清理干净后再焊外一层， 坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度宜高出坡口1mm， 焊缝必须每层检查，焊缝应饱满连续，不宜有夹渣、 气孔等缺陷，满足钢结构工程施工质量验收规范 中二级焊缝的要求。 焊接完成后，需自然冷却不少于1min后才可继 续锤击，夏天施工时温度较高，可采用鼓风机送风， 加速冷却，严禁用水冷却或焊好即打。 对于抗拔及高承台桩，其接头焊缝外露部分应 作防锈处理。防锈处理可采用沥青漆涂刷，待焊缝稍 冷却后开始涂刷，共涂刷两遍，每遍厚度约0.5mm， 两遍涂刷间隔时间约为1min。涂刷在桩接头铁件上下 桩身5cm的范围内。 （6）送桩 根据设计桩长接桩完成并正常施打后，应根据 设计
14、及试打桩时确定的各项指标来控制是否采取送桩。 送桩前应保证桩锤的导向脚不伸出导杆末端， 管桩露出地面高度宜控制在0.30.5m。 送桩前在送桩器上以米为单位，并按从下至上 的顺序标明长度，由打桩机主卷扬吊钩采用单点吊法 将送桩器喂入桩帽。 在管桩顶部放置桩垫，厚薄均匀，将送桩器下 口套在桩顶上，采用仪器调正桩锤、送桩器和桩三者 的轴线在同一直线上。 送桩完成后，应及时将空孔回填密实。 （7）检查验收 在桩帽侧壁用笔标示尺寸，以厘米为单位，高 度宜为试桩标准制定最后每阵贯入度的45倍。将经 纬仪架设在不受打桩振动影响的位置上对管桩贯入度 进行测量。最后，用收锤回弹曲线测绘纸绘出管桩的 回弹曲线，
15、再从回弹曲线上量出最后三阵贯入度。 当采用送桩时测试的贯入度应参考同一条件的 桩不送桩时的最后贯入度予以修正。 根据设计及试打桩标准确定的标高和最后三阵 贯入度来确定可否成桩，满足要求后，做好记录，会 同有关部门做好中间验收工作。实际控制成桩标准 中的标高和最后三阵贯入度与设计及试桩标准出入较 大时，应会同有关部门采取相应措施，研究解决后移 至下一桩位。 打桩过程中，遇下列情况之一应暂停打桩，及 时会同有关部门解决： a、贯入度突变； b、桩头混凝土剥落、破碎、桩身出现裂缝； c、桩身突然倾斜、跑位； d、地面明显隆起，临桩上浮或位移过大； e、PC桩总锤击数超过2000，PHC桩总锤击数超
16、过2500； f、桩身回弹曲线不规则。 （8）管桩基础工程验收程序 当桩顶设计标高与施工现场标高基本一致时， 可待全部管桩施打完毕后一次性验收。 当桩顶设计标高低于施工现场标高需要送桩时， 在送桩前应进行质量评定；待全部管桩施工完毕并开 挖到设计标高后，再进行竣工验收，绘制打桩工程竣 工图。 四、施工质量标准四、施工质量标准 1、施工前应检查进入现场的成品桩，接桩用电 焊条等产品质量。 2、施工过程中应检查桩的贯入度情况、桩顶完 整状况、电焊接桩质量、桩体垂直度、电焊后的停歇 时间。重要工程应对电焊接头做10的焊缝探伤检查。 3、施工结束后，应作桩体质量检验及承载力检 验。 4、先张法预应力管桩的质量检验应符合下页表 的规定。 预应力管桩质量检验标准预应力管桩质量检验标准 五、主要施工过程图片五、主要施工过程图片 采用全站仪进行管桩定位放线 管桩吊车转运 管桩起吊对中 管桩施打 管桩焊接接桩 采用送桩器送桩 管桩焊缝 管桩接
