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1、多排预应力管桩整体支护结构应用施工工法1.前言预应力混凝土管桩，其工业化生产程度高，桩身质量容易保证、控制，自身强度大，穿透能力强；随着社会经济的发展，预应力混凝土管桩施工设备、技术也在不断优化，由老式的柴油锤击桩机到现在的静压桩机，施工效率在不断提高，使得施工周期短，噪声影响小，污染小，造价低等优点更加突出。在工程施工方面受到很大的关注。前海合作区振海路市政工程2标K3+747K3+867.95段设计为PHC预应力管桩复合地基处理，原设计开挖到 3.5m标高进行PHC桩施工，PHC桩顶面的标高为2.913.319m。原勘探资料显示，淤泥层在-2.85m标高以下。 在土方开挖过程中，在4.7m
2、5m标高处发现淤泥，出现地质条件与原勘探资料不符，淤泥面高于PHC桩面，开挖过程中边坡塌方失稳、基底隆起。该工程前海合作区主要基础设施工程，工期紧张，对安全、环保、安全等要求高。为解决该段支护问题，我公司结合工期、成本、现场情况和相关工法的比选、相关计算等，与设计院协商后，采用三排预应力管桩，顶部设连接板，形成整体支护结构，并组织专家论证。实践证明此方法高效、环保、安全可靠，能够确保质量，节约成本。该工法在前海合作区振海路市政工程2标项目工程中成功推广应用，创造的经济和社会效益显著，为保证工期、成本、环境等提供了必要的保证。2.工法特点2.1该施工工法为复合结构，相应工艺简单，各种参数、技术标
3、准、施工方法等取值、依据都经过相关工程的实践，能更好保证施工过程质量。2.2现场施工灵活、简便、施工效率高。2.3施工操作简单，施工安全，底噪音，无污染。2.4同比其它形式施工工法，可以缩短工期，确保质量，安全可靠，节约成本，经济效益显著。3.适用范围3.1适用于填石层分布不均匀，对复合地基处理工法选择有较大制约，地质相对比较复杂的工程项目。3.2适用于淤泥层中夹杂的填石层透镜体对复合地基处理工法的选择产生较大制约；基坑跨度大，无法进行正常内撑（或造价太高）。3.3.本项目软基处理大面积采用预应力管桩复合地基施工，为减少不同工法对施工的不利影响，尽量采用原设计一致的路基处理形式。3.4支护使用
4、期限一般较短。4.工艺原理4.1管桩施工能有更好穿透力，穿透填石层，利用管桩强度抵抗土的侧压力、倾覆、隆起等作用力。4.2本工程淤泥层与地下水出露较高，基坑宽度（60m）过宽，内撑法过于复杂，难度大，多排管桩+连接板结构起到使管桩整体受力、拉强的作用，使施工工艺简单化。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.1.1管桩施工：测量放线桩机就位起吊预制桩（预制桩验收完成）对桩压桩接桩送桩检查确认终压转移桩机(静压管桩施工工艺流程参见图5.1.1.1)5.1.2连接板施工：场地平整钢筋（钢构件）加工垫层混凝土浇筑桩芯填灌测量放线钢筋绑扎模板支设混凝土浇筑监测点布设定期监测信息反馈(连接板施工
5、工艺流程参见图5.1.1.2)5.2管桩施工操作要点5.2.1测量放线、材料进场验收：在静压施工区域附近设置控制桩与水准点，不少于2个，其位置以不受压桩影响为原则（距操作地点40m以外），轴线控制桩应设置在距外墙桩510m处，以控制桩基轴线和标高；材料进场组织项目人员验收，保证进场材料质量。5.2.2桩机就位：按照压桩顺序将静压桩机移至桩位上面，并对准桩位。5.2.3起吊预制桩：将预制桩吊至静压桩机夹具中，并对准桩位，夹紧并放入土中，移动静压桩机调节桩垂直度，使其垂直度轴线与桩顶水平面垂直度的轴线一致。同时静压桩机应水平、稳定、桩尖与桩身保持在同一轴线上。符合要求后将静压桩机调至水平并稳定。5
6、.2.4压桩：将桩平稳压入土中，压桩时注意压力表变化并记录。5.2.5接桩：待桩顶压至距地面1m左右时接桩，接桩采用焊接。5.2.6送桩：设计要求送桩时，应将桩送至设计标高。5.2.7移动静压桩机至下一根桩位处，重复以上操作。5.2.8为防止桩身断裂、桩顶碎裂、桩顶位移、桩身倾斜等问题，在桩的堆放、运输、起吊时严格检查桩身的外观质量，防止使用断桩。5.2.9下压过程中，如桩尖遇到硬物，应及时处理后方可复压。5.2.10施工压力控制：压桩机的液压换算为1MPA=328KN,400管桩的压力值3400 KN，压力表值10.36MPA。5.3压桩施工过程的质量管理来源：5.3.1.底桩（第一节入土的
7、桩）的定点虽然在放线与定桩位时已经核查过，但是经验不足或技术水平不高的施工技术人员往往在放底桩时偏离原定的桩位，从而导致成桩的偏位。建议在每个桩位处用石灰或贝灰以原定的桩心为圆心、以该桩的桩径为直径画一圆圈，压底桩时以此圆圈为准，控制桩不偏离该圆圈，使成桩的偏位尽可能减小。5.3.2.桩身垂直度的控制由于静压管桩桩机驾驶室内一般会悬挂一吊有重锤的绳线，由开机员以此线为准控制桩一个方向的垂直度，因而另一方向的垂直度必须另外控制，方法就是在垂直于桩与此绳线连接的地方（即另一正交方向）另设一吊重锤的绳线（视线要通透），以这两条绳线来控制桩的垂直度。当桩在两个方向都已经垂直的情况下方允许压桩，而且在压
8、桩过程中要经常检查桩身垂直度。5.3.3.接桩及焊缝控制接桩前，应保证上下两节桩的顺直，而且两桩桩心的错位偏差不宜大于2mm（宜设置接桩导向箍）。管桩施工中主要采用焊接接桩法，在焊接前应该把两节桩的端头板用钢刷清刷干净，直至坡口露出金属光泽，而且应该保证上节桩已经垂直后方能焊接。焊接时最好两个焊工同时进行，先在坡口圆周上对称点焊4-6点，焊接层数不少于2层，每层焊渣必须清理干净，保证焊缝连续饱满，自然冷却约810分钟（严禁用水冷却或焊完即压），防止高温的焊缝遇水变脆而被压坏。每个焊缝应留有照片资料，并标明桩号、接头序号。5.3.4.压桩过程的施工记录为了便于控制终止压桩，必须详细记录压桩过程的
9、压力与桩人土深度，了解桩尖人持力层深度是否满足设计要求以及桩穿过各土层时的压力值。5.3.5.终压（即终止压桩）标准及终压的控制终压标准应该以质监部门、设计单位、施工单位、建设单位、勘察单位及监理单位等有关部门在试桩会议中根据试桩的实际情况确定的标准为准则。5.3.6桩头填芯的质量控制由于桩与上部结构的连接是本支护的重点，保证桩与上部连接板形成整体支护结构，因此桩头嵌入连接板的长度不宜太短，严格按照设计施工，桩芯中加设加强钢管，增加支护整体性，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。这一环节的重要性显而易见，工程有关技术管理人员应该加强这一环节的质量控制。5.4连接板施工操作要点连接板是
10、使管桩形成整体结构的关键，其施工的质量直接影响到支护效果、受力。5.4.1、桩顶桩芯施工：桩顶以下1m(设计计算)范围内，设计有微膨胀细石混凝土灌芯，内配有钢筋、加强钢管，钢筋、加强钢管锚入连接板，本项目采用PHC-A400(95)型桩。结构见下（图5.4.1桩芯结构施工图）。施工过程中注意桩、加强钢管填芯混凝土密实，钢筋伸入板内锚固长度 、连接等施工问题。5.4.2、垫层、测量放线： 管桩施工完成后，对施工完成面进行夯实，浇筑混凝土垫层，测量放线；5.4.3模板安装：5.4.3.1安装侧模时，模板安装平面要求平整，支撑必须牢固，节点连接螺栓数量要足够并拧紧，保证连接可靠。连接时，相邻两板的表
11、面应齐平。5.4.3.2模板安装完成后，必须自检检查其尺寸、平面位置和顶部高程是否符合设计要求，检查支撑是否牢固可靠。5.4.3.3模板每次安装前，必须清理干净，并按要求均匀涂抹隔离剂。5.4.3.4模板的拆除必须在混凝土强度达到1N/mm2以后才能进行，严禁早拆，以免表面受损、掉角。5.4.3.5拆除每一块模板时，必须先松开该块模板四周的连接螺栓。严禁用大锤猛击模板，造成混凝土结构的损伤。5.4.3.6模板接缝要密实不漏浆。5.4.4钢筋制作、安装：5.4.4.1钢筋在加工制作厂加工，成型后运至施工现场安装，钢筋连接采用双面搭接焊，焊缝长度不小于5d(d为钢筋直径)。用于工程实体钢筋数量、规
12、格、尺寸等要符合设计图纸及规范要求。5.4.4.2钢筋的交叉点采用2.0mm的铁丝扎牢，满扎。5.4.4.3钢筋与模板之间必须设置垫块，保证钢筋保护层厚度，垫块数量不少于3个/m。5.4.4.4钢筋弯曲机、切断机的安装应坚固稳定，保持水平位置。5.4.4.5加工好钢筋按编号分堆码放，并做好标识。弯曲机、切断机作业符合相关施工机械操作规范要求。5.4.4.6钢筋骨架不论其固定与否，不得在上行走。焊接操作及配合人员必须按规定穿戴好劳动防护用品。雨天不得在露天电焊。在潮湿地带作业时，操作人员应站在铺有绝缘物品的地方，并应穿绝缘鞋。图5.4.3 连接板钢筋、模板安装图5.4.4连接板钢筋、模板安装图5
13、.4.5现场检查、验收5.4.5混凝土浇筑：5.4.5.1浇注混凝土前，由监理工程师检查过模板、钢筋等工序，验收合格获批准后方可浇注混凝土。5.4.5.2浇筑前，提前做好准备，包括作业人员是否就位，设备、工具是否齐备，供电是否正常等。5.4.5.3混凝土的振捣采用插入式振动棒，分层浇筑，充分振捣，保证混凝土振捣密实。夏季施工，混凝土浇筑尽量避免在中午高温时段进行。5.4.5.4混凝土的养护：应在初凝以后开始覆盖养护，在终凝后开始浇水，保持潮湿，保证养护时间及次数，防止砼成型后不正常收缩、裂缝等破损现象。5.4.5.5每次浇注时随时抽查塌落度，符合设计及规范要求。图5.4.6混凝土浇筑5.5变形
14、观测：5.5.1 监测内容：5.5.1.1在连接板顶沿线按约20m间距设置水平位移监测点；5.5.1.2从基坑顶边沿起，当基坑深度两倍宽度范围内存在需要保留的现状设施时，相应现状设施应进行水平位移和沉降监测，监测布点数量对应于基坑观测点布置，取间距为20m。5.5.1.3整个施工过程中均应进行人工巡视，对支护结构状态，裂缝开展，渗漏水等情况及时巡查和报告。5.5.2 变形控制值和预警值：5.5.2.1基坑顶部最大水平位移允许值为：0.02h与100mm的较小值（h为从坡顶地面线到基坑底的基坑深度，单位为毫米）；预警值为允许值的80%。 监测频率及监测精度：5.5.3.1监测频率参照建筑基坑工程
15、监测技术规范(GB50497-2009)执行。5.5.3.2监测数据应在小时内报送业主、施工、监理、设计等各方。当遇暴雨、台风等不利气候或监测结果出现异常情况，应适当加大监测频率。5.5.3 .3变形监测的技术要求须符合现行工程测量规范的规定，精度应不低于二等（二级）的要求。5.5.3.3发现异常情况及时通知有关方和设计人员，以便及时采取对策，做到动态设计和信息化施工。5.5.3.4监测于施工开挖时开始，整个基坑回填完成后终止。图5.5.1基坑支护断面图5.5.2基坑支护完成后照片5.5劳动力组织（劳动力投入参见表5.1）表5.1 材料表序号单项工程所需人数备注1管理人员1人2技术人员1人3测量人员2人4管桩施工人员5人5钢筋工4人6木工4人7混凝土工3人8电焊工2人9安全员1人6.材料与设备6.1本工法采用的材料（材料表参见表6.1）。表6.1 材料表序号材料名称规格(型号)1预应力混凝土管桩PHC-A400（95）2钢筋HRB400、HRB335、HPB3003混凝土C3
