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1、浅谈锤击式PHC预应力管桩贯入度的控制浅谈锤击式PHC预应力管桩贯入度的控制xxxx【内容摘要】 结合牡丹江市逸品尚城安置小区的桩基施工,阐述了 锤击式PHC管桩贯入度控制的一般方法,并提出了 相关的控制措施,从而达到良好的施工效果.【关 键 字】 预应力管桩,锤击施工法,贯入度1. 工程概况xxxx工程,有6栋11层17层的小高层建筑组成.设计中全部采用PHC-AB型预应力管桩;桩位数达到700多个.存在施工场地大、地质情况差异大、桩的入土深度不同等特点;施工采用柴油锤打桩机沉桩;所以本工程的桩基施工质量管理显得非常重要.本文主要从打桩过程的贯入度控制来分析质量要点,提出质量管理措施.2.P
2、HC管桩锤击式沉桩工艺PHC管桩沉桩方法有多种,目前在我国各地施工打PHC管桩以柴油锤为主.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、气象等条件,并掌握各种锤的特性.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.其施工程序:测量放线、定桩位打桩机就位桩机调整底桩就位、桩尖对准桩位,扶正桩身安好衬垫,套上桩帽,放下桩锤桩垂直度检验、调直锤击沉桩(图2一1)焊接接桩(图2一2)再锤击沉桩送桩(图2一3)打至持力层收锤拔送桩器,填桩孔桩机移位.
3、锤击预应力管桩的施工往往会出现一些质量问题:桩位偏差及桩身倾斜超过规范要求、桩头破碎、桩身破损断裂、沉桩达不到设计的控制要求、单桩承载力达不到设计要求.这些质量问题的发生,有厂家制作上的原因,有施工操作上的原因,也有土质变化等原因.任何环节出了 问题,都会影响工程桩的质量,本文就如何控制锤击PHC管桩的贯入度问题作一探讨.图2一1图2一2图2一33.锤型、锤重与贯入度的关系锤的冲击部分的重量和落锤的高度不变时,桩越长,锤的总重越大,其贯入度就越小;锤的冲击部分的重量和桩的长度不变时,落锤的高度越大贯入度就越大;这是众所周知的道理,故在打桩前应该认真选择适合的锤重和锤型.地基和基础工程施工验收规
4、范GB50202-2002中建议按附录选择锤型,但规范附录四中的应当注意.3.1锤型资料中冲击部分的重量与型号是基本一致的,但锤的总重根据生产的厂家不同相差甚多,尤其是柴油锤不分导杆式和筒式,两者总重相差明显.3.2规范附录四中锤型5t与5.5t常用控制的贯入度均为23厘米/10击,而实际上落锤高度相同时,锤的冲击部分的重量越重贯入度就越大.在同一根桩上做了 多次现场比较试验;3.2.1先用5t导杆式柴油锤将桩打至设计要求的贯入度15米米/10击;再换用5.5t筒式柴油锤进行三阵复锤,测得相应的贯入度为120140米米/10击;3.2.2用5.5t筒式柴油锤将桩打至预定的贯入度130米米/10
5、击;然后换用5t导杆式柴油机进行三阵复锤,测得相应的贯入度为14 米米/10击,经上述几根桩的反复交换复打试验后,可以得出这样的结论:当承载能力不变、落锤高度相等时,5.5t筒式锤成桩的贯入度值相当于用5t导杆式锤成桩的十倍.3.2.3规范附录四中没考虑桩长对贯入度的影响,桩越长其贯入度就越小,按格氏公式或其它经验计算的贯入度也是不一样的,这一点与实际情况不符,切不可用其作为选择贯入度之依据.3.2.4在锤型规格相同、落锤高度相等的情况下,极限承载力与贯入度是成反比的,极限承载力越大,要求最终贯入度就越小.4.单桩竖向承载力的计算锤击法施工PHC管桩已大量应用于各种工程,然而对于设计中沉桩双控
6、的要求(即桩长和贯入度均满足设计要求),在施工中,往往会有较大的出人,工程技术人员难以准确判断桩的实际承载力是否与设计值一致.因此需要根据施工现场的实测数据,尤其是最后三阵的平均贯入度值,来估算出实际的单桩承载力,以满足设计承载力要求.4.1荷载传递机理桩在荷载作用下,桩身上部首先受到压缩,一部分荷载往下部桩身传递,另一部分则在桩与桩周土之间形成摩阻力.当荷载分级逐步加到桩顶时,桩身上部受到压缩而产生相对于土的向下位移,与此同时,桩周表面受到土的向上摩阻力,桩身荷载通过桩周摩阻力传递到桩周土层中去,致使桩身荷载和桩身压缩变形随深度递减.随着荷载的增加,桩身压缩量和位移量增加,桩身下部的摩阻力随
7、之进一步发挥出来.当桩周摩阻力全部发挥达到极限状态后,若继续增加荷载,则荷载量将全部由桩端土承担.桩的这种传递理论,是符合静压试桩实际的,且已为许多桩的荷载试验所证实.4.2单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值按下式计算:RkuqsikliqpkAp式中 Rk单桩的竖向承载力标准值;qpk极限端阻力标准值;Ap桩身横截面面积;u桩身周边长度;qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值;li按土层划分的各段桩长.贯入度的设计一般依据现有的打桩动力公式,主要有格尔谢凡诺夫公式、工程新闻修正公式、海利公式等.上述经验公式是根据功能原理和实验推导出来的,适用对象为预制桩(包括钢管桩);而灌注桩
8、与预制桩在施工方法上有很大区别,如果套用上述经验公式设计灌注桩的贯入度,显然是不恰当的.在工程实践上,这种方法往往偏于安全,结果是使工程成本增加.4.3工程实例本例为牡丹江市逸品尚城安置小区工程的桩基实际工程.该小区位于牡丹江市区西北郊.设计要求采用锤击PHC预应力管桩,桩端以圆砾层为持力层,设计桩长L22米,桩直径为400米米,单桩承载力标准值为1200kN.PHC管桩贯入度计算:(1)格氏公式:式中 e打桩最后阶段平均每锤的贯入度,厘米;n桩及桩垫材料系数,无桩垫时,n0.5;恢复系数,无桩帽时0.25;Q锤重,kN;q桩、桩锤的非冲击部分重量,kN;H落锤高度,厘米;A桩的横截面积,厘米
9、2;米安全系数,永久建筑为2;Rk单桩承载力标准值,kN;根据现场设备情况和设计要求,有关参数取值为:Q55kN,q50kN,A910厘米2,H180厘米,Rk1200kN将有关数据代入格氏公式后得:e0.13厘米击根据经验由上述计算结果可知,该地成功经验为:对于桩直径为400米米、设备锤重为55kN、设定锤落距为1.8米情况,最后三阵锤击,每阵10锤,贯入度2厘米.综合考虑计算结果和当地成功经验,设计规定,最后三阵锤击,要求贯入度控制在2厘米10击以下.为核实利用格式公式估算的贯入度是否与实际承载能力相符,一般采用静载荷试验或动载荷试验两种方法:静载荷试验需打试验桩及锚桩,有时需搭设加荷平台
10、,需准备150t的配重块,筹备这一套机具比较费工,费时;而使用基础桩作试验桩和锚桩时,不仅受到原设计布桩的限制;而且加荷不许超过设计的极限载荷,只能判定合格与否,不能得出桩的最大极限值,所以目前许多单位选用垂直动测试验,即利用特制的火箭筒瞬时激振桩顶,使桩和桩周土产生自由衰减振动,通过拾振器、放大器、示波仪记录下桩和桩周土的振动波形,分析计算出单桩的允许承载力,这种动测方法是属无损检测,故可以选择任何一根基桩来测试,不受设计布桩的限制,动测试验后还可以用静荷载试验来进行校核.因为此次静载测试目的并不是做桩的破坏试验,所以最大试验荷载以满足设计要求为限.至最大试验荷载时,没有出现极限特征.从测试
11、试验结果看出:该地区的PHC管桩贯入度实际值是设计值的28倍(至设计标高时),这时即使不加长桩长或复打,桩的承载力也完全能达到设计要求.可见贯入度设计值偏小.分析其原因有以下几点:1)由于构造上的原因,锤击式沉桩的预制桩靴比桩管外径大68厘米,施工时,土对管桩的挤压力减少使管桩下沉阻力减少,因而使沉桩贯入度增大.2)成桩后管桩的实际桩径往往比管径大6%7%,这是因为桩靴直径较大所致.由于实际桩径扩大使得桩的承载力相应增加,因此尽管施工时的贯入度相对较大,但静载试验加载至最大荷载时沉降量仍然较小.3)沉桩时由于连续锤击震动,土体内摩擦角变化很大.4)加送桩器复打对桩周土和桩端土进行了 挤密,使桩
12、侧摩阻力提高,桩端土的强度提高.5)打桩公式适用于预制桩估算其打桩阻力,将它用于PHC管桩贯入度的计算只是权宜之计.经过综合分析试验结果,以及其成因分析,认为可以适当加大贯入度的设计值.为了 安全起见,后续桩的贯入度控制在2倍设计值范围内;个别贯入度较大的桩,采用送桩器复打的方法,将其控制在相同范围内.说明贯入度控制原则是安全合理的.5.结论1)对于砂土地基,采用送桩器复打,充分利用其挤密效应,是一种经济有效地减小贯入度的方法.2)简单套用现有的打桩动力公式设计PHC管桩贯入度,有时与工程实际情况不符,将造成工程浪费.3)PHC管桩贯入度作为一项设计施工指标,应该加以控制,但是应该避免盲目性.在无现场试验确定单桩承载力的情况下,可以采用这样的方法:在地质钻探孔附近,土层分布和各土层的物理力学指标比较准确,宜先在此打桩,仔细做好记录,在设计标高附近一定范围内准确测量每10击的贯入度.综合分析贯入度的现场施工记录、设计值,以及当地成功经验,调整实施的贯入度值,以尽可能地使贯入度控制值趋于合理.参考文献1建筑桩基技术规范JGJ 94-20082建筑地基基础设计规范正式版(GB50007-2011)3预应力混凝土管桩(03SG409)4钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册米.成都:四川科学技术出版社5J E波勒斯.基础工程分析与设计米.北京:中国建筑工业出版社 第 1 页 共 4页
