x222_预应力高强砼(phc)静x压管桩施工工法(修改)[1]

'预应力高强砼（PHC）静压管桩施工工法编制人：鲍义顺XXX建筑工程公司XXXX市中心支行工程项目部2006.3 目录一、前言……………………………………………………………二、PHC管桩及施工的特点………………………………………三、静压管桩适用范围……………………………………………四、静压管桩施工工艺原理………………………………………五、静压管桩施工工艺……………………………………………六、劳动组织………………………………………………………七、材料及机具设备………………………………………………八、质量标准及质量控制…………………………………………九、工程验收………………………………………………………十、安全措施………………………………………………………十一、技术经济分析…………………………………………………十二、工程应用实例………………………………………………… 预应力高强砼（PHC）静压管桩施工工法一、前言预应力高强砼管桩（简称PHC桩）是在近现代高性能砼（HPC）和预应力技术的基础上发展起来的砼预制构件，我国近年来从日本、美国等发达国家引进先进生产技术而研究开发的一种新型预制桩。该产品是专业工厂里按照国标GB50007-2002先张法预应力砼管桩设计规范设计制造，采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心筒体的等截面构件，运往施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建（构）筑物的基础，这是一种新型的基桩，它具有：产品工厂流水线生产，质量稳定可靠；桩身砼强度高，耐锤打性好，贯穿能力强；单桩承载力高，单位承载力价格便宜；对不同地质条件和不同沉桩工艺适应性强；运输、吊装轻便，施工速度快，工期短，施工现场简洁文明以及成桩质量监测方便等一系列优点，是我国目前各种预制方桩理想的更新换代产品，已被建设部列为科技成果重点推广项目。该技术应用于我公司承建的人行马鞍山市中心支行发行库及营业办公用房工程及甬台温铁路工程，均取得了不错的技术经济和社会效益。二、PHC管桩及施工的特点（一）管桩的特点：1．单桩承载力高，单位承载力价格便宜：由于采用精心设计的配合比并使用超塑化剂，2加之应用了高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺，桩砼抗压强度大于800kgf/cm。其单位承载力的造价比预制砼方桩和钻孔灌注桩低，且仅为钢桩的1/3～2/3，节省钢材。2．抗弯、抗拉性能好：由于桩身砼强度高，加上使用了高强度、低松驰率的预应力专用钢筋，使桩身具有较高的有效预应力（5～8MPa）,具有卓越的贯入性能，能穿透密实的砂层。3．耐久性好：由于采用了高速离心成型工艺（离心加速高达30～35个g）和高温高压2（压力10kgf/cm，湿度180℃）蒸汽养护，因此桩身砼密实性好（每立方砼容重达到2600kg左右）。其抗渗性、抗硫酸腐蚀性、耐碳化性均优于普通砼。（二）施工的特点：1．不同地质条件和不同沉桩施工工艺的适用性好：PHC桩可采用钻孔插桩、中掘法、半中掘法沉桩等不同沉桩工艺，可根据设计要求和试桩情况选用不同长度和规格的单节灵活配桩，现场焊接，最大限度地减少截桩量。PHC配有十字形、锥形、开口形等桩尖可供选用，适合不同地质贯入作用。若适用开口尖桩，沉桩过程中内腔可进约2/5桩长，大大减少挤土效应，减轻对周围建筑物的挤土作用。2．施工速度快，工期短：PHC桩在工厂商品化生产，能按施工要求及时供桩，施工前期准备时间短，一般能缩短1～2个月。3．现场文明施工：施工现场无砂石、水泥，无泥浆污染，对施工现场狭窄的工程特别有利。采用静压法施工无噪音，不扰民。 三、静压管桩适用范围PHC静压管桩广泛应用于各种建筑物和构筑物的基础。如工业和民用建筑、高层建筑、高速公路和桥梁、铁路、机场、港口码头及水利工程等，适用于以人工填土、软土、粘性土、粉土、粉砂、细砂、中砂为覆盖层的地区。由于静压无噪音，尤其适用于对环保要求较高的地区。但由于PHC管桩仍然具有挤土效应，对周围建筑物建筑环境及地下管线有一定影响，要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大；施工现场的地耐力要求较高，在新填土、淤泥土及积水浸泡过的现场施工易陷机；不宜在地下障碍物或孤石较多的场地施工。四、静压管桩施工工艺原理管桩吊起并安装就位后，施压时，静压桩机机身通过油缸支持安装在大小步履上的小车，小车在大小步履轨道上由油缸控制运动，抱压桩时，借助自重及配重，以器缸液压互联动力系统方式通过夹头相交压力施加压桩力，管桩在自重及配重静压力作用下逐渐将桩压入地基土中，桩尖把土挤向周围，从而产生桩侧摩阻力与桩端端阻力。五、静压管桩施工工艺(一)桩机选型、数量配备及静压参数选择：根据设计要求达到的压桩力进行桩机选型，同时根据施工经验及设计桩长进行桩机数量的配备，正式施工前需进行试桩（具体试桩操作工艺见第五点第（二）、（三）小点及第八点第（二）小点），待试桩结果出来后即可具体确定桩机的选型、桩机数量的配备、桩机静压参数的选择及配桩。(二)工艺流程：静压桩施工工艺流程见图5-1。(三)施工操作要点1、测量定位（1）根据设计图纸中的桩位平面图和给定的测量控制座标，宜采用全站仪现场放样。先放控制点，并做好保护。（2）根据图纸放出轴线和桩位，并在各轴线的延长线上埋设控制桩（考虑压桩过程中的挤土效应，控制桩宜设置在距最旁边桩20m以外的地方），以便在压桩过程中对轴线和桩位进行校对。为控制送桩标高，应在压桩区60m外设置1～3个水准控制点。（3）做好轴线控制桩后，根据实际压桩线路图，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个桩，由图纸设计桩位计算出坐标值，用全站仪在场地内将准备施工的每根桩的桩位确定出，用40cm长φ25直径的钢筋或竹片固定桩位中心，并用白灰粉按桩径大小画一圆圈，以方便插桩和对中。2、压桩前的准备工作（1）为防止压桩时形成的挤土效应对附近建筑物的影响，事先应在建筑物周边设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力；设置隔离板桩或地下连续墙、开挖地面排土 沟等。（2）制定好有效的沉桩流水路线，严格控制布桩密度，或采用间隔跳打法，但在施工过程中严禁形成封闭桩。沉桩时宜先长后短、宜先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外侧施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构，同时应对日成桩量进行必要的控制。（3）打桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解，对浅层障碍物可采用挖土机挖除。（4）场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重重量较大，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。3、桩机就位检查桩机，确保设备正常运转后移动桩机按测量好的位置就位、对中、调直。4、管桩的验收、堆放、吊运及插桩（1）管桩的进场验收管桩进场后，应按照GB13476-1999《先张法预应力砼管桩》的标准对管桩的外观、桩径、壁厚、桩身弯曲度、桩端平整度、桩身强度等按规范进行验收，并做好验收交接记录。对不符合验收标准的管桩不予验收。（2）管桩的堆放现场堆放管桩前应平整场地，按二点法设置垫木支点位置，见图5-2，其偏差控制在±20cm。当管桩在压桩机附近存放时宜单层放置，且必须设支垫。在桩机15mm以外存放时，不宜超过4层（D400mm）和3层（D500~600mm），底层必须设垫铁。（3）管桩吊运及插桩单桩管桩吊运可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法，见图5-3。多节管桩焊接后的吊运和竖起应重新计算最佳吊点和吊点数量。将桩吊起后，缓缓将桩一端送入桩帽中，待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后，然后用两台经纬仪（轴线互相垂直）双向调整桩的垂直度，通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整，确保位置和垂直度符合要求后先利用桩锤的自重将桩压入土中。在桩压入土中之前根据总桩长在最后一节单桩桩身上划出以米为单位的长度标记，以便观察桩的入土深度。 测量定位放线施工人员进场桩机就位施工机具进场吊桩及桩尖焊接插桩校核桩垂直度压桩吊桩对桩校核桩垂直度电焊接桩检查电焊质量压桩送桩或截桩测量桩顶标高成桩移机图5-1静压桩施工工艺流程 图5-2二点法支设图图5-3单点法吊桩图5、压桩刚开始压桩时，压桩速度不能过快，应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度,一般以1.0m/min速度为宜。当桩压入土中2M左右位置时，应用两台经纬仪校从两个垂直方向观测桩身、机架是否垂直，桩机台是否水平，待符合要求后继续进行压桩。垂直度控制应重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5％。在压桩过程中需经常观测桩身是否发生位移、偏移等情况下压过程中做好记录，并详细记录每入土两米时压力表的压力值。压桩作业在进入硬土层时，压桩时应控制施工停歇时间，避免由于停歇时间过程中土的磨阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。当沉桩过程中遇有障碍物无法施工时，可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后沉桩，严禁移动桩架等强行回扳的方法。当桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。6、接桩当下节桩的桩头在距地面0.5～1.0M左右高时，开始进行接桩作业。接桩前首先用钢丝刷除去浮锈及其他脏物，若接桩口间隙过大，应加塞铁片。焊接时采用手工电弧焊或粉芯焊丝自保护半自动焊对称施焊，以减少焊缝变形引起节点弯曲。焊缝应连续、饱满，分层焊接。接桩处的焊缝应自然冷却不少于5min后继续压桩。接桩时在下节桩头上安装导向箍，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊4—6点加以固定，然后拆除导向箍。管桩 焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行。接桩时，新接桩未固定前，也要用经纬仪在成90度夹角两方向观测垂直度，调整桩机水平。7、送桩或截桩当桩顶设计标高较自然地面低时必须送桩。送桩时选用的送桩器的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配，并且要有足够的强度和刚度。送桩时，送桩器的轴线要与桩身相吻合，送桩器下端宜设桩垫，桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触。送桩器上要标出送桩深度，以便准确地将送桩送至设计标高。当送桩达到设计标高后要持续10min且每分钟沉降量不超过2mm后方可结束送桩。当所压桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时，必须截桩。截桩要求必须用专门的截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。8、成桩及移机当按上述步骤完成压桩成桩后，宜对桩身进行复压1-2次，甚至多次，即所谓“跑机”，以防止桩身抬高。待以上操作均完成后即可移动压桩机至已放线的其他桩位进行下一个压桩施工。9、管桩基础土方开挖打桩结束后基坑开挖时，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩位偏移和倾斜。机械开挖时应对管桩进行保护措施，桩间土方宜采用小挖掘机或人工挖土。挖土应在桩基完成且超过嵌固期后方可进行土方施工，嵌固期根据土质有不同要求，一般为7-21天。10、PHC管桩与基础底板的连接技术为有效防止基础上浮并保证基础和桩基的整体协同工作，PHC桩必须伸入基础不少于10cm，同时在基础钢筋绑扎前，将PHC桩顶部的100cm高度内中间空心部分灌入砼，砼强度不低于C40，同时沿孔周边设置锚筋，锚筋伸入基础底板内，与底板砼刚接。具体连接方式见图5-4及参照03SG409《预应力砼管桩》图集施工。 图5-4管桩与基础连接图六、劳动组织本工法中的劳动力配备是按每配备一台桩机所需用量进行的，如工程量增加（压桩机数量增加），劳动力相应增加。见下表6-1：序号岗位工作范围人数1项目负责全面负责12施工员现场施工管理13质检员质量监督、工序验收和施工协调14安全员安全工作15测量员测量工作26起重工吊桩17机长桩机操作18倒桩工配合吊桩作业59电焊工接桩焊接2表6-1劳动力组织及人员配备 七、材料及机具设备（一）材料1、管桩材料质量应符合GB13476-1999《先张法预应力砼管桩》的标准规定。（1）管桩的性能参数见表7-1。（2）管桩内部规格尺寸见表7-2。（3）管桩内部结构图见图7-1。2、焊条、液压油等材料一次性准备齐全。（二）主要机具设备1、静压桩机：目前市场上所有的静压桩机有抱压式和顶压式两种，抱压式桩机最大吨位可达800T,通常在600T，如型号为YZY-600的桩机，其最大吨位即为600T。2、吊车：装卸及倒运管桩用，一般选用20T即可。3、电焊机：用以接桩。4、锯桩器：用以截桩。5、全站仪：现场座标及各桩位定位用。6、经纬仪：两台，控制桩身垂直度。7、水准仪：标高控制。图7-1管桩内部结构图 管桩混凝土外径壁厚横截面积有效预压应力抗裂弯矩极限弯矩桩身竖向承载型号分类强度等级(mm)(mm)(mm2)（Mpa）（KN’m）（KN’m）为设计值（KN)A4.10529119504009087650AB5.67631261900A4.08991672850100125700AB5.641212302800500A3.94991753250120143260AB5.461212423200A4.001252083200PHCC80100141370AB5.531542853150550A3.801252173700120162110AB5.281542993600A3.941642663800110169330AB5.462013683700600A3.751642774300130191950AB5.202013834200直径φ7.1mmφ9.0mmφ10.7mm222截面积40mm64mm90mm抗拉强度1420MPa预应力主筋5弹性模量2.0×10MPa延伸率≥5%松驰率≤2.5%强度等级C80混凝土（经压蒸养护后）4弹性模量3.8×10N/mm2表7-1管桩性能参数规格预应力主筋螺旋筋管桩每米重量型号直径直径L1(mm)L2(mm)分类D(mm)T(mm)Lmax(m)条数(t/m)(mm)(mm)间距长度间距长度A9.0400901470.219AB10.7A9.0100100.314AB10.750015A9.0120110.358AB10.7A9.0PHC100115501500100L-L1×20.353AB10.755015A9.0120120.405AB10.7A9.0110130.423AB10.760015A9.0130140.480AB10.7表7-2管桩内部规格尺寸 八、质量标准及质量控制（一）质量标准PHC静压管桩质量检验标准见表8-1。允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值1桩体质量检验按桩基检测技术规范按桩基检测技术规范主控2桩位偏差见表8-2用钢尺量项目3承载力按桩基检测技术规范按桩基检测技术规范无蜂窝、露筋、裂纹、色外观直观感均匀、桩顶处无空隙成品桩径mm±5用钢尺量1桩管壁厚度mm±5用钢尺量质桩尖中心线mm＜2用钢尺量量顶面平整度mm10水平尺量一般桩体弯曲＜1/1000L用钢尺量，L为桩长项目焊缝质量见表8-3见表8-3接电焊结束后停歇时间min＞1.0秒表测定2桩上下节平面偏差mm＜10用钢尺量节点弯曲矢高＜1/1000L用钢尺量，L为两节桩长3电焊条质量设计要求查产品合格证书4压桩压力（设计有要求时）％±5查压力表读数5桩顶标高mm±50水准仪测量表8-1PHC静压管桩质量检验标准项次项目允许偏差（mm）垂直基础梁的中心线100+0.01H1盖有基础梁的桩沿基础梁的中心线150+0.01H2桩数为1～3根桩基中的桩1003桩数为4～16根桩基中的桩1/2桩径或边长最外边的桩1/3桩径或边长4桩数大于16根桩基中的桩中间桩1/2桩径或边长注：H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离表8-2PHC桩桩位的允许偏差 允许偏差或允许值序检查项目检查方法单位数值1上下节端部错口（外径≥700mm）mm≤3用钢尺量2上下节端部错口（外径＜700mm)mm≤2用钢尺量3焊缝咬边深度mm≤0.5焊缝检查仪3焊缝加强层高度mm2焊缝检查仪4焊缝加强层宽度mm2焊缝检查仪5焊缝电焊质量外观无气孔、无焊瘤、无裂缝直观6焊缝探伤检验满足设计要求按设计要求表8-3电焊接桩焊缝质量检验标准（二）质量控制1、施工前应对成品桩做外观及强度检验，接桩用焊条等应有产品合格证书，或送有关部门检验，压桩用压力表也应进行检查。2、桩在运输过程中起吊、堆放必须保持平稳，无大振动，以保证桩身不受损伤。3、必须设置相对固定的基准点，四角大样与场地地面标高的测定必须准确，基准点一定要保护好。4、正式压桩前应先做好试桩工作，以检查地质报告中地质情况及实际所需桩长，以确定压桩标准，一般情况下应以桩长和压桩力双控进行施工。具体试桩办法为：（1）试桩可为另外加桩试压。先详细研究地质资料，选择有代表性的三个桩位进行试桩，第一条桩连续压到设计极限单桩承载力，第二、三条桩只压到设计值的60％左右（每入土1m读取压力值），停机30～60min后复压，记录复压值（吨位）。等待7～15天后进行静压试验，此项工作由建设单位、监理单位、设计单位人员参加，合格后设计部门即可制定工程的终压条件。（2）另也可将工程桩选为试桩进行试压。当试桩压入深度达设计要求或压倒设计极限单桩承载力或超过设计极限单桩承载力但无法继续贯入时即可停压，根据不同情况选择工程的终压条件（同时须做静载试验）。5、根据试桩结果及地质报告对每个桩位的桩长进行配桩，同时在每个桩的施工前应对第一条桩适当的配长些，其它桩可根据该桩的入土深度或加或减，以便合理地使用材料，节约管桩。6、压桩过程中应检查压力、桩的贯入情况、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度。若设计需要，还需对电焊接头作10％的焊缝探伤检查。7、施工时应做好隐蔽验收记录、原始记录等工程技术资料。8、压桩施工结束后应选择具有资质的检测单位对桩的完好情况以及单桩承载力进行检验。（1）承载力的检测：检验单桩竖向承载力极限值情况采用单桩静荷载试验。做静荷载试 验时按规范要求随机抽检总桩数的1％且不少于3根进行，在最大试验荷载作用下要求桩顶沉降值不超过40～60mm的要求。（2）桩身质量检测：检验桩身质量情况采用小应变动力检测的方法进行。做小应变动力检测时按规范要求抽检不少于20％且不少于10根，评定结果分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，其中Ⅲ类为不合格。9、桩基完工后须对桩位逐一测量，检查桩位是否偏差或偏差是否符合规范及设计要求。10、根据设计和规范要求对桩基的沉降进行观测，并随建筑物高度分别监控，竣工验收前观测其最大观测量，看其沉降量是否符合规范规定及设计要求。九、工程验收（一）管桩基础工程验收程序应符合下列规定：1、当桩顶设计标高与施工现场标高一致时，可待全部管桩施打完毕后一次性验收。2、当管桩设计标高低于现场标高需要送桩时，在送桩之前应进行质量评定，待全部管桩施打完毕开挖到设计标高后，再进行竣工验收，绘制压桩工程竣工图。（二）管桩基础工程竣工验收时，应具备下列文件和资料：1、桩基设计文件和施工图，包括图纸会审纪要、设计变更通知书等。2、桩位测量放线图，包括工程基线符合签证单。3、工程地质和水文地质勘察报告。4、经审定的施工组织设计或施工方案，包括实施中的变更文件及资料。5、管桩出厂合格证及管桩技术性能资料（产品说明书）、管桩进场验收及验收交接纪录。6、试桩施工纪录汇总。7、压桩施工记录汇总，包括桩位编号图、现场绘制的管桩收桩回弹曲线、接桩隐蔽记录。8、压桩工程竣工图，包括桩位分布、桩数、桩位偏差。9、成桩质量检查报告，包括单桩承载力检测报告、桩身质量检测报告。10、桩身与承台连接验收记录，包括连接钢筋验收隐蔽记录、填塞用砼强度报告。11、质量事故处理资料。十、安全措施（一）工人上岗前必须进行安全教育，并要求持证上岗。进入现场必须戴安全帽，并系紧帽袋子。（二）设备安装验收后才能使用，并悬挂安全标志。（三）进入现场的作业人员必须遵守“十不准”规定。（四）上班前必须在桩机各部件及钢丝绳、转动部分加润滑油，各制动部分要灵敏，试机正常后方能施工。（五）桩机行动时，指挥员应注意地面及空中的情况，要保证桩架的稳定、平横、垂直移动，保证安全。（六）重物要有专职指挥，起吊时重物及扦把下严禁站人。 （七）机电设备维修时必须要切断电源，停电后方能进行。（八）严禁酒后操作。（九）所有用电设备必须安装漏电保护装置，保证一机一闸一漏电开关，漏电开关采用两级以上设置，实行三相五线制。电箱和机具采用黄绿双色线进行接零保护。（十）电箱能防雨，门锁齐全，出线电缆化，一律架空，不拖地。（十一）施工现场严禁无关人员进行，现场设立警告牌。（十二）施工完毕后的桩的桩头上面要加盖，以防人或杂物等掉陷。（十三）为避免挤土效应对旁边建筑物的影响，在建筑物边需开挖排土沟。十一、技术经济分析以人行马鞍山市中心支行发行库及营业办公用房工程为例，PHC静压管桩与其他桩型技术经济比较见表11-1。十二、工程应用实例PHC静压管桩技术已在全国推广应用，由我公司承建的人行马鞍山市中心支行发行库及营业办公用房工程和甬台温铁路均采用了这一技术，加快了结构的施工速度，提高了结构的施工质量，并简化了施工管理同时节约了大量的砼和钢材，产生了明显的技术经济和社会效益。 桩型PHC管桩钢筋砼预制方钻孔灌注技术经济其它备注（φ500）桩（450×450）桩（φ600）项目指标无前期准备工期成桩后需浇灌砼后需保1、工期可缩短1～2个保养一个养一个月月月需较大预制场场地污染地、砂、石及水现场无砂石料、严重，有噪泥污染严重，噪2、现场施工废水、废浆及噪音，施工工音和震动大，对音污染艺要求较相邻建筑有较高大影响1、该场地由成品桩出厂前已于淤泥较3、工程质量经检测，可靠保不易保证较难保证深，不能用证人工挖孔桩以直不易观察，4、成桩监测方便直观可靠方便2、碎石桩、水径费用较大泥搅拌桩500复合地基管桩5、破损率极小易打碎或打断120KN~140为例KN/m3不足承受上部6、单桩承载力1.01.11.6结构总荷价格（2300KN）载。单桩承载力越7、承台造价高，承台造价越造价一般造价较高低砼方量比方桩及钻孔灌注桩少砼方量大，8、砼方量和钢砼方量大，耗钢40～50％，耗用钢量比方材耗用量量大量比方桩少桩少50～60％表11-1PHC静压管桩与其他桩型技术经济比较表'