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建筑结构丨预应力管桩制作细节及桩基知识科普

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预应力管桩大百科

管桩等级

管桩按混凝土强度等级或有效预压应力分为预应力混凝土管桩预应力高强混凝土管桩。预应力混凝土管桩代号为PC,预应力高强混凝土管桩代号为PHC,薄壁管桩代号为PTC。PC桩的混凝土强度不得低于C60,薄壁管桩强度等级不得低于C60,PHC桩的混凝土强度等级不得低于C80。

管桩标记

外径600mm、壁厚110mm、长度12m的A型预应力高强混凝土管桩的标记为:PHC600 A 110-12 GB13476。

管桩的接头

过去个别厂的产品采用法兰盘螺栓联结,现在几乎全部采用端头板电焊联结法。端头板是管桩顶端的一块圆环形铁板,厚度一般为18-22mm,端板外缘沿圆周留有坡口,管桩对接后坡口变成U型,烧焊时将管桩周过的U型坡口填满即可。 预应力管桩沉入土中的第一节桩称为底桩。底桩下端部都要设置桩尖(靴)。

管桩分类

管桩按外径分为300,350,400,450,50,550,600,800,1000mm等规格,实际生产的管径以300,400,500,600mm为主。目前以直径400,600mm外径为主,管桩全是工厂化生产,常用节长8-12m。

管桩按桩身抗裂弯矩的大小分为A型、AB型和B型。A型的有效预应力约为3.5-4.2MPa,AB型为5.0MPa,B型约为5.5-6.0MPa,一般管桩有4-5MPa的有效预应力,打桩时桩身混凝土可有效地抵抗仃桩拉应力,所以,对于一般的建筑工程,选用我国规定的A或AB型的管桩就可以。 每节管桩都有出厂标记,表示在管桩表面距端头1.0m左右的地方。

主要区别

A型和B型桩身竖向承载力几乎是一样的,只不过AB型抗弯性能比A型好,要穿过坚硬土层时在较大的锤击力下也不至于打碎,对于静压施工来说,同样弯曲度的情况下,A型比AB型更容易被压断。

A桩和AB桩主要区别简单讲就是钢筋用量不一样,例如:外径300mm桩,壁厚70mm单节桩长11m以内要求A桩钢筋6Φ7.1而AB桩为6Φ9.0,可见AB桩的钢筋分布比较密!同样情况下B桩为8Φ9.0,C桩为8Φ10.7,可见钢筋量都不一样。显然用量越大,桩的抗压值越大。实际设计必须参照地质资料和上部荷载确定桩的类型和设计桩长。

形式

十字型、圆锥型和开口型。十字型和圆锥型也称闭口型。

沉桩方法

管桩沉桩方法有多种,在我国国内施工过的方法有:锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法及中掘法等,而以静压法用得最多。静力压桩机又可分为顶压式和抱压式,抱压式是桩机的夹板夹紧桩身,依靠持板的摩擦力大于入土阻力的原理工作,静力压桩机最大压桩力可达5000~6000kN,可将直径500,600mm的预应力管桩压到设计要求的持力层,从而大大推动了预应力管桩的应用和发展。

预应力管桩七大质量通病及防治

1、桩体倾斜

⑴产生原因

1)施打前未按要求双向校核垂直度。

2)遇有地下障碍物。

3)场地不平整,桩机底盘不稳固水平。

⑵防治措施

1)施打前,应按要求在桩机的正方和垂直的管桩侧面双向架设经纬仪或线坠,垂直度满足要求(小于0.5%L)后方可起锤,打入约1m左右再用仪器校核一次桩的中心位置和垂直度,确认无误后方可正常施打。

2)地下障碍物如果较浅,可以先将桩拔出,清除障碍物后,将坑填实填平,重新放点打桩;如果障碍物较深,无法处理,可会同监理、设计院等单位商议解决办法,更改桩位。

2、焊缝不饱满,接桩处开裂

⑴产生原因

未按规定进行焊接作业,未分层焊接。

⑵防治措施

1)接桩前,对连接部位上的杂质、油污、水份等必须清理干净,保证连接部件清洁。

2)接桩时,两节桩应在同一轴线上,焊接预埋件应平整,焊接层数不得少于2层,焊接时必须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。

3、贯入度剧变

⑴产生原因

1)地质情况不明,地下存在有空洞、溶洞、夹层等。

2)地下持力岩层起伏大。

3)桩身破碎断裂。

⑵防治措施

1)在施打过程中,出现贯入度突然变大的情况,应立即停止施工,可采取超前钻等方法,先探明桩位处的地质情况,将空洞、溶洞等先用中砂或粘土等填塞密实后再重新打桩,或改用其他形式的基础处理方法。

2)在即将收锤时,遇到贯入度突然加大的情况,一般均因地下持力岩层起伏大导致桩身折断或桩身自身破碎造成的。这种情况下,采用从桩身内孔吊灯和吊重物检查桩身的完整看是由何种原因造成。

①如是因地质起伏大造成的,则需采用特殊桩尖,采用嵌岩力强的桩尖进行施工。

②如是桩身自身破碎造成的,则需对进场的管桩质量进行检查,采购质量合格的管桩;管桩桩身强度必须达到100%时方可使用;同时,在施打过程中,要控制好总锤击数,PHC桩总锤击数不宜超过2500,最后1m锤击数不宜超过300。

4、地面明显隆起,邻桩上浮或位移过大

⑴产生原因

1)桩基础密集,土饱和密实,桩间距较小,在沉桩时土被挤到极限密实度而向上隆起,相邻的桩浮起。

2)在软土地基施工较密集的群桩时,由于沉桩引起的孔隙水压力把相邻的桩推向一侧或浮起。

⑵防治措施

1)采用“植桩法”(先钻孔,钻透硬夹层,将桩插入孔内,打至设计要求)以减少土的挤密及孔隙水压力的上升。

2)采用开口型桩尖,让部分土体进入桩空腔内,减少土体挤密;同时采用“跳打法”施工,控制每天打桩根数,同一区域内不宜超过12根桩。

3)采用井点降水、砂井或盲沟等降水或排水措施。

4)沉桩期间不得同时开挖基坑,沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖,相隔时间应视具体地质情况、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙水压力消散情况来确定,一般应在两周左右。

5、桩身断裂

桩在沉入过程中,桩身突然倾斜错位,桩尖处土质条件没有特殊变化,而贯入度突然增大。

⑴产生原因

1)桩制作时,桩身弯曲超过规定,桩尖偏离桩的纵轴线较大,沉入过程中桩身发生倾斜或弯曲。

2)桩入土后,遇到大块坚硬的障碍物,把桩尖挤向一侧。

3)稳桩不垂直,打入地下一定深度后,再用移架方法校正,使桩身产生弯曲。

4)两节以上桩施工时,相接的两节桩不在同一轴线上,产生了曲折。

5)制作桩的砼强度不够,桩在堆放、吊运过程中产生裂纹或断裂未被发现。

⑵防治措施

1)施工前应对桩位下的障碍物清理干净,必要时对每个桩位用钻探了解。对桩构件要进行检查,发现桩身弯曲超过规定(L/1000)或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用。

2)在稳桩过程中如发现桩不垂直应及时纠正,桩压入一定深度发生严重倾斜时,不宜采用移架方法来校正。接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上,接头处应严格按照操作要求执行。

3)桩在堆放、吊运过程中,应严格按照有关规定执行,发现桩开裂超过有关验收规定时不得使用。

6、桩顶掉角、碎裂

⑴产生原因

1)预制的混凝土配比不良,施工控制不严,振捣不密实或养护时间短,养护措施不足。

2)桩顶面不平,桩顶平面与桩轴线不垂直,桩顶保护层过厚。

3)桩顶与桩帽的接触面不平,桩沉入时不垂直,使桩顶面倾斜,造成桩顶面局部受集中应力而掉角。

4)沉桩时,桩顶衬垫已损坏,未及时更换。

5)桩锤过大,跳动过高。

⑵防治措施

1)桩制作时,要振捣密实,桩顶的加密箍筋要保证位置准确;桩成型后要严格加强养护。

2)沉桩前应对桩构件进行检查,检查桩顶有无凹凸现象,桩顶面是否垂直于轴线,桩尖有否偏斜,对不符合规范要求的桩不宜使用,或经过修补等处理后才能使用。

3)检查桩帽与桩的接触面处是否平整,如不平整应进行加垫等处理才能施工。

4)沉桩时稳桩要垂直,桩顶要有衬垫,如衬垫失效或不符合要求时要更换。

5)施工时应根据地质条件,桩断面尺寸及形状,合理选择桩锤。并采用“重锤低击”的方法,严格控制桩锤的跳动高度,禁止高起高落。

7、沉桩达不到要求

管桩是以最终贯入度和最终桩长作为施工最终控制,一般情况下,以最终贯入度控制为主,结合以最终桩长控制参数,有时沉桩达不到设计的最终控制要求。

⑴产生原因

1)勘探点不够或勘探资料粗,对工程地质情况不明,尤其是对持力层起伏标高不明,至使设计考虑持力层或选择桩长有误。

2)勘探工作是以点带面,对局部硬夹层、软夹层不可能全部了解清楚,尤其在复杂的工程地质条件下,还有地下障碍物,如大块石头、混凝土块等。

3)以新近代砂层为持力层时或穿越较厚的砂夹层,由于其结构的不稳定,同一层土的强度差异很大,桩沉入到该层时,进入持力层较深才能达到贯入度或容易穿越砂夹层,但群桩施工时,砂层越挤越密,最后会有沉不下的现象。

⑵防治措施

1)详细探明工程地质情况,必要时应作补勘,正确选择持力层或标高。

2)根据工程地质条件,合理地选择施工方法及压桩顺序。

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