布鲁斯十孔口琴七音:静压预应力管桩质量控制的研究

【摘要】:静压高强预应力管桩由于具有单桩承载力较大、质量稳定、低噪音和无震动等特点,已在很多地区得到广泛应用,由此也引发了许多施工质量和安全技术问题。文章主要基与管理的系统理论和过程方法对静压预应力混凝土管桩施工质量控制做了理论和实践方面的探讨分析,也对静压预应力混凝土管桩施工实践中的常见问题及相应解决措施进行了论述。
　　【关键词】:预应力管桩;单桩;施工质量; 质量控制
　　
　　1. 概述
　　
　　 静压法沉桩是利用桩机自重及配重为反作用力,挤压、切削桩周和桩端土体,使桩逐渐下沉,桩尖进入持力层,最终达到设计控制标高或承载力。
　　 利用静压法施工高强预应力混凝土管桩,可使土中的孔隙水压力急剧上升,土的抗剪强度大幅度下降,沉桩阻力减少,特别适用于持力层为硬塑-坚硬粘性土、中密-密实砂土、粉土、全风化岩及强风化岩,而持力层以上为软土的高压缩性土层,不适用于需穿越较厚硬夹层的地质情况。
　　
　　2. 静压预应力混凝土管桩的应用范围
　　
　　 从地质上来说,一般适用于人工素填上、淤泥质上、粘性土、粉土等软土地基上的工业与民用建筑基础;不宜穿越碎石层、卵石层、冻土、膨胀土等,也不宜以碎石、卵石及风化岩石做持力层(以上情况均对桩身及压桩力有极高的要求,不易实现设计意图)。
　　 从地域上来说,适合市区内、居民区、学校、医院附近及精密生产工厂扩建工程,以减少噪音、振动及对周边建筑的影响,但此时应考虑静压设备对周边环境的最小施工间距的要求。
　　 从基础设计来说,如考虑桩土联合基础,桩筏结合及其他复合桩基础,则可以减少基础沉降,弥补超高层建筑桩基静压施工对超高压桩力的要求,均有较好效果。
　　
　　3. 静压预应力管桩施工质量控制
　　
　　 静压预应力混凝土管桩施工质量的影响因素是多方面的,有地质条件方面的、有桩身材料质量方面的、有设计方面的,也有制桩或打桩施工管理方面的,工序多,涉及环节多,任何阶段稍有不慎,就会出现质量事故或质量隐患。以下将从多个方面讨论静压预应力混凝土管桩施工质量控制。
　　
　　 3.1 静压沉桩机理
　　 静压沉桩是依靠压桩机械设备的自重和压重对预制桩施加垂自压力,将桩压入或挤入土中。压桩结束后,桩周土体内孔隙水压力逐渐消散,土体产生径向固结,桩侧摩阻力增大,土体强度得到恢复。压桩一般分节压入,逐段接长,同一根桩各工序应连续施工,防止中途停歇过久而压不下去,影响桩的极限承载能力。
　　
　　 3.2 管桩压桩施工过程的质量管理
　　 3.2.1 管桩进场检验
　　 管桩质量直接关系到整个桩基的质量,管桩的品种、类型和规格必须符合设计要求,桩身不得存在结构性裂纹,裙板下桩头混凝土不得空鼓,端头板平整度、桩身椭圆度和沿长度方向的弯曲度必须满足规范要求。
　　 3.2.2 施工设备合格性检查
　　 桩机性能直接关系到能否把桩压入持力层,选择桩机和配重要综合考虑场地的地质情况和桩型,检查桩机的运行状况,校验读数装置,确保其能真实地反映压桩阻力,使桩基承载力达到设计要求。
　　 3.2.3 压桩和接桩
　　 压桩过程中应在桩机前方正交方向控制和调整桩身垂直度,桩尖进入持力层(硬夹层)后不得通过推移桩头来调整桩身垂直度。
　　 对于高烈度抗震设防区预应力混凝土管桩的接头宜优先采用焊接,为减少接头处的残余拉应力,应分2道对称施焊,上下焊缝接头应错开,施焊方向相反,并自然冷却。
　　 3.2.4 终压控制
　　 对于摩擦型端承桩,宜以终压力值为主,结合桩尖进入持力层的深度综合控制。桩在软弱土层中下行时,压力表读数基本保持不变或缓慢上升,当桩尖到达持力层界面时,压力表读数呈震荡上升,随着桩尖进入持力层深度的增加,压力表读数加速上升,达到设计终压力值时终止压桩。从压力表读数开始稳定上升到终止压桩,液压装置所走过的行程即为桩尖进入持力层的深度。
　　
　　4. 预应力管桩施工常见问题及防治措施
　　
　　 4.1 挤土效应和振动影响
　　 静压法施工预应力管桩属于挤土类型,往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动,改变了土体的应力状态,产生挤土效应。一般通过以下方法来防治:
　　 (1)控制布桩密度,对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法,孔径约比桩径小50-100mm,深度宜为桩长的1/3-1/2,施工时应随钻随打;或采用间隔跳打法,但在施工过程中严禁形成封闭桩。 　 (2)控制沉桩速率,一般控制在1m/min左右;并制定有效的沉桩流水路线,并根据桩的入土深度,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。
　　 (3)设置袋装砂井或塑料排水板,消除部分超孔隙水压力,减少挤土现象;设置隔离板桩或地下连续墙;开挖地面排土沟,消除挤土效应。
　　 (4)沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护,对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其它桩型。
　　 (5)控制施工过程中停歇时间,避免由于停歇时间过程,摩阻力增大影响桩机施工,造成沉桩困难。
　　
　　 4.2 沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩
　　 由于地质勘察报告中未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布深度和性质,导致沉桩时遇到浅部(3-4M)的老基础、大孤石,较深部(20M左右)的硬塑老粘土和非常密实砂层、沙砾石层等情况无法施工。一般通过以下方法来防治:
　　 (1) 打桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解,并安排进行探桩施工;对浅层障碍物可采用挖土机挖除,当无法操作施工时,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纠偏。
　　 (2) 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。
　　
　　 4.3 斜桩
　　 由于各种原因产生的斜桩防治方法:
　　 (1)静压桩桩机施工前注意机械设备的维修,以避免影响施工质量;
　　 (2)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,由于桩机及配重达500吨以上,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)施工过程中要严格控制好桩身垂直度,重点应放在第一节桩上,垂直度偏差不得超过桩长的0.5%,桩帽、桩身及送桩杆应在同一直线上,沉桩时宜设置经纬仪在两个方向上进行校准。
　　 (4)尽量减少接桩,预制管桩接头不宜超过3个,接桩宜在桩尖进入硬土层后进行。接桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于2mm,节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。
　　 (5)制定合理的施工顺序,桩基施工后的孔洞应及时回填,施工过程中加强对垂直度的控制。
　　 (6)当遇到障碍物时应及时排除后再进行沉桩;沉桩时发现不垂直应及时纠正,必要时应把桩拔出重打,桩进入一定深度后,不宜采用移动机架进行校正,以免发生断桩,应采取其他措施。
　　 (7)采用预钻孔法时,严格控制钻孔垂直度。
　　 (8)合理布置桩位,桩与桩的中心距不小于3倍桩径。
　　 (9)桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖施工,基坑开挖应分层均匀进行,必须加强围护措施,防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩,以确保桩基工程的桩身结构的完整性。
　　
　　5. 结论
　　
　　 预应力管桩特别是采用静压法施工的桩,其应用已十分普遍,但在设计和施工中仍存在不少问题,有待工程技术人员进一步探讨解决。
　　 由于静压预应力管桩应用过程的质量控制是一个系统工程,因此必须通过生产、设计、施工和检测验收等各环节加强对其的质量管理,才能有效克服上述质量缺陷而得到逐步完善。