钢筋混凝土预制桩施工
更新于 2024-02-25 22:26:56首发于 2024-02-25 21:51:05技术储备/施工技术313钢筋混凝土预制桩 ： 在预制构件厂或施工现场预制 ，钢筋用沉桩设备 在设计位置上将其沉入土中 ，混凝其特点： 坚固耐久 ，土预不受地下水或 潮湿环境影响 ，制桩能承受较大荷载 ，施工施工机械化程度高，钢筋进度快 ，混凝 能适应不同土层施工 。土预
钢筋混凝土预制桩是制桩我国目前广泛采用的一种桩型—— 多用于房建工程，桥梁工程少用 。施工
钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩 。钢筋
钢筋混凝土预制桩施工前 ，混凝应根据施工图设计要求 、土预桩的制桩类型 、 成孔过程对土的施工挤压情况 、地质探测和试桩等资料，制定施工方 案 。其主要内容包括 ：确定施工方法 ，选择打桩机械 ，确定打桩 顺序 ，桩的预制 、运输 ，以及沉桩过程中的技术和安全措施 。
1 施工准备
- 场地平整及周边障碍物处理
- 定桩位及埋设水准点
依据施工图设计要求 ，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来 ，并作出明显的标志 。在打桩现场附近设置2～4个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据 。桩基轴线的定位点及水准点 ，应设置在不受打桩影响的地方 。
- 桩帽 、垫衬和送桩设备机具准备
2 桩的制作、运输 、堆放
管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作 。（小编见过最长的预制管桩是15m ，当时整个人都震惊了）
模板可以保证桩的几何尺寸准确 ，使桩面平整挺直；桩顶面模 板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正四棱锥体 ，且桩尖位 于桩的轴线上；底模板 、 侧模板及重叠法生产时 ，桩面间均应 涂刷好隔离层 ，不得粘结。
钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊 主筋接头配置在同一截面内数量不超 过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d0并不小于500mm 。桩顶和 桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力 ，桩顶和桩尖钢筋配置(如图2.2所示)应作特殊处理 。钢筋骨架制作允许偏差应符合表.1的规定。
表.1 预制桩钢筋骨架质量检验标准
| 项 | 序 | 检 查 项 目 | 允许偏差
或允许值(mm) | 检查方法 |
| 主 控 项 目 | 1 | 主筋距桩顶距离 | ±5 | 用钢尺量 |
| 2 | 多节桩锚固钢筋位置 | ±5 | 用钢尺量 | |
| 3 | 多节桩预埋铁件 | ±3 | 用钢尺量 | |
| 4 | 主筋保护层厚度 | ±5 | 用钢尺量 | |
| 一 般 项 目 | 1 | 主筋间距 | ±5 | 用钢尺量 |
| 2 | 桩尖中心线 | 10 | 用钢尺量 | |
| 3 | 箍筋间距 | ±20 | 用钢尺量 | |
| 4 | 桩顶钢筋网片 | ±10 | 用钢尺量 | |
| 5 | 多节桩锚固钢筋长度 | ±10 | 用钢尺量 |
- 混凝土制作宜用机械搅拌 、机械振捣； 浇筑混凝土过程中应严格保证钢筋 位置正确 ，桩尖应对准纵轴线，纵向钢筋顶部保护层不宜过厚 ，钢筋网片 的距离应正确 ，以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法 生产时，上层桩和邻桩浇筑 ，必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强 度的30%以后才能进行 。浇筑完毕后 ，立即加强养护 ，防止由于混凝土收缩 产生裂缝 ，养护时间不少于7d 。
- 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表2的规定 。
表.2 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准
| 项 | 序 | 检 查 项 目 | 允许偏差或允许值(mm) | 检查方法 | |
| 单位 | 数值 | ||||
| 主 控 项 目 | 1 | 桩体质量检验 | 按基桩检测技术规范 | 按基桩检测技术规范 | |
| 2 | 桩位偏差 | 见本表 | 用钢尺量 | ||
| 3 | 承载力 | 按基桩检测技术规范 | 按基桩检测技术规范 | ||
| 一 般 项 目 | 1 | 砂 、 石 、 水泥 、 钢材等 原材料(现场预制时) | 符合设计要求 | 查出厂质保文件或抽 样送检 | |
| 2 | 混凝土配合比及强度(现 场预制时) | 符合设计要求 | 检查称量及查试块 记录 | ||
|
3 |
成品桩外形 | 表面平整、 颜色均匀 、 掉 角深度＜ 10mm ，蜂窝面积 小于总面积0.5% |
直观 | ||
| 项 | 序 | 检 查 项 目 | 允许偏差或允许值(mm) | 检查方法 | |
| 单位 | 数值 | ||||
| 一 般 项 目 | 4 | 成品桩裂缝(收缩裂缝或起吊 、 装 、 堆放引起的裂缝) | 深度＜20mm ，宽度＜ 0.25mm ，横向裂缝不超过 边长的一半 | 裂缝测定仪 ，该基在地下 水有侵蚀地区及锤击数超 过500击的长桩不适用 | |
|
5 | 成品桩尺寸
：横截面边长 桩顶对角线差 桩尖中心线 桩身弯曲矢高 桩顶平整度 | mm mm mm
mm | ±5 <10 <10 <L/1000 <2 | 用钢尺量 用钢尺量 用钢尺量, L为桩长 用钢尺量 用钢尺量 | |
|
6 | 电焊接桩：焊缝质量 电焊结束后停歇时间 上下节点平面偏差 节点弯曲矢高 | min mm | >1.0 <10 <L/1000 | 秒表测定 用钢尺量 用钢尺量 | |
| 7 | 硫磺胶泥接桩：胶泥浇筑时间 浇筑后停歇时间 | min min | <2 >7 | 秒表测定 秒表测定 | |
| 8 | 桩顶标高 | mm | ±50 | 水准仪 | |
| 9 | 停锤标准 | 设计要求 | 现场实测或查沉桩记录 | ||
- 钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊； 达到100%设计强度 才能运输和打桩 。若提前吊运 ，必须采取措施并经过验算合格方可进 行。
- 桩在起吊搬运时，必须做到平稳 ，避免冲击和振动，吊点应同时受力 ， 且吊点位置应符合设计规定 。如无吊环 ，设计又未作规定时，绑扎点 的数量及位置按桩长而定 ，应符合起吊弯矩最小的原则 ，可按图2.3所示的位置捆绑 。
3 打入法施工
- 打入法也称锤击法 ，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力 ， 使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法 。
- 锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法 ，它施工速度快 ，机械化程度高，适用范围广 ，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动 ，在城区和夜间施工有所限制。
3.1 打桩设备及选择
(1) 桩锤
- 桩锤可选用落锤 、汽锤 、柴油打桩锤和振动锤 。
- 落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种 ，重0.2～2t 。它利用绳 索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度 ，然后自由落下击打桩顶(如图2.4) 。
- 汽锤是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械 ，有单动汽锤和双动汽锤两种(如图2.5) 。
- 柴油打桩锤利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩 锤与桩架 、动力设备配套组成柴油打桩机 。
- 振动锤是利用机械强迫振动 ，通过桩帽传到桩上使桩下沉 。
- 锤重选择应根据地质条件 、工程结构 、桩的类型 、密集程度及施工条 件等参考表.3选用 。
表3 锤重选择表
| 锤 型 | 柴 油 锤 (t) | |||||||
| 20 | 25 | 35 | 45 | 60 | 72 | |||
| 锤的 动力 性能 | 冲击部分重(t) | 2.0 | 2.5 | 3.5 | 4.5 | 6.0 | 7.2 | |
| 总 重(t) | 4.5 | 6.5 | 7.2 | 9.6 | 15.0 | 18.0 | ||
| 冲击力(kN) | 2000 | 2000~ 2500 | 2500~ 4000 | 4000~50 00 | 5000~ 7000 | 7000~ 10000 | ||
| 常用冲程(m) | 1.8~2.3 | |||||||
| 桩 的 边 长或直径 | 预制方桩
、预应力管桩的 边长或直径(cm) | 25~35 | 35~40 | 40~45 | 45~50 | 50~55 | 55~60 | |
| 钢管桩直径(cm) | φ40 | φ60 | φ90 | Φ90~10 0 | ||||
| 持 力 层 | 粘性 土 粉土 | 一般进入深度(m) | 1~2 | 1.5~2.5 | 2~3 | 2.5~3.5 | 3~4 | 3~5 |
| 静力触探比贯入阻力Ps平均值(MPa) | 3 | 4 | 5 | >5 | >5 | >5 | ||
| 砂土 | 一般进入深度(m) | 0.5~1 | 0.5~1.5 | 1~2 | 1.5~2.5 | 2~3 | 2.5~3.5 | |
| 标准贯入击数N (未修正) | 15~25 | 20~30 | 30~40 | 40~45 | 45~50 | 50 | ||
| 锤的常用控制贯入度(cm/10击) | 2~3 | 3~5 | 4~8 | |||||
| 设计单桩极限承载力(kN) | 400~ 120 | 800~ 1600 | 2500~ 4000 | 3000~ 5000 | 5000~ 7000 | 7000~ 10000 | ||
(2) 桩架
- 桩架是支持桩身和桩锤 ，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定 ，并保 证桩锤沿着所要求方向冲击的设备 。
- 桩架一般由底盘、导向杆 、起吊设备、撑杆等组成 。
- 根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度 。桩架高 度=桩长+桩锤高度+滑轮组高
- 桩架用钢材制作 ，按移动方式有轮胎式 、履带式 、轨道式等。
- 履带式桩架(图2.6)以履带式起重机为主机 ，配备桩架工作装置而组成 。操作 灵活 ，移动方便 ，适用于各种预制桩和灌注桩的施工 。
(3)动力装置
打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的 。当采用空气锤时 ，应配备空气压缩机； 当选用 蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘 。
3.2 打桩顺序的确定
打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度 ，应根据桩的密集程度(桩距 大小) 、桩的规格 、长短、桩的设计标高 、工作面布置 、工期要求等综合考 虑 ，合理确定打桩顺序。
根据桩的密集程度 ，打桩顺序一般分为逐段打设、 自中部向四周打设和由中 间向两侧打设三种 ，如图2.7所示 。
- 当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时 ，应由中间向两侧对称施打 (图2.7(c)) ，或由中间向四周施打(图2.7(b))。
- 当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时 ，可采用上述两种打法 ，或逐排 单向打设(图2.7(a)) 。
根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅 、先大后小 、先长后短的顺序进行打桩 。
3.3 打桩
- 打桩机就位时 ，桩架应垂直平稳 ，导杆中心线与打桩方向一致 。
- 桩开始打入时 ，应控制锤的落距 ，采用短距轻击； 待桩入土一定深度(1～ 2m)稳定以后 ，再以规定落距施打。
- 桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小 ，回弹也小 ，桩头不 易损坏 ，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上 ，桩能较 快地沉入土中 。
- 桩入土深度是否已达到设计位置 ，是否停止锤击，其判断方法和控制原则 与桩的类型有关 。
3.4 打桩质量要求和测量记录
(1) 打桩质量要求
- 端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩端设计标高可作 参考； 摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时 ，贯入度可作参考 。
- 打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩 、钢桩)的桩位偏差， 必须符合表2.4的规定 。
- 桩的承载力检验
表.4 预制桩(钢桩)桩位的允许偏差
| 项 | 项 目 | 允 许 偏 差 (mm) |
|
1 | 盖有基础梁的桩
： (1) 垂直基础梁的中心线 (2) 沿基础梁的中心线 |
100+0.01H 150+0.01H |
| 2 | 桩数为1～3根桩基中的桩 | 100 |
| 3 | 桩数为4～16根桩基中的桩 | 1/2桩径或边长 |
|
4 | 桩数大于16根桩基中的桩： (1)最外边的桩 (2) 中间桩 |
1/3桩径或边长 1/2桩径或边长 |
(2) 混凝土预制桩施工记录
打桩工程是隐蔽工程 ，施工中应做好每根桩的观测和记录 ，这是工 程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录 ， 见表2.5所示 。
表2.5 混凝土预制桩施工记录
3.5 打桩施工常见问题的分析
- 在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题 ，例如桩顶破碎 ，桩身断裂 ，桩 身位移 、扭转、倾斜 ，桩锤跳跃 ，桩身严重回弹等 。
- 发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量 、沉桩操作工艺和复杂 土层等三个方面的原因 。
- 工程及施工验收规范规定 ，打桩过程中如遇到上述问题 ，都应立即暂停打 桩 ，施工单位应与勘察 、设计单位共同研究，查明原因 ，提出明确的处理 意见 ，采取相应的技术措施后 ，方可继续施工。
(1) 桩顶破碎
打桩时 ，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力 ，如果桩顶钢筋 网片配置不当 、混凝土保护层过厚 、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不 平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎 。在沉桩工艺方面 ，若桩垫材料选择不 当 、厚度不足 ，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎 。
(2) 桩身被打断
制作时 ，桩身有较大的弯曲凸肚 ，局部混凝土强度不足 ，在沉桩时桩尖遇 到硬土层或孤石等障碍物，增大落距 ，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂 。
(3) 桩身位移 、扭转或倾斜
桩尖四棱锥制作偏差大 ，桩尖与桩中心线不重合的制作原因 ，桩架倾斜 ，桩身与桩帽 、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会 引起桩身位移、扭转或倾斜。
(4) 桩锤回跃 ，桩身回弹严重
选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃； 桩尖遇到坚硬的障碍物时 ，桩身则严重回弹。
3.6 打桩过程中的注意事项
- 桩机就位后 ，桩架应垂直平稳 ，桩帽与桩顶应锁紧牢靠 ，连接成整体。
- 打桩时 ，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况 。
- 在正常情况下 ，沉桩应连续施工 ，打入土的速度应均匀，应避免因间歇时间过 长 ，土的固结作用而使桩难以下沉 。
- 打桩时振动大 ，对土体有挤压作用 ，可能影响周围建筑物 、道路及地下管线的 安全和正常使用 ，施工过程中要有专人巡视检查 ，及时发现和处理有关问题 。
- 严禁非施工人员进入打桩现场； 对桩机的正常运行 、桩架的稳定经常进行检查， 严格按操作规程进行施工 ，确保安全 。
3.7 桩头的处理
在打完各种预制桩开挖基坑时 ，按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身 ，要保证桩身的主筋伸入承台，长度应符合设计要求 。当桩顶标高在设计标高以下时，在桩位上挖成喇叭口，凿掉桩头混凝土 ，剥出主筋并焊接接长至设计要求长度 ，与承台钢筋绑扎在一起 ，用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。
4 静力压桩
- 静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，常用于土质均匀 的软土地基的沉桩施工 。
- 静力压桩(图2.8)利用压桩架的自重和配重 ，通过卷扬机牵引 ，由钢丝绳 、 滑轮和压梁 ，将整个桩机的重力(800～ 1500kN)反压在桩顶上 ，以克服桩 身下沉时与土的摩擦力 ，迫使预制桩下沉 。
- 压桩施工一般采取分节压入 、逐段接长的施工方法 。
- 接桩的方法目前有三种 ： 焊接法(图2.9) 、法兰螺栓连接法 、硫磺浆锚法 (图2.10) 。
