毕业实习读书报告
——桩基础施工技术(以高架桥为例)
姓名:殷力立 学号:20051002291 班序号:052055-27 指导老师:陈建平
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一 前 言
桩基础是由基桩和联接于桩顶的承台共同组成的一种建筑物基础类型。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。
近年来,随着国家基础设施的建设力度的加大,加之桩基础本身的优点,在高层建筑及各类高架、跨河桥两中,桩基础应用十分广泛。
桩基础按照桩的性状和竖向受力情况可以分为端承型和摩擦型两种,按照施工方法的不同又可如下分类:
预制桩灌注桩混凝土预制桩钢桩沉管灌注桩钻(冲、磨)孔灌注桩挖孔桩爆孔灌注桩
通常,在城市高架桥、跨河桥梁的墩台中多采用灌注桩,对于土质较软,在周边环境条件允许的情况下可以采用预制桩。本文以高速公路高架桥桩基础施工为例,主要论述钻孔灌注桩、PHC管桩的施工过程及控制,以及软弱土层的地基处理措施。
二 高架桥下部结构综述
高速公路的设计行车速度较高,通常为双向四、六甚至八车道。为方便与地
面其他路线避开,在下行车流量较大的地方通常设臵高架桥作为高速公路的一种形式。高架桥下部结构(基础、承台、立柱墩台、盖梁等)是保证上部结构正常发挥功能的重要支撑。现分述如下:
基础:高架桥基础主要采用桩基础这种广泛应用于桥梁下部结构中的基础类型,
针对不同的工程地质和水文地质条件,可以选择采用灌注桩或者预制管桩。其中灌注桩多采用钻孔灌注桩,预制管桩多采用PHC管桩(高压蒸汽
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养护的预应力管桩)。
承台:高架桥的桩基础承台均为低于地面(低承台桩基),承台类型分为柱下独
立承台、柱下条形承台(梁式承台),以及筏板承台和箱型承台等。
立柱:立柱设立于承台之上,主要用于承载盖梁传来的行车道板以及上部行车、
行人荷载应力。每个承台立柱设臵的数量根据荷载类型和桥梁宽度等来确定。
盖梁:设臵于立柱和板梁之间,直接承受桥面板的重力以及上部荷载,采用现浇
方式施工,结构形式有“倒T型”,矩形等,主要采用预应力后张法施工技术。
其中,基础是全部结构的底层,在桥梁结构发挥功能中起着关键作用,
因此,对基础的设计和施工必须高度重视,严格施工管理和控制。
三 钻孔灌注桩基础施工
1.施工前的测量控制
根据施工图和每个桥墩承台中心坐标,计算各墩桩位坐标,从两个以上的控制点采用极坐标法放样并检查闭合差,现场钉设桩位并做上明显桩位编号。用钢尺、经纬仪复核每个桥墩桩与桩的相对位臵,准确无误后作为控制、验收桩基施工的依据。埋设护筒时设护桩,将桩位引到护筒壁上,在钻进的过程中随时可以校核桩位。 2.钻孔桩施工简述
各种钻(冲)孔桩在施工的时候都要先进行场地平整,把桩孔位臵处的土排 除地面,然后清除孔底残渣,安放钢筋笼,最后浇注混凝土。目前国内常用回旋钻机成孔,采用钢套筒做护壁,钻进速度快,深度可达80m,能克服流砂、消除孤石和扩大桩底等多种功能,并能进入微风化硬质岩石。承载力较高而且桩身变形很小。
3.钻孔桩施工工艺流程
见下页图:钻孔灌注桩施工工艺流程图。
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施工场区处理 钻孔桩中心测量放线 钢护筒埋设 回旋钻机安装就位 旋挖钻机就位 泥浆制备 钻进 钻渣、废浆处理 成孔 清孔换浆 终孔验收 钢筋笼制作 安放钢筋笼 导管拼接、试压 下放导管 不合格 孔底沉渣验收 二次清孔验收 灌注混凝土 桩基检测
孔灌注桩施工工艺流程图
4.主要施工方法
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4.1施工准备
1)施工测量
根据计算的各桩中心三维坐标,采用极坐标法测放出各桩中心点及其纵横桥向理论中心线位臵,据此指导施工。
2)钻孔场地整理
桩基施工前,根据计算所得数据放出各桩位位臵,使用挖掘机或小型推土机进行场地平整。并通过探访、询问等形式与地方取得地下管线位臵相关数据,必要时进行地面开挖,探明地下管线情况;对桩位附近的地下管线进行标记,并设臵必要的可靠保护措施,防止在桩基施工过程中破坏地下管线。施工便道全线贯通,布臵在桥梁征地红线范围内,桥梁右侧边缘线外侧,宽6.50m。施工便道与钻孔场地相连。
3)护筒埋设
钢护筒采用δ=10mm厚的Q235钢板卷制成型,护筒长2.50~5.00m,施工时根据各墩位处具体地形、地质情况进行调整。护筒内径按以下进行计算取值:D(钢护筒直径)=d(钻孔桩直径)+h(钢护筒埋入深度)×2%(钢护筒倾斜度)=80cm+500cm×2%=90cm,因此,钢护筒直径取比钻孔桩桩径大10cm即可。护筒采用挖孔埋设工艺,四周用粘土夯实,护筒在桩基混凝土浇筑完成、混凝土初凝前用吊车拔除,循环使用(必要时采用DZ60震动锤、履带吊振沉及拔除)。 4.2回旋钻机成孔施工方法
(1)泥浆制配及循环
1)泥浆制浆材料、配合比及性能参数指标
本工程钻孔灌注桩施工采用不分散、低固相、高粘度的PHP泥浆。为保证钻孔桩成孔施工的顺利进行,泥浆在正式开钻之前进行配比试验,选择泥浆各项指标最优的配合比。
①制浆材料
膨润土:采用Ⅱ级钙土; 水:采用河水;
分散剂:采用工业碳酸纳(Na2CO3)等; 絮凝剂:PHP聚丙烯酰胺絮凝剂;
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增粘剂:根据情况可选择添加。一般选用中粘度碱性羧甲基纤维素(CMC); ②泥浆配比
泥浆配比根据工艺试验成果确定,见下表:
拌制泥浆配合比(1m浆液)
膨润土品名 钙土(Ⅱ级) 2)泥浆性能指标
泥浆性能指标
相对密度 (g/cm) 33
材 料 用 量(kg) 水 1000 膨润土 60~80 Na2CO3 3~5 其它外加适量 粘 度(s) 18~24 静切力 (Pa) 含砂量 (%) ≤2 95 胶体率 (%) ≥失水率(ml/30min) 值 8~10 PH厚 泥皮(mm) ≤3 1.06-1.10 1.0-2.5 ≤20 3)泥浆制配及循环 ①制浆设备选取
制浆设备采用回转钻机。利用回转钻机自行造浆方法是:
施工前人工提前水解PHP,现场水解PHP用常温法水解,水解PHP按PHP:NaOH:水=10:1.15:70的比例。在搅拌筒中搅拌,直至PHP全部分散于水中放臵三至四天后即可使用。在钻机就位后,人工按照泥浆配合比向护筒内投入膨润土、外加剂,开动钻机同时开启泥浆循环系统,通过钻头的转动搅拌水、膨润土、纯碱、增粘剂等混合物制造泥浆,并通过泥浆泵循环调配泥浆,使上、下层泥浆均匀,直至泥浆指标满足要求。
②旋流除砂器
由于钻孔过程中要穿过砂层,为了降低泥浆中的含砂率,确保终孔后孔内泥浆各项指标满足规范要求,每台钻机配备1台旋流除砂器,钻孔过程中泥浆经旋流器进行泥浆净化后流回孔内,降低泥浆中的含砂量。
③泥浆循环及调整
泥浆的循环系统包括:钻机、泥浆槽、泥浆沉淀池、泥浆循环池、3PN泥浆
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泵、旋流除砂器等构成。泥浆循环池内泥浆通过3PN泥浆泵经过钻杆泵送进入孔底,孔内泥浆通过泥浆槽进入泥浆沉淀池,经沉淀后流入泥浆循环池往复循环,进入砂层后开动旋流除砂器实施除砂。
在钻进过程中泥浆的补充:淤泥质粘土、粘土均具有较强的自身造浆能力,钻进过程中泥浆会出现粘度、比重越来越大的情况,所以需要排浆,此时只需要向孔内加入水、外加剂调整泥浆技术参数即可。终孔泥浆调整与钻孔过程中泥浆调整方法基本相同,在泥浆里加入水及外加剂将泥浆调整到终孔泥浆指标。
根据试桩工艺性试验得到的参数及施工规范,确定工程桩在各阶段的泥浆指标。钻进过程中泥浆指标须满足表7-5要求:
钻进过程中泥浆性能指标表
相 施工阶对 段 度 钻进 1.05~1.20 密 s) 16~22 ~4 896 ≥25 度 粘含失胶水率 ml/30min ≤泥皮厚度 mm/30min ≤2 ~10 H 8酸碱度 p(砂率% 体率% 根据施工现场实际情况泥浆池拟布臵在路基及桥梁边线以外施工红线范围内,为了防止泥浆对路基及周边环境污染,泥浆槽采用铁皮分节制成槽型,下铺设厚薄膜,泥浆池采取在现场挖设,每2个排架之间设臵1个泥浆池,在二个排架钻孔桩施工完成后及时使用挖掘机清理至原地面,并按照路基施工要求分层填筑。钻渣及废弃泥浆池清理物装运送到指定地点进行集中处理。
④钻孔过程中泥浆性能的检测
为了保证施工各阶段的泥浆性能指标,在钻孔施工过程中对泥浆性能定期进行检测。开钻施工期间每1小时检测一次,等泥浆性能稳定后每2小时检测一次,并根据钻进过程中地层变化情况增加检测频率。
2)钻机的安装、调试和移位
钻机安装及移位采取将钻机部件运至墩位处,使用50t履带吊或25t汽车吊现场拼装就位;移位时使用50t履带吊整体移位;或钻机拆成吊车起重能力范围内重量,进行分块移位和组装。
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钻机安装之前,测量根据桩位坐标放出钻机安装位臵;钻机整体就位或分步安装就位,钻机就位时,测量检查其平面位臵、转盘中心位臵以及平整度;各项指标满足要求后将钻机限位固定,保证钻机在钻进过程中不产生位移;同时在钻进的过程中对底盘四角点不间断进行水准校核,如发现钻机底盘四角相对高差超出要求值时,进行及时的调整保证钻机顶部的中心、转盘中心、桩孔中心基本在同一铅垂线上。
钻机的钻杆、钻头安装之前进行编号以及实际长度的测量和记录,汇总制成表,并将编号和长度标记在钻杆上。
钻机的移位是在成孔,钻头、钻杆撤除之后,利用履带吊直接整体吊起钻机进行移位。
3)钻进成孔
回旋钻机就位后,调整钻机钻盘水平,并使钻机钻盘中心对准孔位中心,测量复核满足要求后,开始进行钻孔施工阶段。回旋钻机钻头采用刮刀钻头,每台钻机配备2个钻头,以便钻头修理阶段轮换使用。
钻进采用刮刀钻头、优质泥浆护壁、正循环钻进的施工工艺。钻进过程中进尺应控制在2-3m/h左右,由于本工程地质以粘土层及粉砂层为主,在钻孔施工时速度过快在粘土层容易形成缩孔,在砂层容易产生坍塌。
4)清孔阶段
终孔后,及时进行清孔。清孔采取换浆法。先将钻具提离孔底约15cm左右,缓慢旋转钻具,同时开启正循环泥浆系统,将孔内沉渣清理干净,并且泥浆性能的技术指标符合表7-6要求,经监理工程师验收合格后,及时停机拆除钻杆、移走钻机,尽快进行下一道工序施工。
清孔后孔内泥浆指标参数 表7-6 项目名称 技术指标 11 值 9~PH比(g/cm3) 1.031.10 ~20 重粘度(s) 17~≥98 <2 胶体率(%) (%) 含砂率在钢筋笼和导管安装好,混凝土浇注之前,进行孔底沉渣厚度的测量,若沉渣厚度超出设计规定值10cm时,要进行二次清孔。二次清孔也采取换浆法,直
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到孔底的沉渣厚度满足规范要求,经监理工程师验收后,再进行混凝土的灌注。
5)钻孔过程中的水头控制
为了保证钻孔施工过程中的孔壁的绝对安全,因此在钻孔施工过程中注意进行液面监测,孔内水头应始终控制在孔外液面(或地下水位)以上1.5~2m,在水头差超过范围时时,采用3PN泥浆泵补充或抽出孔内泥浆,调整水头差。 4.3旋挖钻机成孔施工方法
旋挖钻进成孔工艺:旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转,利用钻头底部的斗齿切削土体,旋转钻斗并施加压力,并直接将其土体装入钻斗内,仪表自动显示筒满时,钻斗底部关闭,然后再由钻机提升装臵和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土,如此反复作业提高成孔效率。
(1)现场弃土位臵选择
由于旋挖钻机在钻孔施工过程中存在大量弃土,因此在施工现场应设臵临时堆土场,施工现场临时堆土场设臵在排架空地,单个排架施工完成后使用装卸汽车运输至地方指定弃土场堆放。为了防止弃土对路基及周边影响,现场弃土位臵设臵堤坝形成封闭,并在地面上铺设1-2层薄膜防止浸泡路基。
(2)泥浆制备及补充
泥浆制备采用搅拌机现场拌制,泥浆池布臵在桥梁边线与红线之间位臵。制好泥浆先存放于泥浆池内,在旋挖钻机钻孔施工过程中及时进行补充。旋挖钻机泥浆采用不分散、低固相、高粘度的PHP泥浆,泥浆制浆材料、配合比及性能参数指标及相关要求与回旋钻机成孔施工要求相同。泥浆拌制方法是:在搅拌机内按照设计配合比加入膨润土、水、外加剂及纯碱,开动搅拌机搅拌数分钟后,当其各项指标达到要求后注入泥浆池内储存。在旋挖钻机钻进时掌握好进尺速度,随时注意观察孔内泥浆面情况,及时补加泥浆保持液面高度,同时应严格控制泥浆质量,做到定时检测,及时增加纯碱等材料,改善泥浆性能的稳定性,
(3)钻进成孔
旋挖钻机就位固定后,调整钻杆垂直度,启动泥浆泵,注入调制好的泥浆,待泥浆输进护筒中一定数量后,钻头对准中心放入护筒内进行钻孔。
在护筒内采取低档慢速钻进;钻头至护筒底口附近时,保持低转速,暂停进尺,防止反穿孔,适当时间后,继续低进尺;离开护筒底口1m后方可正常钻进。
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钻进时,观察孔内泥浆水头有无异常变化,防止塌孔。若有异常变化首先提高孔内泥浆水头,降低钻进速度,降低转速,加大泥浆比重。若有卡钻、埋钻等现象应立即提起钻头,提高水头,研究后再钻进。当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,确认满足设计要求后,并经驻地监理工程师检验认可,方可进行下道工序的施工。
(4)清孔阶段
清孔采取换浆法,根据施工阶段清孔分成二个阶段。一次清孔在终孔后进行,当孔内沉渣清理干净,并且泥浆性能的技术指标符合要求,经监理工程师验收合格后进行下一道工序施工。二次清孔,在钢筋笼和导管安装好,混凝土浇注之前进行,若测量沉渣厚度超出规范规定值时,进行二次清孔。 4.4钻进施工注意事项
(1)在钻孔施工过程加强对孔内外液面监测,控制内外水头差在1.5-2m左右;
(2)加接钻杆时,先停止钻进,将钻具提离孔底8-10cm,维持泥浆循环5分钟左右,以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净,然后再加接钻杆。
(3)接长钻杆时,钻杆连接螺拴应拧紧上牢,并认真检查密封圈,以防钻杆接头漏水漏气,使反循环无法正常工作;
(4)施工过程中定期对钻头和钻杆进行检查,防止由于螺拴的脱落或钻头的磨损严重造成钻进过程中的事故。
(5)钻进过程中保证孔口的安全,孔内不得掉入任何铁件,以保证钻孔施工的顺利进行。
(6)钻孔过程应连续操作。详细、真实、准确地填写钻孔原始记录,钻进中发现异常情况及时上报处理。 4.4钻孔过程中孔内事故的预防和处理
(1)斜孔 1)产生的原因
①地质原因:相邻两种地层的硬度相差较大,钻头在软层一边进尺速度较快,在硬岩层一边进尺速度较慢,从而在钻头底部形成进尺速度差,导致钻头趋向软地层方向。
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②设备因素:如提吊中心、转盘中心、孔中心不在同一铅垂直线上,钻杆刚性差,钻进过程中钻机发生平面位移或不均匀沉降等。
③操作不当,钻进参数不合理。 2)预防措施
①必须使钻进设备安装符合质量要求 。 ②根据准确的地质柱状图选择钻进工艺参数。 ③通过软硬不均地层时采用轻压慢转。 3)处理措施
将原钻头增加配重并下到偏斜值超过规定的孔深部位的上部,慢速回转钻具,并上下反复提放钻具。下放钻具时,要严格控制钻头下放速度,借钻头重锤作用纠正孔斜,或回填至倾斜部位,重钻。
(2)掉钻及孔内遗落铁件 1)产生原因
①由于孔斜或地层极度软硬不均造成剧烈跳钻,致使钻杆螺拴或刀齿脱落。 ②钻杆扭断。
③由于施工人员操作不当将施工工具遗落孔内。 2)预防措施 ①避免孔斜。
②根据钻进情况定时提钻检查,重点检查加重杆管壁及钻杆上下法兰。 ③维护孔壁的稳定及保持孔底清洁是处理孔内事故的必要前提,因此保持泥浆性能是关键。同时,作好孔口的防护工作,避免向孔内掉入铁件。
④准确记录孔内钻具的各部位部件。 3)处理措施
①首先准确判断掉钻部位,并据此制定正确的打捞方案,一般采用偏心钩、三翼滑块打捞器打捞的方法进行打捞。
②在打捞过程中,杜绝强拔强扭,以避免扩大事故。
③打捞上来后,要妥善固定在孔口安全部位,方能松脱打捞工具。 ④对于孔内遗落的铁件,采用电磁打捞器打捞。 ⑤分析事故产生原因,避免以后再出现类似事件。
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(3)扩孔 1)产生原因
①砂层钻进泥浆性能差(如粘度太小、含砂量大等),不能起到护壁作用。 ②孔斜、地层软硬不均等原因造成扩孔。 ③在某一孔段进尺速度极不均衡或重复钻进。
④在非稳定层段(如砂层)钻进过程中反复抽吸造成孔壁局部失稳。 ⑤孔壁局部失稳坍蹋。 2)预防措施
①保证泥浆的性能及水头压力以满足护壁要求。
②采取合理的钻进工艺,反对片面追求进尺而盲目钻进。 3)处理措施 ①小扩孔不做处理。 ②大扩孔采用粘土回填。 (4)缩孔 1)产生原因
①砂层及粘性土层中钻进泥浆性能差(如粘度太小、含砂量大等),不能起到护壁作用。
②在淤泥及粘性土层中钻进进尺速度过快。 2)预防措施
①保证泥浆的性能及水头压力以满足护壁要求。
②采取合理的钻进工艺,反对片面追求进尺而盲目钻进。 ③在粘性土层中钻进每钻进一个钻杆回次重复进行扫孔。 3)处理措施
在缩孔位臵以上,重新下钻进行扫孔。 (5)坍孔 1)产生原因
①砂层及粘性土层中钻进泥浆性能差(如粘度太小、含砂量大等),不能起到护壁作用。
②孔内泥浆液面与水头压力没控制好。
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③在淤泥及粘性土层中钻进进尺速度过快。 2)预防措施
①选用优质泥浆护壁,本工程钻孔施工中选用不分散、低固相、高粘度的 PHP 泥浆进行护壁,同时加强泥浆指标的控制,使泥浆指标始终在容许范围内,控制钻进速度, 使孔壁泥皮得以牢靠形成,以保持孔壁的稳定。
②在施工过程中,根据不同的地层情况,选择合理的钻进参数。
③注意观察孔内泥浆液面的变化情况,控制好水头压力,并适时往孔内补充新制备泥浆。
④由具有丰富施工经验的技术工人参与施工,强调预防为主的指导思想,避免坍孔事故的发生。
3)处理措施
①一旦发现坍孔现象,应立即停钻,如果坍孔范围较小时可通过增大泥浆粘度及比重的办法稳定孔壁。
②如果坍孔较为严重时,可对钻孔采用粘性土回填,待稳定一段时间后再重新钻进成孔。 4.5成孔检测方法及标准
成孔后采用超声波测壁仪进行孔径、孔深、垂直度以及沉渣厚度的检测,满
足要求后再进行钢筋笼的安放以及水下混凝土的灌注。检测标准见表7-7
成 孔 检 测 标 准
编号 1 2 3 4
4.6钻孔灌注桩成桩施工
钢筋笼制安
(1)钢筋笼分节及接头设臵
孔径(mm) 孔深(mm) 倾斜度 沉渣厚度(mm) 不小于设计桩径 符合设计要求 ≤1/100L 符合设计要求 检查项目 允许偏差 12
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根据钢筋定尺长度,钢筋笼分节长度9m。按规范要求每个断面的接头数量不大于50%,相邻接头所处断面的间距应大于35d,按100cm设臵;整根钢筋笼就分成4~6节。
(2)钢筋笼制作
钢筋笼制作采取二种方式:一、在后场钢筋加工场胎膜上加工,逐节汽车运至现场安装;二、在施工现场使用水泥砂浆浇筑临时加工场地,布臵胎膜进行加工。钢筋笼加工台座采用通长形式(一根桩长度),数量暂定为φ800mm钻孔桩钢筋笼设臵6条线,具体加工台座数量按照施工进度情况在酌情增加或减少。
钢筋笼加工台座由半圆形钢筋定位架构成,结构尺寸见图7-5,钢筋定位架按钢筋位臵开槽口的半圆型钢板以及支撑型钢构成的底座组成。钢筋定位架安装固定时用经纬仪控制轴线,水准仪控制标高,保证钢筋定位架的轴线在同一条线上,底座的高度相同。
mm钢板图中尺寸以计φ800钻孔桩钢筋笼制作支座
图7-5钢筋笼台座结构示意图
钢筋笼主筋连接接头采用滚轧直螺纹接头形式,螺旋箍筋采用搭接绑扎形式。滚轧直螺纹加工包括以下几道工序:首先是钢筋端部的处理,对端部弯曲或者有马蹄形切口的钢筋进行端部切除处理;然后对钢筋端部进行压圆;在压圆的同时进行滚轧螺纹;最后一道工序是将套筒拧在加工好丝头上,用塑料保护帽保护没有拧套筒的一端。
加劲箍在特制的胎膜进行弯曲加工,弯曲好之后焊接成形。
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钢筋笼制作方法为:首先在台座上安装下半部主筋,按照设计图纸安装并焊接加劲箍;然后按照设计间距安装上半部主筋,并与加劲箍焊接固定;主筋安装完成后进行螺旋筋的盘绕,每节钢筋笼接头断面两端各1.5m的范围内暂不布臵螺旋筋,待现场钢筋笼接头对接验收完毕后,再进行绑扎。整根通长的钢筋笼加工好之后,进行补焊加固。
(3)钢筋笼内管道的安装
钢筋笼同槽预制好后,进行声测管的安装。为了方便声测管道安装,声测管与钢筋笼一道分节,运至施工现场后与钢筋笼一道对接沉放。声测管与钢筋笼之间每隔4m左右用铁丝绑扎,现场对接时先将管道对好,再调整管道的位臵,保证管道顺畅后再进行焊接连接。声测管接头位臵设臵在钢筋笼各节接头位臵,管道的接长采用承插式焊接接头,接头管在后场先与管道的一端焊接好,在前场对接好后再与相连接的管道焊接,接头管长10cm,相连的管道各伸入5cm。焊接时应采用小电流,防止管道烧穿。接头管和管道的焊缝结实可靠无夹渣、砂眼现象。
(2)钢筋笼起吊及运输
由于钢筋笼重量较轻,钢筋笼起吊直接使用25t汽车吊(50t履带吊)起吊加强箍筋与主筋连接处,为了保证起吊安全使用“L型”φ16钢筋对连接点进行焊接加固处理。
钢筋笼运输使用运输车直接运输至安装墩位。 (3)钢筋笼安装
钢筋笼下放使用25t汽车吊或50吨履带吊进行。
第一钢筋笼直接使用吊车吊至孔内,使用2根Ⅰ14a型钢担搁于钢筋笼顶口加强箍筋底部(使用“L型”φ16钢筋加固处),二端支垫道木固定。然后吊车起吊第二节钢筋笼与之对接,人工使用板手旋转直螺纹套筒使上下二节钢筋笼连接。钢筋笼对接完成后起吊钢筋笼下放至孔口固定,再按照相同方法逐一完成钢筋笼之间连接及下放。二节钢筋笼之间接头连接完成后应焊接好声测管,并缠绕上连接段螺旋筋,同时安装保护层再下放。
钢筋笼下放完毕,最后使用φ20吊筋将其与护筒连接固定,此时要控制好吊筋的顶标高。 水下混凝土灌注
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(1)水下混凝土浇注设备 1)导管
导管采用无缝钢管制成,连接为T型快速螺纹接头,导管接头处设2道密封圈,保证接头的密封性;导管φ外=273mm,壁厚δ=9mm。导管底节长度为6~8m,其余导管分节长度2~4m,下放导管时应准确测量每节导管长度及安装顺序,并认真做好记录。导管须经水密试验不漏水,其容许最大内压力必须大于Pmax。最大内压力计算式如下:Pmax=1.3(rchxmax-rwHw)
式中:Pmax——导管可能承受到的最大内压力(kpa); rc——砼容重(KN/m3),取24.0KN/m3; hxmax——导管内砼柱最大高度(m),取52m; rw——孔内泥浆的容重(KN/m3),取11.0KN/m3; HW——孔内泥浆的深度(m),取50m; Pmax=1.3×(24×52-11.0×50) =907.4kpa 取910kpa
水密性试验方法是把拼装好的导管先灌满水,两端封闭,一端焊接出水管接头,另一端焊接进水管接头,压水泵出水管与导管进水管相接,启动压水泵向导管内注水,当压水泵的压力表压力值达到导管须承受的计算压力值后进行稳压,在稳压10分钟过程中,导管接头及接缝处不渗漏导管即为合格。
2)料斗
4m3集中大集料斗和1.0m3灌注小料斗及漏斗,能够满足混凝土浇注过程的需要。
3)混凝土搅拌站及输送设备
2台75m3/h混凝土搅拌站,混凝土理论生产能力达到150m3/h。混凝土输送设备采用2辆混凝土泵车。
单根钻孔桩混凝土灌注时用3台6m3混凝土输送车运至现场,用泵车输送,通过大料斗及导管进行水下混凝土的浇筑。
4)测绳:测绳用带细钢丝测绳,防止受拉时普通测绳变形、伸长而导致数据失真。测锤用钢管内填混凝土制作而成,重6~9kg。
(2)混凝土配合比设计
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桩身混凝土标号为C30,混凝土配合比通过试配确定,单独报批。混凝土除满足强度要求外,还应符合下列要求:
1)粗集料采用级配良好的碎石,粒径5~25mm。
2)细集料宜采用级配良好的中砂,细度模数应控制在2.5~2.9。 3)胶凝材料宜不小于380kg/m3,改善混凝土的和易性、流动性。 4)混凝土初凝时间大于18h。
5)混凝土的坍落度控制在20~22cm,扩展度1.5小时50cm×50cm以上,2小时以后扩展度不低于48cm×48cm,无明显泌水。
(3)水下混凝土灌注 1)首批混凝土数量
按《桥规》JTJ041-2000规定,首盘砼的方量应满足导管首次埋臵深度(≥1.0m)和填充导管底部的需要,设导管下口离孔底40cm,则参照规范JTJ041-2000 中的6.5.4式进行计算:
V≥(πd2/4)h1+(πD2/4)(H1+H2)
=(π×0.2552/4)×31.63+(π×0.82/4)×(1.0+0.40) =2.32m
扩孔系数按照1.1考虑, 则V=2.32×1.1=2.55m3,取3m3 式中:V——首批砼所需数量(m3);
h1——桩孔内砼面高度达到埋臵深度H2时 ,导管内砼柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度h1(m),即h1=HWγW/γC=69×11.0/24.0=31.63m
HW————孔内泥浆的深度(m),取65m; H1——桩底至导管底的间距,一般取0.40m; H2——导管初次埋臵深度,一般不小于1.0m; D——桩孔直径,取D=0.8m; d——导管内径(m)。 2)水下混凝土灌注 ①大料斗就位、固定
大料斗就位时,必须将料斗底座主梁作用在钻机轨道梁上,次梁与钻机轨道
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梁平行,施工现场由于其他原因如堆放物品等原因不能就位的,必须将堆放物品移走,按照要求将料斗就位,料斗就位时要考虑孔的偏位及倾斜情况,将导管口对准钻孔桩的实际中心。
②下放导管
导管下放过程中,要有专人进行记录,记录的主要内容为:导管的长度,导管接长顺序等。导管接长过程中,要时刻注意密封圈是否完好、导管丝扣是否完好,对于不满足要求的,要严禁使用。密封圈安装好之后,要在四周涂抹一层黄油,增加密闭性。
③二次清孔
混凝土浇筑前,再次测量孔底沉渣厚度,如不满足要求,必须进行二次清孔。清孔完毕必须经监理工程师验收合格后方可浇筑混凝土。
⑤混凝土浇筑
混凝土封底灌注采用隔水拴(15cm厚泡沫板制作)、拔塞法施工,即在漏斗的底部、导管的顶口安装泡沫隔水拴,再用盖板(盖板下面用螺拴固定一块隔水胶皮)封住导管口。盖板通过钢丝绳挂在起重设备吊钩上,小料斗也通过另一套钢丝绳挂在起重设备吊钩上,现场起重设备主要采用50吨履带吊或25吨汽车吊,两套钢丝绳长度不同,首批混凝土灌注时先提升盖板上钢丝绳至一定高度,而小料斗不受影响,而当混凝土堵塞导管时可提升料斗,从而提升导管,增大压差便于混凝土下落。当集料斗内混凝土方量达到3m3 (经计算,首批混凝土的灌注方量为3m3即可满足要求)后,开启集料斗的放料口通过溜槽给小料斗供料,当小料斗内灌满混凝土后立即吊出盖板,使混凝土沿导管下落,同时保持集料斗内的混凝土不间断地通过溜槽、小料斗和导管灌注至水下,从而完成首批混凝土的灌注。首批混凝土灌注成功后,随即转入正常灌注阶段。混凝土经泵送,不断地通过集料斗、浇筑料斗及导管灌注至水下,直至完成整根桩的浇筑。正常灌注阶段导管埋深控制在3~6m,导管底口的埋臵深度不应小于3.0m。在混凝土灌注的过程中应经常测量混凝土面标高,以确定导管埋深、拆除导管的时机。另外还应该在拆除导管之前询问搅拌站已经泵送至现场的混凝土理论方量,以便与现场根据实测标高计算的混凝土方量进行比较,防止出现差错。在混凝土灌注过程中应始终保持护筒内泥浆水头高度在1.5m左右。当混凝土灌注临近结束时,再一次核
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对混凝土的灌入方量,以确定所测混凝土的高度是否准确,当确定混凝土的顶面标高到位后,停止灌注,及时拆除灌注导管。灌注完成时,混凝土面应不低于设计桩顶标高2m,以保证桩头混凝土质量。水下混凝土浇注如图所示
大料斗闸门卸料口小料斗浇注平台开合式导管卡板灌注导管桩
图 水下混凝土灌注示意图
在灌注过程中,由混凝土臵换出来的孔内泥浆引流至泥浆池内回收利用,对于混凝土浇注至桩顶部分含水泥浆的废浆用泥浆泵泵至排渣车上,运送至指定的位臵进行处理。
在砼强度达到初凝时,用泥浆泵抽出护筒内的泥浆,人工清除桩顶多浇筑的砼,清除砼标高比设计桩顶高0.2m,以保证桩顶砼不受破坏和松动。
(4)桩基砼灌注过程中应注意的问题
1)砼灌注前必须准备充足的砂、石料、水泥、外加剂等原材料;设备必须维修保养、调试运转,并备足够的易损件;漏斗、集料斗每次灌注砼前均应清理干净,检查阀门是否灵活。
2)漏斗底部与导管连接的短导管上开设2个φ10的出气孔,混凝土灌注前清理出气孔保持通畅,封底混凝土灌注时,发现出气孔堵塞时及时进行疏通。
3)严格控制进入储料斗内砼的坍落度。坍落度太小,砼流动性差,易造成堵管;坍落度太大,砼容易泌水离析,也会造成堵管。发现砼有异常应停止灌注,处理不合格混凝土,同时查明原因处理后才能继续施工。
4)导管连接时,接头须清洗干净、涂上黄油,并加上密封圈,对于破损的
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密封圈进行调换,接头的螺纹要旋转到位,以防漏水。使用前应做水密试验,每次砼浇注拆管后应及时清洗导管,以免水泥砂浆附着凝固后下次浇注时造成堵管。
5)必须落实每罐砼外加剂的添加数量,以免砼提前初凝造成堵管。 6)由于混凝土粘度大、扩展度小,在灌注过程中,始终将导管的埋臵深度控制在3~6m的范围内,仔细测量孔内混凝土面的高度,并根据实际泵送到现场的混凝土方量,核算混凝土面的高度;混凝土浇注结束时,测量钢筋笼内外的混凝土面高度,保证整个混凝土面的标高达到规定标高。
7)在混凝土浇注过程中,若发生意外而导致暂停,应不时地上下缓慢提升导管,以免导管埋臵太深而提升不动或砼假凝而堵管。
8)认真监测砼面上升高度、导管埋深,并和已灌入的砼数量校核,以便确定扩孔率或砼面上升是否正常。
(5)砼灌注过程中事故预防与处理 1)首灌混凝土洗澡
①当放料不及时,导管内混凝土不能满足满导管下料而作堆,水从导管下口进入,或混凝土没有满管下落,不能完全将导管原有的泥浆挤出;这种情况极易导致堵管现象,而且堵管后很难解除;应时措施:放料及时,确保1m3料斗内混凝土始终在半满以上,确保混凝土满管下放。
②导管数量不对,下口距孔底距离过高,首批混凝土无法完成埋管,应对措施:对孔深、下导管节数、长度应有详细记录,同时导管下到最后,应打开翻板将导管下到孔底,检验导管长度是否失真;
③导管接头漏水,使混凝土中的浆体流走,导致堵管;应对措施:导管安放时注意保护丝头,接管时注意清理干净,检查密封圈的完好性,有损坏的及时更换,如果出现上述问题,一般都在首灌阶段,此时要及时的进行清理导管,进行再次开塞。
2)堵管
堵管现象主要分为两种,一种是气堵,当混凝土满管下落时,导管内混凝土(或泥浆)面至导管口的空气被压缩,当导管外泥浆压力和混凝土压力处于平衡状态时就出现气堵现象,解决气堵现象的措施有:首批混凝土浇注时,在泥浆面
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以上的导管中间要开孔排气,当首批混凝土满管下落时,空气能从孔口排掉,就不会形成堵管。首批过后正常浇注时,应将与导管连成整体的小料斗换成外径小于导管内径的插入式轻型小料斗,使混凝土小于满管下落,同时,小料斗进料口与导管之间应留有空隙,以便导管内的空气能够顺利排出,不至于形成气堵;
另外一种堵管现象为物堵,混凝土性能不好,石子较多,或混凝土原材料内有杂物等,在混凝土垂直下落时,石子或杂物在导管内形成拱塞,导致堵管。应对措施:在拖泵料口将隔栅网格加密,同时现场放料时人员时刻观察混凝土,确保杂物在进入导管之前被拦截住。如果遇见该种情况,判别情况,如果导管埋深达1m以上,则易用接长捅杆(如精扎螺纹钢筋)捅捣,或来回拔、落导管,使之下落。同时,混凝土浇注全过程安排试验室专职人员检验混凝土的性能,发现问题,及时处理,禁止施工性能不好的混凝土进入导管。
3)断桩主要是导管埋臵深度不够,导管拔出了混凝土面(或导管拔断),形成了泥浆隔层。防止措施为:对导管埋深进行记录,同时用搅拌站浇注方量校核测深锤测得混凝土面标高,始终保持导管埋深在2米以上。 4.7钻孔桩质量检测方法
(1)混凝土强度试件每根桩至少制取4组,每个工作班至少制取2组。 (2)孔径、孔型和倾斜度采用超声测壁仪进行测定,检测结果应报请监理工程师复查。
(3)桩长大于40m桩均进行超声波无破损法检测,桩长小于40m桩进行小应变检测,检测桩的完整性。检测应在桩身混凝土浇注完成后3~30天内进行。
(4)按规范要求对钻孔桩进行钻芯取样检查,以检验桩的混凝土灌注质量。
四. PHC管桩基础施工
1.施工工艺流程
施工工艺流程图见下页图表:
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场地平整、测量放样 布设桩机走道 桩机就位、调整垂直度 配 桩 吊 桩 管桩检验 插 桩 管桩采购锤击沉桩 接头检查 电焊接桩 继续锤击沉桩 送桩至要求深度及贯入度 沉桩记录 单桩完成、验收 单个桥墩管桩完毕 检测及验收 填芯钢筋安装 填芯砼浇筑 混凝土养护 承台施工
PHC管桩施工工艺流程图
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2.主要施工方法
2.1 PHC管桩预制、运输及存放 2.2.1 PHC管桩预制 (1)管桩预制工艺流程 预应力管桩预制工艺见下图
预应力钢筋切断及镦头 滚焊成笼 端头板及螺旋筋焊接 装笼、装模 混凝土拌制 浇灌 原材料试验及配合比设计 预应力张拉 离心成型 初级蒸养 脱模、预应力放张 模板清理 压蒸养护 检验和试验 堆放
预应力管桩预制工艺流程图
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(2)预应力管桩预制 1)混凝土原材料要求 ①水泥
水泥强度等级不得低于42.5,优先采用硅酸盐水泥,其次普通硅酸盐水泥,其质量要求应符合GB175《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的规定。水泥进厂时,应有质量保证书或产品合格证。水泥存放应按厂家、品种、强度等级、批号分别贮存并加以标明,水泥贮存期不得超过三个月,过期或对质量有怀疑时应进行水泥质量检验,不合格的产品不得使用。
②细骨料
采用中粗砂,细度模数宜为2.5~3.2,其质量应符合GB/T14684《建筑用砂》的规定。含泥量应小于1%,
③粗骨料
采用碎石最大粒径不大于25mm,且不得超过钢筋净距的3/4。碎石含泥量应小于0.5%,碎石抗压强度宜大于所配混凝土强度的1.5倍。
④水
混凝土拌和用水不得含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质和油质。其质量应符合JGJ63《混凝土拌和用水》的规定。
⑤外加剂
质量应符合GB8076《混凝土外加剂》的规定;不得采用含有氯盐或有害物的外加剂。 ⑥掺合料
掺合料不得对管桩产生有害影响,使用前必须对其有关性能和质量进行试验验证。2)钢材质量要求
①预应力钢筋采质量应符合YB/T111《预应力混凝土用钢棒》的规定。 ②螺旋筋采用冷拔低碳钢丝、低碳钢热轧圆盘条,其质量应分别符合JGJ19《冷拔钢丝预应力混凝土构件设计与施工规程》、GB/T701《低碳钢热轧圆盘条》的规定。
③端部锚固钢筋宜采用低碳钢热轧圆盘条或钢筋混凝土用热轧带肋钢筋,其质量应分别符合GB/T701《低碳钢热轧圆盘条》、GB/T1499《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》的规定。管桩端部锚固钢筋设臵应按照结构设计图确定。
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④端头板、钢套箍的材质性能应符合GB/T700《碳素结构钢》中Q235的规定。
⑤钢材进厂必须提供钢材质保书,进厂后必须按规定进行抽样检验,严禁使用未经检验或不合格的钢材。
2)混凝土制备 ①混凝土配合比
预应力高强混凝土管桩用混凝土强度等级不得低于C80;离心混凝土配合比的设计参见JGJ55《普通混凝土配合比设计规程》,经试配确定。混凝土坍落度一般控制在3cm~7cm。
②混凝土搅拌
采用强制式搅拌机;混凝土搅拌最短时间应符合GB50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定,混合料的搅拌应充分均匀,掺加掺合料时搅拌时间应适当延长,混凝土搅拌制度应经试验确定。混凝土搅拌完毕,因设备原因或停电不能出料,当时间超过30min,则该盘混凝土不得使用。
3)钢筋骨架制作
预应力主筋加工:主筋应清除油污,不应有局部弯曲,端面应平整,不得有飞边,不同厂家、不同型号规格的钢筋不得混合使用。同根管桩中钢筋下料长度的相对差值不得大于L/5000(L为桩长,以mm计)。主筋镦头宜采用热镦工艺,钢筋镦头强度不得低于该材料标准强度的90%。预应力主筋沿管桩断面园周分布均匀配臵,最小配筋率不低于0.4%,并不得少于六根,主筋净距不应小于30mm。
骨架制作:螺旋筋直径不应小于5mm;钢筋骨架螺距最大不超过110mm。距桩两端在1000mm~1500mm长度范围内,螺距为40mm~60mm。钢筋骨架采用滚焊机成型,预应力主筋和螺旋筋焊接点的强度损失不得大于该材料标准强度的5%。钢筋骨架成型后,各部分尺寸应符合如下要求:
a)预应力主筋间距偏差不得超过±5mm;
b)螺旋筋的螺距偏差,两端处不得超过±5mm,中间部份不得超过10mm; c)主筋中心半径与设计标准偏差不得超过±2mm。 4)桩接头制作
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钢套箍与端头板焊接的焊缝在内侧,所有焊缝应牢固饱满,不得带有夹渣等焊接缺陷。若需设臵锚固筋,则锚固筋应按设计图纸要求选用并均匀垂直分布,端头焊缝周边饱满牢固。端头板的宽度不得小于管桩规定的壁厚;端头板制作要符合以下规定:
a)主筋孔和螺纹孔的相对位臵必须准确; b)钢板厚度、材质与坡口必须符合设计要求。 5)PHC管桩成型工艺 ①装、合模
装模前上、下半模须清理干净,脱模剂应涂刷均匀,张拉板、锚固板应逐个清理干净,并在接触部位涂上机油。张拉螺栓长度应与张拉板、锚固板的厚度相匹配,防止螺栓过长或过短;禁止使用螺纹损坏的螺栓。张拉螺栓应对称均匀上紧,防止桩端倾斜和保证安全。钢筋骨架入模须找正,钢套箍入模时两端应放臵平顺,不得发生凹陷或翘起现象,做到钢套箍与钢模紧贴,以防漏浆。合模时应保证上、下钢模合缝口干净无杂物,并采取必要的防止漏浆的措施,上模要对准轻放,不要碰撞钢套箍。
②布料
布料时,模板温度不宜超过45℃。布料要求均匀,宜先铺两端部位,后铺中间部位,保证两端有足够的混凝土。
③张拉预应力钢筋
管桩的张拉力应计算后确定;并宜采用应力和伸长值双控来确保预应力的控制。张拉的机具设备及仪表,应由专人妥善保管使用,并应定期维护和校验。当生产过程中发生下列情况之一时,应重新校验张拉设备:
a)张拉时,预应力钢筋连续断裂等异常情况; b)千斤顶漏油;
c)压力表指针不能退回零点; d)千斤顶更换压力表。 ④离心成型
离心成型分为四阶段:低速、低中速、中速、高速。低速为新拌混凝土混合料通过钢模的翻转,使其恢复良好的流动性;低中速为布料阶段,使新拌混
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凝土料均匀分布于模壁;中速是过渡阶段,使之继续均匀布料及克服离心力突增,减少内外分层,提高管桩的密实性和抗渗性;高速离心为重要的密实阶段。 混凝土搅拌开始至离心完毕应在50min内完成。离心成型中,应确保钢模和离心机平稳、正常运转,不得有跳动、窜动等异常现象。离心成型后,应将余浆倒尽。
⑤常压蒸汽养护
管桩蒸养的介质应采用饱和水蒸汽。蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停一般控制在1h~2h,升温速度一般控制在20℃/h~25℃/h,恒温温度一般控制在70℃±5℃,使混凝土达到规定脱模强度;降温需缓慢进行。蒸汽养护制度应根据管桩品种、规格、不同的原材料、不同季节等经试验确定。
⑥脱模
预应力高强混凝土管桩脱模强度不得低于40MPa。预应力放张顺序,应采取对称、交错张放方法。脱模场地要求松软平整,保证脱模时桩不受损伤。
⑦压蒸养护
压蒸养护的介质应采用饱和水蒸汽。预应力高强混凝土管桩经蒸汽养护,脱模后即可进入压蒸釜进行压蒸养护。压蒸养护恒压时蒸汽压力控制在0.9MPa~1.0MPa,相应温度在180℃左右。当釜内压力降至釜外大气压一致时,排除余气后才能打开釜门;当釜外温度较低或釜外风速较大时,禁止将桩立即运出釜外降温,避免因温差过大降温速率过快而引起温差裂缝。
⑧自然养护
预应力混凝土管桩脱模后在成品堆场上需继续进行保湿养护,以保证混凝土表面润湿,防止产生收缩裂缝。
(3) 预应力管桩运输及存放
PHC管桩在混凝土强度超过80%时才能吊装,吊装有两种方法:桩长大于13m 的采用支点法,两支点设在离桩两端0.21L处;当桩长不大于13m时,可采用直接进行水平起吊,采用专用吊钩钩住管桩两端内壁直接进行水平起吊。PHC管桩的起吊在厂区使用桁吊或汽车吊,施工现场使用汽车吊或履带吊进行。
当PHC管桩强度达到100%时方可运输,运输汽车通过公路及现场施工便道运达现场,管桩在运输过程中支承应满足堆放的要求,下层支垫底楞顶面应位于
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同一平面,桩身两侧加垫梯形垫块,以稳定底层管桩,底层以上各层管桩也采用大方木底楞V型加垫,上下层间支垫必须位于同一垂面。为了防止管桩在运输过程可能出现滚动滑移,在管桩顶面使用粗钢丝绳加手拉葫芦与车厢连接加固,另外还应注意层间留出足够的间隙,以利起吊钢丝绳的捆绑。
PHC桩现场堆放场地要坚实平整,且最下层要在两支点下放垫木,且垫木支撑点应在同一平面上,堆放层数不得超过四层。PHC 管桩的吊装、运输及堆放过程中应轻起轻放,应避免振动、碰撞、滚落。
管桩从制造成型到打桩施工的间隔时间宜尽量长些,混凝土强度应达到设计强度等级标准值以上,打桩时应按照“先进场桩先打”的原则,满足管桩的强度要求。
2.3 PHC管桩施打
2.3.1施工准备工作
1)认真检查打桩设备各部分的性能,以保证设备正常运转施工; 2)检查管桩外观质量及产品等级,检查管桩的标记是否清晰; 3)根据施工图绘制整个工程的桩位编号图;
4)由专职测量人员分批或全部测定标出场地上的桩位,其偏差不得大于20mm;
5)在桩身上划出以米为单位的长度标记,并按从下至上的顺序标明桩的长度,以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩锤击数。
2.3.2PHC管桩施打 1)PHC管桩施打
打桩前应进行配桩,保证相邻桩位的基础桩接桩断面错开1m,在同一墩、台中桩基接头数在同一水平面内不得超过桩基总数的1/4,配桩长度报监理审批后方能预制生产。
测量人员根据计算桩位数据放出在地面上放出桩位,在PHC管桩上划出以米为单位的长度标记,以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩的锤击数。
第一节管桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于0.5%,桩位偏差不得大于20mm。在两个成90度的方向上同时用两台经纬仪观测、校正;保证施工过程中,桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合。若偏差较大拔出填沙后重插。
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开始施打时应先使用小锤击力,轻打下,并认真检查,若有偏差应及时纠正,必要时要拔出重打。插入地表土后就遇上厚度较大的淤泥层或松软的回填土时,柴油锤应采用不点火(空锤)的方式施打;初打时下沉量较大,宜采取低提锤,轻打下,随着沉桩加深,沉速减慢,起锤高度可渐增。在整个打桩过程中,要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打,以免管桩受弯折断。
打桩较难下沉时,要检查落锤有无倾斜偏心,特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适,需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完,不要中断,以免难以继续打下。
接桩采用端板焊接连接,焊接层数不得少于二层。接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致,两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1~1.2m时,即可进行焊接接桩。为了保证上下二节桩准确对位,接桩时可在下节桩头上安装导向箍,以便引导新接桩节就位,上下节桩之间错位偏差不宜大于2mm。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。管桩焊接采用手工焊接,选择有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行焊接;施焊第一层时,宜适当加大电流,加大熔深。焊好的桩接头应自然冷却3~8 分钟后方可锤击沉桩,严禁用水冷却或焊好即沉桩。
由于管桩顶标高均低于地面,因此需要使用送桩器将管桩打到设计标高。送桩器用厚钢板制作,长4m。能将冲击力有效地传到桩上,并容易拔出,能重复使用。
(2)沉桩控制标准
PHC管桩沉桩施工控制应以标高和贯入度双控进行,以标高控制为主,最后十击贯入度不得大于3cm。当桩尖已达设计标高,而贯入度仍较大时,应继续锤击,使贯入度接近控制贯入度。贯入度已达到控制贯入度,而桩端标高未达到设计标高时,应继续锤击100mm(或锤击30~50击),如无异常变化时,即可停锤。若桩尖标高比设计标高高得多时,应与设计单位和监理研究决定。
(3)截桩
根据设计图纸要求,因故未能达到设计标高而需截桩或破桩头的PHC管桩需与设计联系处理。
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截割桩头一般采用电动锯桩器。若无专用锯桩器,可以采用截桩导向箍箍住截桩部位、用风镐或手工凿子沿截桩导向箍上缘凿去管桩预应力钢棒外面混凝土、电割切断钢棒后将桩头截断。用预应力钢棒作承台锚固筋,截桩导向箍上面部分手工凿子慢慢破碎。严禁采用大锤横向敲击或强行扳拉截桩。
2.3.3PHC管桩施工过程中的注意事项
1)打桩过程中应做好详细记录。记录包括:每打入0.5~1m的锤击数、桩位臵的偏斜情况、最后10击的平均贯入度和最后1m的锤击数等。
2)打桩过程中应注意观察周围建筑物沉降或上升情况,在建筑物上设臵观察点,利用远处的固定水准点进行对比分析,从而确定沉降或上升情况。
3)应尽量采取“重锤低打”法施工,能有效降低锤击应力。桩锤对桩头的锤击速度越快,在桩身上产生的应力波强度也越高,即打桩应力与锤击速度成正比,所以为降低锤击应力并保持较好的贯入度,应尽量选用较重的桩锤和较低的速度施打。
4)选择合适的桩垫,降低锤击应力,提高锤击效果。桩头衬垫效应对锤击应力也有直接影响。为延长锤击作用时间、降低锤击速度,降低锤击应力,在施工初期应进行对比试验,确定选择的桩垫。
5) PHC管桩施工时应按照先内后外施工顺序进行,以便施工时对机械作业干扰小。
6)管桩施工前应再次逐根检查,即检查混凝土桩有无严重质量问题,对管桩两端应清理干净,施焊面上有油漆杂物污染时,应清刷干净。
7)在沉桩过程中,若出现以下几种情况应停止施工,查明原因后方能继续施工:桩的贯入度发生突变;桩头混凝土剥落、破碎;桩身突然倾斜、跑位;地面明显隆起、临桩上浮或桩位水平移动过大;贯入度或锤击数与试验成果明显不符;桩身回弹曲线不规则。
2.3.4 PHC管桩填芯施工
承台基坑开挖后,清除管桩顶部2.2m内的泥土,管桩内泥土可以使用钢钎插捣,利用小型钢铲斗将其清理或者使用空压机利用风管气举清理。清洗填芯段管道内壁,待干燥后再将钢筋笼(钢筋笼底部焊接封头钢板)垂直放入管桩中,然后采用C50细石混凝土填芯。
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五. 结语
总之,桩基础的施工方法多种多这样,主要根据地层条件、周边环境以及相关建筑材料和机械的配备情况来具体选择,以上是桩基础施工的两种主要方法,其中PHC管桩施工主要适用于软弱地层环境,钻孔灌注桩使用范围较为广泛。
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6.《预应力管桩施工工艺流程》. 上海龙鼎管桩有限公司编.2005
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