锤击预应力管桩的质量控制论文

【摘  要】详细介绍锤击预应力混凝土管桩的施工质量控制要点

【关键词】锤击；预应力；混凝土管桩；质量控制 

采用超高强预应力混凝土管桩(PHC桩)，该工程中PHC桩所具有的单桩承载力高、施工工率高、工期短、桩身耐锤击性好、穿透力强、造价便宜、施工方便快捷等特点，近年来被广泛运用。

PHC桩沉桩方法有多种，目前在我国各地施打PHC桩以柴油锤为主。选择桩锤时，必须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、入土长度、结构形式以及土质、气象等条件，并掌握各种锤的特性。桩锤的夯击能量必须克服桩的贯入阻力，包括克服桩尖阻力、桩侧摩阻力和桩的回弹产生的能量损失等。如果桩锤的能量不能满足上述要求，则会引起桩头部的局部压曲，难以将桩送到设计标高。其施工程序：测量放线、定桩位→打桩机就位→桩机调整→底桩就位、桩尖对准桩位，扶正桩身，桩尖焊接→安好衬垫，套上桩帽，放下桩锤→桩垂直度检验、调直→锤击沉桩→焊接接桩（如需要）再锤击沉桩→送桩（如需要）→打至持力层→收锤→拔送桩器，填桩孔→桩机移位。锤击预应力管桩的施工往往会出现一些质量问题：桩位偏差及桩身倾斜超过规范要求、桩头破碎、桩身破损断裂、沉桩达不到设计的控制要求、单桩承载力达不到设计要求。这些质量问题的发生，有厂家制作上的原因，有施工操作上的原因，也有土质变化等原因。任何环节出了问题都会影响工程桩的质量，本文就如何控制锤击PHC桩的质量问题作一探讨。

一、认真落实好施工前的准备工作

1）在打桩机进场前作好场内外施工道路铺设，并保证道路足够的宽度及密实度，保证打桩机顺利进场及管桩运输到位，清除现场防碍施工的高空及地下的障碍物，平整施工场地，作好施工坡道，便于打桩机平稳进入基坑内。

2）由总包单位按照总平面图及建筑物基础轴线图将建筑物定位轴线测放出来，经复核无误后，现场移交给基础施工分包单位，并由分包单位（桩基础施工单位）自行复核，复核无误后，办理相应轴线交接手续。

3）分包单位（桩基础施工单位）根据设计图纸，确定桩基础轴线，并将桩的轴线位置测放到基坑地面上，桩基础轴线测放偏差控制在顺轴线方向20mm，垂直轴线方向10mm，要测设出基础轴线和每个桩位，用小木桩或短钢筋打好定位桩，并用白灰做出标志。

4）已对施工人员进行了技术交底、安全交底。排除桩基施工范围内的高空、地面和地下障碍物。场地已经平整压实，能保证打桩机械在场内正常运行。雨季已做好排水措施、边坡支护。

5）已选择和确定桩机设备的进出路线和沉桩顺序。检查打桩机械及起重工具，铺设水、电管线，进行设备架立组装。在桩架上设置标尺或在桩侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。

6）已准备好桩基工程沉桩记录和隐蔽工程验收记录表格，并安排好记录和质量控制监督人员等。

施工前打试桩尤为重要，打工程桩一般先根据打试桩时的施工参数以及最后静载试验报告，选出最优配桩，这样既经济又可靠，打试桩应满足以下要求：

1、通过打试桩 ，在保证承载力设计值的前提下提出比较适合实际的可操作的收锤标准。

1）桩端位于一般土层时（摩擦桩），以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考。

2）桩端达到坚硬、硬塑的粘土、中密以上的粉土、碎石类土、砂土、风化岩时（端承桩），以贯入度控制为主，桩端标高可作参考。

3）贯入度已达到而桩端设计标高未达到时，应连续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认，必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。

4）“上层建筑”工程为桩基础端承桩，桩尖应进入中密卵石层800mm，打桩的控制贯入度为30mm/10击。

2、试桩时应考虑合理选锤，重锤轻击。衡量打桩锤选择的合理性，主要标志是：保证最后贯入度在20-40mm/10击，每根桩的锤击数宜在1500击以内，最多不超过2500击。一般情况下，每个型号柴油锤其最大沉桩能力约在100倍的型号数（KN）。另外也可根据锤重与桩重比值来定，一般这个比值取0.5，软土中取0.4。筒式柴油锤，供油门分4档，1档最小，4档最大，打桩时一般启用于2-3档。总之，选择柴油锤需遵循“重锤低击”的原则，试打桩时应注重选好锤，并确定档次（落距），以便正式打桩施工时能遵循。

3、在相同施工工艺和相近地质条件下，试桩数量为桩总数的1%且不应小于3根，并进行单桩竖向抗压静载试验；如果施工时桩的参数发生了较大变动或施工工艺发生了变化，应重新试桩。

4、合理编制施工组织设计或施工方案

PHC桩施工方案中，正确合理地确定打桩顺序是很关键的工作。所采用的沉桩顺序应尽量减少挤土以及对周围设施的不良影响。打桩顺序综合考虑下列原则后确定：

1）根据桩的密集程度与周围建（构）筑物的关系：若桩较密集且距周围建（构）筑物较远、施工场地较开阔时，宜从中间向四周进行;若桩较密集、场地狭长、两端距建（构）筑物较远时，宜从中间两端进行；若桩较密集且一侧靠近建（构）筑物时，宜从毗邻建（构）筑物的一侧开始由近及远地进行。

2）根据管桩的规格，宜先大后小。

3）根据管桩的入土深度，宜长后短。

4）根据高层建筑塔楼（高层）与裙房（低层）的关系，宜先      高后低

5、材料质量控制要点

对进场PHC桩质量进行检查，具体检查项目有：桩径、管壁厚度、桩尖中心线、桩顶面平整度、桩体弯曲度以及外观质量检查。PHC桩与焊条进场必须具有出厂合格证和产品说明书，严禁使用质量不合格（如桩制作质量差，桩身混凝土养护龄期不足）及在吊运过程中产生裂缝的管桩。现场施工人员应认真检验并经监理工程师或甲方人员验收合格后方可用于施工。

6、PHC桩应正确堆放，堆放场地应平整坚实，不得产生不均匀沉陷。垫木位置应与吊点位置相同，并保持在同一平面上。各层垫木应上下对齐。桩的堆放应按打桩的要求分规格依次进行，堆放层数不宜超过2层。

二、PHC桩施工过程中的质量控制

（1）打桩时将桩锤和桩帽压在桩顶，经水平和垂直度校正后，方可开始沉桩。

（2）开始沉桩时应短矩轻击，当入土一定深度并待桩稳定后，再按要求的落距沉桩。

（3）重视桩帽及垫层的设置

桩帽的结构、尺寸以及垫层的厚薄、软硬，对打桩施工的顺利与否、工程质量的好坏关系十分密切，必须引起高度重视。在锤击PHC桩施工中，桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性，桩帽的结构、尺寸应合理。桩帽应为圆筒型，套桩头用的筒体深度宜为35-40cm，内径应比管桩外径大2-3cm。锤垫一般采用竖纹硬木或盘圈层叠的钢丝绳制作，厚度取15-20cm；桩垫一般采用麻袋、硬纸板、水泥纸袋、胶合板等材料，要求均匀，软硬何时，锤击后压实厚度不应少于12cm。

（4）PHC桩入土垂直度的控制

打桩时应防止偏心打桩，保证桩锤、桩帽和桩身中心线重合。测量垂直度，宜用两台经纬仪在离打桩架15cm以外成正交方向检验桩身垂直度。如有偏差应及时纠正，特别是第一节底桩，对成桩质量影响最大，因此其垂直度偏差不得大于0.5%。

（5）PHC桩接头质量控制

接头质量好坏关系到整根桩质量的好坏，管桩的接头焊接应严格按工艺操作规程进行。

1、选用焊条直径能满足焊透坡口根部的要求，焊接坡口根部时应选用Φ3.2焊条，其余部分可选Φ4-Φ5焊条。

2、焊接时电流强度应与所用焊机和焊条相匹配。

3、若在大风天和雨天施工，应有可靠的防风、防雨措施。

4、当底桩桩头（顶）露出地面0.5-1.0m时进行接桩，先用钢丝刷将两个对接桩头上的泥土铁锈刷清，露出金属光泽，再在底桩桩头上扣上一个特制的接桩夹具（或称驳桩导向箍），将待接的上桩吊入夹具内就位，调直后先用电焊在接缝剖口圆周上均匀对称点焊4-6点，待上下节桩固定后拆除夹具（导向箍）再正式施焊。施焊宜由两个焊工对角进行，焊接层数不得少于2层，内层焊渣必须清理干净后，方能施焊外层；焊缝应饱满连续、厚度均匀，焊缝表面不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣等缺陷。

5、焊后采用自然冷却，停歇时间大于8min，严禁用水冷却，防止冷淬，以免降低接头部位的强度而造成断桩。PHC桩焊接完成后，应经监理人员验收合格后，方可进行施打。

（6）送桩质量控制

对承载力较大的摩擦桩端承桩，送桩深度不宜超过2m，否则桩头容易被打碎，桩顶位移也大。打桩至送桩宜连续进行，防止周围土体固结，承载力增加而使沉桩困难。要保证送桩质量，合理设置送桩器的结构构造，在送桩器下端设排气孔，并应有足够的刚度、强度和耐打性，上下端面应平整。送桩器与轴线应与轴心线重合且保证垂直，不得在晃动下施工，否则会引起桩倾斜或使桩头击碎。

（7）在较厚的粘土、粉质粘土层中施打多节管桩，每根桩宜连续施打，一次性完成。在这类土层土中打桩，停歇时间越长，桩越难打，有的甚至桩身打不动而先将桩头或接头打烂。

（8）打桩时还应注意观察：打桩入土的速度；打桩架的垂直度；桩锤回弹情况；贯入度变化情况等。在打桩过程中，若出现如下异常情况，应停止施打：贯入度突变或未达到设计深度要求遇到障碍物，确实打不下。桩身突然倾斜或出现严重位移。桩顶或桩身出现严重破裂或破碎。与邻桩长度相差太大打不下，施工场地地面严重隆起，邻桩上浮或发生位移。出现上述请情况时，应会同建设单位、监理单位及设计单位等有关人员到现场商量解决作出处理意见后方可继续施打。

（9）施工时，应注意做好施工记录，并严格按试桩时确定的收

锤标准进行收锤。

三、PHC桩截桩时的质量控制

土方开挖至设计标高露出管桩后，如需截桩应先截桩，为了保证截桩后的管桩质量，严禁使用大锤硬砸；应先将不需截除桩身端部用钢箍包紧，然后沿钢箍上缘凿槽打穿后，再用锤打下，用气（电）割法切断钢筋。　

四、结束语

　　目前PHC桩设计经验比较成熟，但施工及遇到问题的处理经验尚不够丰富，随着人们对PHC桩的理论和工程实践经验的不断积累，以及其桩技术的推广应用与发展。PHC桩的施工质量技术水平将会不断提高。

参考文献：

1.《施工手册》

2.建筑地基基础工程质量验收规范《GB 50202-2002》