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预应力管桩概述



一、概述
改革开放以来，我国经济建设带动了土木建筑工程的迅速发展，大量的高层建筑、大跨度的桥梁、高速公路、港口、码头等工程均需要优质的桩基。20年前，预应力混凝土管桩由日本引进中国大陆，在各类型桩型中异军突起，成为我国大多数经济发达省份普遍采用的基本建设桩型。目前全国管桩年产量已超过1.8亿米，产值约165亿；并且以每年10%-15%的速度递增，现已成为建筑业不可缺少的材料。
二、混凝土管桩优点
纵观目前我国现有的20多种桩型，要数预制桩在其成桩过程中掺杂的人为因素少，质量较稳定，预制桩包括混凝土方桩、钢桩、钢管混凝土桩和预应力管桩。其中管桩是体现了当代混凝土技术进步和混凝土制品高新工艺水平的一种预制桩。单比管桩，混凝土方桩其制作环境和设备条件差、价格贵、生产周期长、劳动生产率低、材料耗用量大、沉桩时挤土量大，施工难度大，损耗率高，不利于工厂生产储备、施工过程中噪音大。 预应力管桩具有明显的优越性：
1、质量稳定，性能可靠 预应力混凝土管桩是按照一定的标准和工艺流程生产，制作环境和设备较好，采用室内高温、高压蒸汽养护，不受环境气候的影响。而方桩的养护一般为自然养护，环境气候的变化直接影响到混凝土强度的发展。
2、生产周期短 管桩由于采用湿热二次养护, 从原料到成品桩只需24小时，而方桩制作成型后混凝土需养护28天，不利于地质变化后桩长调整的及时性。
3、设计选用范围广 管桩规格齐全，从ф300～ф800以及ф1000～ф1200都有，不同的壁厚，适应不同的承载要求，其单桩承载设计值一般可达6000KN以上，大口径的后张法管桩，桩身承载高可达15000KN～28000KN以上，而方桩规格和承载力都无法与管桩相比。
4、单桩承载力高，单位承载力造价便宜
预应力混凝土管桩抗压强度等级为C80，因此单桩容许承载力高；管桩生产效率较高，成本也得到较好控制，价格较便宜，目前管桩价格不足钢桩的1/3。
5、抗弯、抗拉性能好。
由于管桩桩身混凝土强度高，加上使用了高强度、低松驰的预应力钢筋，使桩身具有相当高的有效预压应力（4-10MPa），因此PHC管桩具有相当大的抗弯和抗拉能力。方桩因无预应力，抗弯性能差。
6、成桩质量可靠。
因桩身混凝土密实、强度高，耐打性好，对持力层起伏变化大的地质条件适应性比其它桩型强，施工中损耗率极低，而方桩易打碎或打断。
7、吊装方便、施工方便。
管桩可直接采用两头勾吊法。施工现场简洁，施工中随地质变化可随时调整桩身长度，施工难度小，方便。方桩起吊不方便，必须准确起吊点否则会断桩，施工速度慢，接桩时易出现对接不好。桩身长度不能随便调整，浪费材料。
8、适应范围广。
可广泛应用于工业与民用建筑、铁路、公路、桥梁、码头、港口等工程建设和大型设备基础工程等，同时，很容易满足设计要求，很少出质量事故。
9、具有与其它桩型的桩基设计更高的抗震性能。
从1976年唐山大地震、1978年日本宫城大地震、1999年台湾南投、台中大地震、1999年日本阪神地区大地震后的调查表明，良好的PHC管桩基础设计不至于造成建筑物的灾难性倾覆和倒塌。
总之，PHC管桩以其特有的技术性能好，综合经济指标佳，文明便捷的施工速度快，已受到越来越多的设计人员和建设单位的欢迎。


预应力管桩试桩应准备什么
1.承包单位的选择。
一是承包单位应具有承建资格；
二是承包单位的现场人员应具有技术资格证和上岗证；
三是承包单位进驻现场的施工机械、压桩机、桩锤应符合现场的土质、桩径、桩深的要求，所有机械应具有有效的检验证明。
2.管桩进场的检查及堆放。
管桩进场时应检查出厂合格证和检验报告，并对桩身、桩头的外观质量进行全面检查。管桩堆放不得超过2层，应堆放在坚实、平整的场地上，并采取可靠的防滚、防滑措施。
3.打桩前的准备工作。
首先要复核桩位的轴线、标高准确性：检查打桩机的型号、压力表、配重；检查机械操作的工作环境、供电情况等。正式打桩前，应组织施工、监理、设计、地质、质监等有关人员在施工现场共同进行工艺试桩，确定贯入度、持力层的强度、桩的承载力、收锤标准等重要参数。
4.确定压桩顺序。
对群桩承台应考虑压桩时的挤土效应．不同深度的桩基应先深后浅、先大后小、先长后短。同一单体建筑，一般要求先施压场地的桩，后施压周边桩，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施压。
5.垂直度的质量控制。
当管桩插入地面和接桩时施工人员要用两台经纬仪或线锤．在两个成90度的侧面观察，调整好桩的垂直度。然后开始沉桩，垂直度偏差不宜大于0．5％。在施压过程中，绝不允许用桩机拖桩，以免桩倾斜而影响桩的质量。
6.接桩的质量控制。
管桩对接前应检查上下端板是否清理干净，有无间隙，如有应用薄钢板垫实。焊接时宜两个焊工同时进行，先在坡口圆周上对称点焊4- 6点，焊接层数不得少于两层，内层焊渣须清干净后方能焊外层，焊缝应饱满连续。为保证焊缝质量，应冷却8分钟后方可施压，严禁用水冷却或焊好后立即施打。焊接接桩应做好隐蔽工程验收。
7.打桩的质量控制。
打桩时应用导板夹具或桩箍将桩嵌固在桩架两导柱中，桩位置及垂直度经校正后，方可将锤连同桩帽压在桩顶，开始沉桩。桩锤、桩帽与桩身中心线要一致，桩顶不平，应用厚纸板垫平或用环氧树脂砂浆补抹平整，也可用麻袋、橡胶输送带作垫层。
　　 开始沉桩应起锤轻压并轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，方可进行施工。桩插入时的垂直度偏差不得超过0．5％。打桩应用适合桩头尺寸的桩帽和弹性垫层，以缓和打桩的冲击和均匀传递锤击力到整个端板平面。桩帽用钢板制成，并用硬木或绳垫承托。桩帽与桩周围的总间隙应为10-15mm。桩帽与桩接触表面需平整，桩锤、桩帽与桩身应在同一直线上，以免沉桩产生偏移。当桩顶标高较低，需送桩入土时．应用钢制送桩放于桩头上．锤击送桩将桩送入土中。同一承台桩的接头位置应相互错开。打桩时若遇条石、块石等地下障碍物．宜采用引孔解决。

预应力管桩施工中减小挤土效应的措施
一、设防挤沟
防挤沟应在邻近周边建筑物或道路处没置，以减少压桩桩基施工中引起表层上的水平位移。
二、应力释放孔
应力释放孔设计考虑周围建筑物及道路、管线等分布远近、对变形及沉降敏感性和场地内各公寓楼工程桩的布置密度等影响因素，布置应力释放孔。应力释放孔应填充中粗砂至地面，利肘砂性土的强透水性，及时消散管桩施工过程中产生的超孔隙水压力。
三、预钻孔辅助沉桩
采用先钻孔取土，再静力压桩。具体做法是：选1根比桩径稍细的钢管，并将抱箍千斤顶的夹具改造成网弧形，以夹持钢管。在钢管上每隔30cm水平焊1根钢筋防止下压时打滑。施工时用圆弧形的夹具象压桩一样将开口钢管压下，下压的深度视土的坚硬程度而定。然后拔出，在地面上敲打钢管倒出管内的积土，再下压、上拔，如此反复，使妨碍沉桩的坚硬土层变薄，再行压桩。此时桩会被顿利压下。
四、压桩顺序
在软土区域之中进行密集的打桩活动时，为防止土体位移，除了要按照从中心朝两段的方向进行外，还要分析所在区域地质状态。大体分析桩的尺寸，要先进行深层次然后进行较浅显的。对于不一样尺寸的要按先大后小的方向开展。这样可以保证土层紧密，避免严重的位移现象出现。
五、合理安排压桩进度
在软弱土地基中。沉桩施工速度过快，不但增加超静孔隙水压力值，还使邻近土体因剪切而破坏，增加地基土体变位值，而且扩大了超静孔隙水压力和地基变位的范围，因此沉桩速度要合理。
六、特别注意事项
在开展压桩活动的时候，对于附近的建筑体涵盖那些已经完工的桩基，桩基施工要使用有效的位移以及下沉监测方法来分析。对于桩上浮以及位移等的监测信息要认真的记录，细致的比对。如果桩有非常显着的浮动的时候，表示其挤土效应的不利点已经出现了。这时候要对其细致的调节，比如要放慢建设的速率。

静压桩工程的质量控制
一、静压桩施工方法控制
1、施工前应设置测量基线与水准点，基线应设置在不受施工影响处。
2、桩混凝土需达到100%的设计强度后方可运输进场，起吊时捆绑牢固，起吊点符合力学原理要求，在距桩顶端0.2米处设置吊点，吊索与桩之间要加衬垫，起吊时平衡起升，避免碰撞和震动。桩堆放时要按长度分类堆放，堆放场地坚实平整，且承重点设置在吊点附近距端部0.2米处，堆高不超过2层，两端桩错落长度不大于10厘米。
3、桩的吊点定位，利用桩架附设的起重钩吊桩就位。
4、采用静压法施工，桩架挺杆和桩帽将预应力管桩嵌固，在桩架的两滑道中间，桩位置及垂直度经校正后开始沉桩，桩就位要仔细检查桩身质量。送桩时，应采用钢制送桩器放于桩头上将桩送入。施工时注意送桩器和工程桩对齐，以轴线重合为准则。当工程桩送到设计深度时，可将送桩器拔起，起拔送桩器采用桩架上导向滑轮钢绳上钩子挂好，启动卷扬机，慢慢拔起。
5、当第一节桩施压到离地面1米时，起吊第二节桩，与底节桩对好并复核垂直度无误后，开始施焊。焊接符合要求后，再施压沉桩，桩顶离地面1米再起吊第二节桩，续施工就位。复核焊接垂直施焊沉桩，直到施工完毕。施焊前先检查上下桩接触面。再复核垂直和上下节桩的同心度，确认无误差或误差很小时再全面焊接。焊缝分两次满焊，焊缝应连续、饱满。焊后应清除焊渣。接桩动作应迅速尽量保证连续施工。
二、静压桩质量控制要点
（一）质量预控
1、建立质量管理网络，进行图纸会审和设计技术交底，制定质量评定制、质量奖罚制度、质量例会制度、质量问题处理制度。
2、质量责任制：分工明确，贯彻执行质量责任制定期进行督促检查，做到奖罚分明，责任到人。
3、施工员、质检员、测量员、桩机司机、电工、焊工等施工人员必须持证上岗。
4、查看有勘察资质的单位出具的正式地质勘察报告，供静压桩施工时参考。
5、进行技术交底，严格按照施工方案施工。施工方案必须具有针对性，措施具体，施工流程清楚，顺序合理。
6、工程质量检验制度，包括原材料设备进场检验制度；施工过程的检验；施工结束后的抽样检测。
（二）过程质量控制
1、管桩质量，对管桩进行外观检查，尺寸偏差和抗裂性检验。施工现场着重检查砼抗压强度能否达到设计要求。管桩有否明显的纵向、环向裂缝、端部平面是否倾斜、外径壁厚、桩身弯曲是否符合规范要求。混凝土强度是否达到要求，产品质保书、合格证、检测报告是否符合要求和齐全。不合格产品不得用于工程。
2、压桩机传感设备是否完好，桩机配重与设计承载力是否相适应。
3、现场预应力管桩堆放整齐，布局合理。打桩顺序应根据邻近建筑物情况、地质条件、桩距大小、桩的密集程度、桩的规格及入土深度综合考虑，兼顾施工方便。
4、桩部端焊接
桩部端焊接很重要，要检查焊条质量，设备适用完好率。焊完后必须保证一定暂停时间，间歇时间超过3分钟为好。
5、垂直度
通常用两台经纬仪、夹角90度方向进行监测。须注意第一节桩桩尖导向必须垂直；地基表面有坚硬石块必须清除，使桩身达到垂直度要求。
6、压桩过程
压桩过程碰到硬土层，不能用力过猛，管桩抗弯能力不强往往容易折断，抬架时也要轻抬轻放。否则一是造成桩身开裂；二是易发生桩架倾斜倒塌事故。
（三）检验（验收）控制
桩基完成后依据国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－2003规定对管桩质量评定。
1、管桩低应变动力检测（反射波法）测量桩身完整性（桩身评定等级分四类）。
2、管桩高应变动力检测：主要评价桩身完整性和计算单桩极限承载力。
3、管桩静力载荷试验：主要检测极限承载力，沉降量回弹后残余变形情况。
4、管桩拉拔试验：主要检测极限承载力。

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