管樁按樁混凝土強度等級及壁厚分為:
預應力高強混凝土管樁(代號PHC)、預應力混凝土管樁(代號PC)、預應力混凝土薄壁管樁(代號PTC)。
管樁按外徑主要分為300MM、400MM、500MM、550MM、600MM、800MM、1000MM等規格。
PHC樁混凝土強度等級不低于C80,PC樁和PTC樁混凝土強度等級不高于C80但不低于C60。
管樁按抗彎性能或有效預壓應力值分為A型、AB型、B型和C型等,其有效預壓應力值分別為4MPA、6MPA、8MPA、10MPA,其計算值應在各自規定值的范圍內。
一、適用范圍
1、實心方樁適用范圍
實心方樁適用于各種粘性土、粉土,當需要穿透較厚砂性土中間夾層或含礫卵石較多的硬夾層時,采用錘擊管樁效果更佳,但因噪音大,在城市建設中應限制使用。
2、靜壓預應力管樁適用范圍
靜壓預應力管樁適用于軟土、填土、一般粘性土、粉土,尤其適用于居民稠密、危房附近及附近環境要求嚴格的地區沉樁,其持力層適用于硬塑或堅硬粘土層、中密或密實碎土層、砂土、全風化巖層、強風化層;但不宜用于地下有孤石、障礙物或厚度大于2m的中密以上砂夾層。
二、工藝流程
1、實心方樁工藝流程
2、靜壓預應力管樁工藝流程
三、施工工藝
1、實心方樁施工工藝
1.1放線定樁位
(1)根據設計圖紙編制樁測量定位圖,并保證軸線控制點不受打樁時振動和擠土的影響。
(2)根據實際打樁線路圖,按施工區域劃分測量定位控制網,一般一個區域內根據每天施工進度放樣10-20根樁位,在樁位中心點地面上打入一支φ6.5長30-40cm的鋼筋,并用紅油漆標示。
(3)樁機移位后,應進行第二次復核,保證樁位偏差小于10mm。
(4)測量工程師應抽查樁位是否準確。
1.2樁機就位打樁機就位時,應對準樁位,保證垂直穩定,在施工中不發生傾斜、移動。
1.3起吊預制管樁先拴好吊樁用的鋼絲繩及索具,管樁在施工中起吊,可采用一點法(位置距樁頭0.29L處),啟動吊車吊樁,使樁尖垂直對準樁位中心,緩緩放下插入土中,位置要準確;檢查樁頂扣好樁帽或樁箍后,即可除去索具。
1.4穩樁樁尖插入樁位后,混凝土管樁廠家先用樁錘自重將樁插入地下30-50cm,再使樁垂直穩定。10m以內短樁可目測或用線墜雙向校正;10m以上或打接樁必須用線墜或經緯儀雙向校正,不得用目測。樁插入時垂直度偏差不得超過0.5%。樁在打入前,應在樁的側面或樁架上設置標尺,以便在施工中觀測、記錄。
1.5打樁
(1)打樁宜重錘低擊,錘重的選擇應根據工程地質條件、樁的類型、結構、密集程度及施工條件來選用。
(2)打樁順序一般按先深后淺、先長樁后短樁、先大徑后小徑、先施工大承臺樁后施工小承臺樁的原則,由于樁的密集程度不同,可自中間分兩向對稱前進,或自中間向四周進行;當一側毗鄰建筑物時,由毗鄰建筑物處向另一方向施打。
(3)管樁表面應每米劃線標記,以便做好打樁記錄,打樁記錄應包括入土深度、送樁深度、樁頂標高、最后貫入度、樁錘落距等施工參數。
(4)當遇到貫入度劇變,樁身突然發生傾斜、位移或有嚴重回彈、樁頂或樁身出現嚴重裂縫、破碎等情況時,應暫停打樁,并分析原因,采取相應措施。
(5)每根樁的總錘擊數及最后1m沉樁錘擊數可按下列規定進行控制:
PC樁總錘擊數不宜超過2000,最后1m沉樁錘擊數不宜超過250;
PHC樁總錘擊數不宜超過2500,最后1m沉樁錘擊數不宜超過300。
(6)當樁端持力層為遇水易軟化的風化巖(土)層時,打樁施工過程中應根據設計要求進行管樁內孔封底混凝土施工。封底混凝土施工應符合下列規定:
1)樁尖應是封口型,樁尖焊接時焊縫應連續飽滿不滲水;
2)第yi節管樁打入土(巖)層后,宜立即用人工向管樁內孔底部灌注高1.5-2.0m的C30細石混凝土,或者待收錘后經燈光照射或孔內攝像檢查管樁內壁基本完好后立即灌注封底混凝土。
1.6接樁
(l)在樁長不夠的情況下,應進行接樁,接樁前用鋼絲刷清除接頭表面的污物和鐵銹,上下節之間應焊牢。一般采用電焊接樁,焊接宜在樁四周對稱地進行,待上下樁節固定后拆除導向箍再分層施焊;焊接層數不得少于2層,第yi層焊完后必須把焊渣清理干凈,方可進行第二層(的)施焊,焊縫應連續、飽滿;焊好后的樁接頭應自然冷卻后方可繼續錘擊,自然冷卻時間不宜少于8min;嚴禁采用水冷卻或焊好即施打。
(2)接樁時,一般在距地面0.5-lm左右時進行; 接樁時上下節樁段應保持順直,錯位偏差不宜大于2mm;接樁就位糾偏時,不得采用大錘橫向敲打;節點折曲矢高不得大于l‰樁長。
(3)雨天焊接時,應采取可靠的防雨措施;冬季低溫焊接時,應采取圍蔽及保溫加溫措施。
1.7送樁
(1)根據設計樁長接樁完成并正常施打后,應根據設計及試打樁時確定的各項指標來控制是否采取送樁,送樁深度不宜大于2.0m。當送樁深度超過2.0m且不大于6.0m時,打樁機應為三點支撐履帶自行式或步履式柴油打樁機;樁帽和樁錘之間應用豎紋硬木或盤圓層疊的鋼絲繩作“錘墊”,其厚度宜取150-200mm。
(2)送樁前應保證樁錘的導向腳不伸出導桿末端,管樁露出地面的高度宜控制在0.3-0.5m;當樁頂打至接近地面需要送樁時,應測出樁的垂直度并檢查樁頂質量,合格后應及時送樁。
(3)送樁應采用專用的送樁器,送樁器宜做成圓筒形,并應有足夠的強度、剛度和耐打性;送樁器長度應滿足送樁深度的要求,彎曲度不得大于1/1000。
(4)送樁器上下兩端面應平整,且與送樁器中心軸線相垂直;送樁器下端面應開孔,使空心樁內腔與外界連通。
(5)送樁器應與樁匹配。套筒式送樁器下端的套筒深度宜取250-350mm,套管內徑應比樁外徑大20-30mm。
(6)送樁作業時,送樁器與樁頭之間應設置1-2層麻袋或硬紙板等襯墊。內填彈性襯墊壓實后的厚度不宜小于60mm。
(7)樁尖應按設計要求進入持力層,送樁的最后貫入度應參考相同條件下不送樁時的最后貫入度并修正;送樁完成后應及時將空孔回填或覆蓋。
1.8終止錘擊
樁終止錘擊的控制應符合下列規定:當樁端位于一般土層時,應以控制樁端設計標高為主,貫入度為輔;樁端達到堅硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、砂土、碎石類土及風化巖時,應以貫入度控制為主,樁端標高為輔;貫入度已達到設計要求而樁端標高未達到時,應繼續錘擊3陣,并按每陣10擊的貫入度不應大于設計規定的數值確認,必要時,施工控制貫入度應通過試驗確定;符合設計要求后,填好施工記錄。如發現樁位與要求相差較大時,應會同有關單位研究處理。
2、靜壓預應力管樁施工工藝
2.1放線定樁位
同“實心方樁”中“放線定樁位”。
2.2樁機就位
樁機就位時,應對準樁位,將靜壓樁機調至水平、穩定,確保在施工中不發生傾斜、移動。
2.3吊樁就位
(1)先拴好吊樁用的鋼絲繩及索具,管樁在施工中起吊,可采用一點法(位置距樁頭0.29L處),啟動吊車吊樁,將預制樁吊至靜壓樁機夾具中,使樁尖垂直對準樁位中心,夾緊并放入土中,移動靜壓樁機調節樁垂直度,符合要求后將靜壓樁機調至水平并穩定。
(2)樁尖插入樁位時垂直度偏差不得超過0.5%。壓樁前,應在樁的側面或樁架上設置標尺,以便在施工中觀測、記錄。
2.4壓樁
(1)壓樁:啟動壓樁油缸,把樁徐徐壓下,控制施壓進度符合相關設計規范要求,達到壓樁力的要求以后,必須持荷穩定。若不能穩定,必須再持荷,一直到持荷穩定為止,持荷時間由設計人員與監理在現場試樁時確定。
(2)壓樁應連續,宜將每根樁一次性連續壓到底,且最后一節有效樁長不宜小于5m。
(3)建筑面積較大,樁數較多時,可將樁基分成數段,壓樁在各段范圍內分別進行。壓樁順序一般先深后淺,先長樁后短樁,先大徑后小徑,先施工大承臺樁后施工小承臺樁的原則,由于樁的密集程度不同,可自中間分兩向對稱前進,或自中間向四周進行。當一側毗鄰建筑物時,由毗鄰建筑物處向另一方向施壓。對于場地地層中局部含砂、碎石、卵石時,宜先對該區域進行壓樁。
(4)壓樁過程中應測量樁身的垂直度。第yi節樁下壓時垂直度偏差不應大于0.5%;當樁身垂直度偏差大于規范要求時,應找出原因并設法糾正;當樁尖進入較硬土層后,嚴禁用移動機架等方法強行糾偏。
(5)出現下列情況之一時,應暫停壓樁作業,并分析原因,采用相應措施:
1壓力表讀數顯示情況與勘察報告中的土層性質明顯不符;
2樁難以穿越具有軟弱下臥層的硬夾層;
3實際樁長與設計樁長相差較大;
4出現異常響聲;壓樁機械工作狀態出現異常;
5樁身出現縱向裂縫和樁頭混凝土出現剝落等異?,F象;
6夾持機構打滑;
7壓樁機下陷;
8有效樁長不足6m;
9樁身突然傾斜、跑位;
10鄰樁上浮或樁頭偏移;
11地面明顯隆起,附近房屋及市政設施開裂受損。
2.5接樁
同“實心方樁”中“接樁”。
2.6送樁
(1)測量樁的垂直度并檢查樁頭質量,合格后方可送樁,壓、送作業應連續進行。
(2)送樁應采用專制鋼質送樁器,不得將工程樁用作送樁器。
(3)當場地上多數樁較短(L≤16m)或樁端持力層為易軟化的風化巖時,送樁深度不宜超過1.0m。
(4)除上款規定外,送樁深度根據需要可超過2m,但不應大于6m。
(5)送樁時的壓樁力不宜超過樁身抱壓允許壓樁力的1.1倍。
2.7終壓條件
終壓條件應符合下列規定:
(1)應根據現場試壓樁的試驗結果確定終壓力標準。
(2)終壓連續復壓次數應根據樁長及地質條件等因素確定。對于入土深度大于或等于8m的樁,復壓次數可為2-3次;對于入土深度小于8m的樁,復壓次數可為3-5次。
(3)穩壓壓樁力不得小于終壓力,穩定壓樁的時間宜為5-10s。
當壓樁力已達到終壓條件時,應立即進行持荷、復壓,填寫施工記錄,尤其記錄最后三次穩定壓力時的復壓貫入度及樁頂標高。
2.8 當一根樁施壓完畢,露出地面的樁段必須在移機前截除。管樁應采用鋸樁機截割,方樁宜用手工鑿子截割,嚴禁利用壓樁機行走的推力強行將樁扳斷或用錐形物體壓入管樁頂部內孔進行破碎樁頭的做法。樁頭截除后應采用水準儀等儀器測出其樁頂標高,待全部工程樁施壓完畢,再復測一次。
四、質量控制要點
1、PC樁的混凝土強度等級不得低于C50,PHC樁的混凝土強度等級不得低于C80,預應力管樁強度應達到設計強度的后才能開始打樁。
2、對照地質資料及按設計要求合理選擇施工機具,錘擊樁采用重錘低擊的原則選用樁錘并控制打樁總錘擊數,避免樁身混凝土產生疲勞破壞,樁身斷裂,靜壓樁施工時壓力不應超過樁身所能承受的強度。同一根樁的壓樁過程應連續進行,壓樁時操作員應時刻注意壓力表上壓力值,并在壓樁前排出合理壓樁順序。
3、施工場地應平整,采用靜壓沉樁時,場地地基承載力不應小于壓樁機接地壓強的1.2倍,否則應采取相應的地基處理措施,打樁前要認真檢查施工設備,將導軌調直。
4、按施工方案合理安排打樁路線,避免壓樁或擠樁。
5、管樁在運輸及堆放過程中應正確疊放,管樁宜單層堆放,當場地不允許需疊層堆放時,應符合相關規范要求;疊層堆放樁時,應在垂直于樁長度方向的地面上設置2道墊木,墊木應分別位于距樁端0.2倍樁長處;底層最外緣的樁應在墊木處用木楔塞緊;墊木宜選用耐壓的長木枋或枕木,不得使用有棱角的金屬構件;當樁疊層堆放超過2層時,應采用吊機取樁,嚴禁拖拉取樁;吊樁時應輕起輕吊,避免使用前樁身已經斷裂。
6、樁尖、樁身質量檢查
首先必須對樁尖進行查驗、測量,按照管樁有關規范對于樁尖的要求和設計圖紙要求,對所有到場的樁尖進行測量,對所有到場的管樁進行仔細認真地查驗,測量管樁的外徑、壁厚、樁身、長度、樁身彎曲度等有關尺寸,并詳細記錄。特別是管壁厚度,由于靜壓法施工中的夾持力較大,壁厚不夠很容易把樁夾碎。同時應對樁身外觀質量進行仔細地查驗,檢查樁身是否麻面、內外表面是否露筋、表面是否有裂縫、是否斷頭脫頭、樁套箍是否凹陷、表面混凝土是否坍落等情況。
7、樁位放線應采用不同方法二次復核。
8、打樁時要保證樁體的垂直度,避免樁身傾斜;保證樁錘、樁帽、樁身中心線重合,避免打樁因偏心受力導致樁頂破碎、樁身斷裂。
9、樁間距小于3.5d時,宜采用跳打,應控制每天打樁根數,同一區域內不宜超過12根樁,避免樁體上浮,樁身傾斜。
10、打底樁時,應采用錘重或冷錘施工,將底樁徐徐打入,調直樁身垂直度,遇地下障礙物及時清理后再重新施工。
11、接樁時焊接要連續飽滿,焊渣要清除,焊接自然冷卻時間應不少于8min,地下水位較高的應適當延長冷卻時間,避免焊縫遇水如淬火易脆裂。
12、根據管樁尺寸按要求制作樁帽及送樁器,避免因樁帽和送樁器尺寸不合要求使樁頂破碎及樁身斷裂。
13、管樁的截樁應采用專業的切割機具進行截割,嚴禁采用大錘橫向敲擊截樁或強行扳拉截樁。
14、要盡量避免打樁機、吊機及其它大型機械在已施打的工程樁上行走。
五、質量標準
預應力管樁樁的樁位偏差,必須符合表1的規定。斜樁傾斜度的偏差不得大于傾斜角正切值的15%(傾斜角系樁的縱向中心線與鉛垂線間夾角)。
表1、預應力管樁樁位的允許偏差(mm)
表2、電焊接樁焊縫質量標準
表3、靜力壓樁質量檢驗標準
表4、實心方樁質量檢驗標準
注:①表1、2、3、4選自GB50202-2002《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》其中個別數據依據JGJ94-2008《建筑樁基技術規程》做了相應調整;②表中“基樁檢測技術規范”參見JGJ106-2014《建筑基樁檢測技術規范》。
1、單樁豎向承載力檢測
2、建筑樁身完整性抽樣檢測
檢測的方法有高應變法、低應變法、鉆芯法和聲波透射法,一般比較常用的是低應變法。
預應力管樁工程常見質量問題有:
一般處理方法有:
單樁承載力低于設計要求的常見原因有:
樁沉入深度不足;
樁端未進入設計規定的持力層,但樁深已達設計值;
最終貫入度過大;
其他,諸如樁傾斜過大、斷裂等原因導致單樁承載力下降;
勘察報告所提供的地層剖面、地基承載力等有關數據與實際情況不符。
樁傾斜過大的常見原因:
1、預制樁質量差,其中樁頂面傾斜和樁尖位置不正或變形,最易造成樁傾斜;
2、樁機安裝不正,樁架與地面不垂直;
3、樁錘、樁帽、樁身的中心線不重合,產生錘擊偏心;
4、樁端遇石子或堅硬的障礙物;
5、樁距過小,打樁順序不當而產生強烈的擠土效應;
6、基坑土方開挖不當。
樁接頭斷離的常見原因:
預制樁質量差,其中樁頂面傾斜和樁尖位置不正或變形,最易造成樁傾斜;
樁機安裝不正,樁架與地面不垂直;
樁錘、樁帽、樁身的中心線不重合,產生錘擊偏心;
樁端遇石子或堅硬的障礙物;
樁距過小,打樁順序不當而產生強烈的擠土效應;
上、下節樁中心線不重合;樁接頭施工質量差,如焊縫尺寸不足、冷卻時間不夠等原因。
樁位偏差過大的常見原因:
測量放線差錯;
沉樁工藝不良,如樁身傾斜造成竣工樁位出現較大的偏差。
出現斷樁的常見原因:
除了樁傾斜過大可能產生樁斷裂外,其他原因:
樁堆放、起吊、運輸的支點或吊點位置不當;
沉樁過程中,樁身彎曲過大而斷裂。如樁制作質量造成的彎曲,或樁細長又遇到較硬土層時,錘擊產生的彎曲等;
補沉法:
預制樁入土深度不足時,或打入樁因土體隆起將樁上抬時,均可采用此法。
補樁法:
樁基承臺前補樁。當樁距較小時,可采用先鉆孔,后植樁,再沉樁的方法。
樁基承臺或地下室完成再補靜壓樁。此法的優點是可以利用承臺或地下室結構承受靜壓樁的施工反力,設施簡單,操作方便,不延長工期。
補送結合法:
當打入樁采用分節連接,逐根沉入時,差的接樁可能發生連接節點脫開的情況,此時可采用送補結合法。
首先,對有疑點的樁復打,使其下沉,把松開的接頭再頂緊,使之具有一定的豎向承載力;
其次,適當補些全長完整的樁,一方面補足整個基礎豎向承載力的不足,另一方面補打的整樁可承受地震荷載 。
擴大承臺法:
樁位偏差大。原設計的承臺平面尺寸滿足不了規范規定的構造要求,可用擴大承臺法處理。
考慮樁土共同作用。當單樁承載力達不到設計要求,需要擴大承臺并考慮樁與天然地基共同分擔上部結構荷載。
樁基質量不均勻,防止獨立承臺出現不均勻沉降,或為提高抗震能力,可采用把獨立的樁基承臺連成整塊,提高基礎整體性,或設抗震地梁。
其他方法:
修改樁型或沉樁參數;
改變樁型、改變樁入土深度、改變樁位、改變沉樁設備;
底板架空、上部結構卸荷、結構驗算;
綜合處理法、采用外圍補樁,增加周邊嵌固,防止或減少樁位側移。
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