第３７卷第１４期 ・６４・ ２ ０ １ １年５月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 ＶＯ１．３７ Ｎｏ．１４ Ｍａｖ． ２０１１ 文章编号：１００９－６８２５（２０１ １）１４一ＯＯ６４—０２ 高强预应力混凝土管桩静压法的施工 韩会军 摘要：介绍了天津一汽丰田汽车厂房基础工程的高强预应力混凝土管桩静压法施工工艺、施工中质量控制以及应注意 的事项，并总结了高强预应力混凝土管桩的诸多优点，指出预应力混凝土管桩有广泛的应用前景。 关键词：预应力混凝土管桩，静压法，质量控制，注意事项 中图分类号：ＴＵ４７３．１３ 文献标识码：Ｂ ２０世纪９０年代以来，从广东沿海滩涂和软土地区开始，高强 预应力混凝土管桩逐步应用于房屋建筑和桥梁、码头等工程； ２０世纪９０年代中期，东南沿海、上海等地也逐步推广应用；２０世 纪９０年代末，环渤海的胶东、天津、秦皇岛等地开始广泛使用高 强度预应力混凝土管桩基础。以往用柴油锤击入预制桩时，噪声 大且伴有浓烟油污，有悖于环保和文明施工要求。以静压法压入 ・代表灌注桩 Ｏ代表预制桩 式施工工艺代替锤击法，元噪声、无污染，符合环保和文明施工的 图１灌注桩和预制桩的使用情况 要求，具有广泛的应用前景。本文以天津一汽丰田汽车厂房工程 ２．２施工要点 １）单桩竖向承载力：静力压桩单桩竖向承载力可通过桩的终 为例，介绍高强度预应力混凝土管桩的施工方法、质量控制及设 计与施工中应注意的事项。 止压力大致判断，但因土质的不同而异。桩的终止压力小于单桩 １ 工程概况 天津一汽丰田汽车厂房工程位于天津市泰达开发区第九大 街，厂区占地面积１ ５５００００ｍ ，总装车间占地１１５ ０００ｍ ，树脂车 的极限承载力，要通过静载对比试验来确定一个系数，然后再利 用系数和终止压力，求出单桩竖向承载力的标准值 ，即 ＝ （工程中，静载对比试验由天津市二十四检测站负责，各项系数、 参数由其提供）。如根据终止压力值所判断的单桩竖向承载力标 准值不能满足设计要求，应立即采取送压加深处理或补桩，以保 证桩基的施工质量。压桩应控制好终止条件。液压表显示的最 终压力不得低于单桩设计承载力的两倍。否则应增加桩长，并会 同设计单位另行处理。本工程实际中一般都能超过单桩设计承 载力的２．７倍。 ２）压桩应连续进行，采用焊接接桩间歇不宜过长，接桩面应 间占地３５ ０００ ｍ ，其余面积为库区、绿地、生活区等。工程地质状 况：本工程所在地为退海地，清代为沼泽地，解放后逐渐成为一片 湿地，２０世纪８Ｏ年代后逐渐成为一片荒地，现经人工填土成为平 坦开阔地。地面下２．５ ｍ～４．０ ｍ为回填素土，下层为淤泥层，土 层承载力差。因此该工程桩基设计采用高强度预应力混凝土管 桩（桩径６ＯＯ ｍｍ，壁厚１００ ｍｍ，混凝土强度Ｃ８０）和钻孔灌注桩组 合的摩擦桩形式。管桩单节桩长１３ ｍ，总装车间采用双节焊接，单 桩承载力为１ ２００ ｋＮ，树脂车间采用单节，单桩承载力为５００ ｋＮ。 保持清洁，焊接完毕后涂刷防腐剂，冷却２ ｍｉｎ一３ ｍｉｎ，焊接时上 下节中心线应对齐。 基础采用群桩上的整体筏板及局部承台，承台桩采用钻孔灌注桩 （如图１所示）。 ３）垂直度控制：垂直度是施工质量的关键，须高度重视。一 般情况下插桩以入土２０ ｃｍ～３０ ｃｍ为宜，然后进行调校。桩机驾 ２静压入桩的施工方法 ２．１ 施工顺序 驶人员掌握好双方角度尺两个方向上都归零点，这时桩机纵横方 向保持水平，抱桩器抱紧后桩则竖直；另外在距桩机２０ ｍ～３０ ｍ 静压管桩的施工顺序为：测量定位一桩机就位一复核桩位一 外延两个方向架设两架经纬仪，复核桩的垂直度。沉桩过程中施 吊桩插桩一桩身对中调直一静压沉桩一接桩一再静压沉桩一送 工员随时观察桩的进尺变化，如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时， 桩一终止压桩一质量检验。 应分１个一２个行程逐渐调直。 ［２６］ 罗平平，朱岳明，赵咏梅．岩体灌浆的数值模拟［Ｊ］．岩土工 程学报，２００７，２９（１２）：１８４—１８５． 程学报，２００５，２７（８）：９１８－９２１． ［２７］ 罗平平．空问岩体裂隙网络灌浆数值模拟研究［Ｊ］．岩土工 ［２８］ 赵林．基于分形理论的裂隙岩体注浆扩散规律研究［Ｄ］． 成都：西南交通大学，２００８． Ｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｅｄｉｕｍ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｆｕｔｕｒｅ ＬＵＯ Ｗｕ－ｙｉ ＺＨＡＮ Ｋａｉ－ｙｕ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｃ— ｍｆｅ ｍｅｄｉｕｍ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｅｃｔｒｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｅｄｉｕｍ ｇｒｏｕｔｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒａｃｔｕｒｅ，ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌ，ｍｏｄｅｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１１－０１－２７ 作者简介：韩会军（１９８１一），男，助理工程师，中铁建设集团有限公司，北京１００１３１ 第。２ ０ ７卷墓１１ １ ５智 年 月 ４２．３沉桩线路的选定 韩会军：种 丰：高强预应力混凝土管＂同） Ｊ ／Ｊ，比 上目 月ｒ一／Ｔ－静压法的施工 于 ，五日 肥上 ・６５・ 注意控制桩身的垂直度。６）施工中现场不宜过多存桩，减少倒运 施工时随着入桩段数的增多，各层土体密度随之增高，土体 次数。管桩采用混凝土强度大、塑性差，倒运次数增多，桩身受损 与桩身表面的摩擦阻力也相应增大，压桩所需的压力也在增大。 甚至折断几率增大，现场尽量避免管桩多层叠放。７）当工程较 建设单位、施工总包单位会同监理单位应 为使施工中各桩的压力阻力基本接近，入桩线路应选择单向进 大，管桩用量特别大时，行，不能从两侧往中间进行，这样地基土在人桩挤密过程中土体 经常对供货厂家进行考察，准确掌握其生产能力及生产控制状 保证管桩质量。 可自由向外扩张，既可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土 况，的挤压而造成部分桩身倾斜，保证群桩的工作基本均匀并符合设 ５管桩的检测 计值。天津丰田汽车厂房工程四面田野，施工线路为从厂房南北 为检查工程桩的桩身完整性和承载力，采用低应变动力检测 向中线开始向东西两个方向同时开压，尽可能降低挤土效应影响。 法进行质量普查，采用静载试验法进行单桩的承载力试验。试验 ２．４管桩与基础筏板的连接方式 前根据地质报告对现场进行分区，每个区内选样进行试验，每个 管桩与基础筏板采用刚接。管桩桩头为钢板套箍，因此不能 区进行单独评估，最后进行整体评价。 利用桩身内的钢筋作为连接钢筋。本工程中，在桩头的桩管内填 １）低应变动力检测：应用低应变动力检测技术检测桩身的完 充３ ０００ ｍｍ的Ｃ４０细石混凝土，并在混凝土中均分插人５ｑｂ１６钢 整性。因为双节桩全部采用焊接，而不是采用硫磺胶泥连接，所 筋与筏板连接。 以本工程中对桩身完整性的检测只采用低应变动力检测，并没有 ３管桩在设计中应注意的事项 进行高应变动力检测。抽测结果显示，整个工程桩的完整性很 工程中接桩处没有出现断桩现象。检测典型测试曲线如图２ １）桩顶设计标高应低于施工现场地面标高不小于２５０ ｍｍ。 好，表明桩身结构完整。 管桩施工时采用的液压桩机自重及配重都相当大。如ＴＨＩ５５０型 所示，步履式液压静力压桩机自重达２ ２００ ｋＮ，配重最高可达１ ８００ ｋＮ， 总重最高可达４ ０００ ｋＮ。桩机直接在场地上移动，现场地面下陷 ＿ ６ ‘∞３ ｇ ｇ 十分明显。若桩顶设计标高与场地地面持平或略低于场地地面， 施工中因场地土下陷，将造成桩头外露，桩机移动将受影响，甚至 破坏桩头，造成施工麻烦。 ２）管桩造价较高，设计时须根据上部荷载大小、荷载形式、工 ０ ／＼ …．一 ５ ｌ０ ｌ５ ２０ ２５ ： －３ 图２低应变测试典型曲线 程地质条件、工期要求等综合考虑，多方案比较后方可采用。同 一２）静载实验：利用静力压桩机作为反力装置进行桩的静载试 加载方式为慢速维持荷载法，第一级荷载为每级加载增量的 工程中桩宜采用同型号、同规格，或型号规格差别较大。若桩 验，两倍，每级加载增量为１００ ｋＮ。通过由静载试验得出的Ｑ—ｓ曲 的规格、型号过多，易造成施工困难，甚至造成施工错误。 从而判断出能否满足设计要求。本 ３）确定单桩承载力时应综合考虑地质情况和桩身强度。管 线可判断出桩的极限承载力，桩为开口桩，根据现场压桩观察分析，在入土过程中，会较快在桩 工程中通过静载试验，单桩承载力均能满足设计要求。典型桩的 尖处形成一土楔，使其入土时的挤土情况与闭口桩无异。因此在 静载试验０— 曲线如图３所示。确定单桩承载力时按闭口桩考虑。 。。 。４管桩施工中的注意事项 １）压桩机应根据土质情况和桩长选用适当型号及配重。桩 ２０ ．、１ 机型号和配重选用适当可避免地表不均匀沉降以及由于地表不 均匀沉降引起的斜桩，同时也降低露桩和短桩的几率。在丰田汽 车厂房桩基础工程中就选用了ＹＺＹ３６０，ＹＺＹ４５０，ＹＺＹ５５０系列和 印｝ｒ 、４０＼．１ 典型曲线 ＼ ＴＨＩ４５０，ＴＨＩ５５０系列桩机，效果很好。２）适当控制沉桩速度，沉桩 速度一般控制在１．５ ｍ／ｍｉｎ左右为宜，使各层土体能正确反映其 抗剪能力。当地基表层中存在障碍物时，要避免压偏。３）采用焊 接接桩时，须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满，焊接时可设 图３静载试验 ６结语 高强预应力混凝土管桩单桩承载力高，施工速度快，较灌注 无噪声、无污染；施工过 ２名～３名焊工同时施焊。焊毕在套箍上涂刷防腐剂，冷却２ ｍｉｎ～ 桩易保证施工质量；施工现场文明整洁，３ ｍｉｎ继续沉桩。４）管桩起吊前应确定管桩桩身无损坏；施工中 程中对桩体无振动破坏；适用于多层、高层以及工业厂房等建筑 随着我国经济的高速发展，应用前景将十分广阔。 桩头、桩身和送桩中心线应重合。５）压桩机的液压人桩有一定的 的基础工程， 垂直行程高度。一个行程完毕后，松开抱桩器，开动油泵使之上 参考文献：移，再抱桩固定，开始下一行程，循环作业。在每个行程开始时，要 ［１］ 吴宏毓．预应力管桩常见质量问题及预防处理办法［Ｊ］．山 西建筑，２０１０，３６（２１）：１１４一ｌｌ５． Ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｕｂｅ－ｓｔａｋｅ ＨＡＮ Ｈｕｉ－ｊｕｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｒａｆｔ，ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｕｂｅ－Ｓｔａｋｅ ｉｎ Ｔｏｙｏｔａ Ａｕｔｏ Ｐｌａｎｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｉｎ Ｔｉａｎｊｉｎ，ｓｕｍｓ ｕｐ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎ— ｃｒｅｔｅ ｔｕｂｅ—ｓｔａｋｅ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｕｂｅ—ｓｔａｋｅ ｈａｓ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｕｂｅ—ｓｔａｋｅ，ｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ，ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎ