提高预应力管桩施工质量的措施分析

刘 佳,熊国恺

(1.南华大学 规划基建处,湖南 衡阳421001; 2.南华大学 设计艺术学院,湖南 衡阳 421001)

提高预应力管桩施工质量的措施分析

刘 佳1,熊国恺2

(1.南华大学 规划基建处,湖南 衡阳421001; 2.南华大学 设计艺术学院,湖南 衡阳 421001)

预应力管桩因具有桩身混凝土强度高、穿透能力强、单桩承载力高、成桩质量可靠、施工速度快、工程造价低等优点,在我国的工业与民用建筑中得到越来越广泛的应用.但在施工过程中存在的问题也不少,主要表现在: 施工技术人员素质不高、现场管理水平差、施工效率低、工程质量隐患多、不必要的浪费与损失大.针对这些问题,本文从多个方面进行了分析并提出了相应的解决措施.

预应力管桩; 施工质量; 措施分析

Abstract: Prestressed pipe-pile is a precast pile which has many merits such as high strengths,strong penetration,high bearing capacity,reliable quality,speedy construction,and low cost construction.It gets more and more widely used in industrial and civil construction in our country.But there are many problems in the construction mainly in: low quality technical staff,poor site management,low efficiency construction,engineering quality problems,unnecessary waste and large losses.In light of these problems,we analyze several aspects and put forward corresponding measures for solution.

Key words: prestressed concrete pipe-pile,construction quality,measures analysis

预应力管桩主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍组成,是采用预应力工艺和离心成型法制成的一种空心圆筒体细长砼预制构件[1].按砼强度等级可分为C60(代号PC)或C80(代号PHC)两种; 按抗弯性能可分为A型、AB型、B型、C型四种,其桩身砼有效预应力值分别有4Mpa、6MPa、8Mpa、10Mpa.预应力管桩基础施工主要有锤击法与静压法两种沉桩方式,其中,锤击法因具有施工灵活、桩机对地基耐力要求较低、进退场容易、施工进度快、效率高、操作方便、地层穿透性良好等优点而被广泛应用[2].本文以锤击式预应力管桩施工为例,对其在施工过程中容易产生问题的几个方面进行了分析研究,并给出了提高预应力管桩施工质量的措施和建议.

1 施工准备阶段

1.1 认真研究分析勘探设计资料

正式施工前,施工技术人员必须认真研究分析岩土勘探报告与桩基础设计图,并以此作为编制施工方案的技术依据.岩土勘探报告包括总说明、勘探点平面布置图、工程地质柱状图与工程地质剖面图等,这是地基基础设计的基本依据.具体内容主要包括: 地形、地貌、地下水位、岩土物理力学性能指标值与标贯试验结果,并对滑坡、泥石流、岩溶、土洞等不良地质现象有明确的判断结论和防治措施.

设计人员依据地质勘探报告计算并确定桩基承载力设计值、收锤标准、终压控制、桩尖型式、送桩深度等.一般情况下,施工必须按照设计要求执行,但在实际施工中,往往会碰到与设计不相符的地质情况,施工人员要提供详细数据并拍照,以便设计人员提出修改意见.由于预应力管桩在湖南地区使用时间不长,很多设计人员缺乏不同地质条件下的经验数据,或者以前没有接触过预应力管桩基础设计,所以设计往往偏于保守.这时有经验的施工技术人员在认真研究分析地质报告与设计图纸的基础上,可以提出设计修改意见,并采取新的施工方案.

1.2 施工人员配备齐全

预应力管桩基础施工是专业化要求较高的施工作业,施工单位必须配备足够的现场施工管理人员与技术人员,且具备一定的桩基础施工管理经验与技术水平.有些施工队配备的技术人员少且素质低,有时十台桩机仅配备1～2名施工员,技术水平差且经验不足,难以满足施工现场管理的要求; 电焊工、桩机操作工未经专门培训即上岗,施工进度、质量都不能得到保证.针对这种情况,我们要求施工方必须做到:每两台机配置一名施工员,每四台机配备一名技术负责人,且每台机应足额配置持证上岗的电焊工、桩机操作工及机电维修工,还应视工程量大小与施工进度要求配备适量的测量放线技术人员,以保证施工进度与效率.

1.3 保证测量放线的准确性

作好测量放线工作,是保证工程质量与施工进度的前提.为了保证施工质量,防止构件发生偏心受压,首先必须保证准确无误的测量放线.具体步骤为: ①测量确定管桩中心点; ②在桩位中心点插一根长约20cm的Φ6钢筋,露出地面约5cm,并绑上红布条以示醒目; ③用一块与管桩直径大小一样、中心带孔的圆夹板,插进桩位处的钢筋上; ④在圆夹板四周撒上石灰粉; ⑤拿掉圆夹板,地面上呈现的圆圈就是管桩就位图.这种对中方法方便且准确,值得推荐.如果等到桩基础施工完毕基础开挖后才发现测量放线错误,这时再来纠错,不仅补桩费用会很高,还会对施工进度造成巨大影响.尤其是比较大型的工程,十几台桩机同时施工,要保证每台桩机不因测量放线跟不上而停工窝工,测量放线人员的技术水平是至关重要的.

2 打桩阶段

2.1 正式打桩前应按规范规定进行试打桩

广东省《锤击式预应力管桩基础技术规程》(DBJ/T15-22-2008)规定在正式施工前,均应试打桩,且试打桩数量不宜少于工程桩数量的1%且不得少于5根.首先应根据地质报告与桩位设计图,确定试打桩桩位,最好选择具有代表性的典型桩位,并且尽可能均匀分布.每一个工地,至少可在四角及中心位置布置一根试打桩,地质条件复杂的工地,可以多布置一些试打桩[3].通过试打桩可以检验: ①试打桩过程中所得到的相关参数: 如桩入土深度、锤击收锤标准(贯入度、最后一米锤击数)、终压力值、桩尖型式等是否与地质报告和设计相符; ②按照这些参数试打的桩能否达到设计承载力; ③所选用厂家的预应力管桩质量是否满足设计要求,由此研究确定下一步施工方案,并预估本工程需要的预应力管桩规格、单节长度、数量[4].有些业主为了检验管桩本身质量是否过硬,在试打达到设计持力层后,要求继续试打一定深度,达到标准贯入度＜10mm/10击,导致终压力值远远超过规程要求.个人认为这样做其实没有必要,因为实际施工时只会按设计要求而不会按业主要求的标准收锤,从而导致试桩结果与实际情况不相符.

2.2 科学合理确定收锤标准

锤击法施工采用的收锤标准包括的内容和指标较多,应由设计、监理、施工等单位的代表共同确定.一般情况下,以桩端持力层、最后贯入度或最后1米沉桩锤击数为主要控制指标,其中桩端持力层作为定性控制指标,最后贯入度或最后1米锤击数作为定量控制指标.而最后贯入度一般以最后3阵(每阵10击)来判断该桩能否收锤,规范要求不宜小于20mm/10击,当持力层为较深的强风化岩且下卧层为中、微风化岩时,最后贯入度可适当减少,但不宜小于15 mm/10击.有些设计与监理人员往往强调这一指标,不管地质情况如何,非要打到很小的贯入度不可,担心不够承载力.其实这一观念并非完全正确,并不是最后贯入度越小越好,因为贯入度太小容易导致打烂桩.端承摩擦桩,最后贯入度可大些,摩擦端承桩,贯入度可小些; 较深的桩最后贯入度可大些,较浅的桩最后贯入度可小些.因为较深的桩与端承摩擦桩,桩侧摩阻力大、端承力较小,过小的贯入度对增大端承力、总承载力意义不大[5].

当碰到下面这种情况,就不一定要坚持打三阵锤.施工中往往存在这样的地质条件,由全风化层进入到强风化层或中风化层,在临界面贯入度为近30～60 mm/10击,到强风化层或中风化层时,贯入度可能急剧减少至20～30mm,第三阵可能就小于10mm了,如果打到这个贯入度,则烂桩率较高.某项目在施工过程中就碰到过这种状况,开工之初按最后三阵锤控制收锤标准,贯入度20mm/10击,烂桩率达4%,后经与设计、监理、业主三方研究,决定改为两阵锤控制收锤,标准贯入度不变,总共8万米的预应力管桩,其破损率仅为0.4%,经动测、静载试验,完全符合设计要求.此外,每根桩的总锤击数及最后1米沉桩锤击数可按如下规定控制: PC桩总击数不超过2000,最后1米沉桩锤击数不宜超过250; PHC桩总击数不超过2500,最后1米沉桩锤击数不宜超过300.

2.3 根据地质情况确定送桩深度

管桩桩尖达到持力层后,桩顶高出设计标高太多是一种浪费,高出自然地面还会影响后续施工桩机的行走,应先锯掉才可.地表以下有较厚的淤泥土层时,送桩深度一般不宜超过2米,当准备复打时,送桩深度不宜大于1.0米,否则,桩头容易破碎或桩顶偏位也较大.若送桩深度超过2米,必须同时具备三个条件: ①打桩机是三点支撑履带式或步履式柴油打桩机; ②桩端持力层顶面埋深标高基本一致且持力层厚度不少于4米,或持力层上面有较厚的全风化岩、硬塑—坚硬粘土层或中密—密实的砂土层时,送桩深度可适当加大,但不宜超过6.0米; ③具有拔出送桩器的能力.

2.4 根据地质情况及施工经验合理配桩

首先要充分利用较长的单节管桩.长桩在制作时,可以降低生产成本,每节桩都是两个端头板,而端板的成本又较高; 其次是在施工时,使用长桩可减少节数,减少驳接焊口,减少焊接费用及缩短施工时间,提高效率.此外在配桩时,焊接接口尽可能错开、不要集中于同一标高平面,因为焊口是刚性的,抵抗挠曲性能不如砼桩身.

其次,要合理估计桩深,充分利用截余的桩长.由于地质条件复杂,各工程地质情况起伏变化较大.实际施工时桩入土深度不一定与设计桩长相符,即使开工前的试打桩结果也不能代表整个工程的桩深度.因此,现场施工管理人员要根据地质情况及施工经验来比较准确地估计该桩位的大概深度,然后据此配桩,保证沉到持力层时桩顶不会高于设计标高太多,并且在可能情况下,最上一节还可利用锯出来的多余的桩长,从而降低成本.如果因桩长估计错误而将桩送至自然地面以下,甚至标高以下,结果导致收不了锤或达不到终压标准,开挖以后补救费用会更高.

2.5 重视焊接质量

深基础的管桩一般由几节桩驳接而成,所以焊接质量对于桩身施工质量及承载力、耐久性、稳定性都非常重要.首先,桩节之间的焊接质量必须高于桩身的结构力学性能(即抗弯、抗拉、抗剪等性能),否则就达不到设计要求.其次,要使桩尖顺利入岩,必须保证桩尖与桩身连接成一个整体.若焊接质量不好,在施工过程中发生焊缝开裂,导致桩尖脱离或部分脱离偏位,桩尖的破岩贯穿作用就会丧失,从而阻碍桩继续贯入而致桩端或桩身破损断裂[4].因此,加强施工过程中焊接质量的控制是非常重要的.焊接前先应将两接触面用钢丝刷清刷干净并保持干燥,坡口处应刷至露出金属光泽.采用手工电弧焊时,宜由两个持证上岗的焊工对称进行,焊接应分层进行,且层数不得少于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,焊接部分不得有咬边、夹渣、焊瘤、气孔、裂缝、漏焊等外观缺陷[6].焊好的桩接头应自然冷却后才可继续施工,自然冷却时间不得少于5分钟,焊接接桩应按隐蔽工程进行验收.

2.6 做好打桩记录

每台打桩机宜配备一台打桩自动记录仪,能自动记录包括每米锤击数、总锤击数、沉桩长度、最后1米锤击数、最后3阵每阵贯入度等信息,是工程结算、检测、竣工验收的技术资料与工程质量分析的依据.自动记录仪记录的信息真实可靠,杜绝了人为因素的干扰,能避免由人工记录产生的漏记、错记甚至随意修改记录的弄虚作假行为.有了自动记录仪,在检测或验收时,一旦发现承载力低或桩身质量缺陷等异常现象,通过查阅并分析自动记录仪上的信息就可以及时准确地找到相关原因,从而大大提高施工效率与工程质量,降低工程造价.随着科学技术的进步,配备一台打桩自动记录仪是非常必要和重要的.

3 结束语

随着预应力管桩越来越广泛的应用,其施工质量与施工水平也日益提高,但存在的问题仍然不少,加强以上几个方面的管理非常重要.预应力管桩属基础施工,且是隐蔽工程,尤其要加强施工过程管理,做好隐蔽记录,及时处理质量隐患,对于提高工程质量与施工效率、降低成本大有裨益.

[1]中国建筑标准设计研究院.国家建筑标准设计图集10G409《预应力混凝土管桩》[M].北京: 中国建材工业出版社,2008

[2]张 彬.浅议预应力混凝土管桩锤击法施工技术[J].山西建筑,2011,37(1): 58～59

[3]广东省住房和城乡建设厅.广东省标准DBJ/T15-22-2008《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》[M].北京: 中国建筑工业出版社,2008

[4]李仕军.建议重视管柱基础施工的勘测控制[J].广东建材,2010-08-10

[5]申建新.谈预应力管桩基础施工质量监控[J].建筑施工,2002(4): 20～23

[6]邓建军.浅谈预应力管桩施工质量控制[J].建筑安全,2009,24(7): 34～36

Analysis of Improving Construction Quality of Prestressed Concrete Pipe-pile

LIU Jia1,XIONG Guokai2
(1.Department of Planning Infrastructure,University of South China,Hengyang 421001,China;2.School of Design and Art,University of South China,Hengyang 421001,China )

TU753.3

A

1672-5298(2017)03-0067-04

2017-04-27

刘 佳(1970− ),女,湖南邵阳人,南华大学规划基建处高级工程师.主要研究方问: 工程造价与工程管理