预应力离心混凝土空心方桩在工程中的实用分析

杨瑞浩

0 引言

随着我国城市化的加速，城市用地越来越紧张，迫使人们在工程建筑建设中“借天入地”，大力推广高层建筑和地下工程以满足要求。随着地下室总量的增加，地下室上浮裂开难题日益突显。地下室不仅仅是工程建筑的基本功能部分，也是全部高层建筑的基础。为了达到基本功能规定，确保全部建筑构造的耐用性，地下室的上浮开裂早已提及了一个非常重要的位置。通过实践说明，离心预应力混凝土中空桩的桩头与承台连接是一项集原材料、设计、施工、成品保护施工于一体的综合型工程项目。它们既相互独立又相互依存。材料是基础条件，设计方案是前提，文明施工是保证。一旦地下室上浮裂开，很有可能造成业主举报，导致恶劣的社会影响。同时，新项目中后期的维护费也将大幅度提升，对企业造成非常大的不利影响。如何控制施工品质，避免地下室上浮裂开至关重要。现阶段，离心预应力混凝土空心桩与承台连接施工在分公司和二级单位工程项目里的运用工作经验偏少。合理性施工，掌握施工情况下的质量控制要点，必须汇总一套施工技术和方式。因而，科学研究离心预应力混凝土空心桩的桩头与承台的连接施工技术具备重要作用。离心预应力混凝土空心方桩是在预应力混凝土空心预制桩生产过程中，融合混凝土预制方桩的一些特性而产生的一种新式预应力混凝土桩。它具备管桩混凝土的强度高、节省材料成本、施工便捷的特点。有方桩优良的抗剪强度和接触面积大的优点。

1 应用领域

预应力混凝土空心方桩选用先张法离心加工工艺成形，适用地震烈度8 度下（含8 度）的一般工业与民用建筑。地震烈度为7 度和8 度时，桩的连接头应在非液化土层中。这类桩型的选用关键考虑到纵向受压载荷的应力。当承受水平荷载或用作抗拔时，应融合地质构造、承受力状况等要素独立测算。在挑选这类桩型开展打桩时[1]，需要注意基础打桩震动和挤土对周边环境的不利影响，必要时应采用适度合理的对策，如应力释放孔、防挤沟等。

2 分类和选用要点

2.1 分类

依据混凝土的强度级别和内径，可分成预应力钢筋高强混凝土空心方桩、预应力混凝土空心方桩和预应力混凝土薄壁空心方桩。第一桩的混凝土强度不小于C80，其他不小于C60。前两大类桩依据抗弯强度特性或混凝土有效预应力钢筋值的不同，可分成A 型、AB 型、B 型三种类型。

2.2 选用要点

桩间距不应低于桩两侧长短的3 倍；摩擦桩总长与两侧长短比例不应超过120。与此同时，当必须穿越薄而硬的土层时，可选用A 型和AB 型桩。当用于端承桩或摩擦桩且须穿越一定厚度较硬土层时，其全长与外边长比例不适合超过100。此时可以挑选AB 桩和B 桩。单桩连接头数不可超出4 个，当下节桩端即将进入或已经进入硬塑粘性土、中密砂土或碎石土等较难进入的土层时不宜接桩。

2.3 施工方式

依据机器设备的不同，预制桩的基础打桩可分成锤击和静压两种方法：（1）采用锤击法时，应融合各种各样工程项目地质的工作经验。不同的地质条件和桩的截面尺寸能够合理地挑选锤重和落锤间距。工程施工时一定要注意捶击地应力。目前为了能降低施工影响，城市中不可以锤击沉桩，因此会详细介绍本工程项目采用的静压沉桩法。（2）采用静压法时，可依据实际地质构造有效挑选压桩设备及配重。一般情况下，配重不可低于设计单桩极限承载力的1.2 倍，以避免抬架状况。需注意的是，桩架和配重的总重不可以超出设计桩自身的承载力极限值，防止桩身损伤。桩压可按设计标高、工作压力和平稳地基沉降紧密结合的标准控制，依据地质条件和设计要点综合性明确。沉桩过程中，不可任意调节和校准桩的垂直度，以防桩身二次弯折间距太大。施工时，接头部位应尽可能绕开硬土层。当桩越过硬土层或进到持力层时，除机械故障外，不可随便终止施工。

2.4 验收

外观质量和尺寸的检查专用工具和方式见表1。别的桩身质量和外观质量的定期检查工程验收按图集规范实行。工程竣工验收应给予设计图、原料质量检测报告、混凝土试块抗压强度汇报和出厂产品合格证等。

表1 外观质量和尺寸的检查工具和检查方法

3 本工程施工主要技术措施

3.1 桩位定位

（1）依据给予的精确测量控制网点和建筑平面图，测量控制点（中心线精确测量基准点），用水平仪和经纬仪创建基准点和临时性基准点。并安装显著的维护标示。

（2）测量桩位轴线、桩位和设计标高。桩位中心点施工放样误差不能超过10mm。并推行计量检定复检规章制度，经业主和工程监理复检工程验收后才可工程施工。

（3）桩位精准定位前，查验各轴线相交点中间的间距是否与桩位图一致，然后用直角坐标系或极坐标系测量施工放样桩。样桩用木桩或钢筋做标识，并涂上红漆便于查找。

（4）宣布正式打桩前，核查桩位进行校验。测量基准线应定期进行核查，及时纠正和记录。

（5）桩机到位后，再次查验样桩。确定后，将桩垂直居中，沉桩，桩基础轴线允许偏差为：单排桩：10mm，群桩：20mm。

（6）为控制送桩设计标高的精确性，应在沉桩区60m 之外设定两个以上的水平控制点。

3.2 桩机就位

打桩机就位后，对准桩位，运行平台支腿油缸，校准服务平台处在水平状态。

3.3 桩外观检查

（1）及时查验灌注桩的外观质量，并搞好工程验收和交接记录。不符验收标准的桩不可工程验收[2]。

（2）查验桩混凝土的强度是否做到设计抗压强度的100%，不然不可应用。

（3）堆石料场应平展牢靠，无匀称地基沉降，堆积叠加层数不得超过3 层。桩底应设定楔形塞，以避免滚垛。

3.4 起吊桩身

选用单点吊装，在桩的上端绑约0.295L（L 为桩长）的镀锌钢丝绳。竖直提高并对准桩位。就位后，用两个水平仪成90°视角，从正面和侧边观察桩的垂直度，其精密度控制在0.5之内。尤其是务必细心调节第一个桩，以保证其竖直导向性作用。

3.5 防止桩头破碎的措施

（1）在桩锤和桩帽中间加一个非延展性基础垫层。

（2）打桩情况下，及时拆换桩锤的减震胶垫。

（3）加垫纸、木板、草袋子等在桩帽与桩、送桩器与桩中间，以降低桩锤对桩顶的刚性冲击。

3.6 防止桩头位移的措施

（1）在基础打桩的过程中，自始至终用两台成90°视角来监管每根桩桩身的垂直度，使桩的垂直度控制在0.5%之内。

（2）合理安排施工顺序，先长桩后短桩；首先用桩顶标高低桩，再拉高桩顶标高高桩；基础打桩需从一侧向另一侧或两侧对称开展，严禁打封闭桩。正常情况下，先打中心，后打四周。

（3）开挖基坑时，基坑应水平对称性开挖。严禁挖到底或从一边挖出另一边。严禁挖机用挖斗拖拽桩帽。

3.7 沉桩的时候需要注意的问题

沉桩的时候，不可任意调节和校准桩的垂直度，以防对桩身造成很大的二次弯矩。除设备故障外，当桩进到硬土层或进到持力层时，不可随便终止工程施工。

3.8 确保桩顶标高和垂直度，使桩位偏差符合要求

（1）最先保证桩位的精确性，做好精准定位标识；

（2）场所应平整硬实，有足够的地耐力，桩机架设时务必平稳牢固，以保证工程施工时机械部分的不均匀沉降；

（3）做好中心线控制标示，使桩机的放置和走动务必沿中心线位置，并保证桩边线与中心线平行；

（4）桩机就位时，桩位要两端对齐，保证桩位精确，校正平台要保持水平，防止非水平基础打桩情况下形变；

（5）沉桩的时候，应提升桩身垂直度控制，主要把握第一桩的垂直度偏差不能超过桩长的0.5%。桩帽、桩身和送桩杆应在同一平行线上。一般埋在桩身50cm 后，必须再一次查验桩身的垂直度和平台的平面度，以保证沉桩的垂直度；

（6）接桩时，上下节桩的线偏差不可超过2mm，连接点弯折相对高度不可超过桩段的0.1%；

（7）沉桩情况下，设定两部90°方向的经纬仪对沉桩垂直度开展校正，保证沉桩垂直度符合规定。

3.9 施工记录

沉桩过程中，基础打桩记录、隐蔽工程验收等原始资料应及时、详尽、真正、精确，并列入竣工资料目录。

3.10 施工要点

（1）沉桩时，桩身应竖直，垂直度偏差不得超过0.5%。经纬仪应与桩机成90°方位开展校准。假如不正确，不可强制扳桩纠偏，以防桩身裂开。

（2）接桩采用钢电焊焊接法（抗拔桩以外）。桩能够连在1m 上下。接桩前，留意上下桩的圆端和斜端两端对齐。同时要清除下桩顶，加定位板。随后将上桩挂在下桩的T 型钢上，用定位板将左右桩段相互连接。假如连接处有间隙，应用楔形铁皮开展电焊焊接。焊接后，消除焊疤并查看焊接的整齐度。一般情况下，焊后静放时长不得少于6min，焊后不可用水淋处理，使其快速冷却。

（3）桩帽和送桩器应合乎方桩的样子，并有足够的抗拉强度、弯曲刚度和耐打性；桩帽和送桩器的下端口应开洞，使桩的内部与外部互通，以避免气锤和水锤现象对桩帽的毁坏。

（4）每根桩应一直沉到底，接桩和送桩应继续进行，中间停机时间应尽量减少。

（5）当发现贯入度异常、桩身歪斜、偏移或桩顶毁坏，应停止沉桩，待查明原因并处理后，即可继续工程施工。

（6）因为桩间距较小，为降低打桩挤土影响，必须依据工程项目具体情况有效明确打桩情况，并采用下列必要措施：

①先施工灌注桩周边的预制桩，灌注桩施工前要预埋足够的间隔，避免沉桩对灌注桩施工的影响；

②沉桩整个过程由西向东进行推进，施工中严禁产生封闭桩；

③打桩时增强对周边管线的检测，用数据监测具体指导沉桩施工；

④控制沉桩速率，一般在1～2m/min 上下，建造有效的沉桩水路；

⑤路下边有一些管线。尽管离沉桩区比较远，可是针对两侧2～3 排桩而言，在这打桩需要减慢速度。

4 施工质量保证措施

4.1 施工过程中的质量管理制度

（1）确保精确测量定位的准确性，用J2 经纬仪对桩样开展定位。打桩前，精确测量基准线、桩位和打桩机，用心选准桩位，经检验员复检达标后才可工程施工。为了能精确测量完工后桩位的准确性，桩位的定位测量点要在不受影响和不容易毁坏的地区，并应设定显著的维护标识。

（2）严控沉桩的对中误差。准确定位是确保桩位的精确性。但施工过程中，沉桩前也很重要。因而，在提桩前最先要检查桩尖的建筑钢筋是否偏移。假如桩端建筑钢筋并没有偏移，桩端务必与桩位中心对准。假如桩尖建筑钢筋偏移，务必弹出来桩身的中心线，并与中心线对齐。

（3）经纬仪查验并校准桩的平整度，经检验员复查后，即可开展沉桩。打桩情况下，随时随地追踪查验桩的平整度，便于及时纠正。

（4）桩顶标高操纵。为保证桩顶标高符合设计要点，基础打桩前应明确标准标高。送桩至桩顶标高后，务必细心精确测量送桩器余尺，保证桩顶标高符合设计要点。

（5）桩身质量。桩使用前应开展复查，桩的混凝土强度汇报和抗压强度汇报应由专职人员严苛检查。并逐一检查：

①桩尖中心线误差10mm，桩身弯曲度不大于1‰，不大于20mm。

②桩外形有产品质量问题，F 柱出现异常应及时上报：桩身裂缝宽度超过0.3mm，长度超过200mm，混凝土掉下来太多。

③当桩的混凝土强度做到100%时，就可以基础打桩。

（6）桩的堆放和吊运。堆垛要靠2 个支撑点，要达到堆垛部位的规定。临时性堆积点应与起吊点一致。桩的起吊选用二点起吊，吊运过程保持平衡，预防振动和冲击。桩入场后，应用前应及时组织业主、工程监理、施工单位开展检查工程验收。首先，检查桩的外观质量，如是否有缝隙，出现粘皮、凹痕等。桩身质量超出规定时，应立即拆换。随后，检查桩的质保材料是否有效和详细。应用仅有符合施工验收规范的桩，否则都要清退出场。

（7）沉桩过程中发觉以下情形之一时，应先终止工程施工：

①沉桩过程中压力巨变。

②当荷载已达到设计要求，但未做到建筑标高时。

③桩身忽然严重歪斜、挪动或回弹。

④桩顶严重裂开或破裂。

（8）对质量不稳定的重点工序开展防范和控制。

（9）沉桩需从正中间向两边或从一侧向另一侧开展，不可选用封闭桩，防止土层挤压影响桩位精密度。

（10）尽可能缩短中间等待的时间，测量工作人员务必用水平仪细心控制桩顶标高。送桩时，测量工作人员不要离开水平点。桩顶标高按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）要求控制在±50mm 范围内[3]。

4.2 空心方桩工程项目基坑开挖时需要注意以下几个方面

（1）打桩时严禁开挖深基坑；

（2）饱和土和砂土里的深基坑开挖应在打桩后15d 开展；

（3）土方开挖应分层均匀进行，桩周边土的高度差不应超过lm。挖出来的土方回填不可随处堆积，并按时运出；

（4）机械设备开挖时留意不要碰到桩身。桩顶标高超过0.4m 后，选用人工开挖消除残积土，以确保桩身质量。

5 结论

预应力混凝土空心方桩作为一种新式桩产品，具备节省材料、承载能力高、技术先进、生产制造质量稳定等特性。这是一种符合国家可持续发展观和环保节能市场前景的新式桩。因为该技术在工程建筑绿色环保层面充分发挥着重要作用，我国早已制定了国家标准并大力推广。同时，该商品还赢得了住建部技术推广资格证书，被评定为高新科技商品，被住建部评审专家评选为国际性专业水平，预应力混凝土空心方桩将来行业前景巨大。