主要施工方法及技术措施.doc

§5 主要施工方法及技术措施
5.1 一般区域PHC预制管桩施工
本工程采用PHC—AB600（130）型预应力混凝土管桩，为摩擦端承桩。根据地质资料，桩端持力层为强风化岩层，持力层土的极限端阻力特征值qpk=6000kpa，桩端进入持力层内的深度为5米，单桩承载力特征值为3200KN。参照设计中的桩长，单桩承载力及入岩深度应在正式开工前通过试桩确定。工程正式施工前，按不小于1%工程桩数量且不少于3根进行试打，本工程取为9根。试打桩尽量安排在近于现有钻孔的位置，以便使用现有勘探资料作为参考。通过试打桩取得正式施打所需要的有关控制数据，尤其是需要送桩的贯入度控制值。
5.1.1 PHC预制桩试桩
所有试打桩施工按照建筑署一般规范进行。开工前，向工程师提交2份制造商的产品目录，列出机械锤装置和测量系统的各种技术参数，包括型号、锤重、桩帽、材料、落高冲程、理论输出能量等供驻地工程师认可。锤重、落高冲程、理论输出能量均为暂定数值，但须确保锤重及输出能量能击入所须持力层。同时必须提交证明证实希莱公式内设定的各种技术参数能够合符设计单位的要求。若希莱公式的各种技术参数未能符合设计单位的要求，提交此技术参数的建议值及重新计算最后贯入度并示于施工图内，工地工程师认可后，方可进行施工。
试打桩将会作为工程桩处理，其施工工艺及方法以及监测、检测方案等其它事项同其它工程桩。
5.1.2 PHC预制桩施工工艺流程
PHC预制桩施工工艺流程见图5-1所示。
图5-1 PHC预制桩单桩施工工艺框图

5.1.3 PHC桩施工方法
PHC桩正式施工前，根据施工经验及施工规范制定详细的打桩路线图，监理工程师及驻工地工程师认可批准后依此进行施工。为避免压桩及挤桩，打桩次序的大方向从北面伸展至南面及从中间向东西两端进行，同时依据桩的入土深度不同，宜先打长桩后打短桩。
PHC单桩施工方法如下：
⑴ 施工准备
施工前，应清除妨碍施工的地上、地下障碍物；为了保证在预制桩的质量，防止桩身发生变形破坏，对预制桩堆放场地进行必要的平整处理；施工设备进场前做好施工场地的平整夯实工作及排水工作；依据工程地质条件、工程规模、桩型、工期、劳动力与机械供应以及施工现场情况等条件选择合适的施工机械设备，制定出设备、配件、工具、预制桩所需材料计划并购置；施打试验桩，确定贯入度并校验打桩设备、施工工艺以及技术措施是否适宜；选择和确定打桩机进出路线和打桩顺序，制定施工方案，做好技术交底，特别是地质情况、设计要求、操作规程和安全措施的交底。
⑵ 测量放线定桩位
① 放基线
桩基轴线，不仅是桩基础施工，而且是整个旅检大楼上部结构施工所应遵照的，必须予以高度重视。轴线的施放，应以国家级三角网控制点引入，并应多次复合测量。桩基轴线的定位点，应设置在不受桩基础施工影响处。
② 设置水准点
每根桩入土后，均应按照设计要求做标高记录。为了控制桩基施工的标高，应在施工工区附近设置水准基点，一般要求不少于2点，为防止遭到损坏，应将其设置在不受桩基施工影响的地方。
③ 施放桩位
根据设计图纸中的桩位图，按打桩顺序将桩逐一编号，根据桩号所对应的轴线，按尺寸要求施放桩位，并设置样桩、用石灰撒圈标出桩径大小，以供桩机就位后定位。
⑶ 桩机就位
为保证桩机的稳定和垂直，拟采用步履式柴油打桩机进行施工。该类型打桩机具有桩架移动机动灵活，可做全向转动，导杆垂直度可全方位调节，锤、导杆可自由上下移动，可作各种角度微调，打桩精度较高，整机稳定性好，操作方便、安全，工效较高等优点。但对场地要求较高，故桩机就位前，施工场地应碾压密实，必要时铺填10～30ccm碎石并碾压密实。
打桩机就位时，应对准桩位，保证垂直稳定，在施工中不发生倾斜、移动。

⑷ 预制桩运输及起吊
商品预制桩现场运输采用平板拖车，运输过程中行车平稳，并掌握好行使速度，防止任何碰撞和冲击。严禁在现场以直接拖拉桩体方式代替装车运输。
预制桩吊立定位利用桩架附设的起重钩借桩机上卷扬机吊桩就位，或配一台履带式起重机送桩就位，并用桩架上夹具或落下桩锤借桩帽固定位置。起吊时先栓好吊桩用的钢丝绳和索具，然后应用索具捆在桩上端吊环附近，一般不宜超过30cm，再启动机器起吊预制桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，位置准确；在桩顶扣好桩帽或桩箍，除去索具。
⑸ 稳桩、测垂直度
桩尖插入桩位后，先用较小的落距冷锤1～2次，桩入土一定深度，再使桩垂直稳定。用线坠或经纬仪双向校正，不得用目测。桩插入时垂直度不得超过0.5%。桩在打入前，应在桩身上0.25m设置一个标记，以便在施工时量度桩的击入深度。
⑹ 打桩
根据本工程的工程地质条件、桩的类型、结构、密集程度及施工条件，打桩桩锤采用80#柴油锤，冲程符合设计要求。打桩时，应使柴油锤跳动正常。在较厚的粘土或粉质粘土层中施打管桩，不宜采用大流水打桩施工法，宜将每根桩一次性连续打到底，尽量减少中间的休歇时间，且尽可能避免在接近设计深度时进行接桩。
打桩应用适合桩头尺寸的桩帽和弹性垫层，以缓和打桩时的冲击。桩帽用钢板制成，并用硬木或硬纸板承拖。
⑺ 接桩
因为受运输条件和打桩桩架高度限制，预制桩一般分为数节制作，分节打入，在现场接桩。常用接头方式有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接等几种，本工程中，管桩接头采用焊接与机械快速接头双工艺方法进行施工焊，焊缝高6mm。焊接施工符合现行行业标准《建筑钢结构焊接规程》JGJ81的有关规定,并满足下列规定:
① 接桩时,管桩未入土部分桩段的桩头应高出地面0.5m～1.0m。
② 下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位。接桩时上下节桩段应保持顺直,错位偏差不宜大于2mm,桩节弯曲失高不得大于桩长的0.1%,且不得大于20mm。
③ 管桩对接前,上下端板表面应用铁刷子清刷干净,坡口处应刷至露出金属光泽。
④ 焊接时宜先在坡口周围上对称点焊4～6点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊，施焊时由两个焊工同时对称进行。
⑤ 焊接层数3层，内层焊必须清理干净后方可施焊外一层，内外层焊缝接头位置应错开，焊缝应饱满连续。
⑥ 焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续锤击施打，自然冷却时间不宜小于8min，严禁用水冷却或焊好后立即施打，以免焊缝接口变脆而被打裂。

机械快速连接及焊接接桩方法分别见图5-2及图5-3所示。
⑻ 重复步骤⑹、⑺，打桩最终停止锤击的控制取决于桩端的土层情况。根据地质资料，本工程中桩端持力层为强风化岩层，停锤标准主要以贯入度控制为主，桩端标高可作为参考。当贯入度已达到而桩端标高未达到时，应根据实际情况与有关单位会商确定。
打桩的最后贯入度应在下列条件下测定：桩头完好无损；柴油锤跳动正常；桩
锤、桩帽、送桩器及桩身中心线重合；桩帽衬垫厚度等正常；打桩结束前立即测定。
图5-2 机械快速连接接桩方法示意图(单位:mm)
图5-3 焊接接桩方法示意图(单位:mm)
⑼ 送桩
当预制桩打至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直度并检查桩顶质量，合格后立即送桩。送桩的中心线应与桩身吻合一致，若桩顶不平，用麻袋或厚纸垫平。送桩遗留的孔洞，应立即回填或做好覆盖。
送桩深度一般不宜大于2.0m，同时具备下列条件，送桩深度可以超过m但小于
6.0m：
① 打桩机应是三点支撑履带自行式或步履式柴油打桩机；
② 桩端持力层顶面埋深标高应基本一致，且持力层厚度不小于4.0m，或持力层上面有较厚的全风化岩层、硬塑～坚硬粘土层或中密～密实砂土层；
③ 具有拔出长送桩器的能力。
⑽ 检查验收
每根桩打到贯入度要求，桩尖标高进入持力层，接近设计标高时，应进行中间验收。在控制时，要求最后三次十锤的平均贯入度，不大于规定的数值，或以桩尖打至设计标高来控制，符合设计要求后，填好施工记录，如发现桩位与要求相差较大时，应会同相关单位研究处理。
⑾ 截桩头
由于PHC桩身较脆，在受到强烈冲击时，易产生贯穿性纵向裂缝，影响桩的使用，因此PHC管桩桩体高出设计桩头标高部分应及时截除，在本工程中截桩位置为桩顶承台底面标高以下10cm，保证桩体10cm的锚固长度。
截桩设备采用水泥金刚石蝶式切割机，切割时用钢套箍紧孤在切口下部桩身上，再沿套箍凿出一道沟槽，然后再行扩大，切断，严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。截桩过程中防止对桩体截桩位置以下部位造成损坏。
⑿ 结束
单桩施工施工内容完成后，打桩机移至下一桩位。
5.1.4 PHC桩施工技术措施
⑴ 桩靴处理技术措施
本工程PHC管桩桩靴采用圆锥形桩靴，桩靴应与管桩围焊封闭，桩端处填充2m长C30混凝土以保证强度，见图5-4所示。
图5-4 桩靴制作施工示意图（单位：mm）
⑵ 桩顶位移或上升涌起控制措施
PHC桩在施工过程中，造成桩顶位移或相邻的桩横向位移以及桩身上涌的因素
较多，其中主要因素大致为以下几点：
① 桩入土后，遇到大块孤石或坚硬障碍物，将桩尖挤到一侧；
② 多节桩施工时，相接的两节桩不在同一轴线上，造成歪斜；
③ 施工过程中由于挤土效应造成相邻已完成桩向一侧偏移或随同涌起；
要处理好以上问题，须做好以下工作：
① 施工前用钎或洛阳铲探明地下障碍物，并采取清楚措施，必要时采取先冲孔填砂再下桩的施工方法，详见7.3节内容。
② 施工前对商品桩进行校核检查，桩体不顺直，桩尖不在桩纵轴线上时不宜施工。
③ 编制好打桩顺序，尽量较小挤土效应产生的影响。
⑶ 桩身垂直度控制技术措施
桩身垂直度偏差过大，将造成桩体倾斜，成为桩体作为工程桩偏心受压的一个因素，因此必须对其垂直度进行严格的控制，成桩过程中要控制好桩的垂直度，除应抓好桩顶位移或上升涌起控制措施外，还必须抓好以下三个环节的工作：
① 安设桩架场地应平整，打桩机底盘应保持水平，导杆应吊线保持垂直；
② 稳桩时桩体应垂直，桩帽、桩锤和桩三者应在同一垂线上；
③ 桩制作时桩身弯曲不得超过规定，桩顶应与桩纵轴线保持垂直，桩尖偏离桩纵轴线不得超过规定。
⑷ 预防桩头击碎技术措施
由于打桩过程中桩锤对桩头的巨大冲击力，可能造成桩顶混凝土掉角，破碎，坍塌或被打坏，其预防措施主要是：、
① 确保商品PHC桩的质量达到规范和设计要求；
② 桩帽与桩的 接触面处以及桩帽垫木应平整，如不平整应进行处理后方可进行打桩施工；
③ 沉桩时稳桩垂直，桩顶加草垫、纸袋等缓冲垫，发现损坏，及时更换；
④ 如桩顶已破碎，应更换或加垫桩垫，如破碎严重，可把桩顶剔平补强，必要时加钢板箍，在重新打桩。
⑸ 预防桩接头松脱、开裂技术措施
由于接桩处经锤击后，可能出现松脱、开裂等现象，此现象产生的原因为：
① 接头表面留有油污、杂物未清理干净；
② 采用焊接或机械连接工艺连接时，连接铁件不平，存在较大间隙，造成焊接不牢或螺栓不紧；或焊接焊缝不连续，不饱满，存在夹渣等缺陷；
③ 两节桩不在同一直线上，在接桩处产生弯曲，锤击时，接桩处局部产生应力集中而破坏连接。
为防止接头松脱、开裂，应采取以下预防措施：

① 接桩前，应将连接表面杂质、油污清除干净；
② 检查连接部件是否牢固、平整，如有问题，应修正后才能使用；
③ 桩体连接好后，应锤击几下再检查一遍，如发现松脱、开裂等现象，应采取补救措施，如重接、补焊、。
⑹ PHC桩事故桩处理措施
在PHC桩施工过程中，如出现桩位位移过大、桩身倾斜严重、桩身断裂等现象造成事故桩，应及时如实向现场工程师和监理工程师反映情况，并分析原因并提出建议解决方案，经过设计单位、监理单位、发包方审批后方可继续施工。
事故桩的处理措施大致分为两种：如入土不深，应拔起重打；或靠近原桩位作补桩处理。拔桩采用可用人字架卷扬机或用钢丝绳捆紧，借横梁用两台千斤顶抬起，必要时候采用拔桩机进行。
5.2 填石隔堤区PHC预制管桩施工
本场区位于人工填海区内，局部为抛石隔堤区，填石隔堤及其过度带内存在块石。该区域直接进行沉桩施工，将造成预制管桩沉桩困难、偏斜甚至断裂。为此施工中采取的对策为：PHC预应力混凝土管桩施打前先行冲击成孔，再在孔内填砂，最后沉桩施工，见图5-5所示。冲击成孔系用冲击式钻机悬吊冲击钻头（锤）上下往复冲击，将地下障碍物破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁内。施工过程中不可避免会将碎石及块石向侧面挤动冲击附近已沉PHC桩桩体，因此冲孔直径应在PHC桩径的基础上适当加大，使PHC管桩与预冲孔孔壁之间所填沙起到一定的缓冲作用。
冲孔施工时附近15m范围不得有施工的PHC预制管桩或正在施工，以避免冲孔挤土造成附近的PHC预制管桩偏移或上浮。冲孔深度应以穿越填石等障碍物并保证PHC桩能有一定的锚固长度和击入深度，确保单桩承载力为准，根据地质勘探资料和现场实际情况，冲孔深度约为20m。

图5-5 抛石隔堤区PHC桩施工方案示意图（单位：mm）

5.2.1 填石隔堤区PHC桩施工工艺流程
填石隔堤区PHC桩施工工艺流程见图5-6
5.2.2 填石隔堤区PHC桩施工工艺及主要技术措施
⑴ 测量放线定位置
在平整好的场地上测定预冲孔孔位，孔位中心位置与设计PHC桩中心重合。
图5-6 抛石隔堤区PHC桩施工工艺流程图
⑵ 埋设护筒
埋设护筒，护筒直径较预成孔桩径大冲击钻机钻头大200mm，壁厚6mm，长1.5m～2.0m，其上部开设两个溢浆口，护筒采用挖埋的方法埋设，高出地面不少于0.3m，护筒中心与桩中心偏差不得大于20mm。
⑶ 预成孔施工
预成孔采用钢绳式冲击钻机，冲孔直径为900mm。冲孔开始时候，采用重锤密击的方式将块石破碎挤入侧壁泥土中，冲击过程中及时加入粘土泥浆护壁，泥浆选用采用膨润土和填加外加剂组合配制，泥浆比重控制在1.2～1.3。泥浆的控制指标：粘度18～22S，含砂率不大于4%，胶体率不低于95%；对新制泥浆及再生泥浆均设专人采用专用仪器进行质量控制。成孔过程中经常测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率。
冲孔过程中及时将孔内残碴、碎石利用掏碴筒排出至孔外并及时补充泥浆，保持孔内泥浆面不低于护筒顶0.5m并高于地下水位1.0m以上。
冲孔过程中每1～2m时使用配备的导向装置检查控制冲孔的垂直度，以确保冲孔垂直度保持在允许范围内。成孔一次完成，中间不能间断施工。钻进过程中若发
生斜孔、弯孔、缩径、塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，立即停止钻进，采取措施处理。当钻孔倾斜时，可往复扫孔修正；如纠正无效，在孔内回填粘土或风化岩块至偏孔处上部0.5m，再重新冲孔；钻进中如遇塌孔，立即停钻，回填待孔壁稳定后重新成孔。
⑷ 回填
预冲孔完毕后，选择合适的砂进行回填施工。填砂时，可向孔内加适当量清水以减小泥浆稠度、比重。
⑸ PHC预制管桩沉桩、截桩
平面15m范围内所有预成孔全部回填砂后，可以按照一般区段PHC桩施作顺序开始填石隔堤区PHC桩沉桩、截桩施工，施工方法及主要施工技术措施同一般区段PHC桩，详见5.1章节有关内容。
⑹ 结束
平面15m范围内沉桩施工完成后，方可进行相邻15m区域范围内的预冲孔作业。