预应力管桩施工的质量安全控制.doc

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预应力管桩施工的质量安全控制
近几年来，预应力管桩由于其具有施工工期 短、单桩承载力大、造价可控制且较低廉等优点，在 江浙地区得到了迅猛发展并推广应用。同时由于锤 击法预应力管桩施工在环保等诸多方面的缺憾比 较突出而大受禁限，因而静压法施工广受推崇越来 越普遍，由此而引发的许多关于静压管桩施工作业 的质量安全技术问题也倍受人们的关注，笔者根据 几年来生产管理实践结合业内同行对此项实务的 经验探索，就如何采取切实有效方法对静压管桩施 工的质量安全进行事前、事中、事后控制论述如下， 以作引玉交流。
一、静压管桩的优缺点：
静压法施工是通过静力压桩机的压桩机构自 重和桩架上的配重经液压系统转作反力将预应力 管桩(按设计桩的型号、规格、桩长等)压入土中的 一种成桩工艺(就目前状况分勾抱(箍)压、顶压和 抱顶结合几种施压方式)。下面先简要谈谈预应力 管桩中静压法施工有哪些优缺点。
1、主要优点
(1)噪声低、无振动、无污染、对周边环境干扰小，可保证24小时连续施工，能有效缩短建设工期，创造时间效益，从而降低工程造价；
(2)施工进程较快，同时场地整洁、施工文明程度高；
(3)由于抱(箍)组件与桩身(腰)和送桩器与工 程桩桩头的接触面吻合较好，抱(箍)施压和送桩器 在送桩过程中不会左右晃动和上下跳动，因而能保 持施压均衡，可以送桩较深且到位，能较理想地控 制桩顶标高，使基础开挖后的裁截量较少甚至于桩 顶标高控制在规范允许偏差范围内，提高成桩利用 率，减少桩顶处理费用；
(4)施工中由于压桩引起的突变应力较小，且
桩身在施工过程中不易出现拉应力，桩头(桩圈)基本都能保持完好无损，故复压较为容易。
2、主要缺点
(1)对同一区块且日进尺量较大者(一般日进尺>500米)，仍然具有较明显的挤土效应，对周围建筑环境及地下管线有～定的影响，故要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大；
(2)由于静压桩桩机本身的自重较大，故行走作业时对施工场地的地耐力要求较高，在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机；
(3)过大的压桩力(抱箍夹持力)易将管桩桩身夹破夹碎(特别是薄壁型管桩)．或使管桩出现纵向裂缝；
(4)不宜在地下障碍物或孤石较多的场地施工(如老基础处理不彻底、原回填物夹杂大块状硬物件等区域)。
二、静压管桩施工过程的质量控制：
(一)压桩前的准备工作
1、施工作业队资质审查
必须选用拥有地基与基础专项资质或具备专业承包资质条件的总(分)承包单位，且与作业内容有匹配资质等级，对作业单位(压桩队伍)的资质材料进行严格审查与管理，了解作业单位的技术力量及压桩业绩水平；审查施工组织设计、施工压桩路线、施工进度计划，充分评价其可行性；要求作业单位现场到岗的每个技术人员，包括项目经理(子分部负责人)、施工技术负责人、测量技术员、焊工、记录员、机长、开机员等都必须具有相应技术资格证和上岗证。
2、桩机的选择
必须根据具体工程的地质勘探资料情况和设计要求的单桩承载力，准确地选择适宜(匹配)的压桩机。因为如果压桩机吨位过小，将可能出现管桩久压不下的情况，从而无法达到设计承载力要求；反之，如果压桩机吨位过大，易发生陷机情况，造成不必要的经济损失。所以事先应该会同各有关部门(包括质监、业主方、设计(勘察)方、监理方、总包方总师办)合理地选择桩机，宜采用超载施工。～般情况下，桩机的压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的l．25倍。
3、施工放线与定桩位
由于放线的准确与否直接影响建(构)筑物的位置是否符合规划定位要求，而每个桩位的准确与否又直接影响着整个工程的结构设计，因此，这两道工序的重要性不容忽视。项目技术管理人员必须对已定好的龙门桩主轴线位进行复核，进而根据单位工程建筑物与结构桩位图逐位一一校核，发现不符合要求的及时纠正。
4、桩尖、桩身质量检查
实际案例中，部分工程管桩施工需配置桩尖，对使用桩尖者，首先必须对桩尖进行查验、测量，按照管桩有关规范对于桩尖的构造要求和设计图纸要求，对所有进场的桩尖进行测量，不满足设计和管桩规范要求的，责令其更换；对所有进场的管桩分类进行仔细认真地查验，测量管桩的外径、壁厚、桩身观感、长度、桩身弯曲度等有关尺寸，并详细记录。特别是管壁厚度，由于静压法施工中机械抱箍的夹持力较大，若壁厚小于规范允许的负偏差值很容易把桩(身)腰夹伤、夹裂。同时应对桩身外观质量进行仔细地查验，检查桩身是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否有裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情况，不符合管桩规范要求的，应拒收并责令厂家退回。
(二)压桩施工过程的质量控制
1、底桩(第一节入土的桩)的定点
尽管在放线与定桩位时已经对单桩桩位检查校核过，但是有部分经验不足或技术水平不高甚至于工作马虎的施工技术人员极有可能在放底桩时偏离原定的桩位轴心(x与Y方向)，从而导致成桩的偏位。建议在每个桩位处用粉石灰以原定的桩心为圆心、以该桩的桩径为直径画一圆圈，压底桩前
以此圆圈为准进行粗平，随即以经纬仪校准终平，确保底桩不偏离该圆圈并准确对号就位，使成桩的偏位尽可能事先得以控制。
2、桩身垂直度的控制
由于静压管桩桩机驾驶室内一般会悬挂一吊有重锤的绳(沿)线，由开机员以此线为准控制桩某一个方向的垂直度，而另一方向的垂直度必须另外控制，方法就是在垂直于桩与此绳线连接的地方即另一正交方向再设一吊重锤的绳(沿)线(视线必须通透)，以这两条绳线来控制桩的垂直度；也可利用二台经纬仪交叉投视，当桩在两个方向都已经垂直的情况下方允许压桩，而且在压桩过程中要利用经纬仪动态地检查桩身垂直度，发现超偏要及时矫正。
3、接桩及焊缝控制
接桩前，应保证上下两节桩的顺直，而且两桩桩心的错位偏差不宜大于2mm(宜设置接桩导向箍)。管桩施工中主要采用焊接接桩法，在焊接前应该把两节桩的端头板用钢刷清刷干净，直至坡口露出金属光泽，而且应该保证上节桩已经铅垂后方能焊接。焊接时最好请两个焊工同时进行，先在坡口圆周上对称点焊4—6点，焊接层数不少于3层，每层焊渣必须清理干净，保证焊缝连续饱满，自然冷却约5—10分钟(规范规定自然冷却大于l分钟，浙江省省标图集要求l～2分钟)，并严禁用水冷却或焊完即压，以防止高温的焊缝遇水变脆而被压坏。
4、压桩过程的施工记录
为便于控制终止压桩，必须详细记录压桩过程的压力与桩入土深度，掌握桩端(尖)进入持力层深度是否满足设计要求以及桩穿过各土层时的压力值。
5、终压(即终止压桩)标准及终压的控制
终压控制标准应该以设计单位项目负责人结合试桩与会相关责任主体单位(施工单位、建设单位、勘察单位及监理单位等)和质监部门在试桩现场会议中根据试桩的实际情况签认确定的标准为准则。一般情况下，除保证桩长及桩端(尖)进入持力层深度应该满足设计要求外，还要控制终压值Q的大小。虽然终压值Q与单桩竖向承载力标准值Rk是两个不同的概念，但终压值Q与单桩竖向承载力标准值Rk存在着某种比例关系，这有待于日后的工程实践与理论研究。本人以为这种比例关系与工程地质构造情况关系较大，同时与桩的长度以及所选的持力层关系也不可忽视，总结杭州城西地区近几年静压管桩的工程实践经验，终压值Q可以按以下原则来控制：
(1)当桩端(尖)持力层为粘土、粉质粘土时，主要控制桩端(尖)达到的设计深度，终压值RQ：(0．8—1．3)Rk。
(2)当桩端(尖)持力层为标贯击数较低、中密以下的粉细砂时，以控制桩端(尖)进入持力层深度为主，终压值作参考，Q取(1．6～2．0)Rk。
(3)当桩端(尖)持力层为标贯击数较高，中密以上的中粗砂、砾砂时，以控制终压值Q为主，Q取(1．8～2．5)Rk，长桩取低值，短桩取高值；击数低取低值，击数高取高值。
(三)桩头填芯的质量控制
由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台，因此桩头嵌入承台的长度不宜太短，有关管桩技术规范规定不宜小于5cm。从桩基的典型震害实例调查资料中可知，有不少是由于桩顶嵌入承台长度不足，抗拔不够造成的，因此在地震设防区有必要把桩嵌入承台的长度加长(可取8～10era)，且桩头填芯段的插筋长度也应加长(以L+50cm为宜)及增加配筋量(通俗地讲，即增加桩与承台上下锚固段钢筋的长度)，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。这一环节的重要性显而易见，工程有关技术管理人员应该加强这一环节的质量控制。
三、成桩的质量检查
1、桩身垂直度及桩身质量的检查
桩身的垂直度可以用垂球吊线的办法来量测，对不符合规范要求的，应及时报送设计单位，由设计单位提出补强修改意见。对于配置封口桩尖的工程桩，桩身质量的检查可以直观检查，即将低压电灯泡沉入管桩内腔检查，正常情况下，内腔应该是不进土和水的。若管桩内腔完整干燥，说明桩身基本完好、焊接质量完好、桩尖无损坏，这种情形下可
不采取其他方法另行检查；反之，应该采取其他方法另行检查。目前杭州地区对成桩验收的依据是《建筑地基基础工程施工质量验收规范))GB50202-2002有关规范规定和设计要求，此次不以赘述。
2、桩顶标高及偏位情况的检查
基础开挖后，应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量，并把记录资料完整地整理一份报送设计单位，由设计单位提出针对性方案，解决那些桩顶标高低于设计标高以及桩偏位超过规范要求的情况。而对于那些桩顶标高高于设计标高的情况，施工单位应用电锯法均匀地截去多余的桩段，而不应该用人工敲打的办法把多余的桩段敲去，那样很容易造成成桩损伤。
3、单桩竖向承载力的检测
目前主要采用静荷载试验的方法来检测成桩的单桩竖向承载力(检查桩数不应少于总成桩数的1％．且不应少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根)。具体桩位由设计单位会同质监部门、施工单位、建设单位及监理单位等有关部门、单位举行点桩会议，选取较具代表性的桩号进行静荷载试验。静荷载检测时一般用慢速维持荷载法，并要求工程有关技术管理人员进行现场监督，详细记录最终沉降量和残余沉降量等。要特别注意检测桩机在进场、退场及移动过程中不要碰撞到任何工程桩。
四、常见质量问题分析与处理
1、桩倾斜
管桩初压即有较大幅度的桩端走位和倾斜。碰到此种情况，很可能在地面下不深(远)处有障碍物。处理的措施主要是在压桩施工前先进行探路，将地面下旧建筑物老基础、块石等障碍物彻底清理干净，此方法一般适合于地表下三米以内探查。
2、桩端(尖)达不到设计深度
静压管桩施工时，若发生个别桩长达不到设计深度，其原因可能是：
(1)桩尖碰到了局部的较厚夹层或其他硬层。
(2)中断沉桩时间过长：由于设备故障或其他特殊原因，致使沉桩过程突然中断，若延续时间过长，挤土回弹反作用，使沉桩阻力增加，造成桩无法沉到设计深度。
(3)接桩时，桩端(尖)可能停留在硬土层内，若时间过长，很可能不能继续沉桩。
发生管桩沉不下去时，应冷静地理性分析原因，找出对策才能继续施工，切不要盲目加大压桩力强行沉桩。
3、基坑开挖不当引起大面积群桩倾斜
挖土之所以引起基桩的倾斜，直接起因是挖土方法不当，一次性将基坑挖得太深或将挖出的土方堆放在基坑边坡附近，因而产生较大侧向压力，加上淤泥本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力乘机向开挖方向释放，加剧了淤泥向开挖方向流动，而管桩(特别是处于悬壁状态下)对水平力的抵抗能力小，于是随着土体的位移而向开挖方向倾斜，造成桩顶大量位移。发生这类现象首先要立即停止继续挖土并适当回填以求得缓解平衡，然后要及时地对事件进行调查分析，弄清受损实际情况，哪些桩报废，哪些桩还可以用，哪些桩应折减其承载力，然后根据实际情况进行相应补救(一般可以采取单桩牵引矫正、适当补桩、承台基础加固等措施)。为防止此类工程事故的发生，应严禁边压桩边开挖(即同一桩基础一边仍在打桩而另一边却开始挖土)，开挖宜在基桩全部完成并至少隔l5天后进行，挖土宜逐层均匀进行，桩周土体高差不宜超过lm；注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定；基坑顶部周边3米内不得堆土或堆放其他重物等。
4、桩身上浮
当工程桩较短或桩较密集时较容易发生桩身上浮的情况。我们在杭州市西湖区三坝农居点工程施工时就遇到此事，隔El桩复测上浮量在50-200MM不等，超过规范允许偏差值(+／一50MM)。此时采取复压是一种较有效的补救措施，其收效明显，所谓复压是指已经压好的桩再用送桩器进行静压顶送的一种措施；另外还可采用桩顶标高超送一50—100MM的经验控制法，但此法科学依据不足，应慎用。其它也可以采取以下参考方法：A，控制沉桩速率过快，对最后一节桩的压桩速度放慢，压至接近或达到设计桩顶标高时，在原位保持压力(以不进尺为限，若保持压力下仍进尺则适当卸荷撤压)持续2～3min(通俗地说闷一些时间)，以抵消或
消减持力土层因上部突然撤力的即时反弹；B，减少日进尺量，前面已提及，一般地说，单机日进尺量控制在500M为宜；C，间隔压桩，特别是对群桩承台部位，宜跳打或隔日进尺；D，对设计桩位特别密集的，可在承台桩周边适当布设应力释放孔，以排解深层土较大内应力等等方法控制。
五、静压管桩施工过程的安全控制
必须根据安全管理的有关规定建立健全项目的各项管理制度，在项目内部落实安全管理责任制，建立考核制度，实施奖罚措施，加强前面已提及的专业单位资质、进场桩机作业许可证、三类人员安全考核合格证及特种作业上岗证等各项安全市场行为管理。此外，还必须注意以下几个常规事项：
1、起重机作业前，应对转动部位进行润滑，检查部件紧固程度，钢丝绳是否磨损。
2、起重臂下严禁站人，重物停在空中时驾驶员不得离开操作室。
3、起重范围不得超过起重性能规定的指标，起重机起吊管桩进入夹持机构，压桩开始之前，必须在起重机、卷扬机构放松起吊的钢丝绳、吊钩脱离后方可压桩，以免拉断钢丝绳和拉弯起重机吊臂。
4、接桩时焊接用的各种气瓶应作醒目标识，气瓶要距离明火点lOm以上，气瓶间距必须大于5m，气瓶必须加防震圈和防护帽，气瓶使用和存放时严，禁平放或倒放。
5、停止作业时，短履需运行到桩机中间位置，停落在平整(实)地面上，其余油缸回程缩进归位，确定切断电源后，操作人员方可离开桩机。
6、已施工完毕的工程桩桩头上面要加盖防护，以防行人或杂物等掉陷。
六、结语
就目前而言，虽然静压管桩工程实践经验尚不够丰富，但随着静压管桩技术的广泛应用和发展，以及此方面专业从业务人员对静压管桩施工技术的理论研究和工程实践经验的不断积累，相信静压管桩技术应用水平将会不断地得到提高，从而真正确保每项静压预应力管桩桩基础工程施工实例的质量和安全。

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