PHC管桩主要施工方法及技术措施.docx
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PHC管桩主要施工方法及技术措施
PHC管桩主要施工方法及技术措施
钢筋混凝土预制桩的沉桩工艺是利用锤击原理将钢筋混凝土预制桩逐步沉入地下而形成桩体。
目前，大量应用钢筋混凝土预制桩。
应用这一技术，解决了桩基成桩施工中的一些难题，并有较好的经济效益和社会效益。
钢筋混凝土预制桩由于其施工机具简单，施工速度快而被推广。
根据施工区域需要并服从业主、监理的要求,设置施工作业区.在施工场地范围内设置明显标志。
保证现场机具、材料、设备安全及施工的正常开展。
施工现场的布置及使用，报业主及工程师同意后方可实施。
根据前期试验及工程桩施工经验，我公司计划采用DELMAGD80桩锤或相同级别的桩锤进行Ф600×110AB管桩的施工，最大锤击压力控制在42MPa以下，锤击能量控制在120～160KJ。
采用DELMAGD62桩锤或相同级别的桩锤进行Ф500×100AB管桩的施工，最大锤击压力控制在31MPa以下，锤击能量控制在80～110KJ。
1.1PHC管桩施工流程
PHC管桩施工工序图及施工工艺流程图如下图7-1，7-2示。
图7-1PHC管桩施工工序图
1.2管桩施工工艺方法
1.2.1桩材的验收
预应力砼管桩进场后根据《先张法预应力砼管桩》（GB13476-2000）、《先张法预应力砼管桩图集》、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）等规范对桩材进行现场验收，验收包括：
桩身完整性、桩径、桩长、矢曲、法兰等项目。
现场桩材100%验收，作好桩材现场验收记录及标识工作，发现桩材不合格品不准使用，并开启材料不合格品报告程序。
桩材验收时供货方需出具与桩材标志相一致的桩材合格证、砼立方体抗压强度报告、钢材、水泥、砂、石料合格证及复试记录等。
桩材检查验收的方法及制作允许偏差参见表7-1。
表7-1桩材检查验收的方法及制作允许偏差表
序号
项目
允许误差（mm）
检查方法
钢筋混凝土管桩
1
直径
±5
用钢尺量
2
管壁厚度
-5
用钢尺量
3
抽心圆孔中心线对桩中心线
5
用钢尺量
4
桩尖中心线
10
用钢尺量
5
下节或上节桩的法兰对中心线的倾斜
2
用钢尺量
6
中节桩两个法兰对桩中心线倾斜之和
3
用钢尺量
7
桩身弯曲度
≤L/1000
用水平尺量
注：
严格按照《先张法预应力砼管桩》（GB13476-2000）要求，对管桩外观质量（粘皮和麻面、桩身合缝漏浆、局部磕损、内外表面露筋、表面裂缝、桩端面平整度、桩套箍凹陷、内表面混凝土塌落、接头及桩套箍与桩身结合面有否漏浆、空洞和蜂窝）进行严格检查。
经检查在桩垫完好、桩身垂直度符合规范要求的前提下，PHC管桩极限锤击数为3000击以下。
如有异常，应及时与制桩单位共同分析原因并提出解决办法。
1.2.2桩的起吊、运输及堆放
PHC桩混凝土强度达70%时方可起吊，过100％时方可运输，桩在运输过程中做到吊垫点一致，各层垫木应上下对齐，捆扎牢固，堆桩场地要平整结实，桩的堆放层数不超过4层。
底面用二层道木打底，桩堆两侧底层桩与地面之间应用大木楔塞死，防止管桩滚落。
每根桩的搁置点应对齐，搁置点在吊环处。
1.2.3施工测量及桩位控制
（1）根据建设单位提供的测量控制点，采用全站仪精确建立施工场区控制网（包括水准点），为保证在施工过程中控制点不易被破坏，控制网点设在打桩区边缘外50M以上。
控制网建立之后报测量监理工程师验收并加以保护，同时绘制测量成果图备案。
（2）根据工程实际需要，在施工过程中利用建设单位提供的控制点对现场建立的测量控制网点进行不定期的检验校正，以确保工程施工测量精度。
（3）按照设计桩位图及测量控制网点准确施放工程桩桩位。
桩位以小竹签标识，小竹签顶宜与地面大致平齐，防止机械行驶及其他因素导致桩位移动。
用不同颜色的油漆刷小木桩以区分不同的桩（桩径、桩长、桩顶标高等），经自检无误后报测量监理工程师验收。
（4）桩的垂直度通过桩插位后用两台经纬仪监测，监测时两台经纬仪成约90ο夹角对桩身垂直度进行检测。
先校正桩架垂直，然后校正桩垂直并保持桩与桩架相平行。
1.2.4沉桩施工准备
（1）桩机组装好后就位，并进行调试，使其达到最好的工作状态。
（2）碰到下列情况应暂停打桩，并及时与有关部门研究处理；打桩过程中桩的贯入度发生突变，桩身、桩顶破裂，桩位水平移动过大，未打至设计标高。
（3）施工放线后，要进行复测，得到监理认可后方可施工。
（4）第一根桩对位准确后，要用两台经纬仪双向调整桩的垂直度，调直后方可施打，桩的垂直度偏差按小于0.1％桩长控制。
（5）根据不同的桩长，挑选与之相匹配的桩锤，垫好桩垫，桩垫采用纸垫，厚度100mm，施打过程中经常检查，一经发现打结实须及时更换。
（6）桩帽或送桩器与桩头周围应有5～10mm的空隙，锤与桩帽和桩帽与桩之间应设弹性衬垫，桩帽要设置透气孔，桩锤、桩帽、送桩器与桩身应保持在同一轴线上。
桩位允许偏差应符合下表7-2要求。
表7-2桩位允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
2
3
4
单排或双排桩条形桩基
（1）垂直于条形桩基纵轴方向
（2）平行于条形桩基纵轴方向
桩数为1～3根桩基中的桩
桩数为4～16根桩基中的桩
桩数大于16根桩基中的桩
（1）最外边的桩
（2）中间桩
100
150
100
1/3桩径
1/3桩径
1/2桩径
1.2.5管桩下桩、接桩及送桩施工
管桩施工主要有下桩、接桩及送桩三道关键工序。
管桩现场施工图如下图7-3示。
图7-3管桩施工下桩施工图
（1）下桩
根据沉桩流程安排要求，由吊车将管桩驳至桩位附近，桩机就位后起锤，吊车给管桩套上桩帽，将管桩吊起喂进笼口，调节桩架位置，使桩尖对准样桩，由两台经纬仪十字交会校核桩位并控制其垂直度，待桩身稳定后，放下桩锤，压桩下沉，直至稳定并满足垂直度要求后，开油门锤击。
开始锤击时锤的能量应控制在1-2档范围或空锤试击、重锤轻击。
第一节桩的沉桩质量非常关键，其沉桩时的垂直度精度将会对整桩的垂直精度及桩顶完好等有直接的影响。
因此下桩过程中，正、侧面的经纬仪要认真观察，及时调节桩架使桩锤、桩帽、桩身处在同一垂直线，并使桩架龙口与桩身保持平行，以免产生偏心锤击。
必要时可将打下的桩拔出重新下桩。
（2）电焊接桩
当下节桩沉至离地面约0.8-1.0m时，可停止锤击，将待接的上节桩吊起与下节桩对位后进行焊接，接桩时可在下节桩顶上临时点焊二块挡板以利于待接桩就位，对接精度要求控制在上下节桩轴线错位不大于2mm以内，节点弯曲矢高不大于1‰桩长，且不大于2mm，下节桩若倾斜，上节桩仍应对准其轴线，不得调整桩身垂直度，保证上下节桩之间间隙密实。
本工程PHC管桩工程电焊接桩工艺拟采用粉芯焊丝二氧化碳气体保护半自动焊。
焊接应采用多层焊，每层焊缝接头应错开，焊渣要及时清除，焊接前对桩顶端板除污、除水、除油、除锈，坡口处呈金属光泽后方可施焊。
焊缝质量要求：
焊缝必须饱满，表面没有明显的咬边、焊瘤、焊渣、凹痕、夹渣，焊接完毕自然冷却后，可继续锤击沉桩。
焊接时质量员要旁站，锤击沉桩开始时应以锤的最低能量档位施击，甚至空锤敲击几下，待桩身有明显贯入度后，方可加大能量继续锤击沉桩，直至桩顶至离地面约0.6-0.8m左右时停锤。
桩尖采用开口钢板桩靴。
开口钢板桩靴结构示意图如下图7-4。
图7-4开口钢板桩靴结构示意图
（3）送桩
当上节桩沉至离地面0.6-0.8m时停锤，套上送桩杆，调节桩架，使送桩杆帽与桩顶接触平实，送桩杆与桩轴线成一直线后开锤送桩，直至达到桩顶设计标高。
施工前应在送桩杆上刻长度标志，便于桩顶标高控制。
沉桩及送桩过程中，测量工应始终通过仪器观测桩的入土情况，并记录锤击数，计算每米贯入度及停锤前最后三阵（30击）的平均贯入度。
桩顶标高由S3水准仪测量控制。
桩顶标高=水准点高程+仪器高度（读尺）-桩垫木厚-送桩杆读尺数。
（4）送桩至设计标高后，停锤移桩机，由吊车拔送桩杆，并及时回填送桩孔。
（5）桩坑的回填是保证现场场地平整和施工安全的一个很重要的步骤，必须引起足够的重视。
拟采用蛇皮袋装土成袋装土，在送桩杆拔起后及时丢进管桩的顶口处（桩端的法兰盘）以堵住管桩口，然后将桩坑周围土拔平。
如此循环，直至工程桩全部结束。
1.2.6停锤控制标准
以桩顶设计标高控制为主，桩顶标高允许偏差为-50mm～+100mm；桩的贯入度为辅助控制，实行“双控”。
并应在下列条件下测量：
（1）桩帽和弹性垫层正常；
（2）桩锤的落距符合规定；
（3）锤击没有偏心；
（4）桩顶没有破坏。
1.3PHC管桩沉桩注意事项
1.3.1沉桩注意事项
（1）替打或送桩与桩周应有5～10mm间隙。
（2）下桩时的桩位偏差＜10mm，严格控制第一节桩的垂直度，不得超过0.1%桩长，如有偏差，必要时应重新下桩。
稳桩与锤击应特别注意防止溜桩，否则对桩架以及桩本身都会造成损坏（在溜桩过程中，桩身承受拉应力）。
（3）上、下节桩的轴线应在同一直线。
桩插入时，应用两台经纬仪从正、侧面两个方向控制桩的垂直度，桩的垂直度偏差不得超过0.1%桩长。
（4）打PHC管桩时，桩垫材料选用木质或马粪纸，桩帽和送桩杆里的桩垫厚度不得小于10cm，并应做到一桩一垫。
（5）桩锤、替打和桩应保持在同一直线上，不得偏心锤击，偏心锤击会引起桩顶点受力而不是面受力，易造成桩顶破碎或桩身破坏。
要求端板平整，端板与桩身垂直；下节桩倾斜度控制在规范要求指标内，中节桩和上节桩也要保持垂直，中心线保持一致；桩架与桩保持平行；桩帽内的桩垫木要平整。
（6）当出现贯入度反常、桩身突然下沉、倾斜、移位或打不下去，并且有严重回弹；桩身裂缝、桩顶破碎应立即停锤，查明原因，会同设计、监理及建设单位共同研究解决，采取必要的处理后方可继续锤击。
（7）桩体质量是保证沉桩质量的重要因素，管壁过厚极易造成桩顶破碎，主要因为桩帽蕊与内壁的空隙一般在2cm左右，如果管壁过厚，锤击过程中桩帽蕊会挤压管壁，造成管壁破碎。
因此必须对每节桩检查，如果过厚而质量不合格，则把桩顶部分的多余部分凿除。
端板露筋会造成桩身破坏，如果沉桩时有端板露筋，锤击力就会大部分作用于露筋上，露筋受压变形破坏，使整个桩身的抗压强度大大降低。
因此，在检查验收管节时，需对端板是否有露筋进行检查，如果存在，用角向砂轮机磨平。
（8）沉桩过程中技术人员应在现场观察并处理所发生的问题。
（9）沉桩过程应有完整记录。
1.3.2管桩的电焊接桩注意事项
（1）接桩时上节桩与下节桩应对直，轴向错位不得大于2mm，坡口根部间隙不得大于4mm，下节桩已成倾斜状态时，上节桩仍应对准下节桩的轴线。
（2）上下端板除污、除锈，坡口处呈现金属光泽方可进行焊接。
（3）选用焊丝直径应满足焊透坡口根部的要求。
（4）焊接时，电流强度应与使用的焊机和焊丝相匹配，应分层、对称、均匀、连续施焊。
焊接道数不得小于2道，每道焊接接头应超过引弧，注意焊接始端和终端的焊口处。
表面加强焊缝高度宜为1～2mm，力求平滑。
焊接后应进行外观检查，焊缝不得有凹痕、咬边、焊瘤、夹渣、裂缝等表面缺陷，发现缺陷后应返修。
（5）大风和雨天应有可靠的防护措施。
（6）焊接结束后，应让其自然冷却1～5分钟后，方可进行继续锤击。
1.4质量保证技术措施
沉桩施工是质量控制的关键之一，要求采取有效措施保证顺利打到设计标高，并保证桩顶完好，减少甚至避免断桩现象，拟采取以下措施：
1.4.1基本质量保证技术措施
施工过程中插桩定位、桩位偏差、送桩标高、桩的垂直是施工质量关键环节，需要精心施工、严格把关、加强控制。
（1）定位放线的控制方法
根据现场的测量控制网（基准点），用J2经纬仪及钢卷尺准确地投放桩位的位置，投放的样桩桩位偏差控制在2cm之内，以确保施工后的桩体平面位移不超规范。
投放的样桩桩位需画成测量成果图。
桩位投放完毕，必须请监理单位（或总包单位）进行桩位的复测检查，经检查合格并签证后方可施打。
（2）送桩标高的控制方法
根据设计标高和±0.00，计算桩的入土深度，在送桩杆上用红油漆画上标线进行标识，通过水准仪的观测来控制桩顶的标高。
（3）桩位偏差的控制方法
认真准确对准样桩进行插桩，并通过两台交叉的经纬仪校正桩身垂直度在允许偏差之内。
另外安排合理的打桩流程，防止打桩的过程中对已打完的桩产生挤土效应。
（4）桩身垂直度的控制方法
用两台经纬仪交叉成90度，架在能看清桩的全长的地方，用经纬仪观测桩架与桩身的垂直度。
先看桩尖，再看桩顶，仪器里的十字丝与桩顶之间的偏差应小于1.5cm，以保证桩架与桩身垂直度控制在5％（桩全长）以内，并指挥桩机进行反复多次调整。
尤其是第一节桩要严格保证其垂直度，确保其垂直导向作用，桩入土三米后严禁用桩机调整其垂直度。
（5）减少桩位偏差的控制
a）严格执行既定的打桩顺序及打桩路线。
b）轴线控制点尽可能远离沉桩桩位，并做到使用前复测。
并用混凝土加固防止破坏，
c）桩基轴线：
施工中对桩基轴线应做好系统检查，当周围15～20M范围内有沉桩施工时，须先检查后施工；
d）桩位检测：
每根桩施工前必须检查桩位偏差，如有偏差需校正后再沉桩，区域性桩位受沉桩挤压影响产生偏差必须重新复查定位。
（6）防止混凝土管桩桩头破碎的技术措施
a）混凝土管桩的制作必须符合规范要求，特别是混凝土的配合比要准确，振捣要密实。
b）桩的混凝土强度达到100%后方可施工。
进入施工现场后应严格按检验标准验收，对于外型不符合要求，特别是桩顶面不平，桩顶面与桩轴线不垂直的桩应于退场。
c）采用重锤轻击的原则，保证有效沉桩的同时，减少锤击数，防止桩顶的冲击疲劳。
d）应经常检查桩帽与桩的接触面是否平整，发现问题应及时处理后才能施工。
缓冲垫和锤垫木也要经常检查，及时更换和加厚。
e）桩顶严重破碎时，应及时分析原因，找出对策，同时采取把桩顶剔平补强后，再重新施工。
1.4.2其他质量保证措施
（1）桩进场时应附有合格证、出厂证或其它技术证明文件，需对外进行检查，凡不符合标准的桩不予接收，并做好桩材交接手续。
（2）施工中必须做好焊条的保温防潮工作以保证焊接质量。
（3）当桩接头有间隙时，需用垫铁垫实并焊牢，焊口要求连续饱满。
每道焊口焊完后，需请检查员和监理检查后方可施工。
（4）为保证工程质量，大雨、大风天气采取特殊的保护措施施工。
（5）现场平面及高各控制点必须设在不受打桩影响的地方。
（6）桩位投放精度不大于2cm，并认真做好复测工作。
每套桩施打时，都应对其平面位置进行检查复核。
（7）沉桩除以标高控制为主外，最后贯入度应作为参考。
（8）根据施工方案确定打桩流程，严格各工序质量控制。
（9）每一根桩施工完后都要输隐蔽签字手续。
1.4.3针对本工程特点采取的技术保证措施
（1）减小已沉入桩位移的措施
根据招标文件地质资料，本工程砂层较厚，地下水丰富，使得土体的超孔隙水压力比较大，桩位布置有比较密集，挤土效应对桩基的影响很大，给桩基的连续施工带来较大难度，为此可以采取以下措施：
a）合理分区：
该工程桩群密集，为控制桩位移，在分区时，按桩位移密集程度划分区域，施工时集中几台桩机先打该部分桩，以减少对周围桩的挤土影响程度。
b）确定科学的施工顺序：
根据分区图，决定了施工区域施工顺序，在每个区块做出了具体的桩机施打顺序和流水，根据先中间后两边，先密后疏，先柱基中间桩后柱基边桩，先深后浅的原则。
（2）打桩监测措施（信息化施工）
根据试桩监测情况分析，群桩挤土效应明显，且有一定的影响范围，工程桩施工时应采取科学的施工顺序、合理控制打桩速度、加强打桩监测工作，如桩基密集，应在施工中采取必要的措施（如在桩间土中插塑料排水板，埋设孔压计、深层土体位移监测元件等）消散饱和软土中的超孔隙水压力，促进桩周土尽快恢复，避免由于施工快、施工措施不当等造成桩断裂、上拔等问题。
打桩时采取以下各项监测措施进行施工：
a）已打入桩位移（高程）的监测
根据设计院及业主要求，对已打入桩的位移和标高进行监测。
监测方法及要求，按设计院及业主要求设观测点，每天进行观测并及时将观测结果数据填入表格。
绘制出时间、位移（标高）曲线变化图上报，并据此指导施工，具体监测点的设置一般为每区域3~5个，最终点位设置以设计院、业主批准的设置图为准，监测的内容，监测桩顶水平位移和上浮情况。
b）深层土体位移观测，必要时可设置测斜管等观测深层土体位移。
测斜管埋深H=30～50米，埋置于相邻近的具有代表性区域。
（此项监测由业主委托有资质单位进行）。
根据上述监测结果，调整打桩顺序和流水方向、打桩速率等。
（3）控制打桩速率
根据本工程的特点，为控制桩位移，根据监测桩位移和土体的空隙水压力的结果，可以通过限制每台桩机每天的打桩数量来适当调整打桩速率。
（4）选择打桩经验较为丰富的技术工人持证上岗。
（5）局部桩基如果需要，施工时可跳打。
（6）土建单位需制定科学合理的土方开挖方案，均匀卸载，分层开挖，以保证已施工桩基不上浮，不位移，不被破坏。
沉桩完毕以后，基础开挖必须等打桩引起的超孔隙水压力累计增量消散80%以上方可进行，并尽可能避免由于局部土体失稳，造成桩顶偏移现象。
桩施工后，地面一定范围内不允许大吨位的机械通行，以免破坏基桩。
1.5常见问题的分析及预防措施
1、防治预制桩身断裂，沉桩时突然错位或桩身出现裂缝的措施
（1）原因分析
桩身强度达不到设计要求；桩身制作弯曲或桩身长细比过大；遇地下障碍物；上下节桩接桩不在同一轴线上；主钢筋触及桩顶，锤击时产生纵向裂缝等。
（2）防治措施
清除浅层地下坚硬障碍物；制桩、养护应符合强度、平直度要求；接桩面平整，使上下节在同一直线上；沉桩倾斜时，不能用移动桩架来校正等。
2、防治预制桩沉桩达不到设计标高要求的措施
（1）原因分析
勘察资料与实际土层情况不符；桩锤选用过小或打桩间隙时间过长，摩阻力增大，或群桩施工时，后沉的桩因挤土造成沉桩困难等。
（2）防治措施
探明地质条件，试沉桩发现异常时应作补勘；合理选择施工方法、施工顺序和机械设备；减少接桩时间，做到沉桩基本连续进行。
3、防治预制桩桩身倾斜，偏离设计桩位的措施
（1）原因分析
场地不平整，桩架不水平；插桩时偏斜，未到位；接桩不在同一轴线上；群桩施工时，桩距过近，沉桩时上层挤出，产生侧向力，使已沉桩位移；桩顶桩帽接触面不平，桩身受偏向荷载作用，沉桩后桩身倾斜等。
（2）防治措施
应规范作业，做到场地平整，桩架要平直，桩位对中，上下节接桩保证在同一轴线上，检查桩顶与桩帽接触面，保证平整，沉桩期间不宜同步开挖基坑。
4、防治预制桩沉桩时，接桩处松脱开裂的通病
（1）原因分析
两节桩连接处表面未清理干净；焊接质量不好；连接铁件、法兰面不平等。
（2）防治措施
接桩前将接桩处表面的杂质、油污清洗干净，填平接桩面；法兰面或连接铁件要求平整，焊接牢固。
5、其他问题辅助预防措施
为避免或减小沉桩挤土效应和对邻近建筑物、地下管线等的影响，施打大面积密集群桩时，可采取下列辅助措施：
（1）预钻孔沉桩，孔径约比桩径（或方桩对角线）小于50~100mm，深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，深度宜为桩长的1/3~1/2，施工时应随钻随打；桩架宜具备钻孔锤击双重性能；
（2）必要条件下可设置袋装砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象。
袋装砂井直径一般为70~80mm，间距1~1.5m，深度10~12m；塑料排水板，深度、间距与袋装砂井相同；
（3）开挖地面防震沟可消除部分地面震动，可与其他措施结合使用，沟宽0.5~0.8m，深度按土质情况以边坡能自立为准；
（4）限制打桩速率；
（5）沉桩过程应加强邻近建筑物，地下管线等的观测、监护。
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