PHC管桩施工及质量问题分析和处理(本科毕业论文)Word格式文档下载.doc

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墙下条形基础

（3）筏板基础和箱形基础：

当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地基承载力要求时，往往需要把整个房屋底面（或地下室部分）做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础，称为筏板基础。

为了增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑往往把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为箱形基础。

稳定性好，承载力高，且适用很多地基条件。

造价高，施工技术难度大。

箱形基础

筏板基础

（a）、（b）平板式；

（c）、（d）肋梁式

（4）壳体基础：

为改善基础的受力性能，基础的形式可不做成台阶状，而做成各种形式的壳体，称做壳体基础。

节省材料，承载力高；

施工难度大，较少使用。

正、倒锥组合壳基础

1.2深基础可分为以下四种类型

（1）桩基础

①桩可根据桩身材料、施工方法、成桩过程中挤土效应、承载性状及使用功能等进行分类。

按桩身材料不同，可将桩划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合材料桩。

a.木桩b.预制混凝土桩c.预制混凝土管桩g.复合桩

②按施工方法分类。

按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类

d.e.f.混凝土灌注桩

g.预制管桩

③按成桩过程中挤土效应分类

　　　随着桩的设置方法（打入或钻孔成桩等）的不同，桩周土所受的排挤作用也很不相同。

挤土作用会引起桩周土天然结构、应力状态和性质的变化，从而影响土的性质和桩的承载力。

　　对桩按设置效应分为三类：

挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。

　　④按承载性状分类

　　　轴向荷载作用下的竖直桩，按达到承载力极限状态时的荷载传递主要方式，可分为（a）端承型桩和（b）摩擦型桩两大类。

（2）地下连续墙

地下连续墙的优点是刚度大,既挡土又挡水,施工时无振动,噪音低,可用于任何土质。

施工过程：

利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度（一个单元槽段）——挖至设计深度并清除沉渣——插入接头管——吊入钢筋笼——导管浇注混凝土——待混凝土初凝后拔出接头管—逐段施工。

（3）墩础基

墩础基是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土（钢筋混凝土）而成，我国多用人工开挖，亦称大直径人工挖孔桩。

（4）沉井基础

为了满足结构物的要求，适应地基的特点，在土木工程结构的实践中形成了各种类型的深基础，其中沉井基础，尤其是重型沉井、深水浮运钢筋混凝土沉井和钢沉井，在国内外已有广泛的应用和发展，如我国的南京长江大桥。

各类基础都有其特点，在选择基础的时候应该综合考虑，根据建筑本身的结构类型、大小；

地基的好坏，设计的需要；

同时还需要考虑施工条件，经济方面等。

1.3PHC管桩的应用背景

预应力高强砼管桩（PHC）在福州建筑市场得到广泛应用，据不完全统计占桩基市场达80%以上。

PHC管桩能够获得如此大的应用市场的主要原因是它具有耐打、耐压，穿透能力强，单桩竖向承载力高，抗震性能好，耐久性好，造价适宜，施工工期短，施工现场文明整洁等特点，深受业主、施工单位和设计人员的普通欢迎。

预应力高强砼管桩有进一步发展趋势。

由于PHC管桩性能卓越、工程适应性强，世界各国广泛使用。

在20世纪80年代，我国引进日本、美国等发达国家的先进技术，成功研制生产了PHC管桩。

该产品按照国标GB13476-92《先张法预应力混凝土管桩》设计制造。

在20世纪90年代，经过建设部的大力推广，PHC管桩成为一种成熟的工程产品，被广泛应用在工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利工程等不同类型的工程项目当中。

1.3.1PHC管桩的基本性能

目前，国内生产PHC管桩的专业工厂有近百家，各个厂家的产品尺寸、性能不尽相同。

总体

来说，国内PHC管桩的直径主要有400、!

500、!

550、!

600等，单节管桩最长12m，最短4m，其力学性能差别不大。

表1列举了某个厂家的PHC管桩基本性能，以供参考。

1.3.2PHC管桩的优点

（1）质量稳定可靠。

PHC管桩利用先进的工艺和设备，在专业工厂的流水线上预制生产，施工质量严格控制，产品质量稳定可靠。

（2）应用范围广，工程适应性强。

PHC管桩有不同的规格、长度可供选择，设计选用范围广，

对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。

同时，桩身抗裂性能好，耐锤击，土层穿透力强，可采用不同的沉桩工艺（射水法、锤击法、静压法等）进行施工。

（3）抗弯、抗拉性能好。

由于PHC管桩桩身砼强度高，加上使用了高强度、低松驰率的预应

力专用钢筋，使桩身具有较高的有效预压力（5～8MPa），因此PHC管桩具有相当大的抗弯抗拉能力。

（4）耐久性好。

PHC管桩采用了高速离心成型工艺（离心加速度高达30～35g）和高温高压

（压力106Pa；

温度180℃）蒸汽养护，因此桩身混凝土密实性好（砼容重达到2600kg/m3左右），其抗渗性、抗硫酸盐腐蚀性、耐碳化性均优于普通砼。

（5）单桩承载力高，单位承载力价格便宜。

PHC管桩桩身混凝土强度等级为C80，具有高强性能，!

600的PHC管桩的单桩允许承载力达到2500～3200kN，其单位承载力的造价比预制混凝土方桩和钻孔灌注桩低。

（6）施工速度快，工期短。

PHC管桩在专业工厂预制生产，由于设备和工艺先进，预制周期短，能按工程进度要求及时供应，施工前期准备时间短，一般能缩短工期1～2个月。

（7）对施工场地要求不高，施工现场不需预制场地，无砂石、水泥，无泥浆污染，对施工场地狭窄的工程特别适用。

1.3.3PHC管桩的缺点

（1）当大范围高密度的打入挤土桩，软土地基土体低渗透系数的缺点就相对突出起来，一旦形成大面积的土体隆起，后果也相当严重。

（2）穿层能力差，对机械装备的性能要求较高。

（3）特别在施工时，经常发现诸如桩头暴裂、桩偏位、桩身偏斜，挤土对邻居建筑物造成影响、压力达到设计值而设计桩长没达到设计要求，给桩基工程带来不少麻烦，增加桩基处理费用等。

（4）管节接点有腐蚀。

PHC管桩采用钢端板焊接法接桩，2管节的接点处受锈蚀影响。

尤其在水深较大，管桩接点暴露在泥面之上时，锈蚀影响是令人担心的。

（5）管径小。

由于长径比过大易断桩，规范规定PHC管桩的长径比不宜超过100。

目前PHC管桩产品的最大外径是600mm，根据长径比的要求，桩长受到限制。

（6）不适用于某些特殊的地质条件。

例如，不适用于要求嵌岩桩的地质，不适用于岩溶发达的地质。

本文通过冠海城（PHC）管桩的施工，浅谈该桩基静压施工方法与质量控制要点，以及分析事故的原因和处理方案。

第二章：

冠海城项目桩基础的设计和施工

本文在冠海城实习的基础上具体研究PHC管桩的设计、施工以及具体问题的处理方法。

2.1冠海城项目位置及市场分析

福建省连江县琯头镇地处闽江口金三角地带，西与马尾开发区接壤,南隔闽江口与琅岐经济开发区遥对,北临连江县城关，如图1所示。

距省会福州仅45公里。

104国道、罗长高速公路穿境而过，同三高速公路在该镇设有出入口。

水陆交通发达。

是沿海开放县的一个侨乡名镇，是连江县对外开放的投资区。

随着经济的发展和人民收入的增加，琯头人已不再局限于简单的住房需求,而更加注重于居住环境的绿化、安全、合理、人文、健康等方面。

所以连江宝龙开发冠海有其一定的市场要求。

图1

2.2工程概况

冠海城7~11#楼工程，建设单位为福建省连江宝龙房地产开发有限公司，由福州联华设计咨询有限公司设计，施工单位为福建琯头建筑有限公司，工程位于104国道连江琯头段与连江琯头青枝路交叉处西北角，北侧距已建小区宝龙苑10米左右。

桩基采用PHC管桩，静压法施工，共有1283根桩。

桩型为PHCΦ500-100-AB型，单桩竖向承载力2000kN；

PHCΦ400-95-AB型，单桩竖向承载力1500kN。

桩长约45~50m，分4节桩三个接头，每节桩长约12~14m，以强风化花岗岩（含碎石粉质粘土层）为桩端持力层，要求桩端全断面进入持力层≥0.8m，实际桩长以压桩力和进入持力层的深度双控，压桩力为2倍单桩竖向承载力设计值。

2.3冠海城项目桩基础的设计

2.3.1场地土层地质条件

根据福建东辰勘察设计院对本工程地质勘察所揭示的情况，该工程场地主要土层大致可分为14层，各主要土层自上而下分布如下：

素填土

（1），厚度0.70~3.00m；

粉质粘土

（2），厚度0.40~0.90m；

淤泥（3），厚度9.00m~29.8m；

淤泥质土（4），厚度2.70~15.40m；

粉质粘土（5），厚度3.30~15.60m；

淤泥质土（6），厚度0.8~17.80m；

粉质粘土（7），厚度1.70~20.20m；

淤泥质土（8），厚度0.80~10..80m；

中砂层（9），该层仅在现场局部有分布，厚度在0.50~6.00m；

粉质粘土（10），厚度1.2~17.50m；

淤泥质土（11），厚度0.80~5.40m；

含碎石粉质粘土（12），厚度0.50m~3.80m；

强风化灰岩（13），厚度4.80~14.90m；

强风化花岗岩（14），厚度5.00-8.90m。

根据以上土层特性及各拟建物工程特点及不同荷载的要求，结合地方建设经验，由于中砂层或粉砂层厚度均较薄，根据以往的经验判断采用静压法施工，桩基可以穿透中砂层，桩端也可以做到全断面要进入强风化花岗岩≥0.8m。

本工程现场试桩，参数如下：

桩长控制在50m左右，压桩力对于Φ400的桩，其压桩力控制在3000kN，对于Φ500的桩，其压桩力控制在3600kN。

施工时以设计最大压桩力为主，以设计桩长为辅，结合地质勘察资料与现场实际情况，采取双控方法。

实测结果表明完全可以满足设计要求。

2.3.2各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数

通过原位测试及土工试验结果计算，参照规范，各土层承载特征值钻孔灌注桩人工挖孔桩桩周极限侧阻力标准值qsik，桩端极限端阻力标准直分别为:

qsik

2.3.3基础方案设计计算（根据10号楼进行介绍）

主体16层，钢筋混凝土框架剪力樯结构，梁板柱均为现浇，建筑物平面为I形，受场地限制，宽20m，长为60m，建筑方案确定，个户型已经确定，底层层高3.9m，其它层高3.0m，室内外高差为0.50m，地处连江设防烈度6度，Ⅱ类场地。

设计地震分组为第一组，抗震等级四级。

2.3.4荷载计算

3.4.1设计资料

（1）气象条件

基本风压0.35kN/m2;

（2）抗震设防烈度为6，设计地震分组为第一组，

（3）层面做法：

三毡四油防水层；

冷底子油热玛蹄脂二道；

水泥石保湿层（200mm厚）；

20mm厚水泥砂浆找平层；

:

100mm后钢筋混凝土整浇层；

吊顶（或粉底）。

（4）楼面做法：

水磨石地面；

100mm厚钢筋混凝土整浇层；

粉底（或吊顶）。

混凝土强度等级为C25，纵筋HRB335，箍筋HPB235。

3.4.2设计内容

（1）确定梁柱截面尺寸及框架计算简图

（2）荷载计算

（3）框架纵横向侧移计算；

（4）框架在水平及竖向力作用下的内力分析；

（5）内力组合及截面设计；

（6）节点验算。

2.3.5桩型选择和持力层确定

选择强风化花岗岩（含碎石粉质粘土层）为桩端持力层为持力层，桩型为PHCΦ500-100-AB型，单桩竖向承载力2000kN；

桩长约45~50m。

2.3.6验算单桩承载力

确定单桩竖向极限承载力标准值

---（公式一）

--单桩极限摩阻力标准值（）

--单桩极限端阻力标准值（）

U--桩的横断面周长（m）

---桩的横断面底面积（）

---桩周各层土的厚度（m）

---桩周第层土的单位极限摩阻力标准值（）

---桩底土的单位极限端阻力标准值（）

2.3.7确定桩数及桩布置

确定单桩竖向极限承载力设计值R，并确定桩数N及其布置。

假设先不考虑群桩效应，估算单桩竖向承载力设计值R为：

--（公式二）

式中：

、——分别为桩侧阻抗力分项系数，桩端阻抗力分相系数，按经验参数法此处取==1.62

2.3.8桩基中各单桩受力验算

单桩所受的平均竖向作用力为:

N=（P+G）/n---（公式三）

P—上部结构传到基础顶面的竖向设计值，kN

G—基础自重设计值和基础上的土重标准值，kN

桩基中单桩最大受力为

--（公式四）

——作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值

——第桩至y轴的距离，m

桩基中单桩最小力为：

---（公式五）

2.3.9承台的配筋计算

按构造要求,承台的砼标号不能低于,对于矩形承台板,配筋宜按双向均匀布置,钢筋直径不能小于,间距不应大于或小于,承台底钢筋的保护层厚度不宜小于

按构造要求,采用砼强度为,承台的配筋如下

Mx=∑Niyi

As=Mx/0.9fyh0

My=∑Niyi

As=My/0.9fyh0

2.3.10承台的抗冲切验算

（1）柱对承台的冲切验算

根据公式：

--（公式六）--（公式七）

---（公式八）

式中

——建筑桩基重要性系数，取=1。

1；

——作用于冲切破坏上的冲切力设计值（KN），即等于作用于桩的竖向荷载设计值F减去冲切破坏锥体范围内各基桩底的净反力设计值和

——混凝土抗拉强度设计值（KN）

——冲切破坏锥体处的周长（m）

——承台冲切破坏锥体的有效高度（m）

——冲切系数

——冲跨比，为冲跨，即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离，按圆桩的有效宽度进行计算。

当取

（2）角桩冲切验算

对于四桩承台，受角桩冲切的承台应满足下式

------（公式九）

-----（公式十）

---（公式十一）

——作用于角桩顶的竖向力设计值（KN）

，——角桩的冲切系数

，——从角桩内边缘至承台外边缘的距离（m），此处应取桩的有效宽度；

，,，——从承台底角桩内边缘引一冲切线与承台顶面相交点，至角桩内边缘的水平距离：

当柱或承台边阶处位于该线以内时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。

2.3.12桩基的配筋计算

混凝土采用C30，钢筋用335

--（公式十二）

——轴向压力承载力设计值

——可靠度调整系数

——钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数

根据试验结果及数理统计可得下列经验公式；

当时：

《混凝土设计规范》中，对细长比较大的构件，考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用下对构件的不利影响较大，的取值比按经验公式所得到的值还要降低一些，以保证安全。

对于细长比小于20的构件，考虑到过去使用经验，的值略微抬高一些。

常用的值见《建筑桩基规范》

——混凝土的轴心抗压强度设计值

——构件截面面积

——纵向钢筋的抗压强度设计值：

——全部纵向钢筋的截面面积

2.4PHC管桩的施工

2.4.1主要施工机械设备

目前市场上所用的桩机有抱压式和顶压式两种，以抱压式为主，抱压式桩机最大吨位可达800T，通常在600T。

对于静压桩机的机械性能要求：

①机身总重量加配重要求达到设计要求；

②桩机机架应坚固、稳定，并有足够刚度，沉桩时不产生颤动位移；

③夹具应有足够的刚度和硬度，夹片内的园弧与桩径应严格匹配，夹具在工作时，夹片内侧与桩周应完整贴合，呈面接触状态，且应保证对称向心施力，严防点接触和不均匀受力；

④压桩机行走要灵活，压桩机的底盘要能承受机械自重和配重的基本要求，底盘的面积要有足够大，满足地基承载力的要求。

根据以上的要求，本工程选用了2台ZYJ-680型静压桩基，该机最大压桩力可达750T，满足本工程压桩的需要。

静压桩机施工基本原理：

机身通过油缸支持安装在大小步履上的小车上，小车在大小步履轨道上由油缸控制运动，抱压桩时，借助自重及配重，以器缸液压互联动力系统方式通过夹头相交压力施加压桩力，管桩在自重及配重静压力作用下逐渐将桩压入地基土中，管桩在沉入土层过程中，桩尖把土挤向周围，从而产生桩侧摩阻力与桩端端阻力。

2.4.2沉桩前准备工作

①打桩前协做好障碍物的清除与管线的保护工作。

施工场地应平整，排水应畅通。

②认真做好轴线的引测工作，现场必须设置两个以上的轴线控制点，用砼保护好，并引测到固定构筑物上。

③开工前认真细致地向所有参与施工人员进行技术交底，安全交底和分析相应地质条件下应采取的措施。

④开工前对进场的机械设备应作全面系统的检查工作，做好各部位的保养和润滑。

2.4.3管桩的主要施工工艺

①放样定桩位：

采用极坐标放样根据甲方提供的水准点坐标点，结合桩位平面图放样。

并用小钢筋或是木条做标记，测量仪器为两台经纬仪。

压桩机就位时，应对准桩位，启动平台支腿油缸，校正平台处于水平状态，启动门架支持油缸，使门架作微倾15º

，以便吊管桩。

②吊桩定位，调整垂直度：

先拴好吊桩用的钢丝绳及索具，启动吊车吊桩，管桩在施工中起吊，可采用一点法（位置距桩头0.29L处），使桩尖垂直对准桩位中心，这时用两台互相成90度的方向控制桩的垂直度和桩位，微微启动压桩油缸，当桩入土至50cm时，启动压桩油缸，进入压桩状态。

特别是第一节桩特别重要，其垂直度控制在0.3%以内。

③压桩：

启动压桩油缸，抱压不能过大，把桩徐徐压下，控制施压进度，一般不超过2m/min，达到压桩力的要求以后，必须持荷稳定。

若不能稳定，必须再持荷，一直到持荷稳定为止，持荷时间由设计人员与监理在现场试桩时确定。

④接桩：

采用焊接法接桩，接桩前应将端板及桩套箍端板坡口处，表面的锈蚀清除干净，表面呈金属光泽后方可焊接，接桩一般在距离地面1m左右进行，上、下两块端板轴向错位量应小于2mm，坡口根部间隙应小于4mm，焊条选用E4303型，焊接道数不少于3道，焊缝应满焊，确保焊缝高度。

上下节桩如有间隙应用楔形铁片全部垫实焊牢。

接桩处焊缝应自然冷却15分钟以上方可沉桩。

2.4.4质量控制

完善的管理措施是质量控制技术落实的基本保证，是要有一整套质量技术保证措施。

①严格按照设计图纸，工程合同文件，有关现行