高速公路管桩标准化工艺工法.docx

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高速公路管桩标准化工艺工法

预应力锤击管桩标准化工艺工法

一、编写目的

明确预应力管桩作业的工艺流程、操作方法和相应的工艺标准，指导、规范管桩作业施工。

二、适用范围

施工区域的土层宜以淤泥质粘土、粘土、粉土和N<30的土层为主，并且不受地下永位高低的影响。

虽然管桩是空心结构，但仍有一定的挤土效应，对附近建筑物及地下管线有一定的影响，而且锤击机械本身占用一定的空间，所以在贴近建筑物的位置上，不适宜进行管桩的施工；由于锤击机械自重较大，要求施工场地平整，对场地土地耐力要求高（要求场地表层土压强≥120kpa），同时不适宜用在地下障碍物较多、深层土质内存在孤石以及地下岩面坡度太陡的土层中。

本项目全线为软土,池塘、小湖泊较多，主要为流塑状淤泥和软塑状淤泥质土，具有含水量高、高孔隙、低渗透性、高压缩性、低搞剪强度、较显著的触变性和蠕变性等不良特点，且施工现场远离村庄，对于软土深度大于22米的路基采取预应力薄壁管桩处理，采用锤击法。

三、锤击法的工艺特点

筒式柴油锤为使用最为广泛的一种,它是以轻质柴油为燃料,利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动力,引起锤头跳动夯击桩顶。

该工法具有振动大、噪声高、扰民严重、在N>30的砂层中沉桩困难等缺点,同时,它也存在着施工简单、施工质量易控制、工期短、在相同土层地质条件下单桩承载力最高、造价低等优点，相比较于静压设备，锤击设备比静压设备要轻，静压设备本身太重，对地基的承载力要求很高，施工前必须对地基进行加强处理才能施工，相应增加了施工成本。

四、工艺原理

PTC管桩锤击法沉桩工艺原理，在桩机就位后，利用压桩机自带的起吊设施吊起管桩进行喂桩，通过锤击桩机中心的夹具对桩进行夹抱，调整垂直后进行锤击。

锤击时，锤击桩机以轻质柴油为燃料,利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动力,引起锤头跳动夯击桩顶，管桩在自重及桩机锤击力作用下逐渐将桩夯入地基土中，然后通过焊接将上下两节管桩连接实现接长，并通过桩锤反复跳动冲击力和桩体的自重,克服桩身的侧壁摩阻力和桩端土层的阻力,将桩体沉到设计标高的一种施工方法。

图4－1管桩锤击施工工艺图

5、施工工艺及操作要点

（一）、施工准备

1、场地布置

进行预应力管桩施工的场地，根据实际情况，实地测量放样，提前进行场地平整和现场布置，抽出地表明水，清除桩位处地面、地下的一切障碍物，如石块、树根等，并进行清表处理。

场地低洼时，应用土填平。

合理布置机械设备、管桩存放点。

2、施工前的准备

（1）认真熟悉设计图纸，做好图纸会审工作，及时解决疑难问题；按施工要求及有关规范规定做好管桩施工前的准备工作。

（2）做好施工前的技术交底及安全交底工作，建立工程交接班制度，制定工程质量目标和安全措施，确保施工有序、安全地进行。

根据设计要求和业主交接的坐标点，对建筑物坐标进行基础放样、轴线定位的施测工作，依照地质资料的钻孔号编制设计图纸的桩号顺序，并根据实际情况编制好管桩施工方案，经审核后方可组织施工。

（3）测量准备

现场测量、放样及PTC预应力管桩已定位并准备就绪。

（4）材料准备

本工程中采用外径φ400mm，壁厚70mm的PTC预应力管桩。

管桩尺寸允许偏差见下表：

项目

允许偏差

优等品

一等品

合格品

长度（L）

+0.3%L,-0.3%L

+0.5%L,-0.4%L

+0.7%L,-0.5%L

端部倾斜

≤0.3%D

≤0.4%D

≤0.5%D

外径（D）

+2，-2

+4，-2

+5，-4

壁厚

+10，0

+15，0

+20，0

保护层厚度

+5，0

+7，0

+10，0

桩身弯曲度

≤L/1500

≤L/1200

≤L/1000

桩端板

外侧平面度0.2

内径

0,-1

外径

0,-2

长度

正偏差不限,0

PTC预应力管桩运输采用长挂车，桩的悬臂≤1.5m，并绑固、分层叠放错位布置。

材料运输按规定线路运至堆放场，堆高不超过7层。

图5－1管桩运输

（5）人员准备

施工现场配备分部经理、分部技术负责人、施工技术员和工班长，负责施工现场管理。

施工前，进行三级交底，即先项目部进行技术交底，再项目部对各分部进行技术交底，再由各分部对班组进行现场技术交底，三级交底同样做到明确施工要点及注意事项，并对交底内容进行详细的记录。

（6）设备准备

采用柴油锤击桩机进行沉桩施工。

装卸倒运管桩可采用普通汽车吊，一般选用20T即可，要考虑行走方便。

接桩及焊接桩尖采用普通直流电焊机即可，截桩采用专用的锯桩器。

测量及检测器具主要有测放桩位的电子全站仪，控制桩身垂直度的经纬仪，控制桩顶标高的水准仪，以及测量管桩外观尺寸的卷尺、游标卡尺等。

（二）具体施工工艺及方法

1、施工工艺流程

图5－2管桩施工流程图

2、具体施工方法：

（1）测量放样

根据布桩图进行准确放样，用全站仪、钢尺定出每排桩位轴线和路基边桩然后放样逐桩中心，用消石灰作出桩位的圆形标记，圆心位置用小木桩作醒目标记，并注意保护，测量人员填写放样记录，经验收合格后施工。

（2）桩机就位

桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。

（3）管桩的验收、堆放

①管桩的进场验收

管桩进场后，按照规范进行验收,填写验收记录，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。

根据设计及施工规范要求等级将不符合要求的管桩清退出场。

②管桩的堆放

堆放场地应平整坚实并应有排水措施，堆放时应设垫枕防滑防滚。

管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，采用吊机及平板车配合操作。

如场地条件不具备时，采用拖拽的方式，需要采用滚木或者对桩头端头板采取一定的保护措施，以免在硬化地面上滑动时磨损套箍及端头板。

图5－3二点去垫示意图

（4）校正桩的垂直度

调整桩机支腿油缸活塞杆的伸长长度，使桩机平台保证水平，将管桩送入土1米，从主机室及指挥互相垂直方向上进架设的铅锤吊线，结合经纬仪对桩进行校正，检测桩的垂直度，直至达到规范及质量检验标准。

（5）起吊预制桩

单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法。

管桩起吊运输过程中平稳轻放，以免受振动、冲撞。

图5－4管桩起吊示意图

插桩必须正直，其垂直度偏差不得超过0.5%,再在桩顶扣好桩帽，即可卸去索具。

桩帽与桩周围应留5~10mm的间隙，锤与桩帽、桩帽与桩顶之间应有相应的弹性衬垫，一般采用麻袋、纸皮或木跕等衬垫材料，锤击压缩后的厚度以120~150mm为宜，在锤击过程中应经常检查，及时更换。

（6）稳桩

桩在打入前，应在桩的侧面或桩架上设置标尺，以便在施工观测、记录。

桩尖插入桩位时桩的垂直度偏差不得超过0.5%。

10m以内短桩可目测或吊线坠纵横双向校正；10m以上或打接桩必须用线坠或经纬仪纵横双向校正，不得用目测。

用自由落锤打桩时，初始阶段落距应小些，宜为0.5m左右，待桩入土一定深度并稳定后，再按正常落距锤击，落距不得大于1.5m；用柴油锤打桩时，开始阶段可使柴油锤不发火，用锤重加一定的冲击力将桩打入一定的深度后，再按正常的方法施工。

（7）打桩

锤击施打时，桩锤、桩帽和桩身应至始至终保持在同一中心线上，力戒打偏，如有偏差应随时纠正。

图5-5锤击打桩

（8）接桩及焊接

①桩锤击至原地面0.5～1.0m时，停止落锤进行接桩，接桩前下节桩的桩头加上定位板，然后将上节吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，其错位偏差控制在1mm以内；

②上下桩之间如有空隙，用楔形铁片全部垫实焊接牢固；管桩焊接之前，上下端表面用铁刷清理干净，直至其坡口处刷出金属光泽；

图5-6管桩焊前清理端口

③焊接时宜先在坡口四周先对称点焊6点，待上下节桩固定后拆除导向箍再分层施焊，焊接由两个焊工对称施焊，焊接层数不得少于3层，层间焊渣要清理干净，焊接接桩应达到二级焊缝要求；

图5-7管桩焊接

④焊接好的桩接头应自然冷却8min后再锤打，严禁用水冷却或焊好即落锤施工，待自然冷却后，接头处全部涂上油漆，防止腐蚀。

（9）送桩或截桩

当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩。

送桩时选用的送桩器要符合标准且有足够的强度和刚度。

当管桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时，需要截桩。

截桩要求必须用专门的截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。

送桩完成后，移动调整机械进行下一根管桩施工。

（10）PTC桩帽的施工

①PTC桩施工结束后，进行复合地基承载力检测并报请监理验收，合格后再进行桩帽施工。

②根据桩头位置与桩帽尺寸安装模板。

③在桩头位置放置5mm厚圆薄钢板，保持钢板稳定，不得产生滑移，按设计要求帮扎桩帽钢筋网，严格控制保护层厚度。

检验合格后浇注混凝土并养护。

浇注砼时振捣密实。

图5-8桩帽浇筑图5-9桩帽成型

（三）施工操作要点

1、采用适宜的桩帽和桩垫，导杆、桩帽和桩身必须在同一垂线上；桩帽与桩周围的间隙控制在5～10mm之间；桩帽的上围箍内嵌入竖纹硬木做成的“桩垫”，以减小桩头的破损，桩垫厚度均匀且经压实后的厚度不小于120mm。

在施工期间经常检查，当桩垫被打硬砸实或烧焦时应及时更换。

施桩时静压力小于桩身材料的轴心抗压强度设计值1000KN。

2、接桩时上下桩节必须接直焊牢，上下节的中心偏差≤1mm，节点弯曲矢高不得大于1/1000，且不大于20mm。

3、连续施工，中途不得人为停压，确需停压时尽量缩短时间。

避免由于停歇时间过程中土的磨阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。

4、打桩过程中如遇有较难穿透的土层时，接桩宜在桩段穿过该土层后，选择桩段长度时，应参考地质情况合理选择。

5、管桩进水严禁施工，破损率控制在3%以内。

6、焊接时第一层必须使用E43XX型φ3.2mm焊条打底，确保根部焊透。

第二层方可用粗焊条φ4mm或φ5mm。

坡口错位偏差≤2mm，焊缝高度偏差≤1mm。

减小焊接变形，待上下桩节固定后再拆除导向箍，分层施焊，每层焊接厚度均匀，每层间的焊渣必须清除干净，坡口焊必须焊满，电焊厚度宜高出坡口1mm，焊缝不应有夹渣、气孔等缺陷。

7、对接头外露部分，在打入之前再次涂刷防锈涂料。

8、截桩严禁使用大锤硬砸，现将不需要截桩的桩身端部用钢抱箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿槽打穿后，用锤打下，用气割法切断钢筋。

六、常见问题成因及排除

1、打桩时遇到浅层障碍无法继续打桩

原因分析：

由于地质勘察报告中未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布深度和性质，导致沉桩时遇到浅部（3～4M）的老基础、大孤石，较深部（20M左右）的硬塑老粘土和非常密实砂层、沙砾石层等情况无法施工。

防治办法：

（1）打桩前应对场地原有建筑情况进行详细了解，并安排进行探桩施工；对浅层障碍物可采用挖土机挖除，当无法操作施工时，可采用钻机将障碍物钻穿，然后在孔内插桩后打桩，严禁移动桩架等强行回扳的的方法纠偏。

（2）当桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。

（3）选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应符合施工要求。

2、斜桩

原因分析：

（1）施工中桩身不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上；

（2）接桩时桩身、桩帽不在同一直线上；

（3）施工顺序不当，导致应力扩散不均匀；

（4）打桩过程中遇到大块坚硬物，把桩挤向一侧；

（5）采用预钻孔法时，钻孔垂直度偏差较大，沉桩过程桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏移；

（6）桩布置过多过密，沉桩时发生挤土效应；

（7）基坑开挖方法不当，一次性开挖深度太深，使桩的一侧承受很大的土压力，使桩身弯曲变形。

防治方法：