预应力混凝土管桩PHC桩施工作业指导书.docx

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预应力混凝土管桩PHC桩施工作业指导书

预应力混凝土管桩（PHC桩）施工作业指导书

1、目的

明确钢筋预应力混凝土管桩的施工工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范预应力管桩的施工。

2、编制依据

《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号

《客运专线铁路路基工程施工技术指南》TZ212—2005

《新建铁路郑州至徐州客运专线工程设计文件》

3、适用范围

适用于新建铁路客运专线管庄施工，桩径规格一般为300、400、和500mm，对应的壁厚为60、95和100mm、本线采用400mm桩径的预制管庄为主，混凝土强度等级C80。

4、工艺原理

钢筋预应力混凝土（PHC）管桩静压法沉桩工艺原理，在桩机就位后，利用适合吨位的吊车（或压桩机自带的起吊设施）吊起管桩进行喂桩，通过静压桩机中心的夹具对桩进行夹抱，调整垂直后进行施压。

施压时，静压桩机机身通过油缸支持安装在大小步履上的小车，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，然后通过焊接将上下两节管桩连接实现接长，并通过送桩器将桩顶送到设计标高的一种成桩工艺。

与锤击法管桩施工工艺相比具有低噪音、低污染的环保特性，对土层及周边建（构）筑物影响小、桩身质量破坏小的特点。

5、施工工艺及操作要点

5.1、PHC管桩静压法沉桩施工工艺流程

图-1施工工艺流程图

5.2、施工操作要点

5.2.1、施工准备

清表、平整场地:

施工前先用推土机清除地表种植土、腐质土，然后平整场地，使现场满足“三通一平”的施工要求。

作业场地作好排水设施，确保施工场地不积水。

测量放样:

技术员根据设计图纸用全站仪精确放出管桩处理范围边线，中间桩位拉钢尺定位，用木桩上钉铁钉标识。

自检合格后及时向监理工程师报验。

5.2.2、桩机就位

在对施工场地内的表层土质试压后，确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。

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。

5.2.3、管桩的验收、堆放、吊运及插桩

1）、管桩的进场验收

管桩进场后，应按照《先张法预应力砼管桩》（GB13476-1999）的国家标准或各地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，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

现场管桩堆放场地应平整，采用软垫（木垫）按二点法做相应支垫，且支撑点大致在同一水平面上，见图-2。

当管桩在场地内堆放时，不宜超过4层；当在桩位附近准备施工时宜单层放置，且必须设支垫。

管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错。

管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，易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，以免在地面上滑动时磨损套箍及端头板。

图-2二点支垫示意图

3）、管桩吊运及插桩

单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法，见图-3。

管桩起吊运输过程中应免平稳轻放，以免受振动、冲撞。

图-3管桩起吊示意图

管桩吊起后，缓缓将桩一端送入桩帽中，待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后，根据需要焊接开（闭）口型桩尖，然后将桩插入土中0.5m-1.0m的深度后，用两台经纬仪（在接近90度的夹角方向）双向控制桩的垂直度，条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。

通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。

5.2.4、压桩

1）、压桩前在每节单桩桩身上划出以米为单位的长度标记，以便观察桩的入土深度及记录对应压力值，并通过实地高程测量，在送桩器上做好最后1m及最终送桩深度标记，通过水准仪配合控制。

2）、在压桩开始阶段，压桩速度不能过快，应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度,一般以1.0m-2.0m/min速度为宜。

在初期2-3m的压桩范围内重点观察控制状身、机架垂直度，垂直度控制重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5％。

并在压桩过程中经常观测桩身是否发生位移、偏移等情况，做好过程记录，并详细记录每入土1米时压力表的压力值。

3）、压桩过程中若遇到地表下有障碍物，及时停止压桩，以免桩身移位倾斜。

待探明并清除干净障碍物后继续压桩。

5.2.5、接桩

将首节管桩压至桩头距地面0.5-1.0m左右高度时停止压桩，开始进行接桩作业。

接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清除浮锈及泥污，然后下放桩身进行对桩。

上下两节端头板对齐并初步调整垂直后，采用手工电弧焊在坡口周围点焊4-6点，然后再次进行垂直度的调整，若端头板间隙过大，应加塞铁片。

为减少焊接变形引起节点弯曲，焊接时由两名工人对称施焊，焊接层数不少于两层且焊缝应均匀饱满（焊缝与坡口平）。

焊接完成后，自然冷却5min以上，然后刷涂一层沥青防腐漆后，继续压桩。

如果有多节管桩，重复以上工序即可。

5.2.6、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的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配，并且要有足够的强度和刚度。

送桩时，送桩器的轴线要与桩身相吻合。

送桩器上根据测定的局部地面标高，事先标出送桩深度，通过伺候在现场的水准仪跟踪观测，准确地将送桩送至设计标高。

同时送桩器上要标出最后1m的位置线，详细记录最终压力值。

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。

6、质量标准及控制

6.1、质量标准

PHC静压管桩施工质量验收标准，执行设计要求和桩基施工的相关技术规程的规定。

PHC静压管桩质量检验标准见下表。

管桩质量检验标准

项

序

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

单位

数值

主控项目

1

桩体质量检验

按桩基检测技术规范

按桩基检测技术规范

2

桩位偏差

见规范相关标准

用钢尺量

3

承载力

按桩基检测技术规范

按桩基检测技术规范

一般项目

1

成

品

桩

质

量

外观

无蜂窝、露筋、裂纹、色感均匀、桩顶处无空隙

直观

桩径

mm

±5

用钢尺量

管壁厚度

mm

±5

用钢尺量

桩尖中心线

mm

＜2

用钢尺量

顶面平整度

mm

10

水平尺量

桩体弯曲

＜1/1000L

用钢尺量，L为桩长

2

接

桩

焊缝质量

见规范相关标准

见规范相关标准

电焊结束后停歇时间

min

＞1.0

秒表测定

上下节平面偏差

mm

＜10

用钢尺量

节点弯曲矢高

＜1/1000L

用钢尺量，L为两节桩长

3

电焊条质量

设计要求

查产品合格证书

4

压桩压力（设计有要求时）

％

±5

查压力表读数

5

桩顶标高

mm

±50

水准仪测量

6.2、质量控制要点

1）、进场材料质量验收与控制

施工前对成品管桩做外观尺寸及外观质量验收，并查看合格证明文件及相关外加剂的含量证明，必要时索要管桩的抗弯、抗裂性能检验报告；接桩用焊条等应有产品合格证书并送样复检，压桩用压力表也应进行检查。

对于堆放在施工场地内的成品管桩，要加强成品保护，严禁机械碰撞，合理安排管桩堆放场地及进场次序，减少二次倒运，并在二次倒运的过程中平稳、轻放，减少对桩身的振动损伤。

2）、场地土承载力要求

场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重重量较大，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行局部回填平整或铺垫整块钢板，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。

3）、桩位、垂直度及标高控制

在打桩前调查场地土土质情况，尤其是地表土层是否有大量的废弃混凝土块等杂填土质、是否有地下废弃混凝土结构、构筑物及地下管线等障碍。

需将地下障碍物清除干净，并分层回填夯实后再进行管桩施工。

障碍物的存在、地表土质松软均易导致桩位偏移。

桩身垂直度应重点控制第一棵桩身的垂直，从十字交叉的两个方向进行观测，及时发现偏差后，拔出管桩回填后重新施工，不得强行回扳校正，以免将桩扳裂以致断桩。

桩身的不垂直沉入，偏心受力容易将桩体压碎裂而降低桩体的承载力。

标高控制，通过正确引测到施工现场附近的水准控制点进行观测。

将水准仪安放在离开桩机5m左右以外的位置，测定此时水准线下需要的送桩长度，并标记在送桩器上，送桩时，设专人进行观测，当送桩器上的刻度将与水准仪的水准线重合时，放慢压桩速度直至两线重合，并结合设计要求的稳定终压值停止压桩。

4）、桩尖及接桩焊接质量控制

桩尖焊接时不能只点焊了事，需进行一周满焊。

在设计需要桩尖的地层，如桩尖焊接不牢而发生脱落，会影响管桩穿透土层的能力。

接桩焊接质量为管桩施工质量控制的一个重点环节。

焊接前需清理干净端头板上的铁锈、泥污等，对称、分层焊接，减少焊接变形而引起的节点弯曲，并保证焊缝均匀饱满。

焊接结束后，确保足够的冷却停歇时间，一般不应小于5min，然后在把桩头连接部分涂刷防腐沥青漆。

对于重点工程国家规范规定，还需对电焊接头作10％的焊缝探伤检查，目前对接头探伤没有很好的操作标准，超声波探伤因端头板较薄而难以实现，一般采用磁粉对焊缝表面进行外观检查。

5）、沉桩到位率控制

管桩没有沉入到设计位置，需要截桩，既浪费材料，增加额外的桩头处理费用，而且会导致桩身承载力降低。

设计及施工过程中，采取合理的技术措施，在满足承载力的要求下尽可能的将管桩沉入到设计标高位置。

选择合适型号的压桩机械。

根据正式工程桩施工前的试验桩资料、地质土层分布情况、桩端持力层土质情况选择合适的压桩力既选择合适型号的压桩机械,避免压力较小导致管桩压不到设计标高。

降低挤土效应带来的不良影响。

由于桩体间距过小、压桩顺序不合理，地下水孔隙压力大均容易导致基础土阻力增大，管桩压不到设计位置。

缩短送桩时间。

压桩作业在进入硬土层时，压桩时应控制施工停歇时间，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。

6）、终压值的确定

静压法沉桩方式要注意最终压力值的控制。

对于停止压桩的控制一般有两个指标，一个是设计桩顶标高，一个是最终压力值。

两个指标可双控也可实现某一值即可停止压桩。

设计标高根据实际测量，即可控制。

最终压力值一定程度上反应地基承载力，设计通过对地基土层的承载力分析，进行桩长及直径的设计，并根据沉桩方式、桩端持力土层的影响系数以及试桩提供的实测压力值及承载力值，进行综合分析确定。

当桩顶标高难以达到设计要求，一般在达到设计压力值并恒压稳定后，即可停止压（送）桩。

7）、降低挤土效应危害的措施

管桩在压入土中后，会将桩身周围的土体向旁侧挤压，而占据原来地基土的空间，尤其在桩位较密集或者靠近既有结构的位置，容易因原土体被扰动而产生土体隆起，导致管桩上浮，同时挤土效应产生的水平压力容易导致桩身产生水平方向的挠曲变形，影响桩体承载力。

如果附近有建筑物或地下管网，容易遭到破坏。

预制桩挤土效应是无法完全消除的，只能通过一定的措施降低挤土效应带来的危害。

设计方案可采取合适的桩间距、开口型桩尖降低挤土效应。

施工中合理安排施工顺序，先施工中间后施工四周位置的管桩、先施工靠近建筑物一侧的管桩后施工远离建筑物的管桩、先施工长桩后施工短桩，或采用间隔跳打法；为了减少挤土效应可采用预钻孔再压桩，根据需要控制钻土的深度及直径，一般为管桩长度及深度的2/3；为减少挤土效应，采用二次送桩的方式减缓挤土效应，既一个承台的管桩统一打到地表高度，然后再一起集中送桩。

也可事先在建筑物周边设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，设置隔离板桩或地下连续墙、开挖地面排土沟等消除挤土效应给周围建筑物造成影响。

6.3、成桩检测

压桩结束后，需要对桩基进行检测，桩基检测依据设计要求采用《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）及《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）进行。

检测的项目主要有桩身的完整性质量检测、单桩竖向抗压极限承载力检测。

桩身质量检测，主要通过现场低引变反射波法进行，目的是对桩身缺陷进行判定，对桩身质量进行分级。

根据规范分为四个等级，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类桩。

其中Ⅰ类桩为桩身质量优良桩；Ⅱ类桩为合格桩；Ⅲ类桩为明显质量缺陷桩，需要与相关单位研究，确定处理方案或继续使用，按要求修补后或经研究可继续使用的视为合格桩；Ⅳ类为不合格桩。

小应变动力检测数量，按规范要求抽检不少于20％且不少于10根。

单桩承载力检测，主要通过现场静荷载试验以及高应变动力检测进行，主要检测单桩承载力是否满足设计要求。

静荷载试验检测数量，按规范要求随机抽检总桩数的1％且不少于3根，因为是破坏性试验一般静载试验对施工前的试桩进行；对正式工程桩采取高应变动测，检测数量为总桩数的2%，且不少于10根。

由于管桩施工完毕后，单桩承载力没有完全达到设计承载力强度，需要7天以上的嵌固期，故单桩承载力检测宜在成桩后10-20天范围内进行。

7、施工注意事项：

（1）第一节管桩起吊就位插入地面的垂直度偏差不得大于1.0％，并宜用长条水准尺或其它测量仪器校正；必要时，宜拔出重插。

施打中，桩锤、桩帽、桩身中心线应重合，当桩身倾斜率超过0.8时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入硬土层后，严禁用移动桩架等强行回拔的方法纠偏。

（2）在较厚的粘土、粉质粘土层中打管桩，不宜采用大流水打桩施工方法，并将每一根桩一次性连续打到底，尽量减少中间休歇时间。

（3）如实、及时、准确地做好管桩施工记录。

8、常见的质量问题及防治对策

8.1、挤土效应和振动影响

原因分析：

静压法施工预应力管桩属于挤土类型，往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应；桩机施工过程中焊接时间过长；桩的接头较多而且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层；施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效应。

防治方法：

（1）控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小50－100MM，深度宜为桩长的1/3－1/2，施工时应随钻随打；或采用间隔跳打法，但在施工过程中严禁形成封闭桩。

（2）控制沉桩速率，一般控制在1m/min左右；并制定有效的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜先长后短、宜先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构，这样的施工顺序可以避免由于基坑四周的围护结构使压桩的土体无法扩散，造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来，使桩的承载力达不到设计要求，又避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果；同时应对日成桩量进行必要的控制。

（3）设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙；开挖地面排土沟，消除挤土效应。

（4）沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护，对靠近特别重要的管线及建

筑物处可改其它桩型。

（5）控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过程，摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。

同时，应避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。

桩机施工时应注意同一承台内的群桩，需接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生土压力以及水压力效应较大时，对整体桩身产生剪切破坏；同时应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破坏。

8.2．沉桩时遇到浅层障碍无法继续沉桩

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，然后在孔内插桩后沉桩，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。

8.3．斜桩

原因分析：

（1）静压桩机机械维修不及时，如液压系统漏油导致桩机支撑下滑；

（2）静压桩机自重加配重总重量大，桩机基础如不平整坚硬，沉桩过程中，桩机容易产生不均匀沉降，桩身极易发生偏移；

（3）施工中桩身不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上；

（4）接桩时桩身、桩帽不在同一直线上；

（5）施工顺序不当，导致应力扩散不均匀；尤其是有地下室深基坑的承台相邻桩身过近过密，使先施工的一边已有孔洞，再施工一面时桩身极易滑动。

（6）沉桩过程中遇到大块坚硬物，把桩挤向一侧；

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

（8）桩布置过多过密，沉桩时发生挤土效应；

（9）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：

（1）静压桩桩机施工前注意机械设备的维修，以避免影响施工质量；

（2）场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降，静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重达500吨以上，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩位的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行局部回填平整，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工要求。

（3）施工过程中要严格控制好桩身垂直度，重点应放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5％，桩帽、桩身及送桩杆应在同一直线上，沉桩时宜设置经纬仪在两个方向上进行校准。

（4）尽量减少接桩，预制管桩接头不宜超过3个，接桩宜在桩尖进入硬土层后进行。

接桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于2mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。

（5）制定合理的施工顺序，桩基施工后的孔洞应及时回填，施工过程中加强对垂直度的控制。

（6）当遇到障碍物时应及时排除后再进行沉桩；沉桩时发现不垂直应及时纠正，必要时应把桩拔出重打，桩进入一定深度后，不宜采用移动机架进行校正，以免发生断桩，应采取其他措施。

（7）采用预钻孔法时，严格控制钻孔垂直度。

（8）合理布置桩位，桩与桩的中心距不小于3倍桩径。

（9）桩基施工后应在停歇期后再进行基坑开挖施工，基坑开挖应分层均匀进行，必须加强围护措施，防止土体对桩的侧压力在桩身上产生附加弯矩，以确保桩基工程的桩身结构的完整性。

8.4、桩身破坏：

原因分析：

（1）施工过程中由于斜桩现象的出现或桩端、送桩杆不平整导致桩端应力集中，使桩帽滑落或桩头爆裂。

（2）桩机施工压力值超高。

（3）桩机施工过程中桩机擅自移动机架进行校正桩位、桩身垂直度，导致桩身断裂；施工结束后人工凿桩野蛮施工以及桩机施工后不合理的土方开挖。

（4）桩身材料质量；

防治方法：

（1）选用桩机合理有效的施工方法，控制桩身的垂直度，避免斜桩的发生。

（2）控制好桩机施工终止条件，对纯摩擦桩，终止条件宜以设计桩长为控制条件；对长度大于21m的端承摩擦桩，宜以设计桩长控制为主，终压力值作对照；对长14—21m静压桩，应以终压力达满载值为控制条件，开挖后采用截桩处理；当压力值未能达到设计要求，但桩顶标高已达到设计标高，宜继续送桩（1m范围内），直至压力值达到设计要求，施工结束后及时与设计单位联系，出具处理方案。

（3）桩机施工结束后合理的进行土方开挖以及凿桩施工，必须强调土方开挖过程中的施工质量与水平，将直接关系到桩基成功的关键，施工过程中要慎之又慎。

（4）施工过程中应加强对桩身原材料的检查验收。

施工中发生桩身破坏，宜采用小应变等有效的手段检测桩身情况，确定处理方法。

7.5、桩身抬高

原因分析：

施工过程中由于挤土效应可能引起局部桩身抬高，尤其是端承桩或端承摩擦桩会由此引起基础不均匀沉降。

防治方法：

（1）桩基完成后宜对桩身进行复压1—2次，甚至多次，即所谓“跑机”。

同时，桩基完成以后应在嵌固期后才能进行土方施工，嵌固期根据土质有不同要求，一般7～21天。

（2）桩基施工完成后宜进行必要的静载检测，以检验是否达到设计要求。

9、安全环保措施、文明施工

9.1.对施工人员进行安全环保培训和考核，增强安全环保意识；特殊工种持证上岗。

9.2.制定安全技术措施并进行交底。

9.3.现场电气配电线全部采用三相五线制。

做好机械漏电保护，防潮防雨设施，一机一闸，闸箱上锁。

确保用电作业安全；机电设备维修时必须要切断电源后无电方能操作。

9.4.打桩土要及时清理运至弃土场，打完桩后及时清理桩周水泥浆，清除浮碴，集中处理，以免污染地表及周围环境。

9.5.施工现场树立施工标志牌，材料分批次堆放整齐并标识，做到统一布置，有条不紊、文明施工。