锤击管桩施工工法.docx

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锤击管桩施工工法

锤击预应力高强混凝土管桩施工工法

编写单位：

中冶京唐路桥工程公司

日期：

2007年11月

目录

前言2

1工法特点2

2适用范围2

3工艺原理3

4工艺流程及操作要点3

5材料与设备7

6质量控制8

7安全措施9

8环保措施10

9效益分析11

10工程实例11

前言

预应力高强混凝土管桩（PHC桩）因其单桩承载力高，施工周期短等特点，在我国乃至世界建筑领域的地基处理工程中被越来越广泛的应用。

 在承德新新钒钛钢铁有限公司工程、中冶京唐曹妃甸工业园工程、唐山中厚板材有限公司一期配套项目3500mm中厚板工程中我们采用了锤击管桩进行桩基础施工，经检验证明该工艺是成功的，并取得了较好的经济效益和社会效益。

1工法特点

1.0.1应用范围广

在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩的承载能力，单桩可接成任意长度，不受施工机械能力和施工条件局限，既适用于多层建筑，也适用于50层以下的高层建筑。

1.0.2质量可靠

桩体采用工厂化生产，其混凝土强度等级不低于C80，单桩承载力高，桩身质量可靠。

只要严格执行沉桩操作规程，成桩质量较好，沉桩后桩长和桩身质量可用直接手段进行检测。

桩身耐锤击和抗裂性好，穿透力强。

1.0.3造价低廉

管桩单位承载力造价较低，仅为钢桩的1／3-2／3，为灌注桩的3/4，并节省钢材。

1.0.4环保性高

施工速度快，文明施工，无泥浆排放。

2适用范围

锤击管桩适用性较强，多用于粉土、粘土、人工填土、淤泥质土、砂土、黄土等土层中。

预应力管桩最适宜用在基岩埋藏深、强风化岩层或风化残积土层厚的地质条件。

管桩的穿透能力一般说是很强的，但有一些地质条件是不宜使用的，如：

石灰岩地层不宜应用、孤石和障碍物多的地层不宜应用、有坚硬隔层时不宜应用或慎用。

3工艺原理

由打桩架和筒式柴油锤组成该工艺主要施工设备，打桩架实际是一台打桩专用的起重和导向设备，桩锤用来产生沉桩所需的能量。

锤的冲击体在圆筒形的气缸内，根据二冲程柴油发动机的原理，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，使桩体逐渐沉入土层中。

4工艺流程及操作要点

4.1工艺流程

图4.1.1工艺流程图

4.2操作要点

4.2.1施工准备

1整平场地，清除桩基范围内的高空、地面、地下障碍物；架空高压线距打桩架不得小于10m；修设桩机进出、行走道路，做好排水措施。

2按图纸布置进行测量放线，定出桩基轴线，先定出中心，再引出两侧，并将桩的准确位置测设到地面，每一个桩位打一个小木桩；并测出每个桩位的实际标高，场地外设2~3个水准点，以便随时检查之用。

3检查桩的质量，将需用的桩按平面布置图堆放在打桩机附近，不合格的桩不能运至打桩现场。

4选择打桩设备

1）桩架的选择

桩架的型号、安装和准备工作对打桩效率有很大影响。

主要分为三点支撑履带打桩机或步履式打桩机。

打桩机的桩架由支架、导向杆、起吊设备、动力设备、移动装备等组成，桩架分节组装，选择桩架高度按桩长+滑轮组高+桩锤帽高度+起吊移位高度的总和另加0.5～1m的富余量。

打桩机的桩架必须具有足够的承载力、刚度和稳定性，并应与所挂桩锤相匹配。

本工法桩架选用DH558型履带行走式桩架，其最大特点是移动灵活，使用方便，运行机构为履带，对路面要求比较低。

2）桩锤的选择

选择桩锤时，必须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、入土长度、结构形式以及土质等条件，并掌握各种锤的特性。

桩锤的夯击能量必须克服桩的贯入阻力，包括克服桩尖阻力、桩侧摩阻力和桩的回弹产生的能量损失等。

如果桩锤的能量不能满足上述要求，则会引起桩头部的局部压曲，难以将桩送到设计标高。

桩锤分为落锤、气动锤、柴油锤、液压锤等类型。

以上几种桩锤中，柴油锤爆发力强，锤击能量大，功效高，锤击作用时间比自由落锤作用时间长，因此锤击应力相应低一些，冲击体冲击距离（原距）随桩阻力的大小而自动调整，比较适合于管桩的施打。

针对承德、京唐港、曹妃甸工程的特点，主要选用8.0t、5.0t筒式柴油锤。

3）桩帽和垫层

桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性。

桩帽宜做成圆筒型，套桩头用的筒体深度宜为35～40cm。

内径应比管桩外径大2～3cm，并设有导向角与桩架导轨相连，保证与柴油锤的中心线重合。

桩帽应设有桩垫层和锤垫层两部分。

“锤垫”设在桩帽的上部，是保护柴油锤和桩头的，一般用竖纹硬木或盘圆层叠的钢丝绳制作，厚度宜取15～20cm。

“桩垫”设在桩帽的下部套筒的里面，与管桩顶部相接触，它可以延长锤击作用时间，降低锤击应力，保护桩头，一般是用麻袋、硬纸板、水泥纸袋、胶合板等材料制作，要求厚度均匀，软硬合适，锤击后压实厚度不应小于12cm。

4）送桩器

送桩器宜做成圆筒形，并有足够的强度、刚度和耐打性。

长度宜做成送桩深度的1.5倍，应与管桩匹配，本工法采用套筒式送桩器，套筒深度宜取250～350mm，内径应比管桩外径大20～30mm。

5检查打桩机设备及起重工具；进行设备架立组装和试打桩。

在桩架上设置标尺或在桩的侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。

6打桩场地建（构）筑物有防震要求时，应采取必要的防护措施。

7学习、熟悉桩基施工图纸，并进行会审；做好技术交底，特别是地质情况、设计要求、操作规程和安全措施的交底。

4.2.2测量定位

测定桩位时，应有专职测量员在桩位中心打入一根长约30cm的细钢筋，露出地面约5～8cm并扎红布条作为“样桩”。

4.2.3底桩就位，对中、调直

管桩就位时，由于其重量轻、节长较短，一般应用单点吊装。

吊桩时应先将桩头送入桩帽，再用人工辅助桩管下端将桩尖对中“样桩”。

并注意保证桩身垂直度偏差不得大于0.5％，还应使桩身、桩帽和桩锤的中心线重合。

4.2.4锤击沉桩

1在预应力管桩施工时，要特别注意安全。

打第一节桩时必须采用桩锤自重或冷锤（不挂档位）将桩徐徐打入，直至管桩沉到某一深度不动为止，同时用仪器观察管桩的中心位置和角度，确认无误后，再转为正常施打，必要时，宜拔出重插，直至满足设计要求。

2正常打桩宜采用重锤低击，打桩顺序应根据桩的密集程度及周围建（构）筑物的关系确定：

1）若桩较密集场地且距周围建（构）筑物较远，施工场地开阔时宜从中间向四周进行。

2）若桩较密集场地狭长，两端距建（构）筑物较远时，宜从中间向两端进行。

3）若桩较密集且一侧靠近建筑物时，宜从毗邻建筑物的一侧开始，由近及远地进行。

4）根据桩入土深度，宜先长后短。

5）根据管桩规格，宜先大后小。

6）根据高层建筑塔楼（高层）与群房（低层）的关系，宜先高后低。

4.2.5接桩

预应力管桩的接头，用端头板四周一圈开坡口进行电焊连接。

当底桩桩头被沉至离地面0.5～1.0m时，可用钢丝刷将两个对接桩头上的泥土、铁锈刷净，露出金属光泽，然后在四周均匀对称点焊4～6点，待桩固定后拆除夹具在正式焊接。

为防止产生接桩偏斜，应用两个焊工对称操作，焊接层数不小于三层，待焊缝冷却8～10min后便可继续锤击沉桩。

4.2.6送桩

对承载力较大的摩擦端承桩，送桩深度不宜过大，否则桩头容易被打碎，桩顶位移也大。

打桩至送桩宜连续进行，防止周围土体固结，承载力增加而使沉桩困难。

4.2.7收锤

收锤标准对打桩工程质量起着至关重要的作用，收锤标准定得恰当可以满足设计要求的承载力，减少打桩破损率，保证桩身质量。

设计明确规定以桩端标高作控制的摩擦桩，除应保证设计桩长外，尚应按设计、施工等部门共同确认的收锤标准收锤。

一般情况下施工中常以最后贯入度作为标准进行收锤，但最后贯入度是受外界影响较大的一个变量。

柴油锤型号不同，贯入度不一样；桩长不同，贯入度不同；不同时间测得的贯入度不同；因此，收锤标准应根据场地工程地质条件、单桩承载力设计值、桩入土深度、总锤击数、每米沉桩锤击数及最后1m沉桩锤击数、桩端持力层的岩土类别及桩尖进入持力层深度等指标给出。

正常情况下，最后贯入度不宜小于20mm／10击；当持力层为较薄的强风化岩层且上覆土层较软弱时，最后贯入度可适当减少，但不宜小于15mm／10击。

4.3桩与基础的连接

桩与基础的连接是整个基础施工中的关键工序之一，必须认真进行，具体参照《预应力混凝土管桩图集》（03SG409）施工。

5材料与设备

5.1材料

5.1.1桩体

PHC－AB－600（110）、PHC－AB－500（100）、PHC－AB－400（80）

5.1.2桩尖

开口型桩尖，具体参照《天津市工程建设标准设计图集》（02G10）。

5.2机具设备

本工法需要的主要机具设备为：

DH558打桩架4台；筒式柴油锤6个（8.0t4个、5.0t2个）；15t吊车2台；推土机1辆；接桩电焊机具8套、送桩器4个。

6质量控制

本工法质量标准按《预应力钢筋混凝土管柱桩施工技术规程》（YBJ235-91）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《工程测量规范及条文说明》（GB50026-93）执行。

6.1预应力管桩质量检验标准

6.1.1成品桩质量

外径无蜂窝、露筋、裂缝、色感均匀、桩顶处无空隙。

桩径±5mm、管壁厚度±5mm、桩尖中心线＜2mm、顶面平整度10mm、桩体弯曲1/1000L（L为桩长），以上项目用钢尺、水平尺量测。

6.1.2桩位偏差

表6.1.2预制桩（PHC桩）桩位的允许偏差

项次

项目

允许偏差（mm）

1

盖有基础梁的桩：

1．垂直基础梁的中心线

2．沿基础梁的中心线

100＋0.01H

150＋0.01H

2

桩数为1~3根桩基中的桩

100

3

桩数为4~16根桩基中的桩

1/2桩径或边长

4

桩数大于16根桩基中的桩：

1．最外边的桩

2．中间桩

1/3桩径或边长

1/2桩径或边长

注：

H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离。

6.1.3接桩

电焊结束后停歇时间＞8.0min、上下节平面偏差＜10mm、节点弯曲矢高＜1/1000L（L为两节桩长），以上项目用秒表、钢尺量测。

6.1.4桩顶标高

偏差±50mm，用水准仪量测。

6.1.5收锤控制

1桩端（指桩的全截面）位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考。

2桩端达到坚硬、硬塑的粘性土，中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高可作参考。

3当贯入度已达到，而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认。

6.2验收要求

施工结束后应对承载力和桩体质量进行检查。

桩的静载荷试验根数应不少于总桩数的1%，且不少于3根；当总桩数少于50根时，应不少于2根；当施工区域地质条件单一，又有足够的实际经验时，可根据实际情况由设计人员酌情而定。

桩身质量的检验，对多节打入桩不应少于桩总数的20%，且每个柱子承台不得少于1根。

6.3施工质量问题分析及对策

表6.3.1预应力管桩常见施工质量问题分析及对策

常遇问题

产生原因分析

防止措施及处理方法

桩身倾斜

1、打桩机导杆不垂直。

2、施打时桩锤、桩帽、桩身中心线不在同一直线上。

3、桩垫或锤垫不平。

4、先打的桩被挤斜。

5、桩尖在土层内一侧遇石块等障碍物。

6、土层有陡的倾斜面，使桩沿斜面陡坡滑下。

1、平整铺垫施工场地，使打桩机站位水平。

2、调直对中要准确无误。

3、检查桩垫或锤垫，若有不平进行整修或更换。

4、合理选择打桩顺序。

5、障碍物不深，可挖除回填后再打。

6、须查明土层徒坡方向，采取适当措施。

桩头打坏