建筑施工之先张预应力管桩施工

建筑施工之先张预应力管桩施工

7-2-6-1 桩规格与适用条件

先张预应力管桩，简称管桩，系采用先张法预应力工艺和离心成型法，制成的一种空心圆柱体细长混凝土预制构件。主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成如图7-60所示。

图7-60 预应力管桩示意

1-桩身；2-钢套箍；3-端头板；

D-外径；t-壁厚

管桩按桩身混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩（代号PC桩）和预应力高强混凝土管桩（代号PHC桩），前者强度等级不低于C60；后者不低于C80。PC桩一般采用常压蒸汽养护，脱模后移入水池再泡水养护，一般要经28d才能使用。PHC桩，一般在成型脱模后，送入高压釜经10个大气压、180℃左右高温高压蒸汽养护，从成型到使用的最短时间为3~4d。

管桩规格按外径分为300mm、400mm、500mm、550mm、600mm、800mm和1000mm 等，壁厚由60~130mm。每节长一般不超过15m，常用节长8~12m，有时也生产长达25~30m的管桩。

预应力管桩具有单桩承载力高，桩端承载力可比原状土提高80%~100%；设计选用范围广，单载承载力可从600kN到4500kN，既适用于多层建筑，也可用于50层以下的高层建筑；桩运输吊装方便，接桩快速；桩长度不受施工机械的限制，可任意接长；桩身耐打，穿透力强，抗裂性好，可穿透5~6m厚的密实砂夹层；造价低廉，其单位承载力价格仅为钢桩的1/3~2/3,并节省钢材。但也存在施工机械设备投资大，打桩时振动、噪声和挤土量大等问题。适用于各类工程地质条件为粘性土、粉土、砂土、碎石类土层以及持力层为强风化岩层、密实的砂层（或卵石层）等土层应用，但不适用于石灰岩、含孤石和障碍物多、有坚硬夹层的岩土层中应用。

7-2-6-2 打（沉）桩工艺方法要点

1．预应力管桩沉桩方法较多，目前国内主要采用锤击法，多采用爆发力强、锤击能量大、工效高的筒式柴油锤沉桩。但这种锤工作时振动和噪声大，有的地区如广东还采用大吨位静压预应力管桩施工工艺，采用4000~6800kN静力压桩机，可压φ500、φ550mm的管桩到设计持力层；亦有的采用预钻孔后植桩的施工工艺，先用长螺旋钻机引孔，然后用打（压）桩机将管桩打（压）到设计持力层。

2．预应力管桩常用打（沉）桩工艺流程如图7-61所示。

图7-61 预应力管桩施工工艺流程

（a）测量放样、桩机和桩就位对中调直；（b）锤击下沉；（c）电焊接桩；

（d）再锤击、再接桩，再锤击；（e）收锤，测贯入度

1-打桩机；2-打桩锤；3-桩；4-接桩

3．管桩施工应根据桩的密集程度与周围建（构）筑物的关系，合理确定打桩顺序。一般当桩较密集且距周围建（构）筑物较远，施工场地较开阔时，宜从中间向四周对称施打；若桩较密集、场地狭长、两端距建（构）筑物较远时，宜从中间向两端对称施打；若桩较密集且一侧靠近建（构）筑物时，宜从毗邻建（构）筑物的一侧开始向另一方向施打。若建（构）筑物外围设有支护桩，宜先打设工程桩，再后打设外围支护桩。根据桩的入土深度，宜先打设深桩，后打设浅桩；根据管桩的规格，宜先大后小，先长后短；根据高层建筑塔楼（高层）与裙房（低层）的关系，宜先高后低。

4．管桩施打应合理选择桩锤，桩锤选用一般应满足以下要求：（1）能保证桩的承载力满足设计要求；（2）能顺利或基本顺利地将桩下沉到设计深度；（3）打桩的破碎率能控制在1%左右，最多不超过3%；（4）满足设计要求的最后贯入度，最好为20~40mm/10击，每根桩的总锤击数宜在1500击以内，最多不超过2000~2500击。

管桩施打一般多采用筒式柴油锤，其型号选用可参考表7-78。

选择筒式柴油打桩锤参考表表7-78

5．预应力管桩打（沉）桩施工工艺程序为：测量定位→桩机就位→底桩就位、对中和调直→锤击沉桩→接桩→再锤击→再接桩→打至持力层→收锤。

6．打桩前应通过轴线控制点，逐个定出桩位，打设钢筋标桩，并用白灰在标桩附近地面上画上一个圆心与标桩重合、直径与管桩相等的圆圈，以方便插桩对中，保持桩位正确。

7．底桩就位前，应在桩身上划出单位长度标记，以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩击数。吊桩就位一般用单点吊将管桩吊直，使桩尖插在白灰圈内，桩头部插入锤下面的桩帽套内就位，并对中和调直，使桩身、桩帽和桩锤三者的中心线重合，保持桩身垂直，其垂直度偏差不得大于0.5%。桩垂直度观测包括打桩架导杆的垂直度，可用两台经纬仪在离打桩架15m以外成正交方向进行观测，也可在正交方向上设置两根吊陀垂线进行观测校正。

8．锤击沉桩宜采取低锤轻击或重锤低打，以有效降低锤击应力，同时特别注意保持底桩垂直，在锤击沉桩的全过程中都应使桩锤，桩帽和桩身的中心线重合，防止桩受到偏心锤打，以免桩受弯受扭。

9．桩的接头过去多采用法兰盘螺栓连接，刚度较差。现今都在桩端头埋设端头板，四周用一圈坡口进行电焊连接。当底桩桩头（顶）露出地面0.5~1.0m时，即应暂停锤击，进行管桩接长。方法是先将接头上的泥土、铁锈用钢丝刷刷净、再在底桩桩头上扣上一个特制的接桩夹具（导向箍），将待接的上节桩吊入夹具内就位，调直后，先用电焊在剖口圆周上均匀对称点焊4~6点，待上、下节桩固定后卸去夹具，再正式由两名焊工对称、分层、均匀、连续的施焊，一般焊接层数不少于2层，焊缝应饱满连续，待焊缝自然冷却8~10min，始可继续锤击沉桩。

10．在较厚的粘土、粉质粘土层中施打多节管桩，每根桩宜连续施打，一次完成，以避免间歇时间过长，造成再次打入困难，而需增加许多锤击数，甚至打不下而先将桩头打坏。

11．当桩尖（靴）被打入设计持力层一定深度，符合设计确定的停锤条件时，即可收

锤停打，终止锤击的控制条件，称为收锤标准。收锤标准通常以达到的桩端持力层、最后贯入度或最后1m深桩桩锤击数为主要控制指标。桩端持力层作为定性控制；最后贯入度或最后1m沉桩锤击数作为定量控制，均通过试桩或设计确定。一般停止锤击的控制原则是：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；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。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，必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。

12．为将管桩打到设计标高，需要采用送桩器，送桩器用钢板制作，长4~6m。设计送桩器的原则是：打入阻力不能太大，容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。

13．管桩打（沉）桩常遇问题及预防处理方法，见表7-79。

管桩打（沉）桩常遇问题及预防、处理方法表7-79