预应力混凝土薄壁管桩施工技术

预应力混凝土薄壁管桩施工技术

汪智明

（中铁十一局集团第一工程有限公司湖北襄樊 441104）摘要：武广客专线XXTJⅠ标二工区新咸宁车站大水塘段路基施工，主要介绍预应力混凝土薄壁管桩（PTC桩）的施工技术。

关键词：武广客专线；预应力混凝土薄壁管桩；施工技术；

1 工程概况

武广客专线XXTJⅠ标二工区新咸宁车站位于湖北省咸宁市官埠桥镇，起讫里程为DK1274+000～DK1276+136.63,长2.136m。大水塘段（DK1274+735～DK1276+800）地层岩性表层为黏土，局部夹少量砾石。下伏基岩为K2含砾砂岩、砾岩及泥岩砂岩等，棕红间灰绿色，中～厚层状，钙、泥质胶结，全～强风化厚度0～12米，其下为弱风化，溶蚀现象明显，岩溶较发育，主要以溶洞、溶槽为主，基岩面起伏大，主要的地基加固形式为先岩溶注浆，再采用预应力混凝土薄壁管桩（PTC桩），规格为ф300×55，桩长13m～17m，2.5m×2.5m布置，共设528根桩，设计单桩承载力750kN。

PTC桩特点：①自身强度高，混凝土强度C60；②单桩承载力高；③单桩可接成任意长度；④成桩质量可靠；⑤桩身耐锤击和抗裂性好，穿透力强；⑥造价低廉；⑦施工速度快。

2 管桩施工技术

2.1 施工准备

施工场地的动力供应，选用的桩机机型、数量的动力需求相匹配，其供电电缆应完好，以确保其正常供电和安全用电。雨季施工预应力管桩，其场地内设置排水盲沟，并在场地外适当位置设集水井，随时排出地表水。使场地内不集水、不软化、无泥浆。施工场地平整，其场地坡度应在10%以内，并具有与选用的桩机机型相适应的地耐力，以确保在管桩施工时地面不致沉陷过大或桩机倾斜超限，影响预应力管桩的成桩质量。在预应力管桩施工前，清除场地地下的水、电、气管线。场地的边界与周边建（构）筑物的距离，应满足桩机最小工作半径的要求，且对建（构）筑物应有相应的保护措施。对施工场地的地貌进行复测，作好记录，并对测量成果交监理核查、确认。

桩锤的选择，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、气象等条件，并掌握各种桩锤的特性。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。根据锤击沉桩动力公式[P]= [P]=(f1/m)×{(f2×E)/[e×(c/2)]}，结合大水塘段路基实际地质情况，选用了2t柴油锤。

施工组织设计和桩位测设，根据打桩施工区域内的地质情况和基础几何形状，要合理选择打桩顺序。根据桩基施工图进行桩位测设。

预应力管桩的质量检查：

⑴检查管桩生产企业是否具有准予其生产预应力管桩的批准文件。

⑵检查管桩砼的强度、钢筋力学性能、管桩的出厂合格证及管桩结构性能检测报告。

⑶对预应力管桩在现场进行全数检查：

①检查管桩的外观，有无蜂窝、露筋、裂缝；色感均匀、桩顶处无孔隙。 ②对管桩尺寸进行检查：

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 ）。

③管桩强度等级必须达到设计强度的100%，并且要达到龄期。

④管桩堆放场地应坚实、平整，以防不均匀沉降造成损桩，并采取可靠的防滚、防滑措施。 ⑤管桩现场堆放不得超过四层。 2.2 预应力管桩的施工 2.2.1 施工工艺

桩位放样→桩机就位→吊桩→对中→焊桩尖→打第一节桩→接桩→打第n 节桩→终桩→送桩→（截桩）。 2.2.2 打桩

⑴打桩顺序，应遵循减少挤土效应，避免管桩偏位的原则。一般说来，应注意：先深后浅，先大后小；应尽量避免桩机反复行走，扰动地面土层；循行线路经济合理，送桩、喂桩方便。根据大水塘的地质情况，我们采用由小里程至大里程、从左至右，蛇形顺序打桩(如下图所示)。打桩施工中，对有无挤压情况造成测放桩位偏移，应经常复核。

PTC桩

打桩顺序小里程方向

大

里程方向

打桩顺序在布置图

⑵在打入过程中修正桩的角度较困难，因此打好第1节桩至关重要。首先要调平机台，管桩打入前要准确定位、对中，在打桩过程中，用经纬仪和吊线锤在互相垂直的两个方向，监控桩的垂直度，其垂直度偏差不宜大于0.5%。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整。经纬仪应设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。 ⑶刚进入时因地层较软，桩的下沉量可能较大，采取低提锤，轻打下。随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度及打击力渐增。

⑷在桩穿过溶洞时，要特别注意观察沉桩速度，如果沉桩速度突然加快，那是因为桩在穿过岩溶注浆未注满的溶洞，这时要立即停止打桩，同时跟业主、监理及设计院勾通，采取重新注浆后再打桩或是先打完桩再注浆的措施处理。

⑸在桩穿过溶槽及起伏较大的基岩时，可能会出现两种情况：一是桩身突然出现较大的偏位，这是因为桩位正好在溶槽及坡度较大的基岩坡面上，打桩时出现了横向滑移；二是突然快速下沉0.5m 左右而停止，再打时贯入度几乎为零，这是由于溶槽或基岩的坡面太大，出现断桩。出现这两种情况时，立即停止打桩，同时跟业主、监理及设计院勾通，采取在周围补桩的办法处理。

⑹在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身保持在同一轴线上，尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩受弯破裂。打桩施工中，每根桩必须连续一次打完，不能中断。

⑺合理调配管节长度，尽量避免接桩时桩尖处于或接近硬质岩层。每根桩的管桩接头数不宜超过4个；同一相邻横截面的接头位置应相互错开。

⑻桩打好后桩头高出地面的部份应及时截除，避免机械碰撞。截除采用锯桩器截割，严禁用大锤横向敲击或扳拉截断。

⑼对需要送桩的管桩，送至设计标高后，其在地面遗留的送桩孔洞，应立即回填覆盖，以免桩机行走时引起地面沉陷。

⑽PTC桩的垂直度偏差不大于1%。同时做好打桩记录，即填写沉桩记录表。

沉桩记录表

线里程第页共页

2.3 接桩

⑴接桩时上下节桩段保持顺直，错位偏差不应大于2mm。上下端板表面上的泥土、油污、铁锈等要用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。

⑵接桩最佳位置为下节桩的桩头距地面1～1.2m左右。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，便于上桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊4～6点加以固定，然后拆除导向箍。

⑶为保证接桩的焊接质量，电焊条用E43，应具有出厂合格证。电焊工应持证上岗，方可操作。施焊时，先在坡口周边先行对称点焊4～6点，再分层施焊，施焊由两个焊工对称进行。施焊第一层时，适当加大电流，加大熔深。焊接层数不得小于3层，内层焊渣必须清理干净后方可在外层施焊。焊缝应饱满连续，焊接部分不得有咬边、焊瘤、夹渣、气孔、裂缝、漏焊等外观缺陷，焊缝加强层宽度及高度均大于2mm。焊接不同层时选用ф3.2～ф5.0不同粗细的E43型焊条。

⑷尽可能缩短接桩时间，焊好的桩接头应自然冷却后，方可继续打桩，自然冷却时间不少于8分钟。

2.4 终桩

⑴其终桩的技术参数一般采用双控，根据设计要求，采用以贯入度控制为主、标高控制为辅或者相反。

⑵终桩的桩顶标高，用水准仪精确控制，其偏差为±50mm。

3 注意事项

(1)进场管桩加强检查验收工作。

(2)打桩施工过程中，对周围变形进行监测，并做好原始记录。

(3)在PTC桩施工中，如遇到下列情况之一时，立即暂停打桩，查明原因，并及时与设计、业主及监理等有关方研究、处理：

①沉降量突然增大；

②桩身混凝土剥落、破碎；

③桩身突然倾斜、跑位，桩周涌水；

④地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大；

⑤单桩承载力已满足设计值，压桩长度未达到设计要求；

⑥当落锤高度已达到规定最大值，每击贯入度小于或等于2mm，沉桩深度还未达到设计要求。

(4)预应力管桩施工结束后，对桩基做承载力检验及桩体质量检测。承载力检测的桩数不应小于总数的1%，且不少于3根。其桩体质量检测不应少于总数的20%，且不少于10根。

(5)土方开挖时，应加强对管桩的成品保护。如用机械开挖土方，更应加强保护。土方开挖，在压桩后不少于15天进行。

(6)雨季施工预应力管桩，操作人员有相应的防雨用具。各种用电设施，要检查其用电安全装置的可靠性、有效性，防止漏电或感应电荷可能危及操作人员的安全。

参考资料：

1.《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002；作者：中铁三局集团有限公司；标准代号：TB10203-2002；标准名称：铁路桥涵施工规范；出版者：中国铁道出版社；出版年份：200

2.6。

2.《建筑桩基技术规范》JGJ94-94；作者：中国建筑科学研究院；标准代号：JGJ94-94；标准名称：建筑桩基技术规范；出版者：中国建筑工业出版社；出版年份：1995.9。

3.《建筑地基基础施工质量验收规范》GB50202-2002；作者：上海市建设和管理委员会；标准代号：GB50202-2002；标准名称：建筑地基基础施工质量验收规范；出版者：中国计划出版社；出版年份：2002.4。

4.《铁路工程施工安全技术规程》TB10401-2003；作者：铁道部；标准代号：TB10401-2003；标准名称：铁路工程施工安全技术规程；出版者：中国铁道出版社；出版年份：2006.1。

汪智明（1978.1），男，助理工程师，本科学历，2003.7毕业于西南交通大学，隧道专业。通讯地址：湖北省襄樊市航空路43＃。联系电话：131********