(1)引孔直径不宜超过管桩直径的0.9倍,并应采取防塌孔的措施,引孔深度不宜超过12m;
(2)宜采用长螺旋钻机引孔,长螺旋钻机可钻进穿透强风化花岗岩层、较高强度硬夹层或孤石,垂直偏差不宜大于0.5%;
(3)当引孔需穿过硬夹层时,引孔直径可取桩径D-20mm;当引孔进入击数较高强风化岩层较深时,可采用等直径引孔;
(4)引孔宜进入持力层1m以减少挤土效应,引孔直径可取桩径D-50mm;
(5)对于持力层较斜、非软弱土层较薄、挤土效应明显等管桩“慎用场地”情况,引孔施工法应结合场地类型、沉桩方式及桩尖形式确定施工措施。
说明:预钻孔(引孔)是管桩施工时常采用的措施,用以穿透硬夹层、孤石,减少挤土效应,亦可增加桩的入土深度。根据工程经验和实际情况,引孔的直径应根据现场的土质情况、桩直径、桩的密集程度等因素确定,引孔直径一般可以比管桩直径小10cm或5cm,必要时也可等直径引孔。一般情况下,引孔深度不宜超过12m,考虑引孔过深时的孔垂直度偏差不易控制,出现引孔偏斜时很难纠偏,容易发生桩身折断事故。当引孔进入击数较高强风化岩层较深时,应注意即使引孔直径较大(桩径D-20mm),仍可能出现沉桩难以至孔底(即“吊脚桩”)的情况,必要时可以采用等直径引孔;引孔内积水时,宜采用开口型桩尖,若用封口型桩尖,也可能出现吊脚桩的不利情况。
【预应力管桩基础浮桩、送桩、复打(压)】
(1)采用2~2.2倍单承载力特征值R静载试验时,沉降量可控制在15~25mm;
(2)桩上浮量<10mm,对单承载力和沉降量(15~25mm)影响很小,可以不复打(压);
(3)桩上浮量为10~20mm,对单桩承载力影响较小但沉降量可能偏大时,宜复打(压);
(4)桩上浮量>20mm可能对单桩承载力和沉降量都影响较大,现场各方应共同研究措施;
(5)可能会产生浮桩的范围需复打(压)时,送桩长度不宜大于1m;
(6)浅层土属于软弱土层时,慎用静压式复压;已截桩头时,慎用锤击式复打;
(7)不需复打(压)范围的送桩深度:锤击式宜不大于2m,如果施工过中判定送桩时动力消失不明显,可控制不大于3m;静压式施工时宜不大于6m。
【引孔预应力管桩施工工艺】
1工程概况
2初步工艺选择
经调查类似工程,本工程可采用的桩基础有三种形式:①预制PHC管桩②人工挖孔桩③旋挖灌注桩。对三种工艺的测算对比如下:
成本方面,采用预制PHC管桩需865万元,采用人工挖孔桩需1452万元,采用旋挖灌注桩需1374万元,预制PHC管桩最经济。
安全文明施工方面,预制桩现场不需要泥浆池,工人也不需要下到孔底,安全文明施工方面也更胜一筹。
经过经济、工期、安全文明施工对比后,初步计划选用预制PHC管桩,为端承桩。
主要工程量,PHC-400AB-95型312根,PHC-500AB-100型983根,PHC-600AB-110型1360根,三种桩型共2655根。单桩承载力分别为1200kN、1800kN、2500kN,桩端持力层均为中风化泥岩,且桩端进入持力层不小于0.5m,有效桩长为6m。
初步施工工艺:测量放线——桩机就位——打桩——接桩——封底
3试桩
对三种规格的桩型分别做了三根试桩,在试桩过程中发现,按常规PHC管桩施工方法,以最后三阵的贯入度控制收锤,承载力满足设计要求,但桩身入土深度不能满足设计要求,还差1.5m。继续锤击,桩头均发生破裂。结合《建筑桩基技术规范》,经过设计院同意后,有两种解决办法:①改成旋挖灌注桩②在打桩前,先用旋挖钻机引孔,进入中风化岩层,这样管桩方可达到设计深度。
本工程计划采用TRM200旋挖钻机引孔,设计为PHC-400AB-95型的管桩引孔成孔后直径为350mm,设计为PHC-500AB-100型的管桩引孔成孔后直径为450mm,设计为PHC-600AB-110型的管桩引孔成孔后直径为550mm。
引孔深度的要求:引孔需进入中风化岩层300mm以上。在达到预定深度时,需有专人查看岩样情况,确保进入持力层的深度。
引孔措施将增加费用206万元,但该方法仍比旋挖灌注桩经济,施工速度占优,且桩身位置和垂直度因为有引孔的引导,质量更有保障,所以选择了第二种方法。试桩可行后,开始大面施工。
4施工准备
(1)绘制整个工程的桩位编号图,确定施工顺序,对每一根管桩,计算出理论桩长、入土标高、引孔深度。(2)将场地标高降至承台顶标高以上500mm。(3)做好场地降排水措施。(4)选定管桩供应单位。(5)预备8台HD-62型柴油锤打桩机。
5施工工艺和方法
5.1施工工艺
测量放线——钻机引孔——桩机就位——打桩——接桩——封底
5.2施工方法
5.2.1测量放线
(1)以测绘院提交的测量控制基准点为控制点,建立闭合导线控制网,闭合导线控制网建立在场地四周;(2)由专职测量人员分批测定标出场地的桩位,其编差不及大于20mm。
5.2.2钻机引孔
桩位放线并复核完成后,旋挖钻机就位,钻机必须水平、稳固,确保施工中不发生倾斜、移动、沉陷。特别需要注意控制引孔深度。
5.2.3桩机就位
本工程计划采用的打桩设备为HD-62型柴油锤打桩机,共8台,按计划依次入场。管桩施工控制以贯入度为准,桩长为辅。
5.2.4打桩
(1)打桩机械按预先的打桩顺序就位后,第一节前桩起吊后,马上焊好桩尖(因引孔内有水,如不焊桩尖,在打桩过程中,孔内水进入桩芯内,桩芯内的水无法释放,就会造成桩芯内水的压力增大,从而导致桩头涨爆),桩就位插入地面后,认真检查桩位及桩身垂直度偏差,桩位偏差不得大于20mm。
(2)施打过程中,应保持桩锤、桩帽和桩身的中心线在同一条直线上,宜重锤低击,锤击高度控制在1.8m~2m。
(3)群桩基础应从中心位置向外施打,承台四周边缘的桩宜待其他桩全部打完后,重新测定桩位再立桩施打。
(4)收锤控制以贯入度为主,桩长为辅。400mm、500mm桩最后3阵(每阵10锤)每阵的貫入度不大于25mm,600mm的桩不大于20mm。
(5)需将管桩打入地面以下的,通过送桩器送桩。
5.2.5接桩
由于部分区域中风化泥岩埋深较深,单节桩在送桩后仍无法满足贯入度要求时,采用焊接的方法。
5.2.6封底
为防止桩端水软化持力层,在终桩后12h内往桩孔中灌注高不小于2m的C20混凝土封底。
6塌孔的解决办法
钢护筒采用10mm厚钢板制作,护筒内径为680mm,护筒长度为6m,护筒配备40套,根据施工进度,逐步安排进场。
护筒定位时应先对桩位进行复核,然后以桩心为中心,定出相互垂直的十字控制桩线,吊放入护筒,保证护筒中心位置与桩中心偏差小于20mm。
使用振动锤压沉钢护筒。护筒长度较长,在振沉过程中可能会因振动而使护筒倾斜。在振沉过程中安排专人用水平尺进行垂直度检查,每下去2m检查一次,发现异常情况及时纠偏,并反复提升、下沉进行纠正。振沉结束后,安排测量人员对护筒中心及桩位进行复核检查,保证桩位偏差在设计允许范围。如测量人员发现护筒中心与桩位偏差超过设计要求,应拔起重新振沉。护筒沉入地面后护筒顶标高应高于施工面200mm~300mm。
打入护筒后,进行旋挖机引孔,引孔按前述引孔工艺进行,引孔完成后对孔进行回填,回填后拔出钢护筒吊至下一桩位施工。
此项措施将增加费用124万元,对总工期无影响。
7最终的施工工艺
测量放线——下钢护筒——钻机引孔——回填并拔出钢护筒——桩机就位——打桩——接桩——封底
8达到的效果
本工程桩基础共发生费用1195万元,比旋挖灌注桩经济179万元,比人工挖孔桩经济257万元。工期方面,按原定计划,在两个月内完成了桩基础施工。质量方面,桩身位置和垂直度因为有钢护筒和引孔的引导,得到了更好的控制。桩身完整性检测和静载试验全都合格,满足设计要求。该工艺得到了参建各方的一致认可。
9结语
综上所述,采用预应力管桩加钻机引孔和钢护筒工艺,相比旋挖灌注桩和人工挖孔桩在经济性、施工速度、安全文明施工、成型质量方面均有较大的优势。在传统预制桩无法满足设计要求的情况下,可以酌情借鉴本工艺。
【广东高层住宅结构设计统一技术措施】
广东省建筑设计研究院《高层住宅结构设计统一技术措施》(清晰版)GDA003-2012,下载方法如下: