CN112609692A - 一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，主要包括：测量定位、桩机就位、吊桩插桩、桩身对中调直、静压沉桩、接桩电焊、再静压沉桩、环保液压锤击送桩、终止锤击以及复压等步骤，将再静压沉桩之后由原来的静压送桩方法改为环保液压锤击送桩方法，施工时采用静压沉桩将管桩沉桩至持力层上部，桩顶与自然地面平齐，再使用环保液压锤将管桩送桩至设计深度。防止静力压桩机送桩时由于桩机配重太重，造成馅机，并且降低机体施工或移动时对土体的挤压，减少对已完成桩体造成的影响，提高施工质量，同时两种机械交叉施工可以加快施工进度，缩短工期。

Description

一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法。

背景技术

目前随着我国沿海城市的不断发展，越来越多的海边城市需要通过填海来扩张建筑用地，而往往填海区的地质比较复杂，且以淤泥地质为主。当地质条件不好，地基承载力较小时，就得采用桩基，将一根一根的桩打入地下，将上面建筑物的重量通过桩基传导至下层承载力高的土层(持力层)上。如果下层承载力高的土层很深，也可以利用桩基和周围土壤的摩擦力来支撑上部建筑物的重量。由于预应力管桩单桩承载力高，地质条件适应性强，单桩承载力造价便宜等原因，因此，大多数桩基都采用预应力管桩。

施工项目地处填海区，场区内大面积淤泥土质，承载力极差，大型机械无法直接进行场区施工作业，加之场地狭小、施工机械众多、交叉作业突出。而目前的预应力管桩施工方法主要采用静压沉桩和静压送桩的方法，由于静压送桩的静压力送装机的配重较重，用于开发复杂的填海用地时很难克服淤泥地质承载力差、造成桩机馅机的问题，造成预应力管桩施工工艺难度大、施工工期长、施工成本高、施工质量不佳的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，旨在解决现有预应力管桩施工工艺难度大，施工工期长，施工成本高，施工质量不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，包括：

测量定位：根据基础结构平面图，把桩位编号，使用经纬仪进行放线，采用极坐标法测放桩点；

桩机就位：合理选择静压桩桩机，并按照压桩顺序将桩机移至桩位处；

吊桩插桩：将第一节预应力管桩吊进所述桩机的夹桩器中，并对准桩位，放入土中；

桩身对中调直：所述预应力管桩的桩尖插入所述桩位后，测量所述预应力管桩的桩身垂直度，垂直度偏差不得大于0.5％；

静压沉桩：将所述预应力管桩平稳压入土中，压桩时详细记录压桩过程中的压力、桩的入土深度以及桩穿过各土层时的压力值；

接桩电焊：待所述预应力管桩的桩头距离地面0.5～1.0m时，将下节预应力管桩吊起与压入土中的所述第一节预应力管桩进行接桩，接头处通过焊接固定，接桩电焊前要先调节垂直，上节桩与下节桩中心线要重合，错位偏差不宜大于2mm；

再静压沉桩：直到将下节预应力管桩的桩顶端压到与地面平齐；

环保液压锤击送桩：用液压锤击桩机钢桩送桩器送桩，将所述预应力管桩压至设计标高，所述第一节预应力管桩的桩尖入持力层不少于1.0m；

终止锤击：根据地质资料反映的情况及单桩竖向极限承载力标准值、桩长等综合考虑终止终止锤击的条件，14吨液压锤、落锤高度300mm、连续锤击三阵、每阵贯入度分别为30mm、30、20mm方可终止锤击；

复压：按设计要求进行复压三次。

可选地，接桩电焊前上下预应力管桩端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽，焊接完成接口处无气孔，无焊瘤，无裂缝。

可选地，电焊时要分两人对称电焊，避免变形倾斜，电焊时焊缝要连续饱满，电焊完成后要自然冷却1分钟以上。

可选地，电焊采用二氧化碳气体保护焊，焊材采用二氧化碳气体保护实芯焊丝ER50-6，上下节桩的节点弯曲矢量不得大于1‰桩长。

可选地，用静力压桩机上的工作吊机自行吊桩，第一节桩带有钢板焊制十字桩尖的桩，当桩被运到压桩机附近后，采用单点起吊使桩身竖直进入夹桩的夹持钳口中。

可选地，当桩下降到桩尖离地100mm，夹紧桩身，微调静力压桩机使桩尖对准桩位中心点，并将桩压入土中0.5～1.0m，再调整桩身垂直度。

可选地，从中间开始向四周扩散进行施工，靠近临近建筑物时放慢速度，施工后期放慢速度。

可选地，每天桩机施工时间少于15小时且压桩量体积单机少于100立方米。

可选地，施工前应对桩位下的障碍物清理干净，必要时对每个桩位用钎探了解。对桩构件要进行检查，发现桩身弯曲超过规定(L/1000且≤20mm)或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用。

可选地，在桩机就位前，还需要对成品预应力管桩进行检测，检查预应力管桩的外观质量，预应力管桩直径允许偏差为±5mm，管壁厚度允许偏差为±5mm，抽蕊圆孔平面位置对桩中心线允许偏差值为5mm，桩尖中心线允许偏差值为10mm，下节或上节桩的法兰对中心线的倾斜允许偏差为2mm，中节桩两个法兰对桩中心线倾斜之和允许偏差为3mm。

本发明技术方案采用静压法将管桩沉桩至持力层上部，桩顶与自然地面平齐，再使用液压锤将管桩送桩至设计深度。防止静力压桩机送桩时由于桩机配重太重，造成馅机，并且降低机体施工或移动时对土体的挤压，减少对已完成桩体造成的影响，提高施工质量，同时两种机械交叉施工可以加快施工进度，缩短工期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中桩位编号的部分示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明提出的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法的主要步骤包括：

测量定位：根据基础结构平面图，把桩位进行编号，使用经纬仪进行放线，采用极坐标法测放桩位。

具体的，在进行桩位编号前，首先根据规划平面图及测绘大队提供的红线图四角点放出建筑物控制点，控制轴线，控制点必须远离施工现场，以免打桩时发生移位。同时在已建建筑物上做复核点，在压桩过程中要经常复核。桩位编号完成之后还需要标示出检测预留桩号，以方便后期对选定的预应力管桩进行桩基静压承载力、抗拔承载力、桩身完整性的检测，参照图2，图2为部分桩位编号图。

具体的，所述桩位可以采用

钢筋，L＝400的钢筋标记，同时钢筋顶上绑红、绿塑料绳作为标志。桩位全部测设完成后，须经专人复核桩位及桩数，避免桩位出现偏差或漏桩现象。打桩施工时，须配合甲方和现场监理分别逐根进行复核桩位，保证桩位准确。

桩机就位：合理选择静力压桩机，并按照压桩顺序将桩机移至桩位处。

具体的，在桩机就位前，还需要对成品预应力管桩进行检测，每根管桩进场应有产品合格证及原材料试验报告，并经业主及监理单位现场管理人员验收合格后方能使用。根据图纸的桩位及场地的情况，合理安排预应力管桩的进场及堆放，避免出现移桩的情况发生。

检查预应力管桩的外观质量，如桩头与桩纵轴垂直度、端头板是否平整，是否出现空鼓，桩身是否弯曲，外表面是否良好，合缝漏浆情况等。预应力管桩直径允许偏差为±5mm，管壁厚度允许偏差为±5mm，抽蕊圆孔平面位置对桩中心线允许偏差值为5mm，桩尖中心线允许偏差值为10mm，下节或上节桩的法兰对中心线的倾斜允许偏差为2mm，中节桩两个法兰对桩中心线倾斜之和允许偏差为3mm。重点检查预应力管桩是否存在纵、环向裂缝。待确认质量符合要求、规格等级确切无误方可施工，对不符合要求的桩应坚决清退出场。

具体的，静力压桩机分为机械式和液压式两类，其借助整个压桩机的自重和配重施加在桩顶上，把桩逐渐压入土中。静力压桩机的优点是完全避免了锤击打桩所产生的振动、噪音和污染，因此施工时具有对桩无破坏、施工无噪音、无振动、无冲击力、无污染等优点。在桩机的选择时候必须根据具体工程的地质资料和设计的单桩承载力要求，准确地选择静压桩桩机。如果静力压桩机吨位过小，可能出现桩压不下的情况，因而无法达到设计承载力要求；反之，如果静力压桩机吨位过大，易发生陷机情况。桩机就位时，应对准桩位，垂直稳定，确保在施工中不倾斜、移动。

将静力压桩机就位至桩位上，将管桩吊入压桩机内，然后将桩端定位于桩位中心，起门架，校正水平和桩心，由负责桩位检查的人员检查是否就位准确，再请监理人员核准确认。

吊桩插桩：将第一节预应力管桩吊进所述桩机的夹桩器中，并对准桩位，放入土中。

具体的，预应力管桩的长度一般在12米以内，可直接用静力压桩机上的工作吊机自行吊桩。第一节桩带有钢板焊制十字桩尖的桩，当桩被运到压桩机附近后，一般情况下采用单点起吊，采用双千斤(吊索)加小扁担(小横梁)的起吊方法可使桩身竖直进入夹桩的夹持钳口中。

在起吊第一节预应力管桩时，需要移动静力压桩机调节预应力管桩垂直度，使其垂直度轴线与桩顶水平面垂直度的轴线一致。同时静力压桩机应水平、稳定、桩尖与桩身保持在同一轴线上。

桩身对中调直：所述预应力管桩的桩尖插入所述桩位后，测量所述预应力管桩的桩身垂直度，垂直度偏差不得大于0.5％。

具体的，当桩被吊入到夹桩钳口后，由指挥员指挥吊车司机将桩徐徐下降直到桩尖离地100mm左右为止，然后夹紧桩身，微调压桩机使桩尖对准桩位中心点，并将桩压入土中0.5～1.0m，暂停下压，再从桩的两个正交侧面校正桩身垂直度，确保桩身垂直度偏差不大于0.5％时才正式开压。

静压沉桩：将所述预应力管桩平稳压入土中，压桩时详细记录压桩过程中的压力、桩的入土深度以及桩穿过各土层时的压力值。

沉桩过程中，对桩机的压力要求不是那么大，静力压桩机拆除配重，减少机身重量至机械自重(约200余T)即可。

在较厚软土层中施压预应力管桩，每根桩应连续作业，一气呵成，中间停歇时间不宜太久。压桩时若遇到压力表读数突然上升或下降时，应停机对照相关地质资料，及时通知业主、监理人员，会同设计人员共同分析是否遇到障碍物，然后再研究解决办法。

静压法施工预应力管桩属于挤土桩，施工时由于大量桩体积的压入，桩使四周的土体结构受到扰动，破坏土体的相对平衡状态，在不排水条件下桩必须向外挤开与桩自身相等的土体体积，产生挤土效应。本工程桩位布置较为密集，在压桩过程中挤土效应会使土体产生垂直隆起和水平位移，土体的垂直隆起和水平位移会波及到压桩区域外的一定范围。静力压桩机施工过程中施工方法与施工顺序的不当，每天成桩数量太多，压桩速度太快，布桩过多过密，施工过程土体侧压力增量就越大，从而加剧了挤土效应。

由于先压入桩的周围土体固结后使土体与桩之间产生一定的摩擦力，可以部分阻止后压入桩时的土体隆起，因而使土体隆起往往向桩推进方向产生，压桩顺序应合理安排，从而防止或降低土体的挤压。预应力管桩沉桩遵循先大后小、先长后短、先深后浅的原则，毗邻建筑物一侧，先沿建筑物一侧施工。

适当的调整压桩速度，使压桩时产生的土体挤压应力与超静孔隙水压力有一个消散的过程，因此压桩速度应做到严格控制，具体情况应视桩位平面布置、桩顶标高水平位移以及对周围建筑物的监测结果而定。总体原则是：从中间开始向四周扩散进行施工，靠近临近建筑物时放慢速度，施工后期放慢速度，在工期允许的情况下，降低沉桩速率是最有效的。具体原则是：每天桩机施工时间少于15小时且压桩量体积单机少于100立方米。原则上三桩承台可一次施工完成。

接桩电焊：待所述预应力管桩的桩头距离地面0.5～1.0m时，将下节预应力管桩吊起与压入土中的所述第一节预应力管桩进行接桩，接头处通过焊接固定，接桩电焊前要先调节垂直，上节桩与下节桩中心线要重合，错位偏差不宜大于2mm。

具体的，预应力管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽，焊接完成需保证接口处无气孔，无焊瘤，无裂缝。在接桩发现桩头板对接出现较大的间隙时，应先报告监理单位检验，再用低碳钢板填充，然后再焊接。电焊时要分两人对称电焊，避免变形倾斜，电焊时焊缝要连续饱满，电焊完成后要自然冷却1分钟以上，并经业主和监理现场管理人员验收后才能压桩。电焊采用二氧化碳气体保护焊，焊材采用二氧化碳气体保护实芯焊丝ER50-6。焊接完成后，上下节桩的节点弯曲矢量不得大于1‰桩长。

再静压沉桩：直到将下节预应力管桩的桩顶端压到与地面平齐。如此往返沉桩、接桩、再沉桩将预应力管桩压至桩顶端与地面平齐，此时第一节预应力管桩的桩尖还在持力层的上方。

环保液压锤击送桩：用液压锤击桩机钢桩送桩器送桩，将所述预应力管桩压至设计标高，所述第一节预应力管桩的桩尖入持力层不少于1.0m。

由于在最后送桩的时候，对静力压桩机的压力要求更高，如果要继续采用静力压桩机进行静压送桩，那需要对静力压桩机进行配重，才能达到需要的压力，但是由于填海地区的地质复杂，以淤泥地质为主，增加配重的静力压桩机会发生馅机，并且会对已经完成的桩体造成影响。

因此，本发明实施例采用液压锤击桩机钢桩送桩器送桩，从而不会发生馅机的问题，减少对已完成桩体造成的影响，并且两种机械交叉施工可以加快施工进度。

在本发明实施例中，采用环保液压锤击送桩可以加长送桩，使得材料成本降低，举例来说，以总预应力管桩的桩长为36米为例，采用静压送桩方法每个桩位的实桩高度平均为34米，送桩2米，而本发明实施例的环保液压锤击送桩方法中，每个桩位的实桩高度平均为31米，送桩加长至5米，减少实桩配桩长度，按照总桩位数量以1442根计算，实桩材料一共可以节约1442×3＝4326米，以每米实桩材料单价为220元计算，可以有效节约材料成本4326×220＝951720元。

终止锤击：根据地质资料反映的情况及单桩竖向极限承载力标准值、桩长等综合考虑终止终止锤击的条件，14吨液压锤、落锤高度300mm、连续锤击三阵、每阵贯入度分别为30mm、30mm、20mm方可终止锤击。

复压：按设计要求进行复压三次。

本发明技术方案施工时采用静压法将管桩沉桩至持力层上部，桩顶与自然地面平齐，再使用液压锤将管桩送桩至设计深度。防止静力压桩机送桩时由于桩机配重太重，造成馅机，并且降低机体施工或移动时对土体的挤压，减少对已完成桩体造成的影响，提高施工质量，同时两种机械交叉施工可以加快施工进度，缩短工期。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，包括：

测量定位：根据基础结构平面图，把桩位编号，使用经纬仪进行放线，采用极坐标法测放桩点；

桩机就位：合理选择静压桩桩机，并按照压桩顺序将桩机移至桩位处；

吊桩插桩：将第一节预应力管桩吊进所述桩机的夹桩器中，并对准桩位，放入土中；

桩身对中调直：所述预应力管桩的桩尖插入所述桩位后，测量所述预应力管桩的桩身垂直度，垂直度偏差不得大于0.5％；

静压沉桩：将所述预应力管桩平稳压入土中，压桩时详细记录压桩过程中的压力、桩的入土深度以及桩穿过各土层时的压力值；

接桩电焊：待所述预应力管桩的桩头距离地面0.5～1.0m时，将下节预应力管桩吊起与压入土中的所述第一节预应力管桩进行接桩，接头处通过焊接固定，接桩电焊前要先调节垂直，上节桩与下节桩中心线要重合，错位偏差不宜大于2mm；

再静压沉桩：直到将下节预应力管桩的桩顶端压到与地面平齐；

环保液压锤击送桩：用液压锤击桩机钢桩送桩器送桩，将所述预应力管桩压至设计标高，所述第一节预应力管桩的桩尖入持力层不少于1.0m；

终止锤击：根据地质资料反映的情况及单桩竖向极限承载力标准值、桩长等综合考虑终止终止锤击的条件，14吨液压锤、落锤高度300mm、连续锤击三阵、每阵贯入度分别为30mm、30mm、20mm方可终止锤击；

复压：按设计要求进行复压三次。

2.如权利要求1所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，接桩电焊前上下预应力管桩端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽，焊接完成接口处无气孔，无焊瘤，无裂缝。

3.如权利要求2所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，电焊时要分两人对称电焊，避免变形倾斜，电焊时焊缝要连续饱满，电焊完成后要自然冷却1分钟以上。

4.如权利要求3所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，电焊采用二氧化碳气体保护焊，焊材采用二氧化碳气体保护实芯焊丝ER50-6，上下节桩的节点弯曲矢量不得大于1‰桩长。

5.如权利要求1所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，用静力压桩机上的工作吊机自行吊桩，第一节桩带有钢板焊制十字桩尖的桩，当桩被运到压桩机附近后，采用单点起吊使桩身竖直进入夹桩的夹持钳口中。

6.如权利要求5所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，当桩下降到桩尖离地100mm，夹紧桩身，微调静力压桩机使桩尖对准桩位中心点，并将桩压入土中0.5～1.0m，再调整桩身垂直度。

7.如权利要求1所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，从中间开始向四周扩散进行施工，靠近临近建筑物时放慢速度，施工后期放慢速度。

8.如权利要求7所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，每天桩机施工时间少于15小时且压桩量体积单机少于100立方米。

9.如权利要求1所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，施工前应对桩位下的障碍物清理干净，必要时对每个桩位用钎探了解。对桩构件要进行检查，发现桩身弯曲超过规定(L/1000且≤20mm)或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用。

10.如权利要求1所述的一种填海地质复杂区域预应力管桩施工方法，其特征在于，在桩机就位前，还需要对成品预应力管桩进行检测，检查预应力管桩的外观质量，预应力管桩直径允许偏差为±5mm，管壁厚度允许偏差为±5mm，抽蕊圆孔平面位置对桩中心线允许偏差值为5mm，桩尖中心线允许偏差值为10mm，下节或上节桩的法兰对中心线的倾斜允许偏差为2mm，中节桩两个法兰对桩中心线倾斜之和允许偏差为3mm。

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