1、预应力管桩基础设计施工,建华管桩 廖振中 2004年4月,预应力管桩主要施工法,1、锤击法：柴油锤 液压锤2、静压法：抱压式液压压桩机 顶压式液压压桩机 抱压顶压联合式液压压桩机3、引孔打（压）法4、钻孔植桩法5、中掘法（直径600）,柴油锤,液压锤,抱压式液压压桩机,压边桩设备,顶压式液压压桩机,适宜的持力层,锤击式管桩基础适宜的持力层： 坚硬粘性土层； 密实碎石土、卵石土、砂土、粉土层； 全风化岩层、强风化岩层。 静压式管桩基础适宜的持力层： 硬塑坚硬粘性土层；中密密实碎石土、砂 土、粉土层；全风化岩层、强风化岩层。,锤击式管桩基础不宜用的地层,、土层中含有较多难以清除的孤石或障碍物； 、
2、土层中含有不适宜作持力层且管桩又难以贯穿的坚硬夹层； 、基岩上无适宜作桩端持力层的石灰岩（岩溶）地层； 、“上软下硬，软硬突变”的地层。,静压式管桩基础不宜用的地层,锤击式管桩所列不宜应用的四种地层静压桩基本上不宜应用。但静压桩还有二种场地要注意：、现场地表土层松软且又未经处理因而容易发生陷机的场地； 、桩端持力层为中密密实砂土层且其上覆土层几乎全是稍密中密砂土的场地。,一（1）锤击式管桩承载力计算的规定 摘自广东省管桩基础技术规程 (DBJ/T15-22-98),Quk=Usi qsik Li+p qpk ApQuk单桩竖向极限承载力标准值 Ra= Quk/2 qsik极限侧阻力标准值 qs
3、ia=siqsik/2; 强风化岩qsik =200250kPa qpk极限端阻力标准值 qpa =pqpk/2;强风化岩qpk =800010000kPasi侧阻力修正系数 p 端阻力修正系数,表1管桩的极限端阻力标准值qpk（kPa）,表2管桩的侧阻力及端阻力修正系数,注：侧阻力一般提高不多，端阻力提高较多，如强风化岩： qpk=800010000kPa p =1.101.35 qpa=pqpk/2=(1.101.35)( 800010000)/2 4400kPa 6750kPa,一（2）锤击式管桩竖向承载力特征值估算公式,Ra= qpaAP+ UPqsiaLi （端承力） （桩侧摩阻力）
4、 Ra 单桩竖向承载力特征值； qsia 桩侧阻力特征值； qpa 桩端阻力特征值； Ap 桩底端横截面面积； UP 桩身周边长度； Li 第i层岩土的厚度,锤击式预应力管桩基础技术规程（修编稿） 表3 管桩的端阻力特征值的经验值qpa（kPa）,注：N为修正后的标准贯入试验击数。,表4管桩侧摩阻力特征值的经验值qsia（kPa）,注：1对于尚未完成自重固结的土类，不计算其侧阻力； 2.w为含水比，w =w/wL 3.N为修正后的标准贯入试验击数； 4.根据土（岩）层埋深h，将qsia乘以下表修正系数。,一（3）锤击法施工技术,(1)管桩的混凝土必须达到设计强度及龄期（采用常压养护的为28天,
5、 采用压蒸养护的为1天）后方可沉桩。(2桩帽或送桩器与管桩周围的间隙应为5mm10mm；桩锤与桩帽、桩帽与桩顶之间应加设弹性衬垫，衬垫厚度应均匀且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm，在打桩期间应经常检查，及时更换和补充 (3)任一单桩的总锤击数不宜超过2500（PHC桩）、2000（PC桩）、1500（PTC桩），最后1米的锤击数不宜超过300（PHC桩）、250（PC桩）、200（PTC桩）。 (4)桩帽和送桩器应做成圆筒形, 与管桩匹配, 并应有足够的强度、刚度和耐打性；桩帽和送桩器下端面应开孔,孔径不宜小于管桩内径的1/51/3，使管桩内腔与外界接通。,(5)第一节管桩插入地面时的垂直
6、度偏差不得超过0.5；桩锤、桩帽或送桩器应与桩身在同一中心线上。 (6)沉桩过程中应经常观测桩身的垂直度；当桩身垂直度超过1时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动桩架等强行回扳的方法纠偏。 (7)每一根桩应一次性连续打到底，接桩、送桩应连续进行，尽量减少中间停歇时间。(8)沉桩过程中，出现贯入度反常、桩身倾斜、位移、桩身或桩顶破损等异常情况时，应停止沉桩，待查明原因后进行必要的处理后，方可继续进行施工。,(9)管节拼接成整桩可采用端板焊接连接。 (10)当管桩需要接长时，其入土部分管节的桩头宜高出地面0.5m1.0mm (11)焊接前应先确认管节是否合格，端板是否合格平整，
7、上下端板表面应用铁刷子等清理干净，坡口处应刷至露出金属光泽。清除油污和铁锈，宜刷至露出金属光泽。(12)下节桩的桩头处宜设导向箍，以便于上节桩就位。接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。(13)焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4点6点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊，施焊宜对称进行。,(14)焊接接头应在自然冷却后才可继续沉桩，自然冷却时间不宜少于8分钟，严禁用水冷却或焊好即沉桩。 (15)管桩在北方地区冬季施工时可参考行业标准建筑工程冬季施工规程JGJ1041997的有关规定。应确保出厂时桩身混凝土强度，宜优先采用按压蒸养护工艺生产的PHC桩，且选用混凝土有效预压应力值较大
8、的型号的管桩；同时应根据当地冻土的具体情况采取必要的施工技术措施。,(16)可采用手工焊接或二氧化碳保护焊，焊接层数宜为三层，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层，焊缝应饱满、连续，且根部必须焊透。(17) 如需截桩时，应有确保截桩后管桩质量的措施。截桩宜采用锯桩器，严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。(18) 管桩工程的基坑开挖应符合下列规定： a 严禁边打桩边开挖基坑； b 饱和粘性土、粉土地区的基坑开挖宜在打桩全部完成并相隔15天后进行； c 挖土宜分层均匀进行，且桩周土体高差不宜大于1m。,(19)合理选择锤型号、宜重锤低击； (20)正确适宜地确定打桩收锤标准； (21)桩帽大小
9、要适宜，垫层软硬要适度，厚度要保证； (22)桩身要直，力戒偏打； （23）桩尖应符合规范要求； （24）打桩时送桩不能过深或送桩器构造有问题； （25）送桩器与桩顶面要同心、不能错位太大； （26）预钻孔不可太深或倾斜；,（一）4，桩锤的选择,A,选锤合理的标志：1、能保证桩的承载力达到设计要求；2、在开2-3挡油门下能顺利将桩打入设计深度；3、打桩的破损率能控制在1%左右；4、满足设计要求的最后贯入度为20-40mm/10击；5、每根桩总锤击数宜在1500击以内，最后一米沉桩锤击数宜不超过200击。,B ：选择筒式柴油打桩锤参考表300的管桩：D25D36柴油锤400的管桩：D32D50柴
10、油锤500的管桩：D50D62柴油锤600的管桩：D60D80柴油锤,（一）5，对桩帽和桩垫的要求：,A、桩帽形状和尺寸应按省管桩规程（6.3.3条）的规定制作；B、桩帽大小和管桩直径要匹配，一个桩帽配一种直径的桩，不能大帽配小桩。C、桩垫层厚度经锤击压实后不应小于120mm，且要及时补充或更换。,（一）6，电焊接头和桩尖焊接,A、坡口尺寸一定要按要求制作,B、电焊应按省管桩规程（6.4.4条）规定执行，焊接层数不得少于两层，最好是两层三道，焊缝表面应呈连续鱼鳞状。或者用二氧化碳保护焊自动焊接，但焊缝应饱满。,（一）7，送桩器,送桩器存在的问题：1、送桩器刚度不够，容易变形；2、送桩器下端面与
11、器身中心线不垂直；3、插销式送桩器的插销直径太小，或者不设插销，送桩时容易偏心；有人主张取消插销式送桩器，一律使用套筒式送桩器；4、静压桩施工时能不能用工程管桩做送桩器意见还不统一。,液压锤 液压打桩锤将逐步替代柴油锤。目前我国应用管桩的地区除市区外大多采用柴油锤打桩。柴油锤有其优越的一面，但也存在油烟及噪音污染等缺点。日本在二十年前就淘汰了柴油锤，使用液压打桩锤。液压打桩锤无油烟污染，其锤击噪音要比柴油锤降低30分贝左右，而且锤击能量大小选择余地大，从7t35t都有，落距从20cm150cm可自动调节，不过其价格比柴油锤贵。随着社会文明的进步和经济的发展，用液压锤替代柴油锤势在必然，这也是国
12、家工业水平和文明程度的象征，所以，现在提出“逐步淘汰柴油锤”的口号应是该提的时候了。,二（1）静压桩单桩竖向承载力特征值估算公式,Ra= Qu/k Ra =q（UPqsia Li + qpaA P）式中： Ra单桩竖向承载力特征值； q静压桩承载力修正系数； qsia桩第i层土（岩）的侧阻力特征值； qpa 桩的端阻力特征值； UP桩身外周长； Li 桩穿越第i层土（岩）的厚度； A P桩端水平投影面积。 注：qsia、qpa取值要根据桩入土深度和桩端持力层土的特性 分别取高值、低值或内插值。,二（2）静压管桩设计施工技术,1,在正式压桩前，应进行试压桩，且应按有关规范作业、检测，以利选择承载
13、力的特征值，确定终压力值与复压次数。 2,采用顶压法施工时，桩帽或送桩器与桩之间应加设弹性衬垫；采用抱压式桩机时，夹持机构中夹具应避开两侧合缝位置。 3,压桩顺序应根据桩的密集度及与周围建筑物情况、工程地质条件、桩的规格与分布来决定的。,4.压桩机应按有关规范配足重量，满足最大压桩力的要求。 5.当压桩机吊机在吊桩压桩时，严禁压桩机行走和调整。 6.当第一节桩插入地面0.51m时，应仔细调整桩的垂直度，偏差不得大于0.5%，才能继续压桩。 7.在压桩中经常观测桩身垂直度。当垂直度1%时，应找出原因，设法纠正，当桩尖已进入硬土层后，严禁采用移动机架方法强迫纠偏。 8.在压桩中，经常注意观察桩身混
14、凝土的完整 性，一旦发现有破损，应立即停机，寻求原因，采取改进措施。,。 9.一般每一个桩位要连续压到底，接桩送桩连续进行，避免触接时效、固结时效出现，且应尽量避免在桩尖接近持力层时接桩。 10.设计时尽量选同一规格管桩。 11.终压力不能任意提高，受桩身允许抱压压桩 力的限制。因此，只有降低设计承载力。因为静压桩是一种设计和施工必须密切配合才能顺利完成的桩基础。12.复压次数太多，对承载力的提高并不太明 显，但对桩机、桩身损害太大，得不偿失。所以不提倡多次满载连续复压法，而是提倡超载施压法，一般复压13次，个别短桩35次。,二（3）桩身允许抱压压桩力宜满足下列要求,方 桩： Pjmax1.1
15、 fc APC桩身允许抱压压桩力宜满足下列要求管桩： Pjmax0.50（fce-PC）APHC管桩：Pjmax0.45（fce-PC）A 式中：Pjmax桩身允许抱压压桩力； fc 方桩桩身砼轴心抗压强度设计值； fce管桩离心砼抗压强度； PC管桩砼有效预应力； A 桩身横截面面积。注：顶压式压桩机的最大施压力或抱压式压桩机送桩 时的施压力可比桩身允许抱压压桩力大10%,桩身允许抱压压桩力计算表（kN）,二（4） 终压控制条件,一、对于摩擦桩，按设计桩长控制。 二、对于端承摩擦桩或摩擦端承桩，可按终压力控制：L 23m时， Pze= 2.0Ra 复压12次 15m L23m时，Pze=（2
16、.02.4）Ra 复压23次 8m L15m时， Pze=（2.23.0）Ra 复压 3 次 6mL8m时， Pze=（2.83.2）Ra 复压35次 如桩周土为粘性土且灵敏度较高时 Pze=（1.61.8）Ra 式中：Pze静压桩的终压力值 Ra单桩竖向承载力特征值,二、（5）压桩力与承载力,压桩力是指在沉桩过程中强迫桩贯入土层中所需的静压力，主要是克服桩端土（岩）体的抗冲剪力。承载力是指在完成沉桩后，桩能保持正常使用时可承受的最大荷载。,二( 6)压桩机理,压桩时，桩尖直接使土体产生冲剪破坏，同时桩同土体也产生剪切挤压破坏，土体孔隙水受挤压形成不均匀水头，这种超孔隙水压力扰动了土层结构，使
17、桩同土体产生剪切破坏，粘性土软化，粉土砂稠化，致使桩身容易下沉。当压桩结束，随着时间的推延，桩同土的触变时效和固结时效显现，孔隙水压力消散，土体发生固结，此时，桩身与桩同土层向的摩擦力已不是沉桩时滑动摩擦力，而是承载时的静摩阻力了，静压桩的承载力由桩侧土摩阻力和桩端土的支承力组成。,二（7）极限承载力与终压力经验关系,当6mL8m时，QU =2Ra=（0.600.80）Pze 8m 23m时，QU= 2Ra=（1.001.15）Pze式中 L静压桩的入土深度； QU入土部分的静压桩竖向极限承载力； Pze终压力值；Ra 单桩竖向承载力特征值 注解：1、本公式适宜于端承摩擦桩或摩擦端承桩且短桩桩
18、周淤泥层不超过L/3，中长桩桩周淤泥层不超过L/2，长桩桩周淤泥层不超过2/3L。不适用于摩擦桩或端承桩； 当L=6m，Qu=0.6Pze Ra=Qu/2=0.3Pze=Pze/3.3 若Pze=4000kN， Ra=1200kN,本公式的用途：1、已知终压力、桩的入土深度及桩周土质情况，可以很快估算出该桩的单桩竖向承载力特征值。 当L=6m，Qu=0.6Pze Ra=Qu/2=0.3Pze=Pze/3.3 若=500的管桩 Pze=5500kN，则Ra 1660kN 若=400的管桩 Pze=3300kN，则Ra 1000kN2、已知单桩竖向承载力特征值、土质情况及根据工程地质资料判断桩的入
19、土深度，可很快求得需要的终压力值。,二（ 8）压桩施工的问题,1、小桩机充大桩机，小机压大桩；2、大桩机压小桩，虽然配重达到终压力的要求，但容易把桩身抱压碎裂；3、施工场地太软而未做处理，容易发生陷机现象；4、管桩的几何形状误差不圆度不符合要求，两侧合缝位置没有避开夹机机构的直接挤压；5、终压时稳压时间太长，终压力超过桩身允许抱压压桩力。,二（10）打桩与压桩的区别,1 、施工机具A、打桩机：步履式、滚管式、履带式 打桩机, 机架高25m左右，机重3060t。 打桩锤：柴油锤（筒式、导杆式）（ 1.510t）、 液压锤 (730t)。B、压桩机: 抱压式、顶压式、抱压顶压联合式； 机重（40t
20、800t）， 抱压式机架不高。,2、施工场地,A、锤击桩： 要求低，履带式要求高一点。B、静压桩： 要求高，地耐力120kPa。,3、管桩的几何形状误差,A、锤击桩: 按照GB134761999要求。B、抱压桩： 对桩身的不圆度有限制。 （1）、桩身合缝处的直径与其相垂直方向的直径之差不宜大于5mm；（2）、钢模板环向连接处的桩身混凝土应平整，不得有明显的竹节状。,4、穿透土层的能力,A、锤击桩： (1)、重型柴油机可穿透56m厚的密实 砂层； ( 2)、桩尖可进入强分化岩层12m。B、静压桩： (1)、只能穿透约23m密实砂层； (2)、桩尖只能进入强分化岩表面； (3)、静压桩比锤击桩约短
21、1.54.0m。,5、地质条件,A、锤击桩： 在“上软下硬、软硬突变” 及石灰岩 地层打桩破损率大约2050%。B、静压桩： 相对小一些，破损率约1020%； 从上至下全是中密及中密以上砂层 中施压相当困难。,6、对环境影响,A、锤击桩： 噪声、振动、油烟、挤土。 B、静压桩： 挤土、偶然振动。,7、边桩施工,A、锤击桩： 边桩间距1.0m左右就可施打。 B、静压桩： 无边桩机构：要求间距3.04.2m； 有边桩机构：要求间距7080cm， 但压桩力大大减少。,8、送桩,A、锤击桩：送桩一般不宜大于2m。B、静压桩：送桩一般不宜小于2m。 在静压桩陷机处，凡桩顶深度2.5m的基桩都会受到侧向压
22、力的影响,轻则倾斜,重则断裂。桩顶愈浅，被推断的概率愈大，特别是桩顶深度1.5m时,其被推断的概率高达90%。,9、截桩后的桩顶标高,A、锤击桩： 余桩截桩后的桩顶低于自然地面3050cm。B、静压桩： 余桩截桩后的桩顶宜低于自然地面1m以下。,10、桩的设计,A、锤击桩： （1） 、单个工程可采用多种规格的管桩； （2）、管桩可采用薄壁也可采用厚壁。 （3）、桩的直径从300800mm均可。B、静压桩： （1）、单个工程宜采用同种规格的管桩； （2）、抱压式施工时管桩宜采用厚壁； （3）、直径300500mm的管桩最适合用作静压桩，压桩机小于600t；直径600的管桩慎用。,11、单桩承载力
23、,锤击式管桩承载力估算经验公式Ra=100 N Ap + UpqsiaLi式中： Ra单桩竖向承载力特征值； N 桩端处强风化岩的标贯值； Ap桩底端横截面面积； UP 桩身周边长度； Li第i层岩土的厚度。 qsia侧阻力特征值；按原国家GBJ7-89规范 所列的上限（高值）取用，强风化岩的qsa=150Kpa,三，管桩基础的检测,1，基桩桩身的完整性 A、管桩因为是空心的，桩身的质量在成桩后用低压电灯泡沉入管桩内腔用灯光照射作目测检查，是比较有效的，也是管桩基础的一个特色，应该很好的利用（现正在做电视观察的实验）。B、对低应变动测法检查管桩基础质量一直有不同的看法，广东省管桩规程没有提到低
24、应变动测法，但在实践中，单节桩或入土深度不大的管桩基础工程，用低应变动测法还是有效的。,2，桩竖向承载力检测,A、单桩竖向抗压承载力静载试验 （1） 抽检数量不应少于总桩数的1%，且不少于3根；当总桩数在50根以内时，不应少于2根。 （2）静载试验开始时间： 预制桩在砂土中入土7天后。粉土不得少于10天。对于饱和软粘土不得少于25天。灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后，才能进行试验。,B,高应变动测法,因为高应变动测法（PDA）对管桩的承载力测试效果比测试其它桩更有效，误差在15%以内，所以广东省标管桩基础技术规程中7.2.5条规定： 符合下列条件之一的管桩基础工程，可采用高应变动测法检测工程桩单桩竖向承载力。工程桩施工前，已按本规程6.1.8条规定进行 试打桩，且试打桩时采用高应变动测法配合 测试并作静载试验的管桩基础；地质条件不太复杂的二级管桩基础；三级管桩基础。,谢谢!,
