1、预应力混凝土薄壁管桩施工技术汪智明摘 要：武广客专线 XXTJ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 XXTJ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+000DK1276+136.63,长 2.136m。大水塘段（DK1274+735DK1276+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 012 米，其下为弱风化，溶蚀现象明显，岩溶较发育，主要以
2、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 30055，桩长 13m17m，2.5m2.5m 布置，共设 528 根桩，设计单桩承载力 750kN。 PTC 桩特点 ：自身强度高，混凝土强度 C60；单桩承载力高；单桩可接成任意长度；成桩质量可靠；桩身耐锤击和抗裂性好，穿透力强；造价低廉；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
3、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
4、。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)(f2E)/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：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。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。对预应力管桩在现场进行全数检查：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。对管桩尺寸进行检查：桩径（5mm）
5、、管壁厚度（5mm） 、桩尖中心线（2mm） 、顶面平整度（10mm） 、桩体弯曲（1/1000L） 。管桩强度等级必须达到设计强度的 100%，并且要达到龄期。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。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
6、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。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
7、锤高度及打击力渐增。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。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。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身保持在
8、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。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。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。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。PTC 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 页第 号桩下沉量(cm)日期工作项目起时分止时分锤击次数 (次)
9、落锤高度(cm) 本次 累计附 注(记述沉桩情况及有关迹象)2.3 接桩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。接桩最佳位置为下节桩的桩头距地面 11.2m 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 46 点加以固定，然后拆除导向箍。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 46 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
10、，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 3.25.0 不同粗细的 E43 型焊条。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。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
11、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：沉降量突然增大；桩身混凝土剥落、破碎；桩身突然倾斜、跑位，桩周涌水；地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大；单桩承载力已满足设计值，压桩长度未达到设计要求；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
12、)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：2002.6。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；
13、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：13135868469先张法预应力混凝土薄壁管桩（PTC 桩）设计及施工技术要求I、 管桩技术要求根据国家标准先张法预应力混凝土薄壁管桩 （JC
14、888-2001） ，选用 PTC400 60 812A JC888-2001（即预应力混凝土薄壁管桩，管径 400mm，壁厚 60mm，单节桩长 812m，优等品） ，满足先张法预应力混凝土薄壁管桩 （JC888-2001）规范规定。II、 管桩施工技术要求、 地面整平施工先清除地表的杂草、树根、耕植土等，整平地表。在路基外侧挖临时排水边沟。临时排水边沟不能和农田排灌沟渠共用，在施工期间不能长期积水，在非降雨时间，临时排水边沟中水位要低于整平后工作平台高（即设计桩帽顶高程）至少100cm。将原路侧边沟内淤泥清除干净，用素土填平压实。PTC 桩施工静压法PTC 管桩，采用 400 的先张法预应
15、力混凝土薄壁管桩，静压法或锤击法施工，设计推荐采用静压法施工，若受场地限制可采用锤击法施工，在两种方法施工均可行的条件下应采用静压法施工。压桩或打桩至设计深度后，采用人工开挖清除桩顶及周边扰动土，并按设计桩帽尺寸开挖正方形土模，按设计要求焊接桩顶连接钢筋、绑扎桩帽钢筋网后采用现场浇注桩帽，桩帽混凝土采用 C30 混凝土。在桩帽顶满铺加筋碎石垫层，形成复合地基。 准备工作PTC 桩的施工必须配备性能可靠、符合标准、种类齐全的施工机械和设备，在施工前做好机械设备的保养、试机工作，确保在施工期间正常作业。需配置的主要施工机械和设备如下：（1） 静力压桩机：设计压桩力 60 吨（60T） ，要求静压机
16、压桩力大于 100T，压桩速度1m/min，一次压桩行程 1.5m2.0m，静压机自带压力表并经过评定；（2） 起重机（起吊重量3T） ；长挂车；（3） 水准仪；经纬仪；皮尺；直尺；3m 直尺；锤球绳；以上机械和设备数量至少要满足每个工点，每个连续正常施工及工期要求。其他准备工作：（1） 施工前根据地址资料和设计文件，了解现场的地址情况、水文情况、土层土质情况，根据设计文件和施工组织计划的要求，确定合理可行的施工顺序。（2） 做好施工时的排水措施。根据 PTC 桩的堆放数量，选择若干靠近临时便道，开阔平整的场地作为 PTC 桩的临时堆场。（3） 认真检查压桩设备各部件的性能，以保证正常作业。
17、PTC 桩的施工流程（图）PTC 桩的施工流程图经纬仪调整垂直度桩位放样清表整平 压实 静压机就位静压第一节桩起吊第二节桩电焊接桩检验焊接质量和垂直度静压第二节桩重复前面的压桩工艺直至设计标高检查整桩质量绑扎桩帽钢筋及连接筋、现浇注养护铺筑加筋碎石 报验 PTC 桩的成品质量要求和检验标准本工程中的 PTC 桩，其外径为 400mm，壁厚 60mm。PTC 桩成品的质量要求和检验标准详见国家建筑标准设计图集的预应力混凝土管桩 （03SG409） ，在每个工厂每批次的 PTC 桩进场之前，管桩必须有构件合格证，进行随机抽样检验，并附检验单，报监理工程师批准后方可进场。注意在运输和搬运过程中有无损
18、伤，管桩标记是否清晰。进场时应按下表要求进行管桩的外观质量检查：管桩的外观质量项目 质量要求粘皮和麻面 局部粘皮和麻面累计面积不大于桩表面的 0.5，每处粘皮和麻面的深度不大于 10mm，且应修补。桩身合缝漏浆漏浆深度不大于主筋保护层厚度，每处漏浆长度不大于300mm，累计长度不大于管桩长度的 10%，或对称漏浆的搭接长度不大于 100mm，且应修补。局部磕损 磕损深度不大于 10mm，每处面积不大于 50cm2，且应修补。内外表面露筋 不允许表面裂缝 不得出现环向及纵向裂缝，但龟裂及水纹不在此限。桩端面平整度 管桩断面混凝土及主筋镦头不得高出端板平面。断筋、脱头 不允许，但预应力筋为钢丝时，
19、短丝和滑脱钢丝数量不大于 钢丝总数的 3%。桩套箍凹陷 凹陷深度不大于 10mm。内表面混凝土塌落 不允许漏浆 深度不大于主筋保护层厚度，漏浆长度不大于周长的 1/4，且应修补。接头及桩套箍与桩身结合面空洞和蜂窝 不允许 PTC 桩的运输、起吊和堆放提出要求PTC 桩由于长细比大、自重大，在起吊、运输过程中过大的动荷载易使 PTC 桩产生环裂。正确的起吊方式是两支点法或两头勾吊法，并在吊装过程中轻吊轻放，禁止采用拖吊的方法，避免产生较大的动荷载，在工地现场起吊时，必须有安全员在现场组织实施，监理进行旁站监督。汽车运输时用长挂车，装的悬臂不超过 1.5m，在汽车运输时，应该绑固、分层叠放并错位而
20、置，不超过 5 层。在工地现场堆放时，必须选择密实平整的场地或垫木支承，堆高不应超过 5 层，其质量及检验要求见下表PTC 桩的运输、起吊和堆放质量及检验要求检查规定序号 检查项目 质量要求 检查频率 检查方法备注1 管桩运输 运输时的桩悬臂长1.5m 随时 皮尺测量2 管桩堆放场地 密实平整或垫木 随时 目测3 管桩堆高 5 层 随时 目测4 起吊方式 两端起吊 随时 目测 PTC 桩的施工技术要求（1） 桩位放样：根据设计文件和技术交底所确定的坐标控制点和水准点进行桩位放样，采用经纬仪定出桩位。用消石灰作出桩位的圆形标记，圆心位置用小木桩标记，并注意保护所作标记。根据施工图绘制桩位编号图。
21、放样前应先对基轴线和水准点标高进行复测，经监理、业主方验收后方能进行放样。水准点位置应置于打桩影响范围以外，予以保护并定期进行复测。（2） 压桩：首先桩机就位，并用线锤对中，然用钢绳绑住桩身单点起吊，小心移入桩机，然后调平桩机，开动纵横两向油缸移动桩机调整对中，同时利用相互垂直的两个方向经纬仪检查垂直度，第一节桩入土 30-50cm 后检查和校正垂直度，垂直度控制在 0.5%以内，开动压桩装置，记录压桩时间和各压力表读数。保持连续压桩并控制压桩速度 1m/min2m/min。最大压桩力不得大于单桩强度的竖向承载力设计值。PTC 桩推荐采用静压的方式施工，如工作宽度确系满足不了要求静压施工设备的
22、要求，及时与业主、设计协商，研究采用锤击法施工的可行性。（3） 接桩及焊接要求：接桩时其桩头应高出地面 1.0m 左右；采用 2 台电焊机对称焊接。接桩前下节桩的桩头加上定位板，然后将上节桩吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，其错位偏差不应大于 2mm；焊接前应先确认端板是否合格平整，上下桩如有空隙，用楔型铁片全部垫实焊接牢固；管桩焊接之前，上下端表面用铁刷清理干净，直至其坡口处刷出金属光泽；拼接处坡口槽的电焊要分层对称环缝焊接，在坡口四周先对称点焊 6 点，焊接由两个焊工对称进行；焊接层数不得少于 2 层，第一层必须用 3.2mm电焊条打底，确保根部焊透，第二层方可用 4.0 电焊条
23、焊接，并采取措施减少焊接变形，正确撑握焊接电流和施焊速度，坡口槽的焊缝必须满焊，电焊厚度宜高出坡口 1mm。焊缝应达到二级焊缝，层间焊皮要清理干净，焊缝要求饱满，焊缝不宜有夹渣，气孔等缺陷，厚度必须满足设计要求。焊接好的桩接头应自然冷却，冷却时间至少 58min，严禁用水冷却。管桩焊接应符合建筑钢结构焊接规程（JGJ81） 的有关规定，要保证焊缝强度不小于钢板强度，采用 E43 焊条即可，焊条应具有出厂合格证。（4） 送桩：送桩前用水准仪确定地面标高，在送桩杆上作记号，送桩过程中进行跟踪，动态检查送桩深度。送桩器下端宜设置桩垫，桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触。（5） 终止压桩：正常情况按设计压桩力送桩，达到设计高程后终止送桩。在同一地质类型的地段，若出现静压力显著增加或送桩的静压力显著减小等异常情况，需暂停施工并及时报告监理，分析和找出原因后提出处理措施。桩顶设计高程按本标段第三篇特殊路基设计工程数量表中“桩顶标高”栏中数值控制。
