预应力管桩施工工艺及质量控制

预应力管桩施工工艺及质量控制

吴志名

中石化胜利建设工程有限公司 山东东营 257000

摘要：预应力PC管桩作为高速公路软基处理中常用的施工工艺，特别是软基深度大于12m时，效果良好，被广泛应用，其施工工艺、施工顺序等影响着软基处理的质量。

关键词：预应力管桩 施工工艺 质量控制

一、概述

京沪高速公路淮安至江都段是国家高速公路网和江苏省“十五射六纵十横”高速公路网的重要组成部分，在路网中起着十分突出的主骨架作用。既有公路2000年12月建成通车，现状为双向4车道高速公路，设计速度120km/h，路基宽度28m。

本项目扩建全线采用八车道高速公路标准建设，设计速度维持120Km/h不变，采用两侧加宽扩建方式两幅各加宽7米，路基标准横断面宽度42.0米。

京沪高速公路淮安至江都段改扩建工程JHK-GY2标段起自高邮市龙虬镇，桩号K919+788.480，终于高邮市卸甲镇，桩号K943+524.000。路线走向与既有公路相同，路线全长23.736km，扣除应急先导段后实际里程长13.323km。途径高邮市龙虬镇、经济开发区、高邮镇、城南新区及卸甲镇等。线路主要控制点为：高邮南互通、高邮服务区、K923+186.340大桥、新车逻大河大桥等。

本标段PC管桩共计9571根，总长176618米,管桩直径400mm，壁厚9.5cm，混凝土强度等级为C60，静压法施工，压桩至设计深度后浇筑桩帽，铺筑碎石垫层和双向钢塑格栅，形成复合地基。

加强PC管桩施工质量的管理，通过材料配比、设备选型、工艺提升、操作精准等方法强化质量管控，实现质量要求。进一步强化安全管控，严格按照江苏省“平安工地”建设要求，对现场的标识标牌、安全围挡、设备运转、人员信息等进一步提升管控水平，通过计划、组织、控制、协调、激励等管理职能，对劳力、设备、材料、资金、技术、方法、环境、信息等进行合理配置和优化组合，实现质量、安全、环保、成本、工期及企业形象的良好预期目标。

二、施工工艺

1、施工准备

1.1现场准备

施工前根据地质资料和设计文件，了解现场的水文情况、地质情况、土层土质情况，确定合理可行的施工顺序。根据施工要求，开工前进行原地面整平处理，并进行适当碾压，压实度≥85%，同时在新路基外侧开挖临时排水边沟，临时排水边沟不与农田排灌沟渠共用，并保证施工期间不积水。施工现场分材料存储区、现场施工区域、发电机停设区。

1.2设备准备及材料进场

PC管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：

静力压桩机：本次施工计划配备1台ZYJ400B静力压桩机，压桩速度≥2m/min,一次压桩行程1.5m-2.0m，静力压桩机自带压力表并经过标定；

起重机（起吊重量≥3T）；长挂车；推土机；振动压路机；

水准仪；皮尺；直尺；3m直尺；锤球绳；

静压桩机、管桩运输从便道进入施工现场，在现场进行拼装，调试，标定后开始管桩施工。

1.3成品桩的质量检验

在每批次PC管桩进场之前，随机抽样检验，报监理工程师批准后方可进场，材料进场后根据规范要求对管桩外观质量及尺寸进行检查，并向厂家索要相关合格证明文件等。

2、施工流程  

PC管桩施工工艺流程图。

3、详细施工工艺

3.1桩位放样

根据现场整平后测量结果，按设计要求绘制布桩图。根据布桩图进行准确放样，用

全站仪、钢尺定出每排桩位轴线和路基边桩然后放样逐桩中心，用消石灰作出桩位的圆形标记，圆心位置用小木桩作醒目标记，并注意保护，测量人员填写放样记录，经验收合格后施工。为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏，制定有针对性的放线方案。针对大面积群桩，在场地平整度较高的情况下，采用网格进行控制，并在端头桩位延长线上埋设控制桩，以便复核。  

3.2桩机就位  

施工前先整平场地，低洼处回填素土至整平高程，清除地面及障碍物（包括石块、树根和垃圾等），用压路机进行碾压，压实度不小于85%，确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业；桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照压桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。 

3.3管桩的验收、堆放、吊运及插桩 

管桩进场后，按照规范要求对管桩的外观、桩径、桩长、壁厚、桩端部倾斜、桩身弯曲度、保护层厚度、桩端板平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等进行验收,填写验收记录，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。根据设计及施工规范要求等级将不符合要求的管桩清退出场。

现场管桩堆放场地应平整，采用软垫(木垫) 按二点法做相应支垫，且支撑点大致在同一水平面上。当管桩在场地内堆放时，不超过5层；当在桩位附近准备施工时单层放置，且必须设支垫。管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错；管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，采用吊机及平板车配合操作。如场地条件不具备时，采用吊车直接倒运，堆放层数不大于5层，在桩位附近施工时，单层堆放。单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，管桩起吊运输过程中平稳轻放，以免受振动、冲撞。

预制桩的运输、起吊和堆放质量及检验要求表

3.4压桩  

PC管桩施工遵循“先进先用”原则，采用两头勾吊法，小心移入桩机，然后调平桩机，开动纵横向油缸移动桩机调整对中，可采用两个线锤进行垂直度控制。通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩；第一节桩入土30～50cm后检查和校整垂直度，垂直度控制在0.5%以内，开动压桩装置，严格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在1m/min～2m/min；压桩顺序按“从内侧向外侧、每根桩先长桩后短桩、桥台部位背离桥台方向”的顺序施工，在压后一排桩之前必须检查前一排桩的偏位情况。压桩结束后通过锤球法检查桩的入土深度，并记录每根桩的实测深度。  

3.5接桩及焊接  

压桩至距原地面1.0m时，停止压桩进行接桩，接桩前下节桩的桩头加上定位板，然后将上节吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下桩接直，其错位偏差控制在2mm以内；上下桩之间如有空隙，用楔形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；焊接时分层焊接，在坡口四周先对称点焊6点，焊接由两个焊工对称施焊，焊接层数不得少于3层，层间焊皮要清理干净；焊接好的桩接头应自然冷却8min后涂刷热沥青，严禁用水冷却或焊好即压，待自然冷却。 

3.6终止压桩

正常情况下，按设计单桩容许承载力1.6～2.0倍送桩。停桩压力不小于1.6倍的设计承载力（见图纸设计说明），在同一地质类型地段，若出现静压力显著增加或送桩时静压力显著减小等异常情况，需暂停施工并及时报告监理，必要时增加静力触探等施工勘察补钻资料，分析和找出原因后提出处理措施。

PC管桩施工结束后，若有高出地面的桩头，注意保护，严防施工机械碰撞。机械挖土时，严格控制铲斗入土深度，防止碰桩，导致桩头破损。  
3.7送桩

当桩顶设计高程较自然地面低时必须进行送桩。送桩时选用的送桩器的外形尺寸与所压桩的外形尺寸相匹配，且有足够的强度和刚度。送桩时，送桩器的轴线与桩身相吻合。送桩器上根据测定的局部地面高程，事先要标出送桩深度，通过水准仪跟踪观测，准确地送桩至设计高程。同时送桩器上要标出最后1m的位置线，详细记录最终压力值。  

3.8桩帽的施工  

PC管桩施工结束合格后再进行桩帽施工；开挖的长度、宽度和深度依照桩帽设计尺寸及桩顶设计高程为依据,开挖后进行修整，形成土模；在桩头向下34cm塞入木塞，保持木塞稳定，不得产生滑移，按设计要求绑扎桩内连接钢筋笼和桩帽钢筋，严格控制保护层厚度。检验合格后浇注混凝土并养护。浇注砼时振捣密实，尤其是PC预应力管内砼的振捣。

4、压桩顺序

压桩的挤土效应与压桩的顺序有关，为减少挤土效应，防止土体的隆起，保证施工质量，保证桩位的正确率，压桩顺序设计图纸的要求，即：

4.1从内侧向外侧；

4.2每根桩先长桩后短桩。

5、停压标准

以压桩力和地质报告底层界限进行双控制。

三、施工技术要求

1、桩机要保持水平，桩机上水准仪经过校核。

2、插桩就位必须保持垂直，不得偏压。

3、班长指挥司机定桩位，尽量顺着桩位列线站位。

4、第一节桩入土30～50cm后，重新校正桩垂直度,注意桩入土3m后，严格禁止使用桩机调整垂直度。

5、桩端离地面3ｍ左右，开始用送桩器送桩，观察水平仪人员开始观察，当送桩器上记号一到，停止压桩。

6、压桩施工不得中途停顿，应一次到位，如必须中途停顿时，桩尖应停留在软土层中，且停歇时间不宜超过12小时。

四、检查验收

预应力混凝土管桩的施工质量及检验要求

五、施工保证措施

机组配备专门旁站队长进行全程施工监控，纠正不合格施工现象，并对机组进行考核。队长负责分段落内的管桩施工工作，对各台机组的施工情况进行抽检，并督促旁站工作，收集整理每天的资料上报资料部门。组长对全线施工进行巡查，对施工队伍及旁站队长进行考核，调配并处理各方面出现的问题。

1、根据导线点放出控制桩,每隔两天复检一次控制桩，以防移位。

2、每天施压前必须用控制桩核验当天将要施工的桩位。

3、桩基工程高程控制点必需设在不受压桩影响的地方，并认真做好复测工作。每根桩施压时，都应对其平面位置进行检查。

六、压桩机作业安全措施

1、进入施工现场人员应戴好安全帽，施工操作人员应穿戴好必要的劳动防护用品。

2、凡患有高血压及恐高等症状的人员，不得进行机上作业。

3、其现场道路应平坦、坚实、畅通，交叉点及危险地区，应设明显警示标志。

4、桩机作业范围内应无高压线路，无地下管线穿过。

5、作业区周围应有明显标识或围挡，并禁止非作业人员进入。

6、桩机场地须无障碍物并平整、夯实，能承载钻机的工作压力；当地基松软不良时，钻机下应铺垫枕木或钢板防护。

7、桩机设备进场施工时尽可能的绕开电力及通信架空线路，当钻机在线路周围施工时，必须保证和架空线路的安全距离，电力线10KV及以下电力线路安全距离应大于3m，35KV及以上电力线路大于7m，垂直距离应大于2m。

8、桩机在施工过程中要经常对受力杆件、行走机构、导向槽、立柱导轨、螺栓、法兰、销轴、钢丝绳及起重设备等进行检查。

9、桩机开始作业前，先对全部液压系统进行试运转，检查整机各部位全部正常后，再进行安全操作。

10、当桩在压入过程中，夹持机构与桩侧打滑时，不能任意提高液压油压力，强行操作，而应找出打滑原因，采取有效措施后方能进行施工。

11、带班领导或专职安全员每日现场巡查各桩机施工情况，严格按照项目部带班制度执行。

12、带班领导或安全员在施工期间不得擅离职守，确保在施工前检查一遍，施工结束后检查一遍。

13、桩机位移时，不要压在刚刚完工的桩（顶）位上，且远离其他施工机械，并要与高压线保持钻机安全距离；行走中保持设备垂直平稳，必要时铺垫枕木、填平坑凹地面、换填软弱土层、加设临时固定缆风绳锁、清理行走线路上的障碍物等。

14、严禁酒后上岗，登高作业必须佩戴安全带。

15、现场物品要归类摆放，每天作业完毕后要对现场及时清理整洁。

16、遇有6级及以上大风或恶劣天气时，应停止桩机作业。

17、静压桩机起重操作手必须经过专门培训,经有关部门考核合格,持证上岗,严禁无证人员上岗操作；吊车必须经国家安检部门检验检测检测合格后方可使用。

18、每个PC管桩吊装作业前，仔细检查吊装所用的钢丝套绳是否已经与PC管桩套牢；检查平台卡盘是否满足作业需要；吊装时听从现场人员指挥。

19、严禁吊物上站人、严禁吊物超过人顶、严禁一切人员在吊物下站立和通过。

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