唐山滨海大道溯河大桥桥头段预应力管桩施工方案

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摘要: 唐山滨海大道溯河大桥桥头为高填方路段，且本段地基承载力较低，为了保证路基桥头的安全和稳定性，采用预应力管桩处理地基的方法。本文主要介绍了预应力管桩的施工工艺，并对施工容易出现的质量问题提出一些应对措施，此方案对于本工程或同类工程施工有很强的指导性。

关键词：溯河大桥、预应力钢管桩、地基处理、施工工艺、质量问题

Abstract: The end of Suhe Bridge of Tangshan Binhai avenue is big amount of fill, and the bearing capacity of the foundation in this sector is low, so we adopt the method of using prestressed pipe piles to deal with the formation，assure the safety and stability of the formation. This thesis is primary introduces the construction technology of pipe piles, and put forward some reply measures to quality problems which are easy appear during construction, this scheme is powerful guiding to the project and other projects.

Keyword: Suhe Bridge, prestressed pipe piles, the foundation treatment, the construction technology, quality problem.

一 工程概况

唐山市滨海大道海港开发区至曹妃甸段第八合同段溯河大桥桥头K35+359.5 ~ K35+411.0及K36+127.0 ~ K36+180.5为高填方路段，路基填筑高为7.4 ~ 8.2 m；由于本段地基承载力较低，为了保证路基桥头的安全和稳定性，采用预应力管桩处理地基的方法。预应力钢筋混凝土管桩规格型号为：管桩直径40 cm（外径），壁厚70mm，桩身采用C80砼，桩帽采用C30砼，桩帽设计尺寸为100×100×35 cm，设计单桩极限承载力800 kN。

本段路基预应力管桩总量1734根。预应力管桩在平面上采用正三角形布设，桥头路段桩距2 m，桩长26 m，过渡路段每三排递减1 m桩长进行过渡。

预应力管桩采用工厂预制，并根据运输条件和打设深度确定每段桩长。

二 施工机械设备

本工程管桩的油锤打桩机选择的型号为： DCB60-15型1台 ；配置汽车吊机型号为：5t东风吊车1台 ；配置电焊机：21 KVA交流焊机8台，进行管桩的调运、沉桩焊接；现场配置150 KW柴油发电机组2台，保证正常施工。

三 起吊、运输和堆放

原材料、成品、半成品的堆放应符合施工现场总平面布置图的要求，满足材料、成品、半成品堆放的质量要求，同时做好材料、成品、半成品的进场检查、验收记录及标识工作，确认材料的品种、型号、规格等，分类分规格的整齐堆放，妥善保管，并按规定挂牌标识，以防误用。

1、预制混凝土桩的混凝土强度达到设计强度的70%后方可起吊；达到100%才能运输和打桩。如提前吊运，必须采取措施并经验算合格后方可进行。管桩采用两支点吊法，两吊点位置距离桩端宜为0.2 L（L为桩长），起吊和搬运时应用吊索系于设计规定之处捆绑起吊，吊索与桩段水平夹角不得小于45°，在吊索与桩身接触处应加衬垫，以防损坏。起吊时应平稳提升，避免摇晃撞击和震动。

2、预制桩堆放时，按规定、型号分层叠置。叠层堆放时，应在垂直于管桩长度方向的地面上设置2道垫木，垫木应分别位于桩端0.2倍桩长处；底层最外缘的管桩应在垫木处用木楔紧以防滚动。垫木采用耐压的100 mm×100 mm木方料垫承稳定，不得用有棱角的金属构件替代。各层垫木上下对齐，并支承平稳，堆放层数不超过五层。堆放管桩的地方四周需做好排水沟。

四 施工工艺流程及方法

4.1 施工工艺流程

4.2 桩机就位

打桩机就位时，应对准桩位，保证垂直稳定，在施工中不发生倾斜、移动。

4.3 起吊预制桩

先拴好吊桩用的钢丝绳和索具，然后应用索具捆住桩上端吊环附近处，一般不宜超过30 cm，再起动机器起吊预制桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，位置要准确；再在桩顶扣好桩帽或桩箍，即可除去索具。

4.4 稳桩

桩尖插入桩位后，先用较小的落距冷锤1～2次，桩入土一定深度，再使桩垂直稳定。10 m以内短桩可目测或用线坠双向校正；10 m以上或打接桩必须用线坠或经纬仪双向校正，不得用目测。首节桩插入时垂直度偏差不得超过0.5 %。桩在打入前，应在桩的侧面或桩架上设置标尺，以便在施工中观测、记录。

4.5 打桩

用落锤或单动锤打桩时，锤的最大落距不宜超过1.0 m。用柴油锤打桩时，应使锤跳动正常。打桩宜重锤低击，锤重的选择应根据工程地质条件、桩的类型、结构、密集程度及施工条件来选用。打桩顺序根据基础的设计标高，先深后浅；依桩的规格宜先大后小，先长后短。由于桩的密集程度不同，可自中间向两个心向对称进行或向四周进行；也可由一侧向单一方向进行。

锤击沉桩时宜重锤低击，开始落距应较小，待入土一定深度且桩身稳定后再按要求落距进行；沉桩宜连续一次性将桩沉到设计标高，确需停锤时尽量减少停锤时间。

打桩过程中出现贯入度异常、桩身漂移、倾斜或桩身及桩顶破损，应查明原因，进行必要的处理后，方可继续施工。打桩过程应有完整的记录。

打桩可能引起群桩上浮，从而影响地基承载力，因此应进行施工监测，对群桩上浮应采取复打等处理措施。

管桩打入时应符合下述要求：

1、桩锤和桩帽与桩圆周的间隙应为5 mm ~ 10 mm。

2、桩帽内径宜大于桩径10 ~ 20 mm，其深度为300 ~ 400 mm，并应有排气孔。

3、锤和桩帽之间的锤垫可用竖向硬木，厚度为150 ~ 200 mm；桩帽与桩顶之间须嵌入富有弹性和韧性的桩垫，如足够厚度的纸垫、胶合板及橡胶制品，以减小桩头的破损，桩垫锤击后的厚度宜为120 ~ 150 mm；当衬垫被打硬或烧焦时，应及时更换。

4、首节桩打入时，垂直度偏差不得大于0.5 %，桩身、桩帽、送桩和桩锤应在同一中心线上，防止偏打。

5、沉桩时，桩顶应有排气孔，当管内充满水时应先排水后才能继续施工，管内大量涌土时也应采取相应处理措施。

4.6 接桩

根据设计文件中的桩基深度匹配长度进行施工组合，一般桩基深度≥24 m，不超过3节桩管组合；桩基深度＜24 m，不超过2节桩管组合；桩基深度＜12 m，采用1节桩管。施工时按照“长桩管在上，短桩管在下”的顺序进行施工。

在桩长不够的情况下，采用焊接接桩。接桩时，一般在距地面l m左右时进行。下节桩的桩头处加上定位板，然后将上节桩吊放在下节桩端板上，依靠定位板将上下节桩接直，其错位偏差不得大于2 mm，节点折曲矢高不得大于l ‰桩长。上下桩如果有间隙，用楔型铁片全部垫实，焊接牢固。接桩就位纠偏时，不得用大锤横向敲打。

管桩焊接前应先确认接头部位是否符合要求，上下节桩端表面应用铁刷清刷干净，坡口处应清除油污和铁锈，并刷至露出金属光泽。

焊接时应分层焊接，在坡口四周先对称点焊6点，焊接由两个焊工沿桩周对称进行，焊接层数不得少于2层，层间焊皮要清理干净，焊缝应达到三级焊缝要求；焊好的桩接头应自然冷却后才能继续锤击，冷却时间不宜少于8 min，严禁用水冷却或焊好后立即打桩。焊缝应连续饱满，不得有表面气孔、夹渣、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷。

接桩处入土前，应对外露铁件，再次补刷防腐漆。

4.7 送桩

设计要求送桩时，则送桩的中心线应与桩身吻合一致，才能进行送桩。若桩顶不平，可用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的桩孔应立即回填密实。

送桩应符合下列规定：

1、送桩深度不宜大于2 m；

2、当桩顶打至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直度并检查桩顶质量，合格后立即送桩。

4.8 收锤

收锤标准应根据场地工程地质条件、单桩承载力设计值、桩的规格和长短、锤的大小和落距（冲程）等因素，综合考虑最后贯入度、桩的入土深度、总锤击数、每米沉桩锤击数及最后1m沉桩锤击数、桩端持力层深度、桩土弹性压缩量等指标后给出。收锤标准应以到达的桩端持力层、最后贯入度或最后1m沉桩锤击数为主要控制指标。

锤击桩施工时的最大打桩力应不大于桩身竖向极限承载力，按下式控制：

式中：―锤击桩施工时的最大打桩力；

A ―管桩桩身横截面面积；

―桩身混凝土轴心抗压强度标准值。

锤击法沉桩每根桩的总锤击数不宜大于2500击，最后1m锤击数不宜超过300击。

收锤后的管桩应采取有效措施封住管口；送桩遗留的孔洞，应立即回填或覆盖。

正常情况下，最后贯入度不宜小于20mm /10击；当持力层为较薄的强风化岩层且上覆土层较弱时，最后贯入度可适当减少，但不宜小于15mm/10击。

4.9 检查验收

每根桩打到贯入度要求，桩尖标高进入持力层，接近设计标高时，或打至设计标高时，应进行中间验收。在控制时，以桩尖打至设计标高来控制，符合设计要求后，填好施工记录。如发现桩位与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理，然后移桩机到新桩位。

预应力管桩的施工质量检验

检验项目 质量要求和允许偏差 检验频率 检验方法 备注

桩位 ±10 抽查2 % 经纬仪检查 纵横方向

第一节桩垂直度 ≤0.5 % 查施工记录 经纬仪测量

后续桩垂直度 ≤1 % 查施工记录 经纬仪测量

接桩时错位偏差 ≤2 mm 全部 尺量

焊接层数 ≥2层 全部 目测

焊接点数 ≥6点（对称位置） 全部 目测

桩长度 ≥ 设计要求 全部 锤球法测量

桩头标高 ±5 % 抽查2 % 水准仪测量

单桩极限承载力 ≥800 kN ≥2 ‰ 静载试验

五、施工质量控制措施

5.1 质量保证措施

1、打桩前必须具备地质资料，桩位平面图，桩顶的设计标高，并按图纸要求进行标高测量和桩的定位、复核，组织桩机进场。正式施工前，组织设计、监理、业主及项目部有关人员到现场作1至2根工程桩的试验，根据试验的实际情况，指导和确定施工的技术参数。

2、用桩架的导滑夹具或桩箍将桩嵌固在桩架两导柱中，垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，待桩位置及垂直度校正后即可将锤连同桩帽压在桩上同时应在桩的侧面或桩架上设置标尺，并做好记录方可击桩，如桩头不平时，用麻袋或厚纸板垫平，亦可先用环氧砂浆补抹平整。沉桩应用适用桩头尺寸的桩帽和弹性衬垫，以缓和打桩时的冲击和打桩应力均匀分布，延长撞击的持续时间以利桩的贯入。

3、打桩的顺序，根据桩的密集程度、基础设计标高、桩的规格、桩架移动的方便以及现场条件等而定。对密集的桩应采用自中间向两个方向对称进行，或由中间向四周或由一侧向单一方向进行；对基础标高不一的桩，宜先深后浅；对不同规格的桩，宜先大后小，先长后短，以使土层挤密均匀和避免位移偏斜。

4、沉桩过程中，要经常注意桩身有无位移和倾斜现象，如发现问题及时纠正。桩将沉至要求深度或到达硬土层时，应控制好落锤高度，以免打烂桩头。沉桩过程中作好施工记录，至接近设计要求时，即可对贯入度或入土标高进行观测，至达到设计要求为止。若桩须深送入土时，应用送桩。送桩用坚硬的木料或钢铁制成，长度和直径视需要而定，使用时，将送桩放于桩顶头上，使其与桩在同一垂线上，锤击送桩，将桩慢慢打入土中。

5、打桩过程中出现贯入度突然剧变，则可能桩尖已穿过硬土进入软土层，或桩被打断，此时应对照地质资料进行检查。若是软土层，可继续施打；若是断桩，应在其旁补打一根。桩身若突然发生倾斜角，此时应视情况用木架顶正或拨出后补桩；若桩打不下去，桩锤严重回跳，可能是桩尖顶到孤石或已打到硬土层，这时应减小桩锤落距，慢慢下打，待桩尖穿过障碍后再加大落距。

6、打桩过程中，遇见下列情况应暂停，并及时与有关单位研究处理：

(1) 贯入度剧变；

(2) 桩项或桩身出现严重裂缝或破碎；

(3) 桩身突然发生倾斜、位移或有严重回弹；

(4) 地面明显隆起、邻桩上浮或桩移过大；

(5) 总锤击数超过2500击的规定值。

5.2 应注意的质量问题

1、预制桩必须提前定货加工，打桩时预制桩强度必须达到设计强度的100 %，并应增加养护期，一个月后方准施打。

2、桩身断裂。由于桩身弯曲过大、强度不足及地下有障碍物等原因造成，或桩在堆放、起吊、运输过程中产生断裂，没有发现而致，应及时检查。

3、桩顶碎裂、由于桩顶强度不够及钢筋网片不足、主筋距桩顶面大小，或桩顶不平、施工机具选择不当等原因所造成，应加强施工准备时的检查。

4、桩身倾斜。由于场地不平、打桩机底盘不水平或稳桩不垂直、桩尖在地下遇见硬物等原因所造成，应严格按工艺操作规定执行。

5、接桩处拉脱开裂。连接处表面不干净、连接铁件不平、焊接质量不符合要求、接桩上下中心线不在同一条线上等原因所造成，应保证接桩的质量。

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