复杂条件下PHC管桩的施工技术
方案,但由于该工程桩基数量不多,与打桩机匹配的桩锤是固定的,且桩锤的选用也根据相关规范与桩型、施打深度等参数相匹配,重新调遣新的桩机既耗时又耗力,因此该工程没有调换桩锤。在此条件下,经过各参建单位充分研究分析的基础上,主要采取了以下几点措施:1)对已经产生溜桩的桩基及时进行高、低应变检测,确保桩基的完整性和承载力没有问题;2)严格控制沉桩速率,穿过软弱土层前采取“重锤轻打”,对桩基沉桩采取谨慎施工,避免沉桩过程中对周围土体的过大扰动。3)在计算承载力满足的基础上,调小桩基的倾斜度,达到沉桩更容易控制的效果。通过采取上述的措施,虽然后续还是有部分桩基产生溜桩,但溜桩程度和桩基贯入度明显改善,施工也更加容易控制。
3.3 桩顶偏位
桩顶偏位可分为桩身倾斜或断裂引起偏位和桩身质量完好、桩身无倾斜而整体偏位两种情况。对于第一种情况,发生原因有:1)工程地质勘察的工作没有做到位,发生地质突变现象或地质资料统计不完整,如本工程在桩身下沉过程中遇孤石使桩尖发生侧滑而产生的桩顶偏位;2)处理措施不当或处理不及时,沉桩过程中发现初期倾斜超差,应按规程拔出、调整竖直并用“重锤轻打”的方式沉桩,直至桩身稳定后才能正常施打。
一般情况下,由桩身倾斜或断裂引起的桩顶偏位数值较大,根据《水运工程质量检验标准》(JTS-257-2008)和设计文件,陆地沉桩允许偏差为:水平位置≤100 mm,桩身垂直度≤1%。
因此,若沉桩后PHC桩身完好且倾斜度在以1%内,可不作处理;若倾斜度超过1%,可根据情况进行PHC桩灌芯补强处理,必要时进行纠偏或补桩。如倾斜的桩基影响上部结构施工,或经计算上部施工后会产生有害的偏心力的情况,必须进行纠偏处理,施工时先用钻头在桩欲纠正侧钻孔,至一定深度,再用钻头钻至预定位置,冲孔排水,使土体应力释放后再用千斤顶或手拉葫芦施加水平力把桩扶正,水平拉力和桩顶扶正速率应根据设计计算数据实施,经测量垂直度符合要求后填砂密实。纠偏后应按规定进行高、低应变检测,以保证纠偏后桩身连续性及极限承载力符合要求。
由于桩身断裂而引起的桩顶偏位,若断裂位置较浅,可开挖后凿去断裂面以上部位,灌芯并接桩处理。断裂面位置较深的情况,进行补桩,断裂面位置可根据施工条件自行设定。
桩身质量完好、桩身无倾斜而整体偏位的情况,一般是由于施工定位不准而引起的,且偏位较小,可采用局部调整承台和桩帽配筋等设计措施解决。
3.4 桩头破裂
综合考虑,桩头破裂产生的原因有以下几种:第一,管桩的质量不符合相关规定或标准要求;第二,养护不到位,或为抢工期,沉桩时未达到设计强度;第三,打桩过程的施工方法不当,锤过重、锤击应力太大易将桩头击碎,锤过轻、锤击次数过多易产生疲劳破坏;第四,桩锤、替打、桩身不在同一条垂直线上,桩锤偏心锤击导致应力集中、桩顶受力不均致使桩头破裂;第五,遇孤石、硬岩面或硬夹层,此时贯入度较小,未采取有效措施,继续猛打出现桩头破裂现象。
为防止桩头破裂现象的发生,沉桩前应对产品质量进行复检,杜绝使用不合格的PHC管桩,沉桩过程中,发现情况立即停锤,检查分析后制定可行方案。经试桩与分析,④2~④4层属硬夹层,在沉桩过程中,桩底标高进入该层时采用二档沉桩,有效的避免了桩头破裂的发生。出现桩头破裂后通常的处理方法爆桩头的部分用电锯水平锯掉,更换并增加桩垫厚度后继续施打,若能满足收锤标准,收锤后及时做大应变检测,如果到不能满足收锤标准再进行补桩。
3.5 接桩
本工程A轴桩长度为34 m,考虑到施工场地和现有打桩机械的限制,陆上打桩不能一次到位,要采取现场接桩措施,从厂家预定桩长为14 m、16 m短桩和20 m、18 m长桩,按照规范要求,短桩在下部、长桩在上部进行拼接。沉桩过程中,当第一节桩的桩头距地面0.5~1.0 m时,开始进行接桩,接桩采用端板焊接连接,焊缝等级为二级。先将焊接面清刷干净,再在第二节桩吊起并引导就位,当上下两节PHC 桩对好后,对称点焊4~6 点加以固定。由2名电焊工对称施焊,焊接层数应大于等于3 层,内层焊渣必须清理干净后再焊下一层,要保证焊缝饱满连续。
焊接采用二氧化碳保护焊,焊缝不得凸出桩身,可与桩身外壁平起或凹进1~3 mm,
表面不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤,并按不小于20%的抽检比例进行手工超声波探伤。焊好的桩接头应自然冷却8 min以上,涂刷防腐涂层并自然晾干后方可锤击沉桩,接桩的原则是接触紧密,现场连接操作简便,并要注意新接桩节与原桩节的轴线一致。
3.6 沉桩过程中的岸坡、基坑安全
考虑到PHC管桩沉桩期间震动的影响,对后方基坑支护结构进行加强,增加对基坑及岸坡位移观测点的监测频率,发现异常情况立即停止沉桩并通知有关单位,待问题解决后再继续沉桩施工。施工观测初始状态大于48 h,沉桩开始后每10 min对距桩40 m以内的观测点进行水平及垂直位移观测记录,每一根桩沉桩结束后,以及全部桩沉桩结束后1 h、3 h、
8 h、24 h及48 h的岸坡和基坑变形数据。变形控制值为沉桩过程中水平位移<2 mm/h,垂直位移为<2 mm/h,并设置警戒值为10 mm。同时在沉桩过程中对影响范围内的岸坡、路面、基坑进行巡视检查,如有明显沉降、变形、裂缝、渗水、坍陷等异常情况及时采取措施。
4 结语
通过分析并充分考虑各种影响因素后,制定相应的沉桩工艺及实施措施,保证了施工的安全、顺利进行,成桩率达100%,经高应变动力检测和低应变动力检测,单桩极限承载力、桩身质量都满足设计要求。通过整个沉桩施工过程对岸坡与基坑的安全监测,变形最大值为5.7 mm,在规范允许范围。实践表明,文章提出的施工技术方案及相关质量控制措施是可行的,对类似环境条件的工程有实际参考价值。
参考文献
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[2]龙举,杨先寿.PHC管桩加固地基及几种异常情况的处理[J].水利与建筑工程学报,2008.9:(92-94).