钢筋混凝土预制桩制作

教学单元四：桩基础施工学习要求：•了解桩基础组成及分类；•掌握预制桩施工顺序、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；•了解静力压桩特点和施工方法；•了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；•掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；•了解预制桩、灌注桩质量检验标准。概述钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。施工方案的制定：一、施工准备1.场地平整及周边障碍物处理。2.定桩位及埋设水准点。依据施工图设计要求，把桩基定位轴线的位置在施工现场准确地测定出来，并做出明显的标志。在打桩现场附近设置2～4个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。3.桩帽、垫衬和送桩设备机具准备。二、桩的制作、运输、堆放1.预制桩的制作场地2.预制桩的模板制作3.预制桩的钢筋骨架制作4.预制桩的混凝土浇筑5.预制桩的质量检验6.预制桩的吊装强度7.预制桩的起吊搬运1.预制桩的制作场地管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作。2.预制桩的模板制作模板可以保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直；桩顶面模板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正四棱锥体，且桩尖位于桩的轴线上；底模板、侧模板及重叠法生产时，桩面间均应涂刷好隔离层，不得粘结。见后图。钢筋混凝土预制桩制作－钢筋、模板施工图4—13.预制桩的钢筋骨架制作钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力，桩顶和桩尖钢筋配置(如下图所示)应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合表2－1的规定。图4—2混凝土预制桩表4－1预制桩钢筋骨架质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值（mm）检查方法主控项目1主筋距桩顶距离±5用钢尺量2多节桩锚固钢筋位置±5用钢尺量3多节桩预埋铁件±3用钢尺量4主筋保护层厚度±5用钢尺量一般项目1主筋间距±5用钢尺量2桩尖中心线10用钢尺量3箍筋间距±20用钢尺量4桩顶钢筋网片±10用钢尺量5多节桩锚固钢筋长度±10用钢尺量续上页表4—14.预制桩的混凝土浇筑混凝土制作宜用机械搅拌、机械振捣；浇筑混凝土过程中应严格保证钢筋位置正确，桩尖应对准纵轴线，纵向钢筋顶部保护层不宜过厚，钢筋网片的距离应正确，以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法生产时，上层桩和邻桩浇筑，必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强度的30%以后才能进行。浇筑完毕后，立即加强养护，防止由于混凝土收缩产生裂缝，养护时间不少于7d。钢筋混凝土预制桩制作－混凝土浇筑见图4－3。图4－3钢筋混凝土预制桩制作－混凝土浇筑5.预制桩的质量检验钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表4－2的规定。项序检查项目允许偏差或允许值（mm）检查方法单位数值主控项目1桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范2桩位偏差见本表用钢尺量3承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范表4－2钢筋混凝土预制桩的质量检验标准一般项目1砂、石、水泥、钢筋等原材料（现场预制时）符合设计要求查出厂质保文件或抽样送检2混凝土配合比及强度（现场预制时）符合设计要求检查称量及查试块记录3成品桩外形表面平整、颜色均匀、掉角深度10mm，蜂窝面积小于总面积0.5%直观接上表一般项目1砂、石、水泥、钢筋等原材料（现场预制时）符合设计要求查出厂质保文件或抽样送检2混凝土配合比及强度（现场预制时）符合设计要求检查称量及查试块记录3成品桩外形表面平整、颜色均匀、掉角深度10mm，蜂窝面积小于总面积0.5%直观4成品桩裂缝（收缩裂缝或起吊、装、堆放引起的裂缝）深度20mm，宽度0.25mm，横向裂缝不超过边长的一半裂缝测定仪，该基在地下水有侵蚀地区及锤击数超过500击的长桩不适用接上表一般项目5成品桩尺寸横截面边长mm±5用钢尺量桩顶对角线差mm10用钢尺量桩尖中心线mm10用钢尺量，L为桩长桩身弯曲矢高L/1000用钢尺量桩顶平整度mm2用钢尺量接上表一般项目6电焊接桩：焊缝质量电焊结束后停歇时间mim1.0秒表测定上下节点平面偏差mm10用钢尺量节点弯曲矢高L/1000用钢尺量7硫磺胶泥接桩胶泥浇筑时间min2秒表测定浇筑后停歇时间min7秒表测定8桩顶标高mm±50水准仪9停锤标准设计要求现场实测或查沉桩记录接上表6.预制桩的吊装强度钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。7.预制桩的起吊搬运桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图2－5所示的位置捆绑。图4－4吊点的合理位置(a)1个吊点；(b)2个吊点；(c)3个吊点；(d)4个吊点三、打入法施工打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。打入法施工步骤：1.打桩设备及选择2.打桩顺序的确定3.打桩4.打桩质量要求和测量记录5.打桩施工常见问题的分析6.打桩过程中的注意事项7.桩头的处理1.打桩设备及选择打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。(1)桩锤①桩锤的选择桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤。②落锤落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.2～2t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶(如图4－5)。图4－5打入桩施工③汽锤汽锤是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种(如图4－6)。图4－6汽锤(a)单动汽锤；(b)双动汽锤；1－汽缸；2－活塞；3－活塞杆；4－桩；5－活塞上部；6－换向阀门；7－锤的垫座；8－冲击部分④柴油锤柴油打桩锤利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤、桩架与动力设备配套组成柴油打桩机。⑤振动锤振动锤是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。⑥锤重的选择锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考表4－3选用。表4—3锤重选择续上页表4—3(2)桩架桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。①桩架一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。②根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高③桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。④履带式桩架(图4－7)以履带式起重机为主机，配备桩架工作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施工。(3)动力装置打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。图4－7履带式桩架1－导架；2－桩锤；3－桩帽；4－桩；5－吊车2.打桩顺序的确定(1)打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，应根据桩的密集程度(桩距大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。(2)根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种，如图4－8所示。①当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图4－8(c))，或由中间向四周施打(图4－9(b))。②当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设(图4－8(a))。(3)根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。图4—83.打桩(1)桩的打入打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩入土一定深（①打入预制桩－第一节桩体②打入预制桩－电焊接桩③打入预制桩－末节桩体）度(1～2m)稳定以后，再以规定落距施打。(2)施打原则桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。(3)入土深度桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。①打入预制桩－第一节桩体（见图4－9）。图4—9②打入预制桩－电焊接桩打入预制桩－电焊接桩见图4－10。图4—10③打入预制桩－末节桩体（见图4－11）。图4—114.打桩质量要求和测量记(1)打桩质量要求①端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩端设计标高可作参考；摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时，贯入度可作参考。②打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)的桩位偏差，必须符合表4－4的规定。③桩的承载力检验。表4—4(2)混凝土预制桩施工记录打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录，见表4－5所示。表4—5在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩身严重回弹等。发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。工程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题，都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技术措施后，方可继续施工。5.打桩施工常见问题的分析(1)桩顶破碎打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混凝土保护层过厚、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎。(2)桩身被打断制作时，桩身有较大的弯曲凸肚，局部混凝土强度不足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。(3)桩身位移、扭转或倾斜桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转或倾斜。(4)桩锤回跃，桩身回弹严重选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。6.打桩过程中的注意事项(1)桩机就位后，桩架应垂直平稳，桩帽与桩顶应锁紧牢靠，连接成整体。打桩时，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况。(2)在正常情况下，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，应避免因间歇时间过长，土的固结作用而使桩难以下沉。(3)打桩时振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用，施工过程中要有专人巡视检查，及时发现和处理有关问题。(4)严禁非施工人员进入打桩现场；对桩机的正常运行、桩架的稳定经常进行检查，严格按