预应力管桩的施工和常见质量问题的处理

预应力管桩的施工和常见质量问题处理2018/1/16预应力管桩的施工和常见质量问题的处理[键入文档标题]页1预应力混凝土管桩是采用离心脱水密实成型工艺原理，先张法施加预应力，达到规定的强度后放张预应力筋，再进行蒸压养护成形的一种预制混凝土桩。作为一种常见的桩型，预应力管桩具有强度高、承压性能好、施工速度快等特点，适用于一般黏性土及填土、淤泥和淤泥质土、粉土、非自重湿陷性黄土等土层中使用，大量应用于各种建筑的基础中。特别是沿海地区，由于软弱土层厚、持力层埋藏较深，更适合于采用预应力管桩作为建筑的桩基础。预应力管桩具有质量良好、承载力强、施工速度快以及无污染等优势，广泛应用目前的高层建筑地基处理施工中，在确保建筑施工质量的同时，有效扩张了建筑空间。1高层建筑施工中预应力管桩概述随着现代建筑施工技术的不断发展，预应力管桩不断应用于建筑工程施工中，尤其是高层建筑的施工中，目前预应力管桩已成为现代化基础工程的核心技术。预应力管桩即是预应力混凝土管桩，主要包括后张法预应力管桩和先张法预应力混凝土管桩。先张法预压应力管2桩施工技术主要利用施工期间通过先张法预应力施工为主体，直接通过离心成型的措施来做辅助，达到空心筒施工效果的施工标准和模式。在先张法预压应力管桩施工过程中，大多直接通过端头结构以及桩体结构形式所组合而成的，为一种综合性质的钢套模式。在高层建筑施工中应用预应力管桩具有保持施工现场整洁、技术含量高以及施工简便的优势，然而值得注意的是预应力管桩在施工过程中会对于周边环境造成一定的影响。预应力管桩在建筑工程中的使用，有效解决了建筑工程施工中存在的各种难题，推动了我国建筑行业的不断发展。1桩顶位移及其处理措施在预应力管桩施工的沉桩过程中，容易出现顶撞位移，相邻的桩产生横向位移或桩上升现象。在预应力管桩施工工程中，由于桩数较多，施工土层较为饱和密实，两桩之间的桩间距相对较小，加上不正确的压桩顺序，使得在沉桩过程中出现桩顶位移。同时，在沉桩施工过程中，土被挤到极限密度而向上隆起，使得相邻桩一起被涌起。在软土地进行沉桩施工过程中，沉桩引起的空隙压力会将相邻的桩推向[键入文档标题]页3一侧或涌起，从而使得沉桩施工出现桩顶位移。此外，在沉桩施工过程中桩位放线不准、施工中桩位标志丢失或挤压偏离、现场沉桩施工人员随意定位、不合理的行车路线以及不正确的土方开挖方法和顺序等都会导致沉桩施工过程中出现桩顶位移。为了有效避免在沉桩施工过程中出现桩顶位移现象，沉桩施工过程中严禁开挖桩基，在沉桩施工完成后两周左右才能开展开挖施工。在基坑的开挖过程中，应当采取相关排水措施，同时留置边坡，严禁将开挖土方放置在基坑旁，避免基坑由于受堆放土方的压力而坍塌。在开挖较深基坑时，应当采取分层开挖模式。此外，还应当严格按照图纸设计来放好桩位，同时在桩位旁边设置明显的标志，并科学制定桩基行车路线。沉桩达不到设计要求及其处理措施沉桩达不到设计要求是高层建筑施工预应力管桩地基处理技术常见问题。在沉桩设计时，应当将最终贯入度和最终标高作为沉桩施工的最终控制标准。然而，在沉桩施工过程中，通常采用一种控制标准为主，另一种标准只作为4参考，使得沉桩施工达不到设计要求。同时，在预应力管桩设计过程中，勘探点数量较少，勘探资料粗略，使得考虑持力层不全面或选择桩尖标高出现错误，一些设计标准甚至过严，超过目前施工机械能力或桩身砼强度。在沉桩施工过程中，桩机及配重不合理，使桩沉不到控制标高要求或是桩沉过设计控制标高要求，一些桩在沉桩过程中出现打断桩身现象，使得桩无法继续打入。对此，在预应力管桩设计时，应当全面勘测施工现场的地质情况，必要时可以进行补勘，选择正确的持力层或标高，在打桩过程中注重观察桩身变化，避免出现桩身断裂。桩身断裂及其处理措施在沉桩施工过程中，桩身一旦突然出现倾斜错位，在桩尖处土质条件并未发生变化时，逐渐增加或突然增大贯入度，会使得桩身出现回弹，可能导致桩身发生断裂。在沉桩施工过程中，桩身出现较大弯曲，会使得桩身受到的集中荷载作用超出桩身最大承受抗弯度而使得桩身出现断裂。桩身所受压力超过混凝土抗压强度时，会使得混凝土发生破碎，而导致桩身[键入文档标题]页5出现断裂。同时在堆放、起吊以及运输桩的过程中，不合理的操作也会导致桩身出现裂纹或断裂。对此，应当严格按照有关规定及操作规程开展桩的堆放、起吊以及运输作业。在进行沉桩施工前，应当及时清除地下障碍物，严格控制桩的细长比，将其控制在30以内。在初沉桩时，一旦发现桩身出现不垂直现象，应当对桩身进行及时纠正，当桩打入一定深度后才发生桩身严重倾斜现象，应当尽量避免采用移动桩架的方式进行桩身纠正。在进行接桩施工时，应当确保上下两节桩处于同一轴线，在焊接完成后应当确保焊接处超过5分钟的自然冷却，方可进行沉桩施工。上下桩焊接完毕后在自然条件下冷却5分钟以上方可沉桩。桩身倾斜及其处理措施在预应力管桩施工过程中，由于施工场地不平整、存在较大坡度或施工场地地表承载力无法满足基本要求，使得桩机出现倾斜，导致沉桩过程中出现桩身倾斜。同时，在稳桩过程中桩并未垂直，送桩器、桩帽、桩三者并未在一条直线上，也会导致桩身出现倾斜。对此，应当注重施工场地的平整工作，在不平整场地6进行预应力管桩施工时，应当在打桩机行走路线加垫木等物，确保打桩机底盘保持水平。在较软场地开展预应力管桩施工作业时，应当对场地进行换土回填，却确保场地回填压实度在0．94以上，确保桩机在行走过程中不出现沉陷，从而确保桩身不出现倾斜。接桩处开裂及其处理措施在对接桩处进行焊接连接时，未清理干净连接处表面杂物、桩端不平整会使得接桩处出现开裂。同时，焊缝不连续、不饱满、焊肉中夹有焊渣等杂物以及焊接完成后停顿时间较短等也会导致接桩处出现开裂现象。在接桩过程中，两桩并未处于同一直线，接桩处发生曲折，使得接桩处在压桩过程中局部产生集中应力而出现开裂。对此，在进行接桩施工前，应当及时对两桩连接处相关部件进行清理，在接桩过程中确保两节桩处于同一轴线上，同时确保焊接预埋件平整服贴，避免两桩接桩处出现开裂。管桩的外观质量包括粘皮和麻面、漏浆、空洞和蜂窝、表面露筋、表面裂纹、镦头脱落、端面平整问题、桩身弯曲、露石等，外观质量的好坏直接关系到产品外观销售能力，也是产[键入文档标题]页7品市场竞争力的有力体现。下面详细对生产过程中可能存在的问题进行分析并提出一般的解决办法。一、粘皮和麻面粘皮是指管桩表面的混凝土与模具粘连，拆模时局部混凝土从管桩外表面撕裂的现象；而麻面是指脱模后管桩外表面的局部混凝土呈现无强度，表面有细小孔洞，颜色一般与正常混凝土相异，成类似粘土粉状的浅黄色。上述缺陷有时也修补的，但严重影响管桩的耐久性，特别是有腐蚀性的土壤中使用。粘皮和麻面均发生在管桩的外表面。粘皮严重时甚至预应力钢筋均能肉眼见到；而麻面的管桩外表面可用钢筋等硬物刮去。1、粘皮产生的原因及处理1)管桩混凝土的脱模强度不足按国标要求，管桩的脱模强度必须达到C40以上，但编者认为一般以控制在C50左右为宜，否则脱模时很容易出现粘皮现象，即便不出现粘皮现象，外表面也不是很光滑，特别是采用自用锅炉供蒸汽的情况，由于蒸汽一般为过饱和蒸汽，管桩外表面强度往往比同条件养护的8试块要低，这一点尤其要引起重视。合理的养护制度对达到设计要求的混凝土强度是非常重要的，尤其要注意充分的静停时间和控制升温曲线，在冬季生产时显得较为突出。当然符合要求的混凝土配合比是前提，当采用多组分矿物外加剂如粉煤灰、矿渣微粉等设计混凝土配方时，为达到较合理的管桩脱模强度，可适当提高蒸汽养护的恒温温度，可比纯硅酸盐水泥配方提高5--10度。2)脱模剂性能问题及涂抹工作不到位脱模剂对管桩外表面的质量起到关键作用，能否把混凝土在终凝前及在蒸汽存在条件下有效的隔离模具和混凝土是至关重要的。一般常用的脱模剂分为皂化油和不饱和酸酯等，国外现在有使用矿物油做脱模剂的，但总的来说，脱模剂要求有较好的挥发性、耐磨性、蒸汽稳定性、无毒及一定的保护厚度。冬季和夏季使用的脱模剂要有区分，否则容易出现问题。性能良好的脱模剂应在使用后3--5分钟就在钢模内形成一层厚约0．5mm左右的较光滑的憎水性保护膜。脱模剂使用时一定要做到热模热涂，等完全干[键入文档标题]页9燥后才能浇注混凝土，这点在冬季生产时要特别注意，有的厂家往往未等干透就去喂料，加上冬季室温低，很容易产生粘皮。涂刷时要做到面面俱到，不遗漏一处，必要时可补涂一次。有时在雨天，由于脱模剂一般容易与水形成乳液，第一次刷完后，空气中的水分较多，往往需刷二次才能解决问题。3)模具内壁粗糙及清理不干净模具内壁的粗糙度也会影响脱模效果，但这种情况一般较少见，关键是要把内壁清理干净，不留余渣，必要时可用砂轮机打磨光滑。2、麻面的原因及处理方法麻面产生的原因较简单，一般为钢模过热所致，高温使新拌混凝土失水严重，与钢模接触的水泥失水并停止水化，出现粉状表面的麻面问题。因此，浇注混凝土时，钢模温度宜控制在45—50度左右，特别是在夏季，混凝土浇注后要及时离心，不可长时间放置，同时注意控制好养护温度。二、合缝漏浆合缝漏浆是最严重的质量事故，甚至比管桩混凝土强度不足都严重，因为在管桩施工10过程中，漏浆处往往是施打应力最集中处，而该处又是混凝土最薄弱处。但合缝漏浆又是较难解决的质量问题，它是水泥制品企业控制质量的永恒主题。合缝漏浆一般分为桩身合缝漏浆和桩套合缝漏浆。1、桩身合缝漏浆的原因及处理国内管桩的生产工艺是把钢模分成上下两半，下模喂完混凝土后，在上下钢模合缝中加密封条，盖上上模并拧紧，这就是合缝漏浆产生的客观原因，一般来说是很难克服的，要彻底解决该问题就要更改生产工艺和模具，如日本管桩生产企业采用的整体喂料整体顶出的工艺就能解决全部问题。就我国生产企业现状尽量少漏浆才为上策。1)选用合理的密封材料模具合缝处的密封程度是解决本质量缺陷的关键，选用合理的密封材料是至关重要的，好的密封材料要具有一定的伸缩性、良好的吸水性和较好的弹性，同时要具有较好的可工作性，即柔软性，现在管桩厂家一般使用的为纸绳、草绳。但纸绳效果较差，因为它容易被压缩成很薄的一层，当钢模稍微变形时就起不到[键入文档标题]页11良好的密封作用，所以纸绳一般在钢模较新时使用。为克服纸绳的缺点，也有厂家使用草绳作为密封材料，这种材料也有问题。它的直径不易控制，在长度方向上直径大小不一，容易造成局部密封不良；同时它由于可压缩性不良，往往造成钢模上下企口圆顺不良，这就造成了另外一个质量问题--桩套漏浆。为解决问题，个别厂家使用直径为6mm左右的柔性泡沫条或腈纶条，编者认为能较好解决问题，上述材料完全满足密封的要求，实践证明使用效果也是相当理想的，唯一的缺点是成本较高。也有企业使用可重复使用的天然橡胶条，其效果也较好。这里，我们采用一种折中的办法，即是在管桩施打时特别易破损的距两头2米处采用密封性能良好的材料，而在其它上采用普通密封材料，这能起到非常良好的作用，只是合模时操作起来较麻烦，但综合考虑产品质量，总的来说还是合理的。2)模具质量模具质量的好坏也直接影响到合缝漏浆12的严重程度，好的模具要求有挺直的企口线，企口大小一致一上下企口咬合良好，这能最大程度的减小合缝漏浆的发生，当然在轴线方向上两截模具对接缝的平滑过渡也是相当重要的。3)合模工作的操作规范性合模的操作规范性包括二方面的内容：清理工作和合缝螺栓的紧固工作。清理：工作主要是上下半模的合模处、企口处及跑轮接合处的清理工作必须做到位，彻底清理干净残留的水泥浆及密封条等有碍密封的东西。这里要强调的是钢模跑轮面的清理，多次的循环离心会导致跑轮的边角逐步扩大，最终上下模的跑轮边相互顶死，造成合缝螺栓打不紧，进而严重漏浆，所以我们要定期对钢模跑轮的接合面进行打磨，使上下跑轮合起来后接合面处保持约0．5mm左右的空隙。合模时两边紧固螺栓的均匀紧固也比较重要，我们不要求紧固力太大，只要求在合适的紧固力—F保持所有螺栓的紧固力大小基本一致即可。要做到这一点，合模螺栓要求从钢模的中间开始分别向两端紧固，不可无序的随意紧固，因为这样很容易造成紧固力的不均匀[键入文