预应力混凝土管桩施工工艺.doc

。预应力混凝土管桩施工工艺1前言预应力混凝土管桩是一种打入土中，横截面尺寸比其长度小得多的管状细长构件，管桩的上部与承台(梁)联结组成桩基础。1.1 适用范围预应力混凝土管桩常用于以下情况：（1）当建筑物荷载过大，地基软弱，地下水位较高而采用明挖基础沉降量过大，建筑物又不允许有较大沉降。（2）当建筑物内外地面有大面积堆载，使软弱地基产生较大变形；或当基础可能有不均匀沉降而对建筑物造成危害。（3）当建筑物承受较大竖向荷载和水平荷载，对建筑物有特殊要求。（4）当地表软土层较厚，不宜作基础持力层，或地基中有暗沟、深坑、古河道等情况。（5）当建筑物地基中存在可能液化的土层（6）在湿陷性黄土和膨胀土区域内，地基的湿陷量或膨胀量较大时。1.2使用特点上部荷载通过桩基础传递给土层，它是深基础中常用的一种形式，能较好的适应各种软弱地质条件及荷载情况，具有承载力大，稳定性好，沉降值小等特点，并能采用机械化施工，大大提高了施工进度。对其自身，预应力混凝土管桩较大的减轻自重，从而节省材料增强其抗拉性能，一般情况下应采用工厂化预制，从而保证成品桩质量，同时具有施工灵活等特点。2预应力混凝土管桩结构设计及质量检验2.1结构设计预应力钢筋混凝土管桩主要由具有生产资质的砼制品厂以先张法并采用离心成型工艺制造，其外径主要有400和550mm两种，为了运输的方便，厂制管桩的节长一般为8m和10m，也有4m和6m视具体需要而定。桩的接头采用钢制法兰盘，桩尖系采用钢板卷焊而成，中填混凝土，桩尖留有70mm的射水孔2.1.1常见型号尺寸表1 常用预应力砼管桩的型号尺寸管桩型号外径内径壁厚主筋配置直径主筋直径根数D1（mm）d2（mm）T（mm）d（mm）400-8040024080336128400-9040022090336128550-80550390804861212550-10055035010048612122.1.2管桩截面力学性能（1）管桩截面和桩尖。管桩截面和桩尖示意图见图1。图1 管桩截面和桩尖示意图（2）管桩截面特性。见表2。表2 截面特性项目特征值400550壁厚80壁厚 90壁厚80壁厚 100截面面接A（cm2）80487711811414配筋面积Ar（cm2）9.059.0513.5713.57配筋率（%）1.121.031.150.9684191412371470换算截面惯性矩I0（cm4）113.9119.5349.8392.2换算截面抵抗矩W0（cm4）5.75.97612.714.26（3）材料强度。离心混凝土：混凝土设计强度 Rn=45.0MPa轴心抗压 Ra=33.8MPa弯曲抗压 Rw=29.5MPa抗拉 Re=2.8MPa弹性模量 En=3.5104MPa预应力钢筋：标准强度 Rg=650MPa弹性模量 Eg=1.8105MPa2.1.3桩身必须要保证桩身是直线，预应力不均和制造方法不当都会引起桩身弯曲。弯曲的预应力混凝土管桩在受到锤打时必将产生很高的弯曲应力从而导致桩被打坏。施加在管桩上的预应力值大小应足以防止在运输和起吊中产生的裂缝，并足以抵抗打桩中产生反射的拉应力。根据打桩经验得出的最小有效预应力值为4.95.6 MPa，对于较短的管桩可采用较小的预应力值2.5-2.8 MPa，对有受弯要求的管桩也可采用更高的值达到0.2fc（混凝土设计强度的20）或更高。为了防止纵向开裂，预应力混凝土管桩需要加强横向螺旋筋的配筋量。管桩的端部由于要承受打桩产生的巨大横向拉应力，在管桩的端部100cm范围内螺旋筋应按50mm间距布设，并加设一段钢丝网起补强作用。桩身则按80mm间距布设。为避免钢筋的锈蚀，保证混凝土很好的握裹钢筋，必须保证足够的混凝土保护层厚度，一般取30mm，当工程地质和水质有侵蚀性作用时，也可取4050 mm。2.1.4 桩靴预应力砼管桩的桩靴是单独预制的，利用螺栓或电焊接于桩身。其型式有一般闭口型、一般开口型和特殊型桩靴等。在粘性土层且地下水位很高，由于粘性和浮力的作用而导致闭口型桩靴难于贯入；当持力层为岩层、卵石层或硬结土层时，闭口型桩靴穿透此硬层时可能发生剪切破坏；当持力层很坚硬且显著倾斜，或当遇到障碍物或大石块，桩靴可能被打偏从而导致桩身弯折破坏。使用开口型桩靴则可避免上述缺陷。在粘性土层中打桩挤进桩内的土产生的压力可能将管桩壁撑出纵向裂缝，因而桩靴的形状和构造应根据不同的地质条件和不同的打桩条件而适当选择，以利于打桩的顺利进行。桩靴是用来保护并加固预制混凝土管桩的桩靴，打桩时需要穿透石灰石层、岩石层、堆石层等，加放桩靴有利于沉桩。桩靴的构造有三种：平板型、锥尖型、短棒型。锤尖型桩靴虽有利于打桩贯入，但它的进桩轴线不如平板型桩鞋那样准确，因而合理措施是选用钝型桩靴并把混凝土棱边包裹借以防止棱边破裂。桩靴在沉桩过程中是否损坏，应从比较前后打桩的贯入情况来推断。在打穿中间（硬）层时或最后打进生根层时，当桩靴已碰到硬层但仍继续硬打，致使桩靴打坏，渐渐破碎，桩身渐渐下降，外观却认为打桩贯入正常，待发现问题时桩已被完全打坏了。2.1.5 钢件防腐蚀对于处在腐蚀性地层内的混凝土管桩接头，钢件要考虑防腐蚀问题。腐蚀问题一般是产生在地表面下几米范围之内。氧是引起钢铁腐蚀的一项重要因素，愈接近地面，土内空气含量愈多，钢件越易腐蚀，所以最好将管桩接头打进距地面5米以下的深层之中。管桩防蚀方法：截面增厚法、保护膜法和电气防蚀法。2.2 质量检验预应力混凝土管桩在进入沉桩现场前或在进入现场时，应经工地质量检验后，方可使用，工地检验方法：（1）有条件时可用超声波探伤仪对批次桩进行抽样检验，厂家应提供批次管桩的质量检验资料。（2）泼水检视混凝土桩表面的裂纹。（3）用小锤轻击混凝土桩表面，声音沙哑，表明有空洞或断裂（4）预应力混凝土管桩的制作不得超过以下的容许偏差直径 5mm管壁厚度 5mm桩靴对桩中心线偏距l0mm桩身弯曲段矢高比 0.1预应力混凝土管桩还应符合下列要求：每节桩的端面平整，并与桩轴垂直。桩的表面应平直，表面蜂窝深度不得超过l5mm，蜂窝面积不得超过桩的表面积的0.5。有棱角的管桩，棱角碰损深度应在l0mm以内，其总长不得大于50cm。桩顶和顶尖均不得有蜂窝和碰损，桩身不得有钢筋露出桩身收缩裂纹不得大于0.2mm；横向裂纹长度不得超过管桩直径的12；纵向裂纹不得超过直径的2倍。预应力混凝土管桩的内径偏差，以不妨碍射水管的使用为原则。（5）管桩检查内、外径可使用内卡钳和外卡钳。内径只量桩端，外径可在两端及中段量测。（6）检查桩顶平面平整程度及是否垂直于桩轴，可使用铁角尺或丁字尺。在检查时应在桩身四周定出与桩轴平行的直线作为基准。（7）检查桩尖与桩轴的偏差，可采用铁角尺量测。（8）混凝土裂纹深度可用细钢丝探测。裂纹宽度可使用带有刻度的放大镜量测。检查情况应按桩的编号，详细作出质量检查记录。不得使用不合格的桩。3 预应力混凝土管桩施工3.1预应力混凝土管桩施工工艺流程 见图2。图2 预应力混凝土管桩施工工艺流程图3.2施工准备3.2.1技术准备为了科学有序组织施工，应认真、细致地熟悉施工图纸，了解设计意图。一般应着重分析：工程的坐标位置与实际地质条件是否符合；桩基设计是否符合当地施工条件；需要的特殊材料货源能否解决；哪些部位的施工对工期影响较大：施工的技术水平能否达到要求；对设计中有那些合理化建议，以及现场试桩的位置、数量等，并应做好以下工作：（1）组织有关人员熟悉图纸，了解沉桩数量、沉桩深度，熟悉地质资料，并根据地质情况确定沉桩方法和选择沉桩机械。（2）管桩施工前应作打桩试验以检验设备和工艺是否符合要求，数量不得少于2根。（3）作出桩位编号图、桩位施工顺序图、主要工艺操作过程的要求，对拟用原材料的质量证明文件进行鉴别认可，编制进度计划，制定保证施工质量的措施。3.2.2劳动力准备建立工地组织机构，建立施工班、组，组织劳动力进场， 进行计划和技术交底。3.2.3 物资准备材料、构件、机具、设备等是保证施工任务全面完成的基础。所有物资的准备必须在开工之前准备就绪。3.2.4 现场准备 （1）沉桩前要处理好高空、地下和地上障碍物和地下电缆、坟、沟、坑以及地下旧有建筑、地下管网等。（2）作好“三通一平”工作，即水通、电通、道路通。打桩机行走路线要平坦坚实，否则打桩机移动困难，增加辅助工作、降低工作效率，由于路面不平往往难于使打入的桩保持垂直，影响工程质量。场地平整范围，一般为建筑物基础以外的46米以内的整个区域。地面坡道不大于1，地基承载力不小于l00 kPa， 若地基太软，则可准备1214 mm厚，46m钢板两块，四角割以30-40mm眼，拴以l5mm钢丝绳，以倒换垫路。（3）抄平放线。首先采用光电测距仪和精密水准仪从测网控制点引入，放出建筑物的轴线，再以轴线控制桩定出基础的每个桩位(样桩)，其偏差不得超过20mm。周围至少设8个桩控制点。控制点离建筑物最好15m以上，以减轻受打桩振动和挤土效应而影响桩位的准确性。（4）设置水、电源、安装配电箱、电闸箱等。（5）进桩应尽量堆放在桩机前进方向的右侧，一次就位，并要求上下桩配套供应，堆放在坚实地上。运到现场的桩应按要求进行质量复查，不符合标准的桩严禁使用。（6）按照沉桩机的数量，每台沉桩机配备电焊机两台，以及其它小型工具如经纬仪、线坠、大锤、刷子、电缆线等。（7）准备好接桩用角钢、焊条、沥青漆、柴油、硫横胶泥，以及桩垫材料如木料、草垫、旧钢丝绳等。（8）组织打桩机的打桩架、起重架的组装、穿钢丝绳、打桩机配件安装等。3.3 沉桩机械设备沉桩机械要根据土质、工程大小、桩的种类、规格、尺寸、 施工期限、现场水电供应等条件来选择。应注意研讨明确其适应性，使机械能够增进施工效率，提高全面的施工技术水平。3.3.1 桩锤桩锤可分为坠锤、机动锤两大类：坠锤有穿心锤及龙门锤两种，机动锤有各型单动汽锤、复动汽锤、柴油打桩锤及震动打桩锤。对于预应力混凝土管桩，常使用筒式柴油打桩锤，其构造如图3，其技术规格见表3、表4。1-油泵2-杠杆3-出油器4-油室 5-活塞6-汽缸 7-接管 8-球形头 9-锤脚10-顶尖图3 筒式柴油桩锤构造表3 中国筒式柴油打桩锤技术规格主要技术规格单位型号D2-12D2-18D225东风7135上活塞重量kg1200180025003500上活塞行程mm2500256025002500冲击次数次/分4260406040604060冲击能量kgm3000460062508750下活塞行程mm270270370350耗油量L/h-918.51216极限贯入度mm0.50.50.50.5外型尺寸：长宽高mm730 528 3833730 528 38337305283833730528 3833重量kg2700420057508000制造商上海工程机械制造厂浦源程机械制造厂大桥局桥机厂 表4日本柴油打桩锤规格锤型单位MH728MB70K45MB40K35K25M23IDH45IDH-35KB60外型尺寸mm1520590519605950100942597056408894550789455074540609854698845461314005770总重t18.3621.1010.5010.907.505.205.1011.07.8015.0活塞重t7.207.204.504.103.502.502.304.503.506.0冲击数次/分4260386035553860355535554260426042603555最大冲击能量kg-m216001950013500110001050075006200135001050016000爆炸压力t20019112715010872191105246轻柴油消耗量L/h4260562.5342.01.51.82.01.84润滑油消耗量L5615817565904840586250燃油槽容量L15817565904840586250130润滑油槽容量L442513.5189.577.5107.625冷却水箱容量L4354501701701408090175150350注：K-神户制钢所 M-三菱重工株式会社 I-石川岛播磨重工业（B-斜度 H-锤 D-柴油）3.3.2 桩锤选择（1）冲击能。E250P式中 E锤的一次冲击动能（Nm）；P单桩的设计荷载（kN）。 （2）按桩重复核适用系数。K=（M+C）W式中 K锤的适用系数； M锤重（锤的总重量）（kg）； C桩重（包括送桩及桩帽、桩垫）（kg）；W锤的一次冲击动能（kgm）。算出的K值不宜大于下列数值：对于单动汽锤及柴油打桩锤5.0对于复动汽锤3.5对于坠锤2.0当下沉钢板桩、工字钢及配合射水下沉管桩时，上列系数可提高50来选择桩锤。凡使用锤击法沉桩，原则上采用重锤低打。为了充分发挥锤的效率，在选用单动汽锤或坠锤时其重量最好为桩重的1.52倍，如超过两倍时可调整落锤高度，如无不合适的锤在有条件情况下可辅以射水法沉桩。3.3.3 柴油锤的常见故障及处理方法 见表5。表5 柴油锤的常见故障及处理方法故障原因排除方法桩锤不能起动土质软、桩的阻力小1. 关闭油门，对桩空击几锤，加大油量再起动。外界温度过低1. 关闭油门，对桩空击几锤，提高汽缸内部温度。2. 水箱内加热水3. 柴油烤缸，提高缸温（1）提起上活塞至油泵曲臂能白由缩进缸内时为止。（2）拉动曲臂向缸内注入适量燃油（3）打开清扫孔铜丝堵，放入棉纱用点火烤缸。（4）打开清扫孔铜丝堵，放入浸有“乙醚”的棉球，再旋上旋盖。即可起动。下活塞球碗内有水或异物打开清扫孔铜丝堵，清冼下活塞球碗。由于汽缸磨损超过工作极限（1mm）局部磨坏（最大0.5mm）不能得到起动所需要的压缩力把锤拆开，拿出活塞和冲击块掉换活塞环，在制造厂或修理车间，换镗汽缸到工作标准。桩锤突然停止运转燃油不足油路堵塞上活塞环或导向环卡住燃油泵柱塞压杆卡住燃油泵芯子端头折断向燃油箱加满油，清冼油路拆开上活塞清冼修复，更换损坏零件拆开或松动压紧螺母换新桩锤不能正常工作1. 供油管路内有空气2. 燃油泵柱塞付间隙过大3. 供油泵曲臂严重磨损4. 燃油泵单向阀橡皮锥头漏油5. 燃油泵“口”型密封圈损坏6. 燃油泵单向阀阀体内有渣滓7. 下活塞球碗内有异物8. 润滑油油量过大流进下活塞球碗9. 上、下活塞球面麻点过多10. 冷却水过少，桩锤过热，燃油容易过早发火，因而工作台效率降低11. 润滑油油量过小，所以活塞环无弹力12. 汽缸磨损过大13. 燃油过多，引起回火拆开油管，拉动曲臂排除空气更换柱塞付更换或修复曲臂更换橡皮锥头更换“口”型密封圈拆开阀体，清除渣物打开清扫孔，消除异物凋整润滑油的供油量修复球头及铁碗立即停止打桩。逐渐补充冷却水换新活塞环。增加润滑油泵的有效冲冲程紧固阀箱修复汽缸或使用大活塞环正确调节供油量桩锤不能停止运转1. 燃油泵内部回堵塞2. 燃油泵调节杠杆位置不正确拉住曲臂控制绳紧急停车清冼燃油泵松开调节杠杆压板，调整调节阀位置排气为黑色1. 燃油过多2. 燃油不纯调节供油量更换规定燃油废气从缓冲下活塞冲出1. 下活塞环失去弹力、卡死或折断2. 下活塞环润滑油不足清冼或更换活塞环检查润滑油泵是否有油压出或用油枪向注油嘴加入润滑油上活塞跳起过高1. 燃油过多2. 土质太硬调节供油量贯入度过小应麻控制在每锤击l0次为5mm检查桩的贳入度和回弹量。如果每次锤击其和小于9mm，应停止工作。如桩的贳入度小于1mm也应停止工作。（MB-70，MB-40，MB-22）3.3.4 射水设备射水设备必须配合锤击沉桩使用。配合方法应根据地质情况选择：以射水为主或射水与锤击同时进行；或射水和锤击交替使用。采用任何一种方法，当桩尖接近设计标高，均应停止射水。单纯用锤击下沉，使桩尖进入未冲动的土中，停止射水的标高，可根据沉桩试验确定的数据及施工情况决定，当没有资料时，不得小于2m。（1）水压和水量计算。实际施工中需要的水量与水压，因地质条件和所用的桩锤的配合的不同，故应在施工前经过试桩后妥慎选定。锤击沉桩配合射水施工时要求的可参考表6。表6 水压和水量桩穿过的土层沉桩深度m射水嘴处的水压MPa每根桩的用水量l/min管桩直径300500mm管桩直径500800mm细砂、粘砂土、泥砂、淤泥、松软粘土15250.7 1.01000l2001200150025351.0 1.51200200015002500351.5 2.02000300025003500原始地层的砂及粘砂土，含有卵石及砾石的砂、中等到紧密的砂粘土及粘土15251.0 1.51 50020002000250025351.5 2.02000300025003500352.0 2.53000400035005000密实的砾石层2.5 4.530003500要求水泵的工作压力为H=Hl+H2+H3式中 H1射水嘴处需要的水压；H2水在管路中上升所需的水压；H3管路中压力损失。（2） 高压水泵。按上式算出射水沉桩所需的水压并查表得出每桩的耗水量就可选择高压多级离心水泵的型号和电机的功率。如单台水泵的工作性能不能满足水压的要求时，可将几台同样的水泵串联使用。这样其最终出水管的水压为各泵之和，而水量为单台水泵的水量。如已有的单台水泵的水量不能满足要求时，可将多台水泵并联使用，即将各台水泵都联接在一条干管上。再连接到射水管使用，干管的水量略小于各台水泵水量之和，而水压等于并联各水泵中水压最小的一台。并联时的管路连接应尽可能的减小交角以减小水压损失。若单台水泵的水压和水量都不能满足要求，可将各台水泵先串联后并联来满足要求。（3）水管。水管分输水管和射水管两种。输水管及其配件的尺寸尽量与水泵出口管径相同，固定的节段用钢管，必需活动的节段采用胶管，与射水管联接的一段胶管可使用比固定管路细一些的胶管，但其内径不应比射水管更小。钢管和胶管如无出厂证明，应补作水压试验。射水管一般要比输水管细，要坚固，以便起吊和拼接。一般射水管内径多用76mm以内。射水嘴的大小根据工作水压及水量选择见表7。表7 射水嘴尺寸选择参考表水泵外水压MPa主射水孔直径mm0.71.01.4出水量Lmin61074083019102413001500251520188022003217502160254035195024302800383.3.5 辅助设备桩架为沉桩的主要设备。桩架可分为钢、木桁架结构，其形状有塔式、立式、柱形等各种类型。桩架必须在沉桩施工中控制桩锤沿着导杆固定方向运动，并能起到吊锤、吊桩、吊插射水管等起重机的作用。其结构应能承受自重、桩锤、吊桩、拔桩及辅助设备的荷重以及因气候变化，地面变形而产生的各种外力。桩架因施工对象和使用的锤型不同可分成自行移动式和非自行移动式打桩架。而自行移动式打桩架又可分成履带式、轨行式和轮胎式三种。限于篇幅仅介绍履带式打桩架（见图4），其结构系由一履带车体包括动力机、操纵系统和转盘，车身两侧有液压斜焊支撑一圆形立柱，立柱上安有单面或双面导向杆（龙门梃）单向导向杆可安装油锤。车体履带可原地横向伸出，稳定机架。机架前后设有四只悬挂的液压千斤顶，沉桩时支撑于地面。一般配套的柴油锤其锤芯自重3.54.5t。桩架的最大起重量相当于40t的吊机。沉斜桩时斜率度可液压系统微调调整。图4 履带式打桩架示意图（1）桩架高度计算。H=Hl+H2+H3+H4+H5-H6式中 H1滑车组高度（并包括适当的工作余量）；H2桩锤轮廓高度；H3桩帽高度；H4送桩高度（按最长的考虑）；H5桩长；H6桩下端可能伸出桩架底盘以下的长度。（各部分互相交错长度应视具体操作情况，加以核减）（2）桩架使用注意事项。拆拼桩架应认真按规程操作。保护好杆件及零件，并按使用程序堆码。若长期不用应在拆除后整修涂油，保管好以备再用。木桩架钢性较差，一般接点均用螺栓，在打桩过程中应经常检查有无松动，应随时上紧，构件若有损伤，应立即修复或更换。凡使用元楞在平台上移动桩架时，应注意控制桩架顶缆风的松紧，并检查平台上是否有障碍物。桩架平台下面的方木接头不准有平接头，其搭接长度应大于lm。设在冰面上的龙门桩架轨道或塔式桩架的平台底座，其最下层的枕木或方木应浇水使之与冰面结成一体，以免滑动。3.3.6 桩帽桩帽承受锤击保护桩顶，并在沉桩时保证锤击力作用于桩的中轴线而不偏心。它要求构造坚固，垫木易于拆换和整修。桩帽的尺寸应与锤底、桩顶及导向杆吻合，顶面与底面均应平整与中轴线垂直，并应附有挂千斤绳的耳环，以便起吊。柴油锤桩帽的耳环千斤绳的长度应满足桩锤铁砧在受锤击时的伸缩量。桩帽与桩顶之间必须填充缓冲材料，在锤底与桩帽间辅挚以如橡木、树脂等硬质材料：在桩帽与桩顶之间辅以编织的草垫等软质材料。桩垫厚度取决于桩的形式和土壤的软硬程度。3.3.7 送桩桩头仍须继续沉入时，则必须使用送桩。送桩器一般由钢板制成，其长度为桩锤可能达到的最低标高与预计桩顶沉入的标高之差，再加上适当的余量。焊接的钢送桩器应进行热处理增强其刚度，其结构强度应高于桩身的强度。送桩与桩身的连接：如用送桩沉桩而最后桩顶仍在地面或水面以上，或送桩器随桩头沉入土中而土方须挖除的，则送桩与桩头可用螺栓连接拧紧；如基坑中的水暂时不抽干，或土方暂时不挖，送桩与桩头的连接螺栓拆除有困难，可用长螺栓通过下法兰盘孔眼插入桩头法兰盘的孔眼不上螺栓，待桩沉运至标高后即可将送桩从水中或泥中拔出，此种活节送桩方法非在不得已时不宜使用。安装送桩时必须与桩身吻合在同一中轴线上，否则送桩器和桩头受偏心锤击均易损坏。特别在锤击斜桩时更应注意。钢送桩器在使用一段时间以后必须检查其垂直度，如偏心大于l350时应立即修理。应尽量避免用短节混凝土管桩作为送桩器使用，已作为送桩用的短节管桩，也不应作为正式桩基。3.4 试桩沉桩工程正式开工前应在原位处根据相关规范和设计要求先进行试桩，进行沉桩工艺试验和单桩承载力试验，原则上应由施工单位配合具有专业资质的桩基检测研究部门负责此项工作。3.4.1 试桩目的（1）选择合理的施工方法和施工机具。（2）决定桩的入土深度，使桩能有足够的承载力。（3）核实最终贯入度是否符合设计要求。（4）确定射水沉桩最后锤击的深度。（5）验证沉桩动力公式在该工点地质条件下的准确程度。（6）试桩所使用的设备和方法和实际沉桩所使用者应相同，并作出详细记录。（7）确定沉桩是否需要桩靴，和正确的接桩方法。（8）查明沉桩时地质是否有假极限或假吸入现象。3.4.2试桩数量施工阶段的试桩数量：工艺试验由施工单位制定并经相关单位批准后实施；静压试验在同一地质情况时为总桩数的1，但不得少于2根，静推和静压试验根据设计部门要求办理。3.4.3 试桩准备做静压试验的桩，如果桩头破损，应将破损段凿除后修补平整。按设计要求，或于直接受力部位填充混凝土。在冬季试桩时，应将桩的侧面冻土全部融化。其融化范围静压或静拨试验时，离试桩侧面不小于1m：静推试验时，应不小于2m。融化状态应保持到试验结束。在结冰水域做试验时，桩与冰层之间应保持不小于l0cm的间隙。试验用的各种测量仪表、千斤顶等，在使用前应进行校验。测桩必须牢固可靠，设于不受试桩及锚桩位移影响的位置，其净距不宜小于试桩桩径的5倍，在任何情况下不得小于3倍。固定测量仪表的基准梁，应有相当的刚度。.并应避免日照和雨淋。测量位移仪表在桩的对称位置设置，数量不少于2个。3.4.4工艺试验和冲击试验（1）目的。1）检验桩沉入土中的深度能否达到设计要求。2）选定桩锤、衬垫及其参数。3）选定射水设备和射水参数。4）查明打桩中土质有无“假极限”或“吸入”现象。并确定是否要复打，以及从停打到复打之间的间隔时间。5）确定施工工艺和停止沉桩的控制标准。（2）沉桩结束至冲击试验的时间间隔。如桩尖位于紧密的砂类土，或坚硬的粘性土，不少于一昼夜：沉入砂土或粗砂的基桩，沉桩完毕至少须经过三昼夜：沉入饱和的粉、细砂或粘性土的基桩，沉完桩后至少经过六昼夜。（3）试验程序和注意事项。1）选用单动汽锤或筒式柴油锤，可参照表8。表8单动汽锤或筒式柴油锤项目 常用锤型6.5t单动蒸汽锤l0t单动蒸汽锤MB-40柴油锤MB-70柴油锤锤型资料锤芯重t3.54.56.64.17.2锤总重t6.59.010.921.1常用冲程m0.40.60.40.61.82.31.82.3与锤型相适应的桩断面尺寸（桩宽）cm4050455550605560可贯穿中密状砂夹层的厚度m1.52.52.04.03.55.55.07.0锤击沉桩时可打入硬土层的能力硬粘土可打入的深度m2.54.04.06.05.08.07.0l0.0硬塑状亚砂土和中密至密实状的砂桩尖所能达到的硬土层的N值2030击3040击4050击50击左右可打入的深度m0.51.01.02.01.52.52.53.5砾砂或极密砂可打入的深度m难于打入难于打入00.50.5l.0风化岩桩尖所能达到的硬土层的N值2030击3040击4050击可打入的深度m00.50.51.01.02.0所用锤型可能达到的极限承载力值kN15003000250040003000500040006000锤的控制贯入度cm击0.10.50.21.00.31.00.51.52）射水参数可参照表9选用。表9 射水参数土质桩的入土深度(m)水泵性能射水管直径（mm）无缝钢管水泵出水处水压流量（m3h）扬程（m）MPaKgfcm2松砂发中带砂层8l6l00l40100150750.40.8481624120188120190750.61.06l0密实砂层夹砾石砂层8l6120180120I9075l000.61.0610162416019016024075l000.81.28123）试验过程记录。用坠锤、单打锤沉桩，记录每下沉lm的锤击数和全桩的总锤击数；最后加打5锤，记录桩的下沉量。算出每锤平均值，作为停打贯入度，单位以mm计。用柴油锤、双动汽锤沉桩。记录每下沉lm的锤击时间和全桩的总锤击时间；在剩余lm左右时，记录每l0cm的锤击时间，取最后l0cm的每分钟平均值作为停打贯入度，单位以mm计。4）最终贯入度的取值。对于坠锤、单动汽锤，取复打最后5锤的平均值：对于柴油锤、双动汽锤，取复打最后锤击l0cm所需时间每分钟的平均值。5）复打应用停锤时同一设备及同一落锤高度。弹性衬垫的状态也应尽量与停锤时相近。复打应达到的贯入度要小于或等于停打贯入度。6）复打应经“休息”后进行。“休息”时间按土质不同而异，可由试验确定，一般不宜少于下列天数：桩穿过砂类土，桩尖位于大块碎石类土或紧密的砂类土，或坚硬的粘性土上，不少于l昼夜；在粗、中砂和不饱和粉细砂里，不少于3昼夜；在粘性土和饱和粉细砂里，不少于6昼夜。3.4.5 静载试验静载试验是用来确定桩的承载力和单桩下沉量，并校核冲击公式的实际安全系数，它应在冲击试验后立即进行。而对于斜桩在作静压试验时，应加轴向荷载。记录如表10。（1）加载装置 一般的混凝土管桩的静压试验装置，可用型钢组装成简易的加载平台：一种是分次递加荷载的平台见图5中图a，另一种是一次加载至破坏荷载，然后利用千斤顶逐级加载的平台见图5中图b。 如要求加载较大时，可用锚桩组合梁以千斤顶加载的方法，见图5中图c。锚桩应不少于4根，如入土较浅或土质松软时，应增至6根，锚桩入土深度应不小于试桩的入土深度。测桩与锚桩的最小净距1.6m；试桩间的最小净距为2.4m。图5 加载装置示意图锚、试桩的中心距：试桩直径小于0.8m时，为桩径的5倍：桩径大于0.8m时为桩径的2.5倍，经比较可取较大值。测、锚桩均应设于不受干扰的地点；锚桩的允许上拔量不得超过6mm。以垂直桩作为斜桩的锚桩时见图6两根斜桩必须对称。 图6 加载装置示意图如混凝土管桩的桩头已经截断而仍须做静压试验时，可将用做锚桩的正式基桩和试桩的主筋，均焊以带钢筋的完整的法兰盘（可利用截下并凿除混凝土的废桩头），用作组拼悬挂装置。在试桩新焊的法兰盘下面与已截断的桩头之间灌注与桩身同等强度的钢筋混凝土，作为安放千斤顶底座。待钢筋混凝土垫块达到设计强度，即可进行静压试验。试验完成后，试桩上补灌的钢筋混凝上垫块，如无损伤可不凿除，完整的留在承台座板内。其余锚桩切割法兰盘后保留原有的主筋经过检验合格后，按原设计要求的形式打入承台座板内。在河滩上用锤击辅以射水沉入的管桩，由于土壤恢复程度不同，虽经复打，过一阶段，发现有些桩仍达不到要求的承载力。若再锤击可能导致管桩的破损，倘逐根进行锚桩的静压试验又不可能时，遇此情况可采用桁架静载压试验检验方法，桁架式的压架除能走行外，其压试原理与图5中图c 所示基本相同。（2）观测装置。可使用挠度仪、千分表、游标卡尺、杠杆指针或其它设备进行观测，精度要求达到0.1mm。观测装置应安设两套，分装于试桩的两个相反方向。游标卡尺及圆盘的观测装置应使在试验的全部过程中能得出连续的记录。最好避免测程的中途倒换，如必须倒换应订出妥善措施。（3）加载及卸载。静压试验加载方法采用单循环加载法。试桩载重可取最大设计荷载乘以安全系数。如受试验条件限制时，这一荷载可减少l0。试桩加载：应分阶段进行，每阶段加载一般为预计极限荷载的l0。位移量观测时间：位移量未达到稳定时，不得进行下一阶段的加、卸载。每阶段的观测时间：在第一小时内加完荷载立即观测，以后每隔l5min观测一次：第二小时内每隔半小时观测一次；第三小时起每一小时观测一次，直至稳定。 1）稳定的标准。每一阶段载重的位移量，在下列时间内如不大于0.1mm时，即可视为稳定：砂类土最后 30min；粘性土最后 1h；这一阶段稳定后，即可进行下一阶段的加载。2）加载的终止及极限荷载的取值。当试桩全部位移量大于或等于40mm，同时这一阶段的位移量大于前一阶段位移的五倍时，加载即可终止。取终止荷载的前一级荷载为极限荷载。总位移量大于或等于40 mm，本级荷载加上后一昼夜未达稳定，加载即可终止，取终止荷载的前一级荷载为极限荷载。在大块碎石类土、紧密砂土以及坚硬的粘性土中，总位移量小于40 mm，但荷载已大于设计荷载乘以安全系数，加载即可终止，取此时的最大荷载量为极限荷载。 3）容许荷载。容许荷载等于将极限荷载除于安全系数m。对于永久性建筑m=2；对于临时性建筑m=1.5；如因结构上的要求，必须限制其下沉量时，应适当考虑下沉量来规定容许荷载。先作静压试验，后挖基坑的桩，应以试验所得的极限承载值中减去从地面至开挖后的基底面该段高度内土壤对桩身的摩擦力的极限值，再据以计算容许承载值。若是水中沉桩，计算极限承载力时也应扣除河床面至最大冲刷线问的一段高度内的摩擦力。4）卸除载重。卸除载重应分阶段进行。每阶段卸载量可为两个阶段的加载量。卸载后桩的弹性位移值，应在每阶段卸载后l5min后测读。卸载至零后至少在2h内，仍应每隔半小时测读一次。但因桩尖处土的类别不同，测读时间也有区别：桩尖下为砂类土则开始的半小时内，每15min测读一次：桩尖下为粘性土则开始一小时内，每15min测读一次。（4）静载试验注意事项。1）利用已完成的桩作锚桩，用常备式钢梁、工字钢叠合梁、或用高强度钢材特殊设计的钢梁，应根据最大试验荷载，验算反力梁的强度和挠度。2）如用已有的基桩作锚桩，不允许损坏桩身。3）验算锚桩的抗拔能力时的极限摩阻力，应取比桩受压时极限摩阻力为低的值。4）当采用加载平台时，每件压重以及平台的自重均应标定，需要时用颜色标明，易于计算。为了安全操作，在专设的防护垛上安置楔块，楔块在传递荷载时撤除。5）使用的千斤顶必须逐台加以标定。在标定时所使用的压力表、油管、电动油泵、人工手摇泵等应与试验时基本相同。6）观测桩的沉降量一般采用百分表测量。桩身位移量超过百分表量程范围时，应及时调整百分表位置。调表前后的读数必须衔接。并随时检查百分表是否灵敏，支架是否稳定。7）预计千斤顶的顶起量，力求避免在一次试验的中途松顶加垫。估计时应考虑0.51.0倍的观测余量。8）为减少有效顶程的损失，可采用以下措施：试验前先用千斤顶加压，消除垫材、栓孔等处的压缩变形及空隙，然后将千斤顶松回，加填已压实的垫材、空隙，增强试验设备的结构刚度。9）试桩的下沉将使千斤顶降压，必须不断观察压力表，可从联通的手摇泵随时加压，以维持其每阶段的加载量不变。10）应随时检查加载设备情况，注意若有变形，倾侧或声响等异状，应立即采取补救措施。随时检查观测设备的运转与指示部分的灵敏度，有无障碍，以及固定部分的稳定性。（5）静载试验成果评定对已取得的到成果根据相关标准和规范组织评定。单桩静载试验原始记录见表10。表10 单桩静载试验原始记录表工程名称 试验日期 试桩号 天气：（含温度、湿度）（kN）观测时间时分间隔时间（min）读 数沉降（mm）备注表1表2表3表4平均本次累计试验： 记录： 计算： 复核：3.5 沉桩顺序沉桩顺序应根据现场地形条件、土层情况、桩距的大小、斜桩的方向、桩架移动的方便等综合因素来确定，同时应考虑使桩入土深度相差不多，土壤均匀挤密。一般当基坑不大时，打桩应从中间分向两边或周边进行；当基坑较大时，应将基坑分为几段，而后在各段内分别进行，沉桩应避免从周边向中间进行，以免中间土壤被挤密，造成桩的贯入困难，在亚粘土和粘土地区应避免按一个方向前进，使土向一边挤压，而使桩基产生不均匀沉降，当桩距大于四倍桩径时，可不受此顺序限制。如果在沉桩施工附近有建筑物或地下管线时，则沉桩顺序应背着被保护的建筑物方向进行或采取跳打的方法，以免沉桩时的挤土对其造成危害。群桩的沉桩顺序见图7。图7 群桩的沉桩顺序图3.6 沉桩施工桩机进场后，先铺设垫轨(如是履带式吊车桩架则无此道工序)安装打桩机和设备，接通电源和水源或燃炉升火试机，然后移机至起点桩就位，桩架应力求平稳。预应力管桩的起吊就位，可利用桩架附设的起吊装置吊桩就位或配备起重机送桩就位。沉桩记录如表11。表11沉桩施工记录表工程名称： 桩类型及桩长： 设计桩顶标高： （M）施工日期： 年 月 日桩机类型及编号： 压力表读数与压力值换算关系： 施工单位：序号入土深度（m）桩号自地表起压桩时压力表读数（MPa）最终压力（kN）最终桩顶标高（m）246810121416123。记录员： 审核： 技术负责人： 3.6.1 预应力混凝土管桩的起吊、搬运和堆放（1）起吊。预应力混凝土管桩的混凝土达到吊搬要求的强度，而且不低于设计标号的70后方可吊搬，达到设计标号方可使用，预应力混凝上管桩在起吊和堆放时多采用2个支点，较长的桩也可采用3个或4个支点，支点位置原则按各支点中最大负弯矩与支点间桩身最大正弯矩相等的条件来确定。（2）搬运。可采用超长平板拖车或轨道平板车搬运，桩搬运时其支承点和吊点的偏差不大于20cm，支承点位置如相差太大，应检验桩的应力。运输时应将桩捆载稳固，使各支点同时受力。（3）堆放。堆存桩的场地应靠近沉桩地点，场地应平整坚实，做好必要的防水措施，防止湿陷和不均匀沉降。不同类型和尺寸的桩，应考虑使用的先后，分别堆放。堆放支点和吊点相同，偏差不大于20cm，当桩须长期堆放时，为避免桩身挠曲，可采用多点支垫，各支点应均匀放置，各垫木顶面应在一水平面上，多层堆放时，各层垫木应位于同一垂直面上，堆放层一般不宜超过4层。3.6.2 预应力混凝土管桩的提升就位预应力混凝土管桩运到桩架下，首先绑好吊索将管桩水平地提升到一定的高度（桩长的一半加0.30.4m）后，提升其中的一组滑轮使管桩渐渐下降从而使桩身旋转到垂直于地面的位置，桩尖离地面0.30.5m，桩身呈垂直状态后既可送入龙门导杆中，用桩架的导滑夹具或用箍筋将管桩嵌固在桩架两导柱中，垂直对准桩位中心的样桩，用手扶正使管桩缓缓插入土中，待桩位及垂直度用架设在下面和侧面的经纬仪校正后，即可将锤和桩帽压在管桩上，同时应在管桩的侧面或桩架上设置标尺并做好记录3.6.3 打桩作业沉桩前应对桩架、桩锤、动力机械、压缩空气管路等主要设备进行检查，如有不妥立即改正处理或更换。开始沉桩应起锤轻压，或轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤的垂直情况，待其一致后即可按要求进入正常沉桩.但在打桩过程中要注意以下几个方面的问题。（1）锤击沉锤应用适合桩头尺寸的桩帽和桩头衬垫。桩帽的作用是保持桩头正位，避免锤击应力集中和锤击偏心，使打桩时的打击应力得到缓冲和均匀分布，以延长撞击的持续时间和桩的贯入，桩帽在桩头上要套得松些以使桩头能够转动，但也不要套的太松，以免影响桩帽、桩身和桩锤的轴线重合。（2）适宜的打桩衬垫既可以延长桩锤打在桩头的接触时间还可以增加打桩贯入力，也不会降低贯入度，当桩身较短，桩靴下阻力一般时，可用8-l0cm厚的木垫，当向很软的土层施打长桩时则应用1520cm厚的木垫，当木垫被打硬、烧坏或打破砸裂产生不平等情况，都应及时更换。对于每一根桩原则上都应该是各使用一个新垫。对极难打入的管桩，在同一根桩的沉桩过程中，也可适时的更换新垫。（3）打桩开始时，通过观测校进桩的竖直线或斜桩的规定倾斜度，打桩一开始就应妥为保持好正确的垂直轴线，以避免桩头受偏打，建议采用固定式导杆，横轴线与导杆轴线脱离平行时，要立即纠正。除在打桩开始时，可在导杆支座处，垫进楔块以校正桩轴线之外，管桩一经打入地下后，就不能再从桩头上或从接近桩头处来校正桩的位置和方向，以免使桩受到损害。要保证桩顶平面确实垂直桩身轴线，桩顶不得露出有钢绞线头或钢筋头，对于桩头的棱边和隅边，则要做出小斜角，打桩中要经常观察桩锤有无偏打和有无错位、衬垫有无不平、桩帽有无晃动，因为这些易引起桩头的破裂。（4）如果打桩开始时的土层阻力很小时，要降低桩锤的锤击速度。在预估的软土层中打桩时或在出现容易打进的情况之下，都应降低锤击速度，以免产生致裂拉应力。在施打长桩通过软土层时，降低锤速尤为有效；如果混凝土桩是采用预钻孔法或射击水法下沉就位的，则需要在肯定桩靴已确实落进孔底的有相当阻力的实土层之中，才能施以充分的打击能量，打桩落实；射水沉桩时，要避免在桩靴附近或桩靴下边射水，因为这将冲空桩靴底部或减弱阻力，对于许多砂层沉桩来说，最好使用大型桩锤打下，而不宜采用射水与锤击并用的施工法。（5）每根桩一经开打原则上就不能中断应连续直至打完。确定“停打”问题是一项重要的控制项目，应由施工技术负责人控制，因为打桩中断一定时间或桩的深度不够，桩周土质将趋于密实，摩阻增大不易桩的贯入，同时可能导致桩被打坏。打桩的停打深度，原则上是要使桩靴贯入持力层（非岩石层）内23倍的桩径程度。可以认为在Nl015的粘土层中或在N30的砂层中，一般是难于将预应力混凝土桩打击贯入2m以上的。当贯入度太大时要防止误打穿透，为此可在开口桩靴上设置十字钣或桩鞋，或采用半闭口桩或全闭口桩靴。如停打的持力层很厚时，可在每桩打入35mm的贯入量下连续打进管径的2倍深度，并在每锤约沉入2mm时停打。在坚硬的持力层中可向此层内打入桩径的12倍的深度；如持力层不太坚硬但同一个持力层的延续很深时，则可打进桩径的510倍的深度。每根桩的容许打击次数随桩种、长度、形状、地基情况等的不同而不同，不可能作出统一规定，但一般不宜超过表12的数据。表12 桩的容许打击数预应力混凝土管桩限制打击次数2000以下最后l0m范围的限制打击次数800以下（6）为了降低打桩应力，对于所需的打击能量，要使用重锤低打，而不是采用轻锤高打。应严格控制各种桩锤的动能：用坠锤和单动汽锤，提锤高度不宜超过50cm（控制单动汽锤的落锤高度调整装置）；用双动汽锤时，可少开汽阀降低汽压和进气量，以减少每分钟的锤击数；用柴油机桩锤时，可控制供油量以减少锤击能量。以后视桩的入土中的情况，逐渐加大冲击能量，至桩的入土深度和贯入度都符合设计要求时为止。坠锤落距原则上限在2m以下，单动汽锤的落距原则上不大于0.6m。为避免打坏桩锤和产生过热现象，要根据打桩机的使用说明书正确控制连续运转时间和注油时间。已沉好的各类空心管桩，应在桩顶临时加盖，防止人或物掉入以策安全。一般不应利用已做好的基桩做地垅桩。沉完一根桩后，应立即进行检查，确认桩身无问题，再移动桩架。（7）沉桩施工应随时注意气候的变化，如遇暴雨和大风（超过5级）应停止沉桩作业，并对所有设备进行检查妥善处理。如风力达到7级时，应采取稳住桩架等措施，必要时可放倒桩架。在雷电季节施工时，应有防雷电的措施。（8）打桩经验公式。式中 为单桩极限承载力（kN）；Q锤重（kN）；H1 H2一一分别为打桩机最后30锤的锤落距、打桩过程中的锤落距（cm）；E最后30锤平均每一锤的贯入度（cm）；N打桩总锤击数（击）；修正系数， 非完全自由落锤取0.80，气锤、柴油锤取1.0； 桩端阻力； 桩侧阻力。通常打桩过程的锤击数是岩土层密实程度、力学强度以及土质状态在动荷形式上的直接反映，打桩锤击数及贯入度与岩土力学性质是有必然的联系， 也就是说可以通过建立关系式把单桩承载力与打桩锤击数及贯入度联系起来的。该打桩经验公式是在总结大量工程实践经验，并与静载试验、规范公式计算结果对比分析后， 并根据动荷公式归纳出来的。其估算结果要比规范公式计算结果更接近实际情况。因为地质情况往往是多变的，局部地段会存在相对软弱或强度较高的岩土。采用规范公式计算所采用的勘察报告提供的参数，通常是对整个场地的一个综合参数，往往难以反映出这些特殊情况。而采用打桩公式来估算承载力，引入锤击沉管灌注桩施工的总锤击数及最后贯入度，既考虑了桩的实际侧阻力，也考虑了桩的端阻力，概念清楚，同时也真实反映了实际每根桩的侧阻力所占的比例。3.6.4斜桩作业（1）斜桩施工时，桩机下必须铺垫厚钢板（30mm），桩机履带应完全处在承垫钢板上，以补充地基承载力不足及保持桩机稳定；履带