钢筋混凝土预制桩施工

更新于 2024-02-25 22:26:56首发于 2024-02-25 21:51:05技术储备/施工技术313

钢筋混凝土预制桩 ： 在预制构件厂或施工现场预制，钢筋用沉桩设备 在设计位置上将其沉入土中
，混凝其特点
： 坚固耐久 ，土预不受地下水或 潮湿环境影响 ，制桩能承受较大荷载，施工施工机械化程度高 ，钢筋进度快 ，混凝 能适应不同土层施工 。土预

钢筋混凝土预制桩是制桩我国目前广泛采用的一种桩型—— 多用于房建工程，桥梁工程少用。施工

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

钢筋混凝土预制桩施工前 ，混凝应根据施工图设计要求、土预桩的制桩类型、 成孔过程对土的施工挤压情况、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。

1 施工准备

• 场地平整及周边障碍物处理
• 定桩位及埋设水准点

依据施工图设计要求 ，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来
，并作出明显的标志 。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 。

• 桩帽、垫衬和送桩设备机具准备

2 桩的制作 、运输、堆放

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 。（小编见过最长的预制管桩是15m ，当时整个人都震惊了）

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。

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30d0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(如图2.2所示)应作特殊处理 。钢筋骨架制作允许偏差应符合表.1的规定。

表.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

• 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。
• 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表2的规定 。

表.2 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准

项	序	检   查   项   目	允许偏差或允许值(mm)		检查方法
			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
一  般 项 目	1	砂 、  石 、  水泥、  钢材等 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

项	序	检   查   项   目	允许偏差或允许值(mm)		检查方法
			单位	数值
一  般 项 目	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
	5	成品桩尺寸：横截面边长 桩顶对角线差 桩尖中心线 桩身弯曲矢高 桩顶平整度	mm mm mm   mm	±5 <10 <10 <L/1000 <2	用钢尺量 用钢尺量 用钢尺量, L为桩长 用钢尺量 用钢尺量
	6	电焊接桩：焊缝质量 电焊结束后停歇时间 上下节点平面偏差 节点弯曲矢高	min mm	>1.0 <10 <L/1000	秒表测定 用钢尺量 用钢尺量
	7	硫磺胶泥接桩 ：胶泥浇筑时间 浇筑后停歇时间	min min	<2 >7	秒表测定 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

• 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。

• 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2.3所示的位置捆绑 。

3 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。

3.1 打桩设备及选择

(1) 桩锤

• 桩锤可选用落锤 、汽锤
  、柴油打桩锤和振动锤。

• 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2.4) 。

• 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2.5) 。

 

• 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 锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。

• 振动锤是利用机械强迫振动 ，通过桩帽传到桩上使桩下沉 。

• 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.3选用。

表3  锤重选择表

锤    型			柴  油  锤 (t)
			20	25	35	45	60	72
锤的 动力 性能		冲击部分重(t)	2.0	2.5	3.5	4.5	6.0	7.2
		总  重(t)	4.5	6.5	7.2	9.6	15.0	18.0
		冲击力(kN)	2000	2000~ 2500	2500~ 4000	4000~50 00	5000~ 7000	7000~ 10000
		常用冲程(m)	1.8~2.3
桩 的 边 长或直径		预制方桩 、预应力管桩的 边长或直径(cm)	25~35	35~40	40~45	45~50	50~55	55~60
		钢管桩直径(cm)	φ40			φ60	φ90	Φ90~10 0
持 力 层	粘性 土 粉土	一般进入深度(m)	1~2	1.5~2.5	2~3	2.5~3.5	3~4	3~5
		静力触探比贯入阻力Ps平均值(MPa)	3	4	5	>5	>5	>5
	砂土	一般进入深度(m)	0.5~1	0.5~1.5	1~2	1.5~2.5	2~3	2.5~3.5
		标准贯入击数N (未修正)	15~25	20~30	30~40	40~45	45~50	50
锤的常用控制贯入度(cm/10击)			2~3	3~5	4~8
设计单桩极限承载力(kN)			400~ 120	800~ 1600	2500~ 4000	3000~ 5000	5000~ 7000	7000~ 10000

(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。
• 桩架一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。
• 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
• 桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。
• 履带式桩架(图2.6)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 。

3.2 打桩顺序的确定

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。

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2.7所示。

• 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2.7(c))，或由中间向四周施打(图2.7(b))。
• 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2.7(a)) 。

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 。

3.3 打桩

• 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； 待桩入土一定深度(1～ 2m)稳定以后，再以规定落距施打 。
• 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。
• 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 。

3.4 打桩质量要求和测量记录

(1) 打桩质量要求

• 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 。
• 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2.4的规定。
• 桩的承载力检验

表.4  预制桩(钢桩)桩位的允许偏差

项	项       目	允 许 偏 差  (mm)
1	盖有基础梁的桩： (1) 垂直基础梁的中心线 (2) 沿基础梁的中心线	100+0.01H 150+0.01H
2	桩数为1～3根桩基中的桩	100
3	桩数为4～16根桩基中的桩	1/2桩径或边长
4	桩数大于16根桩基中的桩： (1)最外边的桩 (2) 中间桩	1/3桩径或边长 1/2桩径或边长

(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2.5所示。

表2.5  混凝土预制桩施工记录

3.5 打桩施工常见问题的分析

• 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。

(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。

3.6 打桩过程中的注意事项

• 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。
• 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。
• 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。
• 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 ， 严格按操作规程进行施工，确保安全 。

3.7  桩头的处理

在打完各种预制桩开挖基坑时 ，按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身 ，要保证桩身的主筋伸入承台
，长度应符合设计要求。当桩顶标高在设计标高以下时 ，在桩位上挖成喇叭口，凿掉桩头混凝土，剥出主筋并焊接接长至设计要求长度，与承台钢筋绑扎在一起，用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。

4 静力压桩

• 静力压桩是利用无噪声
  、无振动的静压力将桩压入土中 ，常用于土质均匀 的软土地基的沉桩施工 。
• 静力压桩(图2.8)利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引
  ，由钢丝绳、 滑轮和压梁，将整个桩机的重力(800～ 1500kN)反压在桩顶上 ，以克服桩 身下沉时与土的摩擦力 ，迫使预制桩下沉。
• 压桩施工一般采取分节压入
  、逐段接长的施工方法。
• 接桩的方法目前有三种 ： 焊接法(图2.9) 、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法 (图2.10)
  。