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)联结组成桩根底。
1.1 适用围
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根底沉降量过大，建筑物又不允许有较大沉降。
〔2〕当建筑物外地面有大面积堆载，使软弱地基产生较大变形；或当根底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，不宜作根底持力层，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，地基的湿陷量或膨胀量较大时。
1.2使用特点
上部荷载通过桩根底传递给土层，它是深根底中常用的一种形式，能较好的适应各种软弱地质条件与荷载情况，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与质量检验
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法并采用离心成型工艺制造，其外径主要有Φ400和Φ550mm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Φ70mm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
外径 管桩型号 D1〔mm〕 Φ400-80 Φ400-90 Φ550-80 Φ550-100 400 400 550 550 d2〔mm〕 240 220 390 350 T〔mm〕 80 90 80 100 d〔mm〕 336 336 486 486 Φ12×8 Φ12×8 Φ12×12 Φ12×12 径 壁厚 主筋配置直径 主筋直径根数 2.1.2管桩截面力学性能
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〔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
特征值 项目 壁厚80 截面面接A〔cm〕 配筋面积Ar〔cm〕 配筋率〔%〕 换算截面惯性矩I0〔cm〕 换算截面抵抗矩W0〔cm〕 4422Φ400 壁厚 90 877 9.05 1.03 914 119.5 5.976 壁厚80 1181 13.57 1.15 1237 349.8 12.7 Φ550 壁厚 100 1414 13.57 0.96 1470 392.2 14.26 804 9.05 1.12 841 113.9 5.7 〔3〕材料强度。
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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=3.5×104MPa 预应力钢筋：
标准强度 Rg=650MPa 弹性模量 Eg=1.8×105MPa 2.1.3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4.9～5.6 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围螺旋筋应按50mm间距布设，并加设一段钢丝网起补强作用。桩身那么按80mm间距布设。
为防止钢筋的锈蚀，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40～50 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。使用开口型桩靴那么可防止上述缺陷。在粘性土层中打桩挤进桩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展。
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，应从比拟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
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对于处在腐蚀性地层的混凝土管桩接头，钢件要考虑防腐蚀问题。腐蚀问题一般是产生在地外表下几米围之。氧是引起钢铁腐蚀的一项重要因素，愈接近地面，土空气含量愈多，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展抽样检验，厂家应提供批次管桩的质量检验资料。 〔2〕泼水检视混凝土桩外表的裂纹。
〔3〕用小锤轻击混凝土桩外表，声音沙哑，说明有空洞或断裂 〔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以下要求： 每节桩的端面平整，并与桩轴垂直。
桩的外表应平直，外表蜂窝深度不得超过l5mm，蜂窝面积不得超过桩的外表积的0.5％。 有棱角的管桩，棱角碰损深度应在l0mm以，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1／2；纵向裂纹不得超过直径的2倍。
预应力混凝土管桩的径偏差，以不妨碍射水管的使用为原那么。
〔5〕管桩检查、外径可使用卡钳和外卡钳。径只量桩端，外径可在两端与中段量测。 〔6〕检查桩顶平面平整程度与是否垂直于桩轴，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。
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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，以与现场试桩的位置、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
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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展鉴别认可，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， 进展计划和技术交底。 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根底。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、坑以与地下旧有建筑、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，否那么打桩机移动困难，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。场地平整围，一般为建筑物根底以外的4～6米以的整个区域。地面坡道不大于1％，地基承载力不小于l00 kPa， 假设地基太软，那么可准备12～14 mm厚，4×6m钢板两块，四角割以φ30-40mm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细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根底的每个桩位(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给，堆放在坚实地上。运到现场的桩应按要求进展质量复查，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，以与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，以与桩垫材料如木料、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、现场水电供给等条件来选择。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：坠锤有穿心锤与龙门锤两种，机动锤有各型单动汽锤、复动汽锤、柴油打桩锤与震动打桩锤。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。
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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 上活塞重量 上活塞行程 冲击次数 冲击能量 下活塞行程 耗油量 极限贯入度 外型尺寸：长×宽×高 重量 制造商 单位 kg mm 次/分 kg—m mm L/h mm 型号 D2-12 1200 2500 42～60 3000 270 ----- 0.5 D2-18 1800 2560 40～60 4600 270 9 0.5 D2—25 2500 2500 40～60 6250 370 18.5 0.5 东风7135 3500 2500 40～60 8750 350 12～16 0.5 1-油泵 2-杠杆 3-出油器 4-油室 5-活塞 6-汽缸 7-接收 8-球形头 9-锤脚 10-顶尖
mm 730 × 528 × 3833 730 × 528 × 3833 730×528×3833 730×528 × 3833 kg 2700 工程 机械制造厂 4200 浦源程机械制造厂 5750 8000 大桥局桥机厂
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表4日本柴油打桩锤规格
锤型 外型 尺寸 总重 活塞重 冲击数 最大冲击能量 爆炸 压力 轻柴油消耗量 润滑油消耗量 燃油槽容量 润滑油槽容量 冷却水箱容量 单位 mm t t 次/分 kg-m MH728 φ1520MB70 φ1960K45 φ1009×425 10.50 4.50 MB40 φ970K35 φ889K25 φ789M23 φ745IDH45 φ985IDH-35 φ845KB60 φ1400×5905 ×5950 18.36 7.20 21.10 7.20 ×5640 ×4550 ×4550 ×4060 ×4698 ×4613 ×5770 10.90 4.10 7.50 3.50 5.20 2.50 5.10 2.30 11.0 4.50 7.80 3.50 15.0 6.0 42～60 38～60 35～55 38～60 35～55 35～55 42～60 42～60 42～60 35～55 21600 19500 13500 11000 10500 7500 6200 13500 10500 16000 t 200 191 127 150 108 72 191 105 246 L/h 42～60 5～6 2.5 3～4 2.0 1.5 1.8 2.0 1.8 4 L 5～6 158 175 65 90 48 40 58 62 50 L 158 175 65 90 48 40 58 62 50 130 L 44 25 13.5 18 9.5 7 7.5 10 7.6 25 L 435 450 170 170 140 80 90 175 150 350 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。
E≥250P
式中 E——锤的一次冲击动能〔N·m〕；
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〔包括送桩与桩帽、桩垫〕〔kg〕； W——锤的一次冲击动能〔kg·m〕。 算出的K值不宜大于以下数值： 对于单动汽锤与柴油打桩锤——5.0 对于复动汽锤——3.5 对于坠锤——2.0
当下沉钢板桩、工字钢与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，原那么上采用重锤低打。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1.5～2倍，如超过两倍时可调整落锤高度，如无不适宜的锤在有条件情况下可辅以射水法沉
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桩。
3.3.3 柴油锤的常见故障与处理方法
见表5。
表5 柴油锤的常见故障与处理方法
故障 原因 土质软、桩的阻力小 排除方法 1. 关闭油门，对桩空击几锤，加大油量再起动。 1. 关闭油门，对桩空击几锤，提高汽缸部温度。 2. 水箱加热水 3. 柴油烤缸，提高缸温 外界温度过低 桩锤不能起动 〔1〕提起上活塞至油 泵曲臂能白由缩进缸时为止。 〔2〕拉动曲臂向缸注入适量燃油 〔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。 下活塞球碗有水或异物 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 燃油不足 桩锤突然停止运转 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 桩锤不能正常工作 桩锤不能停止运转 1. 供油管路有空气 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. 燃油泵单向阀阀体有渣滓 7. 下活塞球碗有异物 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 早发火，因而工作台效率降低 12. 汽缸磨损过大 13. 燃油过多，引起回火 1. 燃油泵部回堵塞 2. 燃油泵调节杠杆位置不正确 1. 燃油过多 2. 燃油不纯 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，去除渣物 打开清扫孔，消除异 物凋整润滑油的供油量 立即停止打桩。逐渐补充冷却水 箱 修复汽缸或使用大活塞环正确调节供油量 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 调节供油量 更换规定燃油 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 打开清扫孔铜丝堵，清冼下活塞球碗。 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。 10. 冷却水过少，桩锤过热，燃油容易过修复球头与铁碗 11. 润滑油油量过小，所以活塞环无弹力 换新活塞环。增加润滑油泵的有效冲冲程紧固阀排气为黑色 9 / 28
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参加润滑油 调节供油量 上活塞跳起过高 1. 燃油过多 2. 土质太硬 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〕
废气从缓冲下活塞冲出 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展；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与施工情况决定，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 15～25 细砂、粘砂土、泥砂、淤泥、松软粘土 25～35 >35 15～25 原始地层的砂与粘砂土，含有卵石与砾石的砂、中等到严密的砂粘土与粘土 25～35 >35 密实的砾石层 射水嘴处的水压MPa 0.7 ～1.0 1.0 ～1.5 1.5 ～2.0 1.0 ～1.5 1.5 ～2.0 2.0 ～2.5 2.5 ～4.5 每根桩的用水量l/min 管桩直径300～500mm 1000～l200 1200～2000 2000～3000 1 500～2000 2000～3000 3000～4000 管桩直径500～800mm 1200～1500 1500～2500 2500～3500 2000～2500 2500～3500 3500～5000 3000～3500 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
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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。假设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。输水管与其配件的尺寸尽量与水泵出口管径一样，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，要巩固，以便起吊和拼接。一般射水管径多用76mm以。射水嘴的大小根据工作水压与水量选择见表7。
表7 射水嘴尺寸选择参考表 水泵外水压MPa 0.7 1.0 出水量L／min 610 1024 1520 1750 1950 740 1300 1880 2160 2430 830 1500 2200 2540 2800 19 25 32 35 38 1.4 主射水孔直径 mm 3.3.5 辅助设备
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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、拔桩与辅助设备的荷重以与因气候变化，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3.5～4.5t。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〕；
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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。
〔各局部互相交织长度应视具体操作情况，加以核减〕 〔2〕桩架使用考前须知。
拆拼桩架应认真按规程操作。保护好杆件与零件，并按使用程序堆码。假设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，构件假设有损伤，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。它要求构造巩固，垫木易于拆换和整修。桩帽的尺寸应与锤底、桩顶与导向杆吻合，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，那么必须使用送桩。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展热处理增强其刚度，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，那么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，否那么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l∶350时应立即修理。 应尽量防止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和设计要求先进展试桩，进展沉桩工艺试验和单桩承载力试验，原那么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。
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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一样，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，或于直承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完毕。
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，在使用前应进展校验。
测桩必须结实可靠，设于不受试桩与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。.并应防止日照和雨淋。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、衬垫与其参数。 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，以与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〕沉桩完毕至冲击试验的时间间隔。
如桩尖位于严密的砂类土，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〕试验程序和考前须知。
1〕选用单动汽锤或筒式柴油锤，可参照表8。
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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 锤芯重t 锤型 资料 常用冲程m 与锤型相适应的桩断面尺寸〔桩宽〕cm 可贯穿中密状砂夹层的厚度m 硬粘土 锤击 沉桩 时可 打入 硬土 层的 硬塑状亚砂土和中密至密实 状的砂 砾砂或极密砂 可打入的深度m 桩尖所能达到的硬土层的N值 可打入的深度m 锤总重t 3.5～4.5 6.5 0.4～0.6 40～50 1.5～2.5 2.5～4.0 20～30击 l0t单动蒸汽锤 6.6 9.0 0.4～0.6 45～55 2.0～4.0 4.0～6.0 30～40击 MB-40柴油锤 4.1 10.9 1.8～2.3 50～60 3.5～5.5 5.0～8.0 40～50击 MB-70柴油锤 7.2 21.1 1.8～2.3 55～60 5.0～7.0 7.0～l0.0 50击左右 0.5～1.0 1.0～2.0 1.5～2.5 2.5～3.5 可打入的深度m 桩尖所能达到的硬土层的N值 可打入的深度m 难于打入 难于打入 0～0.5 0.5～l.0 能力 风化岩 20～30击 0～0.5 1500～3000 0.1～0.5 30～40击 0.5～1.0 2500～4000 0.2～1.0 40～50击 1.0～2.0 3000～5000 0.3～1.0 4000～6000 0.5～1.5 所用锤型可能达到的极限承载力值kN 锤的控制贯入度cm／击
2〕射水参数可参照表9选用。
表9 射水参数
桩的入土深度(m) 8～l6 松砂发中带砂层 16～24 密实砂层夹砾石砂层 8～l6 16～24 120～188 120～180 160～190 120～190 120～I90 160～240 75 75～l00 75～l00 0.6～1.0 0.6～1.0 0.8～1.2 6～l0 6～10 8～12 3水泵性能 流量〔m／h〕 l00～l40 扬程〔m〕 100～150 射水管直径 〔mm〕 无缝钢管 75 水泵出水处水压 MPa 0.4～0.8 Kgf／cm 4～8 2土质 3〕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。
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5〕复打应用停锤时同一设备与同一落锤高度。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〞后进展。“休息〞时间按土质不同而异，可由试验确定，一般不宜少于以下天数：
桩穿过砂类土，桩尖位于大块碎石类土或严密的砂类土，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展。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，经比拟可取较大值。
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。
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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，即可进展静压试验。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。其余锚桩切割法兰盘后保存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。
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。假设再锤击可能导致管桩的破损，倘逐根进展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 所示根本一样。
〔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展观测，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。
游标卡尺与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。最好防止测程的中途倒换，如必须倒换应订出妥善措施。
〔3〕加载与卸载。
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：应分阶段进展，每阶段加载一般为预计极限荷载的l0％。 位移量观测位移量未达到稳定时，不得进展下一阶段的加、卸载。
每阶段的观测在第一小时加完荷载立即观测，以后每隔l5min观测一次：第二小时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，在以下时间如不大于0.1mm时，即可视为稳定： 砂类土最后 30min；
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粘性土最后 1h；
这一阶段稳定后，即可进展下一阶段的加载。 2〕加载的终止与极限荷载的取值。
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、严密砂土以与坚硬的粘性土中，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土壤对桩身的摩擦力的极限值，再据以计算容许承载值。假设是水中沉桩，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的摩擦力。
4〕卸除载重。
卸除载重应分阶段进展。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，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：桩尖下为砂类土那么开始的半小时，每15min测读一次：桩尖下为粘性土那么开始一小时，每15min测读一次。
〔4〕静载试验考前须知。
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，每件压重以与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根本一样。
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围时，应与时调整百分表位置。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，力求防止在一次试验的中途松顶加垫。估计时应考虑0.5～1.0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与空隙，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，注意假设有变形，倾侧或声响等异状，应立即采取补救措施。
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随时检查观测设备的运转与指示局部的灵敏度，有无障碍，以与固定局部的稳定性。
〔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〕 表1 表2 读 数 表3 表4 平均 沉降〔mm〕 备注 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展；当基坑较大时，应将基坑分为几段，而后在各段分别进展，沉桩应防止从周边向中间进展，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防止按一个方向前进，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，那么沉桩顺序应背着被保护的建筑物方向进展或采取跳打的方法，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
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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那么无此道工序)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： 桩类型与桩长： 设计桩顶标高： 〔M〕施工日期： 年 月 日
桩机类型与编号： 压力表读数与压力值换算关系： 施工单位： 序 号 1 2 3 。。。 入土深度 〔m〕 桩号 2 4 6 8 10 12 14 16 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〕 记录员： 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，支点位置原那么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。堆放支点和吊点一样，偏差不大于20cm，当桩须长期堆放时，为防止桩身挠曲，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0.3～0.4m〕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0.3～0.5m，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，待桩位与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展检查，如有不妥立即改正处
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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，防止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那么应用15～20cm厚的木垫，当木垫被打硬、烧坏或打破砸裂产生不平等情况，都应与时更换。对于每一根桩原那么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，以防止桩头受偏打，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，那么要做出小斜角，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，那么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，要防止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〕每根桩一经开打原那么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，原那么上是要使桩靴贯入持力层〔非岩石层〕2～3倍的桩径程度。可以认为在N≥l0～15的粘土层中或在N≥30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3～5mm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打入桩径的1～2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，那么可打进桩径的5～10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 限制打击次数 预应力混凝土管桩 2000以下 21 / 28
最后l0m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。坠锤落距原那么上限在2m以下，单动汽锤的落距原那么上不大于0.6m。
为防止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，应立即进展检查，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，并对所有设备进展检查妥善处理。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。
QH1αQH2NαQuk14(0.15e)3500
式中
Quk ——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〕；
α——修正系数， 非完全自由落锤取0.80，气锤、柴油锤取1.0；
QH1α14(0.15e) —— 桩端阻力； ——桩侧阻力。
QH2Nα
3500通常打桩过程的锤击数是岩土层密实程度、力学强度以与土质状态在动荷形式上的直接反映，打桩锤击数与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与贯入度联系起来的。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、规公式计算结果比照分析后， 并根据动荷公式归纳出来的。其估算结果要比规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与最后贯入度，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
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〔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与保持桩机稳定；履带桩机前后液压支撑应支于承垫钢板上，防止桩机前后俯仰，减少沉桩时斜率变化。放桩位前，先按斜桩桩顶到地面的距离与斜桩方向，计算样桩提前量，然后再放桩位。
〔2〕斜桩的斜率控制，桩架上设置导向架，并确保桩身与导向架始终处于平行的状态。斜桩施工中，下节桩最为关键，在桩尖入土3～4m之，应加强斜率监控，假设发生垂直度和斜率变化，应与时修正；斜桩接桩时，上、下节桩应在同一轴心线上。桩起吊和插桩时，桩机导杆恢复垂直状态，方能施工。
〔3〕送桩器应具有足够的强度和刚度。送桩刚度宜尽量接近桩身刚度，且应考虑能尽量减小上拨时的阻力；送桩器应与管桩直径相适应，桩帽宜套入桩顶30～40cm。
送桩时，送桩过程中，应确保桩锤、送桩器和桩身在同一中心轴线上。送桩后，很容易使桩平面位置产生偏差，尤其是送桩深度超深，桩的偏斜越大。故施工中必须保证“送桩杆〞与桩身的纵向轴线保持一致。
送桩达到深度后，“送桩杆〞不要急于拔出，可先将“送桩杆〞拔松动后，待相邻桩入土深度超过拟送桩深度，再可将送桩杆拔出。 3.6.5 接桩作业
沉桩过程中一般都需要接桩。接桩应力求迅速，尽量缩短停打时间，如停打时间过长，那么周围土壤恢复使桩不易打入。桩头构造有多种形式，目前主要为法兰式桩头和焊接式桩头构造。法兰式桩头接桩时，将上下两节桩的法兰螺孔对好，并将上下两节桩的纵轴线对准，然后穿入螺栓，并对称的将螺帽逐步拧紧。待全部螺栓帽均拧紧并检查上下两节桩的纵轴线符合要求后，便可将螺帽点焊固接，然后在法兰盘上涂以防锈油漆或防锈沥青胶泥。法兰式桩头的优点是接桩迅速，操作方便；但法兰式桩头构造复杂，用钢量较多，制造麻烦。
焊接式桩头构造简单，用钢量较少，制造较方便；缺点是用手工电弧焊时，操作较麻烦，费时稍长，但如果采用管状焊丝半自动电弧焊那么接桩施工也很方便。由于焊接接桩具有更好的经济性。现将其施工中一些问题介绍如下：
焊接接桩要设置脚手架和防风屏以便于接桩作业。对于接桩的焊接作业要安排有充裕的作业时间，焊接之后至少再等5分钟才能开始捶打。
在上、下节管桩接头焊接之前，应检查接头处是否完整并将接头处的浮锈、泥土、油污等去除干净；如下一节桩的头部，由于锤击而弯曲变形的局部要切除。
上、下节管桩连接时，要校正好垂直度保持在同轴上。
焊接时不得在桩管壁上打弧，如要调整电流强度，应在电弧板上进展。
气候异常如下雨、下雪、大风和气温在0℃以下，需采取有效措施，保证质量，并经技术部门批准后方可进展施焊。当气温低于5℃时，不宜施焊。
接口尺寸和允许误差应符合： 〔1〕间隙尺寸：2～4 mm。
〔2〕错口：外径<700 mm的管口外周长之差小于或等于2mm；外径>700 mm的管应小于或等于3 mm。
〔3〕坡口：允许误差 -0～-5°。
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焊缝的施焊精度应符合以下要求： 〔1〕咬肉深度小于0.5 mm。 〔2〕错口：堆高为2～3 mm。 〔3〕宽度充差为6 mm。
焊缝一般应作外观检查。当缺陷较大时，那么应进一步作超声波或X射线检查，作出判断，进展处理。
3.6.6 桩身破损探查方法
〔1〕灌水探查。
向桩灌水，如水面迅速下降，说明桩壁或接头必有破损，但尚难查明位置和破损情况 〔2〕圆桶探查。
可用木料或铁皮做成圆桶，吊入桩探查管桩壁的混凝土块被打坏处的钢筋向屈曲的情况与破损处的标高；并可探测桩水位与泥面的标高。见图8图a。
〔3〕铁钩探查。
用钢筋制成铁勾如图吊入桩轻轻地上下拉动与转动，可以探查管壁混凝土破坏处所在，但有时桩壁浮浆面不平或法兰盘缘不平；也可能勾住，影响探查的准确性。此法也不便于探查斜桩。见图8图b。
〔4〕电钳探查。
探查前应先去除桩泥水。如下图，将电钳吊入桩，使小轮沿着桩的壁滚动，小轮靠自重突入凹陷处，钳端开电路断开，电灯熄灭。继续吊下，电钳通过破损地段后电路仍旧接通，灯即复明。根据灯明灭的电钳位置可探明桩壁破损情况和位置。电钳下吊时，应缓缓转动，以探查管壁四周各部位。如桩有水，探查时因水导电，虽在电路断开时，指示灯仍有微弱的灯光。但水的电阻大，灯的亮度小，仍可区别。见图8中图c。
〔5〕照明探查。
仅用于管桩水面以上部位，自桩顶放入低压作业灯，并在灯下安设45°斜面反射镜，从上直接观察。
3.7 沉桩出现的问题与处理
桩贯入度突然减少。一般是桩由软土层进入硬土层，或桩尖遇到石块等障碍物。此时不可硬打以免桩身被打坏。查明原因后，可加用射水配合沉桩将障碍物冲开，或改用能量较大的桩锤。
根底桩身突然急剧下沉，有随时发生倾斜或移位。一般是由于桩身破裂，接头断裂或桩尖劈裂。应查明情况再决定处理措施。
桩未发生急剧下沉，或发生倾斜或桩位移动。产生原因，一般是桩尖不对称，或遇障碍物；或桩的接头在土中被打坏而错动；如倾斜移位原因在桩尖或接头在土中被打坏，且倾斜移位值已超过容许限值时，可拔出换桩重打或在一旁加桩。如偏斜原因在桩顶或未入土局部或入土不深时，可用钢丝绳、链滑车等机具 施加水平力纠正，桩头不平时可凿平或垫平再打。
桩不下沉，桩身颤动，桩锤回跳。为桩尖遇到障碍物、或桩身弯曲、或接桩后自由长度过大。可分析障碍物的位置和类别。采取偏移桩位、加装铁靴，射水配合等方法穿过或避开障碍物。桩身过长可加夹杆。桩身弯曲过大，须换新桩。
桩身转动。多产生于桩尖制造不对称或桩身有弯曲时，除加强检查外，一般可不做处理。
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桩身涌起。在软粘士中沉桩，先沉下的桩能随土的涌起而上涌。涌起的桩的承载力将降低。应选择涌起量较大的桩作冲击试验，如合格可不复打，如不合格除该桩应复打外，并应将其它涌起的桩同样再作冲击试验和必要的复打。
打桩破损问题。在打桩过程中有时可能将桩打出裂缝或将桩打坏，其破坏类型可大致以下情况： 由于打击压应力过大，致桩头混凝土被打坏；由于进桩阻力太大致桩靴混凝土被打坏；由于从桩靴或再从桩头反射回来的拉应力太大，致桩身出现横向裂缝或桩身破坏；由于扭曲应力和反射拉应力的联合作用，致桩身出现横向裂缝。
其产生原因有多种：桩顶局部混凝土浇筑质量太差，桩顶面与桩轴线不垂直、未安置桩帽或已安置桩帽但桩帽无缓冲垫或缓冲垫使用已久失去效用、连接上下两节桩的轴线不在一条直线上：贯入度已很小，但仍用重锤猛打。如果能对打桩作业进展妥善管理和严格控制，那么有可能防止破损问题。下表中列出各种打桩破损问题的产生原因与其纠正措施。
〔1〕桩头破损和压屈破损。 见表13。
表13 桩头破损和压屈破损
打桩破损类型 问题产生原因 桩帽径比管桩外径大出很多 由于桩帽上的衬垫出现倾斜不平，从而造成偏打 桩头破损 桩垫已失效，但仍继续锤打 纠正措施 要使桩帽径只比桩径大出10～20 mm为好 要更换衬垫 要常常更换衬垫 桩身、桩锤、桩帽的轴线不在一条直线上，从而发生偏打 要将桩锤、桩帽的轴线调整到与桩身轴线相重合 桩头附近缺乏足够的螺旋筋：预应力筋的锚固作用产生的一定程度的横向拉应力 桩靴达到坚硬层时，柴油锤突然起跳过高 相对于管桩直径来说柴油锤锤型过大，但桩锤落程又压屈破损 难于调节 桩靴达到填土层下的旧硬层时，或达到硬结粘土层 时，由于桩靴滑偏造成折断，土从开口型桩靴挤进管桩部。胀裂管壁 结构设计时设置足够的螺旋筋 要注意调节起锤高度 要改用小型柴油锤 将桩靴改成开口型桩靴，缩小桩靴的开口面积，限制进土量 〔2〕预应力混凝土管桩裂缝产生的原因和处理措施。 见表14。
表14 预应力混凝土管桩裂缝产生的原因和处理措施
类型 打桩中的水平裂缝；在距桩顶约1／2的桩缝和粉尘喷出现象，缝反射进入桩身 距约半米左右，缝口有混凝土剥落现象 1. 增加软木衬垫的厚度 3. 打桩中不在桩靴附近射水或钻孔 4. 增加锤重 长局部，可看到横向裂从悬空状态下的桩靴处有拉应力2. 降低锤击高度 裂缝产生原因 纠正措施 25 / 28
打桩中出现斜裂缝，有很大面积的外表破裂 返进管桩部的泥水外表高过管外泥水外表从而造成压 在锤击水柱下的水锤效应 1、2、3三项同上 有扭矩和反射拉应力的联合作用 4. 勿使桩帽钳制桩头，即勿使由此产生的扭曲作用 5. 勿使导杆或导钣箱钳制桩身 在桩身上设置适当的排水口 不在水面下锤击桩头或使用带有大开口的特制桩帽(此开口面积要大于管面积的60％) 进展充分的水湿养护；改变混凝土的配合比设计以减少收缩量；增加螺旋筋 制造混凝土桩时有收缩裂缝 打桩中的竖向裂缝 向管填灌混凝土时由于液态混凝减慢混凝土的填灌速度：增加螺旋筋 土的液压作用将管壁撑破 打桩中由于劈裂应力在桩头上产生竖向裂缝 由于挤入管的土柱的劈楔作用在桩靴或桩靴上部产生坚向裂缝 从管桩射水产生水压 增配桩头处的螺旋筋：增加桩头上的衬垫厚度 通过预射水或预钻孔来防止形成土柱：在打桩过管注水或管钻孔来破坏土柱：增配螺旋筋：采用封闭型桩靴 在管桩部设置排水孔口 管桩的积水或稀泥发生了冰冻作在地外表下设置排水口以使管水能够流出：在管桩用 管桩在沉桩就位后出现竖向裂缝 高水位突然下降时管水面高过管外水面，而管桩外外表又同时有干缩作用和低温作用 由河水冲下大木块、石块，使管桩受撞开裂 桩头混凝土在锤击下的严重破裂 在没有围筋的混凝土上进展锤击 部填充木块或泡沫塑料块；填充抗冻性材料 设置适当的排水口，或向管灌满混凝士沁：增加螺旋筋 向管填满砂子或灌满混凝十 在桩头边上作出倒角：增厚衬垫：增加桩头局部的螺旋筋；确保桩头顶面的平整度和对于桩身的垂直度 3.8断裂桩的处理
对于沉入后已断裂破损的桩，较为严重的应拔出重打或另补新桩外，其它可根据具体情况，作如下修补加固处理：
河床以上局部，桩身露筋、混凝土脱落与裂缝较多的，可用薄钢板制成拼装式套筒，安装于破损处桩的外围。套筒的长度应使套筒下端能放在河床上和视桩身破损的高度而定。将套筒的水抽干后灌筑混凝土或抽不干水可灌筑水下混凝土。混凝土凝固后拆除套筒。
在河床以下桩已断裂时，如仅管壁混凝土破损，而钢筋未变形，可将混凝土灌筑至顶部。如钢筋已变形弯曲，可用通桩器将弯曲钢筋冲开，加置钢筋骨架后填充混凝土。通桩器应用直径大小不同的，由小到大逐步替换冲击，以扩大桩心通路。如钢筋弯曲均在上部，而桩的下端有足够的锚固力时，可考虑用拔桩设备适当的将钢筋拔直，但应防止将桩的下段拔动，再进展填充加固处理。加固处理后的桩应进展静载试验。经试验合格方可使用，如不合格，那么另打新桩。
3.9 管桩填充方法
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管桩填充之前应先将桩情况查明。管桩清理方法包括活底吸泥筒、吸泥机、射水清洗 管桩填充的长度和材料，均应按设计要求进展。如填充的桩有破损时，其填充的混凝土标号应与桩的混凝土标号一样。
〔1〕填充透水性土。当设计要求在桩上面填充一段混凝土时，其下段垫层应先填充透水性土，可直接倒入填充。为防止在管相互卡住，倒入速度不宜过快，填充料最大粒径不能大于桩径的1／3。结合实填材料的数量来掌握填充高度，并用吊锤探查核对填充高度，防止超填。如于超填可用吸泥机吸出。
〔2〕填充混凝土当桩无水，或桩经过封底处理将桩水去除干净以后，可用一般灌筑方法填筑混凝土，灌注不宜过快，逐层插捣密实，要掌握预计数量和实际填筑数量根本相符。每根桩应一次灌完。仅在桩头局部填充混凝土时，在桩悬吊底模，要求底模强度能承受灌筑混凝土时的荷载。
〔3〕用水下混凝土填充可参照灌注水下混凝土方法进展。如果管桩壁渗漏不大，应尽量采用水下混凝土封底方法。上面局部在抽水后填筑混凝土。填充混凝土与其它工序的配合：如填充混凝土的强度未达到设计强度的25％时在6倍桩径长度的围，应禁止进展射水和锤击，假设桩无水，可与承台混凝土同时，一次连续灌筑。如一次灌筑有困难时，可将桩顶埋入承台局部混凝土留下待同承台一齐灌筑。
4 预应力混凝土管桩施工对环境的影响和对策
由于预应力混凝土管桩进入地基中排挤了相当于桩体积的局部或全部的土体，这样就使桩周围土，不但被挤密而且被扰动了。在饱和的软土地基中，打入大片密集桩群时，地基承受了反复的振动荷载，群桩挤压效应的叠加，使场地土有以下特点：
孔隙水压力急剧上升，有可能使场地土发生液化；
地基土发生竖向和水平位移，桩群越密越大，土体位移越大； 临桩上抬和水平位移； 基坑开挖引起桩位移与其控制； 对临近建筑物与地下管线的影响； 沉桩环境影响的消减措施： 〔1〕选用合理的桩。
在密集建筑群中进展沉桩，当桩数较多时宜采用开口型管桩或采用预钻孔取土，成孔后再沉桩的方法。
〔2〕改良施工措施。
在打桩前，预先打入钢板桩，可以用它来阻止沉桩时土体的局部侧向变形设置排水和防挤砂井，可以使用超静水压力很快消散，减少土体的体积变形。砂井可采用取土换砂，有条件的可采取袋装砂井。设置管井井点降水，预先排出场地土层的饱和水，对削除沉桩过程中的孔隙水压力和土壤液化，将极为有利的。
开挖防挤沟和防挤孔，可减少沉桩过程中浅层土体水平位移，可减少沉桩对邻近浅埋管线和根底的影响。
根据邻近建筑物、地下管线的布置情况，制定打桩顺序和流向。据经验和规那么，沿打桩推进的前方，空隙水压升高，土位移亦大，而其后方恰恰相反。故打桩应沿着背离建筑物而向空旷区推进，或采取间隔打桩，以免孔隙水压力累计上升，减少土体位移。控制打桩进度，防止沉桩速度过
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快。
〔3〕改善设计。 增加桩长，减少桩数； 增加桩距，减少桩群密度； 加大桩区与邻近建筑物的距离。
5结语
本预应力混凝土管桩施工工艺根据有关技术资料收集整理汇编而成，可作为技术管理和操作人员在预应力混凝土管桩根底施工时，用以借鉴和参考。
参考文献
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