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预制桩的分类和施工

 更新时间:  编辑:土木龙

 制桩根据材料可分为木桩、混凝土预制桩和钢桩。木桩现在已经很少使用;混凝土预制桩包括普通混凝土预制桩、预应力混凝土管桩(PC)、预应力高强混凝土管桩(PHC)、预应力混凝土方桩;钢桩主要是钢管桩和H型桩。沉桩方法有锤击法、静压法、振动法、射水法、预钻孔法及中掘法等。 预应力混凝土管桩的优点明显,在工程中的应用发展非常快,在桩基工程占重要地位。

  一、分类

  预制桩主要有混凝土预制桩和钢桩两大类。混凝土预制桩能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快,是广泛应用的桩型之一,但其施工对周围环境影响较大,常用的有混凝土实心方桩和预应力混凝土空心管桩。钢桩主要是钢管桩和H型钢桩两种。

  混凝土实心方桩

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  桩尖、桩身和桩头

  钢筋混凝土实心桩,断面一般呈方形。桩身截面一般沿桩长不变。实心方桩截面尺寸一般为200×200mm~600×600mm。钢筋混凝土实心桩桩身长度:限于桩架高度,现场预制桩的长度一般在25~30m以内。限于运输条件,工厂预制桩,桩长一般不超过12m,否则应分节预制,然后在打桩过程中予以接长。接头不宜超过3个。钢筋混凝土实心桩的优点:长度和截面可在一定范围内根据现场实际需要选择,由于在地面上预制,制作质量容易保证,承载能力高,耐久性好。因此,工程上应用较广。材料要求:钢筋混凝土实心桩所用混凝土的强度等级不宜低于C30(30N/mm2)。采用静压法沉桩时,可适当降低,但不宜低于C20,预应力混凝土桩的混凝土的强度等级不宜低于C40,主筋根据桩断面大小及吊装验算确定,一般为4~8根,直径12~25mm;不宜小于Φ14,箍筋直径为6~8mm,间距不大于200mm,打入桩桩顶2~3d长度范围内箍筋应加密,并设置钢筋网片。预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。桩尖处可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上,在密实砂和碎石类土中,可在桩尖处包以钢板桩靴,加强桩尖。

  混凝土管桩

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  混凝土管桩

  混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产。桩径有Φ300、Φ400、Φ500mm等,每节长度8m、10m、12m不等,接桩时,接头数量不宜超过4个。管壁内设Φ12mm~22mm主筋10根~20根,外面绕以Φ6mm螺旋箍筋,多以C30混凝土制造。混凝土管桩各节段之间的连接可以用角钢焊接或法兰螺栓连接。由于用离心法成型,混凝土中多余的水分由于离心力而甩出,故混凝土致密,强度高,抵抗地下水和其它腐蚀的性能好。混凝土管桩应达到设计强度100%后方可运到现场打桩。堆放层数不超过三层,底层管桩边缘应用楔形木块塞紧,以防滚动。

  二、制作

  较短的桩一般在预制厂制作,较长的桩一般在施工现场附近露天预制。为节省场地,现场预制方桩多用叠浇法,重叠层数取决于地面允许荷载和施工条件,一般不宜超过4层。制桩场地应平整、坚实。不得产生不均匀沉降。桩与桩间应做好隔离层,桩与邻桩、底模间的接触面不得发生粘结。上层桩或邻桩的浇筑,必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%以后方可进行。钢筋骨架及桩身尺寸偏差如超出规范允许的偏差,桩容易被打坏,桩的预制先后次序应与打桩次序对应,以缩短养护时间。预制桩的混凝土浇筑,应由桩顶向桩尖连续进行,严禁中断,并应防止另一端的砂浆积聚过多。

  三、起吊

  钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度等级的70%方可起吊,达到设计强度等级的100%才能运输和打桩。如提前吊运,必须采取措施并经过验算合格后才能进行。

  起吊时,必须合理选择吊点,防止在起吊过程中过弯而损坏。当吊点少于或等于3个时,其位置按正负弯矩相等的原则计算确定。当吊点多于3个时,其位置按反力相等的原则计算确定。长20~30m的桩,一般采用3个吊点。

  四、运输堆放

  打桩前,桩从制作处运到现场,并应根据打桩顺序随打随运。桩的运输方式,在运距不大时,可用起重机吊运;当运距较大时,可采用轻便轨道小平台车运输。严禁在场地上直接推拉桩体。

  五、预制桩运输与堆放

  堆放桩的地面必须平整、坚实,垫木间距应与吊点位置相同,各层垫木应位于同一垂直线上,堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩,应分别堆放。

  预应力管桩达到设计强度后方可出厂,在达到设计强度及14天龄期后方可沉桩。

  预应力管桩在节长小于等于20m时宜采用两点捆绑法,大于20m时采用四吊点法。

  预应力管桩在运输过程中应满足两点起吊法的位置,并垫以楔形掩木防止滚动,严禁层间垫木出现错位。

  六、沉桩方法

  预制桩的沉桩方法有锤击法、静力压桩法、振动法等。

  锤击法是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力,使桩沉到预定持力层。这是最常用的一种沉桩方法。

  打桩设备主要有桩锤、桩架和动力装置三部分。

  桩锤

  对桩施加冲击力,将桩打入土中。主要有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、液压锤。

  ①落锤:

  一般由生铁铸成,利用卷扬机提升,以脱钩装置或松开卷扬机刹车使其坠落到桩头上,逐渐将桩打入土中。落锤重量为5~20KN,构造简单,使用方便,故障少。适用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩。但打桩速度较慢,效率低。提高落锤的落距,可以增加冲击能,但落距太高又会击坏桩头,故落距一般以1~2m为宜。

  ②单动汽锤:

  单动汽锤的冲击部分为汽缸,活塞是固定于桩顶上的,动力为蒸气。其工作过程和原理是:将锤固定于桩顶上,用软管连接锅炉阀门,引蒸气入汽缸活塞上部空间,因蒸气压力推动而升起汽缸,当升到顶端位置时,停止供汽并排出汽体,汽锤则借自重下落到桩顶上击桩。如此反复循环进行,逐渐把桩打入土中。单动汽锤的锤重30~150KN,具有落距小,冲击力大的优点,其打桩速度较自由落锤快,适用于打各种桩。

  ③双动汽锤:

  双动汽锤

  双动汽锤的冲击部分为活塞,动力是蒸汽。汽缸是固定在桩顶上不动的,而汽锤是在汽缸内,由蒸汽推动而上下运动。其工作过程和原理是:先将桩锤固定在桩顶上,然后将蒸汽由汽锤的汽缸调节阀进入活塞下部,由蒸汽的推动而升起活塞,当升到最上部时,调节阀在压差的作用下自动改变位置,蒸汽即改变方向而进入活塞上部,下部汽体则同时排出。如此反复循环进行而逐渐把桩打入土中。

  ④柴油锤:

  柴油锤是以柴油为燃料,利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力,将锤抬起,然后自由落下冲击桩顶,同时汽缸中空气压缩,温度骤增,喷嘴喷油,柴油在汽缸内自行燃烧爆发,使汽缸上抛,落下时又击桩进入下一循环。如此反复循环进行,把桩打入土中。根据冲击部分的不同,柴油锤可分为导杆式、活塞式和管式三大类。导杆式柴油锤的冲击部分是沿导杆上下运动的汽缸,筒式柴油锤的冲击部分则是往复运动的活塞。

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