浅析端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩的施工要点--以某学院建设工程为例

浅析端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩的施工要点--以某学院建设工程为例

廖绍俊

温州市建设工程咨询有限公司 325000 浙江温州   

摘要：随着城市化建设脚步的加快，工程建设方面的施工任务越来越多，各种深基础桩工法推陈出新，端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩作为其中之一在工程施工中得到广泛应用。本文以某学院建设工程为例，介绍了该管桩施工工艺及质量控制、现场管理措施和经验，希望对采用类似管桩施工的工程项目提供参考。

关键词：竹节管桩 施工工艺 质量控制

1、引言

近年来，城市建设快速发展，工程施工建设发展的如火如荼，在工程施工中，预应力管桩具有环保、高效的特点，在南方沿海地区的工程建设中运用比较广泛。但由于预应力管桩受土壤地质条件影响较大，对施工场地的地耐力要求较高，在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易馅机。同时存在挤土效应，对周围建筑环境及地下管线有一定的影响，要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大。在地下障碍物或孤石较多的场地施工容易造成断桩等问题，对施工工艺要求较高，因此预应力管桩施工工艺的优化和现场质量控制管理显得尤为重要。本文以某学院建设工程为例介绍了该管桩施工工艺及质量控制、现场管理措施和经验，希望对采用类似管桩施工的项目工程提供参考。

2、工程概况及地质情况

    浙江东方职业技术学院金海园区二期建设工程一标段为 1#、2#、3#宿舍楼，项目位于温州龙湾二期南单元C-06地块，总建筑面积60940.05平方米，层数：地上13层，无地下室，最大高度48.65米（图1）。桩基工程采用端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩，有管径700mm、桩长68m、单桩承载力2530KN、数量448根，和管径600mm、桩长48m、单桩承载力1100KN、数量120根两种竹节管桩组成。均采用锤击法施工。

图1

该学院建设项目工程地块现状为滩涂，东南环海，西望层峦群山，靠近海边，用地平坦。拟建场地勘探深度范围内地层自上而下为：杂填土、素填土、海积（mQ42） 淤泥质粘土、海积（mQ42）淤泥夹粉砂、海积（mQ42）淤泥、海积（mQ32-2）粘土、海积（mQ32-1）粘土、粉砂、冲湖积（al-lQ31）粉质粘土、海积（mQ31） 粘土、冲湖积（al-lQ22）粉质粘土、粉砂、粉土、粘土等组成。共划分为 6 个工程地质层，14 个工程地质亚层。

3、先张法预应力混凝土竹节管桩的特点

先张法预应力管柱主要采用的先张法预应力工艺和离心成型的工艺方法来构建出中空的桶状混凝土预构件，而这个预构件主要是由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等所组成。竹节管桩可以按照不同的分类方式进行分类，例如，按 照 外 径 的 长 度 可 以 分 为 ：300-500mm、500-800mm、800 -1200mm不等。本学院建设项目使用的竹节管桩管径700mm和600mm两种（图2）。桩身在整个竹节桩中起到了至关重要的作用，桩身上因为设有承重盘所以在整个过程中桩身是主要承重支撑。另外在桩身的外表面还具有多个承重盘受力台，这样与桩身组合起 来 ，像竹节一样，增大接触面和桩身两侧的摩擦力，从而消除由于桩身抱压所受到的压力，保证了竹节桩的使用寿命。另外，竹节管桩还可以按照混凝土的等级进行分类，如C80、C100。本学院建设项目使用的竹节管桩混凝土登记为C80。这些桩型相较于普通桩型来说，承重能力普遍提升 10%-20 % ,在同样的承重条件下，降低了施工成本，降低了施工难度 ，并且还能够保证在节约能源的情况下提高承载力。

图2

4、竹节管桩施工工艺及质量要求

4.1竹节管桩的吊装和运输

在端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩技术操作中，需要对桩材进行吊装。根据桩材的长度来选择合适的吊装方式。当竹节管桩的长度在 16m 时，可以选择采用两支点法或者是两头钩吊法。需要注意两支点的距离最好为整个长度的 0.21 倍，这样操作起来比较方便。本学院建设项目竹节管桩配桩长度分别为68m（15+15+13+13+12）和48m（12+12+12+12），均采用两头钩吊法（图3）。端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩在堆放的过程中，需要保持平整，对于竹节桩长度 16m的可以采用两支点的方式进行运输。堆放过程中需要注意的就是堆放的层数不宜超过两层。吊装操作时需要避免桩身和桩机发生碰撞，否则会给桩身带来质量问题。

图3

4.2施工过程控制要点

试验桩成桩前应根据实际场地地坪标高调整桩长。施工时应准确记录桩顶标高，待工程桩全部施工完成后再测量一次桩顶标高，对上浮的工程桩应及时复打至设计标高。场地填土中局部存在有较大块石，对桩基施工有较大的阻碍作用，建议施工前对孔位处的障碍物进行清理，并下护筒保护。在混凝土管桩施工前需要设置释放孔和防震沟．防止挤土效应过大对周边建筑物、道路及地下管线造成破坏。

预应力管桩的连接是通过两节或者是更多节相连接的，本学院建设工程项目桩端连接是采用焊接连接（图4）。该桩端焊接连接要求焊接连接时，应先将端板清洗干净，坡口处用铁刷刷至露出金属光泽，并清除油污和铁锈，焊接时先在坡口周围上对称电焊4~6点，待桩节固定后再分层对称施焊。焊接采用二氧化碳气体保护焊，焊接层数宜为3层，内层焊渣必须清除后方可施焊外一层，焊缝应饱满、连续，且根部质量应符合《钢结构工程施工质量验收规范》。施焊完成的桩接头应自然冷却后才能连续沉桩，严禁焊好即沉，锤击沉桩的自然冷却时间不应少于10分钟，严禁采用水冷却及焊好即沉。

图4

根据本学院建设工程地质勘探报告（详勘）显示，该地块孔Z37区域附近存在十多米深的粉砂夹层(不排除其他区域也有类似情况)，施工时应采取一定的施工措施，为保证桩长达到设计有效桩长，该区域附近25根预应力管桩均采取增设直径430mm的桩尖（图5、图6）措施进行锤击施工。图5图6

锤击法施工速度快，较灵活，移动方便，对于地层的穿透力较好。但锤击法施工时噪音和震动均较大，在毗邻市区、建筑物等情况下不宜使用。故采用锤击桩施工时需要注意：桩锤、桩帽、送桩器与桩之间应加设弹性衬垫, 衬垫厚度应均匀纸垫或橡胶垫均可, 在打桩期间应经常检查, 及时更换和补充。塘渣场地对桩头有损伤时拖桩必须使用专用桩头保护板。采用抱压式桩机时, 夹具应尽量避开桩身两侧合缝位置, 夹具应抱在桩身凸出部位, 严禁夹具抱在桩身凹进部位。

送桩施工应注意事项，送桩器应确保上下两端要平整，并与送桩器中心轴线相垂直。当桩顶打至接近地面需要送桩时，测出桩的初始高度并检查桩顶质量，合格后立即送桩。送桩作业时，送桩器与管桩桩头之间设置2层麻袋或硬纸板做衬垫，本学院建设工程项目采用硬纸板做衬垫。考虑到送桩时能量损耗，送桩时的最后贯入度需比同一条件下不送桩时的贯入度适当减小。送桩后及时回填送桩形成的孔洞。当桩顶标高较低，设计要求送桩时，则“送桩的工具”的中心线应与桩身吻合一致，才能进行送桩，送桩工具，一般采用钢板加工。若桩顶不平，采用厚纸板或或用环氧树脂砂浆找平。送桩留下的桩孔应立即回填密实。

5、结语

端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩在该学院建设工程项目中应用取得了不错的效果，该竹节管桩施工工艺简单，质量稳定且容易控制，工期短等方面优势，尤其是在软土地基中值得广泛推广。与普通预制桩相对比增加了桩身混凝土强度和周边土的摩擦力，承载力比同直径灌注桩提高不少。相信在不就的将来，通过对其甲乙探索和研究，我们能够更加熟练掌握该管桩的应用，为工程建设的发展提供更加有力的保障。端板连接先张法预应力混凝土竹节桩的广泛应用，能为工程节省建造成本，推进我国经济的快速发展，并且为我国建筑行业提供安全保障。

参考文献：

[1]郭杨.杨成斌.预应力混凝土管桩应用新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2020

[2]浙江省建筑设计研究院.2020浙GT49端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩[S].

[3]周海平.徐清锋.王文俊.浙江东方职业技术学院金海园区二期建设工程岩土工程勘察详勘报告[R].浙江天然工程勘察有限公司.2022

[4]盛金海.朱高勇.浙江东方职业技术学院金海园区二期建设工程初步设计报告[R].浙江大学建筑设计研究院有限公司.2022