建筑工程预应力高强混凝土管桩技术的研究 刘明明

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:刘明明
[导读] 摘要:随着科学技术的快速发展,很多先进技术运用到我国建筑行业的发展进程中,助其发展更为迅速。
        滕州市大力建筑安装工程有限公司  山东滕州  277500
        摘要:随着科学技术的快速发展,很多先进技术运用到我国建筑行业的发展进程中,助其发展更为迅速。随着建筑技术的发展,在基坑工程中,有很多种桩基形式可以选用。由于不同的桩基形式,对应不同的适应条件,选择合理的桩基形式,对于保证施工安全、缩短工期、减少建设投资等方面,有着至关重要的作用。预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩),有很多优势,对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强,单桩承载力造价便宜。
        关键词:建筑工程;预应力高强混凝土;管桩技术
        引言
        我国建筑行业最近几年之所以发展如此迅速,离不开各行业的支持和政策的扶持,才有今天的规模。高强预应力混凝土管桩,具有规格化生产、成桩质量高、施工周期短、现场噪声及环境污染小等特点,在建筑工程中得到了十分广泛地使用。在实际应用中,高强度预应力管桩施工的不同环节必须合理控制其不同施工工艺,才能发挥其在建筑工程中的作用。
        1预应力技术的内涵
        1.应用范围,基于在实际工程中能大大提高建筑质量、使用寿命和安全性能的特点,预应力技术的发展空间越来越广泛,其解决了大跨度、设计复杂的建筑结构相关问题。同时,自国内外发展采用有黏结预应力和预应力混凝土组合结构的概念以来,预应力技术已成为现代建筑工程设计及施工的主要形式,是现代大跨度建筑施工中一种建筑结构安全、运用稳定的核心技术。在现代建筑施工中,预应力技术在钢筋混凝土结构加固、转换结构及特种结构中得到了广泛应用。2.技术原理及施工条件,预应力施工技术是指在结构承受外荷载之前,预先采用人为方法,在结构受拉区域张拉钢筋,结构内部利用钢筋弹性回缩会形成一种应力状态,对混凝土预先施加压力,这种压应力与使用阶段中所产生的拉应力相互抵消或部分抵消,以此限制裂缝发展或使裂缝发生推迟,使混凝土抗裂度提高并达到结构刚度。预应力技术可扩展使用构件的应用范围,能够使强度材料得到更好的利用,并可增加构件的耐久性,减轻构件自重,但预应力技术施工需要具备一定的工作条件要求,由于预压应力大小是由预应力钢筋数量及张拉应力所决定,故要求预应力具有较高强度,否则会影响构件制作和使用,造成构件损失。其次,预应力钢筋具有足够的塑性和黏结性,以此确保结构在破坏之前有较大的变形能力。
        2高强预应力管桩概述
        预应力管桩是使用预应力工艺和离心成型法构成的空心混凝土构件,在建筑工程施工中,对解决地基问题有着良好的效果。高强预应力管桩的混凝土强度不低于C80,具有极高的承载力,更易打入密实沙化层和强化风层中,拥有比沉管灌注桩更强的承载力,有利于节约施工周期和提升施工效率。
        3工程概况
        某建筑工程为九层框架结构,共32.5m高,地质土层淤泥层较厚,采用高强预应力管桩,桩径为550mm,壁厚100mm,采用锤击法进行施工,管桩的混凝土强度为C80。每根管桩的承载力为700kN,平均有效桩长为27m,总共使用214根管桩。
        4建筑工程预应力高强混凝土管桩技术
        4.1桩基类型
        桩基础施工技术指的是在建筑工程项目的施工过程中所使用的一种由集装和连接于桩顶的承台共同组成的地基土体结构处理的施工技术类型。从受力原理上说,根据基础受力的情况,有摩擦桩和承载桩。摩擦桩是利用地层与基桩的摩擦力来承载构造物并可分为压力桩及拉力桩,大致用于地层无坚硬之承载层或承载层较深。端承桩是使基桩坐落于承载层上(岩盘上)使可以承载构造物。按照施工方式可分为预制桩和灌注桩。预制桩是通过打桩机将预制的钢筋混凝土桩打入地下。优点是材料省,强度高,适用于较高要求的建筑,缺点是施工难度高,受机械数量限制且施工时间长。灌注桩,首先在施工场地上钻孔,当达到所需深度后将钢筋放入浇灌混凝土。

优点是施工难度低,尤其是人工挖孔桩,可以不受机械数量的限制,所有桩基同时进行施工,大大节省时间,缺点是承载力低,费材料。
        4.2试桩施工
        施工之前进行静载荷抗压试验,使用锚桩横梁作为反力装置,以及两台千斤顶。实验中使用了锚桩和试桩,第一根试桩的静荷载力为6200kN,符合7级标准要求,沉降量在1h后增大,标准为16.7mm/h,直到地基被破坏后停止。第二根试桩荷载力是5000kN,符合9级标准要求,沉降量在45min之后加大,标准为15.2mm/h,加载到地基受到破坏。第三根为4000kN,稳定后到增加4500kN。经过试桩,确定满足施工要求,方可进行后续施工。
        4.3要注意压桩的终止条件,控制好压桩施工
        特别是压桩到设计桩身长度时,观测压力表的压力值是否达到设计压力值或达到单桩承载力设计值的2.7倍时,才可以停止压桩进行下一根桩压桩施工。否则,应增加桩身长度,并与设计单位研究后另行处理。根据试桩结果,施工过程中压桩的压力值控制在10.7Mpa以上。同时,在施工过程中,应详细记录打桩过程深度及相对应的压力值,来判断打桩过程是否正常。若有个别桩的单桩承载力数值不合格,可以及时处理。
        4.4接桩
        当下节桩压入土层后未达到设计要求的深度,须接桩处理时,下节桩须露出地面0.5m-1.0m。接桩时,用铁刷子清理好上下两节桩端头后,先将四角点焊固定,然后对称焊接,以确保焊缝质量和设计尺寸,焊缝应连续、饱满且施焊不少于2层,焊接好后,焊缝冷却不少于8min才能继续施压。为避免应力集中,不能浇水冷却,接桩时上下段应垂直,桩中心线偏差应小于等于1mm。
        4.5预应力高强混凝土管桩施工中、后期的沉降观测
        为了更好地保证基坑周围建筑物的安全,能够在施工过程中更好地直观了解到基坑周边管线、建筑物、冠梁等的变化情况,在布置观测点时,严格按照规范的要求。对基坑周边建筑物及道路监测点进行沉降监测,对基坑冠梁及立柱监测点进行水平位移及沉降监测,对基坑支护桩测斜孔进行了深层侧向位移监测,对基坑内支撑应力监测点进行应力监测。以基坑周边建筑物及道路监测为例,重点关注两个指标,一个是累计沉降量,以及当日的沉降速率。考虑到沉降在基坑施工完成后,还会继续进行,对基坑的跟踪检测按照:主体封顶后一年内,每三个月一次;主体封顶后第二年,每半年一次进行实施。
        4.6孔道灌浆作业
        预应力张拉后未有异常情况即可进行孔道灌浆。本工程孔道灌浆水泥浆制备按照设计要求,水泥浆应有足够的流动性,并对水灰比进行严格控制,水灰比不超过0.4-0.45。灌浆时,将灌浆机出浆口与孔道相连,保证密闭。检查出浆口,待出浓浆后封闭出浆孔,继续稳压1min,将进浆孔实行封闭,并对灌浆时间进行有效记录,待水泥浆达到凝固状态后,再将连接接头拆除。
        结语
        使用高强预应力管桩施工时,需要根据现场情况做好施工技术的选择,并且在桩体沉降的过程中,做好对垂直度的检测和控制,保证压入的角度和精度。另外,不能忽视施工之前的准备工作,做好现场勘查和设备准备,保证施工的顺利进行。
        参考文献:
        [1]张河晔.高强预应力砼管桩施工质量控制初探[J].城市建设理论研究(电子版),2019(02):142-144.
        [2]栗学林.高层建筑静压预应力高强管桩基础设计与施工[J].城市建设理论研究(电子版),2018(30):107.
        [3]路纲.高层建筑静压预应力高强管桩基础设计与施工[J].绿色环保建材,2017(11):56.
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