钢筋混凝土预制桩施工的几点建议

增刊　２００７年８月　广东水利水电　ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ　ＷＡ　ｒＥＲ　ＲＥＳ０ＵＲＣＥＳ　ＡＮＤ　ＨＹＤＲ０Ｐ０ＷＥＲ　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　Ａｕｇ　２００７　

钢筋混凝土预制桩施工的几点建议　

赖佑贤，蒙克甫　（广州市水电建设工程有限公司，广东广州　５１０６００）　

摘要：该文通过介绍混凝土预制桩的制作、起吊、运输、堆放、接桩、沉桩等过程，对预制桩的施工提出了一些建议。　关键词：预制桩；起吊；接桩；沉桩　中图分类号：ＴＵ４７３．１　３　文献标识码：Ｂ　１概述　钢筋混凝土预制桩施工在软基中的应用非常广泛，　在广州地区，软基基础的水利工程项目，如珠江堤防整　治工程、南沙区的水闸泵站建设工程、海岸边基础处理　工程等，它们的基础处理大都是采用钢筋混凝土预制桩　施工。　２钢筋混凝土预制桩的制作　钢筋混凝土预制桩的制作场地必须平整、坚实，可　以在工厂或施工现场预制。为保证预制桩的质量，制作　预制桩的材料应符合设计要求，并有出厂合格证和试验　报告，运到现场后的水泥还必须抽样检验，其安定性不　合格的，只能当废品处理。　混凝土预制桩的制桩模板可用木模板或钢模板，必　须保证平整牢靠、尺寸准确，支模时保持桩身轴线与桩　尖在一直线上，这样可使沉桩时桩身不会偏斜。　钢筋骨架的主筋连接、制作允许偏差、桩的单节长　度、混凝土预制桩采用重叠法制作等，参见后面章节，并　应符合规范规定。用于地下水有侵蚀性的地区或腐性　土层的钢桩，应按设计要求作防腐处理。　３预制桩的起吊、运输和堆放　混凝土预制桩达到设计强度的７０％方可起吊，达　到１００％才能运输。桩起吊时应保持平稳，保护桩身质　量，吊点必须在规定的位置，如要提早吊装或吊点位置　改变时，均应进行吊装验算。　预制桩的堆放应符合有关规定，堆放场地必须平整　坚实，堆放钢桩的场地还应排水畅通。预制桩堆放层数　不宜超过４层，垫木与吊点在同一横断平面上，且各层　桩之间的垫木必须对齐，以确保堆放时桩身不会断裂。　钢桩应按规格、材质分别堆放，堆放层数不宜太高，支点　设置应合理，钢管桩的两侧应用木楔塞住，防止滚动。　１）一般桩长情况下，存放时可用２个支承点。如图　１所示，　为桩的全长，支点位置距桩端的距离为　０．２０７Ｌ，这样正负弯矩相等，不致出现过大的弯矩而使　桩折断。　

图１预制桩示意　桩每米长度的重量为ｑ，２个对中部位置相等相对　称的支点，各支点的反力为ｑＬ／２；悬臂长度为　，两支　座的距离为Ｌ一２ｘＬ。　支座处的反弯矩为：ｑ（ｘＬ）　／２　跨中弯矩为：（ｑＬ／２）［（Ｌ一２ｘＬ）／２］一ｑ（Ｌ／２）　／２　跨中弯矩与支座弯矩相等时：　（ｑＬ／２）［（Ｌ一２ｘＬ）／２］一ｑ（Ｌ／２）　／２＝ｑ（　Ｌ）　／２　即：口　／４一ｑｘＬ　／２一ｑＬ　／８＝ｑｘ　Ｌ　／２　上式两边同除以ｑ　／２后，得　１／２一　一１／４：　２　即：　＋　一０．２５＝０　解得：　＝０．２０７　举例：假定Ｃ４０混凝土，断面为４０　ｃｍ×４０　ｃｍ，长　Ｌ＝１５　ｍ，ｑ＝０．４×０．４×１×２．４＝３８４　ｋｇ／ｍ，吊点及跨　中变矩为Ｍ＝ｑ（ｘＬ）　／２＝３８４×０．２０７　×１５　／２＝　１　８５０　ｋｇ・ｍ。　抗弯截面模量：　：６　／６：０．４×０．４　／６：０．０１０　７　ｍ　截面拉应力：　＝Ｍ／Ｗ＝１．８５／０．０１０　７　＝１７３　ｔ／ｍ　＝１７．３　ｋｇ／ｃｍ　

收稿日期：２００７－０５—１５　作者简介：赖佑贤（１９７２一），男，大学本科，工程师，从事水利水电工程施工与管理工作。　

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　维普资讯 http://www.cqvip.com ２Ｏ０７年８月增刊　赖佑贤。等：钢筋混凝土预制桩施工的几点建议　Ｃ４０混凝土的轴心抗压强度的标准值为２７０　ｋｇ／ｅｍ　，设计值为１９５　ｋｇ／ｅｍ　。抗拉强度在设计中是不　考虑的，但实际上是有的，约为抗压强度的１／１０，则应　为２７　ｋｇ／ｅｍ　；抗弯时的抗拉强度约为轴心抗拉强度的　１．５倍，则为４Ｏ．５　ｋｇ／ｅｍ　，大于算出来的１７．３　ｋｇ／ｅｍ　，　因此是安全的。如果桩的中部遇到支点，臂长度为Ｌ／２　＝７．５　ｍ，那么中部支点的弯矩为Ｍ＝ｇ（Ｌ／２）　／２＝　０．３８４　Ｘ７．５ｚ／２＝１０　８００　ｋｇ・ｍ。　该截面上的弯曲应力为：　＝Ｍ／Ｗ＝１０．８／０．０１０　７＝１　００９　ｔ／ｍ　＝１００．９　ｋｇ／ｅｍ　＞４０．５　ｋｇ／ｅｍ　因此，桩就会开裂、折断，因为桩是受压构件，受不　了这么大的拉力。该种条件下的极端悬臂长度：４０５×　０．０１０　７＝０．３８４　Ｘ　／２，Ｌｌ＝４．７５　ｍ。　２）单吊点起吊时，吊点可设距桩端０．３Ｌ处　单吊点起吊时，应使正负弯矩相等或近似相等，而　且混凝土不裂。否则必须设多吊点，或存放时的多个支　承点。　普通钢筋混凝土桩（简称ＲＣ桩），可根据以上方法　计算。预应力混凝土方桩（简称ＰＲＣ桩）、预应力混凝　土管桩（简称ＰＣ桩）和超高强混凝土离心管桩（简称　ＰＨＣ桩），都有极限开裂弯矩可供查用。　４预制桩接桩　对于多节桩的桩间接头，其连接方法、接桩材料均　应符合有关规定，确保施工质量。上节桩与下节桩必须　对齐，确保上下节桩轴线在一垂直线上。不管接头采用　焊接法或浆锚法，接头的质量是关系到上面的荷载能否　传递到下节桩的关键。根据对预制桩的小应变动力测　试表明，有时在桩头处的反射波非常强烈，这表明该桩　接头质量有问题，采用焊接接桩时，应先将４角点焊固　定，然后对称焊接，并确保焊缝质量和设计尺寸。浆锚　接头应确保下节桩的预留锚筋孑Ｌ内硫磺胶泥灌满，上、　下节桩端面应清除干净，端面之间２０　ｍｍ的间隙内应填　满熔化了硫磺胶泥，注意硫磺胶泥的温度控制在１４５ｏＥ　左右。　５混凝土预制桩的沉桩　当预制桩的混凝土强度达到１００％设计值并运到　现场后，则可考虑开始桩的沉桩施工。　沉桩前的准备工作包括对施工现场的调查，是确保　以后沉桩能否顺利进行的重要一步，调查包括了解场地　范围内地质条件以及地下有否障碍物。沉桩前必须处　理架空高压线和地下障碍物，平整场地，排水应畅通。　另外应了解周围环境并分析沉桩对周围环境可能产生　的影响以及防治措施，如果仅仅为抓工期而忽视这一步　工作，往往会欲速则不达，出现了问题而被迫停工往往　给施工带来较大的损失。　沉桩前还应做好施工组织设计，特别是合理选择打　桩顺序，这对减少沉桩对周围环境的影响和保证后打的　桩能顺利沉设到设计标高是很重要的。　沉桩前的准备工作还包括对沉桩机械设备的选用，　根据现场地质情况、桩型、桩的密集程度和每节桩的长　度等来选择桩锤和桩架。　桩锤的选用包括锤的形式及锤重，锤重选得合适与　否对沉桩能否顺利进行和能否沉设到设计标高是至关　重要的。锤选得太重，则有可能将桩敲碎而不得不中断　沉桩；如桩锤太轻，可能无法沉到设计标高，桩顶反而被　打坏。所以桩锤的选用可按桩锤冲击能量、锤击应力或　按经验来选，原则应是重锤低击。常用的几种桩锤如表　１所示。　表１　桩锤的参数　

在沉桩机械设备进场前，场地应平整好，并按设计　位图施放轴线和桩位，在施工区附近应设置２个不受沉　桩影响的水准点，为了确保桩位、沉桩标高的正确性，考　虑到沉桩挤土的影响，在沉桩过程中应不定期地对桩位　和基准水准点进行复测校正。　沉桩最终停止锤击的控制取决于桩端（指桩的全断　面）的土层情况。当桩端位于一般土层时，以控制桩端　设计标高为主，贯人度可作参考。当桩端达到坚硬、硬　塑的粘性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时，　以贯人度控制为止，桩端标高可作参考。当贯人度已达　到而桩端标高未达到时，应根据实际情况确定。　选用合适的桩锤：我们所采用的桩锤，为简式柴油　锤。锤的冲击体是在圆筒形的气缸内，桩锤包括两个部　分：冲击部分和固定部分（如气缸等），两部分的重量之　和为锤的总重。　合适的锤重（总重）＝（ｔ～１．５）×桩重。　珠堤６期水文站房屋的桩基，桩的直径为３００　ｍｍ，　长约１０　ｍ，桩重不到２　０００　ｋｇｏ开始打桩时采用４　０００　ｋｇ锤，锤的总重为９　５００　ｋｇ，显然是大锤打小桩，按进入　・３７・

　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年８月增刊　广东水利水电　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　Ａｕｇ　２００７　岩层中的高程控制，未按贯入度控制，结果打断了多条。　２００５年珠堤有一次打桩，设计放面要求用１０　０００　ｋｇ锤，而桩的重量不到１０　０００　ｋｇ，显然６　０００　ｋｇ锤就够　了（锤的总重为１５　０００　ｋｇ）。　６按贯入度进行控制　混泥土预制桩可分为摩擦型桩和端承型桩。　摩擦型桩中又分摩擦桩和端承摩擦桩。摩擦桩即　在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受的桩，　桩尖部分承受的荷载很小。端承摩擦桩，即在极限承载　力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，如穿过软弱　土层嵌入较坚实的土层的桩，这类桩的侧阻大于端阻。　端承桩又分端承桩和和摩擦端承桩。端承桩：在极　限荷载状态下，桩顶荷载由桩阻力承受的桩；摩擦端承　桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承　受的桩。　打顶制钢筋混凝土桩的设计质量控制，通常以贯入　度和设计标高两个指标来检验。桩尖位于坚硬、硬塑的　粘性土、碎石土、中密以上的沙土或风化岩石等土层时，　以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖的标高　可作为参考。桩尖进入其他软土层时，以桩尖设计标高　控制为主，贯入度可作为参考。即处于软土中的摩擦桩　才是以桩尖设计标高控制为主，贯入度可以作为参考。　珠堤整治工程中的预制钢筋混凝土桩，都是打入岩　层，是典型的端承桩。南沙地区蕉西泵站建设工程中的　钢筋混凝土桩，也是穿过软土层进入中密以上砂层的，　因此都应以贯入度控制为主。　贯入度可按下列公式计算：　Ｓ＝ｎＡＱＨ／［ｍＰ（ｍＰ＋凡Ａ）］×　（Ｑ＋０．２ｑ）／（Ｑ＋ｑ）　（１）　式中Ｓ为桩的控制贯入度（ｍｍ／每击）；Ｑ为锤重力　

（上接第３５页）　６结语　碎石桩施工质量是复合地基成败的关键，应从以下　几个方面控制：　①造孔直径不能太大。如成孔太大，桩间土难以　挤密且浪费材料。　②制桩时控制水压。水压太大，砂土易流失，造成　密实电流达不到设计要求。　③控制成桩时或制桩时密实电流与成孔时密实电　流之相对差值。按规范要求，在砂土地基中密实电流应　为４０～５０　Ａ，但实际操作中，经过多次试桩，发现桩尖　密实电流难以达到，建议采取分段控制。　

・３８・　（Ｎ）；Ｈ为锤击高度（ｍｍ）；ｑ为桩及桩帽重力（Ｎ）；Ａ　为桩的横截面（ｍｍ　）；Ｐ为桩的设计承载力（Ｎ）；ｍ为　安全系数，对永久工程ｍ＝２，对临时工程ｍ＝１．５；／７，为　与桩材料及桩垫有关的系数，钢筋混凝土桩用麻垫时　＝１，钢筋混凝土桩用橡木垫时／７，＝１．５，木桩加垫时，　＝０．８，木桩不加垫时／７，＝１。　例如：珠堤整治工程南方面粉厂Ｂ标段的预制钢筋　混凝土桩，为Ｃ４０混凝土，断面为０．４　ｍ×０．４　ｍ，长为　１５　ｍ，总重为５　７６０　ｋｇ。选用４　０００　ｋｇ锤，锤的总重为　９　５００　ｋｇ，９　５００／５　７６０＝１．６５，即锤的总重是桩重的　１．６５倍，锤重偏大了一点，但仍适用。单桩设计承载力　为５０　０００　ｋｇ，则各相关参数数值如下：　Ｑ＝４０　０００　Ｎ；Ｈ＝２　０００　ｍｍ；ｑ＝６０　０００　Ｎ；　Ａ＝１６０　０００　ｍｍ　；Ｐ＝４００　０００　Ｎ；永久工程ｍ＝２；钢　筋混凝土桩用麻垫ｎ＝１。　贯入度计算如下：　Ｓ＝ｎＡＱＨ／ｌ　ｍＰ（ｍＰ＋ｎＡ）］×（Ｑ＋０．２ｑ）／（Ｑ＋ｑ）　：１６０　０００×４０　０００×２　０００／［２×４０Ｏ　０００×ｆ２×４０Ｏ　０００　十１６０　０００）］×（４０　０００＋０．２×６０　０００）／（４０　０００＋６０　０００）　：１．２８×１０１３／［７．６８×１０１１］×０．５２＝８．７　ｍｍ／击　有时设计方面对施工吊运方案未明确提出要求，加　之打桩人员未慎重计算，以致不能选用安全施工方法，　造成强制桩开裂、折断等现象，如广州市珠堤整治工程　６期、９期、南方面粉厂Ｂ标段等都有此现象发生。这些　都需要慎重考虑，注重工程安全。　参考文献：　［１］孔庆峰，唐景山．基础工程施工［Ｍ］．北京：中国建筑工业　出版社，１９９３．　［２］　广州市珠堤整治工程南方面粉厂Ｂ标段相关设计文件　［Ｒ］．广州：广东省水利电力勘测设计研究院．