预应力混凝土管桩施工技术及新型PRC桩技术PPT课件

1、预应力混凝土管桩的应用与发展预应力混凝土管桩的应用与发展内容提要内容提要 混凝土管桩的历史与发展 管桩施工工法介绍 管桩生产设计施工中存在的问题与解决思路 新型管桩的研发与应用展望 结论与建议一、管桩的历史与发展一、管桩的历史与发展1894年Hennebigue发明了预制混凝土桩，至今已百年历史。1920年澳大利亚人W.R.Hume 发明混凝土离心法生产工艺1925年日本引进该项技术，于1934年研制离心砼桩（RC桩）1962年日本开发了预应力混凝土管桩（PC桩）19671970年日本开发出预应力高强混凝土管桩（PHC桩）国外发展概况日本、美国、加拿大、英国、荷兰、德国、俄罗斯等国是研制、生产使用管桩较多的国家，国外混凝土管桩除广泛用于工业与民用建筑外，还大量应用于铁路、公路、港口、桥梁、水利工程等领域。日本是混凝土管桩应用最多、发展较快、使用面最大的西方发达国家。为了提高管桩的承载力力，日本发明出了“竹节高强度预应力混凝土管桩（简称AG桩）”，“扩底桩（StepTaperPiles简称ST桩）”，类似于我国的现场灌注的DX桩、扩底桩。（引自：王重）日本钢管混凝土管桩ACCS桩，桩水平

2、承载力大为提高（引自：王重） 日本研发出扩端预应力混凝土管桩，以提高桩端承载力（引自：王重）日本研制的变节AG桩，用于提高桩侧阻力 马来西亚近年发展很快，生产管桩最大规格直径为1200mm，单节长度达46m，正在研发52m.预制混凝土管桩因其生产技术先进、工业化程度高、质量稳定、施工周期短等技术、经济优势，在国内得到较快的应用与发展，已成为基础工程的重要桩基形式。国内管桩发展状况我国1944年开始生产钢筋砼离心管桩（RC桩）；1969年丰台桥梁厂开发生产预应力混凝土管桩（PC桩）；1981年香港由日本人设厂生产预应力高强管桩（大同桩）；1984年广东建立第一家预应力管桩的生产厂；1988年原交通部三航局全套引进日本设备和技术生产PHC桩；1990年广东南方和鸿运管桩厂部分引进日本设备和技术生产PHC桩。我国于 1992年颁布国家标准先张法预应力混凝土管 桩GB13476-92； 1999年修订成GB13476-1999 2010年修订成GB13476-2009 于 1994年编制出版预应力管桩结构标准图集 2003年版标准图集预应力混凝土管桩2010年修订版标准图集预应力混凝土管桩 1

3、998年广东省标准预应力混凝土管桩基础技术规程DBJ/T15-22-98/2008修订版；编制完成广东省标准静压预制桩基础技术规程 浙江、辽宁、吉林、广西、福建、湖北、云南、河南、四川、安徽、山东、陕西、天津、江苏等省也编制了相应规（程）范。 河北省建筑科学研究院会同有关单位编制的预应力混凝土管桩基础技术规程DB13(J)/T1052010 自2010年4月日起施行。近来，我国管桩技术得到快速发展，其主要技术进步表现在以下几方面：1）产品与技术标准体系得到完善、生产设备、材料及配套技术基本成熟2）磨细矿物掺和料在管桩得到较好应用这一技术的开发首先在广东地区，羊城管桩厂、原上海建材学院等单位做了大量工作。不仅可替代30%左右的水泥，且改善了预拌混凝土的工作性和提高混凝土耐久性及后期强度。在降低生产成本的同时对节约资源、保护环境有重要意义。3）大直径管桩得到开发应用随着港口工程、船用构筑物、桥梁工程的发展需要，大直径、超长管桩的需要量日益突出。交通部三航局对引进技术消化、吸收和进行攻关，1998年开发了直径1200mm，单节长度最长为30m的长管桩，管桩采用离心、振动和辊压三种复合工艺（C

4、ENVIRO）成型，并经蒸养、水养后，拼接张拉、灌浆自锚的预应力混凝土管桩，其特点是高密度、低水灰比，高强度、低渗透性。目前又开发了长55m的PHC桩，可满足一般水工工程对整节桩的需要。在钢模、离心设备设计、保证钢模起吊直线度、防止蒸压釜变形及自动控制等关键技术方面均有自主创新。大直径长管桩4）钢纤维混凝土管桩得到研发利用管桩用的高强混凝土虽具有强度高、承载力大等特点，但同时存在混凝土脆性大、韧性延性差、抗拉强度低等问题，目前我国沉桩方法主要为打入法沉桩（柴油锤击、液压锤击、自由落体锤击）和静压法沉桩（顶压法、抱压法），这两种施工方法，会在沉桩过程中对桩身造成不同程度的损坏。锤击数过高会使桩身产生微细裂缝，降低桩基使用年限。采用钢纤维增强混凝土制作的管桩，能有效地改善混凝土的上述力学性能，大大地提高PHC管桩的抗冲击能力。有关试验表明，钢纤维混凝土管桩的抗裂性能和抗弯性能比一般PHC管桩提高30%以上。钢纤维混凝土不仅能提高混凝土强度且能阻止混凝土裂缝及延展的时间，克服因应力集中的过早开裂，可使桩身具有良好的韧性和延性。5）新型管桩产品得到开发应用随着日益扩大的建筑市场需要，管桩的生产

5、设计不断更新，涌现了大批新型产品，可适应不同类型基础的施工。针对PHC管桩弱点，开发了“先张法”钢绞线预应力混凝土管桩（SPHC管桩），带肋PHC桩等，他们的共同特点是保持原有PHC桩竖向承载力高的特点，通过改变管桩配筋及断面形状，改善管桩延性提高管桩截面抗弯承载力。（引自：浙江大学宁波理工学院方鹏飞） 国内开发的带横隔管桩，提高抗弯能力、延性中交三航局宁波分公司研制的先张法钢绞线预应力混凝土管桩（简称SPHC桩）二、管桩施工工法介绍二、管桩施工工法介绍管桩施工方法简介锤击法：柴油锤、液压锤静压法：抱压式液压压桩机、顶压式液压压桩机、抱压顶压联合式液压压桩机、抱压振动联合式液压压桩机引孔打（压）法钻孔植桩法中掘法（直径600）柴油锤国产的柴油锤和液压锤 液 压 锤特大型液压锤（带消音罩）抱压式液压压桩机 新颖的压桩机的抱压机构静力压桩机边桩压桩设备顶压式液压压桩机抱压顶压联合式液压压桩机抱压振动压桩机全貌（3000kN压桩机可起到5000kN压桩机的效果）抱压振动压桩机的振动机构近景中掘法施工螺旋钻引孔机1 1、锤击法施工管桩、锤击法施工管桩 锤击管桩施工流程图管桩桩位放样桩位放样后的

6、现场吊桩入位、校正垂直度 锤击沉桩安装导向箍 接桩就位中接桩就位接头电焊粘沥青胶放沥青胶 切割机截桩头桩头插筋送桩收锤不送桩收锤锤击管桩施工应注意问题（1）合理选锤、重锤低击；（2）合理组织打桩顺序； （3）确定适合的打桩收锤标准；（4）桩帽大小要适宜，垫层软硬要适度，厚度要保证； （5）桩身要直，力戒偏打； （6）接头焊接质量要保证； （7）在较厚粘性土层中宜连续一次性成桩；合理组织打桩顺序 1） 若桩较密集且距周围建（构）筑物较远、施工场地较开阔时，宜从中间向四周进行； 2） 若桩较密集、场地狭长、两端距建（构）筑物较远时，宜从中间向两端进行； 3） 若桩较密集且一侧靠近建（构）筑物时，宜从毗邻建（构）筑物的一侧开始由近及远地进行。 4）桩的入土深度，宜先长后短； 5）管桩的规格，宜先大后小； 6）高层建筑塔楼（高层）与裙房（低层）的关系，宜先高后低。2 2、静压法施工管桩、静压法施工管桩静压桩与锤击桩主要区别静压桩 只能穿透约23m密实砂层； 桩尖只能进入强分化岩表面； 静压桩比锤击桩约短1.54.0m。 锤击桩 重型柴油锤可穿透56m厚的密实砂层； 桩尖可进入强分化岩层12m。

7、 相同条件下静压管桩单桩承载力约为锤击桩的 0.7倍 0.8倍(短桩)或者0.8倍0.9倍(长桩)。静压桩适用的工程地质条件 上覆土层较软、桩端持力层（硬塑坚硬粘性土层；中密密实砂土层全风化、强风化岩层）较好的地层。 压桩压桩 机型号持力层层N值值穿透中密密实实砂层层厚（m）16018020 25约约 224028020 352330036030 403440046030 504550068030 5556静压桩穿透砂土层能力下列场地不宜采用或应慎用现场地表土层松软且又未经处理因而容易发生陷机的场地；土层中含有较难清除的孤石或其他障碍物的场地；桩端持力层为中密密实砂土层且其上覆土层几乎全是稍密中密砂土的场地；土层中含有不适宜作桩端持力层且又难贯穿的硬夹层的场地；岩溶地区基岩上面无适合作桩端持力层的场地；覆盖层土体较软而静压桩难贯入的岩面埋藏较浅且岩面倾斜较大的场地。抱压式液压压桩机顶压式液压压桩机抱压式液压压桩机山河智能研制的新颖压桩机的抱压机构山河智能研制的新颖压桩机的抱压机构压边桩设备（由山河智能创始于1997年）终压控制条件1）对于摩擦桩，按设计桩长控制。 2）对于端承摩擦桩或摩

8、擦端承桩，可按终压力控制： L 23m时， Pze= 2.0Ra 复压12次 15m L23m时，Pze=（2.02.4）Ra 复压23次 8m 23m时， Pz=（1.61.8）Ra静压桩终压力值与复压次数终压力值决定静压桩的实际承载力特别是当桩较短时（L8m）要达到常规设计承载力，通常的思路： 一是提高终压力值； 二是增加复压次数。 关于提高终压力值的问题 受桩身允许抱压压桩力的限制，终压力不能任意提高。用同样的压桩力压短桩时，达不到长桩所能达到的承载力，因此，只有降低短桩的设计承载力。 关于增加复压次数问题 大量的工程实践表明：复压次数太多，对管桩基础承载力的提高并不太明显，但对压桩机和桩身损害太大，得不偿失。所以不提倡多次满载连续复压法，而是提倡超载施压法，一般复压13次，个别短桩35次。但超载施压的压桩力也不能大于桩身允许抱压力的1.1倍。 关于管桩接头的问题1）电焊接头（手工电焊、二氧化碳保护焊）优点：制作简单，价格便宜。缺点：桩身混凝土烧伤，风雨、寒冻天无法施工，焊接质量不易保证。2）机械啮合快速接头优点：施工速度快，施工不受天气限制。缺点：价格略高。电焊焊接层数两层三道

9、，焊缝表面呈连续鱼鳞状。或者用二氧化碳保护焊自动焊接，也不得少于两道，速度不要太快，焊缝应饱满。电焊接头示意机械啮合接头关于桩尖的问题常用：十字型、圆锥型、开口型建议：直径不大于600的管桩一般情况下均应采用十字型桩尖。理由：充分发挥管桩桩身空心的特色，成桩后，可用目测或灯光照射对桩身质量进行检测，并可直接测量桩的入土深度。标准十字型桩头平底十字型钢桩尖尖底式十字型钢桩尖 锯齿十字型钢桩尖 方锥型钢桩尖 六棱锥钢桩尖 H型钢桩尖 开口型钢桩尖 套筒式送桩器大样插销式送桩器三、预应力三、预应力管桩生产设计施工中管桩生产设计施工中存在问题与解决的思路存在问题与解决的思路预应力混凝土管桩的优点设计灵活，可用于桩基、也可用于复合地基、工程造价低；桩身耐打穿透力强，对持力层起伏大的地质条件适应性强；吊装运输方便、接桩快捷可靠、施工速度快，工期短；施工现场整洁、文明； 监理检测方便、成桩质量相对可靠；静压、中掘法施工的低振动、低噪音。锤击管桩侧阻力及端阻力修正系数（选自王离）土（岩）的类别桩侧阻力修正系数值s桩端阻力修正系数值p粘 性 土0.951.051.201.30粉土、粉砂0.951.051

10、.151.30砾砂、角砂、圆砂、碎石、卵石0.901.000.901.00花岗岩残积土0.800.901.051.25强风化岩1.001.101.101.35 管桩（打入或压入）是挤土桩，桩侧阻力特征值要比钻(挖)孔桩、沉管灌注桩大一些，一般取规范中的上限值，最高可达100KPa。 管桩耐打，桩尖可进入强风化岩层或密实的卵石层、砂层，经过剧烈的挤压，桩尖附近强风化岩（卵石层、砂层）的桩端阻力特征值提高到5000KPa10000KPa，甚至更高，比一般规范提供的数据提高50%100%。常用管桩的规格及桩身承载力一览表外径（mm）壁厚（mm）砼砼强度等级级承载载力特征值值kN节节长长（m）30065-70C80600-9005-1140090-95C80900-16005-12500100C801800-23005-15125C802000-27005-15550100C801800-25005-15120C802000-28005-15600105C802200-30006-15130C802500-35006-15我国是全球生产应用管桩最多的国家，2009年产量达超过3亿米；产值可达4

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