预应力混凝土管桩ppt课件.ppt
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1、1,预应力混凝土管桩,2,3,预应力管桩的国内外发展,在国外,混凝土桩已有近百年历史。混凝土管桩约有60年历史。预应力混凝土管桩约有40多年历史。预应力高强混凝土管桩亦有20多年历史。预应力混凝土管桩由于具有良好的技术性能和显著的经济效益等优点,越来越被重视,应用范围越来越广。,一、国外的发展,4,1920年澳大利亚发明了离心法制作混凝土制品。1925年日本引进了这种技术用于钢筋混凝土管桩。1934年开始制造离心混凝土管桩(RC管桩)。1962年开发了预应力混凝土管桩(PC管桩)。1970年日本开发了离心预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)。,5,日本混凝土管桩发展很快。据统计,日本从1952
2、年的5万吨(约14万m3)发展到1972年年产738万吨(约1970万m3),1990年年产达810万吨(约2160万m3)。同时于1968年制订了国家标准JISA5335、5336,1982年又制订了国家标准JISA5337,10年后于1993年又修订了国家标准JISA5337-93。目前在日本PHC管桩已占混凝土桩的90%以上,生产的管径达20mm离心混凝土强度达C100。,6,美国混凝土学会(ACI)1961年就成立了第543专业委员会。1973年又提出了混凝土桩的设计、制造和安装规程。美国主要生产后张法预应力混凝土方桩和外方内圆的空心桩,在高速公路工程上曾采用了世界上最长的达88m的这
3、种桩。,7,德国生产离心成型的混凝土管桩。Zublin公司生产的管桩可达750mm50m、850mmx42m 锥形管桩可达 1300mm/1000mm20m。Centricon公司生产的管桩可以达到1200mm36m。,8,意大利生产的管桩在港口码头上得到广泛应用,其最大管径达1800mm,最长桩达37m。荷兰曾在桥梁工程中使用直径达4m的预应力混凝土管桩。东南亚地区如马来西亚亦在近年发展了PHC管桩,其生产的管桩最大管径达1200mm长度最长达46m。,9,二、国内的发展,1944年我国开始生产RC管桩。20世纪60年代研制PC管桩。1969年开始批量生产。70年代研制后张法预应力悬滚离心混
4、凝土管桩(雷蒙特桩)。80年代以来,我国开始研制PHC管桩。1992年我国制定国家标准先张法预应力混凝土管桩 (GB13476-1992)。,10,1984年广东省开始研制和应用。1987年上海交通部第三航务工程局混凝土预制品厂从日本引进了PHC管桩的制造技术和 2I3 适用范围设备,开始用于码头等水上工程。同一年广东省有的厂家参照英国BS标准和日本JIS标准,主要生产设备从国外引进,软件以国内为主开发了PHC管桩。,11,近十五年来我国管桩行业的发展,无论产品品种还是产量都达到了世界前列,成绩显著。目前国内已经有很多具有相当实力的公司在进行管桩的研究与制造。例如云南中技管桩有限公司拥有独立自
5、主知识产权的离心法预应力混凝土空心方桩及与其配套使用的空心增效桩尖已经在工程中大量使用。,12,预应力管桩的优缺点,预应力管桩不仅具有和普通管桩一样的优点,而且由于其自身特点同时具备一些其他管桩所不具备的优点。,一、预应力管桩的优点,13,单桩承载力高 预应力管桩桩身混凝土强度高,有的高达80MPa,并可打入密实的砂层及强风化层,桩尖进入强风化层或密实砂层后,经过强烈的挤压,桩尖附近的强风化层或密实砂层已不是原始状态,桩端承载力可比原状提高80-100,所以管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高,如100-500管桩,最高设计承载力用到2700kN,相当于600和700的钻(冲
6、)孔灌注桩。,14,设计选用范围广 管桩规格多,一般的厂家均可生产300-600管桩,个别还可生产800及1000管桩;单桩承载力从600kN到4500kN,既适用于多层建筑,也适用于50层以下的高层建筑,而且在同一建筑物基础中,还可以根据柱荷载的大小采用不同直径的管桩,既容易解决设计布桩问题,也可充分发挥每根桩的最大承载力,并使桩基沉降均匀。,15,对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强 因为管桩桩节长短不一,常用10-12m一节,也有15-16m一节,也有4-5m、6-7m的短节,搭配灵活,节长方便,在施工现场可随时根据地质条件的变化调整节桩长度,节省用桩量,不会象普通的预制混凝土方桩那样
7、容易出现桩长不足或者余桩林立的现象。,16,单桩承载力造价便宜 衡量桩基的经济效益,以每米造价或以单方混凝土造价作对比都是不科学的,应用单位承载力(每吨或每KN)的造价作对比。虽然管桩每米造价比沉管灌注桩贵,但单桩承载力高,结果每吨承载力造价还是比沉管灌注桩便宜;虽然管桩单方混凝土造价比人工挖孔桩和钻孔桩高,但持力层比人工挖孔桩和钻孔灌注桩浅,所以每吨承载力的造价在正常情况下还是比挖孔桩和钻孔桩便宜,在一般情况下,预应力管桩的单位承载力造价在诸多桩型中是较便宜的一种。,17,运输吊装方便,接桩快捷 管桩节长一般在13m以内,桩身又有预应力,起吊时用特制的吊钩勾住管桩的两端就可以方便地吊起来。接
8、桩采用电焊法,若采用两个电焊工一起工作,500的管桩,一个接头约20分钟左右就可以焊好。成桩长度不受施工机械的限制 由于管桩搭配灵活,成桩长度可长可短,不象沉管灌注桩受施工机械的限制,也不象人工挖孔桩那样,成桩长度受地质条件限制。,18,施工速度快,工效高,工期短 管桩施工速度快,工期短。主要表现在以下三个方面: a)施工前期准备时间短,PHC桩从生产到使用的最短时间只需3-4天; b)施工速度快,一栋2-3万m2建筑面积的高层建筑,一个月左右便可沉完桩; c)检测时间短,2-3个星期便可测试检查完毕。,19,二、预应力管桩的缺点及局限性,预应力管桩与普通管桩具有相同的缺点用柴油锤施打管桩时,
9、震动剧烈,噪音大,挤土量大,会造成一定的环境污染和影响。然而,采用静压法施工,就无震动,无噪音,但挤土作用仍然存在。打桩时送桩深度受限制,在深基坑开挖后截去余桩较多,但用静压法施工,送桩深度可以加大,余桩就较少。有些地质条件,如以石灰岩作持力层、在“上软下硬、软硬突变”的地质条件下,不宜采用锤击法施工。,20,三、预应力管桩的材料要求,1、品种规格 按照混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩(PC)和预应力高强混凝土管桩(PHC)两种。 按管桩的抗弯性能或混凝土有效预压应力值分为A型、AB型、B型和C型。 按管桩外径分为3001000mm等规格,壁厚为60130mm。 按管桩的外观质量和尺寸偏差分
10、为优等品、一等品和合格品。,21,管桩标记符号: 管桩品种类型外径壁厚长度 生产日期 例如: PHCAB80013012 2002.11.06 2、质量要求 预应力管桩的质量必须符合国家标准和施工质量验收规范的规定,进厂时应附有出厂合格证。PC桩,22,的混凝土强度等级不得低于C50,PHC桩的混凝土强度等级不得低于C80。 预应力管桩的外观质量应符合下表的规定。,23,预应力管桩的外观质量表,24,预应力管桩的尺寸允许偏差及检查方法应符合下表的规定。,预应力管桩的尺寸允许偏差及检查方法,25,预应力管桩的应用,适用于抗震设防烈度小于或等于9度的地区。适宜用于基岩埋藏深、强风化岩或风化残积土层
11、厚的地基条件。可适用于锤击法、中振法、钻孔植桩法、静压施工法,特别是静压施工法由于震动小、噪声低,适用于市区施工。,一、适用范围,26,二、不宜或应慎重选用管桩的地质条件,孤石及地下障碍物多的地基,不宜选用。有坚硬的夹层且该夹层又不能作为持力层时,不宜选用。从软土层直接进入中风化或微风化基岩的地基,应慎用。石灰岩及其他溶岩地区,应慎用。,27,250实心方桩、300管桩、250空心方桩性价对比表,28,300实心方桩、400管桩、300空心方桩性价对比表,29,400实心方桩、500管桩、400空心方桩性价对比表,30,450实心方桩、600管桩、450空心方桩性价对比表,承台基础尺寸:全部按
12、四桩承台设计计算,31,350实心方桩、350空心方桩性价对比表,备注:在同条件设计承台情况下,32,HKFZ300(140)方桩与PHC400(80)管桩的技术指标对比,注:以上管桩技术指标取自上海市DBJ08-92-2000标准图集; 方桩技术指标取自SHZJ-QB-2005标准图集。,33,HKFZ300(140)方桩与PHC400(80)管桩的经济指标对比,注:承台最小面积以常用的四桩承台为例, 如承台桩数越多则使用方桩越经济。,34,施工关键要求,1、技术关键要求 (1)场地应碾压平整,地基承载力不小于0.20.3MPa,打桩前应认真检查施工设备,将导杆调直。 (2)按施工方案合理安
13、排打桩路线,避免压桩及挤桩。 (3)桩位放样应采用不同方法二次核样。桩身倾斜率应控制在:底桩倾斜率0.5,其余桩倾斜率0.8。 (4)桩间距小于3.5d(d:桩径)时,宜采用跳打,应控制每天打桩根数,同一区域内不宜超过12根,35,桩,避免桩体上浮,桩身倾斜。 (5)施打时应保证桩锤、桩帽、桩身中心线在同一条直线上,保证打桩时不偏心受力。 (6)打底桩时应采用锤重或冷锤(不挂档位)施工,将底桩徐徐打入,调直桩身垂直度,遇地下障碍物及时清理后再重新施工。 (7)接桩时焊缝要连续饱满,焊渣要清除;焊接自然冷却时间应不少于1min,地下水位较高的应适当延长冷却时间,避免焊缝遇水如淬火易脆裂;对接后间
14、隙要用不超过5mm钢片数填,保证打桩时桩顶不偏心受力;避免接头脱节。,36,2、质量关键要求 (1)PC桩一般采用常压蒸汽养护,一般要经过28d才可以运输使用。PHC桩一般脱模后进高压釜经10个大气压,180左右的高温高压蒸汽养护,从成形到运输使用的时间只需34d。因此,可根据实际工程的需要选择管桩类型,保证预应力管桩强度达到设计强度的100后才开始打桩。 (2)严格管桩生产制作及养护工艺,认真按标准检查管桩各项指标,符合要求的才能使用,避免因管桩制作及养护工艺不当,混凝土龄期不够,导致桩顶破碎以及桩身断裂。 (3)对照地质资料及按设计及规范要求合理选用,37,施工机具,采用“重锤低击”的原则
15、选用桩锤并控制打桩总锤击数,避免桩身混凝土产生疲劳破坏,桩身断裂。 (4)根据施工的管桩尺寸按要求制作桩帽及送桩器,避免因桩帽和送桩器尺寸不合要求使桩顶破碎及桩身断裂。 (5)管桩在运输、吊装及堆放过程中应正确叠放,轻起轻吊,避免使用前桩身就已经断裂,桩顶破碎。 (6)施工管桩时要保证桩体的垂直度,避免桩身倾斜;保证桩锤、桩帽、桩身中心线在同一条直线上,避免因打桩时的偏心受力导致桩顶破碎,桩身断裂。,38,施工工艺,1、工艺流程,2、操作工艺 (1)测量定位 根据设计图纸编制工程桩测量定位图,并保证轴线控制点不受打桩时振动和挤土的影响,保证控制点的准确性。 根据实际打桩线路图,按施工区域划分测
16、量定位,39,控制网,一般一个区域内根据每天施工进度放样1020根桩位,在桩位中心点地面上打入一支6长约3040cm的钢筋,并用红油漆等标示。 桩机移位后,应进行第二次核样,核样根据轴线控制网点所标示工程桩位坐标点(X、Y值),采用极坐标法进行核样,保证工程桩位偏差值小于10mm,并以工程桩位点中心,用白灰按桩径大小画一个圆圈,以方便插桩和对中。 工程桩在施工前,应根据施工桩长在匹配的工程桩身上划出以米为单位的长度标记,并按从下至上的顺序标明桩的长度,以便观察桩入土深度及记录每米沉桩锤击数。,40,(2)桩机就位 为保证打桩机下地表土受力均匀,防止不均匀沉降,保证打桩机施工安全,采用厚度约23
17、cm厚的钢板铺设在桩机履带板下,钢板宽度比桩机宽2m左右,保证桩机行走和打桩的稳定性。 桩机行走时,应将桩锤放置于桩架中下部以桩锤导向脚不伸出导杆末端为准。根据打桩机桩架下端的角度计初调桩架的垂直度,并用线坠由桩帽中心点吊下与地上桩位点初对中。 (3)管桩起吊,对中和调直 管桩应由吊车将桩转运至打桩机导轨前,管桩单节长20m转运采用专用吊钩勾住两端内壁直接进行水,41,平起吊,管桩单节长20m应采用四点吊法转运。 管桩摆放平稳后,在距管桩端头0.21L处,将捆桩钢丝绳套牢,一端拴在打桩机的卷扬机主钩上,另一端钢丝绳挂在吊车主钩,打桩机主卷扬向上先提桩,吊车在后端辅助用力,使管桩与地面基本成45
18、60角向上提升,将管桩上口喂入桩帽内,将吊车一端钢丝绳松开取下,将管桩移至桩位中心。 对中:管桩插入桩位中心后,先用桩锤自重将桩插入地下3050cm,桩身稳定后,调正桩身、桩锤、桩帽的中心线重合,使之与打入方向成一直线。 调直:用经纬仪(直桩)和角度计(斜桩)测定管桩垂直度和角度。经纬仪应设置在不受打桩机移,42,动和打桩作业影响的位置,保证两台经纬仪与导轨成正交方向进行测定,使插入地面时桩身的垂直度偏差不得大于0.5。 (4)打桩 打第一节桩时必须采用桩锤自重或冷锤(不挂档位)将桩徐徐打入,直至管桩沉到某一深度不动为止,同时用仪器观察管桩的中心位置和角度,确认无误后,再转为正常施打,必要时,
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