预制桩施工技术的知识

预制桩是在工厂或施工现场预制成型后，通过锤击、振动打入、静压或旋入等方式于土中设置而成的桩基。

预制桩的截面形状有实心方形（图2-3）、空心方形（图2-4a）、圆形管桩（图2-4b）等多种。空心方形桩和圆形管桩均为预应力桩。若设计桩长超过每节桩长，则需接桩。接桩方法有焊接、法兰连接和硫磺胶泥锚结三种。

（一）钢筋混凝土预制桩的制作

1．制作程序

预制桩可以在工厂或施工现场预制。一般桩长≤12 m时多在预制厂生产，采用蒸汽养护；桩长在27m以下时则在施工现场预制，采用自然养护。现场制作预制桩可采用重叠法生产，间隔制作。制作工艺流程为：现场布置→场地平整→场地地坪混凝土浇筑→支模→绑扎钢筋、安装吊环→浇筑混凝土→养护至设计强度的30%拆模→支上层模板、涂刷隔离剂→重叠制作第二层桩→养护至设计强度的70%起吊→达到100%设计强度后运输→堆放→沉桩。

2．制作方法

现场预制桩的制作方法多采用重叠法，重叠层数应根据地面承载力和吊装要求而定，一般不宜超过四层。

预制时可采用木模板或钢模，模板应在坚实、平整的场地上，立模时必须保证桩身及桩尖部分的形状尺寸和相互位置正确。

桩主筋应通至桩顶钢筋网之下，并与钢筋网焊接在一起，以承受和传递打桩时的冲击力；为保证顺利沉桩，桩尖处主筋应与一根22或25的粗钢筋焊接在一起，箍筋应加密，如图2-3所示。主筋的接长宜用闪光对焊或气压焊，在桩的同一截面内，焊接接头的截面面积不得超过主筋截面面积的50%，相邻两根主筋接头截面的距离应≥35d（d为主筋直径），并不小于500 mm。

桩混凝土的强度等级不应低于C30，浇筑时应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。浇筑完毕后，覆盖洒水养护不应少于7d，且应自然养护一个月。

3．质量要求

钢筋混凝土实心桩所用混凝土的强度等级不宜低于C30（即抗压强度标准值为30 N/mm2）。采用静压法沉桩时，可适当降低，但不宜低于C20，预应力混凝土桩的混凝土的强度等级不宜低于C40。主筋根据桩断面大小及吊装验算确定，一般为4～8根，直径12～25 mm，不宜小于14，箍筋直径为6～8 mm，间距不大于200 mm；打入桩桩顶2～3d长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30 mm。桩尖处可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，在密实砂和碎石类土中，可在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖。

预制桩的制作质量应符合下列规定：

（1）桩的表面应平整，颜色均匀，掉角深度＜10 mm，蜂窝面积小于总面积的0.5%。

（2）混凝土收缩产生的裂缝深度＜20 mm，宽度＜0.25 mm，横向裂缝不超过边长的一半。

（3）桩几何尺寸的允许偏差为：横截面边长±5 mm；桩顶对角线差＜10 mm；桩尖中心线偏差＜10 mm；桩身弯曲矢高＜1%桩长；桩顶平整度＜2 mm。

（二）钢筋混凝土预制桩的起吊、运输和堆放

1．起吊

预制桩混凝土强度达到设计值的70%方可起吊。起吊时，吊点位置应符合设计规定。常见吊点位置的设置情况如图2-5所示。

2．运输

预制桩混凝土强度达到设计值的100%后方可运输。一般情况下，宜根据沉桩进度随打随运，以减少桩的二次搬运。桩的运输方式：对现场制作的桩，运距不大时，可在桩下垫以滚筒，用卷扬机托动桩前进；运距较大时，可采用平板拖车运输；严禁在场地上以直接拖拉桩体方式代替装车运输。

3．堆放

桩堆放时，地面必须平整、坚实，垫木位置应与吊点保持在同一横断面平面上，各层垫木应上下对齐，堆放层数不宜超过四层。

（三）钢筋混凝土预制桩的沉桩

1．静力压桩法

静力压桩是在软土地基上，利用机械或液压静力压桩机的自重及配重，产生无振动的静压力，将预制桩沉入土中的一种沉桩工艺。

机械静力压桩机是通过安置在压桩机底盘上的卷扬机、钢丝绳和压梁，将整个桩机的重量反作用于桩顶，使桩克服入土时的阻力而下沉，如图2-6所示

液压静力压桩机如图2-7所示，其由液压起重机、液压夹持和压桩机构、短船行走及回转机构、液压系统，电控系统及压重等部分组成。

2．锤击沉桩法

锤击沉桩法亦称打入桩法，是利用桩锤下落产生的冲击能量，克服土对桩的阻力，将桩沉入土中。锤击沉桩法是钢筋混凝土预制桩最常用的沉桩方法，该法施工速度快，机械化程度高，适用范围广。但施工时有挤土、噪音和振动现象，使得在市区和夜间施工受到限制。

打桩所用机具设备主要包括桩锤、桩架和动力设备三部分。

（1）桩锤。常见的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤等。

（2）桩架。桩架是打桩时用于起重和导向的设备，其作用是：吊桩就位、起吊桩锤和支承桩身，在打桩过程中引导锤和桩的方向，移动桩位。常见桩架有滚筒式、多功能和履带式桩架。

（3）动力设备。动力设备的设置取决于所选用的桩锤，如选用单动汽锤或双动汽锤，则需配备空压机、蒸汽锅炉和卷扬机。其作用在于提供打桩时的动力设施。

打桩前的准备工作主要有准备场地、施工定位放线和确定打桩顺序。

（1）准备场地。打桩施工前应查明场地的工程地质和水文地质条件，清除现场妨碍施工的高空和地下障碍物，并平整场地。场地地基承载力必须满足桩机作业要求，若土质较软，可在地表铺设碎石垫层，以提高地表土的强度。场地排水应保持通畅。

（2）施工定位放线。沉桩施工前，应根据桩基平面设计图，将桩基轴线和桩位准确测设在地面上，以利桩基定位。为控制桩顶水平标高，应在施工现场附近不受沉桩影响的地方设置水准点，作为水准测量之用。水准点一般不超过2个。

（3）确定打桩顺序。打入式钢筋混凝土预制桩属挤土桩，桩体对土有横向挤密作用，先打入的桩体可能因此产生偏移桩位、被垂直挤出等现象；而后打入的桩体又难以达到设计标高。因此，施打群桩前，应根据桩的几何尺寸、桩距等因素正确选择打桩的顺序。常见的打桩顺序如图2-8所示。

焊接法接桩的节点构造如图2-9所示。当下节桩打至桩顶离地面1 m左右时，吊起上节桩开始接桩施工，上桩垂直对准下桩后，下落上节桩，经检查位置正确后，再由两人同时按对角对称的方法进行施焊，且应保证焊缝连续饱满。

法兰接桩法节点构造如图2-10所示。上下桩间通过法兰盘用螺栓连接起来，接桩速度快，一般用于预应力钢筋混凝土管桩。

硫磺胶泥锚结法接桩节点构造如图2-11所示。

3．水冲沉桩法

水冲沉桩法一般与锤击沉桩法联合使用。它是借助安装于桩身底部的射水管，通过高压水泵产生高压水流冲刷桩尖下土壤，从而减少桩身与土间摩阻力，使桩体在自重或锤击作用下，沉入土中。

水冲沉桩法适用于砂土和碎石土层，不能用于粗卵石和极坚硬的黏性土层。

【注意】水冲沉桩施工时，当桩体下落到最后1～2m，应停止射水，并改用锤击打至设计标高。

4．振动沉桩法

振动沉桩法是借助固定于桩头上的振动沉桩机产生高频振动，使桩周土体产生液化，从而减少桩侧与土体间摩阻力，再靠振动桩锤和桩体自重将桩沉入土中。

振动沉桩机由电动机、弹簧支承、偏心振动块和桩帽组成，如图2-12所示。