第二节 预制桩施工
[目的要求]
了解: 钢筋混凝土管桩的构造，常用的桩架形式，打桩注意事项，打桩中常见问题的分析和处理方法，静力压桩方法，
熟悉： 钢筋混凝土实心方桩运输和堆放，各种类型的桩锤，打桩施工时对临近建筑物的影响及预防措施，
掌握：钢筋混凝土实心方桩构造及施工要点，打桩顺序，打桩方法，打桩质量要求与验收，接桩方法与要求
[讲授重点] 钢筋混凝土实心方桩构造及施工要点，打桩顺序，打桩方法，打桩质量要求与验收。
[讲授难点] 接桩方法与要求。
[讲授内容]
一、桩的制作、起吊、运输和堆放
1、钢筋混凝土实心方桩
钢筋混凝土实心桩，断面一般呈方形。桩身截面一般沿桩长不变。实心方桩截面尺寸一般为200×200mm~600×600mm 。
钢筋混凝土实心桩桩身长度：限于桩架高度，现场预制桩的长度一般在25~30m以内。限于运输条件，工厂预制桩，桩长一般不超过12m，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以接长。接头不宜超过2个。
钢筋混凝土实心桩的优点：长度和截面可在一定范围内根据需要选择，由于在地面上预制，制作质量容易保证，承载能力高，耐久性好。因此，工程上应用较广。
钢筋混凝土实心桩由桩尖、桩身和桩头组成。图2-2。

图2—2混凝土预制桩
材料要求：钢筋混凝土实心桩所用混凝土的强度等级不宜低于C30（30N/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12~25mm；不宜小于Φ14，箍筋直径为6~8mm，间距不大于200mm，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30mm。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。
2、钢筋混凝土管桩
混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产。桩径有Φ300、Φ400、Φ500mm等，每节长度8m、10m、12m不等，接桩时，接头数量不宜超过4个。管壁内设Φ12mm~22mm主筋10根~20根，外面绕以Φ6mm螺旋箍筋，多以C30混凝土制造。混凝土管桩各节段之间的连接可以用角钢焊接或法兰螺栓连接。由于用离心法成型，混凝土中多余的水分由于离心力而甩出，故混凝土致密，强度高，抵抗地下水和其它腐蚀的性能好。混凝土管桩应达到设计强度100%后方可运到现场打桩。堆放层数不超过三层，底层管桩边缘应用楔形木块塞紧，以防滚动。
3、桩的制作、起吊、运输和堆放
①桩的制作
较短的桩一般在预制厂制作，较长的桩一般在施工现场附近露天预制。
预制场地的地面要平整、夯实，并防止浸水沉陷。对于两个吊点以上的桩，现场预制时，要根据打桩顺序来确定桩尖的朝向，因为桩吊升就位时，桩架上的滑轮组有左右之分，若桩尖的朝向不恰当，则临时调头是很困难的。
预制桩叠浇预制时，桩与桩之间要做隔离层（可涂皂脚、废机油或粘土石灰膏），以保证起吊时不互相粘结。叠浇层数，应由地面允许荷载和施工要求而定，一般不超过四层，上层桩必须在下层桩的混凝土达到设计强度等级的30%以后，方可进行浇筑(图2—3)。

图2—3 重叠法间隔施工
1—侧模板；2—隔离剂或隔离层；3—卡具；
Ⅰ—第一批浇筑桩；Ⅱ—第二批浇筑桩；Ⅲ—第三批浇筑桩；
桩的主筋上端以伸至最上一层钢筋网之下为宜，并应连成“　┏─┓ ”形，这样能更好地接受和传递桩锤的冲击力。主筋必须位置正确，桩身混凝土保护层要均匀，不可过厚，否则打桩时容易剥落，桩身保护层厚不宜小于30mm。
钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊。主筋接头配置在同一截内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，不得超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d,且不小于500 mm 。预制桩的混凝土浇筑工作应由桩顶向桩尖连续浇筑，严禁中断，制作完成后，应洒水养护不少于7天。
制作完成的预制桩应在每根桩土标明编号及斜作日期，如设计不理设吊环，则应标明绑扎点位置。预制桩的几何尺寸允许偏差为：横截面边长±5mm；桩顶对角线之差10mm；混凝土保层厚度±5mm；桩身弯曲矢高不大于0．1％桩长；桩尖中心线10mm；桩顶面平整度小于2mm。预制桩制作质量还应符合下列规定：
(1)桩的表面应平整、密实，掉角深度小于10mm，且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩表面全部面积的0．5％，同时不得过分集中；
(2)由于混凝土收缩产生的裂缝，深度小于20mm，宽度小于0.25 mm；横向裂缝长度不得超过边长的一半；
②桩的起吊、运输和堆放
钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度等级的70%方可起吊，达到设计强度等级的100%才能运输和打桩。如提前吊运，必须采取措施并经过验算合格后才能进行。
起吊时，必须合理选择吊点，防止在起吊过程中过弯而损坏。教材第58页图2-4为预制桩吊点合理位置图。当吊点少于或等于3个时，其位置按正负弯矩相等的原则计算确定。当吊点多于3个时，其位置按反力相等的原则计算确定。长20~30m的桩，一般采用3个吊点。

图2—4 桩的吊点位置
（a）（d）一点起吊；（b）两点起吊；（c）三点起吊；
（e）、（f）管桩一点及两点起吊
二、锤击沉桩（打入桩）施工
预制桩的打入法施工，就是利用锤击的方法把桩打入地下。是预制桩最常用的沉桩方法。
（一）打桩机具及选择
打桩机具主要有打桩机及辅助设备。打桩机主要有桩锤、桩架和动力装置三部分。
1、桩锤
作用：对桩施加冲击力，将桩打入土中。
类型：落锤、 单动汽锤、 双动汽锤、 柴油锤、 液压锤
①落锤：一般由生铁铸成，利用卷扬机提升，以脱钩装置或松开卷扬机刹车使其坠落到桩头上，逐渐将桩打入土中。落锤重量为5~20KN，构造简单，使用方便，故障少。适用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩。但打桩速度较慢，效率低。提高落锤的落距，可以增加冲击能，但落距太高又会击坏桩头，故落距一般以1~2m为宜。只有当使用其它锤型不经济或小型工程才使用。
②单动汽锤：单动汽锤的冲击部分为汽缸，活塞是固定于桩顶上的，动力为蒸气。其工作过程和原理是：将锤固定于桩顶上，用软管连接锅炉阀门，引蒸气入汽缸活塞上部空间，因蒸气压力推动而升起汽缸，当升到顶端位置时，停止供汽并排出汽体，汽锤则借自重下落到桩顶上击桩。如此反复循环进行，逐渐把桩打入土中。汽缸只在上升时耗用动力，下落完全靠自重。单动汽锤的锤重30~150KN，具有落距小，冲击力大的优点，其打桩速度较自由落锤快，适用于打各种桩。但存在蒸汽没有被充分利用，软管磨损较快，软管与汽阀联接处易脱开等缺点。
③双动汽锤：双动汽锤的冲击部分为活塞，动力是蒸汽。汽缸是固定在桩顶上不动的，而汽锤是在汽缸内，由蒸汽推动而上下运动。其工作过程和原理是：先将桩锤固定在桩顶上，然后将蒸汽由汽锤的汽缸调节阀进入活塞下部，由蒸汽的推动而升起活塞，当升到最上部时，调节阀在压差的作用下自动改变位置，蒸汽即改变方向而进入活塞上部，下部汽体则同时排出。如此反复循环进行而逐渐把桩打入土中。双动汽锤的桩锤升降均由蒸汽推动，当活塞向下冲时，不仅有其自身重量，而且受到上部汽体向下的压力，因此冲击力较大。双动汽锤的锤重0.6~6t(6~160KN)，具有活塞冲程短，冲击力大，打桩速度快，工作效率高等优点。适用于打各种桩，并可以用于拔桩和水下打桩。
国外常用的有英国BSP国际基础有限公司，美国的雷蒙德、瓦尔 、科林-MKT，德国的门克等制造商制作的各种型号的单动汽锤。

图2—5 落锤 图2—6单动汽锤 图2—7 双动汽锤
1—活塞；2—汽缸；3—锤砧；4—桩；5—出汽口；6—进汽口；7—壳体；
④柴油锤：柴油锤是以柴油为燃料，利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力，将锤抬起，然后自由落下冲击桩顶，同时汽缸中空气压缩，温度骤增，喷嘴喷油，柴油在汽缸内自行燃烧爆发，使汽缸上抛，落下时又击桩进入下一循环。如此反复循环进行，把桩打入土中。根据冲击部分的不同，柴油锤可分为导杆式、活塞式和管式三大类。导杆式柴油锤的冲击部分是沿导杆上下运动的汽缸，筒式柴油锤的冲击部分则是往复运动的活塞图2—8。

图2—8柴油锤类型示意图
（a）杆式柴油锤（b）筒式柴油锤 1—活塞；2—汽缸
柴油锤打桩工效高，构造简单，移动灵活，使用方便，不需沉重的辅助设备，也不需从外部供给能源等优点。但施工噪音大、油滴飞散、排出的废气污染环境等缺点。不适用于在过硬或过软的土层中打桩。因为土很松软时，对于桩的下沉没有多大阻力，以致气缸向上抛起的距离很小，当汽缸再次降落时，不能保证燃料室中的气体压缩到发火的程度，柴油锤停止工作。柴油锤多用于打木桩、钢板桩及长度在12m以内的钢筋混凝土桩。
国外常用的柴油锤多为英国BSP国际基础有限公司、日本石川岛播磨和三菱、法国的德尔马、美国的林可贝尔提、荷兰的赫提等制造商制造的柴油锤。
⑤ 液压锤
目前城市环境保护日益提高的情况下，我国研制出新型低噪音、无油烟、能耗省的打桩锤——液压锤。它是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱，令其往返实现夯击作用，将桩沉入土中。
2、桩架
①、作用
是支持桩身和桩锤，将桩吊到打桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤沿着所要求的方向冲击。
②、桩架的选择
选择桩架时，应考虑桩锤的类型、桩的长度和施工条件等因素。桩架的高度由桩的长度、桩锤高度、桩帽厚度及所用滑轮组的高度来确定。此外，还应留1~3m的高度做为桩锤的伸缩余地。
桩架高度 = 桩长 + 桩锤高度 + 桩帽高度 + 滑轮组高度 + （1~2m）的起锤工作余地
常用的桩架形式有以下三种：
滚筒式桩架：
行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动，优点是结构比较简单，制作容易，但在平面转弯、调头方面不够灵活，操作人员较多。适用于预制桩和灌筑桩施工，图2—9。
多功能桩架：
多功能桩架的机动性和适应性很大，在水平方向可做3600旋转，导架可以伸缩和前后倾斜，底座下装有铁轮，底盘在轨道上行走。这种桩架可适用于各种预制桩和灌筑桩施工。图2—10。

图2—9 滚筒式桩架 图2—10多功能桩架 图2—11 履带式桩架
1—垫木；2—滚筒；3—底座；4—锅炉；5—卷扬机；6—桩架；7—龙门；8—蒸汽锤；9—桩帽；10—缆风绳；
履带式桩架：
以履带起重机为底盘，增加导杆和斜撑组成，用以打桩。移动方便，比多功能桩架更灵活，可用于各种预制桩和灌筑桩施工。图2—11。
3、动力装置
动力设备包括驱动桩锤用的动力设施，如卷扬机、锅炉、空气压缩机和管道、绳索和滑轮等。
打桩机的动力装置，主要根据所选的桩锤性质而定。选用蒸汽锤则需配备蒸汽锅炉；用压缩空气来驱动，则需考虑电动机的或内燃机的空气压缩机；用电源作动力，则应考虑变压器容量和位置、电缆规格及长度、现场供电情况等。



联系网址：www.cenbase.cn