1、技术准备工作
(1)在工程设计与施工前,应向建设单位收集工程地质勘察报告、原建筑结构施工图纸及设计变更、建筑物倾斜与沉降观测资料以及原建筑施工过程记录,作为设计与施工的基本依据。
(2)详细了解施工现场条件,特别是建筑物周边环境、地下管线情况、场内道路条件、水电供应条件、临时设施布置条件等。
(3)根据设计要求,设计特定的压桩机械设备,编制详细的施工组织设计与专项作业计划,报建设单位审核。
(4)设计人员应向建设单位、监理单位以及现场项目部进行详细的技术交底。
(5)必要情况下加固设计人员应与原建筑结构设计人员进行技术交流,全面协调统一。
(6)向建设单位申请沉降观测的测量控制点并进行复核报验。
(7)按照合同约定,通过建设单位协调,向配合施工的土建单位提出详细配合要求。
2、施工准备工作
(1)组建项目经理部,明确项目管理人员的管理职责。
(2)熟悉设计施工图,进行分部分项、工序作业分解,合理计划安排。
(3)提前预定钢管,根据施工条件确定钢管分段长度。
(4)按计划组织机械设备,设备标定有效期过期时应重新组织标定,进场前先运转进行维护。对于特殊机械应提前设计定制。
(5)按计划组织施工人员,特殊岗位人员应持证上岗。
(6)按计划组织采购钢管,进场验收。
(7)项目管理人员与施工人员的临时设施,向建设单位申请,文明使用。
(8)现场水电接入、道路清理、排水条件等。
(9)正式开工前,向建设单位申请第一次工地会议,明确协调监管、监督报验程序以及相应的对口人员。
(10)施工条件具备后,向建设单位提交开工报告,申请正式开工。
(11)建设单位委托监理单位进行管理时,上述向建设单位申请或报验程序应调整为向监理单位申请与报验。
3、土建施工单位配合工作
加固与纠偏属于特种专业工程,按照常规与合同约定,现场挖土、管线拆移、附属设施拆除等内容均由土建施工单位进行。土建施工单位熟悉情况、具备配合实施的能力与条件,专业单位组织土方与拆除困难较大,发挥各自优势、分工负责,业主总体协调,实现最终目标。
4、钢管的采购与制作
一般采用国家通用规格的钢管,用作钢管桩的系列Ф152、Ф180、Ф219、Ф245、Ф273、Ф299、Ф325、Ф377、Ф426等等,根据制作工艺,分为热轧无缝钢管和高频焊管,订货长度一般为12m。
(1)一般选用高频焊管,进场长度一般为12m,整车运输一般一车30-40吨左右。需要根据一次运量和施工进度考虑分批进场时间。
(2)切割分段:根据室内净空条件以及搬运便利条件,一般将钢管分段切割成2.0-3.0m,采用专用钢管切割机。下图阴影部分的直径与长度,人工搬运效率较低,需要根据长度运输条件定制特殊搬运小车运输。
序号 | 钢管直径(mm) | 匹配壁厚(mm) | 分段长度重量(kg) | |||||
1.0m | 1.5m | 2.0m | 2.5m | 3.0m | 3.5m | |||
1 | Φ152 | 3 | 11.0 | 16.5 | 22.0 | 27.5 | 33.1 | 38.6 |
2 | 4 | 14.6 | 21.9 | 29.2 | 36.5 | 43.8 | 51.1 | |
3 | 5 | 18.1 | 27.2 | 36.2 | 45.3 | 54.4 | 63.4 | |
4 | Φ180 | 4 | 17.4 | 26.0 | 34.7 | 43.4 | 52.1 | 60.7 |
5 | 5 | 21.6 | 32.4 | 43.1 | 53.9 | 64.7 | 75.5 | |
6 | 6 | 25.7 | 38.6 | 51.5 | 64.3 | 77.2 | 90.1 | |
7 | Φ219 | 5 | 26.4 | 39.6 | 52.7 | 65.9 | 79.1 | 92.3 |
8 | 6 | 31.5 | 47.3 | 63.0 | 78.8 | 94.5 | 110.3 | |
9 | 7 | 36.6 | 54.9 | 73.2 | 91.4 | 109.7 | 128.0 | |
10 | Φ245 | 6 | 35.3 | 53.0 | 70.7 | 88.4 | 106.0 | 123.7 |
11 | 7 | 41.1 | 61.6 | 82.1 | 102.7 | 123.2 | 143.7 | |
12 | 8 | 46.7 | 70.1 | 93.5 | 116.8 | 140.2 | 163.6 | |
13 | Φ273 | 7 | 45.9 | 68.8 | 91.8 | 114.7 | 137.7 | 160.6 |
14 | 8 | 52.3 | 78.4 | 104.5 | 130.6 | 156.8 | 182.9 | |
15 | 9 | 58.6 | 87.8 | 117.1 | 146.4 | 175.7 | 205.0 | |
16 | Φ299 | 8 | 57.4 | 86.1 | 114.8 | 143.5 | 172.1 | 200.8 |
17 | 9 | 64.3 | 96.5 | 128.7 | 160.8 | 193.0 | 225.2 | |
18 | 10 | 71.2 | 106.9 | 142.5 | 178.1 | 213.7 | 249.3 | |
19 | Φ325 | 8 | 62.5 | 93.8 | 125.0 | 156.3 | 187.5 | 218.8 |
20 | 9 | 70.1 | 105.2 | 140.2 | 175.3 | 210.3 | 245.4 | |
21 | 10 | 77.6 | 116.5 | 155.3 | 194.1 | 232.9 | 271.8 | |
22 | Φ377 | 8 | 72.8 | 109.1 | 145.5 | 181.9 | 218.3 | 254.7 |
23 | 10 | 90.5 | 135.7 | 180.9 | 226.2 | 271.4 | 316.6 | |
24 | 12 | 108.0 | 161.9 | 215.9 | 269.9 | 323.9 | 377.9 | |
25 | Φ426 | 10 | 102.5 | 153.8 | 205.1 | 256.3 | 307.6 | 358.9 |
26 | 11 | 112.5 | 168.8 | 225.0 | 281.3 | 337.6 | 393.8 | |
27 | 12 | 122.5 | 183.7 | 244.9 | 306.1 | 367.4 | 428.6 |
(3)专用钢管切割机,一般根据钢管直径分类,对于小口径钢管(小于Ф219钢管)采用现场便携式钢管切割机,如下图A所示,对于Ф219-Ф426钢管,采用现场固定台式切割机,如下图B所示。
(4)切割后打磨:一般刀片钢管机切割后,会自动形成坡口,但管内也会有卷边残渣,影响内衬管的插入,所以切割以后,还要用便携砂轮机打磨,便于内衬插入。
(5)制作桩尖:桩端一般分为闭口、半开口以及敞口,根据地质条件、防水条件、上部障碍物等时机情况确定。
(6)连接内衬:为了便于钢管焊接,一般在管内设置内衬,内衬选择匹配钢管,一般长度100-300mm,根据承载力和压桩条件确定。小口径钢管也可不设内衬,但应设置附加连接钢筋。
5、底板开孔
(1)基础底板混凝土强度C30,厚度400-1200mm,配置双向双层钢筋,混凝土垫层100mm。
(2)压桩前需要开孔,孔洞直径或边长根据桩直径大小,一般大于桩径约30-50mm为宜。本次采用Ф325钢管,开孔直径或边长不小于350-380mm。
(3)采取薄壁金刚钻头取芯成孔方式,一般两种方式,当孔径小于250mm时采用一孔直接成孔。当孔洞较大,为保留部分钢筋,可先剥离上层钢筋保护层,准确定位上层钢筋后,采取小孔连续取芯方法,采用4孔相割成孔法或8孔相割成孔法,即用直径100-150mm直径钻头相切相割成孔,然后人工修理。
(4)钻孔机械:钻头直径250-300mm,长度400-500mm,机械取芯电机功率至少4KW,大于300mm直径最好采用液压马达,功率不小于5kw。
6、预留孔洞
对于基础或底板尚未完成而采用后压桩法时,可预留孔洞。孔洞一般为方形,上窄下宽的喇叭口形式,上口一般比桩直径大50-100mm,下口比上口大100mm。
锚杆根据结构情况以及锚固要求确定,直线锚固长度不够时,对于Q235锚杆可设置弯钩,对Q345锚杆可设置猫板。
序号 | 锚杆材质 | 锚杆直径 | 锚杆承载力 | 锚固长度 | 最小板厚 |
(mm) | (KN) | (mm) | (mm) | ||
1 | Q235 | M24 | 97 | 325 | 400 |
2 | M27 | 123 | 366 | 500 | |
3 | M35 | 207 | 474 | 600 | |
4 | M40 | 270 | 542 | 700 | |
5 | M45 | 342 | 610 | 800 | |
6 | Q345 | M24 | 140 | 469 | 600 |
7 | M27 | 177 | 527 | 700 | |
8 | M35 | 298 | 684 | 800 | |
9 | M40 | 389 | 781 | 900 | |
10 | M45 | 493 | 879 | 1000 |
7、植锚杆
锚杆是建筑物提供静压桩反力的重要连接杆件,后开孔压桩需要植筋锚杆。锚杆直径与植入长度以及锚杆数量根据压桩力和基础结构情况确定,注意不能打穿基础底板,外露丝扣部分200mm。锚杆钻孔直径35mm,采用B级以上植筋胶,作为临时措施性构件,满足压桩锚固强度即可。植筋以后需要静置三天方可施压,锚杆具体位置根据压桩机械预留孔确定。
序号 | 锚杆材质 | 锚杆直径 | 孔洞直径 | 锚杆承载力 | 植入长度 | 最小板厚 |
(mm) | (mm) | (KN) | (mm) | (mm) | ||
1 | Q235 | M24 | Φ28 | 97 | 271 | 371 |
2 | M27 | Φ32 | 123 | 305 | 405 | |
3 | M35 | Φ40 | 207 | 395 | 495 | |
4 | M40 | Φ45 | 270 | 452 | 552 | |
5 | M45 | Φ50 | 342 | 508 | 608 | |
6 | Q345 | M24 | Φ28 | 140 | 391 | 491 |
7 | M27 | Φ32 | 177 | 439 | 539 | |
8 | M35 | Φ40 | 298 | 570 | 670 | |
9 | M40 | Φ45 | 389 | 651 | 751 | |
10 | M45 | Φ50 | 493 | 732 | 832 |
7、锚杆桩架及压桩系统
锚杆静压桩的桩架高度与室内净空高度相关。对于正常地下室内或底层,一般层高3.6-4.0m,桩架一般高度为3.0-3.5m。
桩架立杆是桩架的主要部件,根据压桩力的大小选择,同时便于室内移动。根据压桩力大小分类为A型、B型桩架。A型桩架为单立杆构造,最大压桩力100吨,B型桩架为双立杆桩架,最大压桩力200吨。
千斤顶选型:千斤顶选择两种型号,对于未达持力层部分,采用大行程100吨千斤顶,压桩力超过70吨以后,更换大功率千斤顶。最终压桩千斤顶额定顶力=桩承载力特征值*2倍/0.7,0.7系数是指油压力不宜超过40MPa。本案承载力特征值700KN,则要求千斤顶至少2000KN,行程为200mm。小于100KN千斤顶则采用300-400mm行程。
高压油泵:高压油泵额定压力不低于63MPa,电动机功率不小于7KW,小于100吨千斤顶流量不小于6L/min,200吨千斤顶流量不小于10L/min。
8、试压桩
正式压桩前,选择代表性地段进行试压桩。主要检验单桩压桩长度与最终压桩力、单桩承载力特征值之间的关系。压桩过程中记录每米压力值以及最后动压力,休止1小时后复压记录最后压桩力。10天以后进行单桩静载荷试验。
压桩过程中,同时检验锚杆强度以及基础变形情况。基础变形情况采用精密水准仪测量。对于试桩过程及试桩结果,设计、监理以及建设单位确认后,正式压桩。
9、正式压桩
根据试桩结果以及设计意见,按图施工锚杆静压桩。以最后压桩力控制为主,设计桩长控制为辅。如果压桩力很大即将超过设备以及锚杆承载能力,而桩节至少还有一半以上,则现场截桩。截桩时人工小心破碎,确保桩顶完整。
(1)分段焊接:单节桩顶高出护孔盘0.2-0.3m时,应轻击控制管顶位置在护盘面以上50-100mm,便于焊接。
钢管焊接采用交流电弧焊,E4303型焊条,焊条直径Φ3.2-Φ4.0, 焊接电流控制在110±30A,钢管Φ325-10剖口对焊的焊条用量标准为每5kg焊条焊缝长度8-9m,即可焊接接头10个。
连续焊接前先对准四点点焊,钢管顶部卡在卡槽后开始对称连续焊接,要求焊缝饱满,符合焊接抗拉强度标准。必要情况下增设加强钢片,特别是在进入持力层后的焊接更应加强。
最后一节钢管应焊接封头钢板,防止有土或其他杂物掉入孔内。
(2)送桩
因桩顶在基础底部,需要将桩顶送到设计桩顶标高位置,采用送桩器送桩。
(3)钢管内灌砼
压桩完成后,采用C25混凝土灌注钢管内。灌注时,如有止水要求,则先设置止水带后管混凝土。钢管内混凝土与封桩混凝土分二次进行。
10、封桩
压桩完成后,批量进行封孔。
因基础开孔地下水会渗入房间,封孔前应加强室内排水,保持室内孔洞无明水。
修整桩顶,对于截桩桩顶应小心修整,桩顶进入洞孔高度为100-150mm,压桩时应合理控制;
清洁基础孔壁,在孔壁中间涂刷一道遇水膨胀止水胶(宽10mm厚5mm);
将锚杆外露部分打弯,与交叉封固钢筋焊接,如果封桩顶面不容许超过原结构底板,则人工开槽,降低封固钢筋;
浇灌C30以上微膨胀混凝土,对于回填土一侧,封灌高度超过底板50mm,对于非回填土部分封灌高度不宜超过地下室地面建筑装饰层,或不宜超过30mm,同时降低封固钢筋;
批量封孔宜采用商品混凝土,只有少量紧急封孔可在现场拌制;⑦批量封孔混凝土应制作一组混凝土试块,同时需要商品砼的质量保证资料;⑧封孔后加强养护,并观测封孔效果,如出现应力集中开裂现象,则重新封孔。
11、竣工资料
加固工程属于特种专业工程,建设行政主管部门尚没有成套成熟的施工记录与竣工资料整理办法,按照有关规程以及本单位实践经验结合常规工程竣工资料整理办法,作为本项目竣工资料整理的基本依据。
(1)工程概况、图纸会审与设计变更、施工组织设计与施工方案审批表、技术交底记录、开工报告、竣工报告:按照常规项目表格;
(2)工程定位测量、放线验收、沉降观测表格:按照常规项目表格;
(3)钢材、水泥、砂石、钢管、焊条、植筋胶等材料合格证、复检证明:按照常规项目表格;
(4)钢管出厂合格证与原材料检测证明:按照常规预制构件表格;
(5)锚杆桩隐蔽验收主要为压桩最后压桩力与封孔,压桩力确认在压桩记录表格,封孔隐蔽验收按照常规项目隐蔽验收表格;
(6)现场临时发生的技术问题、工程签证等按照常规项目以施工技术核定单、施工联系单、工程签证单方式确认。
(7)锚杆静压桩施工记录表
工程名称: 桩号: 千斤顶型号:
压桩日期: 最终入土深度: 最终压桩力:
桩节 序号 | 压桩 时间 | 桩入土深度 | 压力值 | 桩节 序号 | 压桩 时间 | 桩入土深度 | 压力值 | ||||
单位 冲程 (m) | 累积 深度 (m) | 油压 表数 (Mpa) | 压力 值 (KN) | 单位 冲程 (m) | 累积 深度 (m) | 油压 表数 (Mpa) | 压力 值 (KN) | ||||
备 注 | 备注内容主要说明是否砂石垫层扩孔取土、桩顶压碎、中间休止说明、休止1小时后压桩力等内容。 | ||||||||||
记录: 监理单位代表: 建设单位代表: |
(8)锚杆静压桩施工汇总表
工程名称:
序号 | 桩号 | 压桩 日期 | 桩长(m) | 压力值 | 备 注 | ||
设计 桩长 (m) | 施工 桩长 (m) | 设计压力值 (Mpa) | 施工压力值 (KN) | ||||
12、组织管理
序号 | 岗位名称 | 负责人 | 人员数量 | 岗位工作职责 |
一 | 项目管理人员 | |||
1 | 项目负责人 | 代表公司全面管理项目 | ||
2 | 施工负责人 | 现场全面负责实施管理 | ||
3 | 施工质检员 | 负责施工组织作业管理 | ||
二 | 作业班组 | |||
1 | 压桩班组 | 15 | 三个作业组,每组4人 | |
2 | 钻孔及锚杆班组 | 12 | 三个作业组,每组4人 | |
3 | 钢管桩制作班组 | 4 | 一个作业组,4人 |
13、主要机械设备
序号 | 机械设备名称 | 单位 | 数量 | 功率 (KW) | 机械设备性能及用途 |
1 | 锚杆静压桩 | ||||
1-1 | 取芯机 | 台 | 10 | 带直径160mm钻头,基础开孔 | |
1-2 | 风钻 | 台 | 5 | 钻孔直径35mm以上,植锚杆 | |
1-3 | 锚杆桩架 | 套 | 3 | 立柱可调整高度,满足室内净空 | |
1-4 | 千斤顶 | 套 | 5 | 100吨 | 行程350mm |
1-4 | 千斤顶 | 套 | 3 | 200吨 | |
1-5 | 电动油泵 | 套 | 3 | 6-10L | 最大压力可达60Mpa |
1-6 | 空压机风镐 | 套 | 1 | 3M3 | 凿除部分混凝土或截桩 |
1-7 | 混凝土切割机 | 套 | 2 | 切割深度至少100mm,截桩 | |
1-8 | 电焊机 | 套 | 5 | 20 | 焊接锚筋与交叉钢筋 |
1-9 | 混凝土振动棒 | 套 | 2 | 封桩振捣混凝土 | |
1-10 | 电热锅 | 套 | 1 | 熬制硫磺胶泥 | |
1-11 | 水泵 | 套 | 3 | 室内排水 | |
1-12 | 吹风机 | 套 | 2 | 植筋孔清吹,孔洞涂胶前风干 | |
1-13 | 氧气乙炔 | 套 | 1 | 钢板、桩架切割 | |
1-14 | 砂石层扩孔器 | 套 | 2 | 砂石垫层取砂扩孔 | |
2 | 监测 | ||||
3-1 | 水准仪 | 台 | 1 | 沉降观测 | |
3-2 | 水准塔尺 | 套 | 1 | 5米铝合金塔尺 | |
3-3 | 经纬仪 | 台 | 1 | 测量倾斜 | |
3-4 | 钢尺 | 套 | 3 | 50m钢尺、5米卷尺 | |
3-5 | 百分表 | 套 | 3 | 监测桩顶变形 | |
3-6 | 混凝土试块模具 | 组 | 1 | 150×150×150 | |
3-7 | 硫磺胶泥试块模具 | 组 | 1 | 70.7×70.7×70.7 | |
3 | 临时电力系统 | ||||
4-1 | 分配电箱 | 台 | 3 | 掏土与压桩分线箱 | |
4-2 | 电缆 | M | 150 | 45×3+16×1,搅拌桩接入线 | |
4-3 | 电缆 | M | 200 | 16×3,一般电器接入线 | |
4-4 | 场地照明 | 台 | 2 | 1KW钠灯,根据场地情况设置 |