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PHC樁

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PHC樁,即the prestressed high-intensity concrete (預應力高強混凝土),是由專業廠家生產,採用先張法預應力和摻加磨細料、高效減水劑等先進工藝,將混凝土經離心脱水密實成型,經常壓、高壓兩次蒸汽養護而製成的一種細長空心等截面預製混凝土構件
中文名
PHC樁
外文名
the prestressed high-intensity concrete 
工    藝
先張法預應力和摻加磨細料
特    點
1、樁身強度高

PHC樁簡介

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運往施工現場後,通過錘擊或靜壓的方法沉入地下作為建(構)築物的基礎。這是一種新型的基樁,由於它的卓越性能,得到了建築界人士的青睞,在國外發展迅速,日本、港澳地區及東南亞各國使用都很廣泛。國內在八十年代開始研製生產PHC樁,已有生產廠近百家,一年產量超過一千萬米,應用在工業與民用建築、橋樑、港口碼頭、水利工程等,在國家建設中發揮了愈來愈大的作用。

PHC樁特點

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1、樁身強度高:PHC樁均採用C80以上的混凝土,採用先張法預應力製作,因而承壓力高,能抵抗較大的抗裂彎矩。具有較強的工作性能,樁身能在嚴劣的施工環境下保持完好,大大減少裂樁,斷樁事故的發生。
2、PHC樁由專業廠家大批量自動化生產,樁身質量穩定可靠。
3、PHC樁穿透力強,足夠的壓力下,可穿越較厚的砂質土層,確保樁端嵌固於較好的持力層
4、靜壓施工時,施工現場簡潔,無污染、無噪音,能保障文明施工。
5、由於PHC樁的單樁承載力相對較高,其環形截面所耗混凝土量較少,因而單位承載力造價最省。

PHC樁施工設計

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1. PHC樁專項施工組織設計主要考慮施工方法、樁機與樁錘的選擇等而。樁機可按PHC樁的設計長度與施工成本,並結合實際現場情況選擇。選擇樁錘時,必須充分考慮樁的形狀、尺寸、重量、入土長度、結構形式以及土質、氣象等條件,並掌握各種錘的特性。樁錘的夯擊能量必須克服樁的貫入阻力,包括克服樁尖阻力、樁側摩阻力和樁的回彈產生的能量損失等。如果樁錘的能量不能滿足上述要求,則會引起樁頭部的局部壓曲,難以將樁送到設計標高。施工方法:根據打樁施工區域內的地質情況和基礎幾何形狀,要合理選擇打樁順序,對周圍建築物採取預防措施。
2. 驗樁。PHC樁的質量驗收項目主要有外觀質量、尺寸偏差、砼抗壓強度和抗彎性能等四項。只根驗收合格的成品樁才可沉樁
3. 吊裝與運輸。PHC樁混凝土強度宜超過80%時才能吊裝,吊裝有兩種方法:當樁長大於13m 的PHC 樁宜採用支點法,兩支點設在離樁兩端0.21L 處;當樁長不大於13m時,可採用直接進行水平起吊,採用專用吊鈎鈎住管樁兩端內壁直接進行水平起吊。PHC樁強度達到100%時方可運輸,樁在運輸過程中支承應滿足堆放的要求,並且要綁紮牢固。 PHC樁堆放場地要堅實平整,且最下層要在兩支點下放墊木,且墊木支撐點應在同一平面上。本工程PHC 樁的堆放層數不得超過四層。PHC 樁的吊裝、運輸及堆放過程中應輕起輕放,應避免振動、碰撞、滾落。
4 PHC 樁沉樁施工。A,施工順序。B,沉樁施工順序一般宜採用先長樁後短樁,先大徑後小徑的原則,自中間分兩邊對稱前進,或自中間向四周進行。 C,測放樁位。測放的樁位經測量監理複測無誤後方可進行沉樁,並且每天施工前要檢查即將施打的樁位與鄰樁之間的尺寸是否正確。為便於送樁高度控制設一定數量的水準點。 D,樁機就位。檢查樁機,確保設備正常運轉後移動設備就位、對中、調直。E,插樁。首先用吊車取樁,起吊前在樁身上劃出以米為單位的長度標記並將開口樁尖焊接到底樁上(短樁無樁尖),起吊支點宜在樁端(無樁尖)0.3L 處;將樁吊起後,緩緩得將樁一端送入樁帽中,對位準確後,再用兩台經緯儀(軸線互相垂直)雙向調整樁的垂直度,通過樁機導架的旋轉、滑動及停留進行調整;插入時的垂直度偏差不得超過0.5%,確保位置及垂直度符合要求後先利用樁錘的自重將樁壓入土中。F,錘擊沉樁。因地層較軟,初打時可能下沉量較大,宜低錘輕打,隨着沉樁加深,沉速減慢,起錘高度可漸增。在整個打樁過程中,要使樁錘、樁帽、樁身儘量保持在同一軸線上。必要時應將樁錘及樁架導杆方向按樁身方向調整。要注意儘量不使管樁受到偏心錘打,以免管樁彎扭破壞。打樁較難下沉時,要檢查落錘有無傾斜偏心,特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適,需更換或補充軟墊。每根樁宜連續一次打完,不要中斷,以免難以繼續打下。G,接樁施工。接樁採用端板式焊接接頭。當下節樁的樁頭距地面0.6~0.8m 左右時,開始進行接樁。先將焊接面清刷乾淨,再在下節樁頭上安裝導向箍引導就位,當PHC樁對好後,對稱點焊4~6點加以固定,然後拆除導向箍。由2 名電焊工手工對稱施焊,焊接層數應大於等於二層,內層焊渣必須清理乾淨後再焊下一層,要保證焊縫飽滿連續。焊條採用J422 焊條,焊條直徑為φ4.0mm、φ3.2mm。焊接具體操作與要求按FGJ94-94 中的有關條款之規定執行。焊好的樁接頭應自然冷卻3~8 分鐘後方可錘擊沉樁。H,在沉樁過程中碰到下列情況應暫停打樁,查明原因後再按處理方案施工:(1) 沉樁過程中樁的貫入度發生突變; (2) 樁頭混凝土剝落、破碎; (3) 樁身突然傾斜、跑位; (4) 地面明顯隆起、臨樁上浮或樁位水平移動過大; (5) 貫入度或錘擊數與試驗成果明顯不符; (6) 樁身回彈曲線不規則。I, 成果記錄整理。打樁過程中應詳細記錄各種作業時間,每打入0.5~1m的錘擊數、樁位置的偏斜、最後10擊的平均貫入度和最後1m的錘擊數等。按規範要求整理成表並進行質量評價,必要時進行靜載與動載試驗。

PHC樁注意事項

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(一)樁基單樁豎向承載力的確定問題。
根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關係確定靜壓PHC樁的單樁豎向極承載力標準值時,可按下式估算:
Quk=Qsk+Qpk=μp∑qsikli+qpkAp(1)
式中μp—樁身周長;
qsik—樁側第i層土的極限側阻力標準值;
li—樁側第i層土的厚度;
qpk———樁端極限端阻力標準值;
Ap—樁端面積。
根據《建築樁基技術規範》(JGJ94-94),樁數不超過3根的樁基,基樁的豎向承載力設計值為:
R=Qsk/rs+Qpk/rp(2)
而對於樁數超過3根的非端承樁複合樁基,宜考慮樁羣、土、承台的相互作用效應,其複合基樁豎向承載力設計值為:
R=ηsQsk/rs+ηpQpk/rp+ηcQck/rc(3)
式中Qsk、Qpk—分別為單樁總極限側阻力和總極限端阻力標準值;
Qck—相應於任一複合基樁的承台底地基土總極限阻力標準值;
ηs、ηp、ηc—分別為樁側阻羣樁效應係數,樁端阻羣樁效應係數、承台底土阻力羣樁效應係數;
rs、rp、rc———分別為樁側阻抗力分項係數、樁端阻抗力分項係數、承台底土阻抗力分項係數。
在實際工程中,相當數量的樁基基樁數都會超過3根,按公式(3)的適用條件,雖然規範給出了ηs、ηp、rs、rp、rc等係數的經驗值,但基樁是端承樁還是非端承樁,卻不好判斷。由於地質情況千差萬別,建築場地土層分佈不均勻、土層厚薄不一、持力層埋深起伏大以及壓樁先後順序等因素的影響,使得同一承台的各基樁,有的可能表現為端承型特徵,有的表現為摩擦型特徵。因此,單樁豎向承載力設計值如何計取,才能較為準確,有待完善。
(二)樁身結構豎向承載力設計值的確定問題
按國標,樁身結構豎向承載力設計值的計算公式為:
Rp=Apfcψc(4)
而按福建及其他一些地區標準,則考慮預壓應力的影響,樁身結構豎向承載力設計值的計算公式為:
Rp=Apfcψc-0.34Apδpc(5)
式中,Ap—為樁身橫截面面積;
fc—為混凝土軸心抗壓強度設計值;
ψc—為工作條件係數
δpc—為樁身截面混凝土的有效預加應力。
對於公式(4)和公式(5)中的工作條件係數ψc,還沒有能建立一個很理想的試驗模型做精確試驗來確定,因此各地的理解不同,取值也不盡相同。按《建築地基基礎規範》(GB50007-2002)中預製樁取為0.75,國際《預應力混凝土管樁》(03SG409)中取為0.7,上海標準取為0.6~0.7,而福建標準取0.6~0.75,並且還考慮了樁身有效預加應力的影響。這樣,就會造成各地管樁生產廠家出品的管樁,給出的力學性能指標存在差異,給設計選擇與施工選購帶來不吻合的現象,尤其是在省際交接地區。如,因為運輸成本的關係,廣西梧州地區所用的PHC管樁,通常都從廣東購進,即管樁生產製作按廣東標準,而設計有可能按國標或廣西區標選取,標準不同,得出的力學指標也不同。因此,有待進一步研究,統一標準。
(三)施工終壓力問題
施工終壓力應大於單樁豎向極限承載力標準值(Quk)且不致樁身破壞,又能確保樁身穿越不良土層進入合適的持力層,使樁底嵌固良好。
PHC管樁施工中較多采用靜壓壓樁法,而靜壓壓樁一般採用抱壓或頂壓,以抱壓為主。抱壓壓樁力對樁身產生的橫向力比頂壓壓樁力的一般大30%~50%,過大的抱壓力將使樁身產生豎向裂縫。在抱壓壓樁力作用下,管樁內側壁在力的作用點處產生拉應力,外壁在力的作用點處產生遠大於C80混凝土抗拉強度標準值的拉應力,致使管擴開。因此,為了保證樁身不受損壞,通過限制壓樁力來控制頂壓力和抱壓力。允許的最大抱壓壓樁力和頂壓壓樁力計算公式如下:
Pjmax≤0.45(fce-δpc)AP
Pfmax≤1.1Pjmax
式中
Pjmax—允許的管樁最大抱壓壓樁力;
Pfmax—允許的管樁最大頂壓壓樁力;
fce—管樁離心混凝土抗壓強度
但是,在實際施工中,由於壓樁的擠土效應,一定數量的基樁壓入後,土體中應力顯著提升,後壓樁的樁基豎向極限承載力標準值Quk隨入土基樁數增加而不斷增大,為使每根基樁都達到終壓條件,壓樁力也應跟隨變化。所以施工終壓力該取多少為宜,需要收集大量的資料收據,進行統計分析。
(四)常見的施工問題
(1)允許施工終壓力下,樁端達不到持力層。壓樁的擠土效應,或者樁端持力層的覆土很厚,致使施工時Quk>Pfmax,都會出現基樁樁端達不到持力層的情況,處理的方法一般是採用預鑽孔取土。根據《建築樁基技術規範》(JGJ94-94),預鑽孔沉樁,孔徑約比樁徑小50~100mm,深度宜為樁長的1/3~1/2。進行預鑽孔時,孔徑應按規範嚴格控制,但取土深度較難把握,按規範的1/3~1/2樁長,基樁往往達不到終壓條件。因此,需要積累一定的施工數據和經驗,根據地質情況綜合分析,才有可能較準確地確定滿足終壓條件的預鑽孔取土深度。
(2)同一承台相鄰基樁樁底標高相差過大。造成這種情況的原因很多,也很複雜,壓樁的擠土效應、預鑽孔取土深度取值不當、持力層面起伏變化過大等因素,都會引起樁端參差不齊。相鄰基樁樁底標高差異過大,樁底高的基樁樁端應力對低樁端的基樁產生側向影響是肯定的,問題在於這種差異值達到多少時,影響才會產生,而且影響有多大,因涉及的因素很多,無法界定和估算,需要進行研究和完善。否則,機械地一律採用周邊補樁的辦法來處理,顯得依據不足,也使工程造價提高,造成浪費。
(3)樁頂短接樁。這種情況,一般都在基坑開挖後進行,所以接樁質量不易保證,對結構抗震也極為不利。