有黏结后张预应力钻孔灌注桩施工技术
郑秀娟，王定乾'，终林，李超”，杜冰，陈教宜
（1.天津市建筑科学研究院有限公司，天津300193；2.天津市建筑设计院，天津300074）
[摘要】有霜结后张预应力钻孔灌注桩技术是针对沿海地区环境，解决建筑物上浮的抗拔桩问题.当前，抗拔桩设 计一般采用普通钻孔灌注桩或预制混凝土桩，普通钻孔灌注桩作为抗拔桩，配篇率高、安全性和耐久性低：预制混凝土桩造价高、工期长、安全性低.有黏结后张预应力钻孔灌注桩技术实现了在原来普通钻孔注桩中加人高强预应力钢筋的工艺，形成了一整套后张预应力钻孔灌注桩施工方法，实现了桩体下端锚固，降低了抗拔的普通钻孔灌注桩配筋率，解决了一般抗拔桩安全性低的实际问题，提高地下结构的裂缝控制等级和结构的耐久性.通过有 黏结后张预应力施工工艺的实施，保证了预应力筋、普通钢筋和混凝土的协同工作.
[关键词]桩基础；钻孔灌注桩；预应力；裂缝；施工技术
[中图分类号]TU753.1 [文献标识码]A
[文章编号】1002-8498（2015）09-0098-04
ConstructionTechnology ofPost-tensioned Prestressed Bored Cast-in-situ Pile
(1.Tianjin Academy of Building Research Co. Lad. Tianjin 300193 China;2.Tianjin Architecture Design Inutituse Tianjin 300074 China)
Abstract: The technique of post-tensioned prestressed bored cast-in-situ pile is due to the coastalenvironments and it was aimed to solve the rising problem of uplift pile. Engineers often use bored piles and precast concrete piles when encountering these situations. Considering of the up-lift piles normaldesignation are most has a high ratio of reinforcement and a low ratio of safety and durability anotherproblem is the high cost and long time limit of the project. Based on techniques of mon concretebored piles post-tensioned prestressed bored cast-in-situ pile was used by adding the high strengthprestressed steel bars. It was eventually developed a whole construction method with the anchorage of pile of bottom and low ratio of steel bars of mon concrete bored piles. And the problems of mon upliftpile safety the higher level of underground crack control and the durability of structure were also solved.The coordination of pre-stressed steel bars mon steel bars and the concrete was also guaranteed.
Key words:piles; bored piles; prestressing; cracks; construction
近年来，随着国民经济和城市建设的日益发现的设计.依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008料多采用钢筋混凝土，这种材料是带裂缝工作的，级裂缝控制等级，桩身应设置预应力筋；对于一般在拉力作用下，钢筋混凝土的微裂缝会扩展、贯通，要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级，桩身宜设置导致结构构件抗渗能力降低，钢筋易被地下水腐预应力筋”.目前，桩身预应力筋的设置包括预应 力管桩和现在正在研制的钻孔灌注桩预应力施工方法.预应力管桩可以作抗拔桩，但是因为预应力位、地下水高腐蚀地区的抗浮间题，一般采用抗拔管桩在桩头与结构基础连接部位节点薄弱，一些地区发生过事故，所以一般不采用预应力管桩作为抗 拔桩.
蚀，材料强度降低，基础抗拉能力减弱.
要解决地下建筑物的上浮，特别是沿海高水桩来解决问题，并进行减缓裂缝出现或防止裂缝出
1有黏结后张预应力灌注桩概况
在基础抗拔桩内设高强预应力钢绞线，能充分
利用高强预应力筋的抗拉特性及混凝土抗压特性，①通过预压应力使混凝土抗裂性能提升：②由于该区混凝土开裂的程度，甚至达到不开裂的目的.
用预制预应力管桩，由于预制预应力管桩的主筋为 预应力钢棒，脆性较大，在与上部结构的连接中，采用法兰焊接等方式，容易发生脆性断裂等问题，预制预应力管桩的应用受到限制：②采用高强预应力钢绞线置于普通钻孔灌注桩中，但是该桩型目前没有解决预应力钢筋的下端锚固问题.
天津市建筑科学研究院有限公司针对该问题，提出钻孔灌注桩的后张预应力技术解决方案.提出高强预应力钢绞线的下端错固工业化锚具方法，降低了基础桩的配筋率，提高桩身混凝土的抗裂性能，增加结构的耐久性和安全性，降低工程成本和 能源消耗，达到节能减排的效果.该方案在天津市3个工程中得到应用，成功率为100%，质量安全性得到验证.
钢筋混凝土钻孔灌注桩基础上，使用高强预应力钢 有黏结后张预应力混凝土钻孔灌注桩是在原绞线和钢导管替代部分钢筋，最终制成的含高强预应力钢绞线的钢筋混凝土桩.该桩型的钢筋笼由普通钢筋和钢导管组成.按照一般钻孔灌注桩的成后，待桩身混凝土强度达到设计要求，将高强预 施工方法进行钢筋笼下放及混凝土浇筑.成桩完应力钢绞线沿钢导管插人桩体，底端实现专利错固.然后在桩体上端对高强预应力钢绞线进行后张拉及锚固，对钢导管内进行后注浆封堵，实现高应力钻孔灌注桩的施工. 强预应力钢绞线与桩体的有黏结连接，实现后张预
该桩型预应力施加方式可以按照设计要求设置高强预应力钢筋的长度.对于直径大、桩长大的钻孔灌注桩，由于其受拉部位位于桩身上部，故仅需在预计拉力较大的长度内设置高强预应力钢纹 线即可.有黏结后张预应力钻孔灌注桩为摩擦桩，借助桩身混凝土的预压力解决混摄土抗拉强度较小的问题.经预先对桩身混凝土施加预压应力，使桩体混凝土在服役前产生预加压应力来全部或部分抵消桩体受到的上拔力.
后张预应力灌注桩技术主要解决了3方面问预应力钢绞线与普通钢筋及混凝土的协同工作问根，桩长15.5m，柱径均为600mm.题：③钢绞线的通长问题，即实现钢筋笼的分节 连接.
力施加.该技术解决了抗拔桩的3个关键技术：型设2根试验桩，试桩前应做小应变检测.
弥补混凝土抗拉承载力低的不足，推迟或减小受拉技术对高强预应力钢筋采用后灌浆保护，提高其抗腐蚀性和耐久性；③上端错固位置设置方便，可以现阶段，桩的预应力筋设置一般分为2种：①采设置在桩端或承台底板，便于施工.后张预应力钻孔灌注桩采用的施工工序与传统钻孔灌注桩施工工序相似，只增加对高强预应力钢绞线的张拉锚固 及后灌浆技术，保证高强预应力钢绞线与灌注桩桩体的有黏结连接，更好地实现钢绞线与桩身混凝土的协同工作.
2工程应用
况及受荷特点，探讨预应力钻孔灌注桩的具体施工 为研究后张预应力钻孔灌注桩的实际工作情方法，课题组在天津某工程中进行了普通钻孔注桩及后张预应力钻孔灌注桩的现场原型对比验证性试验.
2.1场地情况
依据勘察报告，勘察期间地下水初见水位埋深为1.1~1.9m，稳定水位埋深为0.9-1.7m.对本工程有直接影响的主要为潜水，以大气降水方式补给，大气蒸发方式排泄为主.根据勘察报告水质分析，本场地环境类别为Ⅲ类，按环境类型水和地层 渗透性水对混凝土结构的腐蚀性评价，本场地地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，腐蚀介质为SO，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具有弱腐蚀性，干湿交替条件下具有中等腐蚀性，腐蚀介质为C1”.
2.2试验桩设计
依据场地地质条件，在干湿交替条件下，该场地地下水对钢筋混凝土结构的钢筋具有中等腐蚀性，依据勘察报告和规范，并结合实际工程上部荷载要求，预应力钻孔灌注桩宜采用C40，4600，桩长L=15.5m，普通钻孔灌注桩宜采用C35，$700， L=15.5m.其中裂缝控制等级为一级，桩身不产生拉应力时，600预应力桩宜配置6根预应力筋.裂缝控制等级为二级，桩身产生拉应力小于混土抗拉强度标准值时，$700普通桩和$600预应力桩宜配置4根预应力筋.
2.3实际试验桩型及配筋设计
结合实际工程应用、施加预应力与否以及加载
桩型如图1所示.其中桩径均为600mm，普通灌注 桩型设计配筋及造价如表1所示，整体尺寸与通过对钻孔灌注桩施加预应力，实现桩体预应桩的裂缝控制等级只能采用三级裂缝控制，每种桩
表1实际配率、钢筋用量及造价
Table 1The actual ratlo of steel bars amount and cost
序号 基桩形式 配筋情况 抗拔极限承载力 裂缝等级钢筋用量/1 钢 节省 受力状态标准值/N 造价/元 造价Y2(C40 4600 L=15.5m) 4420 46*15.2 1 030 三级 0.221 1 557.5 40% oa-on2MPa. 注浆完成后，高强预应力钢绞线、水泥基灌浆料、钢导管和普通钢筋、混凝土协同工作，实现后张有黏结预应力钻孔灌注桩施工.
通钢筋及钢导管，钢导管焊接采用套焊方式，焊接 完整个截面后，下放第2节钢筋笼，如此反复，直至整个钢筋笼下放至孔底设计标高处.
3）钢筋笼下放就位后，打开钢导管上口，向钢导管内注满清水，验证钢导管联通且无渗漏.钢筋笼下放完毕后，须确保钢筋笼位置在孔口中心.
4静载试验结果
由表2可见，普通桩和预应力桩的上拔量均为2~ 采用普通桩及抗拔静载试验结果如表2所示，3.5mm，说明普通钻孔灌注桩及预应力钻孔灌注桩均未出现裂缝，且预应力钻孔灌注桩的实际应用效果可以替代普通钻孔灌注桩，且能节约大量钢材.
4）密封钢导管密封时，应考虑高强预应力钢绞线在钢导管内的长度，保证钢导管高于一般钢筋笼的上部，必须防止浇筑混凝土时泥浆或混凝土进人钢导管内部.
孔灌注桩施工方法.浇筑时严禁踏压碰撞高强预 5）浇筑混凝土混凝土灌注采用现行通用钻应力钢绞线保护管、支撑架以及端部预埋件.浇筑混凝土成桩后即可清理场地.
5结语
有黏结后张预应力钻孔灌注桩技术是将无黏结高强预应力钢绞线锚固在专利锚编作为预应力钢绞线下端固定端，利用钢导管分节焊接钢筋笼解决高强预应力钢绞线整体性问题.成桩后待桩身 达到规定强度，在桩顶对高强预应力钢绞线进行张拉及锚固，使桩身混凝土结构处于预压状态，完成后张预应力钻孔灌注桩的施工.高强预应力钢绞线张拉完成后，综合利用钢导管，进行高压灌浆，实现高强预应力钢绞线的有黏结工作，保证高强预应 力钢绞线与普通钢筋及混凝土的协同作用，提高基础桩的使用寿命及耐久性.后灌注的水泥浆保护预应力钢筋不受腐蚀，保证高强预应力钢绞线的张拉效果及张拉应力，减少预应力损失，使预应力的发挥更加充分.
6）插人高强预应力钢较线成桩完成后，混凝挖至设计标高）保证钢导管高于混凝土桩、承台表 土强度达到设计强度的60%，（如有基坑时，基坑开面及设计标高，用水（或空气）清孔，将桩体内钢管孔道疏通，然后将高强预应力钢绞线穿人钢筋笼内的钢导管中，高强预应力钢绞线底端锚固于桩体底部的专利锚具内.
3.3高强预应力钢筋张拉和上端锚固
张拉设备采用穿心式千斤顶，校验时千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致.张拉前必须对张拉适用期、构件端部预埋件、混凝土等 进行核对和全面检查.高强预应力钢绞线张拉端的设置应符合设计要求；高强预应力钢绞线的张拉顺序应符合设计要求.当设计无具体要求时，可采用分批对称张拉.
参考文献：
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的内缩量应符合设计要求.高强预应力钢绞线张 在锚固阶段，张拉端锚具和高强预应力钢绞线拉完毕应及时检查张拉记录及锚固情况，经认可后，方可切断和封锚.宜采用砂轮锯或其他机械方法切断超长部分的高强预应力钢绞线.
3.4有黏结后注浆施工
后张预应力钻孔灌注桩技术采用的后注浆（可采用压力灌浆灌人水泥净浆）注人钢导管.注浆液
