在工程实践中常见有静载试验中桩头被压坏的现象,其实这是试桩桩头没做处理或处理不当所致。
如:桩帽不平、桩顶千斤顶接触不平整引起应力集中; 桩帽中心与桩身中心不在同一铅垂线上; 桩顶混凝土再处理后强度过低;桩帽与桩身结合处强度不够;桩顶未加钢板围裹或未设箍筋等,由此导致桩头先行破坏,静载试验被迫终止。
很明显,这种由于试验处置不当而引发无法真实评价单桩承载力的现象是应该而且完全可以杜绝的。
桩头破坏的5大成因与规范对策
● 桩帽不平/千斤顶接触不良
承压板需刚度≥10mm钢板,用中粗砂找平,平整度偏差≤2mm
● 桩-帽轴线偏心
经纬仪校准桩身中轴线,偏心距≤1%桩径(预制桩倾斜度≤1%)
● 混凝土强度不足
桩头混凝土强度提高1-2级(≥C30),掺早强剂缩短养护期
● 桩-身结合部薄弱
灌注桩接桩时凿除浮浆至新鲜混凝土面,结合部加焊环形钢板(厚≥5mm)
● 箍筋/护筒缺失
距桩顶1倍桩径内设3-5mm钢板围裹,或1.5倍径内加密箍筋(间距≤100mm)
分类型处理方案
预制桩 vs 灌注桩
1. 预制桩(含预应力管桩)
● 无损桩头:清理桩顶后直接加载,千斤顶承压板需覆盖全断面
● 破损桩头:
截桩处理:用割桩机精准切割,严禁大锤横向敲击(易引发隐性裂缝)
填芯加固:填芯高度1-2m,内置Φ12钢筋笼,C30微膨胀混凝土灌注
箍固措施:桩头套5mm厚钢护筒,焊接锚固筋抗侧向崩裂(PHC桩必备)
2. 灌注桩
● 钢筋加强:桩顶设2-3层钢筋网片(间距60-100mm),主筋通长至保护层下
● 护筒强化:钢护筒与桩体浇注一体,护筒高度=1.5倍桩径(抗压桩)或2倍桩径(抗拔桩)
● 标高控制:桩顶超设计标高时凿至新鲜混凝土面,不足时用同级混凝土接高
(1)试桩的成桩工艺和质量控制标准应和工程桩一致,为缩短试桩养护时间,混凝土等级可适当提高,或掺入早强剂。在浇注混凝土时应留置抗压试块,同条件养护。
(2)试桩顶部高出试桩地面的长度应满足安装沉降量测仪表的需要,一般不宜小于600mm。为使试桩受力条件与设计条件相同,试桩地面宜与承台底标高一致。试桩的倾斜度不应大于1%。
(3)试桩顶部一般应予加强。对于预制桩,桩顶未受损坏时可不作处理,但当桩遭到损坏时,应清理桩头,宜按原设计修复。对于预应力混凝土管桩,宜采用钢板或夹具箍固桩头等方法,进一步加固桩头;对于经过截桩处理的预应力管桩,可采用填芯处理,填芯高度h一般1~2m,可放置钢筋也可不放钢筋,填芯用的混凝土宜接C25~C30配制。预应力管桩的截桩,推荐采用割桩机切割或用手锤人工凿除,钢筋用气割割齐。严禁用大锤横向敲击或机械力强行推断。经过截桩处理的预应力管桩,桩头应进行处理,否则静荷载直接作用在桩头钢筋上,造成钢筋屈服弯曲,桩头破碎;对于灌注桩,可在桩顶配置2~3层加密钢筋网,设置箍筋或用薄钢板圆筒做成加劲护筒与桩顶混凝土浇成一体。
桩头的处理
① 混凝土桩应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土。
② 桩头顶面应平整,桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合。
③ 桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下,各主筋应在同一高度上。
④ 距桩顶1倍桩径范围内,宜用厚度为3~5mm 的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋,间距不宜大于100mm。桩顶应设置钢筋网片2~3层,间距60~100mm。
⑤ 桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1~2级,且不得低于C30。
⑥ 对于工程桩验收检测,当桩身荷载水平较低时,允许采用水泥砂浆将桩顶抹平的简单桩头处理方法。
⑦ 对于锚桩,桩头应预留出足够主筋长度。管桩可进行插筋填芯处理。
有关建议
① 静载试验前桩头宜用中粗砂找平。
② 桩头中轴线与桩身中轴线应重合,否则导致偏心加载。对于桩头严重扩径等桩位中心无法准确定位的情况,可采用经纬仪准确定位。
③ 需同时摆放多个千斤顶的桩头,宜制成矩形,尺寸依干厅顶的摆放形式确定,并按钢筋混凝土结构件进行强度验算。
静载试验前3大关键检查项
几何对中校准
● 多千斤顶布局时桩头改制矩形承台,经钢筋混凝土强度验算(安全系数≥2.0)
● 经纬仪复核桩-顶轴线,偏心误差>5mm需重新调整
混凝土强度确认
● 同条件养护试块强度≥设计值120%,预应力管桩填芯混凝土≥C30
接触面处理
● 承压板下铺20mm中粗砂层(消除微观不平)
● 堆载平台支墩地基承载力需≥1.5倍反力(防沉降偏位)
桩头处理不是“修修补补”,而是承载力数据的第一道保险丝——90%静载事故源于细节疏忽,100%精准处理方能兑现地下巨桩的真正实力。