淺析鋼管樁的沉樁施工工藝

賀傳璞

摘要:隨著我國經濟實力的不斷增強,高層、超高層建筑不斷涌現,鋼管樁應用前景變的十分廣闊。為此,對鋼管樁的沉樁施工技術進行了分析和研究就有了現實重要意義。本文介紹了鋼管樁的沉樁施工工藝,并對沉樁公害的防護措施進行了探討。

關鍵詞:沉樁施工;鋼管樁;防護措施

1鋼管樁的特點

規格眾多,選擇性強。目前定型生產的鋼管樁直徑有316-2500mm,有近幾十種規格,壁厚6.5-25mm,且同管徑有多種壁厚,可根據受力情況,選用幾種合適的規格同時使用,使強度充分利用,以滿足安全經濟要求。

承載能力大。鋼管樁目前大多采用1%號低碳鋼,材料的抗壓、抗拉、抗剪強度很高,加工成鋼管后抗彎能力很強,在持力層好的地質情況下選用,可以大大地發揮其受力特性,提高單樁承載力,減少布樁數量、縮小基礎承臺尺寸。

樁長容易調整,經濟效益高。鋼管樁常規每節長6m,采用焊接接長,當持力層埋深變化時,根據沉樁實際情況可以任意切割或焊接,切割部分還可以接到其它鋼管樁上,不會象其它樁型造成浪費,并可以準確控制樁頂設計標高,對施工極為有利。

擠土有限。鋼管樁大多采用敞口式,加之管壁薄,壓樁過程中土可以進入樁身,形成土塞效應,從而降低擠土和表土隆起,減小土的擾動,降低對場地周邊設施的影響。并可以在小面積場地上進行非常密集的施工。

2鋼管樁的沉樁施工分析

2.1施工順序安排原則

制定施工順序前應對工程性質、地質資料、樁的特點樁的規格、布局情況、密度、工程量,地貌環境、設計要求、工程期限以及擬采用的施工機械等等予以切實掌握,綜合分析,然后規劃打樁施工。

由于大量樁體的逐漸打入土中,造成地基的壓縮,土密度的增高,樁周圍的土向側向及垂直方向位移,形成打樁場地的沉陷或者隆起,而且波及的范圍較廣鋼樁的截面積較小,鋼管樁下端開口,與其它打入式實心樁體相比,擠土量較其它類型實心樁為小,但畢竟仍存在一定的擠土量,這些擠土影響,也會造成已打好樁的位移,和對周圍地下管線及建筑物的危害。因此,合理安排鋼樁施工順序,將有利于保證樁的施工質量與打樁進度。這對樁數多、樁距密的群樁基礎尤為重要。

選擇施工順序的基本原則是:

對樁數少的基礎或條形基礎:先長樁后短樁;先實心樁后空心樁;先小直徑樁后大直徑樁。

對樁數多、樁距密的群樁除遵照上述原則外,尚須注意:先打中間樁,逐漸向外圍擴展;往后退打;處于樁機回轉半徑范圍內的樁可安排在同一流水范圍內;樁機運行路線較短,移動次數少;樁機下鋪設的厚鋼板要布置得當,盡可能做到多留出些樣樁數,減少倒運鋼板作業。

2.2沉樁施工

2.2.1鋼樁的堆放

鋼樁應予以妥善堆放保存。場地要平坦,大型車輛能夠直達,場地低洼處要在擱支點下方做人工加固(鋪道碴、墊道木等)。四周挖排水溝。鋼樁應按規格分別堆放(即上節樁、中節樁、下節樁),這樣配套運輸方便。堆放支點以不使鋼樁產生變形為原則,一般堆疊層數為三層(高度在2m以內),支點用枕木為妥,鋼管樁堆放時,為了防止底層的樁滾動,應在枕木支點的兩側各用木楔塞牢。H型鋼樁堆放時,所有上下支點應設置在同一垂線上。

鋼管樁的現場堆放,應放在樁機起吊范圍之內。由于鋼樁起吊采用一點吊,要求所有樁頂端應朝向樁機,并按打入的先后次序逐根排列,離樁頂端3m附近的下方用道木墊高,便于穿鋼絲繩起吊。

2.2.2樁的就位

移動打樁機至樁位,少量位置的調整可用旋轉樁機或頂升導桿滑塊來實現。鋼樁起吊前,需對每節樁作詳盡的外觀檢查,尤其要注意鋼管樁的橢圓度,H型鋼樁的端面正方度,并作好記錄,符合要求者,方準起吊。鋼樁可采用一點起吊,使樁頂套入樁帽之中。把樁底端對準石灰線插正。H型鋼樁外圍呈矩形,樁的布置又有方位要求,務必縱橫兩個方向插正。在樁機的正前方和側面呈直角方向用二臺經緯儀監控導桿的垂直度,使樁錘、樁帽及樁身成一垂線。

2.2.3 打鋼樁

鋼樁的打入精度與下節樁的就位位置和垂直度密切相關。由于樁、樁帽及錘的自重,下節樁會自行逐漸沉入土中,這一自沉進程應控制緩慢進行,待穩定后再行錘擊,最初階段即使用錘擊,亦宜使柴油錘處于不燃燒燃料的空打狀態。在此期間,要隨時跟蹤觀測沉樁質量情況,發現問題,立即設法糾正,必要時需把樁拔出重新插正,并采取強制措施按預定軌跡下沉。

待確認下節樁的沉樁質量良好后,再轉入正常的連續錘擊,直至將鋼樁錘擊到其頂端高出地面約60-80cm時停止錘擊,以備接樁。

鋼樁沉樁的基本要求:對每一根樣樁進行測量復核;樁機導桿垂直,錘、樁帽和樁成同一垂直線,并與導桿平行;對特殊要求的工程,為做到垂直度精確,可將導桿底端加以頂住,防止起吊錘時導桿前傾;長徑比比較大且易產生扭轉的樁(特別是H型鋼樁),宜在樁機導桿底端裝活絡抱箍。考慮H型鋼樁施工特點,抱箍能開啟或閉合,同時能適應x和Y方向的變位均可使用。

穿越中間硬土層。為充分發揮樁材的強度,設計要求的鋼樁往往很長,樁底端選擇在標準貫入擊數N值大于50,埋深較厚的砂土層,以期取得較高的單樁承載能力,并減少建筑物的沉降。在深長樁施工中,常會遇到中間硬土層,這對設計和施工來說,需要認真考慮打樁穿透的可能性。根據目前打樁機械性能和鋼樁承受錘擊應力的容許范圍,通常鋼樁施工穿透中間硬層的可能性可作如下判斷:中間硬土層在地表下20m左右時,容易穿透;N值為50以上的砂層,厚度大于5mm,穿透較困難;中間硬層以下的下臥層為軟土層,則穿透硬層是容易的。為有利于穿透中間硬土層,可在樁底端預先焊一加強箍效果較好。

沉樁注意事項:樁在打入過程中,盡量避免長時期的停歇中斷;超長鋼樁施工,必須選用重錘,但應控制樁材的錘擊應力;大口徑的鋼管樁,若打至持力層有困難時,除采用樁底端加箍外,也可在沉樁過程中把管內上芯設法取出等綜合工法,也能取得較好效果。

3沉樁公害的防護措施

在飽和軟土地基中進行打樁,因土體發生垂直和水平方向的變位,孔隙水壓力的增高,常使鄰近建筑物和地下管線等遭受不同程度的損壞,成為一種公害。因此,在掌握工程特點的前提下,應采取周密的防護措施,確保在打樁過程中,周圍建筑物和地下管線的安全。

防護措施大致有以下幾種:

合理安排打樁流程序。有針對性地設置鋼板樁圍護和防擠溝,減少淺層擠土影響,保護淺埋式地下管線和基礎是有效的。

打設塑料排水板,它由截面為4mm X 100mm的塑料芯板外加滌綸無紡布的濾水薄膜套構成,打樁擠壓時,水可從芯板和薄膜套之間的溝槽排出,設置深度約可達12-20m,間距lm,排距0.2m,呈梅花形布局,可以減少打樁引起的超靜孔隙水壓力。

敏感區域要時刻嚴格限制沉樁速率。

監測跟蹤。事先對周圍建筑物及地下管線進行設點,觀測所有布點因打樁而引起的水平或垂直位移值,每天測三次,以科學數據信息化指導打樁,調整打樁流水順序和控制沉樁速率。

盡量選用擠土量小的樁種和樁型。

參考文獻

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[2]曹俊堅,考慮圈梁空間作用的深基坑雙排樁支護計算方法研究,巖石力學與工程學報,2000.