沉樁基礎特點與施工方法

張薇

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 沉樁基礎的分類及特點

1.1 分類

沉樁按照其施工方法可分為:錘擊沉樁、錘擊沉樁輔以射水、振動沉樁、振動沉樁輔以射水、單純射水沉樁以及靜力壓樁等。

1.2 特點

預制樁按設計要求可在地面良好條件下進行制作，樁體質量高，可大量工廠化生產，加速施工進度。但只適用一般土地基，較難沉入堅實土層;沉樁過程有明顯的排擠土體作用，需考慮對鄰近結構的影響;運輸、吊裝、沉樁過程均應避免樁身的損傷。當上部結構荷載較大且比較集中，樁徑需求較大時，很難采用此種施工方式［1－3］。

2 沉樁基礎的施工

2.1 沉樁基礎施工準備

2.1.1 材料及機具

鋼筋混凝土樁(鋼樁)樁錘、射水設置(必須配合錘擊油印樁或震動油沉樁使用)樁架及輔助設備。

2.1.2 作業條件

1)選擇好樁錘類型，射水設置，樁架及輔助設備。

2)查明施工區(高空、地面、地下、水下)不無妨礙沉樁的障礙物，并及時處理。

3)檢驗預制樁的質量。

4)墩臺軸線的控制點，應設于不受沉樁或其他影響的地點并加標志。

5)檢驗在陸上或靜水區放樁時的樁基軸線位置與設計位置的偏差，樁的縱行和橫向的軸線位置允許偏差為2 cm;單排樁軸線位置允許偏差為1 cm。

6)打樁前，應在每根樁上用油漆劃出標記［4－6］。

2.2 沉樁基礎施工工藝

2.2.1 工藝流程圖

工藝流程圖見圖1。

2.2.2 工藝流程的描述

2.2.2.1 樁位放樣及控制

1)旱地施工時先釘出基礎中心線，在邊排樁位以外若干距離處釘木樁并設置縱橫兩向的定位樣板，在定位樣板上定出樁位的縱橫坐標。

2)在基坑內沉樁，可將定位樣板設立在圍堰或基坑支撐上。在潛水中沉樁時，定位樣板可設在腳手架上。

3)在水中沉樁＞4m時，用導向框架控制樁位，要求導向框架應有牢固支撐。也可用經緯儀交于上游一排迎水樁，再以迎水樁為準控制測設其他樁。

4)在夜間深水域沉樁時可采用激光經緯儀定位［7］。

5)放樁時特別是對迎水樁與橋中心線不對稱的樁群時，要詳細復核。

圖1 工藝流程圖

2.2.2.2 吊插樁

1)調插樁應將群樁的沉樁順序編號排好，一般自中間開始，向兩邊或四周進行，特別困難時要特殊設計。

2)起吊前應檢查樁上的配件如樁靴、樁箍及射水管、射氣管是否齊全。布置好吊點不得任意變動(一般仗長＜18m的用2吊點，＞18m的用3吊點，超過40m的樁可用4吊點)，在吊點上作好記錄捆好鋼絲繩。

3)起吊時樁身應平衡的離開小車或駁船。吊到一定高度(樁長一半加上0.5m時)，逐漸放松溜繩到樁身完全垂直為止。起吊過程中嚴禁樁身碰撞樁架。

4)吊插直徑1.2 cm，樁長40m的大口徑鋼筋管時，采用兩吊點起吊。由于偏移量過大，樁身過于重難于納入龍門［8－9］。

5)錘擊沉樁應沉完一根后，再插吊另一根。若在圍堰內沉樁有吊機吊插并有導框固定樁位時，可以連續吊插幾根，或將樁全部插好在逐根下沉。在松軟土中插斜樁時，應考慮樁向前移動中斜坡上插樁，沉樁前應把樁向坡上挪移些。

6)在群樁基礎中沉樁，先沉入的樁已將土擠緊，繼續插樁時樁位略靠已沉入的樁，挪移距離的大小應根據試樁情況考慮［10］。在深水急流中插樁應考慮水流及浮力的作用，宜向迎水方向上偏移一些，必要時可在上游假設臨時擋流設施，最好采用導框。

3 沉樁設備

3.1 錘擊沉樁

1)沉樁前檢查樁的出廠合格證，檢查樁的外觀質量，合格后方可適用每根樁應畫好尺寸，有接頭的法蘭盤的要求除銹去污，確定錘擊的樁，其射水孔可用鋼板電焊堵孔。

2)沉樁前應對樁架、樁錘、動力機械、射水管路、電纜等設備進行檢查。

3)柴油錘在沉樁前應將導向立柱調成垂直;用單動汽錘沉樁，開始必須嚴格控制樁錘的動能，保持樁的均勻下沉。

4)沉斜樁時，樁架應符合斜樁的坡度，插完樁錘壓于樁上仍需復測一次。保證每米偏斜誤差≤3 mm［11］。

5)開錘以后，墜錘或單動汽錘的落錘高度不宜超過0.5m。控制單動汽錘的落錘高度可采用汽錘落錘自動控制裝置;雙動汽錘降低汽壓減少每分鐘錘擊數;柴油錘控制供油量，減少錘擊能量。以后視樁的入土情況逐漸加大沖擊動能。達到樁的入土深度和沉入度都符合設計要求為止［12］。

6)在樁架高度，起吊設備能力和樁的結構強度等條件都許可，可在場地將樁節預先接好，一次起吊和下沉。在預品混凝土樁時，兩節樁必須成一條直線，彎曲不大于10mm。

7)就地接樁宜在下節樁頂露出地面或水面至少1m時進行，要求兩節樁的中軸線必須重合。

8)沉樁工作應一次沉到設計標高，不應中途停頓，樁帽內的硬板墊層要勤換。一般樁錘須備4個樁帽輪流修換。

9)沉好的基樁在未經過驗收和必要的沖擊實驗前，不得鋸斷樁頭。鋸斷樁頭最好不用大錘硬砸，以免震出裂縫，可用鋼抱箍或木抱箍將樁身在截鋸處箍緊，沿箍用小錘鑿開一條溝槽，然后再行擴大，截斷。截斷混凝土管樁亦可。

3.2 射水沉樁

1)水源應用清水。管路應盡量減少彎曲，力求勻順。按照計算長度配好射水管，安好接頭，裝上彎道，接通疏通管，進行通水實驗。

2)射水管裝上導向環，系好保險繩，插入即將起吊的管樁，然后在樁頂安鋼樁。

3)在吊插管樁時，隨管樁的起吊，要注意及時引送輸水膠管防止拉斷。

4)管樁插正立穩后，壓上樁帽及樁錘，吊樁鋼絲繩暫不揭開，即開啟水閥，射擊水沖刷樁尖下的土壤，使樁依靠自重下沉。地初可使用較小的水壓，具體數值視土質的軟硬而定。

5)下沉初期應控制和校正樁的方向并使樁緩緩下沉，可避免阻塞射擊水嘴。

6)樁身以射水自沉漸趨緩慢時，可開錘輕擊，但仍應繼續射水。如下沉又轉快可暫停錘擊。

7)樁身入土深度已能保持樁身穩定，可解開吊樁鋼絲繩，并逐步加大水壓和錘擊能量。

8)因接樁而拆卸射水管時，必須停水。9)射擊水沉樁周圍必須挖好排水溝。

4 施工中遇到的問題

在施工中，常遇到以下問題:

4.1 樁下沉困難

樁下沉逐漸緩慢，最后除樁身顫動，樁錘回跳外無其他現象，一般系射水對土層的摩阻力破壞不夠，此時不宜硬打，應增加射水量及壓力。如仍效果不大，可增加外射水，或改用較大的錘型。

4.2 樁忽然急劇下沉

在下樁的正常情況下，可能是樁穿過密實土層后進入軟土層，也可能射水時間過長，樁尖下沖過大，致使樁忽然下沉。如樁已沉到接近設計標高，則應考慮改變設計，將樁加深或加樁。

4.3 內射水管被頂起

射水管被頂起且樁頂大量往外涌水時，是射水嘴已被頂起縮入樁內的現象。應即停錘，繼續射水，并搖動射水管使勁下插。如樁入土不深，亦可將樁稍稍拔起，使射水管露出樁尖。若無法恢復正常時，應拔除射水管改為錘擊。

4.4 樁不下沉，樁內涌出大量清水

可能是射水管在樁內斷裂或漏水，應吊出射水管檢查修理。停止涌水，樁下沉極慢不下沉等。查明情況后，應檢修管路和機械設備;保持水源清潔和適當水位;開啟水泵的放氣閥放出空氣。

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