淺析鋼筋混凝土錘擊沉樁施工

胡紅梅

摘要:近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)足發(fā)展和建筑施工技術(shù)水平的不斷提高,高層建筑大量出現(xiàn),與之相應(yīng)的深基礎(chǔ)也迅猛發(fā)展起來(lái)。鋼筋混凝土預(yù)制樁(簡(jiǎn)稱(chēng)預(yù)制樁)是運(yùn)用比較多的一種樁型。文章從打樁的方法、樁頂碎裂、樁頂位移、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等方面,分析了錘擊沉樁施工過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題及防治措施。

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土;預(yù)制樁;鉆孔灌注樁;錘擊沉樁

中圖分類(lèi)號(hào):TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0150-02

鋼筋混凝土預(yù)制樁因其能夠按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)大批量工廠制作,樁身強(qiáng)度、質(zhì)量都能得到保證,具有結(jié)構(gòu)合理、承載力較高、易施工等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)在各種重大基礎(chǔ)工程中得到廣泛的應(yīng)用。

某高速公路立交橋,橋墩基礎(chǔ)全部采用樁基礎(chǔ),其中除少量為鉆孔灌注樁外,大部分是45cm×45cm鋼筋混凝土預(yù)制樁?，F(xiàn)就本工程施工經(jīng)驗(yàn),談?wù)勪摻罨炷令A(yù)制樁沉樁技術(shù)。

一、錘擊沉樁施工

(一)設(shè)備

1.樁錘。樁錘是對(duì)樁施加沖擊,將樁打入土中的主要機(jī)具。樁錘主要有落錘、蒸汽錘、柴油錘和液壓錘,目前應(yīng)用最多的是柴油錘。(1)落錘落錘構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便,能隨意調(diào)整落錘高度。輕型落錘一般均用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉升施打。落錘生產(chǎn)效率低、樁身易損失。落錘重量一般為0.5~1.5t,重型錘可達(dá)數(shù)噸。(2)柴油錘柴油錘利用燃油爆炸的能量,推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊進(jìn)行錘擊打樁。柴油錘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便,不需從外部供應(yīng)能源。但在過(guò)軟的土中由于貫入度過(guò)大,燃油不易爆發(fā),往往樁錘反跳不起來(lái),會(huì)使工作循環(huán)中斷。另一個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)造成噪音和空氣污染等公害,故在城市中施工受到一定限制。柴油錘沖擊部分的重量有2.0t,2.5t,3.5t,4.5t,6.0t,7.2t等數(shù)種。每分鐘錘擊次數(shù)約40~80次。可以用于大型混凝土樁和鋼管樁等。(3)蒸汽錘蒸汽錘利用蒸汽的動(dòng)力進(jìn)行錘擊。根據(jù)其工作情況又可分為單動(dòng)式汽錘與雙動(dòng)式汽錘。單動(dòng)式汽錘的沖擊體只在上升時(shí)耗用動(dòng)力,下降靠自重;雙動(dòng)式汽錘的沖擊體升降均由蒸汽推動(dòng)。蒸汽錘需要配備一套鍋爐設(shè)備。單動(dòng)式汽錘的沖擊力較大,可以打各種樁,常用錘重為3～10t。每分鐘錘擊數(shù)為25～30次。雙動(dòng)式汽錘的外殼(即汽缸)是固定在樁頭上的,而錘是在外殼內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。因沖擊頻率高(100～200次/min),所以工作效率高。它適宜打各種樁,也可在水下打樁并用于拔樁。錘重一般為0.6～6t。(4)液壓錘液壓錘是一種新型打樁設(shè)備,它的沖擊缸體通過(guò)液壓油提升與降落。沖擊缸體下部充滿氮?dú)?當(dāng)沖擊缸下落時(shí),首先是沖擊頭對(duì)樁施加壓力,接著是通過(guò)可壓縮的氮?dú)鈱?duì)樁施加壓力,使沖擊缸體對(duì)樁施加壓力的過(guò)程延長(zhǎng),因此每一擊能獲得更大的貫入度。液壓錘不排出任何廢氣,無(wú)噪音,沖擊頻率高,并適合水下打樁,是理想的沖擊式打樁設(shè)備,但構(gòu)造復(fù)雜,造價(jià)高。

用錘擊沉樁時(shí),為防止樁受沖擊應(yīng)力過(guò)大而損壞,力求采用“重錘輕擊”。如采用輕錘重?fù)?錘擊功能很大一部分被樁身吸收,樁不易打入,且樁頭容易打碎。

2.樁架。樁架是支持樁身和樁錘,在打樁過(guò)程中引導(dǎo)樁的方向,并保證樁捶能沿著所要求方向沖擊的打樁設(shè)備。樁架的形式多種多樣,常用的通用樁架(能適應(yīng)多種樁錘)有兩種基本形式:一種是沿軌道行駛的多能樁架;另一種是裝在履帶底盤(pán)上的樁架。

3.動(dòng)力裝置。動(dòng)力裝置的配置取決于所選的樁錘。當(dāng)選用蒸汽錘時(shí),則需配備蒸汽鍋爐和卷?yè)P(yáng)機(jī)。

(二)打樁的方法

打樁機(jī)就位后,將樁錘和樁帽吊起,然后吊樁并送至導(dǎo)桿內(nèi),垂直對(duì)準(zhǔn)樁位緩緩送下插入土中,垂直度偏差不得超過(guò)0.5%,然后固定樁帽和樁錘,使樁、樁帽、樁錘在同一鉛垂線上,確保樁能垂直下沉。在樁錘和樁帽之間應(yīng)加彈性襯墊,樁帽和樁頂周?chē)闹軕?yīng)有5～10mm的間隙,以防損傷樁頂。

打樁開(kāi)始時(shí),錘的落距應(yīng)較小,待樁入土至一定深度且穩(wěn)定后,再按要求的落距錘擊。用落錘或單動(dòng)汽錘打樁時(shí),最大落距不宜大于1m,用柴油錘時(shí),應(yīng)使錘跳動(dòng)正常。在打樁過(guò)程中,遇有貫入度劇變、樁身突然發(fā)生傾斜、移位或有嚴(yán)重回彈、樁頂或樁身出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或破碎等異常情況時(shí),應(yīng)暫停打樁,及時(shí)研究處理。

如樁頂標(biāo)高低于自然土面,則需用送樁管將樁送入土中時(shí),樁與送樁管的縱軸線應(yīng)在同一直線上,拔出送樁管后,樁孔應(yīng)及時(shí)回填或加蓋。

多節(jié)樁的接樁,可用焊接或法蘭錨接。目前焊接接樁應(yīng)用最多。接樁的預(yù)埋鐵件表面應(yīng)清潔,上、下節(jié)樁之間如有間隙應(yīng)用鐵片填實(shí)焊牢,焊接時(shí)焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿,并采取措施減少焊接變形。接樁時(shí),上、下節(jié)樁的中心線偏差不得大于10mm,節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于1‰樁長(zhǎng)。

二、常見(jiàn)的問(wèn)題及防治措施

(一)樁頂碎裂

1.現(xiàn)象。在沉樁過(guò)程中,樁頂裂縫出現(xiàn)混凝土掉角,碎裂坍塌、樁頂鋼筋網(wǎng)片外露,主筋扭曲。

2.預(yù)防措施。(1)沉樁前應(yīng)對(duì)樁質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查驗(yàn)收,對(duì)不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求的樁不予驗(yàn)收;(2)合理選擇樁錘和安排沉樁順序,發(fā)現(xiàn)貫入度很小,甚至幾百錘無(wú)貫入的情況,要立即停擊,查明原因;(3)樁帽與樁頂?shù)慕佑|面一定要平整,并經(jīng)常檢查。插樁要垂直,隨時(shí)檢查樁墊、錘墊,如失效及時(shí)更換;(4)當(dāng)設(shè)計(jì)要求沉樁進(jìn)入堅(jiān)硬持力層較深時(shí),宜將上節(jié)樁混凝土強(qiáng)度提高一等級(jí)或在樁頂設(shè)置鋼帽或在樁頂部分澆筑鋼纖維混凝土。

3.治理方法。(1)樁錘選擇不當(dāng)時(shí),應(yīng)換用合適的樁錘;(2)發(fā)現(xiàn)樁頂破碎時(shí),應(yīng)立即停止沉樁,查明原因,不嚴(yán)重時(shí),更換并加厚樁墊,然后再繼續(xù)沉樁,在沉樁過(guò)程中發(fā)現(xiàn)樁頂嚴(yán)重破碎,應(yīng)維修樁頭,待強(qiáng)度達(dá)到后繼續(xù)沉樁。

(二)樁身斷裂

1.現(xiàn)象。沉樁過(guò)程中,樁身突然傾斜樁頂位移,當(dāng)樁尖處土層無(wú)特殊變化,而貫入度突然增加,同時(shí)當(dāng)樁錘跳起后,樁身隨之出現(xiàn)回彈現(xiàn)象。

2.預(yù)防措施。(1)嚴(yán)格控制樁質(zhì)量,確保樁體強(qiáng)度,樁尖與樁身在同一軸線上;(2)吊樁時(shí),起吊均勻平衡,按設(shè)計(jì)設(shè)置吊環(huán);(3)選用適當(dāng)樁錘并控制落距,保證緩沖墊均勻受力,厚度適當(dāng)并經(jīng)常檢查更換;(4)每一節(jié)樁的長(zhǎng)細(xì)比不宜過(guò)大,一般不超過(guò)30。

3.治理方法。出現(xiàn)斷樁時(shí),應(yīng)會(huì)同有關(guān)人員共同研究處理方法。根據(jù)工程地質(zhì)條件,上部荷載及樁位處的結(jié)構(gòu)部位,應(yīng)確定補(bǔ)樁方法。

(三)樁身跳動(dòng)、樁身回彈

1.現(xiàn)象。(1)沉樁過(guò)程中樁身反復(fù)跳動(dòng),貫入度很小或基本不下沉,樁錘或替打樁回彈;(2)已沉入的樁,在鄰近樁沉入時(shí),產(chǎn)生較大上浮。

2.預(yù)防措施。(1)遇到地下障礙物,應(yīng)將其排除,如埋置過(guò)深無(wú)法排除時(shí),則變更樁位;(2)合理布置和安排沉樁順序,嚴(yán)格控制沉樁速度。

3.治理方法。入土不深時(shí),可將樁拔出,排除障礙物后再重新沉入。

(四)樁頂位移

1.現(xiàn)象。沉樁過(guò)程中相鄰的樁產(chǎn)生橫向位移或樁身上浮。

2.預(yù)防措施。(1)施工前應(yīng)將一切障礙物清除干凈;(2)根據(jù)地基土性和工程環(huán)境資料,確定合理的打樁順序。

三、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

1.垂直樁傾斜度不大于1%,且不得同向傾斜。

2.接樁焊接焊縫質(zhì)量按二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)控制,除進(jìn)行外觀檢查外,用超聲波對(duì)5%的接縫進(jìn)行抽檢,并根據(jù)質(zhì)量情況調(diào)整抽檢百分率。

3.樁身質(zhì)量按樁總數(shù)的20%做小應(yīng)變檢測(cè),按樁總數(shù)的5%做大應(yīng)變檢測(cè)。

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