鋼管樁的沉樁施工技術(shù)探討

王忠民

摘 要：本文簡(jiǎn)要分析了鋼管樁的特點(diǎn)，并詳細(xì)闡述了鋼管樁的沉樁施工技術(shù)，以期更廣泛的應(yīng)用鋼管樁。

關(guān)鍵詞：鋼管樁；沉樁；施工

1 鋼樁的類型與鋼管樁的特點(diǎn)

1.1 鋼樁的類型。工程常用的鋼樁有板樁、型鋼樁和鋼管樁蘭大類。

鋼板樁。鋼板樁的形式比較多，兩側(cè)帶不同形狀的子母接口槽。第一根板樁就位后，第二根樁則順前一根樁的側(cè)面槽口打入。這樣,許多板樁可沿河岸或海岸組成一個(gè)整體的板樁墻。也可將一組鋼樁樁形成圍堪，或作為基坑開挖的臨時(shí)支擋措施。

型鋼樁。最常用的型鋼樁的截面形狀是H型和I型。H型和I型鋼可用于承受垂直荷載或水平荷載。型鋼樁貫入各類地層的能力強(qiáng)，且對(duì)地層的擾動(dòng)小，屬于部分?jǐn)D土樁。當(dāng)打入樁的中心間距較小，為避免打樁過程引起地面隆起和側(cè)向擠動(dòng)，可采用H型鋼樁代替其它排土預(yù)制樁。

(3)鋼管樁。與其它類型的鋼樁比較，鋼管樁的貫入能力，抗彎曲的剛度，單樁承載力和接長(zhǎng)焊接等方面都有明顯的優(yōu)越性。

1.2 鋼管樁的特點(diǎn)。

規(guī)格眾多，選擇性強(qiáng)。目前定型生產(chǎn)的鋼管樁直徑316mm-2500mm，有近幾十種規(guī)格，壁厚6.5mm- 25mm，且同管徑有多種壁厚，可根據(jù)受力情況，選用幾種合適的規(guī)格同時(shí)使用，使強(qiáng)度充分利用，以滿足安全經(jīng)濟(jì)要求。

承載能力大。銅管樁目前大多采用1%號(hào)低碳鋼，材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度很高，加工成鋼管后抗彎能力很強(qiáng)，在持力層好的地質(zhì)情況下選用，可以大大地發(fā)揮其受力特性，提高單樁承載力，減少布樁數(shù)量、縮小基礎(chǔ)承臺(tái)尺寸。

樁長(zhǎng)容易調(diào)整，經(jīng)濟(jì)效益高。鋼管樁常規(guī)每節(jié)長(zhǎng)6m，采用焊接接長(zhǎng)，當(dāng)持力層埋深變化時(shí)，根據(jù)沉樁實(shí)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(huì)象其它樁型造成浪費(fèi)，并可以準(zhǔn)確控制樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，對(duì)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(jìn)入樁身，形成土塞效應(yīng)，從而降低擠土和表土隆起，減小土的擾動(dòng)，降低對(duì)場(chǎng)地周邊設(shè)施的影響。并可以在小面積場(chǎng)地上進(jìn)行非常密集的施工。

2 鋼管樁的沉樁施工技術(shù)。

2.1 施工順序安排原則。制定施工順序前應(yīng)對(duì)工程性質(zhì)、地質(zhì)資料、樁的特點(diǎn)樁的規(guī)格、布局情況、密度、工程量，地貌環(huán)境、設(shè)計(jì)要求、工程期限以及擬采用的施工機(jī)械等等予以切實(shí)掌握，綜合分析，然后規(guī)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(cè)向及垂直方向位移，形成打樁場(chǎng)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(shí)心樁體相比，擠土量較其它類型實(shí)心樁為小，但畢竟仍存在一定的擠土量，這些擠土影響，也會(huì)造成已打好樁的位移，和對(duì)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(zhì)量與打樁進(jìn)度。這對(duì)樁數(shù)多、樁距密的群樁基礎(chǔ)尤為重要。

選擇施工順序的基本則是：

對(duì)樁數(shù)少的基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)。①先長(zhǎng)樁后短樁；②先實(shí)心樁后空心樁；③先小直徑樁后大直徑樁。

對(duì)樁數(shù)多、樁距密的群樁除遵照上述原則外，尚須注意：①先打中間樁，逐漸向外圍擴(kuò)展；②往后退打；③處于樁機(jī)回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)的樁可安排在同一流水范圍內(nèi)；④樁機(jī)運(yùn)行路線較短，移動(dòng)次數(shù)少；⑤樁機(jī)下鋪設(shè)的厚鋼板要布置得當(dāng)，盡可能做到多留出些樣樁數(shù)，減倒運(yùn)鋼板作業(yè)。

2.2 沉樁施工。

鋼樁的堆放。鋼樁應(yīng)予以妥善堆放保存。場(chǎng)地要平坦，大型車輛能夠直達(dá)，場(chǎng)地低洼處要在擱支點(diǎn)下方做人工加固(鋪道碴、墊道木等)。四周挖排水溝。鋼樁應(yīng)按規(guī)格分別堆放(即上節(jié)樁、中節(jié)樁、下節(jié)樁)，這樣配套運(yùn)輸方便。堆放支點(diǎn)以不使鋼樁產(chǎn)生變形為原則，一般堆疊層數(shù)為三層(高度在2m以內(nèi))，支點(diǎn)用枕木為妥，銅管樁堆放時(shí)，為了防止底層的樁滾動(dòng)，應(yīng)在枕木支點(diǎn)的兩側(cè)各用木模塞牢。H型鋼樁堆放時(shí)，所有上下支點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在同一垂線上。鋼管樁的現(xiàn)場(chǎng)堆成，應(yīng)放在樁機(jī)起吊范圍之內(nèi)。由于銅樁起吊采用一點(diǎn)吊，要求所有樁頂端應(yīng)朝向樁機(jī)，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。

樁的就位。移動(dòng)打樁機(jī)至樁位，少量位置的調(diào)整可用旋轉(zhuǎn)樁機(jī)或頂升導(dǎo)桿滑塊來實(shí)現(xiàn)。鋼樁起吊前，需對(duì)每節(jié)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(zhǔn)起吊。鋼樁可采用一點(diǎn)起吊，使樁頂套人樁帽之中。把樁底端對(duì)準(zhǔn)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(wù)必縱橫兩個(gè)方向插正。在樁機(jī)的正前方和側(cè)面呈直角方向用二臺(tái)經(jīng)緯儀監(jiān)控導(dǎo)桿的垂直度，使樁錘、樁帽及桃身成一垂線。

打鋼樁。鋼樁的打入精度與下節(jié)樁的就位位置和垂直度密切相關(guān)。由于樁、樁帽及錘的自重，下節(jié)樁會(huì)自行逐漸沉入土中，這一自沉進(jìn)程應(yīng)控制緩慢進(jìn)行，待穩(wěn)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(tài)。在此期間，要隨時(shí)跟蹤觀測(cè)沉樁質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)問題，立即設(shè)法糾正，必要時(shí)需把樁拔出重新插正，并采取強(qiáng)制措施按預(yù)定軌跡下沉。

待確認(rèn)下節(jié)樁的沉樁質(zhì)量良好后，再轉(zhuǎn)入正常的連續(xù)錘擊，直至將鋼樁錘擊到其頂端高出地面約60cm-80cm時(shí)停止錘擊，以備接樁。

(1)鋼樁沉樁的基本要求。

a.對(duì)每一根樣樁進(jìn)行測(cè)量復(fù)核；b.樁機(jī)導(dǎo)桿垂直，錘、樁帽和樁成同一垂直線，并與導(dǎo)桿平行；c.對(duì)特殊要求的工程，為做到垂直度精確，可將導(dǎo)桿底端加以頂住，防止起吊錘時(shí)導(dǎo)桿前傾；d.長(zhǎng)徑比比較大且易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的樁(特別是H型鋼樁)，宜在樁機(jī)導(dǎo)桿底端裝活絡(luò)抱箍?？紤]H型鋼樁施工特點(diǎn)，抱箍能開啟或閉合，同時(shí)能適應(yīng)x和Y方向的變位均可使用。

(2)穿越中間硬土層。為充分發(fā)揮樁材的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)要求的鋼樁往往很長(zhǎng)，樁底端選擇在標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)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(zhǎng)樁施工中，常會(huì)遇到中間硬土層，這對(duì)設(shè)計(jì)和施工來說，需要認(rèn)真考慮打樁穿透的可能性。根據(jù)目前打樁機(jī)械性能和鋼樁承受錘擊應(yīng)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:a.中間硬土層在地表下20m左右時(shí)，容易穿透；b.N值為50以上的砂層，厚度大于5mm，穿透較困難；c.中間硬層以下的下臥層為軟土層，則穿透硬層是容易的；d.為有利于穿透中間硬土層，可在樁底端預(yù)先焊一加強(qiáng)箍效果較好。

(3)沉樁注意事項(xiàng)：①樁在打入過程中，盡量避免長(zhǎng)時(shí)期的停歇中斷；②超長(zhǎng)鋼樁施工，必須選用重錘，但應(yīng)控制樁材的錘擊應(yīng)力；③大口徑的鋼管樁，若打至持力層有困難時(shí)，除采用樁底端加箍外，也可在沉樁過程中把管內(nèi)上芯設(shè)法取出等綜合工法，也能取得較好效果。

3 沉樁公害的防護(hù)措施

在飽和軟土地基中進(jìn)行打樁，因土體發(fā)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(diǎn)的前提下，應(yīng)采取周密的防護(hù)措施，確保在打樁過程中，周圍建筑物和地下管線的安全。

合理安排打樁流程；有針對(duì)性地設(shè)置鋼板樁圍護(hù)和防擠溝，減少淺層擠土影響，保護(hù)淺埋式地下管線和基礎(chǔ)是有效的；打設(shè)塑料排水板，它由截面為4mm×100mm的塑料芯板外加滌綸無紡布的濾水薄膜套構(gòu)成，打樁擠壓時(shí)，水可從芯板和薄膜套之間的溝槽排出，設(shè)置深度約可達(dá)12m-20m，間距1m，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(qū)域要時(shí)刻嚴(yán)格限制沉樁速率；監(jiān)測(cè)跟蹤。事先對(duì)周圍建筑物及地下管線進(jìn)行設(shè)點(diǎn)，觀測(cè)所有布點(diǎn)因打樁而引起的水平或垂直位移值，每天測(cè)三次，以科學(xué)數(shù)據(jù)信息化指導(dǎo)打樁，調(diào)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。