淺談沉入樁的施工方法

宋寶志,王立鵬

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司)

1 射水沉樁

射水施工方法的選擇應(yīng)視土質(zhì)情況而異,在砂夾卵石層或堅(jiān)硬土層中,一般以射水為主,錘擊或振動(dòng)為輔;在亞黏土或黏土中,為避免降低承載力,一般以錘擊或振動(dòng)為主,以射水為輔,并應(yīng)適當(dāng)控制射水時(shí)間和水量;下沉空心樁,一般用單管內(nèi)射水。當(dāng)下沉較深或土層較密實(shí)時(shí),可用錘擊或振動(dòng),配合射水。下沉實(shí)心樁,將射水管對(duì)稱地裝在樁的兩側(cè),并能沿著樁身上下自由移動(dòng),以便在任何高度上射水沖土。必須注意,不論采取何種射水施工方法,在沉入的最后階段至設(shè)計(jì)高程 1～1.5m時(shí),應(yīng)停止射水,單用錘擊或振動(dòng)沉入至設(shè)計(jì)深度。對(duì)濕陷性黃土地層,除設(shè)計(jì)有特殊規(guī)定外,不宜采用射水沉樁。預(yù)制的鋼筋混凝土樁或預(yù)應(yīng)力混凝土樁以射水配合沉樁時(shí),宜用較低落距錘擊,避免因射水后,樁尖支承力不足,樁身產(chǎn)生超過允許的拉應(yīng)力。

射水沉樁的設(shè)備包括:水泵、水源、輸水管路(應(yīng)減小彎曲.力求順直)和射水管等.射水管內(nèi)射水的長度應(yīng)為樁長、射水嘴伸出樁尖外的長度,和射水管高出樁頂以上高度之和。具體需根據(jù)實(shí)際施工需要的水壓與流量而定。水壓與流量關(guān)系到地質(zhì)條件、選用的樁錘或振動(dòng)機(jī)具、沉樁深度、射水管直徑和數(shù)目等因素,較完善的方法是在沉樁施工前經(jīng)過試樁后予以選定。

射水沉樁的施工要點(diǎn)是:吊插基樁時(shí)要注意及時(shí)引送輸水膠管,防止拉斷與脫落;基樁插正立穩(wěn)后,壓上樁帽樁錘,開始用較小水壓,使樁靠自重下沉。初期應(yīng)控制樁身不使其下沉過快,以免阻塞射水管嘴,并注意隨時(shí)控制和校正樁的方向;下沉漸趨緩慢時(shí),可開錘輕擊,沉至一定深度(8～10m)已能保持樁身穩(wěn)定后,可逐步加大水壓和錘的沖擊動(dòng)能;沉樁至距設(shè)計(jì)高程一定距離(＞2.0 m)時(shí)停止射水,拔出射水管,進(jìn)行錘擊或振動(dòng)使樁下沉至設(shè)計(jì)要求高程。

若采用中心射水法沉樁,要在樁墊和樁帽上留有排水通道,防止射水從樁尖孔返人樁內(nèi),產(chǎn)生水壓,造成樁身脹裂。管樁下沉到位后,如設(shè)計(jì)要求以混凝土填芯時(shí),應(yīng)用吸泥等法清除沉渣以后,用水下混凝土填芯。

2 振動(dòng)沉樁

振動(dòng)沉樁適用于砂質(zhì)土、硬塑及軟塑的黏性土和中密及較松散的碎、卵石類土。對(duì)于軟塑類黏土及飽和砂質(zhì)土,當(dāng)基樁入土深度小于 15m時(shí),可只用振動(dòng)沉樁機(jī)。除此情況外,宜采用射水配合沉樁。在選擇沉樁機(jī)(錘)時(shí),應(yīng)驗(yàn)算振動(dòng)上拔力對(duì)樁身結(jié)構(gòu)的影響。同時(shí)應(yīng)注意確保振動(dòng)沉樁機(jī)、機(jī)座、樁帽連接可靠,沉樁和樁中心軸線盡量保持在同一直線上。每一根樁的沉樁作業(yè)應(yīng)一次完成,不可中途停頓,以免土層的摩阻力恢復(fù),增加下沉困難。

振動(dòng)沉樁停振控制標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)以通過試樁驗(yàn)證的樁尖高程控制為主,以最終貫人度或可靠的振動(dòng)承載力公式計(jì)算的承載力作為校核。

3 靜力壓樁

靜力壓樁系采用靜壓力將樁壓人土中,即以壓樁機(jī)的自重克服沉樁過程中的阻力,適用于高壓縮性黏土或砂性較輕的亞黏土層,沉樁速度視土質(zhì)狀況而異。對(duì)同一地區(qū),相同截面尺寸與沉入深度的樁,其極限承載能力與錘擊沉樁大體相同。

靜力壓樁的準(zhǔn)備工作包括:根據(jù)地質(zhì)鉆探、靜力觸探或試樁資料估算壓樁阻力;選用壓樁設(shè)備,但應(yīng)注意使設(shè)計(jì)承載力大于壓樁阻力的 40%;壓樁施工用輔助設(shè)備及測量儀器的檢查校定等。壓樁作業(yè)開始后,應(yīng)盡可能連續(xù)施工,減少停頓次數(shù)和時(shí)間,以免產(chǎn)生過大的啟動(dòng)阻力。樁尖接近設(shè)計(jì)高程時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制壓樁進(jìn)程。當(dāng)遇到插樁初壓時(shí),樁尖即有較大走位和傾斜、或沉樁過程中樁身傾斜或下沉速度加快以及壓樁阻力突然劇增或壓樁設(shè)備傾斜等情況時(shí),應(yīng)暫停施膻,分析原因,及時(shí)處理。

4 水中沉樁

在河流水淺時(shí),一般可搭設(shè)施工便橋、便道、土島和各種類型腳手架組成的工作平臺(tái),其上安置樁架并進(jìn)行水中沉樁作業(yè)。

在較寬闊的河中,可在組合的浮體上或固定平臺(tái)安設(shè)預(yù)制樁,亦可使用專用打樁船。此外還有如下幾種方法。

(1)先筑圍堰后沉基樁法:一般在水不深,樁基臨近河岸時(shí)采用此法。

(2)先沉基樁后筑圍堰法:一般適用于較深的水中樁基。此法包括拼裝導(dǎo)向圍籠并浮運(yùn)至墩位,拋錨定位,圍籠下沉接高;在圍籠內(nèi)插打定位樁,下沉其余基樁,然后插打鋼板樁,組成圍堰;以及其后的吸泥、水下混凝土封底等工序組成。

(3)用吊箱圍堰修筑水中樁基法:一般適用修筑深水中的高樁承臺(tái)。懸吊在水中的套箱,在沉樁時(shí)用作導(dǎo)向定位,沉樁完后封底抽水,澆筑水中混凝土承臺(tái)。

采用浮樁機(jī)錘擊沉樁時(shí),其自身的穩(wěn)定性應(yīng)經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算,并應(yīng)有防止浮體兕動(dòng)的設(shè)施;錨的重力、數(shù)量和位置,鋼絲繩的規(guī)格以及避風(fēng)措施均應(yīng)做出規(guī)定,并對(duì)其受力狀態(tài)經(jīng)常檢查調(diào)整。當(dāng)波浪超過二級(jí)(波峰高 0.25～0.50 m)、流速火于 1.5m/s或風(fēng)力超過 5級(jí)(風(fēng)速大于 8～10.7 m/s)時(shí),均不宜沉樁;當(dāng)其他船舶通過施工區(qū),船行波影響打樁船穩(wěn)定時(shí),宜暫停沉樁。已沉好的水中樁,宜用鋼制桿件把相鄰樁連成一體加以防護(hù),并設(shè)置標(biāo)忠,嚴(yán)禁在已沉好的樁上系纜等。

沉樁時(shí)應(yīng)認(rèn)真填寫沉樁記求匯總表。沉樁的質(zhì)最標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行《公路橋淌施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 041-2000)的要求。沉樁的允許偏差如下。

(1)樁巾軸線偏斜率:豎商樁為 1%;斜樁傾斜度(樁縱軸線與垂血線間夾角)為 ±0.15 tanθ。

(2)承臺(tái)底群樁平向位置:邊樁為 0.25 d;中間樁為0.50 d且≤250mm。

(3)承臺(tái)邊緣至邊樁凈距:樁徑≤1.0 m時(shí),不小于0.50 d并不得小于 0.25m;樁往 ＞1.0m時(shí),不小于 0.30 d并小得小于 0.50m(以上d為樁的直徑或短邊尺寸)。