淺談載體樁施工技術(shù)

郝凌旭

1 工程概況

京滬高鐵西北下行聯(lián)絡(luò)線路基位于江蘇省徐州市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，位于廢黃河河漫灘及黃淮沖擊平原(Ⅲa)，平原區(qū)地形平坦，辟為農(nóng)田。載體樁加固里程XBXDK2+305.52～XBXDK2+425，長119.48 m。載體樁樁徑0.43 m，樁長12.5 m，樁身采用 C20混凝土，單樁承載力設(shè)計(jì)值為500 kN。載體樁按照正方形布置，樁間距 XBXDK2+305.52～XBXDK2+340段 D=1.8 m，XBXDK2+340～XBXDK2+425段D=2.0 m，載體樁總樁數(shù)533根。

2 施工原理

載體樁是指采用柱錘夯擊、反壓護(hù)筒成孔或沉管設(shè)備成孔，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，分批向孔內(nèi)填入碎磚或碎石等填充料，用柱錘反復(fù)夯實(shí)、擠密;當(dāng)滿足設(shè)計(jì)要求的三擊貫入度要求后，再向孔內(nèi)填入干硬性或低流態(tài)混凝土，用柱錘夯實(shí)擠密，在樁端形成復(fù)合載體;然后放置鋼筋籠、灌注混凝土并進(jìn)行振搗而形成的樁。簡而言之，載體樁是由混凝土樁帽、樁身和復(fù)合載體構(gòu)成，其中復(fù)合載體是指由混凝土、夯實(shí)填充料和擠密土體三部分構(gòu)成的復(fù)合載體，復(fù)合載體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 復(fù)合載體結(jié)構(gòu)圖

3 施工機(jī)械設(shè)備

HKJ-4型液壓步履式載體樁機(jī)2臺(tái)，混凝土攪拌機(jī)1臺(tái)，裝載機(jī)1臺(tái)，混凝土運(yùn)輸車1臺(tái)。載體樁樁機(jī)由機(jī)架、底座部分、主卷揚(yáng)機(jī)、副卷揚(yáng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、控制臺(tái)、落錘及護(hù)筒等組成，頂部滑輪和主卷揚(yáng)機(jī)用于起吊落錘進(jìn)行夯擊作業(yè)，三輪滑車及副卷揚(yáng)機(jī)用來壓入和拔出護(hù)筒。底座部分及液壓系統(tǒng)用于設(shè)備自身移動(dòng)、調(diào)整對(duì)位和保持設(shè)備的穩(wěn)定性。

4 工藝試樁試驗(yàn)

在工程樁施工前應(yīng)先做3根工藝試樁，以復(fù)合地質(zhì)資料以及設(shè)備、工藝、施打順序，確定樁身混凝土配合比、坍落度、攪拌時(shí)間、拔管速度等各項(xiàng)工藝參數(shù)。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

測量放線→移動(dòng)樁機(jī)就位→對(duì)準(zhǔn)樁位→錘擊成孔→沉護(hù)筒至設(shè)計(jì)標(biāo)高→填料夯擊→實(shí)測三擊貫入度→夯填干硬性混凝土→安放鋼筋籠→澆筑混凝土→拔護(hù)筒→振搗混凝土→做樁頂。

5.2 操作要點(diǎn)

1)測量放線。場地平整后，按照測量人員樁位布置圖測設(shè)載體樁的樁位，并用白石灰做出標(biāo)記，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)線合格后，在施工前，各施工組技術(shù)員對(duì)所要打的樁位再進(jìn)行一遍復(fù)測，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行施工。2)移動(dòng)樁機(jī)就位。檢查樁機(jī)設(shè)備工作是否正常，移動(dòng)樁機(jī)就位。3)錘擊成孔。在確定所要打的樁位上，使護(hù)筒中心與樁位中心位對(duì)齊。先用細(xì)長錘低落距夯擊地面，在地面土體中形成一個(gè)淺孔，用反壓系統(tǒng)將護(hù)筒沉至孔底，并調(diào)整護(hù)筒垂直。4)沉護(hù)筒至設(shè)計(jì)標(biāo)高。提高細(xì)長錘夯擊成孔，將護(hù)筒沉至孔底，經(jīng)反復(fù)操作后，將護(hù)筒沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高處。當(dāng)接近樁底標(biāo)高時(shí)，控制重錘落距，準(zhǔn)確將護(hù)筒沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。5)填料夯擊。護(hù)筒沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，提升重錘高出填料口，進(jìn)行碎磚或碎石等填料，錘做自由落體運(yùn)動(dòng)，夯擊填充料，填料量以錘底出護(hù)筒底40cm～60cm為準(zhǔn)。6)實(shí)測三擊貫入度。三擊貫入度是指填充料夯實(shí)完畢后，以錘徑為355mm，質(zhì)量為3.5 t的柱錘，落距為6 m，連續(xù)三次錘擊的累計(jì)下沉量。承載體形成密實(shí)狀態(tài)后，在不填料的情況下，令重錘以6 m落距做自由落體運(yùn)動(dòng)，實(shí)測連續(xù)三次的貫入度即為三擊貫入度。每次貫入數(shù)值應(yīng)比前一次小或相等，三擊貫入度的累計(jì)值應(yīng)不大于20cm。7)夯填干硬性混凝土。三擊貫入度滿足設(shè)計(jì)要求后，分次夯填0.3 m3的干硬性混凝土，繼續(xù)夯擊至錘底出護(hù)筒2cm～5cm。8)安放鋼筋籠。在護(hù)筒內(nèi)放入預(yù)制鋼筋籠，測量鋼筋籠頂標(biāo)高，使鋼筋籠沉沒至設(shè)計(jì)標(biāo)高。9)澆筑混凝土。從護(hù)筒填料口灌入混凝土，連續(xù)灌至樁頂標(biāo)高，并適當(dāng)進(jìn)行超灌30cm～50cm。10)拔護(hù)筒。混凝土澆筑完畢后，將護(hù)筒拔出，拔護(hù)筒時(shí)速度要慢，同時(shí)注意觀察混凝土面是否有上浮。11)振搗混凝土。使用護(hù)筒振錘對(duì)混凝土振搗，保證樁身混凝土質(zhì)量。12)做樁頂。采用圓臺(tái)形擴(kuò)大樁頭，擴(kuò)大頭頂部直徑為1.1 m，高0.75 m。施工時(shí)將樁頭范圍挖除，現(xiàn)場澆筑C20混凝土。在樁頂用圓臺(tái)形模板做出樁的擴(kuò)頂，擴(kuò)頂標(biāo)高要控制到設(shè)計(jì)標(biāo)高，擴(kuò)頂混凝土也要振搗密實(shí)。13)檢查樁機(jī)設(shè)備工作是否正常，移動(dòng)樁機(jī)就位，施工下一根樁。

6 質(zhì)量控制

6.1 質(zhì)量控制措施

為保證施工質(zhì)量，在施工中嚴(yán)格按有關(guān)施工規(guī)范、規(guī)程和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。從原材料進(jìn)場開始至載體樁施工結(jié)束的每一道工序都嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

1)樁位放線，首先由測量人員根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖放出樁位線，由專人驗(yàn)線并報(bào)監(jiān)理單位合驗(yàn)，做好樁位預(yù)檢記錄。

2)移樁機(jī)就位，調(diào)整護(hù)筒垂直，確保其垂直度偏差不大于1%。

3)測三擊貫入度時(shí)嚴(yán)禁帶剎車和離合，測量要細(xì)致、準(zhǔn)確，如實(shí)記錄測量數(shù)據(jù)。

4)成樁過程中隨時(shí)測量對(duì)鄰樁的影響，發(fā)現(xiàn)鄰樁水平及豎向位移超過30mm，則停止夯擊。

5)成樁過程中，應(yīng)隨時(shí)觀察地面隆起，當(dāng)隆起超出規(guī)范要求時(shí)(小于50mm)，應(yīng)立即停止施工，報(bào)告技術(shù)人員解決。

6)混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，嚴(yán)格按混凝土施工配比下料;每盤料攪拌時(shí)間不少于2 min，坍落度控制在12cm～14cm左右。

7)干硬性混凝土水泥、砂石配比同樁身混凝土配比，用水量減少，以手攥成團(tuán)為宜。

8)成樁過程中應(yīng)抽樣做混合料試塊，每臺(tái)機(jī)械每天應(yīng)做一組(3塊)試塊(邊長為150mm的立方體)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，測定其立方體抗壓強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求，以控制施工質(zhì)量。

9)樁身混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，混凝土振搗時(shí)，按振搗棒的操作要求進(jìn)行振搗，確保樁身混凝土密實(shí)。

10)拔出護(hù)筒時(shí)速度要慢，特別是剛開始拔時(shí)，注意不要將護(hù)筒內(nèi)混凝土帶起，造成樁身混凝土與干硬混凝土(復(fù)合載體)結(jié)合不密實(shí)。

11)樁的施工順序應(yīng)特別注意，施工順序的安排原則是盡量減少對(duì)已成樁的影響次數(shù)。

12)進(jìn)場的材料必須具有符合要求的合格證書，待復(fù)試合格后方可用于工程。

13)施工原始記錄應(yīng)詳實(shí)、項(xiàng)目完整、簽字齊備。

6.2 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

1)樁孔的垂直度偏差不大于樁長的1.0%。2)樁位允許偏差不大于50mm。3)樁體有效直徑不小于設(shè)計(jì)值。4)細(xì)長錘錘出護(hù)筒深度:填料時(shí)40cm～60cm;夯填干硬混凝土?xí)r2cm～5cm。5)樁身灌注充盈系數(shù)不小于1.0。6)控制三擊貫入度不大于20cm，重錘落距為 6 m，錘重 3.5 t。

6.3 施工中常見問題的預(yù)防與處理

1)卡錘:由于落距過大，沖力過大，底部土層較軟時(shí)，當(dāng)主機(jī)卷揚(yáng)機(jī)拔不出樁錘時(shí)，可用樁機(jī)副卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)拔出樁錘。2)拔不出護(hù)筒:當(dāng)成樁與拔筒時(shí)間間歇過長，拔筒困難時(shí)，可采用吊車拔出，也可利用樁機(jī)上的主卷揚(yáng)機(jī)，通過副卷揚(yáng)機(jī)滑輪組拔出護(hù)筒。3)提護(hù)筒樁跟著走:如果提護(hù)筒時(shí)，發(fā)現(xiàn)樁也跟著走，停拔護(hù)筒，用樁錘將樁體壓回原位，然后再提護(hù)筒，如果不見效，可采取復(fù)打法處理。4)斷樁:采取措施防止斷樁的發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)斷樁，應(yīng)將斷樁段拔去，并將表面清理干凈后充分濕潤，增大樁身混凝土截面面積或加鋼筋聯(lián)結(jié)后再重灌混凝土補(bǔ)做樁身。5)樁位移:應(yīng)避免人為的操作失誤，對(duì)于樁位偏移超出允許值的一般采取加大樁帽或增設(shè)鋼筋的方法解決，具體由設(shè)計(jì)人員決定。

7 質(zhì)量檢測

1)樁身質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)在成樁(含樁頭)28 d后進(jìn)行，采用低應(yīng)變動(dòng)測法檢測樁身完整性，抽檢樁數(shù)應(yīng)為總數(shù)的10%～20%，且不少于10根。2)豎向承載力檢驗(yàn)的方法應(yīng)采用靜載試驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量不得少于同條件下總樁數(shù)的1%，且不少于3根，工程樁總數(shù)在50根以內(nèi)不應(yīng)少于2根。

8 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1)通過夯擊填充料擠密土體形成復(fù)合載體，提高單樁承載力。可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，通過調(diào)整施工參數(shù)來調(diào)節(jié)單樁承載力;

2)施工機(jī)械輕便，移動(dòng)方便;在適合該樁應(yīng)用場地的施工過程中，不必降水，減少開挖的工程量，提高施工速度，加快工期;

3)施工過程中無泥漿產(chǎn)生，同時(shí)還可就地消耗大量的建筑垃圾和工業(yè)廢料，有利于環(huán)境保護(hù)，施工造價(jià)低廉，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 宋克利，牛景偉，姜鳳軍.復(fù)合載體夯擴(kuò)樁在工程中的應(yīng)用［J］.建筑技術(shù)，2009(3):21-23.

［2］ JGJ 135-2007，載體樁設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.

［3］ QB 10-2007，載體樁施工及驗(yàn)收規(guī)程［S］.

［4］ 張向華.小議夯擴(kuò)樁的施工［J］.山西建筑，2010，36(12):96-97.