混凝土預(yù)制樁錘擊沉樁施工工藝與質(zhì)量控制

姬永立 王 宇

混凝土預(yù)制樁錘擊沉樁施工工藝與質(zhì)量控制

姬永立 王 宇

一、混凝土預(yù)制樁錘擊沉樁

蘇州河下游段防汛墻加固和底泥疏浚工程（防汛墻加固改造部分），位于上海市市區(qū)中心地段蘇州河防汛墻北岸，屬于上海市城市重大水利工程，起點(diǎn)為真北路橋東側(cè)（樁號(hào)NK0+000），終點(diǎn)為白玉路（樁號(hào)NK5+730.60）。蘇州河防汛墻改造采用高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)作為防汛墻加固改造的整體結(jié)構(gòu)型式。防汛墻基礎(chǔ)為混凝土預(yù)制前板樁后混凝土預(yù)制方樁。

鋼筋混凝土預(yù)制樁的沉樁方法主要有錘擊法、振動(dòng)法、靜壓法及輔助沉樁法（如預(yù)鉆孔輔助沉樁法、沖水輔助沉樁法），其中錘擊法沉樁是目前應(yīng)用最多的沉樁方法。

錘擊法是利用打樁錘下落時(shí)的瞬間沖擊力沖擊樁頂，使樁沉入土中的施工方法。沉入時(shí)軟弱土層一定深度通過(guò)樁側(cè)土的摩擦作用，將上部荷載傳遞擴(kuò)散于樁周圍土中，樁端土也起一定的支承作用，樁尖支承的土不甚密實(shí)，樁相對(duì)于土有一定的相對(duì)位移時(shí)，即具有摩樁的作用。

二、錘擊沉樁施工工藝

1.混凝土樁預(yù)制

混凝土預(yù)制樁在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，也可根據(jù)工程實(shí)際情況委托具有相關(guān)資質(zhì)的混凝土預(yù)制樁廠生產(chǎn)。

制樁模板宜采用鋼模板，模板應(yīng)具有足夠的剛度及平整度，尺寸準(zhǔn)確。鋼筋骨架的鋼筋連接采用對(duì)焊或電弧焊。

樁與臨樁及底模之間不得粘連，上層樁或臨樁的澆筑，必須在下層樁與臨樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%以上方可進(jìn)行施工，樁的重疊層數(shù)不應(yīng)超過(guò)4層。

預(yù)制樁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值70%方可起吊，達(dá)到100%方可進(jìn)行運(yùn)輸。

2.錘擊沉樁準(zhǔn)備

沉樁前須處理空中和地下障礙物，場(chǎng)地平整，排水通暢，滿足打樁所需地面的承載力要求。

工程采用DD-2.5型筒式柴油打樁錘施打混凝土預(yù)制方樁和混凝土預(yù)制板樁。搭設(shè)木樁支架工作平臺(tái)打樁，用6～8m長(zhǎng)圓木樁搭設(shè)支架平臺(tái)。木樁樁尖端直徑不小于20cm，頂端直徑不大于30cm。支架頂部用方木連接作為系梁，單根長(zhǎng)6m。

支架樁采用雙排架方式搭設(shè)，排架間距1.2m，每排木樁樁距為1m。木樁入土深度為4m。

樁基工程施工前，及時(shí)正確地定出樁位，每個(gè)樁位標(biāo)一小木樁，并經(jīng)工程師復(fù)核。在沉樁地區(qū)附近設(shè)置的水準(zhǔn)點(diǎn)、控制點(diǎn)應(yīng)不受打樁影響，并經(jīng)常作系統(tǒng)的檢查。

打樁前應(yīng)檢查樁端位置，樁錘、樁帽、樁墊及樁身的完好情況，檢查樁架穩(wěn)定安全，必須在絕對(duì)安全狀態(tài)下方可打樁。先打內(nèi)側(cè)的方樁再打外側(cè)的板樁。打樁以標(biāo)高作為主要控制，貫入度作為參考，沉樁時(shí)必須認(rèn)真、詳細(xì)地填寫(xiě)打樁記錄。

3.沉樁施工

沉樁施工由吊車或打樁機(jī)雙點(diǎn)吊裝進(jìn)行，起吊前樁錘提升到要求高度，以免樁身碰撞樁錘、樁帽。

吊起的樁要垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，樁帽徐徐松下，插入土中，位置準(zhǔn)確，樁帽緩緩放下，扣好栓帽，即可除去吊鉤，套在樁頂并使樁錘、樁帽和樁身三者處于一條垂線上。

起錘時(shí)，先輕壓，關(guān)閉油門(mén)冷錘輕擊數(shù)下，待樁垂直插入土中1m左右時(shí)，用經(jīng)緯儀雙向檢查錘、帽、樁身是否在同一直線上，如無(wú)異常情況，便可正常施打，落錘高度不宜大于1m。

當(dāng)提升上活塞擊發(fā)時(shí)，應(yīng)密切注意起落架情況，發(fā)現(xiàn)異常（如錘體與樁帽同時(shí)上升）應(yīng)緊急停車，以免發(fā)生倒樁事故。

沉樁施工時(shí)用經(jīng)緯儀控制樁身垂直度，垂直度偏差不得超過(guò)1%。送樁應(yīng)隨打隨送，不宜間隔太長(zhǎng)，沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格注意貫入度或送樁標(biāo)高，送樁完畢，拔出送樁器，移機(jī)，并立即組織人員進(jìn)行樁孔回填。

錘擊沉樁時(shí)，考慮錘擊震動(dòng)時(shí)對(duì)新澆筑混凝土的影響，當(dāng)混凝土強(qiáng)度未達(dá)到5MPa時(shí)，距新澆筑混凝土30m范圍內(nèi)，不宜進(jìn)行沉樁。

打樁開(kāi)始時(shí)，由于樁身入土淺，露出地面高，并且貫入度較大時(shí)，樁錘不能反跳會(huì)使工作循環(huán)中斷，故采用“落錘”方法施打，減少舉錘高度，減少錘的沖擊，隨著樁身入土深度增加可逐步增大樁錘的沖擊能。

樁頂標(biāo)高用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)控制。送樁器上標(biāo)出送樁深度標(biāo)志（紅線），并以臨近水準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)，然后對(duì)準(zhǔn)送樁器，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

打樁施工時(shí)由專人記錄施工參數(shù)。在打樁過(guò)程中要認(rèn)真記錄沉樁入土深度和貫入度，以便判斷樁的質(zhì)量及承載力情況。

在正常情況下，以控制樁端設(shè)計(jì)標(biāo)高為主，以控制貫入度參數(shù)為輔。打樁時(shí)若發(fā)生最后貫入度突然增大、樁身突然發(fā)生顯著傾斜偏移、樁身裂縫寬度過(guò)大造成露筋、地面顯著隆起以及最后貫入度很小時(shí)應(yīng)立即暫停施工并及時(shí)通知工程師，研究確定下一步施工方案。

4.破樁

混凝土樁施打完成后，清基至設(shè)計(jì)標(biāo)高，立即進(jìn)行墊層澆筑。首先測(cè)量樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，并加以標(biāo)注，按要求進(jìn)行鑿除樁頂，樁身嵌入承臺(tái)底板5cm，外露樁筋錨入承臺(tái)底板，主鋼筋掰開(kāi)呈15°的喇叭狀。

三、混凝土預(yù)制樁沉樁質(zhì)量控制

混凝土預(yù)制樁質(zhì)量控制分為施工前檢驗(yàn)、施工檢驗(yàn)和施工后檢驗(yàn)。

1.施工檢驗(yàn)

施工檢驗(yàn)包括施工前、施工過(guò)程及施工后三個(gè)階段。

混凝土預(yù)制樁按照設(shè)計(jì)施工圖紙進(jìn)行施工，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)外觀質(zhì)量及樁身混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括打入樁深度、停錘時(shí)間及樁架垂直度及每米進(jìn)尺錘擊數(shù)、最后1.0m進(jìn)尺錘擊數(shù)、總錘擊數(shù)、最后三次貫入度及樁尖標(biāo)高等。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）規(guī)定檢查沉樁樁位偏差，并對(duì)樁的豎向抗壓承載力進(jìn)行檢測(cè)?；炷令A(yù)制樁采用高應(yīng)變法檢測(cè)單樁豎向抗壓承載力，檢測(cè)數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的5%，且不得少于3根。

2.混凝土預(yù)制樁沉樁質(zhì)量控制

混凝土預(yù)制樁沉樁的質(zhì)量控制主要從以下幾方面考慮：（1）樁錘選用是否合理。輕則預(yù)制樁難以沉入至設(shè)計(jì)標(biāo)高，無(wú)法滿足承載力要求，或錘擊數(shù)過(guò)多，造成樁疲勞損壞；重則易擊碎樁頭，增加打樁破碎率。（2）混凝土樁能承受較大的壓應(yīng)力，但抵抗拉應(yīng)力的能力差，當(dāng)壓力波反射為拉伸波，產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，一般容易在樁身中上部出現(xiàn)環(huán)形裂縫。（3）樁錘、樁帽和樁身應(yīng)保持一條直線，否則不僅造成錘擊能量損失大，樁無(wú)法沉入設(shè)計(jì)標(biāo)高，而且會(huì)造成樁身開(kāi)裂、折斷。（4）樁間距應(yīng)合適，否則打樁引起的擠土效應(yīng)使后打的樁難以打入或使地面隆起，導(dǎo)致樁上浮，影響樁的端承力。（5）在較厚的粘土、粉質(zhì)粘土層中打樁，如果間隙時(shí)間較長(zhǎng)或在砂層中短時(shí)間停歇，土的固結(jié)、強(qiáng)度恢復(fù)后不易沉樁。

四、樁基施工對(duì)周邊建筑物的影響及預(yù)防措施

1.沉樁對(duì)周邊建筑物的影響

樁體在沖擊力作用下于短時(shí)間內(nèi)沉入土中，破壞了原狀土的結(jié)構(gòu)，會(huì)對(duì)周圍土體帶來(lái)影響，同時(shí)對(duì)周邊建筑物產(chǎn)生不利影響，特別是在軟土地區(qū)沉樁時(shí)容易對(duì)周圍土體、鄰近建筑物和地下管線造成隆起和位移等危害。

擠土：由于土是松散顆粒的堆積物，樁體入土后擠壓周圍土層，使原狀土的密度、孔隙度變化，從而改變了原狀土的結(jié)構(gòu)。由于土體顆粒之間的相互作用，對(duì)周邊土體及周邊建筑物產(chǎn)生不利影響。

振動(dòng)：沉樁過(guò)程中在樁錘沖擊作用下，樁體產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)波通過(guò)土的固相、液相和氣相向四周傳播，會(huì)給周圍的土體及周邊建筑物造成不利影響。

超靜水壓力：土壤中的水分在樁體擠壓作用下，產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，此壓力的水向四周滲透時(shí)，造成地下水位升高的同時(shí)孔隙水壓力增大，會(huì)給周圍土體及周邊建筑物造成不利影響。

2.預(yù)防措施

為避免和減輕沉樁對(duì)周邊建筑物產(chǎn)生的危害，根據(jù)工程施工的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，采取下述措施：（1）限速：即控制單位時(shí)間打樁的次數(shù)，可增加打樁機(jī)的數(shù)量；間歇式打樁，可避免產(chǎn)生嚴(yán)重的擠土和超靜水壓力。（2）正確確定打樁順序，一般在打樁的推進(jìn)方向擠土較嚴(yán)重，為此宜背向保護(hù)對(duì)象向前推進(jìn)打，即先施工方樁，后施工板樁。（3）開(kāi)挖應(yīng)力釋放溝（或防振溝），在打樁區(qū)與被保護(hù)對(duì)象之間挖溝（深2m左右），此溝可隔斷淺層時(shí)的振動(dòng)波，減輕擠土影響和超靜水壓力。（4）如被保護(hù)建筑物離沉樁點(diǎn)距離較近（距離小于1倍沉入樁的長(zhǎng)度）或被保護(hù)建筑物比較重要（如名勝古跡、古建筑物等），可采用鉆孔植樁打，在需沉樁的部位，按要求的孔位（直徑等于沉入樁截面的最小邊長(zhǎng)）和孔深（一般為樁長(zhǎng)的1/3～2/3），先用鉆機(jī)鉆孔，鉆出的土體通過(guò)濕法或干法（方樁通過(guò)干法，板樁通過(guò)濕法）排出地面外運(yùn)，在孔內(nèi)再插入需沉入的鋼筋混凝土樁，然后采用錘擊法沉入，可大大減輕淺層擠土影響，保護(hù)建筑物的安全。

五、結(jié)語(yǔ)

采用錘擊法進(jìn)行混凝土預(yù)制樁沉樁與振動(dòng)沉樁、靜壓沉樁相比具有施工占地范圍小、施工進(jìn)度快、工程投資相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于沿海地區(qū)防汛墻高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)型式

（作者單位：河南省水利第一工程局450016 中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 230000）