沉樁基礎(chǔ)特點(diǎn)與施工方法

張薇

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 沉樁基礎(chǔ)的分類及特點(diǎn)

1.1 分類

沉樁按照其施工方法可分為:錘擊沉樁、錘擊沉樁輔以射水、振動(dòng)沉樁、振動(dòng)沉樁輔以射水、單純射水沉樁以及靜力壓樁等。

1.2 特點(diǎn)

預(yù)制樁按設(shè)計(jì)要求可在地面良好條件下進(jìn)行制作，樁體質(zhì)量高，可大量工廠化生產(chǎn)，加速施工進(jìn)度。但只適用一般土地基，較難沉入堅(jiān)實(shí)土層;沉樁過(guò)程有明顯的排擠土體作用，需考慮對(duì)鄰近結(jié)構(gòu)的影響;運(yùn)輸、吊裝、沉樁過(guò)程均應(yīng)避免樁身的損傷。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大且比較集中，樁徑需求較大時(shí)，很難采用此種施工方式［1－3］。

2 沉樁基礎(chǔ)的施工

2.1 沉樁基礎(chǔ)施工準(zhǔn)備

2.1.1 材料及機(jī)具

鋼筋混凝土樁(鋼樁)樁錘、射水設(shè)置(必須配合錘擊油印樁或震動(dòng)油沉樁使用)樁架及輔助設(shè)備。

2.1.2 作業(yè)條件

1)選擇好樁錘類型，射水設(shè)置，樁架及輔助設(shè)備。

2)查明施工區(qū)(高空、地面、地下、水下)不無(wú)妨礙沉樁的障礙物，并及時(shí)處理。

3)檢驗(yàn)預(yù)制樁的質(zhì)量。

4)墩臺(tái)軸線的控制點(diǎn)，應(yīng)設(shè)于不受沉樁或其他影響的地點(diǎn)并加標(biāo)志。

5)檢驗(yàn)在陸上或靜水區(qū)放樁時(shí)的樁基軸線位置與設(shè)計(jì)位置的偏差，樁的縱行和橫向的軸線位置允許偏差為2 cm;單排樁軸線位置允許偏差為1 cm。

6)打樁前，應(yīng)在每根樁上用油漆劃出標(biāo)記［4－6］。

2.2 沉樁基礎(chǔ)施工工藝

2.2.1 工藝流程圖

工藝流程圖見(jiàn)圖1。

2.2.2 工藝流程的描述

2.2.2.1 樁位放樣及控制

1)旱地施工時(shí)先釘出基礎(chǔ)中心線，在邊排樁位以外若干距離處釘木樁并設(shè)置縱橫兩向的定位樣板，在定位樣板上定出樁位的縱橫坐標(biāo)。

2)在基坑內(nèi)沉樁，可將定位樣板設(shè)立在圍堰或基坑支撐上。在潛水中沉樁時(shí)，定位樣板可設(shè)在腳手架上。

3)在水中沉樁＞4m時(shí)，用導(dǎo)向框架控制樁位，要求導(dǎo)向框架應(yīng)有牢固支撐。也可用經(jīng)緯儀交于上游一排迎水樁，再以迎水樁為準(zhǔn)控制測(cè)設(shè)其他樁。

4)在夜間深水域沉樁時(shí)可采用激光經(jīng)緯儀定位［7］。

5)放樁時(shí)特別是對(duì)迎水樁與橋中心線不對(duì)稱的樁群時(shí)，要詳細(xì)復(fù)核。

圖1 工藝流程圖

2.2.2.2 吊插樁

1)調(diào)插樁應(yīng)將群樁的沉樁順序編號(hào)排好，一般自中間開(kāi)始，向兩邊或四周進(jìn)行，特別困難時(shí)要特殊設(shè)計(jì)。

2)起吊前應(yīng)檢查樁上的配件如樁靴、樁箍及射水管、射氣管是否齊全。布置好吊點(diǎn)不得任意變動(dòng)(一般仗長(zhǎng)＜18m的用2吊點(diǎn)，＞18m的用3吊點(diǎn)，超過(guò)40m的樁可用4吊點(diǎn))，在吊點(diǎn)上作好記錄捆好鋼絲繩。

3)起吊時(shí)樁身應(yīng)平衡的離開(kāi)小車或駁船。吊到一定高度(樁長(zhǎng)一半加上0.5m時(shí))，逐漸放松溜繩到樁身完全垂直為止。起吊過(guò)程中嚴(yán)禁樁身碰撞樁架。

4)吊插直徑1.2 cm，樁長(zhǎng)40m的大口徑鋼筋管時(shí)，采用兩吊點(diǎn)起吊。由于偏移量過(guò)大，樁身過(guò)于重難于納入龍門［8－9］。

5)錘擊沉樁應(yīng)沉完一根后，再插吊另一根。若在圍堰內(nèi)沉樁有吊機(jī)吊插并有導(dǎo)框固定樁位時(shí)，可以連續(xù)吊插幾根，或?qū)度坎搴迷谥鸶鲁?。在松軟土中插斜樁時(shí)，應(yīng)考慮樁向前移動(dòng)中斜坡上插樁，沉樁前應(yīng)把樁向坡上挪移些。

6)在群樁基礎(chǔ)中沉樁，先沉入的樁已將土擠緊，繼續(xù)插樁時(shí)樁位略靠已沉入的樁，挪移距離的大小應(yīng)根據(jù)試樁情況考慮［10］。在深水急流中插樁應(yīng)考慮水流及浮力的作用，宜向迎水方向上偏移一些，必要時(shí)可在上游假設(shè)臨時(shí)擋流設(shè)施，最好采用導(dǎo)框。

3 沉樁設(shè)備

3.1 錘擊沉樁

1)沉樁前檢查樁的出廠合格證，檢查樁的外觀質(zhì)量，合格后方可適用每根樁應(yīng)畫好尺寸，有接頭的法蘭盤的要求除銹去污，確定錘擊的樁，其射水孔可用鋼板電焊堵孔。

2)沉樁前應(yīng)對(duì)樁架、樁錘、動(dòng)力機(jī)械、射水管路、電纜等設(shè)備進(jìn)行檢查。

3)柴油錘在沉樁前應(yīng)將導(dǎo)向立柱調(diào)成垂直;用單動(dòng)汽錘沉樁，開(kāi)始必須嚴(yán)格控制樁錘的動(dòng)能，保持樁的均勻下沉。

4)沉斜樁時(shí)，樁架應(yīng)符合斜樁的坡度，插完樁錘壓于樁上仍需復(fù)測(cè)一次。保證每米偏斜誤差≤3 mm［11］。

5)開(kāi)錘以后，墜錘或單動(dòng)汽錘的落錘高度不宜超過(guò)0.5m?？刂茊蝿?dòng)汽錘的落錘高度可采用汽錘落錘自動(dòng)控制裝置;雙動(dòng)汽錘降低汽壓減少每分鐘錘擊數(shù);柴油錘控制供油量，減少錘擊能量。以后視樁的入土情況逐漸加大沖擊動(dòng)能。達(dá)到樁的入土深度和沉入度都符合設(shè)計(jì)要求為止［12］。

6)在樁架高度，起吊設(shè)備能力和樁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等條件都許可，可在場(chǎng)地將樁節(jié)預(yù)先接好，一次起吊和下沉。在預(yù)品混凝土樁時(shí)，兩節(jié)樁必須成一條直線，彎曲不大于10mm。

7)就地接樁宜在下節(jié)樁頂露出地面或水面至少1m時(shí)進(jìn)行，要求兩節(jié)樁的中軸線必須重合。

8)沉樁工作應(yīng)一次沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，不應(yīng)中途停頓，樁帽內(nèi)的硬板墊層要勤換。一般樁錘須備4個(gè)樁帽輪流修換。

9)沉好的基樁在未經(jīng)過(guò)驗(yàn)收和必要的沖擊實(shí)驗(yàn)前，不得鋸斷樁頭。鋸斷樁頭最好不用大錘硬砸，以免震出裂縫，可用鋼抱箍或木抱箍將樁身在截鋸處箍緊，沿箍用小錘鑿開(kāi)一條溝槽，然后再行擴(kuò)大，截?cái)?。截?cái)嗷炷凉軜兑嗫伞?/p>

3.2 射水沉樁

1)水源應(yīng)用清水。管路應(yīng)盡量減少?gòu)澢?，力求勻順。按照?jì)算長(zhǎng)度配好射水管，安好接頭，裝上彎道，接通疏通管，進(jìn)行通水實(shí)驗(yàn)。

2)射水管裝上導(dǎo)向環(huán)，系好保險(xiǎn)繩，插入即將起吊的管樁，然后在樁頂安鋼樁。

3)在吊插管樁時(shí)，隨管樁的起吊，要注意及時(shí)引送輸水膠管防止拉斷。

4)管樁插正立穩(wěn)后，壓上樁帽及樁錘，吊樁鋼絲繩暫不揭開(kāi)，即開(kāi)啟水閥，射擊水沖刷樁尖下的土壤，使樁依靠自重下沉。地初可使用較小的水壓，具體數(shù)值視土質(zhì)的軟硬而定。

5)下沉初期應(yīng)控制和校正樁的方向并使樁緩緩下沉，可避免阻塞射擊水嘴。

6)樁身以射水自沉漸趨緩慢時(shí)，可開(kāi)錘輕擊，但仍應(yīng)繼續(xù)射水。如下沉又轉(zhuǎn)快可暫停錘擊。

7)樁身入土深度已能保持樁身穩(wěn)定，可解開(kāi)吊樁鋼絲繩，并逐步加大水壓和錘擊能量。

8)因接樁而拆卸射水管時(shí)，必須停水。9)射擊水沉樁周圍必須挖好排水溝。

4 施工中遇到的問(wèn)題

在施工中，常遇到以下問(wèn)題:

4.1 樁下沉困難

樁下沉逐漸緩慢，最后除樁身顫動(dòng)，樁錘回跳外無(wú)其他現(xiàn)象，一般系射水對(duì)土層的摩阻力破壞不夠，此時(shí)不宜硬打，應(yīng)增加射水量及壓力。如仍效果不大，可增加外射水，或改用較大的錘型。

4.2 樁忽然急劇下沉

在下樁的正常情況下，可能是樁穿過(guò)密實(shí)土層后進(jìn)入軟土層，也可能射水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，樁尖下沖過(guò)大，致使樁忽然下沉。如樁已沉到接近設(shè)計(jì)標(biāo)高，則應(yīng)考慮改變?cè)O(shè)計(jì)，將樁加深或加樁。

4.3 內(nèi)射水管被頂起

射水管被頂起且樁頂大量往外涌水時(shí)，是射水嘴已被頂起縮入樁內(nèi)的現(xiàn)象。應(yīng)即停錘，繼續(xù)射水，并搖動(dòng)射水管使勁下插。如樁入土不深，亦可將樁稍稍拔起，使射水管露出樁尖。若無(wú)法恢復(fù)正常時(shí)，應(yīng)拔除射水管改為錘擊。

4.4 樁不下沉，樁內(nèi)涌出大量清水

可能是射水管在樁內(nèi)斷裂或漏水，應(yīng)吊出射水管檢查修理。停止涌水，樁下沉極慢不下沉等。查明情況后，應(yīng)檢修管路和機(jī)械設(shè)備;保持水源清潔和適當(dāng)水位;開(kāi)啟水泵的放氣閥放出空氣。

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