振動(dòng)打樁機(jī)的應(yīng)用和鋼板樁施工方法

□ 高國(guó)軍

廣西柳工機(jī)械股份有限公司 廣西柳州 545007

1 振動(dòng)打樁機(jī)的應(yīng)用

振動(dòng)打樁機(jī)廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、街道、河堤等工程施工過(guò)程中,是樁基與地基改良加固、地下連續(xù)墻擋土與防滲等施工的重要機(jī)械設(shè)備,作用是將各類(lèi)樁打入土中,以提高基礎(chǔ)的承載能力。

振動(dòng)打樁機(jī)如圖1所示,一般由振動(dòng)打樁錘和改裝后的液壓挖掘機(jī)組合而成。液壓挖掘機(jī)改裝時(shí),主要將動(dòng)臂和斗桿設(shè)計(jì)為專用加長(zhǎng)型,以滿足打樁深度的要求。振動(dòng)打樁錘的齒輪箱內(nèi)置兩根偏心軸,通過(guò)液壓柱塞馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)。高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生豎直激振力,實(shí)現(xiàn)錘頭的高頻振動(dòng)。通過(guò)減振橡膠塊后,維持一定的振幅,將機(jī)械產(chǎn)生的豎直振動(dòng)傳遞至樁體,使樁體周?chē)耐馏w結(jié)構(gòu)因振動(dòng)而松散,樁身周?chē)馏w遇水漿化,減小樁身與土體的摩擦阻力。振動(dòng)打樁機(jī)能夠滿足各種類(lèi)型土質(zhì)的打樁要求,對(duì)各類(lèi)鋼板樁、鋼管護(hù)筒樁、混凝土樁進(jìn)行沉拔施工。

2 打樁方法分類(lèi)

鋼板樁施工通常采用的樁錘包括柴油錘、蒸汽錘、落錘、振動(dòng)錘。在人口密集的城市中,為避免噪聲及對(duì)周?chē)ㄖa(chǎn)生損害,往往采用低噪聲、低振動(dòng)的方法,如液壓錘和靜壓法。在鋼板樁施工過(guò)程中,采用型鋼導(dǎo)向架來(lái)控制鋼板樁的位置,打樁方法分類(lèi)見(jiàn)表1,各種打樁方法的特點(diǎn)見(jiàn)表2。

3 鋼板樁施工要求

鋼板樁施工的一般要求如下:

(1) 鋼板樁的設(shè)置位置需符合設(shè)計(jì)要求,便于溝槽基礎(chǔ)土方施工,在基礎(chǔ)最突出的邊緣外留有支模、拆模的余地;

(2) 基坑、溝槽鋼板樁的支護(hù)平面布置形狀應(yīng)盡量平直整齊,避免出現(xiàn)不規(guī)則轉(zhuǎn)角,以便標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁的利用和支護(hù)設(shè)置,各周邊尺寸盡量符合板裝模數(shù);

(3) 整個(gè)基礎(chǔ)施工期間,在挖土、吊運(yùn)、扎鋼筋、澆筑混凝土等施工作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁碰撞支護(hù),禁止任意拆除支護(hù),禁止在支護(hù)上任意切割、電焊,也不應(yīng)在支護(hù)上放置重物。

4 鋼板樁施工步驟

振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行鋼板樁施工作業(yè),具體可以分為七個(gè)步驟。

表1 打樁方法分類(lèi)

表2 打樁方法特點(diǎn)

4.1 支護(hù)線測(cè)量

依據(jù)基坑、溝槽開(kāi)挖設(shè)計(jì)的要求,測(cè)繪鋼板樁施工位置線,用白石灰標(biāo)示出鋼板樁的打樁位置。

4.2 鋼板樁進(jìn)場(chǎng)及堆放

按施工進(jìn)度計(jì)劃或現(xiàn)場(chǎng)情況安排鋼板樁的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間,確保鋼板樁的施工滿足進(jìn)度要求。鋼板樁堆放位置如圖2所示,根據(jù)施工要求及場(chǎng)地情況沿支護(hù)線分散堆放,避免集中堆放,造成二次搬運(yùn)。

4.3 施工順序

鋼板樁的施工順序?yàn)槎ㄎ环啪€、挖溝槽、安裝導(dǎo)梁、施打鋼板樁、拆除導(dǎo)梁、圍檁及支護(hù)施工、土方開(kāi)挖、基礎(chǔ)施工、拆除支撐、地下室主體結(jié)構(gòu)施工、土方回填、拔除鋼板樁、鋼板樁拔出后空隙處理。

4.4 鋼板樁檢驗(yàn)、吊運(yùn)、堆放

4.4.1 鋼板樁檢驗(yàn)

對(duì)鋼板樁的檢驗(yàn)一般分為材質(zhì)檢驗(yàn)和外觀檢驗(yàn),以便對(duì)不符合要求的鋼板樁進(jìn)行矯正,減少打樁過(guò)程中的困難。

外觀檢驗(yàn)包括表面缺陷、長(zhǎng)度、寬度、厚度、端部矩形比、平直度、鎖口形狀等內(nèi)容。對(duì)打入鋼板樁有影響的焊接件應(yīng)予以割除,割孔、斷面缺損進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。若鋼板樁有嚴(yán)重銹蝕,則應(yīng)測(cè)量其實(shí)際斷面厚度。原則上要求對(duì)全部鋼板樁進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查。

材質(zhì)檢驗(yàn)時(shí),對(duì)鋼板樁母材的化學(xué)成分及機(jī)械性能進(jìn)行全面試驗(yàn),包括鋼材化學(xué)成分分析、構(gòu)件拉伸與彎曲試驗(yàn)、鎖口強(qiáng)度試驗(yàn)、延伸率試驗(yàn)等。每一種規(guī)格的鋼板樁,至少進(jìn)行一次拉伸與彎曲試驗(yàn)。

4.4.2 鋼板樁吊運(yùn)

鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊裝的方法進(jìn)行吊運(yùn)。吊運(yùn)時(shí),每次起吊的鋼板樁數(shù)量不宜過(guò)多,并應(yīng)注意保護(hù)鎖口避免損傷。吊運(yùn)方式分為成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常采用鋼索捆扎,單根起吊采用專用吊具。

4.4.3 鋼板樁堆放

鋼板樁的堆放場(chǎng)地需選擇在不會(huì)因壓重過(guò)大而發(fā)生較大沉陷變形的平坦、堅(jiān)固場(chǎng)地,方便運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)。堆放時(shí)應(yīng)注意堆放的順序、位置、方向、平面布置等,考慮后續(xù)施工方便。鋼板樁按型號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度分別堆放,并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌說(shuō)明。鋼板樁應(yīng)分層堆放,每層堆放數(shù)量一般不超過(guò)五根,各層間需墊放枕木,墊木間距一般為3～4 m,且上下層墊木應(yīng)在同一豎直線上,堆放的總高度不宜超過(guò)2 m。鋼板樁堆放實(shí)物如圖3所示。

4.5 導(dǎo)架安裝

在鋼板樁施工中,為保證沉樁軸線位置的正確和鋼板樁豎直,控制鋼板樁的打入精度,防止鋼板樁的屈曲變形及提高鋼板樁的貫入能力,一般都需設(shè)置一定剛度的堅(jiān)固導(dǎo)架,也稱施工圍檁。

導(dǎo)架采用單層雙面形式,通常由導(dǎo)梁和圍檁樁等組成,圍檁樁的間距一般為2.5～3.5 m。安裝導(dǎo)架時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):采用經(jīng)緯儀測(cè)繪,水平儀控制,并調(diào)整導(dǎo)梁的位置;導(dǎo)梁的高度要適宜,需有利于控制鋼板樁的施工高度,提高施工效率;導(dǎo)梁不能隨鋼板樁的錘打深入而產(chǎn)生下沉、變形等情況;導(dǎo)梁的位置應(yīng)盡量豎直,并且不能與鋼板樁產(chǎn)生碰撞。

4.6 鋼板樁施打

鋼板樁施打是鋼板樁施工中最關(guān)鍵的步驟之一,需注意六方面施工要求。

(1) 鋼板樁采用專用的振動(dòng)打樁機(jī)施打,施打前需要熟悉地下管線、建筑物的情況,嚴(yán)格按照白石灰標(biāo)示的準(zhǔn)確位置施打。

(2) 打樁前,對(duì)鋼板樁逐根進(jìn)行檢查,剔除連接鎖扣處有銹蝕、變形嚴(yán)重的鋼板樁,待修整合格后才可使用,整修后不合格的禁用。

(3) 打樁前,可以在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂抹油脂,以方便鋼板樁的打入和拔出。

(4) 在鋼板樁施打過(guò)程中,隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每塊樁的斜度,當(dāng)偏斜過(guò)大無(wú)法用拉齊方法調(diào)正時(shí),必須拔起重打。

(5) 鋼板樁合攏效果如圖4所示。井位的四個(gè)角需要使用轉(zhuǎn)角鋼板樁,若沒(méi)有轉(zhuǎn)角鋼板樁,則可用舊輪胎或碎布等塞縫輔助密封,避免由于漏水帶走泥沙,造成地面塌陷。

(6) 在基坑、溝槽開(kāi)挖過(guò)程中,隨時(shí)觀察鋼板樁的變化情況,若有明顯的傾覆或隆起現(xiàn)象,則需立即在傾覆或隆起的部位增加對(duì)稱支撐。

4.7 鋼板樁拔除

基坑回填后,需拔除鋼板樁,以便重復(fù)使用。拔除鋼板樁前,應(yīng)仔細(xì)研究拔樁方法、順序、時(shí)間、土孔處理。由于拔樁的振動(dòng)影響,以及拔樁帶土過(guò)多,會(huì)引起地面沉降和移位,給已施工的地下結(jié)構(gòu)帶來(lái)危害,并影響鄰近原有建筑物、地下建筑物、地下管線的安全。由此可見(jiàn),減少拔樁帶土環(huán)節(jié)十分重要,目前主要采用灌水、灌砂措施。

可以采用振動(dòng)錘拔樁,利用振動(dòng)錘產(chǎn)生的高頻振動(dòng),擾動(dòng)土質(zhì),削弱鋼板樁周?chē)恋酿ぞ哿?以克服拔樁阻力,依靠附加起吊力拔除。

拔樁時(shí)需注意拔樁的起點(diǎn)和順序。對(duì)于封閉式鋼板樁墻,拔樁起點(diǎn)至少應(yīng)離開(kāi)轉(zhuǎn)角鋼板樁五根以上,具體可根據(jù)沉樁時(shí)的情況確定,必要時(shí)也可用跳拔的方法。拔樁的順序基本與打樁時(shí)的順序相反。

如果鋼板樁難以拔出,那么可以采用振動(dòng)錘再重復(fù)振打一次,以克服樁身與泥土的黏聚力及咬口間銹蝕等產(chǎn)生的阻力。如果鋼板樁單側(cè)的土較為結(jié)實(shí),那么可以在附近并列打入另一根鋼板樁,從而使原鋼板樁順利拔出。也可以在鋼板樁兩側(cè)開(kāi)槽,放入膨潤(rùn)土漿液,拔樁時(shí)可減小阻力。

5 施工中常見(jiàn)問(wèn)題

5.1 傾斜

產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象的原因是被施打鋼板樁與相鄰鋼板樁鎖口間阻力較大,打樁的行進(jìn)方向貫入阻力小。處理方法為在施工過(guò)程中用儀器隨時(shí)檢查、控制、糾正。發(fā)生傾斜時(shí),用鋼絲繩拉住鋼板樁身,邊拉邊打,逐步糾正,對(duì)先打入的鋼板樁適度預(yù)留偏差。

5.2 扭轉(zhuǎn)

產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象的原因是鎖口為鉸式連接。處理方法為在打樁行進(jìn)方向用卡板鎖住鋼板樁的前鎖口,在鋼板樁之間的兩邊空隙內(nèi)設(shè)滑輪支架,阻止鋼板樁在下沉中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),也可以在兩塊鋼板樁鎖口搭扣處的兩邊用墊鐵和木榫填實(shí)。

5.3 共連

產(chǎn)生共連現(xiàn)象的原因是鋼板樁傾斜彎曲,使槽口阻力增大。發(fā)現(xiàn)鋼板樁傾斜時(shí)要及時(shí)糾正,將相鄰已打好的鋼板樁用角鐵電焊進(jìn)行臨時(shí)固定。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著工程建設(shè)機(jī)械化產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,由液壓挖掘機(jī)改裝而成的振動(dòng)打樁機(jī)在鋼板樁施工中得到了良好的應(yīng)用。嚴(yán)格按照鋼板樁施工方法進(jìn)行打樁和拔樁施工作業(yè),可以保證工程質(zhì)量,提高施工效率。