一、桩的预制
预制钢筋混凝土桩分为:实心桩和空心桩。
1、预制场地的地面要平整夯实,并防止沁水沉陷。对于两个吊点以上的桩,预制时,要根据打桩顺序来确定桩尖的朝向,因为吊升就位时,桩架上的滑轮组有左右之分,若桩尖的朝向不当,临时将桩
调头
是很困难的。
2、混凝土的浇筑应由桩顶向桩尖连续浇筑,严禁中断。保护层不可过厚(25mm左右为宜)。
叠浇预制桩时,桩与桩间做好隔离层,(可以摸皂脚或粘土石灰膏等),以保证起吊时不互相粘连。叠浇预制桩的层数,应根据浇筑现场地面的承载力和施工要求而定一般不宜超过四层。上层桩和邻桩的浇筑,应在下层或邻桩混凝土达到设计强度的30%以后方可进行。
桩顶制作应制作平整,不然,易将桩打偏或打坏。在桩上注明编号、制作日期和吊点位置,如不埋吊环,则应标明起吊绑扎位置。
允许偏差:
另外制作质量还应符合下列规定:
(1)桩的表面应平整、密实,掉角的深度不应超过5mm,且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩表面的全部面积的0.5%,并不得过分集中。有棱角的桩,棱角碰损深度应在5mm以内,且每10m长的边棱角上只有一处破损,在一根桩上边棱破损总长度不得大于mm。
(2)由于混凝土收缩产生的裂缝,深度不得超过20mm,宽度不得大于0.2mm,裂缝长度不得超过桩宽的一半。
(3)桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角,桩身不得露筋。
二、桩的起吊
待桩身强度达到设计强度的70%后方可以起吊,达到设计强度的%才能运输和打桩,如需提前起吊,必须进行强度和抗裂验算,吊点的位置应符合设计规定。无规定时,可按以下规定:用一个吊点吊桩时,吊点设于距桩上端0.3倍桩长处;用两个吊点时,吊点设于距两端各0.21倍桩长处;用三个吊点时,吊点设置、在桩长中点及距离两端各0.15倍桩长处。吊点的位置偏差不应超过设计位置20mm,吊点位置见上图。使用起重机起吊时,应使桩纵轴线夹角小于。
三、运输和堆放
一般按打桩顺序随打随运,减少二次搬运。运前检查桩的质量、尺寸、桩靴的牢固性以及打桩中使用的标志是否准确齐全等。桩运到现场后应进行外观检查。运输距离不大时,可以在桩下垫滚筒(桩与滚筒间应放有托板),用卷扬机拖动桩身前进;当运距较大时,采用轻便轨道小平台车运输。对较短的桩,可采用汽车运输,运输过程中的支点与吊点的位置一致
桩的堆放,要求地面平稳坚实,支点垫木的间距应根据吊点位置确定,但不少于2个,且保持在同一平面上,各层垫木应上下对齐处于同一垂线上。堆放层数不宜超过三层。不同类型和尺寸的桩考虑使用先后应分开堆放。
第二节沉桩前的准备工作
施工方案包括:施工方法、机具选择;现场准备;沉桩顺序与进度要求;现场平面布置;桩的预制、运输、堆放;质量与安全措施以及劳动力、材料、机具设备供应计划等。
现场准备工作:处理障碍物、平整场地、抄平放线、铺射水电管网、沉桩机械设备的进场安装以及桩的供应。
一、处理障碍物
打桩前认真处理高空、地上和地下的障碍物。对现场周围(一般10m以内)的建筑物作全面的检查,必要的可进行加固处理,防止倒塌。
二、平整场地
地面坡度不应大于1%,修好运输道路,软土部位进行加固处理。桩架移动路线上,地面坡度不得大于1%。
三、抄平放线
第三节、沉桩方法
1、沉桩分类
可分为锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩和射水沉桩等,其中射水沉桩仅适用于砂土层中。
2、试桩
打桩前进行试桩,数量按总数的1%,并不少于2根;深水处的试桩,根据具体情况,由有关部门研究确定。先确定贯入度,并应校验打桩设备的技术性能、施工工艺及技术措施是否适宜。施工前除一般的中、小桥有可靠的依据和实践的经验可不进行试桩外,其他沉桩必须进行试桩,数量1-3根,以便核实地质情况,检验设备及技术要求是否适宜。
特大桥和地质复杂的大、中桥,应采用静载试验方法确定单桩容许承载力,一般的大、中桥的试桩,原则上采用静载试验法,在条件适宜时,可采用动力振动方法。
试桩的单桩容许承载力确定方法:
1)承压静载试验。
2)采用可靠的动力振动波方法估算。
3)根据锤击沉桩的贯入度,选用适当的动力公式计算。
贯入度的测定,一般以接近设计要求最后3次10锤的平均贯入度或入土标高为控制标准,确定贯入度。应在以下条件下测量:
1)锤的落距符合规定。
2)锤击没有偏心。
3)桩帽和弹性垫层等正常情况。
4)桩顶没有破坏或破坏处已经凿平。
3、沉桩顺序
打桩顺序是否合理,直接关系到打桩进度和施工质量。
一般情况,当基础不大、桩数不多、桩距不小时,可从中间开始分向两边或周边对称进行沉桩;当基础较大、桩数量较多、桩距较小时,应将基础分为数段,而后在分段范围内分别进行沉桩。
在靠近斜坡沉桩时,会使土体产生侧移,影响斜坡的稳定性。一般靠近斜坡的桩先下沉、距离斜坡最远的桩最后下沉,使先下沉的桩在土中起加筋作用,以减小土向斜坡方向的侧移。对灵敏度很高的粘土,由于沉桩引起土的重塑,而使土的抗剪强度减小,则不宜由靠近斜坡的桩最先下沉。
同时应考虑打桩架移动的方便与否来确定打桩顺序。打桩顺序确定后,还应考虑打桩机是往后“退打”还是往前“顶打”,这涉及到桩的布置和运输问题。
1)桩顶高出地面是难免的,此时,打桩机只能采取往后退打的方法,桩不能先都布置在地面上,只能随打随运。
2)桩顶低于地面时,打桩采用往前顶打的方法,只要现场许可,所有的桩都可以事先布置好,避免二次搬运。
5、混凝土管桩填心
管桩填心前,应先将桩内清孔、检查后再进行填充。
1)清孔方法
(1)用活底吸泥筒清孔。吸泥筒直径应小于桩内径3-5cm。
(2)用吸泥机进行清孔。
(3)射水清洗。用射水管想桩内射水清洗,使泥浆从桩顶溢出。但桩壁有破损时不宜采用射水,并注意避免扰动桩尖土层,降低桩的承载力。
2)填充
(1)填充混凝土。桩内无水并清除干净后,可用一般方法填筑混凝土。浇筑混凝土时不宜过快,应逐层插捣密实,每根桩应一次浇筑完毕。如有水时可采用灌注水下混凝土的方法施工。
(2)填充透水性材料。当设计要求在桩内上面一段填充混凝土,下面一段填充透水性土时,可将透水性土直接倒入填充。为避免管内相互卡住,倒入速度不宜过快,填充料最大粒径不得大于桩内径1/3。结合实填数量掌握填充高度。
若填充混凝土未达到设计强度的25%时,在6倍桩径长度范围内,应禁止锤击或射水。
6、沉桩质量标准
(1)桩位允许偏差
(2)桩中轴线偏斜率
竖直桩:1%。
斜桩:(桩纵轴线与垂直线夹角θ)±0.15tgθ。
(3)桩尖高程:不高于设计图纸。
(4)贯入度:小于图纸规定。
一、锤击沉桩(打桩)
1、桩锤选择:
有:坠锤、单动蒸汽锤、柴油打桩锤和振动桩锤。
1)坠锤:一般0.5-1.5t,打桩速度较慢。轻型坠锤以沉木桩为主,重型及特重龙门锤适用于钢筋混凝土桩。
2)单动蒸汽锤:3、7、10、15t,一般适于除木桩以外的任何桩。
双动桩锤:一般适用于较轻型的桩,使用压缩空气时可在水下打桩,并能打拔钢板桩。重量0.62-3.5t。
3)柴油桩锤:可分为杆式和筒式两种,多用于打钢筋混凝土桩,不适用于软土中。
杆式锤重:0.6、1.2、1.8、2.5、3.5t。适用于钢管桩和木桩。
筒式桩锤重:1.8、2.5、4.0、6.0、7.0t。适用于在过硬或过软的土中沉桩。
4)振动桩锤:适用于沉拔木桩、钢板桩或钢筋混凝土管桩;宜用于砂土塑性粘土及松散亚粘土。在卵石夹砂及紧密粘土中效果较差。
桩长20-30m时,重7t;桩长大于30m时,用10t或15t。
柴油打桩锤:桩0.6t;12m左右时1.2t;更长时,选用更大的桩锤。
根据单桩的设计荷载估算锤需要的冲击能力:
E≥25
E-锤的一次冲击动能N.m;P-单桩设计荷载,kN。
K=(Q+q)/E
K-锤的适用系数;Q-锤的总重力,kN;q-桩的重力(包括送桩及桩帽桩垫),Kn;E-锤的一次冲击动能,kN.m。
算出的K值不宜大于下列数值:
对于坠锤2.0
对于单动汽锤3.5
对于双动汽锤和柴油锤5.0
下沉钢板桩、I型、H型钢桩及配合射水下沉各种桩时,上列系数可提高50%。在选用单动汽锤和坠锤时,其质量最好为桩质量的1.5-2.0倍。如超过两倍时,可以调整落锤高度。
2、提升就位
先绑好吊索,将桩水平地提升到一定高度(为桩长的一半加0.3-0.5m),然后提升其中的一组滑轮组使桩尖逐渐下降,从而桩身旋转到垂直于地面的为止,此时,桩尖离地面0.3-0.5m。
将桩身提升到垂直状态后,即可送入桩架的龙门导杆内,然后把桩准确地安放在桩位上,随着将桩和导杆相联结,以保证打桩时不发生移动和倾斜。在桩顶垫上桩垫,一般采用12cm厚水泥袋或7.5-10cm厚度的松木。安上桩帽后再安装锤垫,锤垫一般采用硬质木材。将桩锤缓慢落到桩顶上面,注意不要撞击。桩向土中沉入一定深度而达到稳定的位置。这时,再校正一次桩垂直度,即可进行打桩。
3、打桩
沉桩应一次沉到设计标高,不得中途停止。打桩分两种:轻锤高击和重锤低击。
1)轻锤高击:对桩头的冲击大,因而回弹大,桩头容易损坏。
2)重锤低击:对较密实的土层,如砂或粘土,能较容易地穿过(但不适用于有砾石的杂填土),采用较广泛。一般情况下,沉桩开始时,必须控制桩锤冲击能,坠锤或单动汽锤以0.5m左右为宜,双动汽锤应降低气压,减少每分钟的锤击次数。当桩入土到一定深度,位置正常后,再按要求的落距或锤击频率进行;坠锤最大落距不得大于2.0m;采用单动汽锤时,落距不超过1.0m为宜。
4、入桩时应符合的要求
1)桩机就位。对准桩位,垂直,稳定,施工中不倾斜或移动。
2)预制桩起吊就位。对中,缓慢插入土中,在桩顶扣好桩帽或桩箍,即可除去索具。
3)稳桩。先落距较小冷锤1-2次,将桩插入土中一定深度再使桩垂直稳定。10m以内短桩可目测或用吊锤双向校正。10m以上或打接桩必须用吊锤或经纬仪双向校正,垂直度允许偏差不得超过0.5%。
4)测桩记录。桩打入前,在桩侧或桩架上设置标尺,以便施工中进行观测和记录。
5)打桩。
(1)宜重锤低击。
(2)打桩顺序。(见上)
(3)技术要求事项。
A、桩帽或送桩帽与桩周围的间隙应为5-10mm。
B、锤与桩帽和桩帽与桩间应加设弹性衬垫(锤垫、桩垫)。施工中及时修理锤垫更换桩垫。
C、桩锤、桩帽或送桩应和桩身在同一中心线上。
D、桩插入时垂直度偏差不得超过0.5%。
6)送桩(替打)。
设计要求送桩时,送桩的中心线应与桩身吻合一致。方能进行送桩。送桩一般用钢制成,长度应为桩锤可能达到的最低标高与预制桩顶沉入标高之差,再加上适当的余量。钢送桩的长度,对于下沉mm直径的混凝土管桩一般采用2.5,下沉直径大于mm的钢管桩一般采用5m。为了能在送桩上插入射水管,需在送桩体上留有宽度0.3m高度1-2m的槽口。
焊接的钢送桩应进行热处理增强其刚度,其结构强度应高于桩身的强度。
送桩沉桩而最后桩顶仍在地面或水面以上,或送桩随桩头沉入土中而土方须挖除的,则送桩与桩头的连接可用螺栓连接;如基坑中的水暂时不抽干,或土方暂时不挖除,送桩当桩头的连接螺栓拆除有困难时,可用长螺栓通过法兰盘孔眼插入桩头法兰盘的孔眼,不上螺帽,等沉桩达到标高后即可将送桩从土中或水中拔出。活节送桩方法非在不得已时,不宜采用。
若桩顶不平可用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的桩孔应立即回填密实。(送桩见静力压桩图)
5、锤击沉桩的停锤标准:
(1)设计桩尖标高处为硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时,根据贯入度变化并对照地质资料,确认桩尖以沉入该土层,贯入度达到控制贯入度时,停锤。
(2)当贯入度以达到控制贯入度,而桩尖标高未达到设计标高时,一贯继续锤入10cm左右(或锤击30-50击),如无异常变化时,停锤。若桩尖标高比设计标高高得多时,应报有关部门研究。
(3)设计桩尖标高处为一般粘性土或其他较松软土层时,应以标高控制,贯入度作为校核;当桩尖已达设计标高,贯入度仍较大时,应继续锤击,使贯入度接近控制贯入度。
(4)在同一桩基中,各桩的贯入度应大致接近,而沉入深度不宜相差过大,避免基础产生不均匀沉降;如因土质变化太大,致使各桩贯入度或沉入深度相差较大时,应报有关部门研究,另行确定停锤标准。
(5)对于特殊设计的桩,桩尖设计标高不同时,按设计要求处理。
6、打桩质量控制
1)控制原则:
(1)桩端(指桩的全断面)位于一般土层时,以控制桩端设计标高为主,贯入度为参考。
(2)桩端达到坚硬、硬塑的粘土、中密以上粉土、砂土、碎石类土或风化岩时,以贯入度控制为主,桩端标高为参考。
(3)贯入度达到要求,而桩端标高未达到时,应继续锤击3阵,其每阵10击的平均贯入度不应大于设计规定的数值加以确认。
(4)如控制指标都达到要求时,而其他的指标与要求相差较大时,应同有关单位研究处理。
(5)贯入度由试桩确定,或做打桩试验与有关单位确定。
7、打桩中的问题及处理方法:
1)桩顶、桩身破坏
(1)由于直接受冲击产生很高的局部应力。桩顶的钢筋做特别处理,纵向钢筋对桩的顶部起到箍筋作用,同时又不会直接受冲击而颤动,避免引起混凝土剥落。
(2)保护层太厚。主筋放的不正是保护层过厚的主要原因。
(3)桩帽垫层材料选用不合适,或已经被打坏。
(4)桩的顶面和桩身的轴线不重合,偏心受力。预制时使桩顶和桩的轴线保持垂直,桩帽放平整,发现歪斜及时纠正。
(5)打桩过程中下沉速度慢而施打时间长,过打。遇到过打分应析地质情况,改善操作方法,采取有效的措施解决。
(6)桩身混凝土的强度不高。
桩身破坏可加钢夹箍用螺栓拉紧焊牢补强。
2)打歪
(1)检查打桩机的导架两个方向的垂直度。
(2)桩尖对准桩位,桩顶正确的套入桩锤下的桩帽内,勿偏打一边。
(3)打桩开始时,桩锤小落距将桩打入土中,随时检查垂直度,到达一定深度后并稳定后,再按要求的落距打桩。
(4)桩顶不平、桩尖偏心。严格控制桩的制作质量和桩的验收、检查工作。
3)打不下
(1)桩顶、桩身已经破坏。
(2)土层有较厚砂层或其他硬土层,或遇到孤石、等障碍物,应与设计勘探部门共同解决。
(3)由于特殊原因,打桩不得已中断,停歇一段时间后往往不能顺利将桩打入。应在打桩前做好个项准备工作,保证连续进行。
4)一桩打下,邻桩上升。多在软土中发生,当桩的中心距≤5d(桩径)时,采取分段施打,以免土向一个方向运动。
5)桩基复打。对于发生“假极限”、“吸入”现象的桩和射水下沉的桩基上浮现象的桩,应采取复打。复打前的“休息”天数及复打的要求按下面试桩试验办法中的有关规定处理。
(1)桩穿过砂类土、桩尖位于大块碎石土、紧密的砂类土或坚硬的粘性土上,不少于1天。
(2)在粗、中砂和不饱和粉细砂里,不少于3天。
(3)在粘性土和饱和的粉细砂里,不少于6天。
二、静力压桩
利用静压力将桩压入土中,适用于可塑状态粘土,但不宜用于坚硬状态的粘土和中密以上的砂土。
1、施工准备
1)压桩前了解土层和地址情况,并据以估算压桩阻力。
2)根据估算阻力选择压桩设备。
3)压桩前仔细检查并做好一切准备工作,使压桩工作不间断。
2、压桩施工
1)用桩机吊桩时压桩架底盘较宽,必须将桩运至底盘前然后起吊。
2)吊桩竖直后用撬棍将桩稳住并推到底盘插桩口缓慢落下,离地面10cm左右,再利用撬棍协助对准桩位插桩。
3)两台卷扬机同时启动,放下压梁、桩帽套住桩顶顺势下压。两台卷扬机“同步”,确保压梁不偏斜,使桩在压桩过程中保持压梁中轴线与桩中轴线在同一直线上。
4)多节桩施工时,接桩面应距地面1m以上。
5)压桩沉入深度是以设计标高或允许静压力值控制,或标高与静压力值同时控制。
6)压桩时尽量避免中途停歇。
7)当桩尖到砂层时,可采用最大的压桩力作用在桩顶,采用停车再开、忽停忽开的办法,使桩缓慢下沉穿过砂层。
8)当桩阻力超过压桩机能力,或由于来不及调整平衡,压桩机发生较大倾斜时,应立即停压并采取安全措施,以免造成断桩或其他事故。
9)沉桩过程中,桩身倾斜或下沉速度加快时,暂停施压。
10)施工中应密切压桩力是否与桩轴线符合,压梁导轮和龙口的接触是否正常,有无卡住现象。
11)快达到设计标高时,不能过早停压,严格控制一次成功。
3、压桩程序和接桩方法
1)压桩程序
a、准备压第一段桩→b、接第二段桩→c、接第三段桩→d、整根桩压平至地面→e采用送桩压桩完毕。
2)接桩方法。
焊接法接桩和浆锚法接桩。
(1)、施焊时应两人同时对角对称地进行,以防止节点变形不匀而引起桩身歪斜。
(2)一般采用“硫磺胶泥浆锚法”。
上下桩对齐,使四根锚筋插入筋孔,落下压梁并套住桩顶,然后将上节桩和压梁同时上升约(以四根锚筋不脱离筋孔为度),安设施工夹箍(由四块木板,内侧用人造革包裹40mm厚的树脂海绵块而成),将溶化的硫磺胶泥注满锚筋孔内,并使之溢出桩面,然后将上节桩和压梁同时落下,当硫磺胶泥冷却并拆除施工夹箍后,即可继续加荷施压。
硫磺胶泥配合比(质量比):
硫磺:水泥:粉砂:聚硫胶=44:11:44:1或硫磺:石英砂:石墨粉:聚硫甲胶、60:34.3:5:0.7
聚硫胶和聚硫甲胶可以改善胶泥的韧性。
硫磺胶泥还可用于接桩。
(3)一个墩、台桩基中,同一水平面内的桩接头数量不得超过基桩总数的1/4;但采用法兰盘按等强度设计的接头,可不受此限制。
三、振动沉桩
振动沉桩适用于砂质粘土、粘土和软土地区的施工,不宜用于砾石和密实的粘土层。
1、首先了解地层和地质情况,选择适合的振动锤,选择振动沉桩锤时,应验算振动上拔力对桩身结构的影响。
2、振动沉桩机、机座、桩帽应连接牢固;沉桩机和桩中心轴线应尽量保持在同一直线上。
3、沉桩
1)开始沉桩时宜采用自重下沉或射水下沉,待桩身有足够稳定性后,再采用振动下沉。为了加速下沉,可配合水冲法。水冲法是在桩旁插入一根与之平行的射水管,管下有喷嘴,沉桩时从喷嘴射出kPa的水,冲松土体。在射水下沉缓慢或不下沉时,可开动振动锤并同时射水下沉。振动持续一段时间后,当桩下沉有趋于缓慢或桩顶大量涌水时,停止振动,只用射水冲刷。经过相当时间射水后,再振动下沉。如此交替进行,沉到接桩高度时,拆去振动锤和输水管,先接长输水管再接桩,重新装上振动锤,继续沉桩。
2)振动沉桩过程中,如下沉速度突然减小,可能遇到硬层,应停止沉桩而将桩提升0.5-1.0m,重新加速振动冲下,可能穿破硬层而顺利下沉。
3)当桩沉接近设计标高(至少1m)时,停止射水,将射水管拔出,只开动激振器将桩沉到设计标高。
4)每根桩的沉桩作业,应一次完成,不可中途停顿过久,以免土的摩擦阻力恢复,继续下沉困难。
5)振动沉桩的停振标准,应以通过试桩验证的桩尖标高控制为主,以最终贯入度或可靠的振动承载力公式计算的承载力作为校核。如桩尖已达到设计标高,而最终贯入度或计算承载力相差较大时,应查明原因,报有关单位研究后另行确定。