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樁基礎(chǔ)施工方法

發(fā)布者:君小豪
城市橋梁工程常用的樁基礎(chǔ)通??煞譃槌寥霕痘A(chǔ)和灌注樁基礎(chǔ),按成樁施工方法又可分為:沉入樁、鉆孔灌注樁、人工挖孔樁;本條文簡(jiǎn)要介紹施工方法及其機(jī)械設(shè)備選擇要點(diǎn)。
一、沉入樁基礎(chǔ)
常用的沉入樁有鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁和鋼管樁。
 
注:什么是沉入樁?
沉入樁,是靠樁錘的沖擊能量將預(yù)制樁打(壓)入土中,使土被壓擠密實(shí),以達(dá)到加固地基的作用。沉入樁所用的基樁主要為預(yù)制的鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力混凝土樁。沉入樁的施工方法主要有:錘擊沉樁、振動(dòng)沉樁、射水沉樁、靜力壓樁以及鉆孔埋置樁等。
 
(一)準(zhǔn)備工作
1.沉樁前應(yīng)掌握工程地質(zhì)鉆探資料、水文資料和打樁資料。
2.沉樁前必須處理地上(下)障礙物,平整場(chǎng)地,并應(yīng)滿足沉樁所需的地面承載力。
3.應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況采取降噪聲措施;城區(qū)、居民區(qū)等人員密集的場(chǎng)所不應(yīng)進(jìn)行沉樁施工。
4.對(duì)地質(zhì)復(fù)雜的大橋、特大橋,為檢驗(yàn)樁的承載能力和確定沉樁工藝應(yīng)進(jìn)行試樁。
5.貫人度應(yīng)通過試樁或做沉樁試驗(yàn)后會(huì)同監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位研究確定。
6.用于地下水有侵蝕性的地區(qū)或腐蝕性土層的鋼樁應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求做好防腐處理。
(二)施工技術(shù)要點(diǎn)
1.預(yù)制樁的接樁可采用焊接、法蘭連接或機(jī)械連接,接樁材料工藝應(yīng)符合規(guī)范要求。
2.沉樁時(shí),樁帽或送樁帽與樁周圍間隙應(yīng)為5~lOmm;樁錘、樁帽或送樁帽應(yīng)和樁身在同一中心線上;樁身垂直度偏差不得超過0.5%。
3.沉樁順序:對(duì)于密集樁群,自中間向兩個(gè)方向或四周對(duì)稱施打;根據(jù)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)標(biāo)高,宜先深后淺;根據(jù)樁的規(guī)格,宜先大后小,先長(zhǎng)后短。
錘擊過程應(yīng)采用重錘低擊。
4.施工中若錘擊有困難時(shí),可在管內(nèi)助沉。
5.樁終止錘擊的控制應(yīng)以控制樁端設(shè)計(jì)標(biāo)高為主,貫人度為輔。

6.沉樁過程中應(yīng)加強(qiáng)鄰近建筑物、地下管線等的觀測(cè)、監(jiān)護(hù)。


注:什么是樁帽?

樁帽是為了防止打入樁樁頭被打壞而使用的一種施工設(shè)施,不屬于建筑結(jié)構(gòu)范圍。
在樁基施工時(shí)為了保護(hù)樁不被打壞安裝上樁帽主要起保護(hù)作用。樁帽一般的材料是采用抗沖擊強(qiáng)的鋼材制成。
 
注:什么是貫入度?
貫入度一般是指錘擊樁每10擊進(jìn)入的深 度mm,用(mm/10擊)表示,如在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中最后 貫入度(6.0噸的錘)一般為20~50(mm/10 擊).
 
注:什么是控制樁端設(shè)計(jì)標(biāo)高?
 
(三)沉樁方式及設(shè)備選擇
1.錘擊沉樁宜用于砂類土、黏性土。樁錘的選用應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、樁型、樁的密集程度、單樁豎向承載力及現(xiàn)有施工條件等因素確定。
2.振動(dòng)沉樁宜用于錘擊沉樁效果較差的密實(shí)的黏性土、礫石、風(fēng)化巖。
3.在密實(shí)的砂土、碎石土、砂礫的土層中用錘擊法、振動(dòng)沉樁法有困難時(shí),可采用射水作為輔助手段進(jìn)行沉樁施工。在黏性土中應(yīng)慎用射水沉樁;在重要建筑物附近不宜采用射水沉樁。
4.靜力壓樁宜用于軟黏土(標(biāo)準(zhǔn)貫入度N<20)、淤泥質(zhì)土。
5.鉆孔埋樁宜用于黏土、砂土、碎石土,且河床覆土較厚的情況。
 
注:為什么射水沉樁慎用黏性土?
 粘土吸水產(chǎn)生塑性形變,極易產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象

注:什么是靜力壓樁?
利用靜壓力將樁壓入土中,施工中雖然仍然存在擠土效應(yīng),但沒有振動(dòng)和噪音,適用于軟弱土層和鄰近有怕振動(dòng)的建(構(gòu))筑物的情況。
壓樁一般是分節(jié)壓入,逐段接長(zhǎng)。為此,樁需分節(jié)預(yù)制。當(dāng)?shù)谝还?jié)樁壓入土中,其上端距地面2m左右時(shí)將第二節(jié)樁接上,繼續(xù)壓入。對(duì)每一根樁的壓入,各工序應(yīng)連續(xù)。
如初壓時(shí)樁身發(fā)生較大移位、傾斜;壓入過程中樁身突然下沉或傾斜;樁頂混凝土破壞或壓樁阻力劇變時(shí),應(yīng)暫停壓樁,及時(shí)研究處理。

注:什么是射水沉樁?

射水沉樁方法往往與錘擊(或振動(dòng))法同時(shí)使用,具體選擇應(yīng)視土質(zhì)情況:在砂夾卵石層或堅(jiān)硬土層中,一般以射水為主,以錘擊或振動(dòng)為輔;在粉質(zhì)粘土或粘土中,為避免降低承載力,一般以錘擊或振動(dòng)為主,以射水為輔,并應(yīng)適當(dāng)控制射水時(shí)間和水量。下沉空心樁,一般用單管內(nèi)射水。當(dāng)下沉較深或土層較密實(shí),可用錘擊或振動(dòng),配合射水;下沉實(shí)心樁,將射水管對(duì)稱地裝在樁的兩側(cè),并能沿著樁身上下自由移動(dòng),以便在任何高度上射水沖土。必須注意,不論采取任何射水施工方法,在沉入最后階段1~1.5m至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),應(yīng)停止射水,用錘擊或振動(dòng)沉入至設(shè)計(jì)深度,以保證樁的承載力
1—送樁管;2—加強(qiáng)的圓鋼;3—彎管;4—膠管;5—樁管;
6—射水管;7—保險(xiǎn)鋼絲繩;8—導(dǎo)向環(huán);9—擋砂板

注:什么是振動(dòng)沉樁?

振動(dòng)法是利用振動(dòng)錘沉樁,將樁與振動(dòng)錘連接在一起,振動(dòng)錘產(chǎn)生的振動(dòng)力通過樁身帶動(dòng)土體振動(dòng),使土體的內(nèi)摩擦角減小、強(qiáng)度降低而將樁沉入土中。該方法在砂土中施工效率較高。

二、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)
(一)準(zhǔn)備工作
1.施工前應(yīng)掌握工程地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料,具備所用各種原材料及制品的質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告。
2.施工時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定,制定安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等措施。

3.灌注樁施工應(yīng)有齊全、有效的施工記錄。


(二)成孔方式與設(shè)備選擇
依據(jù)成樁方式可分為泥漿護(hù)壁成孔、干作業(yè)成孔、護(hù)筒(沉管)灌注樁及爆破成孔,施工機(jī)具類型及土質(zhì)適用條件可參考表1K412021。
成樁方式與適用條件    表IK412021


(三)泥漿護(hù)壁成孔
1.泥漿制備
(1)泥漿制備根據(jù)施工機(jī)械、工藝及穿越土層情況進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),宜選用高塑性黏土或膨潤(rùn)土。
(2)泥漿護(hù)壁施工期間護(hù)筒內(nèi)的泥漿面應(yīng)高出地下水位1.0m以上,在清孔過程中應(yīng)不斷置換泥漿,直至灌注水下混凝土。
(3)灌注混凝土前,孔底500mm以內(nèi)的泥漿相對(duì)密度應(yīng)小于1.25;含砂率不得大于8%;黏度不得大于28s。
(4)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置泥漿池和泥漿收集設(shè)施,廢棄的泥漿、渣應(yīng)進(jìn)行處理,不得污染環(huán)境。
(注:

 注:護(hù)筒的作用:
   固定樁孔位置,保護(hù)孔口,防止地面水流入,增加孔內(nèi)水壓力,防止塌孔,成孔時(shí)引導(dǎo)鉆頭的方向。
 
 注:泥漿的作用
在孔壁形成泥皮穩(wěn)定孔壁、懸浮鉆渣、潤(rùn)滑鉆具 、正循環(huán)排渣。在開鉆的同時(shí)就要制備泥漿,鉆孔的時(shí)候是正循環(huán),泥漿是從鉆桿里面進(jìn)入鉆孔,然后將孔內(nèi)泥沙一起和泥漿一起泛上來,從護(hù)筒的泥漿孔流入泥漿池,然后經(jīng)沉淀后再?gòu)你@桿進(jìn)入鉆孔循環(huán)。泥漿的作用是在鉆孔的時(shí)候在孔壁上形成一層泥漿膜,對(duì)孔壁進(jìn)行保護(hù),防止孔壁坍塌。

2.正、反循環(huán)鉆孔
(1)泥漿護(hù)壁成孔時(shí)根據(jù)泥漿補(bǔ)給情況控制鉆進(jìn)速度;保持鉆機(jī)穩(wěn)定。
(2)鉆進(jìn)過程中如發(fā)生斜孔、塌孔和護(hù)筒周圍冒漿、失穩(wěn)等現(xiàn)象時(shí),應(yīng)先停鉆,待采取相應(yīng)措施后再進(jìn)行鉆進(jìn)。
(3)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度,灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)未要求時(shí)端承型樁的沉渣厚度不應(yīng)大于100 mm;摩擦型樁的沉渣厚度不應(yīng)大于300 mm。
 
注:正循環(huán)鉆孔
正循環(huán)是用泥漿泵將泥漿以一定壓力通過空心鉆桿頂部,從鉆桿底部噴出,底部的鉆錐在旋轉(zhuǎn)時(shí)將土壤攪松成為鉆渣,被泥漿懸浮,隨泥漿上升而溢出流至孔外的泥漿槽,經(jīng)過沉淀池中沉淀凈化,再循環(huán)使用。
特點(diǎn):
排渣能力比較弱, 鉆進(jìn)速度較慢,鉆具的磨損也比較大,但工藝比較簡(jiǎn)單,容易操作,正循環(huán)鉆機(jī)的價(jià)格也比較便宜。
 
注:反循環(huán)鉆孔
反循環(huán)鉆機(jī)的泥漿的循環(huán)方式則正好相反,泥漿由孔外流入孔內(nèi),由真空泵或其他方法(如空氣吸泥機(jī)等)將鉆渣通過鉆桿中心從鉆桿頂部吸出,或?qū)⑽鼭{泵隨同鉆錐一同鉆進(jìn),從孔底將鉆渣吸出孔外。
特點(diǎn):反循環(huán)鉆機(jī)排渣能力比較強(qiáng),但工藝比較復(fù)雜,操作不當(dāng)容易引起塌孔埋鉆,而且反循環(huán)鉆機(jī)價(jià)格比較高
 3.沖擊鉆成孔
(1)沖擊鉆開孔時(shí),應(yīng)低錘密擊,反復(fù)沖擊造壁,保持孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定。
(2)應(yīng)采取有效的技術(shù)措施防止擾動(dòng)孔壁、塌孔、擴(kuò)孔、卡鉆和掉鉆及泥漿流失等事故。
(3)每鉆進(jìn)4~5m應(yīng)驗(yàn)孔一次,在更換鉆頭前或容易縮孔處,均應(yīng)驗(yàn)孔并應(yīng)做記錄。
(4)排渣過程中應(yīng)及時(shí)補(bǔ)給泥漿。
(5)沖孔中遇到斜孔、梅花孔、塌孔等情況時(shí),應(yīng)采取措施后方可繼續(xù)施工。
(6)穩(wěn)定性差的孔壁應(yīng)采用泥漿循環(huán)或抽渣筒排渣,清孔后灌注混凝土之前的泥漿指標(biāo)符合要求。
 
注:沖擊鉆機(jī)通過機(jī)架、卷揚(yáng)機(jī)把帶刃的重鉆頭(沖擊錘)提高到一定高度,靠自由下落的沖擊力切削破碎巖層或沖擊土層成孔
4.旋挖成孔
(1)旋挖鉆成孔灌注樁應(yīng)根據(jù)不同的地層情況及地下水位埋深,采用不同的成孔工藝。
(2)泥漿制備的能力應(yīng)大于鉆孔時(shí)的泥漿需求量,每臺(tái)套鉆機(jī)的泥漿儲(chǔ)備量不少于單樁體積。
(3)成孔前和每次提出鉆斗時(shí),應(yīng)檢查鉆斗和鉆桿連接銷子、鉆斗門連接銷子以及鋼絲繩的狀況,并應(yīng)清除鉆斗上的渣土。
(4)旋挖鉆機(jī)成孔應(yīng)采用跳挖方式,并根據(jù)鉆進(jìn)速度同步補(bǔ)充泥漿,保持所需的泥漿面高度不變。
(5)孔底沉渣厚度控制指標(biāo)符合要求。
注:什么是跳挖?
       考慮距離太近有可能造成串孔和塌孔

(四)干作業(yè)成孔

1.長(zhǎng)螺旋鉆孔
(1)鉆機(jī)定位后,應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢,鉆頭與樁位點(diǎn)偏差不得大于20mm,開孔時(shí)下鉆速度應(yīng)緩慢;鉆進(jìn)過程中,不宜反轉(zhuǎn)或提升鉆桿。
(2)在鉆進(jìn)過程中遇到卡鉆、鉆機(jī)搖晃、偏斜或發(fā)生異常聲響時(shí),應(yīng)立即停鉆,查明原因,采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)作業(yè)。
(3)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,應(yīng)先泵人混凝土并停頓10~20s,再緩慢提升鉆桿。提鉆速度應(yīng)根據(jù)土層情況確定,并保證管內(nèi)有一定高度的混凝土。
(4)混凝土壓灌結(jié)束后,應(yīng)立即將鋼筋籠插至設(shè)計(jì)深度,并及時(shí)清除鉆桿及泵(軟)管內(nèi)殘留混凝土。
2.鉆孔擴(kuò)底
(1)鉆桿應(yīng)保持垂直穩(wěn)固,位置準(zhǔn)確,防止因鉆桿晃動(dòng)引起擴(kuò)大孔徑。
(2)鉆孔擴(kuò)底樁施工擴(kuò)底孔部分虛土厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
(3)灌注混凝土?xí)r,第一次應(yīng)灌到擴(kuò)底部位的頂面,隨即振搗密實(shí);灌注樁頂以下5m范圍內(nèi)混凝土?xí)r,應(yīng)隨灌注隨振動(dòng),每次灌注高度不大于1.5m。
3.人工挖孔
(1)人工挖孔樁必須在保證施工安全前提下選用。
(2)挖孔樁截面一般為圓形,也有方形樁;孔徑1200~2000mm,最大可達(dá)3500mm;挖孔深度不宜超過25m。
(3)采用混凝土或鋼筋混凝土支護(hù)孔壁技術(shù),護(hù)壁的厚度、拉接鋼筋、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)均應(yīng)符合設(shè)計(jì)
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