沉入桩施工作业指导书.docx
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沉入桩施工作业指导书
沉入桩施工作业指导书
1适用范围
本工艺适用于利用打桩设备将预制钢筋混凝土桩或预应力混凝土桩沉入地基土中的施工。
锤击法一般适用于密砂类土、软朔和可朔的黏土。
由于锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入土中,因此桩径不能太大,一般土质中桩径不大于60cm,桩的入土深度也不能太深,一般土质为20~30m,否则对打桩设备要求高,且打桩效率低。
该法施工时产生较大的噪声和振动,会受到一定的环境限制。
振动沉桩法一般适用于砂质土、硬朔及软朔的黏性土和中密及较松软散的碎、卵石类土。
该法施工也可用于拔桩,噪声较小,施工速度快,不会损坏桩头,不用导向架也能打进,移位操作方便,但需电源功率大。
射水法很少单独使用,常和锤击或振动法联合使用。
方法的选择一般应视土质的情况而定。
静力压桩法一般适用于高朔性黏土或砂性较轻的亚黏土层。
2作业准备
2.1主要机具设备
打桩设备主要是桩锤、桩架、起重机具和动力设备等。
桩锤可分为坠锤两大类,型号及性能见表2.1-1。
常用的有坠锤(吊锤)、单动汽锤、柴油锤及振动锤。
桩架用来吊装锤、打桩和控制桩锤的上下运动方向。
桩架包括导杆(又称龙门,控制锤和桩在打桩时的上下运动和打桩方向)、起吊设备(滑轮、绞车、动力设备等)、撑架(支撑导杆)及底盘等。
表1锤重与桩重比值
桩型
锤型及地层土类
单动汽锤
双动汽锤
柴油汽锤
坠锤
硬土
软土
硬土
软土
硬土
软土
硬土
软土
钢筋混凝土桩
1.4
0.4
1.8
0.6
1.5
1.0
1.5
0.35
木桩
3.0
2.0
2.5
1.5
3.5
2.5
4.0
2.0
钢桩
2.0
0.7
2.5
1.5
2.5
2.0
2.0
1.0
各种桩锤的适用情况:
坠锤:
沉木桩为主;重型及特重型龙门锤适用于钢筋混凝土桩。
双动汽锤:
相对较轻型的桩;适用压缩空气时可在水下下沉;可用于沉拔钢管桩。
柴油锤:
导杆式锤使用于木桩、钢板桩;筒式锤用于混凝土管桩、钢管桩;不适宜在过硬或过软的土中沉桩。
振动锤:
沉拔木桩、钢板桩或混凝土管桩;适用于砂土、塑性黏土及松软砂黏土;在卵石类砂及紧密黏土中效果较差。
2.2施工机械选择
2.2.1冲击锥的选择,原则上是重锤低击。
桩架在沉桩施工中,承担吊锤、吊桩、插桩、吊插射水管及桩在下沉过程中的导向作用等。
其他设备中主要有桩帽与送桩。
桩帽主要是承受冲击,保护桩顶,在沉桩时能保证锤击力作用于桩轴线而不偏心。
送桩主要用于当桩顶被锤击低于龙门挺而仍需继续沉入时,即需把桩顶送到地面下必要深度处用。
2.2.2振动沉桩设备
选锤原则:
振动锤的振动力p应能克服桩在下沉中土的摩阻力R.
2.2.3射水沉桩设备
主要包括:
水泵、水源、输水管路(应减小弯曲,力求顺直)和射水管等。
2.3作业条件
所有钻孔人员必须持有效的考试合格证。
操作人员经培训、考核,可持证上岗。
沉桩前应处理空中和地面上下的障碍物,平整场地或搭设支架、平台,作好准备工作。
在旱地打桩时,只需将打桩设备移动范围内的地面整平、夯实,再铺设垫木、钢轨及简单脚手架。
在浅水中打桩时,先打脚手桩,组成桩排架再搭设工作平台,在深水中,则需拼组打桩船在船上打桩。
设置脚手时,都应留出桩位。
桩位根据墩(台)的纵横中心线测定并做出标志;水中的桩位,须用导框控制。
打桩前应合理安排打桩顺序,安排打桩顺序时要考虑两个问题:
一是尽量减少桩架移动距离;二是考虑打桩时,土壤被挤紧和隆起,致使后续的桩不易打下去,特别是桩数多、间距小时,问题更严重。
因此,当基坑较小,土质密实时,应由中间向两端进行,当基坑较大,桩数较多时,应分段进行。
编制施工组织设计、施工工艺设计和工序质量控制设计;编制作业指导书和操作规程;制订安全、质量保证及防治措施;组织技术交底和技术培训。
现场施工人员要佩戴安全防护用品方可进入施工场地。
3工艺及质量控制流程
施工工艺及质量控制流程图见图3-1。
4作业内容
沉入桩施工的一般工序:
施工准备、布设脚手架及桩架走道、立桩架或安设吊机和导向设备、整备并布置桩机具及起吊设备、桩位放样、移桩架对位、吊桩、插桩、锤击或振动下沉(或配合射水下沉)、接桩及接长射水管、最后一阶段干打或干振、经过规定的休止时间、试验检查、挖基、截凿桩头、修筑承台等。
5沉入桩下沉质量标准
5.1主控项目
5.1.1沉桩前必须对桩的质量进行验收,其质量和规格必须符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法:
检查出厂合格证、验收记录和观察。
图1施工工艺流程图
5.1.2沉入桩下沉必须符合施工工艺设计要求。
桩的入土深度和最终贯入度必须符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法:
施工单位观察、测量并填写沉桩记录;监理单位观察并检查沉桩记录。
监理单位对最终沉桩进行旁站监理。
5.1.3桩承载力试验必须符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位按设计要求数量检验。
检验方法:
施工单位进行静载试验,监理单位见证试验,勘察设计单位现场确认。
5.1.4桩顶高程和桩头处理必须符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法:
测量检查和观察。
5.2一般项目
5.2.1接桩应符合设计要求,连接牢固。
检验数量:
施工单位全部检查。
检验方法:
观察。
5.2.2沉桩桩位的允许偏差和检验方法应符合表5.2.2的规定。
表2沉桩桩位的允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
桩位
中间桩
d/2且不大于250mm
测量或尺量检查
外缘桩
d/4
2
倾斜度
直桩
1%
吊线和尺量检查
斜桩
15%•tgθ
注:
1d为桩径或短边,单位为mm。
2θ为斜桩轴线与垂线间的夹角。
检验数量:
施工单位全部检查。
6质量控制要点
6.1工艺说明
一般都是在地面上拼组后,再用吊车或扒杆以及桩架本身的起吊设备将其竖立起来;也有采用逐节向上拼组的。
立好后应按规定平衡重,再拉好缆风绳,保持桩架稳定。
6.1.1吊桩、插桩
当桩架组立好后即可吊桩、插桩,吊点应符合规定,各吊点必须同时受力。
插桩时要对准桩位,做到桩位、桩中心线及锤中心线在同一直线,然后徐徐放下桩锤,利用锤重把桩压入土中,打开时应慢打低击,随着桩入土深度增加逐渐加大锤击力量。
在打桩过程中应有专人负责填写打桩记录。
6.1.2打桩
在正式打桩前,在桩位或附近地质相同地点,先试桩。
施工阶段的试桩,主要是确定施工工艺、选定施工机具设备及检验桩的承载力等。
打桩选择桩锤时,应根据桩的类型、桩重、桩的设计承载力、土质及施工动力设备等因素综合考虑选取桩锤重量。
桩锤太轻,桩难以打下,效率低,还可能将桩头打坏,所以应按“重锤轻击”的原则选锤和确定落距。
桩锤所需冲击能:
E≥25P;适用系数:
K=(Q+q)/E。
其中E为桩锤的一次冲击能,J;P为单桩的设计荷载,KN;K为适用系数;Q为锤重,kg;q为桩重,包括送桩、桩帽及桩身的重力。
计算所得适用系数K应满足下列要求:
对呀双动锤及柴油锤,K≯5.0;对于单汽动锤,K≯3.5;对于坠锤,K≯2.0.下沉钢板桩、工字钢桩及配合射水下沉时,上述系数可提高50%。
6.1.3打桩的顺序
密集群桩,采用隔桩或隔行跳打,或隔行且隔桩跳打,以利土中水压力的消散。
先打中部桩,再向两侧推进。
在邻近建筑物时,应从接近建筑物的一端向另一端推进。
在斜坡上打桩,应从地面较高一侧向低侧推进。
6.1.4打桩遇到岩层或孤石的处理
当基岩面倾斜时,应提出修改设计建议,选择不同长度的桩、满足打到基岩面的深度要求;
遇到土中夹大石块时,可以采用钻孔穿透石块,然后再打桩。
施工填土时,应将大石块解小,避免影响打桩。
桩尖接近基岩时,应控制锤的落距,防止将桩打坏。
4)当桩接近倾斜岩层或孤石而出现桩身倾斜时,应将桩拔出重打。
6.2施工操作要点及注意事项
6.2.1锤击沉桩法施工要点
6.2.1.1沉桩前,应对桩架、桩锤、动力机械等主要设备部件进行检查;开锤前应再次检查桩锤、桩帽或送桩与桩中轴线是否一致;锤击沉桩开始时,应严格控制各种桩锤的动能。
如桩尖已沉入到施工图标示标高,但沉入度仍达不到要求时,应继续下沉至达到要求的沉入度为止。
沉入度突然发生急剧变化;
桩身突然倾斜、移位;
桩不下沉,桩锤有严重回弹现象;
桩顶破碎或桩身开裂、变形;
桩侧地面有严重隆起现象;
其他不正常现象。
6.2.1.2锤击沉桩的停锤控制标准
施工图标示桩尖高程处为硬塑黏性土、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,确认桩尖已沉入该土层,贯入深度达到控制贯入度。
当贯入度已达到控制贯入度,而桩尖高程未达到施工图标示高程时,应继续锤入0.10m左右(或锤击30~50次),如无异常变化即可停锤;若桩尖高程比施工图标示高程高的多时,应报有关部门研究确定。
施工图标示桩尖高程处为一般黏性土或其他软土层时,应以高程控制,贯入度作为校核。
在同一桩基中,各桩的最终贯入度应大致接近,而沉入深度不宜相差过大,避免基础产生不均匀沉降。
控制贯入度计算——格尔谢石诺夫公式:
式中[p]——桩的容许承载力,KN;
m——安全系数,永久建筑用2.0,临时建筑用1.5;
A——桩身截面积(空心桩不扣除空心部分的面积),cm2;
e——最终贯入度,cm/击;
n——系数,KN/cm2,按下列规定取值:
对于钢筋混凝土桩或预应力混凝土桩,有硬木桩垫时n=0.15,硬木桩垫加麻片垫层时n=0.10;钢桩,无桩垫n=0.50;
E——一次锤击能量,坠锤或单动汽锤E=QH;筒式柴油锤E=0.9QH;导杆式柴油锤E=0.4QH;柴油锤,但不供应燃料,仅作控制性单次锤击,E=Q(H-h);
Q——锤的冲击部分重力,KN;
h——柴油锤芯由于气垫作用的第一回跳高度,cm;
H——锤芯落高,cm;
q——桩、桩帽及锤的非冲击部分重力,KN;
K——恢复系数,有木质锤垫,格式适用条件e≥2mm/击。
6.2.2振动沉桩法施工要点
6.2.2.1振动锤的选择:
应验算振动上拔力对桩身结构的影响。
6.2.2.2施工过程注意事项:
振动沉桩机、机座、桩帽必须连接牢固;沉桩和桩中心线应尽量保持在同一直线上。
开始沉桩时宜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。
每根桩的沉入作业应一次连续完成,不可中途停振过久,以免土的摩阻力恢复,使继续下沉困难。
8.2.3振动沉桩停振控制标准:
应以通过试桩验证的桩尖高程控制为主,以最终贯入(mm/min)或可靠的振动承载力公式计算的承载力作为校核。
如果桩尖已达到高程而最终承载力相差较大时,则应查明原因,报请有关单位研究处理。
6.2.3混凝土管桩内射水结合锤击下沉施工要点
6.2.3.1施工顺序:
按照计算长度配好射水管,将所有接头连接牢固,装上弯管,并与输水胶管接通,进行通水试验。
射水管装上导向环,缚好保险绳,插入即将起吊的管桩,然后在桩顶安装钢质送桩。
吊插桩基时要注意及时引送输水胶管,防止拉断与脱落。
管桩插正立稳后,压上桩帽及桩锤,吊桩钢丝绳暂吧解脱,即开启水阀,开始射水冲刷桩尖下的土壤,用较小水压,使桩主要依靠自重下沉。
开始时使用较小的水压,具体视土质而定。
沉桩至距施工图标示高程一定距离(2.0m以上)停止射水,拔出射水管,进行锤击或振动使桩下沉至施工图标示高程。
6.2.3.2注意事项
初期应控制桩身不使下沉过快,以免阻塞射水管嘴,并注意随时控制好校正桩的方向。
下沉渐趋缓慢时,可开锤轻击,沉至一定深度(8-10m)已能保持桩身稳定后,可逐步加大水压和锤的冲击动能。
但是在桩的自由长度仍较大时,不宜试验过大的锤击能量。
就地接桩,需要同时接长射水管时,为防止停水导致泥沙涌入桩内堵塞或卡住射水嘴,可在停水前先将射水管吊起约50cm,继续不停地射水,待桩顶涌出较清水时,停止射水,拆除弯管,进行接管、接桩。
接好桩后,开启水阀,并将射水嘴伸出桩尖至原来位置。
若在射水管上安装三通阀,则在接桩时可不中断射水,亦可不提起射水嘴。
射水时,水阀不宜突然大开,以免射水水量、水压突然降低,涌入泥沙堵塞射水嘴。
6.2.4钢管桩内射水结合锤击下沉施工控制要点
6.2.4.1施工顺序
吊插钢管桩前,将射水管、供气管全部接妥放入桩内。
将桩吊起后卡入沉桩船的龙门梃,由设在龙门梃中部的液压抢桩机抢住,然后接通射水管与风管。
沉桩船定位,错稳后插桩,压上桩帽,待桩沉入水中3-5m时开始冲水供气,桩顶有清水溢出,桩体依靠自重缓慢下沉,直至桩身自沉停止后,再压锤。
6.2.4.2注意事项
顶溢出的泥水颜色变淡时,开始锤击。
边锤击边射水将冲动的桩芯泥沙用压缩空气送出桩顶。
射水冲散桩芯泥沙时,应随时注意河面有无大量气泡或翻冒的泥浆。
如有此情况,则表明桩内射水已从桩端溢出,破坏了桩周土壤,应立即停止射水和下沉。
施工过程重应严格控制桩内射水的水量及水压,始终保持桩内土芯高度2.5-6m,以便锤击沉至施工图标示桩尖高程。
6.2.5静力压桩法施工要点
压桩过程中,当桩尖碰到砂夹层时,压桩阻力可能增大,甚至超过压桩能力,使桩锤上抬。
此时,可以最大的压桩力作用在桩顶上,采用停车“进一进”的方法,使桩可能缓慢穿过砂层,倘有少量桩确实不能沉达施工图标示高程,相差不多时,可解除桩头。
接近施工图标示高程时,应注意严格掌握停压时间。
停压早,补压困难;停压迟,则沉桩超过深度。
压桩时,特别是压桩初期要注意桩的下沉,有无走位、偏斜,是否符合桩中心位置,以便及时校正。
无法校正时,应拔出重新下沉。
如遇障碍,应予清除,重新插桩。
多节桩施工,接桩面应距地面1m以上,以便操作。
尽量避免压桩中途停歇,停歇时间较长时再次启动的阻力增大。
压桩中,桩身倾斜或下沉速度突然加快时,多为桩接头失效或桩身破裂。
一般可在原桩位附近补压新桩。
当压桩阻力超过压桩能力,或者由于配重不足,而使桩机发生较大倾斜时,应立即采取停压措施,以免造成短桩或压桩架倾倒事故。
6.2.6水中沉桩法施工要点
在河流较浅时,一般可以搭设施工便桥、便道、土岛和各种类型的脚手架组成的工作平台,其上安置桩架并进行水中沉桩作业。
在较宽阔的河中,可将桩安设在组合的浮体上或固定平台,亦可适用专门打桩船、此外还可采用:
先筑围堰后沉桩基法:
一般在水不深,桩基临近河岸时采用;
先沉桩基后筑围堰法:
一般适用于较深的水中桩基;
用有底钢套箱围堰修筑水中桩基法:
一般适用于修筑深水中的高
7成品保护要求
主筋的混凝土保护层不应小于35mm,水下灌注混凝土,不得小于50mm
在较软土层或有流砂现象的地段静载试验,要求沉入桩混凝土达到工艺性试验报告强度要求后在进行。
8安全控制要点
打桩设备的各种部件及索具,事前均应做详细检查,确保安全可靠,有效方可正式投入使用。
打桩机司机与打桩工作指挥人员之间应事先规定统一信号,司机要严格按信号操作,信号不明时不得操作。
组装桩架,对螺栓孔,必须使用铁杆对孔,不得用手对孔,螺栓应加弹簧垫圈。
扳起桩架,应系好风缆及溜绳,然后先作试板,在检查安全无误后,方可正式起板。
达70°以上时,应稍停,待拉溜绳及风缆,垫好防震木,然后扳直,最后收紧全部风缆。
待桩架上安装桩锤时,应将桩锤运至龙门架前2m以内,再进行起吊。
打桩时,除司机应掌握油门者及稳住者外,桩前方不准站其他人。
初次落锤,油门要小(或关门),正常落锤后,油门要适当,不要忽大忽小。
收工时,各种用电箱要盖好,并切断电源。
9施工安全和环境保护等
打桩时挖防震沟对周边构筑物进行隔振保护。
沉桩施工噪声大,在噪声敏感区应采取控制噪声的措施。
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