第四节沉管灌注桩文档格式.docx
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ZDJG40
DJB18
步履式
DJB40
DJB25
DJB60
沉桩最大长度(m)
18
25
15
21.5
16
22
20
26
沉桩最大直径(mm)
400
500
273~325
325
350
最大加压力(kN)
120
200
50
80
78
150
最大拔桩力(kN)
250
300
导杆前倾最大角度(°
)
10
5
18.5
9
导杆后倾最大角度(°
3
桩架质量(t)
18.0
26.5
32.0
44.5
28.0
45
30
60
外形尺寸
(工作尺寸)
长(m)
11
9.5
8.5
8.0
9.8
13.5
宽(m)
12
4.5
4.5
7.0
6.1
高(m)
24
23.5
22
24.5
35.0
生产厂家
瑞安建机厂
北京桩机厂
湖南桩机厂
兰州建筑机械厂
8-4-2振动沉管桩选用振动锤的激振范围
振动锤激振力
(kN)
桩管沉入深度
(m)
桩管外径
(mm)
桩管壁厚
70~80
8~10
220~273
6~8
100~150
10~15
7~10
150~200
15~20
10~12.5
20~24
370
12.5~15
2.2 锤击沉管打桩机
锤击沉管打桩机由桩架、桩锤、卷扬机、行走机构等部件组成。
桩架的结构形式和技术性能与振动沉管打桩机的桩架基本相同。
桩锤按动力和工作方式不同,可分为单动气锤、双动气锤、柴油打桩锤、电动落锤、柴油机落锤等类型;
按桩锤质量不同,可分为小型桩锤、中型桩锤和大型桩锤。
其中气锤可用蒸气作动力,也可用压缩空气作动力。
落锤是一种用卷扬机提起后,自由下落打击桩头的简易桩锤。
锤击沉管常用的桩锤如下:
(1)小型桩锤:
一般采用电动落锤和柴油机落锤,桩锤质量0.75t~1.5t,落锤高度1.0m~2.0m。
最大适用桩径320mm,适用桩长10m~15m。
(2)中型桩锤:
一般采用电动落锤和单作用气锤,桩锤质量2.0t~3.0t;
前者落锤高度1.0m~2.0m,后者落锤高度0.5m~0.6m,。
最大适用桩径400mm,适用桩长13~18m。
(3)大型桩锤:
一般采用柴油锤和柴油机落锤,前者落锤高度2.5m,后者落锤高度1.0m~2.0m。
柴油锤冲击部分质量为4.5t,总质量5.0t~7.0t;
柴油机落锤质量为7.0t。
选择桩锤时可用下列公式复核:
(8-4-1)
式中 K——适用系数:
双动气锤、柴油锤K≤5,单动气锤K≤3.5,落锤K≤2;
M——锤重(t);
C——桩管重(包括桩帽与桩垫)(t);
E——桩锤的一次冲击动能(t·
m)
表8-4-3电动振动沉拔桩锤型号及技术性能表
型号
电机功率(kW)
激振力
允许
加压力
拔桩力(kN)
桩锤质量
(t)
浙江瑞安长虹桩机制造厂
DZ45KS
22×
2
270
100
130
3.70
DZ60KS
30×
360
4.50
DZ75KS
37×
440
140
5.20
DZ90KS
45×
520
180
6.05
浙江瑞安
建机厂
DZ30
160/210
2.92
DZ37
37
230/260
3.38
DZ55
55
280/350
4.84
上海工程机械厂
DZ40A
90
400/550
260
4.9/6.2
DZ60
410/680
6.67
兰州建筑通用机械厂
157/231
160
1.86
DZ45
281/340/370
3.456
405/486
4.492
DZ90
450/541/677
5.864
DZ120
669
8.82
DZ150
812/1080/1354
9.34
DZ-8000
4.80
CH20
230
3.50
桂林建机厂
DZF-30Y
130~190
DZF-40Y
40
148~256
3.40
DZG-37K
191.6
4.703
DZG-45K
239
98
4.800
DZG-75K
75
428
6.725
表8-4-4液压振动沉拔桩锤型号及技术性能表
振动锤功率(kW)
加桩器夹持力
工作压力(MPa)
5-17型
170
450
0.98
17.5
法国
PAJOT公司
13-40型
2.10
30.0
22-62型
620
800
5.40
31.0
26-80型
1100
HVB2001
67
225/160
1.00
德国TUNKERS公司
HVB4002
162
350/400
2.50
35.0~40.0
HVB6002
243
500/600
3.60
2.3 桩管、桩尖
(1)桩管
一般采用无缝钢管,桩管规格常见的有φ377mm、φ325mm、φ273mm三种。
桩管的表面应刻有醒目的标尺,以便施工中进行入土深度的观测。
(2)桩尖
桩尖一般采用钢筋混凝土预制桩尖或活瓣桩尖(图8-4-3)。
当用钢筋混凝土预制桩尖时,桩管底部需用钢板加厚,以增加管底与混凝土桩尖台阶的接触面积,减轻桩尖在激振力作用下的破损程度。
混凝土桩尖的强度等级应不低于C30,桩尖外径应比设计桩径大20mm,长500mm~700mm,锥尖角度45°
~60°
;
用于坚硬土层中施工的桩尖,还需用钢板加固。
一般情况下不宜采用活瓣桩尖;
如果采用,活瓣桩尖应有足够的强度,其尖端应在桩管的中轴线上;
活瓣张闭应灵活,活瓣间不得有较大的缝隙,否则易造成质量问题。
图8-4-3沉管灌注桩桩尖
3施工工艺
沉管灌注桩施工有振动和锤击两种沉拔管方法;
按成桩方式不同,有单打(振)法、复打(振)法和反插法三种方法。
单打法是最常用、最基本的成桩方法,复打法和反插法只在地质条件特殊或要求提高承载力的情况下采用。
3.1 单打法
单打法适用于含水量较小的土层,且宜采用预制桩尖。
单打法的施工工艺流程为:
桩管就位→振动(锤击)沉管→灌注混凝土→下设钢筋笼或插筋→拔管→成桩。
(见图8-4-4)
3.1.1桩管就位
当采用钢筋混凝土桩尖时,将桩管对准预先埋设在桩位上的预制混凝土桩尖,套压在桩尖的环形台阶上;
在桩管与桩尖接触部位缠绕麻绳或其它材料,以防桩尖损坏和地下水进入管内。
当使用活瓣桩尖时,沉管就位前先将活瓣桩尖收拢并捆绑好;
桩尖对准桩位,利用桩管自重和桩机的加压装置将桩尖压入土中。
桩管与桩尖的接触应有良好的密封性。
校正桩管垂直度(偏斜不超过0.5%)后即可进行沉管作业。
当采用锤击法沉管时,一般不宜采用活瓣桩尖。
3.1.2 沉管
(1)沉管施工要求
桩管开始沉入土中时,应保持位置正确,如有偏斜应立即纠正。
桩尖入土时如有损坏,应将桩管拔出,用土或砂填实,另换新的重新打入。
在沉管过程中地下水或泥土可能进入桩管时,可在桩管内先灌入高1.5m左右的封底混凝土,再开始下沉。
使用预制混凝土桩尖时,沉管过程中禁止上提桩管,以防桩管与桩尖脱离,地下水或泥土进入桩管,影响成桩质量。
沉管深度的控制应根据地质条件、贯入度和设计桩长综合确定,并应符合下列规定:
①纯摩擦桩以设计桩长为主,贯入度为辅;
②摩擦端承桩及端承摩擦桩以贯入度和设计桩长同时控制;
③纯端承桩应以贯入度为主,设计桩长为辅。
(2)振动沉管操作要点
①首先采用静压沉管。
当静压沉管不能下沉时,再启动振动器,边振动边加压沉管。
振动沉管时可收紧钢丝绳加压,或用配重加压,以提高沉管效率。
收紧钢丝绳加压时,应注意防止抬起桩架发生事故。
②沉管时应根据地层情况调整振动器的频率,使其接近土体的共振频率,以求得最快的沉管速度。
③振动沉管贯入度的控制:
最后一次抬空持续20s时的贯入度应小于20mm。
必须严格控制最后两个两分钟的贯入速度,其值按设计要求,或根据试桩结果和当地长期的施工经验确定。
测量贯入速度时应使配重及电源电压保持正常。
④必须根据设计要求和试桩结果严格控制最后30s的电流、电压值。
(3)锤击沉管操作要点
①在检查桩管垂直度和与桩尖的同轴度后,先低锤轻击桩管;
在入土一定深度,桩管稳定后再正式锤击,直至将桩管打至设计标高或要求的贯入度。
②沉桩全过程必须有专职的记录员做好施工记录,每根桩的施工记录均应包括每米的锤击数和最后一米的锤击数。
准确测量最后三阵10击的贯入度及落锤高度。
③锤击沉管桩最后两阵10击贯入度的控制标准应根据试桩结果和当地的长期施工经验确定。
④测量沉管的贯入度应在下列条件下进行:
a.桩尖未破坏;
b.锤击无偏心;
c.锤的落距符合规定;
d.桩帽和垫层正常;
e.用气锤时气压力符合规定。
3.1.3 灌注混凝土
沉管至设计标高或要求的贯入度后,应立即灌注混凝土,尽量减少间隔时间。
灌注混凝土之前必须用吊锤检查桩管内有无吞桩尖和进泥、进水;
接着用吊斗将混凝土从桩管进料口灌入桩管内。
灌注时应逐渐由加料口倒入,使管内空气能够排出,避免因加料过猛形成气襄。
每次灌注混凝土时应尽量多灌。
用长桩管打短桩时,混凝土应一次灌足;
打长桩时,应分次灌注,第一次应灌满,并保证桩管内始终有高度2m以上的混凝土。
当桩身配有钢筋时,混凝土的坍落度宜为8cm~100cm;
素混凝土桩的坍落度宜采用6cm~8cm。
骨料粒径不宜大于30mm。
单打法成桩的混凝土充盈系数应不小于1.0,对于混凝土充盈系数小于1.0的桩,宜全长复打。
灌注混凝土过程中,应设专人制作和保养混凝土试块。
试块数量:
5~9桩的群桩承台应取一组,多于9桩的承台取2组,少于5桩的承台按排桩规定取;
排桩应每隔10~15根桩取一组或每台班取一组。
3.1.4 拔管
(1)拔管施工要求
第一次拔管高度应以能容纳第二次所需要灌入的混凝土量为限,不宜拔得过高。
在拔管过程中应设专人用测锤检查管内混凝土的下降情况,在测得混凝土确已流出桩管后,才能继续拔管。
拔管过程中振动或锤击不得中断,桩管内至少有2m高的混凝土。
(2)振动拔管操作要点
当混凝土灌满桩管后,先振动5s~10s,再开始拔管;
边振边拔,边补灌混凝土。
每拔0.5m~1.0m停止拔管,振动5s~10s后再继续拔管。
如此反复,直至桩管全部拔出。
在一般土层内,拔管速度宜为1.2m/min~1.5m/min;
在软弱土层中,拔管速度宜为0.6m/min~0.8m/min。
用活瓣桩尖时拔管宜慢,用预制桩尖时可适当加快拔管速度。
(3)锤击拔管操作要点
①当混凝土灌满桩管后,便可边锤击边拔管,同时补灌混凝土,至直桩管全部拔出。
②拔管速度要均匀,对一般土层以不大于1m/min为宜,在软弱土层及软硬土层交界处,应控制在0.3m/min~0.8m/min范围内。
③采用倒打拔管的打击次数,单动汽锤不得少于50次/min;
自由落锤轻击(小落距锤击)不得少于40次/min。
在管底未拔出桩顶设计标高之前,倒打和轻打不能中断。
3.2 反插法
采用反插法时,桩管灌满混凝土后,先振动再拔管,边振边拔,每次拔管高度0.5m~1.0m,再振动下沉0.3m~0.5m,如此反复,直至全部拔出沉桩管(图8-4-5)。
在拔管过程中,应分段添加混凝土,保持管内混凝土面始终不低于地表面或高于地下水位1.0m~1.5m以上;
拔管速度应小于0.5m/min,反插深度不宜大于每次拔管高度的3/5。
反插法宜在饱和土层中采用。
反插的作用在于增加混凝土的密实度及扩大桩的局部断面,从而提高桩的承载力;
但混凝土耗量较大。
采用反插法应注意如下事项:
①在桩端以上的1.5m范围内应多次反插,反插次数不宜少于5次。
②桩身反插范围及反插次数应根据地层条件,通过试桩确定。
③穿过淤泥夹层时,应当放慢拔管速度,并减少拔管高度和反插深度;
在流动性淤泥中不宜使用反插法。
3.3 复打法
复打法施工等于两次单打,即在单打拔出沉桩管后,在原桩位再次沉管至设计孔深,再次灌注混凝土,并按单打法拔管(图8-4-6)。
复打前先重新捆绑桩尖或第二次安放桩尖,复打施工过程与单打法相同。
用复打法能扩大桩径,提高桩的承载力。
处理充盈系数小于1.0的桩时,应采用全复打。
处理断桩、缩颈可采用局部复打的办法,复打深度必须超过断桩或缩颈段1.0m以上。
复打法在淤泥层中的扩孔效果较好,在密实砂土层中的扩孔效果较差。
采用复打法时应注意下列事项:
①第一次灌注混凝土应达到自然地面。
②随拔管随清除粘在管壁上和散落在地面的泥土。
③前后二次沉管的轴线应重合。
④复打施工必须在第一次灌注混凝土初凝之前完成。
⑤当沉管桩设计有钢筋笼时,钢筋笼应在最后一次复打到桩底时放置。
3.4 安装钢筋笼
当桩身配置钢筋笼时,第一次灌注的混凝土应先灌至笼底标高,然后放置钢筋笼(钢筋笼长度不大于4.5m),再灌注混凝土至设计标高。
为保证钢筋笼在桩内的保护层厚度满足设计要求,钢筋笼制作时,在钢筋笼的外测加焊导向筋(见本章第七节钢筋笼制作)。
放入钢筋笼有四种方法:
1在混凝土进料口上方的桩管上留有长槽,钢筋笼从长槽中插入;
2卸下振动器,从桩管上口插入钢筋笼;
3振动器的两根偏心轴分别由两台电动机带动,振动器中间有大通孔,从振动器上方插入;
4拔管排水后从桩管底部插入。
3.5 施工顺序
排桩基础应由中间向外打,或向后退打。
群桩基础应制定不影响邻桩质量的技术措施,每一承台的桩应在混凝土初凝之前施工完毕。
为了防止打入桩管时的挤土作用影邻桩的质量,当桩的中心距小于桩管外径的3.5倍时,单桩的沉管作业必须在邻桩混凝土初凝前完成;
否则应采取间隔跳打的方法进行施工,中间桩需待邻桩混凝土强度达到设计强度的50%以后方可施工。
桩机移位时不得压桩。
图8-4-4单打法施工程序图
a.桩管就位 b.沉管 c.下设钢筋笼 d.灌注混凝土 e.拔管
图8-4-5反插法施工程序图
a.桩管就位 b.沉管 c.下设钢筋笼 d.灌注混凝土 e.拔管和反插 f.桩管排出
图8-4-6复打法施工程序图
a.桩管就位 b.沉管、灌注混凝土 c.拔管重置桩尖 d.复打
e.下设钢筋笼 f.再次灌注混凝土 g.再次拔管
4 常见质量事故及预防
沉管灌注桩常见的质量事故的发生原因及其预防措施见表8-4-5。
表8-4-5沉管灌注桩常见质量事故的预防措施
名称
事故原因
预防措施
桩身
缩径
1.含水量高的淤泥质软土层在沉管时受到振动、挤压后,产生很高的孔隙水压力,桩管拔出后作用到新浇筑的混凝土桩身上;
2.拔管过快,孔隙水压力来不及扩散;
3.桩管内的混凝土过少,混凝土自重压力不够。
4.混凝土的和易性不好。
1.控制拔管速度,采用反插法施工;
2.拔管时多灌混凝土,管内的混凝土面始终高于地面,或高于地下水位1.5m以上;
3.控制混凝土坍落度在8.0cm~10cm范围内。
断桩
1.桩距过小,混凝土终凝不久,强度不高,临桩沉管时受到振动和挤压造成断桩;
2.打长桩时混凝土加料不及时,桩管拔离混凝土面,使孔壁的泥土塌入孔内造成断桩;
3.地下水位过高,桩管与桩尖之间封底不当,使地下水进入桩管,造成混凝土严重离析,使桩身失去整体性而造成断桩。
1.桩距大于3.5倍桩径,或采用跳打加大桩的施工间距;
2.在邻桩混凝土终凝之前,将影响范围内的桩施工完毕;
3.随时监测管内混凝土面深度,严格控制拔管速度和拔管时间,防止拔离混凝土;
4.合理安排桩机的行走路线;
5.混凝土面高于地下水位1.5m左右,防止地下水进入桩管;
6.在沉管过程中防止桩尖与桩管脱离或离开孔底,并灌入1m高混凝土封底。
悬桩(吊脚桩)
1.混凝土桩尖强度不够,被打碎进入桩管,水和泥土挤进桩管,与灌入的混凝土混合而成松散软弱层;
2.在使用活瓣桩尖时,沉管到底后被周围土体包裹而打不开,或拔至一定高度时才打开,而此时孔底部已被孔壁回落的泥土填塞而形成悬桩;
3.封底混凝土高度不足以抵抗地下水的侵入,而使混凝土离析造成悬桩。
1.严格控制和检查混凝土桩尖的强度;
2.沉管时用吊铊检查桩尖是否缩入管内;
如果是,及时拔出更换新的桩尖,或将桩孔回填,重新沉管;
3.在地下水位较高的地层施工时,尽量不采用活瓣桩尖,而使用混凝土预制桩尖;
4.增加桩管内混凝土量,使桩管内混凝土高于地下水位2.0m以上。
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