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岩土研究院

钢管桩施工质量控制

322 2022-06-14 16:17:10

1.成桩质量控制 


钢管桩是整个建筑物的重要组成部分,特别是对于高层建筑来说,它要将上部结构传来的巨大荷载传至较深的持力层,因此对建筑物的稳固起着举足轻重的作用,必须尽全力保证施工质量,满足设计要求;而它的施工又是隐蔽工程,很多质量问题在施工阶段可能发现不了,从而给整个工程带来极其危险的隐患。因此加强施工过程中的质量控制是极其必要的。钢管桩的成桩质量控制应以制桩质量、焊接质量、打入深度、停锤标准、桩位以及垂直度检查等几方面进行。


(1)制桩控制 钢管桩的制作分为工厂制作和工地自行制作。对于工厂制作的桩,其质量要求按表4-6 检查;对在工地制作的桩,要求稍低,可根据设计图的要求,进行质量验收。


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(2)焊接质量控制 随着现代建筑、特别是高层建筑对钢材使用量的不断增加,钢材·焊接技术的重要性日益突出,焊接质量成为评定建筑物整体质量的重要组成部分。在进行钢管桩的焊接时,应选用素质良好、技术熟练、经验丰富的焊工1,严格按照规范要求进行施工。并且应在施工现场配备有焊接知识及经验的技术管理人员。焊接设备必须性能良好,焊接施工时应加强质量监理。焊接质量必须符合国家钢结构施工与验收规范和建筑钢结构焊接规程,每处接头均应对照表4-7进行外观检查,由质检人员用专用卡规量具对每个焊接接头进行实际量测。同时还应对焊接头的内在质量或对接头总数的5%做超声波探伤或对接头总数的 2%做X射线拍片检查,在同一工程内,探伤检查不得少于3个接头。

常见的焊接质量缺陷及对策见表 4-8。


(3)平面位置控制 钢管桩沉桩的允许平面偏差见表49所示。


(4)垂直度控制 钢管桩成桩的垂直度对成桩质量影响较大,如果桩倾斜入上,则会影响桩的沉桩深度,引起桩的平面移位,严重的可能造成钢桩局部变形,甚至在焊缝处开裂而引起断桩。一般情况,施工时的允许倾斜度取 H/100(H 为钢桩长度)。由于该标准较宽松,如果沉桩中及土方开挖中控制不严,就


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很难保证钢桩垂直地沉人土中。比如 15m 长的一节桩,按此要求,偏斜可达 150mm,再加上定位样桩的偏差及插桩不正,打桩挤土,基坑开挖等造成的偏差,则偏位更大。因此对一些重要 工程往往要求提高倾斜度的控制要求,以确保沉桩质量。在一般条件下,按我国目前经验,15m 长度的钢管桩,垂直度可以控制上、下中心偏差 2cm以内为宜。


要达到高垂直度标准,除了在沉桩中严加控制以外,还应保证场地平整密实, 打桩机也应有精确灵便的垂直度控制系统。另外,施工中应尽可能保证第一节桩高度垂直,插桩前,应将桩架导杆调整垂直并使桩进档后徐徐放下,随时复核桩身下沉垂直度。接桩时为减少焊缝不均匀收缩而造成的偏差,应对称焊接。锤击过程中,要确保桩锤尽量准确的击在桩顶的中心部位。


(5)标高控制 前面我们已经介绍过,钢管桩一般是开口打入,打桩时,土体由管口涌入桩管内,达到一定高度(一般为1/3~1/2 桩体贯入深度)后,管口即被闭塞封死,其效果同闭口桩。随着打入土中桩管越来越多,对土体挤密作用越来越强烈,部分钢管桩达不到设计深度,另外,土体情况变化复杂,持力层起伏较大,也会出现类似情况。因此就应暂停施工,会同设计人员共同商榷,以确定钢管桩的承载力是否达到设计要求,是否可以停锤。一般情况下应按照下列原则确定∶


1)当桩端位于一般土层时,以控制桩端设计标高为主,贯入度可以作为参考。

2)桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、碎石类土、风化岩石时,以贯入度为主,桩端标高作为参考。

3)贯入度已达到而桩端标高未达到时,应继续锤击3阵,按每阵 10 山的贯入度不大于设计规定的数值加以确认,必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。


锤击桩顶对桩产生的锤击立 力应不超过钢管桩材料的允许应力(--般按 80% 考虑),一般限制最后10m 沉桩的锤击数在 1500 击以下。

上述规定即体现了桩基的性质,又充分考虑了持力层的起伏及打桩后土层的挤密情况。

对于以承载力为主的桩,可以按照最终贯人度对照动力公式 ,计算出承载力是否满足要求。也可通过动载实验来确定,以此确定是否继续锤击;对于以沉降控制为目标的钢桩,设计入员往往坚持打到设计标高,此时就应共同协商。施工单位为了避免将桩头击坏或损伤桩锤,依据已有经验,在适当的落距和锤重条件下,可参考下述标准停止锤击∶


1)贯入度在 4mm/击以内,

2)最后1m沉桩的锤击数不少丁 250击。

3)钢桩的总锤击数大于2500击。

上述标准是来自于施工经验,仅可作为协商的参考,最终仍由设计人员决定是否继续打至标高或停锤。有些重要建筑,沉降控制是最重要的,即使最后贯人度很小,仍应继续锤击至设计标高,因此,施工前在制定方案时,就要对设备的性能有一定准备,同时应注意采取有效措施,防止损伤桩锤。


2.钢管桩施工常见问题及对策


(1)桩水平位移、倾斜钢管桩如果采用闭口桩则其排土量同预制桩一样,也是桩管体积的 100%,一般采用开口钢管桩可以减少挤土,但当其下沉至一定深度时,挤人管口的土体会将管口封闭,同样会引起挤土,一般情况下,随着桩管直径的增大,挤土量会逐渐减少。但尽管如此,当桩位较密时,桩的施. 由一边向另一侧、或由中间对称向四周推进,土体越挤越密,加之沉桩产生的超静水压力,使先打的桩上部挠曲变形,使桩顶出现位移、倾斜。这种侧向应力的大小与工程地质、桩型、桩群密度、沉桩顺序、沉桩速率有关。

施工时可以采取以下措施∶

1)尽可能采用开口钢管桩,或采取预钻孔打人法,减少挤土。

2)采用长桩,提高单桩承载力,减少桩的数量,增大桩距,以减少对浅层土体的挤压影响。

3)选用合理的打桩流水方案,避免在基础混凝土浇注完毕的区域附近打桩。

4)选择合理的打桩顺序、具体要求和预制桩相同。

5)减慢打桩速度,减少单位时间内的挤土量。

6)增加辅助措施。钻孔设置排水砂井或插人塑料排水板,以减少超孔隙水压力、

(2)打桩造成周围建筑物位移及振动影响 沉桩时,钢管桩进入土层对软土产生挤压,使附近建筑物地下管线产生水平和汞直力向的位移,严重时导致裂缝或损坏;同时采用柴油锤打桩引起的振动会使周围建筑物地基沉降陷落,还会使附近的设备及各种精密机械工作性能受到影响。


施工时,为了减少挤土,除采用开口桩外,还可以在靠近建筑物的一侧设浅层防挤沟,减挤砂井或其他排水桩。防挤沟如较浅可采用空沟,如较深,可填入发泡塑料、砂等松散材料,将打桩传来的振动波吸收或反射,可以减振1/3~1/10、其构造如图 4-14。


另外,为了减少振动的影响,可以从钢桩本身着手,垫以缓冲垫层或缓冲器来沉桩。合理选用低振动强度和高振动频率的桩锤。最后,在施工前要对周围邻近建筑物进行清查,采取必要的临时加固措施,对危房应拆除部分危险构件,对 一些精密设备也可临时停产,施工结束后再恢复生产。


(3)钢管桩被打坏 在采用下端开口钢管桩时,


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如果钢管桩壁过薄,那么在桩尖穿过坚硬粘土层或粗砂、砾石层时,容易使开口桩尖卷曲破坏、沉桩时应在钢管底端加焊一道钢套箍,以加强 桩尖部分的刚度,另外如果遇较大孤石、旧混凝上基础时,应在沉桩前清除,减少沉桩阻力。


此外,如果焊接材料、设备、技术不过关引起焊接质量下降时,在沉桩时由于桩锤的反复锤击,会使钢管桩在接头部破坏。因此焊接材料要好,而且必须严格按焊接规范施工,另外必须确保钢桩能垂直地沉入,沉桩前应调整好桩架,避免偏心打桩。


(4)钢管桩头失稳一般情况下,如果桩的贯入性能较好,贯入度较大,能较顺利的达到标高,则不会出现桩头失稳。造成钢桩尖稳的原因较多,如锤击次数过多,桩管壁厚太薄,偏心打桩,桩锤落距过高等。为了防止桩管失稳,可以在锤击顶部加套箍,或适当增加钢管壁厚,防止偏心打桩,采取合理落距,另外,为防止贯入度过小,应事先清除土中的大石块、旧钢筋混凝土等障碍物。


(5)沉桩困难有两种情况,一是在整个沉桩过程中,中间有硬土层需要穿过,造成沉桩困难;二是桩尖快到持力层时,贯入度过小,难以达到实际标高。

对一些重要建筑物,为了保证其较高的承载力,减少沉降,设计人员往往将桩设计的很长,因此桩尖就要穿过原本可以作为持力层的硬土层。在施工时施工人员应根据打桩机机械性能和钢桩所能承受的容许应力判断穿过硬土层的可能性,否则应采取必要的措施。一般来说,中间硬土层在地表下20m左右时,容易穿过;N值为50以上的砂层,厚度大5m,穿透困难;N值小于30时,穿透5m左右的硬土层是可能的。


当贯入度过小,难以达到标高时,首先应对所选桩锤进行分析,其锤击能量、回跳高度是否足够,桩是否垂直。如果设备正常,而且设计方坚持要求的停锤标准,则应采取前面提到的保证顺利沉桩措施。


(6)桩急剧下沉 可能遇到软上层、土洞,或桩身弯曲。应该将桩拔起检查改正重打,或在原桩位附近补桩并加强沉桩前的检查。