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岩土研究院

钢管桩的施工准备

358 2022-06-14 15:33:40

1.施工准备 

沉桩前,应认真处理高空、地上地下的障碍物,如高压电线、旧房屋的基础、灰土垫层、地下管线等,一般应事先清除, 否则临时清理必将影响施工进度。另外,钢管桩施工时通常会对周围环境造成较大的噪声、振动、地基变位和溅油污染,特别是在城区建筑物和人口稠密区问题更加突出。为此,世界各国相继制定出有关限制噪声、振动方面的环境保护条例或法规。针对此情况,施工前应制定出有效的降低噪声和防振措施。


打桩噪声最大根源是打击噪声、此外还有柴油锤的爆炸声、蒸汽锤的蒸汽卢、落锤的卷扬机产、起重机发电机的引擎声等。特别是柴油锤周期的、连续的爆炸声影响最大。一般情况下,离桩中心30m处噪声大约有90~105dB左右,并以球面状向空中扩散。


为了减小噪声污染,首先在设计时应尽量采取噪声小的沉桩方法,如中掘工法、预钻孔工法等,这样还可以缩短噪声产生时间,其次还可以遮盖打桩机,以遮盖产生的噪声。


为了防止沉桩时,特别是大型群桩施工时受桩排挤的土向上或向四周水平移动血对附近建(构)筑物造成危害,打桩前还应对周围的建筑物、构筑物作全面检查,如有危房或危险构筑物、必须予以加固,否则在锤击振动下,可能引起倒榻、开裂。必要时可在打桩场地与建(构)筑物之间挖掘沟槽或采用排土量少的开口桩,以减少地基变位的影响。


施工设备进场前应做好场地的平整工作,否则不仅打桩机移动困难,增加额外工作、降低效率,而且地面不平整,很难保证使打入的桩保持垂直,从而影响工程质量。场地平整的范围一般以建筑物基线以外4~6m以内的整个区域,也可根据打桩机行驶的路线需要而定。平整时,应对松软场地进行夯实处理,作到平坦坚实。如场地承载力仍不能满足打桩机作业时的要求,应在表面铺以碎石,并予以平整,以提高场地承载力,避免发生场地的不均A沉降。雨季施工时,在打桩区域及道路近旁要做必要的排水设施,保证排水通畅。


场地平整后,即可放线定位。桩基轴线不仅是桩基施工,也是整个建筑物施工所应遵照的,应予以充分重视,严防因放线失误而导致的巨大损失。轴线的施放,应以国家三角网控制点引入,并应多次复合测量,桩基轴线的定位点应设置在不变桩基施工影响的位置。另外,在打桩现场或附近需设置水准点。数量不宜少于两个,用以抄平场地和检查机的人土深度,其位置也应设在不受桩基施工影响的部位。


最后,根据设计图中的桩位图,按沉桩顺序将桩逐一编号,根据桩号对应的轴线,按尺寸要求施放桩位,并设置样桩,标出中心位置后,用石灰撒圈标出桩径大小和位置,标出打桩顺序和打桩机开行路线。施工中样桩的控制应注意以下几点;


(1)必须按设计原图及轴线为基准对样桩逐根复核,最好打一根复核一根,作好测量记录,复核无误后方可施工。


(2)对施工现场的轴线控制点及水准点应妥加保护,并作经常检查。


3)测量人员应对桩的就位、垂直度和打设标高进行监测,确保施工精度。


(4)沉桩至地面后,测量人员应根据轴线测出的平面偏位值,认真作好记录、办理好中间验收手续。


2.试桩 试桩有两层含义。 -是设计单位对初步确定的承载力及持力层等设计参数,不能肯定,需要通过静载实验或大应变动载实验的结果予以确定;二是通过打试桩也可为所选的桩型、打桩设备等提供依据,是可行的还是要作修改、


3.确定打桩顺序 打桩设备确定后,应依据工程特点、打桩作业部分的面积、桩的型式及位置、地质水文条件、气象条件、周用环境及地貌、施工机械性能和设计条件确定打桩顺序

由于钢管桩的打入,会使土体挤密或部分挤密。对软弱土来说会由于打桩使孔隙水压力急剧增高,因而造成土体侧向或向上的流动和涌出。对此事先应予以重视并采取有效措施,最有效的 方法就是调整打桩顺序。当挡土墙、护岸等和打桩场地邻近时,如打桩场地的桩群周围受到由挡土板桩柱、柱列组成的挡土设施以及地下连续墙限制时,由于桩的打入,会使这些设施移动或变形,因此应先在周围打桩,后往内部打桩。


打入闭口桩或桩的布置过密时,如把中央部分的桩留到最后打,因地基被挤密、到预定深度有困难,同时也会使其周围的桩受到有害的弯曲应力。为避免这种情况,采用从群桩的中央向四周打的方法,或根据现场作业情况,从一面开始打人,平行前进。


另外,在确定打桩顺序时,还应考虑以下几项原则∶


(1)根据基础的设计标高.宜先深后浅。

(2)根据钢桩的规格,宜先长后知、先大后小。

(3)当一侧毗邻建筑物时,由毗邻建筑物处向另-方向施打。

(4)当场地中有重要管道、电缆或其他地下公共设施时,应先打靠近这些设施的桩,并使后打入各桩越来越远离已有设施。

(5)打桩顺序应满足业主或设计方的特殊要求,并注意优先打密集区的桩。

(6)为了能使在打桩机回转半径范围内的桩能一次流水施工完毕,应先组织好桩的供应、并安排好场地处理,放样桩和复核等配合工作

(7)当场地狭小时,应特别注意防止分批进场堆放的桩因施工顺序安排不当而导致施工与运输的矛盾。


总之,施工中应根据打桩机种类、台数、桩的堆放场地,去选择打桩效率高、对其他桩影响较小的打桩顺序。


4.钢管桩的运输和堆放 钢管桩可由平板车运至现场,再用吊车将各节桩管卸于桩机 一侧,按打桩顺序及桩的配套要求堆放。


钢管桩的运输和堆放应注意以下几点∶


(1)堆放场地应平整、坚实、排水通畅,防止因堆放不当而使桩身变折 行车路线要平坦,保证大型车辆能顺利通过,低洼地区宜填平夯实,四周挖排水沟。钢管桩的两端应考虑设置保护圈,防止损坏桩尖桩头。

(2)在公路上运输时,在搞清运输路线、交通规定的同时,在必要对障得物或交叉点、转弯的回路半径进行调查,对超长件的运输,需事先向主管部门提出申请,取得许可。

(3)长期堆放时,应考虑通风和防雨、防锈蚀。

(4)钢管桩应按照规格及上节、中节、下节的不同而分别堆放,以便于配套运输∶

(5)钢管桩一般不用捆包或绑扎,搬运时应防止桩体受撞击而造成桩端、桩体损坏或弯曲。对工厂喷涂过油漆的桩,应避免运输中拖车的金属部位及钢丝绳的直接接触,并用楞本、草包、纱头等作必要的保护。

(6)钢管桩的堆放层数应适当,防止出现事故。场地宽阔时宜采用单层排列,如不可能,可考虑分层堆放,一般 φ900mm 直径可叠放层,φ600mm的可叠放四层,φ400mm 的可叠放江层,

(7)搁置点以不使管桩产牛变形为原则,支点用枕木为好,为防止底层桩滚动,应在钢管桩的两侧用木楔塞住。堆放时,所有支点应在同一垂线上。

(8)钢管桩在打桩现场堆放,应尽量搁置于桩机两旁并在桩机能起吊的范围内,尽可能避免二次搬运。

(9)钢管桩起吊多采用一点绑扎,到桩位后插桩,因此所有钢桩的桩端均应朝向桩机,并按打入的先后次序排列。离桩顶端3m 左右位置的下方用道木垫高,以便穿钢丝绳起吊。

(10)在堆放期间应注意头部支压板的附属铁器不要失落或损伤。要长期堆放时,需使桩的端部不直接受到风雨侵蚀,有必要时应使用防雨覆盖物。


5.沉桩方法 钢管桩沉桩方法较多,应结合工程场地具体地质条件、设备情况和环境条件、工期要求等选定打桩方法。 日前常用的是冲击法和振动法,但由于对噪声和振动的限制,日前采用压入法和挖掘法的工程逐渐增多。


采用冲击法施工,其优点是沉桩速度快、费用低、设备简单,并且能对承载力作出较准确的判断。


在钢管桩的施工.中,打桩机的停机方式有两种,一是先开挖基坑后打桩, 二是在自然地面打桩后开挖基坑。先开挖后打桩,则桩机必须下坑,虽然可以避免送桩,加快打桩速度、如在软寸.地区施上时,基坑上的承载力弱于地面,需要铺设垫层,则会增加打桩费用。同时对于工程量大,大批钢管桩需要运至坑内时,会增加施工难度和费用.使工期拖长;另外,在地下水位较高的地区,或在多雨季 节施工时,基坑内积水,难于施工,必须增加排水措施和降水设备,也会增加工程量和施工费用、因此,为避免基坑长时间大面积暴露被扰动和便于施 工作业,一般采用先在自然地面打桩,后开挖基坑的方法. 对于这种方法,可以采用送桩将钢管桩送至设计标高,也可以将桩接长,直接将桩打至设计标高,但需耍增加-部分钢管桩,将来切割后收回经处理后重新使用。其施工程序为∶现场三通一平→打桩→切桩→安装混凝土圆盖→堵住桩头→用砂将坑口填平·井点降水→机械化挖土→清理基坑、修正边坡→焊桩盖,浇注垫层混凝土→绑钢筋、支模板、浇注混凝土基础承台。


钢管桩的施工程序为; 桩机安装→桩机移动就位→吊桩→插桩→锤击下沉、接桩→锤击至设计标高→内切割桩管→精割、盖帽。


施工时将打桩机移至桩位,将桩锤中心对准样桩中心,微小偏差可通过旋转桩机或顶升导杆滑块来完成。在准备起吊钢管桩前,应对每节桩作详细的外观检查,对不符合要求的桩,必须经过修整后方可起吊打人。桩的一头起吊后,要避免另一头在地面被拖拉,以防损坏桩端而使接桩出现困难。


打桩前应在桩顶安放桩帽和垫层,以防止击坏桩头。桩帽、桩锤和桩身应在同一中心线上。桩插入土中时的垂直度偏差不得超过0.5%。


钢桩的沉桩质量与下节桩就位的准确度和垂直度密切相关,施工前应用两台经纬仪架在桩的正面和侧面,以校正桩架导杆及桩的垂直度.一般情况下,由于桩身、桩锤及桩帽的自重较大,下节钢管桩不需锤击即可在自重下沉入土中一定深度,施工时应注意使桩在自重下缓慢下沉,然后再行锤击∶开始应使柴油锤处于不燃烧油料的空击状态,并随时检测沉桩质量情况,如发现偏差应立即纠正、必要时应将桩拔出重新插入。待桩锤空打使桩下沉1~2m以后,再次校正垂直度,准确无误后开始用正常落距打桩,直至将桩打至桩顶高出地面60~80cm时,停止锤击,准备电焊接桩,接桩后再以同样步骤将桩打到设计深度。


在钢管桩的沉桩过程中,应注意以下儿方面的问题:


(1)始终要注意观测钢管桩沉入情况,有无异常现象。如发现桩身下沉过快、桩身倾斜、桩锤回弹过高、桩架晃动等情况时,应立即停止锤击,察明原因后再开始继续施工。

(2)钢管桩在沉桩过程中应连续,尽量避免长时间停歇中断。因为在锤击沉桩时,土体结构受桩管传来的振动荷载而破坏,承载力降低,同时土体中孔隙水游离出来集中于钢管表面起润滑作用,如果停歇过久,游离水分丧失,土体结构恢复,这样会增加沉桩阻力。

(3)桩的分节长度应合适,应结合穿透中间的坚硬土层,接桩时桩尖不宜停留在坚硬土层中,否则当继续施工时,由于阻力过大可能使桩身难以继续下沉。

(4)施工时,为了防止对周围建(构)筑物振动过大, 可以在地面开挖防振沟,消除地面振动,并可与其他防振措施结合使用。沟宽一般取 0.5~0.8m,深度以土方不致坍塌为准。沉桩过程中,应加强邻近建筑物、地下管线的观测、监护。

(5)送桩套人钢桩顶端,应确保其接触密贴,以减小锤击能量损失。

(6)在桩未打到支承层以前,有时会遇到比较坚硬的中间层。若用单纯打入法穿不过硬夹层时应采取辅助措施。如预钻孔、施振或射水助沉。也可采取管内取土的方法助沉。如桩端就以中间硬夹层作为支承层,则应验箅下卧土层的沉降。

(7)打长桩时,可在导杆上装配可以升降的防振装置,在桩发生横向振动时, 可以防止桩的弯曲变形。

(8)施工中应注意对设备的操作,一般情况下桩锤所出现的故障,大都是燃烧泵引|起的,如垫衬磨损、孔眼堵塞等,造成落距降低或不发火。施工中应将桩锤落距控制在 1.8~2.2m 左右,连续施打时间不要超过 20min,否则会因桩锤过热而使发火时间加快,燃烧会比夯锤下落要快,夯锤冲击的速度及冲击力降低。燃料油应使用规定的油料,防止落入水及其他不纯净物。如果燃料燃烧良好,排烟为青白色。如燃烧不好则会带出黑烟。对燃料泵等容易发生故障的部位,应有备件以便及时更换。


6.电焊接桩 钢管桩在制作时考虑到运输、设备及施工方便等因素,一般是分节制作,每节长度有限,施工时需要边打桩边焊接接长。焊接可用日产YM—505N 型半自动无气体保护焊机,该机效率高,焊接质量好,焊缝变形小,可以全位置焊接,操作较方便。焊丝采用日产 SAN一53 自动保护焊丝,由焊机的焊丝机构自动送丝,入工手把(焊枪)焊接。


焊接前,必须将桩端的浮锈、油污等脏物清除干净,并保持干燥,下节桩顶经锤击后的变形部分应修整,必要时割除。将上 节桩管端部泥砂、水清除,并打焊接坡!I,并将坡口磨光,再将内衬箍置于下节桩内侧的挡块上,如图 4-10所示,紧贴桩管的内壁并分段焊接,其作用是便于上、下节桩对接,同时还能保证焊接质量。


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吊接上节桩,其坡口搁在焊道上,使上、下节桩对口的间隙为2--3mm,并用经纬仪校正上、下节桩管的垂直度。焊接前还应在接头下端钢管外围安装柴油铜夹箍以防止融熔的金属流淌,然后进行焊接。加上、下节桩对准后,局部缝隙过大而相对面又嫌小时,可以采用图 4-11所示的强制措施。


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焊接时,应注意以下几点∶

(1))焊接时应采用多层焊接,当管壁厚度<9mm时焊二层,管壁>9mm 时焊三层。焊完每层后应及时清除焊渣,且各层的焊缝接头应错开。

(2)应充分熔化内衬箍,保证根部焊透。

(3)焊丝或焊条应烘干。

(4)遇刮大风时,应采取必要的挡风措施,当气温低于0℃时,或遇雨雪大施 工,无可靠措施确保焊接质量时,不得焊接;必要 时应在焊件上、下各100mm 长度内进行预热。

(5)焊接应对称进行,防止因焊缝收缩而产生附加内应力。

(6)每个接头焊接完毕后,应冷却1~5min 后方可继续锤击沉桩。


7.钢管桩切割 沉桩完毕后,土方开挖前,为了便于基坑机械化施工,钢管桩在基底以上部分要切割。由于桩管埋在土体中,因此只能用钢管桩的内切割机从桩管内部切割。工作时,将切割设备吊挂送入桩管内的任意深度,依靠风动顶针装置固定在桩管内壁,割嘴按预先调整好的间隙进行回转切割、切除地面标高以上的短桩头,用我们前面介绍过的方法(一般采用内胀式拔桩装置),借助吊车将短桩头拔出。一般能拔出地面以下 15m 深的钢管桩,拔出的短桩焊接接长后再用。


8.降低地下水位与机械挖土 降低地下水位一般可根据土质、地下水情况以及所需降水深度要求来确定是采用一级井点或二级多段井点,还可以考虑采用轻型井点与喷射井点相结合的方式。一般情况下,降水深度要求在5~6m 时,采用一级轻型井点降水;要求降水 10m 以内时,可采用二级轻型井点降水。一般降水7~12d后即可进行土方开挖,如降水要求更深,则最好采用一级轻型井点降水和喷射井点相结合的方法,其降水深度可达14m左右。


机械挖土可采用反铲挖掘机分层开挖、运土,通常将两台或多台反铲挖掘机设于不同作业高度上同时挖土,边挖边将土传递到上层,由地表挖土机连挖土带装土。上部可用大型反铲挖土机、中、下部分可用大型或小型反铲挖土机进行挖土和装土,均衡连续作业。-般两层挖土其深度可达 10m 左右,三层挖土可挖深约15m。


9.焊桩盖 当挖土至设计标高后、使钢管桩外露,取下临时桩盖,按设计标高用气焊进行钢管桩顶的精割。施工方法是先用水准仪在每根钢管上按设计标高定上三点,然后按此水平标高固定一环作为割框的支点,然后用气焊切割,待切割清理平整后打坡口,放上配套桩盖焊牢。同时在桩管外壁加焊8~12 根 ④20mp 的锚固钢筋,加强钢管桩 与承台的共同工作。


10.桩端与承台连接 钢管桩与承台的连接一般是将桩头嵌入承台内。长度不小于一倍桩管外径长度,或仅嵌入承台 100mm 左右,再利用钢筋予以补强,或在钢管桩顶端焊以基础锚同钢筋,再按常规方法施工上部基础或结构(如图 4-12 所示)。


在钢管桩的整个施工过程中,必须设专入认真作好施工记录。因为施工记录是整个打桩过程中的真实写照,是一项重要的技术档案,一旦工程中出现问题,首先应从施工记录中查找原因,进行适当的修补,没有沉桩记录,事故原因就无从查起。记录的内


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容包括每根桩的施工时间,每沉人1m 桩的锤击次数,落距大小,桩的人土深度,土蕊高度,最后十击的贯入度,回弹量,桩的平面位移和倾斜等,同时还应记录沉桩过程中的异常情况。

桩的贯入度和回弹量测定记录方法见图 4-13,每锤击一次铅笔在直尺上做--次水平仪动,就可得到图中的形状的数值。


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