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岩土研究院

振动成桩法

339 2022-03-08 09:21:15

1.施工机具

通常振动挤密砂桩的施工机械包括以下几部分∶振动机、料斗、振动套管等组成的振动打桩机。吊钩、减振器悬挂在中间,可沿着导架上下移动,套管的下端装有底盖和排砂活瓣。为了使砂能有效地排出或套管容易打入,对于采用重复压管法成桩的打桩机上还装有高压空气(或水)喷射装置。其配套的机械有∶起重机、装砂机、空压机、施工管理仪器等。振动砂桩机如图6.4.1。

2.施工工艺

振动挤密砂桩的成桩工艺就是在振动机的振动作用下,把带有底盖或排砂活瓣的套管打入规定的设计深度,套管入土后,挤密了套管周围的土体,然后投入砂子,排砂于土中,经振动密实而成为砂桩。振动密实砂桩的施工顺序如下(图6.4.2);

(1)在地面上将套管的位置确定好;

(2)开动振动机,将套管打入土中,如遇有坚硬难打的土层,可辅以喷气或射水助沉;

(3)将套管打人到预定的设计深度,然后由上部送料斗投入套管一定量的砂;

(4)将套管拉拔到一定的高度,套管内的砂即被压缩空气(或在自重作用下)排砂于土中;

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(5)再将套管打入规定的深度,并加以振动.使排出的砂振密,于是,砂再一次挤压周围的土体;

(6)再一次投砂于套管内,将套管拉拔到规定的高度;

(7)将以上的打桩工艺重复多次,一直打到地面,即成为砂桩。

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目前,振动挤密砂桩的成桩工艺有三种;一次拔管成桩法、逐步拔管成桩法和重复压管成桩法。具体的施工工艺流程图如图6.4.2和图6.4.3。

(1)一次拔管法施工工艺①桩靴闭合,桩管垂直就位;②将桩管沉入土层中到设计深度;③将料斗插入桩管,向桩管内灌砂;④边振动边拔出桩管到地面而成桩。(2)逐次拔管法施工工艺①桩管垂直就位,桩靴闭合;②将桩管沉人土层中到设计深度;③将料斗插入桩管,向桩管内灌砂;

④边振动边拔出桩管,每拔出一定长度,应停拔继续留振若干秒,如此反复进行,直到桩管拔出地面而成桩。

(3)重复压管法施工工艺①桩管垂直就位;

②将桩管沉人土层中到设计深度,如果桩管下沉速度较慢,可以利用桩管下端喷射嘴射水,加快下沉速度;

③用料斗向桩管内灌砂;

④按规定的拔出高度拔起桩管,同时向桩管内送入压缩空气。使砂容易排出,桩管拔起后核定砂的排出量;

⑤按规定的压下高度再向下压桩管,将落入桩孔内的砂压实;⑥重复进行③~⑤的工序,直到桩管拔出地面而成桩。3.保证砂桩施工质量的几项措施

在砂桩的施工过程中,为保证砂桩施工质量,须注意采取以下几项措施;

(1)为使施工过程排砂充分,桩管拉拔时不宜太快,以保证桩身的连续性。拔管速度可根据现场试验确定。通常的拔管速度宜控制在 2m/min左右。

(2)在套管未入土之前,先在套管内投砂(石)2~3斗(约1.0~1.5m²³),打到规定深度时,要复打2~3次,这样可以保证桩底成孔质量。

在软弱粘性土中,如不采取这个措施,砂桩底部就会出现夹泥断桩现象。因为套管在打人规定深度拉拔管时,没有挤密的软粘土又会重新回复。形成缩颈或断桩,同时底部的软粘土极其软弱,受到振动后会往下塌沉。采用上述措施后,由于复打2~3次,使底部的土更密实,成孔更好,再加上有少量的砂被排出,分布在桩周,这样既挤密桩周的土,又形成较为坚硬的砂泥混合的孔壁,对成桩极为有利。

(3)每段成桩不宜过大。成桩段过大,易造成排砂不畅的现象。如遇排砂不畅可适当加大拉拔高度或适当加大风压。在打入或排砂时,套管内也会产生排砂不畅及泥砂倒流现象,这可能是套管打下时,产生较大的孔隙水压力,再加上外部风管的残余风压,形成较大的反冲力量所致。如加大风压,就可克服这些现象。桩管快拔出地面时,应减小风压,以防止砂料外飘。

(4)注意贯入和电流曲线。如土质较硬或排砂量正常,贯人曲线平缓,而电流曲线变化幅度大。(5)套管内的砂料应保持一定的高度。

(6)在图6.4.3中所示的逐次拔管法中,每段拔起的高度和留振的时间,可由现场试验确定。(7)为使砂能从套管中顺利排出,向套管内灌砂的同时,应向桩管内通压缩空气或水。(8)控制每段砂桩的灌砂量,以保证成桩后桩的直径达到设计要求。一般应按桩孔体积和砂在中密状态下的干密度计算,其实际灌砂量(不含水量)不得少于计算值的 95%,当实际灌砂量未达到这个要求或设计要求时,可在原位再沉下桩管灌砂复打一次或在旁边补加1根砂桩,每根砂桩单位长度的灌砂量可由式(6.3.1)、式(6.3.2)或式(6.3.14)计算。

(9)对重复压管施工工艺,桩管每次拔起和压下的高度,应根据砂桩直径要求,通过试验确定。

(10)对重复压管法的质量控制,除按上述有关质量控制的措施之外,还有两项措施可采用∶

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①测定砂的排出率

桩管拔起到规定高度后,用测锤测定桩管内砂面的位置,如图6.4.4。

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4.振动成桩法的施工注意事项

(1)正式施工前应进行成桩试验,试验桩的数量应不少于7~9根,以验证试验参数的合理性。当发现不能满足设计要求时,应及时会同设计单位予以调整桩间距、灌砂量等.对此。有关设计参数需重新试验或改变设计。

(2)正式施工时,要严格按照设计提出的桩长、桩距、桩径、灌砂量以及试验确定的桩管打拔速度和高度、挤压次数和留振时间、电机的工作电流等施工参数进行施工,以确保挤压均匀和桩身的连续性。

(3)应保证起重设备平稳,导向架与地面垂直。且垂直偏差不应大于1.5%。成孔中心与设计桩心偏差不应大于50mm.桩径偏差控制在-20mm 以内。桩长偏差不大于100mm。

(4)灌砂量不应小于设计值的95%,如不能顺利下料,即排砂不畅时。可采取前述的质量保证措施的有关内容。