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岩土研究院

振动、振动冲击沉管灌注桩的施工

345 2022-06-13 10:54:10

振动沉管灌注桩是利用振动桩锤将桩管沉入土中,然后灌注混凝土而成桩。它的适用范围除与锤击沉管灌注桩相同外,更适用于砂土、稍密及中密的碎石类土层。


振动冲击沉管灌注桩与振动沉管灌注桩的施工工艺可以说是完全相同的,所不同的仅仅是振动沉管桩采用振动沉管,而振动冲击沉管桩采用振动冲击桩锤。为了叙述方便起见,下面将振动沉管灌注桩与振动冲击沉管灌注桩统称为振动灌注桩。


1.振动沉管灌注桩的施工机械设备常用振动、振动冲击沉管机技术性能见表3-12。


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振动沉管灌注桩的施 工机械设备包括∶IDZ60 或D)Z90 型振动锤,DJB25 型步进式桩架,卷扬机,加压装置,桩管,桩尖或钢筋混凝土预制桩靴等。桩管直径为220~370mm,长 10~28m。


振动冲击沉管桩机采用振动冲击锤作为动力,施工时以振动力和打击力联合作用,将桩管沉人土中,,在达到设计标高后,向管内灌注混凝土,然后边振动边上拔桩管成桩。

2.施工工艺 振动沉管施工法,是在振动锤竖直方向反复振动作用下,桩管也以一定的频率和振幅产生竖向往复振动,以减少桩管与周围土体的摩阻力,当强迫振动频率与土体的自振频率相同时(粘土自振频率为 600~700r/min,砂土自振频率为 900~1200r/min)土体结构因其共振而破坏。与此同时,桩管受加压作用而沉入土中,在达到设计要求深度后,边拔管、边振动、边灌注混凝土、边成桩。


振动冲击施工法是利用振动冲击锤在振动和冲击的共同作用,桩尖对四周的土体进行挤压,改变土体结构排列,使周围土层挤密,桩管迅速沉入土中,在达到设计标高后,边拔管,边振动,边灌注混凝土,边成桩。

这两种沉桩方法的施工程序、可总结如下∶桩机就位→振动沉管→灌注混凝上→安放钢筋笼→拔管、浇注混凝土→成桩。施工程序见图3-19。

3.振动沉管灌注桩施工要点

(1)材料要求 混凝土强度等级不应低于 C15,水泥宜用425或525号普通水泥;粗骨料粒径应不大于 40mm,含泥量小于3%;砂宜选用中、粗砂,含泥量小于5%;混凝土坍落为8~10cm。

(2)施工方法的选用 振动、振动冲击沉管施工法一般有单打法、复打法、反插法等,应根据土质情况和荷载要求分别选用。单打法适用于含水量较小的土层,反插法和复打法适用于软弱饱和土层。

(3)桩机就位 采用单打法沉管时,宜采用混凝土预制桩尖。施工时,将桩管对准埋设在桩位上的预制桩尖,放松卷扬机钢丝绳,利用振动机及桩管自


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重,把桩尖压人土中,检查桩管垂自度偏差,如不超过规定值,即可开始沉管;采用活瓣桩尖时,应将桩管对准桩位中心,并将桩尖活瓣合拢紧密。

(4)振动沉管 开动振动锤,放松钢丝绳,开动加压卷扬机,桩管即在强迫振动下迅速沉人土中。


沉管过程中,应经常探测管内有无水或泥浆,如发现水或泥浆较多,应拔出桩管,用砂回填桩孔后重新安放桩尖沉管;如发现地下水或泥浆进入套管,一般应在桩管沉入前先灌入1m 高左右的混凝土或砂浆,封住漏水缝隙,然后再继续沉桩。


沉管时,为了适应不同土壤条件,常用加压法来调整土的自振频率,桩尖压力改变可利用卷扬机把桩架的部分重量传到桩管上加压,并根据桩管沉入速度,随时调整离合器,防止桩架抬起发生事故。


施工中,必须严格控制最后30s的电流、电压值,其值按设计要求或根据试桩和当地经验确定。


(5)灌注混凝土桩管沉到设计标高后,停止振动,用上料斗将混凝土灌入桩管内,混凝土一般应灌满桩管或略高于地面。


(6)拔管当混凝土灌满以后即可开始拔管。开始拔管时,应先起动振动机,振动5~10s,再开始拔管,应边振边拔,每拔0.5~1.0m停拔振动5~10s,如此反复,直至桩管全部拔出。


拔管之前,应用吊铊探测,确保桩尖活瓣已经张开或混凝土预制桩尖脱离桩管,混凝土已从桩管中流出时,方可继续拔管。


在一般土层中,拔管速度宜控制在1.2~1.5m/min,用活瓣桩尖时宜慢,用预制桩尖时可适当加快,在软弱土层中,宜控制在0.6~0.8m/min。


(7)安放钢筋笼、成桩 当桩身配有钢筋笼时,第一次应将混凝土灌至笼底标高,然后再安放钢筋笼,再灌混凝土至桩顶标高、


(8)邻桩的施工 振动灌注桩的间距应不小于4 倍桩管外径,相邻桩施工时,其间隔时间不得超过水泥的初凝时间,中途停顿时,应将桩管在停顿前先沉入土中。以防止因土体挤密而产生断桩。桩距小于3.5倍桩管外径时,应采用跳打法。


(9)振动冲击沉管灌注桩 振动冲击沉管灌注桩施工时,拔管速度宜控制在1.0n/uin 内,桩锤上下冲击次数不得少于 70次/min;在游泥层或淤泥质土层中,其拔管速度不得大于0.8m/min。


(10)复打法和反插法施工∶ 复打法的施 工要求与锤击沉管灌注桩相同。反插法是指在拔管时,桩管每拔出0.5~1.0m,便向下反插约0.3~0.5m,如此反复进行,并始终保持振动,直至桩管全部拔出地面。反插法施工应满足以下要求∶


1)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 1.0~1.5m 以上,拔管速度应小于0.5m/min。


2)在桩尖处的1.5m范围内,应多次反插以扩大桩的端部断面,增加桩的承载力。


3)穿过淤泥层时,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用反插法。


(11)其他注意事项


1)在拔管过程中,桩管内至少应保持 2m 高的混凝土或不低于地面。 不足时及时补灌,以防止混凝土中断形成缩径。

2)每根桩的混凝土灌注量,应保证成桩后平均截面积与端部截面积比值不小于1.1。

3)混凝土的浇灌高度 应超过桩顶设计标高0.5m,适时修整桩顶,凿去浮浆后,应保证桩顶设计标高及混凝土质量,

4)对某些密实度大,低压缩性、且土质较硬的粘土,一般的振动沉拔桩机难于把桩管沉入设计标高。这时,可适当配合螺旋钻,先钻去部分较硬土层。以减少桩尖阻力,然后再用振动沉管灌注桩施工工艺。这种方法所成的桩,其承载力与全振动沉管灌注桩相近,同时可扩大已有设备的能力,减少挤土和对临近建筑的振动影响。


4.振动沉管灌注桩的特点及适用范围 振动沉管灌注桩的工艺特点是∶


(1)能适应复杂地层,不受持力层起伏和地下水位高低的限制。

(2)能用小桩管打出大截面桩(一般单打法的桩截面比桩管大 30%;复打法可扩大 80%;反插法可扩大 50%)使桩的承载力增大。

(3)对砂土,可减轻或消除地层的地震液化性能。

(4)有套管保护,可防止坍孔、缩孔、断桩等质量通病。且对周围环境的噪声及振动影响较小。

(5)施工速度快,效率高,操作规程简便,安全,费用也较低。

但是由于桩管振动而使土体受扰,会降低地基强度。因此,当土层为软弱土时,至少应养护15d,才能恢复地基强度。

振动沉管灌注桩适用于在一般粘性土、淤泥、淤泥质土、粉土、稍密及松散的砂十及填土中使用。振动冲击沉管灌注桩也可用于中密碎石土层和强风化岩层。但在较硬土层中施工时易损伤桩尖,应慎用并采取相应的措施。