鋼管樁的沉樁施工技術探討

王忠民

摘 要：本文簡要分析了鋼管樁的特點，并詳細闡述了鋼管樁的沉樁施工技術，以期更廣泛的應用鋼管樁。

關鍵詞：鋼管樁；沉樁；施工

1 鋼樁的類型與鋼管樁的特點

1.1 鋼樁的類型。工程常用的鋼樁有板樁、型鋼樁和鋼管樁蘭大類。

鋼板樁。鋼板樁的形式比較多，兩側帶不同形狀的子母接口槽。第一根板樁就位后，第二根樁則順前一根樁的側面槽口打入。這樣,許多板樁可沿河岸或海岸組成一個整體的板樁墻。也可將一組鋼樁樁形成圍堪，或作為基坑開挖的臨時支擋措施。

型鋼樁。最常用的型鋼樁的截面形狀是H型和I型。H型和I型鋼可用于承受垂直荷載或水平荷載。型鋼樁貫入各類地層的能力強，且對地層的擾動小，屬于部分擠土樁。當打入樁的中心間距較小，為避免打樁過程引起地面隆起和側向擠動，可采用H型鋼樁代替其它排土預制樁。

(3)鋼管樁。與其它類型的鋼樁比較，鋼管樁的貫入能力，抗彎曲的剛度，單樁承載力和接長焊接等方面都有明顯的優越性。

1.2 鋼管樁的特點。

規格眾多，選擇性強。目前定型生產的鋼管樁直徑316mm-2500mm，有近幾十種規格，壁厚6.5mm- 25mm，且同管徑有多種壁厚，可根據受力情況，選用幾種合適的規格同時使用，使強度充分利用，以滿足安全經濟要求。

承載能力大。銅管樁目前大多采用1%號低碳鋼，材料的抗壓、抗拉、抗剪強度很高，加工成鋼管后抗彎能力很強，在持力層好的地質情況下選用，可以大大地發揮其受力特性，提高單樁承載力，減少布樁數量、縮小基礎承臺尺寸。

樁長容易調整，經濟效益高。鋼管樁常規每節長6m，采用焊接接長，當持力層埋深變化時，根據沉樁實際情況可以任意切割或焊接，切割部分還可以接到其它鋼管樁上，不會象其它樁型造成浪費，并可以準確控制樁頂設計標高，對施工極為有利。

擠土有限。鋼管樁大多采用敞口式，加之管壁薄，壓樁過程中土可以進入樁身，形成土塞效應，從而降低擠土和表土隆起，減小土的擾動，降低對場地周邊設施的影響。并可以在小面積場地上進行非常密集的施工。

2 鋼管樁的沉樁施工技術。

2.1 施工順序安排原則。制定施工順序前應對工程性質、地質資料、樁的特點樁的規格、布局情況、密度、工程量，地貌環境、設計要求、工程期限以及擬采用的施工機械等等予以切實掌握，綜合分析，然后規劃打樁施工。

由于大量樁體的逐漸打入土中，造成地基的壓縮，土密度的增高，樁周圍的土向側向及垂直方向位移，形成打樁場地的沉陷或者隆起，而且波及的范圍較廣鋼樁的截面積較小，鋼管樁下端開口，與其它打入式實心樁體相比，擠土量較其它類型實心樁為小，但畢竟仍存在一定的擠土量，這些擠土影響，也會造成已打好樁的位移，和對周圍地下管線及建筑物的危害。因此，合理安排鋼樁施工順序，將有利于保證樁的施工質量與打樁進度。這對樁數多、樁距密的群樁基礎尤為重要。

選擇施工順序的基本則是：

對樁數少的基礎或條形基礎。①先長樁后短樁；②先實心樁后空心樁；③先小直徑樁后大直徑樁。

對樁數多、樁距密的群樁除遵照上述原則外，尚須注意：①先打中間樁，逐漸向外圍擴展；②往后退打；③處于樁機回轉半徑范圍內的樁可安排在同一流水范圍內；④樁機運行路線較短，移動次數少；⑤樁機下鋪設的厚鋼板要布置得當，盡可能做到多留出些樣樁數，減倒運鋼板作業。

2.2 沉樁施工。

鋼樁的堆放。鋼樁應予以妥善堆放保存。場地要平坦，大型車輛能夠直達，場地低洼處要在擱支點下方做人工加固(鋪道碴、墊道木等)。四周挖排水溝。鋼樁應按規格分別堆放(即上節樁、中節樁、下節樁)，這樣配套運輸方便。堆放支點以不使鋼樁產生變形為原則，一般堆疊層數為三層(高度在2m以內)，支點用枕木為妥，銅管樁堆放時，為了防止底層的樁滾動，應在枕木支點的兩側各用木模塞牢。H型鋼樁堆放時，所有上下支點應設置在同一垂線上。鋼管樁的現場堆成，應放在樁機起吊范圍之內。由于銅樁起吊采用一點吊，要求所有樁頂端應朝向樁機，并按打入的先后次序逐根排列，離樁頂端3m附近的下方用道木墊高，便于穿鋼絲繩起吊。

樁的就位。移動打樁機至樁位，少量位置的調整可用旋轉樁機或頂升導桿滑塊來實現。鋼樁起吊前，需對每節樁作詳盡的外觀檢查，尤其要注意鋼管樁的橢圓度，H型鋼樁的端面正方度，并作好記錄，符合要求者，方準起吊。鋼樁可采用一點起吊，使樁頂套人樁帽之中。把樁底端對準石灰線插正。H型鋼樁外圍呈矩形，樁的布置又有方位要求，務必縱橫兩個方向插正。在樁機的正前方和側面呈直角方向用二臺經緯儀監控導桿的垂直度，使樁錘、樁帽及桃身成一垂線。

打鋼樁。鋼樁的打入精度與下節樁的就位位置和垂直度密切相關。由于樁、樁帽及錘的自重，下節樁會自行逐漸沉入土中，這一自沉進程應控制緩慢進行，待穩定后再行錘擊，最初階段即使用錘擊，亦宜使柴油錘處于不燃燒燃料的空打狀態。在此期間，要隨時跟蹤觀測沉樁質量情況，發現問題，立即設法糾正，必要時需把樁拔出重新插正，并采取強制措施按預定軌跡下沉。

待確認下節樁的沉樁質量良好后，再轉入正常的連續錘擊，直至將鋼樁錘擊到其頂端高出地面約60cm-80cm時停止錘擊，以備接樁。

(1)鋼樁沉樁的基本要求。

a.對每一根樣樁進行測量復核；b.樁機導桿垂直，錘、樁帽和樁成同一垂直線，并與導桿平行；c.對特殊要求的工程，為做到垂直度精確，可將導桿底端加以頂住，防止起吊錘時導桿前傾；d.長徑比比較大且易產生扭轉的樁(特別是H型鋼樁)，宜在樁機導桿底端裝活絡抱箍。考慮H型鋼樁施工特點，抱箍能開啟或閉合，同時能適應x和Y方向的變位均可使用。

(2)穿越中間硬土層。為充分發揮樁材的強度，設計要求的鋼樁往往很長，樁底端選擇在標準貫入擊數N值大于50，埋深較厚的砂土層，以期取得較高的單樁承載能力，并減少建筑物的沉降。在深長樁施工中，常會遇到中間硬土層，這對設計和施工來說，需要認真考慮打樁穿透的可能性。根據目前打樁機械性能和鋼樁承受錘擊應力的容許范圍，通常鋼樁施工穿透中間硬層的可能性可作如下判斷:a.中間硬土層在地表下20m左右時，容易穿透；b.N值為50以上的砂層，厚度大于5mm，穿透較困難；c.中間硬層以下的下臥層為軟土層，則穿透硬層是容易的；d.為有利于穿透中間硬土層，可在樁底端預先焊一加強箍效果較好。

(3)沉樁注意事項：①樁在打入過程中，盡量避免長時期的停歇中斷；②超長鋼樁施工，必須選用重錘，但應控制樁材的錘擊應力；③大口徑的鋼管樁，若打至持力層有困難時，除采用樁底端加箍外，也可在沉樁過程中把管內上芯設法取出等綜合工法，也能取得較好效果。

3 沉樁公害的防護措施

在飽和軟土地基中進行打樁，因土體發生垂直和水平方向的變位，孔隙水壓力的增高，常使鄰近建筑物和地下管線等遭受不同程度的損壞，成為一種公害。因此，在掌握工程特點的前提下，應采取周密的防護措施，確保在打樁過程中，周圍建筑物和地下管線的安全。

合理安排打樁流程；有針對性地設置鋼板樁圍護和防擠溝，減少淺層擠土影響，保護淺埋式地下管線和基礎是有效的；打設塑料排水板，它由截面為4mm×100mm的塑料芯板外加滌綸無紡布的濾水薄膜套構成，打樁擠壓時，水可從芯板和薄膜套之間的溝槽排出，設置深度約可達12m-20m，間距1m，排距0.2m，呈梅花形布局，可以減少打樁引起的超靜孔隙水壓力；敏感區域要時刻嚴格限制沉樁速率；監測跟蹤。事先對周圍建筑物及地下管線進行設點，觀測所有布點因打樁而引起的水平或垂直位移值，每天測三次，以科學數據信息化指導打樁，調整打樁流水順序和控制沉樁速率；盡量選用擠土量小的樁種和樁型。