預(yù)制樁施工技術(shù)探究

樊 春 義

(山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

目前在對(duì)地下空間利用率不斷提高的形式下，不斷提高巖土工程的施工技術(shù)是非常必要的。巖土工程涉及的工程領(lǐng)域較多，有樁基礎(chǔ)工程、地基處理工程、基坑護(hù)坡工程等，樁基礎(chǔ)工程中按樁的制作工藝又分為現(xiàn)場(chǎng)灌注樁和預(yù)制樁。預(yù)制樁作為一種傳統(tǒng)的樁基形式，已在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，本文對(duì)預(yù)制樁工程施工技術(shù)做進(jìn)一步的詳述，希望通過(guò)該論述能夠給廣大同仁提供一些參考。

預(yù)制樁按直徑大小分為：常用于地基加固和光伏發(fā)電項(xiàng)目的小直徑樁(d≤250 mm)、大部分建筑工程及工業(yè)項(xiàng)目中的中直徑樁(250 mm≤d≤800 mm)、部分建筑及橋梁水利工程中的大直徑樁(d≥800 mm)；按成孔工藝可以分為非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁；按沉樁工藝可分為：錘擊、靜壓、振動(dòng)、植入等方法；按外形可分為：實(shí)心方樁、管樁、異形樁(長(zhǎng)方形，X形等)。

1 預(yù)制樁施工

1.1 預(yù)制樁的制作

在預(yù)制樁的制作過(guò)程中首先要按設(shè)計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)圖集的要求整平夯實(shí)場(chǎng)地，支模板后綁扎鋼筋，嚴(yán)格控制鋼筋的數(shù)量、長(zhǎng)度、保護(hù)層厚度，澆筑設(shè)計(jì)要求標(biāo)號(hào)混凝土，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%時(shí)拆模。樁長(zhǎng)大于12 m宜現(xiàn)場(chǎng)制作，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不小于30 MPa，主筋采用焊接工藝，由樁頂至樁尖連續(xù)澆筑混凝土，嚴(yán)禁中斷。

1.2 起吊、運(yùn)輸及堆放

當(dāng)樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)方可起吊，起吊點(diǎn)位置隨樁長(zhǎng)而異，在起吊過(guò)程中保證混凝土樁身平穩(wěn)，減少振動(dòng)、撞擊；當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%時(shí)方可運(yùn)輸，采用滑動(dòng)力較小的平板拖車運(yùn)輸，運(yùn)輸過(guò)程中支點(diǎn)應(yīng)與吊點(diǎn)位置一致，隨做隨運(yùn)不易二次搬運(yùn)。堆放場(chǎng)地平整堅(jiān)實(shí)，墊木間距由吊點(diǎn)確定，堆放小于4層。

1.3 沉樁工法

1)錘擊沉樁法。

樁機(jī)就位→吊樁→沉樁→送樁→接樁→截樁。樁錘重大于樁重的1.5倍～2倍時(shí)沉樁效果較好，沉樁時(shí)重錘低擊。上下樁連接采用焊接、法蘭連接、機(jī)械快速連接。錘擊沉樁法常會(huì)出現(xiàn)樁頂碎裂、樁身斷裂；樁身傾斜；因土層變化樁沉不到設(shè)計(jì)標(biāo)高；接樁處拉脫開(kāi)裂等問(wèn)題。錘擊沉樁對(duì)周圍環(huán)境影響明顯，在市區(qū)及對(duì)噪聲振動(dòng)要求嚴(yán)格的區(qū)域不宜采用。

2)靜力壓樁法。

場(chǎng)地平整→測(cè)放樁位→樁機(jī)就位→吊樁→樁尖就位插樁→樁身對(duì)中調(diào)直→靜力壓樁→接樁→截樁。利用靜力壓樁機(jī)自重將預(yù)制樁壓入土中，在沉樁過(guò)程中應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，以防止間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)難以沉樁。該工法無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲對(duì)周圍環(huán)境影響小，適合在城市中施工，對(duì)環(huán)保有利。

3)振動(dòng)沉樁法。

測(cè)放樁位→樁機(jī)就位→吊樁→沉樁→送樁→接樁→截樁。該工法利用固定在樁頂部的振動(dòng)器所產(chǎn)生的激振力，使樁表面與土層間的摩阻力減少，樁在自重和振動(dòng)力共同作用下沉入土中。振動(dòng)沉樁適用于一般粘性土、松散砂土、粉土及軟土地基。對(duì)周圍環(huán)境有一定影響。

4)植入沉樁法。

測(cè)放樁位→樁機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→吊樁→沉樁→接樁→與樁身空隙處灌注混凝土→截樁。該工法通過(guò)成孔鉆機(jī)按設(shè)計(jì)樁徑及孔深成孔作業(yè)，成孔后將預(yù)制樁芯沉入樁孔內(nèi)，后將樁芯與樁身孔隙處采用細(xì)石混凝土或水泥砂漿填充密實(shí)，屬于非擠土樁。該工法無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲對(duì)周圍環(huán)境影響小，但承載力較低適用范圍小。

5)中掘沉樁法。

測(cè)放樁位→樁機(jī)就位→鉆土沉樁→樁端擴(kuò)大(注入水泥砂漿)→截樁。該工法針對(duì)大直徑管樁中空特點(diǎn)，結(jié)合長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)取土工藝，減小沉樁阻力，達(dá)到沉樁的目的。該樁適用于大直徑空心預(yù)制樁，在中密～密實(shí)的砂土層及軟巖中亦可施工。已在大型的市政、道路橋梁工程得到了應(yīng)用。

1.4 預(yù)制樁質(zhì)量檢查

預(yù)制樁在施工前對(duì)成品樁按設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)制作，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其外觀質(zhì)量及樁身混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接用焊條、設(shè)備中壓力表進(jìn)行檢驗(yàn)。施工過(guò)程中對(duì)樁的入土深度、停錘標(biāo)準(zhǔn)、靜壓終止壓力值及樁身垂直度檢查，接樁質(zhì)量、接樁間歇時(shí)間及樁頂完整狀況，最后1 m進(jìn)尺錘擊數(shù)、總錘擊數(shù)、最后三陣貫入度及樁尖標(biāo)高等。并對(duì)樁頂和地面土體的豎向和水平位移進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常采取復(fù)打、復(fù)壓、引孔、設(shè)置排水措施及調(diào)整沉樁速率等措施。工程樁完工后對(duì)單樁承載力和樁身完整性檢驗(yàn)。

2 預(yù)制樁常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

2.1 樁體位移

設(shè)計(jì)為滿堂布置或樁間土層較硬時(shí)，在沉樁過(guò)程中由于樁的擠土效應(yīng)，相鄰的樁體會(huì)出現(xiàn)偏移或上抬；樁在沉入過(guò)程中，樁身垂直偏差太大形成斜樁。預(yù)防措施:針對(duì)上述問(wèn)題，在樁基施工過(guò)程中，場(chǎng)地平整堅(jiān)硬，防止打樁機(jī)械在沉樁過(guò)程中產(chǎn)生不均勻沉降；控制好樁身垂直度，使樁身、樁帽或送樁器在同一中收軸上，沉樁時(shí)在距樁機(jī)20 m處，成90°方向架設(shè)儀器以校準(zhǔn)。初打時(shí)輕擊，待樁身穩(wěn)定后，再按正常落距錘擊。淺層遇有障礙物時(shí)及時(shí)清理；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及周圍既有建構(gòu)筑物情況制定施工順序，逐排打、自中央向邊緣打或分段打等，如在可液化土層中密布施工時(shí)還需要做好排水處理。

2.2 沉樁達(dá)不到要求

由于淺層的舊基礎(chǔ)、建筑垃圾或深層的老粘土、密實(shí)的砂層，在沉樁過(guò)程中遇到這些“硬層”，無(wú)法繼續(xù)沉樁，此時(shí)樁已入土，不可能再將樁拔出。預(yù)防措施:開(kāi)工前做好勘察，適當(dāng)增加勘察點(diǎn)數(shù)量以確保持力層位變化在可控范圍之內(nèi)，并在開(kāi)工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)明樁端位置；樁基施工前探明原有障礙物并清除后再施工；深層如遇到“硬層”，可采用比樁徑小的鉆機(jī)引孔后進(jìn)行預(yù)制樁施工。

2.3 樁身斷裂

由于土質(zhì)變化，在沉樁過(guò)程中加大沉樁壓力，使樁身出現(xiàn)較大的彎曲變形，從而出現(xiàn)樁身斷裂，在起吊或運(yùn)輸過(guò)程中容易產(chǎn)生橫向裂縫。預(yù)防措施:在施工前做好障礙物的處理，且在沉樁過(guò)程中留意下沉情況，如樁身出現(xiàn)傾斜及時(shí)糾正。在放置、起吊、運(yùn)輸樁的過(guò)程中，按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求吊點(diǎn)吊裝，在運(yùn)輸過(guò)程中做好樁身保護(hù)。

2.4 擠土和振動(dòng)影響

沉樁過(guò)程中，由于擠土影響使既有路面隆起或地下管線破裂，采用錘擊法施工時(shí)，振動(dòng)對(duì)附近建筑物會(huì)造成不同程度的影響。預(yù)防措施：與設(shè)計(jì)溝通在滿足上部結(jié)構(gòu)承載力要求時(shí)適當(dāng)加大樁間距，對(duì)與既有建筑物較近處挖設(shè)隔震溝，有效保護(hù)地下管線及路面。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展大直徑預(yù)制樁已廣泛的應(yīng)用于重型廠房、高層建筑以及大型橋梁工程中，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)日趨成熟，施工工藝和機(jī)械設(shè)備不斷進(jìn)步和更新，預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁已使用直徑大于1 200 mm，沉樁深度最大60 m。但預(yù)制樁主要存在著擠土問(wèn)題，在施工過(guò)程中通過(guò)對(duì)地基土體的超靜孔隙水壓力、深層土體側(cè)向位移、地面的側(cè)向位移和隆起、鄰近建筑物的變形和開(kāi)裂狀況的監(jiān)測(cè)，有效控制成樁速度和及時(shí)調(diào)整沉樁施工順序和施工進(jìn)度，確保安全可靠，預(yù)制樁仍將是我國(guó)工程建設(shè)中既可靠又節(jié)能的樁型。

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