混凝土管樁樁基施工關(guān)鍵技術(shù)研究
2017-06-19
樁是一種垂直或微斜埋置于土中,橫截面尺寸比其長(zhǎng)度小得多的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。樁與連接樁頂?shù)某信_(tái)組成深基礎(chǔ)。本工程混凝土管樁樁基施工的總的施工原則是盡量先大后小、先深后淺、從中間向兩邊施打。結(jié)合本工程量大、工期緊、邊設(shè)計(jì)邊施工的特點(diǎn),為了提高作業(yè)效率,長(zhǎng)短樁要同時(shí)施打。由于設(shè)備基礎(chǔ)樁出圖較晚,所以在實(shí)際施工中我們采取了先施打主廠(chǎng)房柱基礎(chǔ)樁,之后再施打地坪樁,設(shè)備基礎(chǔ)樁和部分地坪樁同時(shí)施打的方法。
一、沉樁完好率控制
1.嚴(yán)格控制單節(jié)樁長(zhǎng)度:打樁施工過(guò)程中,當(dāng)樁端在較硬的土層內(nèi)貫入量較小時(shí),樁身中部即會(huì)產(chǎn)生較大的顫動(dòng)現(xiàn)象,導(dǎo)致樁身?yè)p壞,實(shí)際施打中,我們同供方緊密聯(lián)系嚴(yán)格控制單節(jié)樁長(zhǎng)度在十米以?xún)?nèi),施打時(shí)樁身比較平穩(wěn)。
2.改進(jìn)樁尖結(jié)構(gòu):本次施工中,設(shè)計(jì)院吸取了寶鋼使用鋼管樁的經(jīng)驗(yàn),對(duì)樁尖結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)也是有好處的。樁尖結(jié)構(gòu)以樁身同等直徑的短鋼管作為樁尖,在其端部外側(cè)再增焊一管箍作為樁靴。這種結(jié)構(gòu)對(duì)改善樁端在較硬土層中的貫入起到了相當(dāng)大的作用,其工作機(jī)理就是因?yàn)闃都饴源笥跇渡?樁身在硬土層中貫入時(shí),減少了樁側(cè)的摩擦阻力。
3.增加樁身的壁厚:本次設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)院將樁的壁厚從90mm增加至100mm,增強(qiáng)了樁的強(qiáng)度,增大了樁的受壓面積,減少了施工中樁的損壞。
4.嚴(yán)格控制樁的垂直度:一是嚴(yán)格控制單節(jié)樁材的垂直度,避免樁身彎曲變形;二是嚴(yán)格控制樁入土?xí)r的垂直度,避免樁在錘擊時(shí)偏心受壓。樁身嚴(yán)重彎曲變形在運(yùn)輸、堆放和起吊時(shí)容易造成樁身斷裂。樁入土?xí)r如不能?chē)?yán)格控制垂直度,將會(huì)造成樁在土中形成拐點(diǎn)(折線(xiàn))。施打時(shí)樁身容易在土中斷裂。另外,樁身垂直度如不能得到嚴(yán)格控制,會(huì)造成樁入土后在深層碰樁。
5.經(jīng)常檢查、及時(shí)更換樁墊:做到一樁一墊,樁墊厚度大于100mm,材料用蜂窩紙,樁墊的作用可以降低樁的錘擊應(yīng)力,使打樁應(yīng)力分布均勻,延長(zhǎng)撞擊時(shí)間以利于樁的貫入,傳統(tǒng)上樁墊用木墊或紙墊,在本工程中的實(shí)踐表明,紙墊的效果比木墊好,因?yàn)槟緣|易板結(jié),失去緩沖作用。
6.合理安排打樁的順序:打樁的順序應(yīng)為先里后外,從中間向兩邊施打,嚴(yán)禁打“封閉樁”以減小樁入土?xí)r的難度。
7.增加樁頭強(qiáng)度:根據(jù)樁錘擊應(yīng)力的分布,在樁入土以后,樁頂端產(chǎn)生較大的錘擊應(yīng)力,從施打情況來(lái)看,最后一節(jié)樁樁頂容易破碎。故在樁頂端1m范圍內(nèi)加入鋼纖維,從該工程的施工實(shí)踐表明,加入鋼纖維對(duì)抵抗樁頂錘擊應(yīng)力的破壞有明顯的效果。
8.避免打樁作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間中斷:一套樁從開(kāi)始施打到結(jié)束施打,這一段時(shí)間里,最好避免長(zhǎng)時(shí)間中斷。因?yàn)殡S著時(shí)間的推移,樁周?chē)哪Σ亮蜁?huì)恢復(fù),這樣打樁就會(huì)比較困難,實(shí)際上,在施工中,這種情況是經(jīng)常發(fā)生的(如設(shè)備壞、樁打壞等),一旦遇到這種情況,一定要先用小檔位施打,待樁周?chē)耐了蓜?dòng)后再根據(jù)情況慢慢加大檔位。本工程采用CO2氣體保護(hù)焊也是為了避免打樁作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間中斷,因?yàn)橛肅O2氣體保護(hù)焊每道焊口只需7～8分鐘,而手工焊則需20～30分鐘。
9.施打過(guò)程中達(dá)不到標(biāo)高的樁的處理:根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,持力層分布極不均勻,高差達(dá)4m,所以部分樁在施打過(guò)程中達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高是很正常的。如強(qiáng)行施打至設(shè)計(jì)標(biāo)高,必將造成樁在土中斷裂。經(jīng)設(shè)計(jì)院同意,制定了如下停錘標(biāo)準(zhǔn):錘擊數(shù)達(dá)2500擊,貫入度達(dá)2mm,距設(shè)計(jì)標(biāo)高2m以?xún)?nèi)。凡滿(mǎn)足以上三個(gè)條件均可停止施打。
二、樁頂平面位移控制
1.嚴(yán)格控制小樣樁定位的準(zhǔn)確性:該工程中,我們放棄了大面積施放小樣樁的做法,每次所施放的小樣樁數(shù)量?jī)H滿(mǎn)足每臺(tái)機(jī)組一天作業(yè)量為限。這就避免了由于打樁排土對(duì)小樣樁擠壓所造成的平面位移。同時(shí),班組測(cè)量人員在沉樁之前還對(duì)小樣樁進(jìn)行復(fù)核,及時(shí)糾正小樣樁的平面位移。打樁排土容易對(duì)已施打樁產(chǎn)生擠壓,造成所施打樁產(chǎn)生平面位移,情況嚴(yán)重的還會(huì)擠斷樁。對(duì)此,我們采取了跟蹤觀(guān)測(cè)的方法。如發(fā)現(xiàn)由于打樁排土擠壓導(dǎo)致已施打樁平面位移加大,馬上停止打樁作業(yè)或限制每天的打樁作業(yè)量。
2.沉樁過(guò)程中嚴(yán)格控制樁身的垂直度:沉樁時(shí)樁的垂直度如得不到嚴(yán)格控制,樁頂平面位移將會(huì)超過(guò)規(guī)范允許值。建筑樁基技術(shù)規(guī)范和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定,樁位允許偏差為:邊樁為1/3樁徑,中間樁為1/2樁徑。根據(jù)此規(guī)定,樁長(zhǎng)為60m的樁(PHCΦ400AB)垂直度應(yīng)嚴(yán)格控制在0.33%以?xún)?nèi),才能保證樁頂平面位移不超過(guò)1/2的樁徑。
三、拔送樁器
1.改進(jìn)送樁器結(jié)構(gòu):傳統(tǒng)送樁器結(jié)構(gòu)如圖1所示,送樁器頭部臺(tái)肩,由于土體反作用力F作用在臺(tái)肩上,拔出時(shí)較困難。改進(jìn)后的送樁器中圖和右圖所示。中圖方案是在原有送樁器頭部焊一圈弧形鋼板起導(dǎo)向作用,減小拔出時(shí)土的阻力。兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下:中圖只是在原有送樁器基礎(chǔ)上略作改進(jìn),節(jié)省材料。右圖方案是用與樁同直徑的鋼管制作而成,投入較大;拔送樁器時(shí),右圖方案緩沖墊會(huì)從送樁器脫落,增加了緩沖墊的消耗量,中圖所示送樁器每4套樁只需一個(gè)緩沖墊,而右圖所示送樁器每套樁就要用一個(gè)緩沖墊;右圖方案送樁器拔出時(shí)的阻力較小。
2.增大設(shè)備能力:在施打設(shè)備基礎(chǔ)樁時(shí),我們投入了一臺(tái)50t吊車(chē)配合拔送樁器。
只要嚴(yán)格控制樁材質(zhì)量、嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工,PHC混凝土長(zhǎng)樁施工樁身完整性是能得到有效保證的;通過(guò)合理改進(jìn)送樁器構(gòu)造,超深送樁是可行的;通過(guò)使用復(fù)合樁、加強(qiáng)形變監(jiān)測(cè)、調(diào)整施工速度,封閉樁施工能順利進(jìn)行。本工程中采取超長(zhǎng)PHC混凝土管樁代替鋼管樁方案是合理、經(jīng)濟(jì)且成功的。
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