水沖錘擊沉樁在砂質(zhì)地基中的應(yīng)用及監(jiān)控措施

水沖錘擊沉樁在砂質(zhì)地基中的應(yīng)用及施工技術(shù)**廣州**集團(tuán)有限公司郵編：**摘要：水沖錘擊沉樁是當(dāng)樁錘的錘擊能量不足以克服樁端阻力時(shí)，用水沖壓力減少樁端砂土結(jié)構(gòu)阻力以提供樁貫入的一種輔助錘擊沉樁工藝。工程實(shí)踐表明，利用水沖減少阻力提高錘擊貫入性是有效的，保證了砂土層地質(zhì)條件下錘擊預(yù)應(yīng)力管樁的成樁質(zhì)量。關(guān)鍵詞：水沖氣舉法錘擊沉樁砂質(zhì)地基施工技術(shù)前言：目前預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁作為建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，新的沉樁設(shè)備和成樁方法的不斷涌現(xiàn)，更促進(jìn)了施工工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新。隨著管樁基礎(chǔ)的大量應(yīng)用，經(jīng)常遇到在深厚砂土層地質(zhì)條件下進(jìn)行錘擊預(yù)應(yīng)力管樁施工，而這樣的地質(zhì)條件很容易使樁身質(zhì)量產(chǎn)生缺陷，出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象。控制好在深厚砂土層地質(zhì)條件下錘擊預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁的成樁質(zhì)量，保證樁端順利沉達(dá)設(shè)計(jì)持力層，讓管樁斷裂的機(jī)率降到最低，是保證整個(gè)建筑工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)的前題。水沖錘擊沉樁主要解決錘擊管樁基礎(chǔ)在遇到深厚砂土層這一不利地質(zhì)情況時(shí)容易斷裂的質(zhì)量難題，同時(shí)能降低工程造價(jià)，也改善了噪音環(huán)保方面的功能。本文對(duì)該工藝技術(shù)的具體操作和其質(zhì)量的控制等方面作以闡述，以供同行實(shí)際工程中應(yīng)用此技術(shù)時(shí)參考。1施工準(zhǔn)備1.1具備常規(guī)的錘擊沉樁施工工藝條件外，還需要特別做好下述準(zhǔn)備工作。1.2預(yù)應(yīng)力混凝土管樁進(jìn)場(chǎng)時(shí)，除對(duì)生產(chǎn)廠家的資質(zhì)、該批管樁的檢驗(yàn)報(bào)告、合格證、管樁預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)力表、管樁的混凝土、鋼筋、主要附件等檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行檢查外，還應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)檢查樁身質(zhì)量，如管樁內(nèi)、外徑尺寸偏差；管樁樁身的裂縫、裂縫寬度(不得出現(xiàn)環(huán)向及縱向裂縫)；樁帽是否空鼓、空鼓的范圍及程度等。在原材料上把好質(zhì)量控制的第一關(guān)。1.3水沖氣吹輔助錘擊沉樁必須使用特制的樁帽，并且設(shè)泥漿池、沉淀池、清水池以及高壓水泵、空氣壓縮機(jī)等設(shè)施。1.4根據(jù)工程地質(zhì)勘探報(bào)告及試打樁數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，用地質(zhì)資料判斷樁入土深度與砂層的距離，某區(qū)域沉樁過(guò)程中存在有砂層（粉砂，細(xì)砂，粉、細(xì)、中粗砂相間）中密，夾砂層厚度很深，而且確認(rèn)錘擊能量無(wú)法使樁沉入到設(shè)計(jì)高程時(shí)，采用水沖氣吹輔助錘擊沉樁（內(nèi)沖內(nèi)排法）進(jìn)行施工。這樣能把水沖錘擊樁的數(shù)量減到最少，節(jié)省費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)最佳。2工藝原理2.1工藝原理：水沖氣吹是利用預(yù)制管樁的空腔（樁芯），配置特制的水沖錘擊樁樁帽，讓沖水管頭在樁芯內(nèi)（內(nèi)沖內(nèi)排）作業(yè)；用水（氣）沖力削弱樁尖處土體阻力的同時(shí)再錘擊沉樁，使樁端順利穿過(guò)深厚泥沙層而沉達(dá)設(shè)計(jì)持力層，保證了深厚泥沙層地質(zhì)條件下錘擊預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁的成樁質(zhì)量。2.2水（氣）沖力破壞樁尖土體的阻力的同時(shí)再錘擊沉樁的工藝，根據(jù)土質(zhì)的不同，采取不同的打沖結(jié)合的方法沉樁；當(dāng)樁尖沉達(dá)離預(yù)定高程1m左右時(shí)，應(yīng)停止沖水和供氣，單用錘擊沉樁，使樁順利下沉，保證樁端穿過(guò)深厚夾砂層順利到達(dá)持力層。內(nèi)沖內(nèi)排水沖樁樁帽、沖水供氣系統(tǒng)示意圖如下：沖水供氣系統(tǒng)示意水沖樁樁帽3施工流程3.1水沖錘擊沉樁施工流程：沉樁設(shè)備、沖水供氣設(shè)備就位→穿沖水供氣管→吊樁、套樁帽→設(shè)備連接→調(diào)試沖水供氣設(shè)備→沖水、供氣，下樁→錘擊→繼續(xù)沖水供氣沉樁→離樁端控制高程1～1.5米時(shí)停止沖水供氣→拔管，錘擊沉樁3.2施工工序見(jiàn)下圖：接樁接樁錘(水沖)沉樁放樣現(xiàn)場(chǎng)三通一平樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)樁機(jī)架設(shè)、定位結(jié)束保護(hù)樁孔送樁至設(shè)計(jì)高程送樁至設(shè)計(jì)高程套送樁器檢驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)駁管樁卸樁、堆放、保管開(kāi)工準(zhǔn)備經(jīng)緯儀控制插樁吊樁PHC管樁施工工序圖3.3從樁帽開(kāi)口處穿入高壓橡膠軟管，與樁頂空芯處插人的沖水管和氣管連接，并分別向該兩管輸人高壓水和壓縮空氣，高壓水經(jīng)水管從樁尖噴氣射水咀射出，直接射到樁尖前端的中砂層，被水射散的中砂和水混合成混合水，該混合水經(jīng)樁尖出水口和回水口進(jìn)人管樁內(nèi)空腔，進(jìn)人內(nèi)空腔的混合水用氣舉法將它沿著樁軸線(xiàn)上提從樁頂排出。以此排出的混合水帶有砂，這樣達(dá)到排出樁尖處砂的目的，該砂排出后樁尖處阻力減小，此時(shí)停止射水錘擊，重復(fù)操作就能將樁穿過(guò)夾砂層。4施工技術(shù)要點(diǎn)4.1根據(jù)沉樁流程安排要求，由吊車(chē)將管樁駁至樁位附近，樁機(jī)就位后起錘，將管樁吊起喂進(jìn)籠口，調(diào)節(jié)樁架位置，使樁尖對(duì)準(zhǔn)樣點(diǎn)緩緩放下，插入土中；由2臺(tái)經(jīng)緯儀十字交會(huì)校核樁位并控制其垂直度，待樁身穩(wěn)定進(jìn)行樁位和垂直度校正后，并在樁身或樁架上設(shè)置標(biāo)尺，做好記錄，才能開(kāi)始施打。當(dāng)樁尖進(jìn)入土面，即可送0.3MPa的水壓力和0.4MPa的氣壓下樁，接著可增加到0.6MPa水壓，進(jìn)入砂層3米以上時(shí)，則可增加到1.2MPa，氣壓0.5MPa，當(dāng)樁下到一定深度，調(diào)整樁位和樁的垂直度，再調(diào)整水壓和氣壓，配合錘擊沉樁。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)與水(氣)壓關(guān)系參考表標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)30～3535～4040～50＞50正常水壓（MPaa）1.21.41.4～1.8＞1.8正常風(fēng)壓（MPaa）0.50.70.8～1.0＞1.04.2第一節(jié)樁的沉樁質(zhì)量非常關(guān)鍵，其沉樁時(shí)的垂直度精度將會(huì)對(duì)整樁的垂直度精度及樁頂完好等有直接的影響。在下樁過(guò)程中，正、側(cè)面的經(jīng)緯儀要認(rèn)真觀測(cè)，調(diào)節(jié)樁架使樁錘、樁帽、樁身處在同一垂直線(xiàn)上，并使樁架龍口與樁身保持平行，以免產(chǎn)生偏心錘擊。使用2臺(tái)經(jīng)緯儀從正、側(cè)面控制樁身傾斜度偏差不得超過(guò)0.5%，如果偏差超過(guò)0.5%，必須及時(shí)調(diào)整，必要時(shí)應(yīng)將打下的樁拔出再重新下樁。4.3連接射水系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)后，必須先檢查運(yùn)行情況，觀察水壓、氣壓、水量、氣量是否滿(mǎn)足需要。當(dāng)樁頂冒出的水由濃變清時(shí)，即可開(kāi)錘實(shí)施邊打邊沖，此時(shí)水壓、氣壓要視土質(zhì)和貫入度來(lái)決定。最大水壓可增加到1.2～1.8MPa，氣壓增加到0.6～1.0MPa，當(dāng)貫入度少于10mm時(shí)，即停止錘擊。調(diào)節(jié)沖水管上下位置，繼續(xù)水沖，當(dāng)冒出的水由濃變清后，繼續(xù)錘擊。4.4水沖錘擊時(shí)，應(yīng)采用重錘輕打，貫入度宜控制在4～8cm，當(dāng)貫入度小于10cm時(shí)，要停錘水沖。水沖樁頂宜采用橡膠墊，可防止水浸損壞，且施工時(shí)應(yīng)注意出水孔排水情況，防止樁墊打脹堵住出水孔，影響內(nèi)排效果。下沉初期，必須控制水壓、氣壓、水量、氣量，在徐徐下樁的過(guò)程中，要不斷邊沉樁邊校正樁位。開(kāi)錘前要校正樁位和樁的垂直度并嚴(yán)格控制射水咀在樁孔中的位置。絕對(duì)不允許將內(nèi)沖內(nèi)排改為內(nèi)沖外排施工，這樣會(huì)影響沉樁質(zhì)量和樁的承載力。4.5在錘擊貫入度較小時(shí)，為保護(hù)樁不受打擊破壞，應(yīng)及時(shí)采取多沖少打，打打停停以沖為主的沉樁工藝。同時(shí)要防止沖水過(guò)度造成樁尖空洞，發(fā)生溜樁事故而造成設(shè)備損壞。施工過(guò)程中，不能突然停止供水供氣，只能逐漸減小，否則砂泥將堵塞射水咀和射水管。嚴(yán)重的會(huì)損壞高壓水泵。4.6當(dāng)管樁需要接長(zhǎng)時(shí)，當(dāng)下節(jié)樁沉至離地面約0.8～1.0米時(shí)，可停止錘擊，將待接的上節(jié)樁吊起與下節(jié)樁對(duì)位后進(jìn)行焊接。下節(jié)樁的樁頭處設(shè)導(dǎo)向箍以方便上節(jié)樁就位；接樁時(shí)上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直，錯(cuò)位偏差不宜大于2mm；上下節(jié)樁的中心線(xiàn)偏差不得大于10mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于0.1％樁長(zhǎng)。接樁處應(yīng)做防腐處理。4.7電焊接樁工藝宜采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。焊接采用多層焊，每層焊縫接頭錯(cuò)開(kāi)，焊渣要及時(shí)清除，焊接前，上下端板表面用鐵刷子清刷干凈，坡口處刷至露出金屬光澤后方可焊接；焊接時(shí)宜先在坡口周?chē)蠈?duì)稱(chēng)點(diǎn)焊4～6點(diǎn)，待上下樁節(jié)固定后拆除導(dǎo)向箍再分層施焊，施焊應(yīng)由兩個(gè)電工對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。選用焊絲直徑應(yīng)滿(mǎn)足焊透坡口根部的要求。焊接時(shí)，電流強(qiáng)度與使用的焊機(jī)和焊絲相匹配，要求分層、對(duì)稱(chēng)、均勻、連續(xù)施焊。焊接道數(shù)不得少于2道，每道焊接接頭應(yīng)超前引弧，注意焊接始端與終端的焊口處。表面加強(qiáng)焊縫高度宜為1～2mm，力求平滑。焊縫完成后必須進(jìn)行質(zhì)量檢查驗(yàn)收，要求表面沒(méi)有咬邊、焊瘤、焊渣、凹痕、夾渣、裂縫等缺陷，焊接完畢自然冷卻后，再繼續(xù)錘擊沉樁。4.8樁徑≤500mm不能采用內(nèi)沖內(nèi)排工藝施工；在持力層中慎重施工，以免對(duì)樁的承載力產(chǎn)生影響。4.9停沖錘擊：樁端沉達(dá)離預(yù)定高程只剩1.5～2米處時(shí)，水（氣）逐步減壓，到1米左右時(shí)即停止沖水供氣。使用純錘擊沉樁方法繼續(xù)下沉管樁。4.10套上送樁器，調(diào)節(jié)樁架，使送樁器帽與樁頂接觸平實(shí)，送樁器與樁軸線(xiàn)成一直線(xiàn)后開(kāi)錘送樁，直至達(dá)到收錘標(biāo)準(zhǔn)。5施工主要機(jī)具設(shè)備配置水沖錘擊機(jī)具設(shè)備配置表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量備注1水沖錘擊樁帽特制個(gè)1水沖錘擊樁用2高壓水泵150TSWA臺(tái)1提供壓力水3空氣壓縮機(jī)11m3/minn臺(tái)1提供壓力氣4耐高壓橡膠軟管Dg75mm、DDg40mmm米按需供水（氣）5無(wú)縫鋼管￠75mm、￠400mm米按需供水（氣）6射水咀中心噴口￠27mmm個(gè)側(cè)面設(shè)8個(gè)噴口6質(zhì)量控制6.1施工現(xiàn)場(chǎng)建立健全完善高效的工程質(zhì)量保證體系和質(zhì)量保證措施，加強(qiáng)施工人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)培養(yǎng)，教育作業(yè)人員樹(shù)立嚴(yán)格的質(zhì)量觀念。6.2嚴(yán)格執(zhí)行樁進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收制度，驗(yàn)收?qǐng)?zhí)行施工規(guī)范，堅(jiān)持不合格的樁不用。6.3在施工中，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定及操作規(guī)程的要求進(jìn)行施工。6.4插樁時(shí)應(yīng)調(diào)校樁架及樁身垂直度，對(duì)于一般土質(zhì)而言樁尖入土1/4-1/3樁長(zhǎng)后不宜再?gòu)?qiáng)行調(diào)校樁身垂直度，否則可能發(fā)生斷樁；若樁身傾斜過(guò)大必須校正時(shí)，應(yīng)在拔出樁尖用碎石或河砂填滿(mǎn)樁孔后重新插樁。6.5電焊接樁應(yīng)采用試樁確定時(shí)的施工參數(shù)（施焊電流及施焊層數(shù)，樁錘選型亦然），焊接完成后，應(yīng)將焊縫冷卻到自然溫度后再打樁，以免焊完既打造成焊縫遇水發(fā)生“淬火”現(xiàn)象。6.6當(dāng)樁間距小[樁間距≤4D（樁徑）]、樁數(shù)量大，需要考慮樁間擠土效應(yīng)時(shí)，通過(guò)合理布設(shè)卸壓孔和袋裝砂井,可以弱化擠土?xí)r引起的樁體上浮、水平位移及土體隆起。6.7必須嚴(yán)格檢查樁內(nèi)腔位置是否在規(guī)范規(guī)定之內(nèi)，否則不能用做內(nèi)沖樁。6.8射水管（噴咀）內(nèi)留長(zhǎng)度控制在0～20cm，不能伸出樁尖外，不得將內(nèi)沖內(nèi)排工藝改為內(nèi)沖外排工藝。6.9水沖錘擊沉樁的過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)對(duì)樁位和樁的垂直度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每一次沖水后開(kāi)錘前都要復(fù)測(cè)一次。6.10必須控制水、氣的壓力。樁墊、樁帽的排水孔不能比樁內(nèi)腔孔小，以免發(fā)生因來(lái)不及排水，樁內(nèi)腔壓力過(guò)高，產(chǎn)生水動(dòng)力作用，造成樁身破裂的情況。6.11成樁質(zhì)量必須符合現(xiàn)行質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。6.12考慮到基樁施工的作業(yè)條件，先成樁后開(kāi)挖基坑。在淺層淤泥質(zhì)地帶可增加水泥攪拌樁做地基加固，預(yù)防樁基傾斜。在已成樁的條件下開(kāi)挖基坑，必須嚴(yán)格實(shí)行均衡開(kāi)挖，避免不均衡開(kāi)挖，形成“坑中坑”，導(dǎo)致土體蠕變滑移將基樁推歪推斷，軟土場(chǎng)地高差不應(yīng)超過(guò)1m，不得在坑邊棄土，以確保已成基樁不因土體滑移而發(fā)生水平位移和折斷。7安全及環(huán)保措施7.1認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，詳細(xì)編制施工安全生產(chǎn)、文明施工的安全施工組織設(shè)計(jì)；建立安全生產(chǎn)、文明施工的管理網(wǎng)絡(luò)體系；成立安全領(lǐng)導(dǎo)小組。加強(qiáng)安全管理，建立定期檢查、考核機(jī)制。7.2按施工安全規(guī)范做好施工質(zhì)量、安全文明施工管理，從人身安全、工程安全、設(shè)備安全和環(huán)境安全四個(gè)方面針對(duì)本工程的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合分析，采取相應(yīng)的安全措施和安全預(yù)案。7.3參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，在施工現(xiàn)場(chǎng)的樁機(jī)上按規(guī)定安裝防雷保護(hù)裝置；設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)變電所時(shí)的進(jìn)、出口處還應(yīng)有防雷裝置。7.4強(qiáng)化安全教育和安全交底制度，未通過(guò)安全教育人員不得入場(chǎng)，未通過(guò)交底人員不得進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)，不符合相關(guān)安全規(guī)定的人員不得進(jìn)入相關(guān)工作面作業(yè)，特殊工種作業(yè)必須持證上崗。7.5在已沉樁完的區(qū)域周邊，應(yīng)做好防護(hù)并設(shè)明顯標(biāo)志，夜間設(shè)置紅燈，以策安全。7.6嚴(yán)格執(zhí)行《建筑施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ146－2004）中相關(guān)要求，成立對(duì)應(yīng)的施工環(huán)境管理機(jī)構(gòu)，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)文明施工管理。7.7遵守《建筑施工場(chǎng)界噪聲限值》（GB12523-90）規(guī)定制定降噪措施，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲值進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，控制晝間工作時(shí)間≤8h，噪聲限值在85（db）內(nèi)；有效控制和降低噪聲污染。7.8現(xiàn)場(chǎng)主要道路、料場(chǎng)、生活辦公區(qū)域進(jìn)行硬化處理，施工運(yùn)輸車(chē)輛上路前清洗輪胎，杜絕帶泥上路；防止塵土飛揚(yáng)，污染周?chē)h(huán)境。7.9施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置排水溝、沉淀池及清水池，對(duì)廢水、污水集中做好無(wú)害化處理，不得直接排入市政污水管網(wǎng)和河流，清水重復(fù)利用，從根本上防止水污染。結(jié)語(yǔ)水沖氣舉輔助沉樁技術(shù)只作為一種輔