大直徑錘擊沉管灌注樁施工工法

近幾年，隨著高層建筑、房地產(chǎn)開發(fā)的增多，對砂質(zhì)土、殘積土和強(qiáng)風(fēng)化層厚度較大的地質(zhì)條件，已有不少的建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計為大直徑錘擊沉管灌注樁。這種樁型目前已在我省廈門、泉州等地廣為選用。大直徑錘擊沉管灌注樁是指沉管直徑56mm～700mm的錘擊沉管灌注樁，其樁靴和樁管沉到設(shè)計的深度后，在樁管內(nèi)下入鋼筋籠，灌注砼，爾后開啟振動錘和樁機(jī)卷揚(yáng)機(jī)，邊振動邊將樁管拔起而成樁。我公司通過廈門等地七個工程的施工實(shí)踐，已逐步完善了大直徑錘擊沉管灌注樁的施工技術(shù)。一、特點(diǎn)

1、單樁承載力較傳統(tǒng)的錘擊（靜壓）沉管灌注樁和預(yù)制樁有明顯提高，因?yàn)榇笾睆藉N擊沉管灌注樁按承載性狀分類，屬以磨擦力為主的端承磨擦樁，它不但樁側(cè)摩阻力大（樁周面積大），而且能貫穿N63.5=30～60擊的砂土層、殘積土和強(qiáng)風(fēng)化巖層。同時，在沉管過程中，由于柴油錘產(chǎn)生巨大的沖擊能對土層的強(qiáng)夯作用，使持力層變形模量值大大提高。一般單樁設(shè)計承載力標(biāo)準(zhǔn)值能達(dá)到3000～4500kN。

2、較沖（鉆）孔灌注樁具有施工周期短（平均1.5～3h打一根樁），經(jīng)濟(jì)合理，可降低工程造價，且施工場地不存在泥漿污染的優(yōu)點(diǎn)。

3、樁身質(zhì)量能得到充分保證。因?yàn)樵诎喂軙r邊振動邊拔管，大大增加了砼密實(shí)度和向管口擴(kuò)散能力，提高了樁身砼強(qiáng)度。二、適用范圍

大直徑錘擊沉管灌注樁適用于樁端持力層為堅硬的殘積土層或較厚的強(qiáng)風(fēng)化巖層，也可用于樁端持力層為起伏較大或斷層破碎帶的風(fēng)化巖層。但由于施工中柴油錘和振動錘產(chǎn)生的噪聲和震動等對周圍環(huán)境有影響，特別在市區(qū)和有特殊規(guī)定的地方，未經(jīng)批準(zhǔn)不宜使用。三、工藝原理

大直徑錘擊沉管灌注樁工藝原理（詳見圖一）：沉樁管底端安設(shè)比沉樁管外徑大100mm的鋼樁靴，在柴油錘施打下，把樁靴打到設(shè)計持力層。再從樁管中下入鋼筋籠，灌注混凝土。在邊灌邊拔管的過程中開動安裝在樁管頂部的振動錘，既能松動土層有利拔管，又能使樁身砼得到充分振搗，保證順利成樁。四、工藝流程

大直徑錘擊沉管灌注樁施工工藝流程詳見圖二；、操作要點(diǎn)

1、認(rèn)真做好施工準(zhǔn)備階段各項(xiàng)工作

（1）調(diào)查建筑場地和鄰近區(qū)域內(nèi)有無影響施工的地下管線、地下構(gòu)筑物、危房、精密儀器等，并采取預(yù)防措施。

（2）樁機(jī)進(jìn)場前，做好施工場地平整工作，對松軟部位要進(jìn)行鋪墊石子壓實(shí)處理。對建筑物舊址或雜填土層應(yīng)預(yù)先進(jìn)行查探，挖除樁位處的舊基礎(chǔ)、石塊，廢鐵塊等障礙物。

（3）在場地中心位置，按樁機(jī)裝配要求在吊車協(xié)助下進(jìn)行安裝。樁機(jī)安裝要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)定，統(tǒng)一指揮，確保安全。樁機(jī)各部件技術(shù)性能必須良好，要求樁管垂直并與樁位對中。在樁管外表面自下而上用電焊劃出長度刻痕，籍以沉管、拔管量測。

（4）根據(jù)建設(shè)方提供的測量基準(zhǔn)點(diǎn)，用經(jīng)緯儀和鋼卷尺引測樁基軸線。角樁軸線坐標(biāo)及標(biāo)高水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不受施工影響的地方，并在施工中經(jīng)常復(fù)測。軸線和樁位放樣應(yīng)經(jīng)復(fù)核無誤后才能施工。

2、錘擊沉管

（1）正式施工前應(yīng)進(jìn)行試打樁，以了解地層對施工的影響和確定樁端持力層貫入度與收錘標(biāo)準(zhǔn)。收錘標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計院、建設(shè)方、施工方和監(jiān)理在現(xiàn)場確定，并形成試樁紀(jì)要以指導(dǎo)工程施工。

（2）施工順序原則上由中間往外退打，當(dāng)相鄰樁中心距小于4倍樁靴直徑時應(yīng)跳打，以保證鄰樁樁身砼質(zhì)量。

（3）樁底有可能進(jìn)泥進(jìn)水時，應(yīng)對樁管與鋼樁靴間隙采取止水密封措施。

（4）施工員要認(rèn)真填寫打樁各項(xiàng)記錄，施工記錄應(yīng)包括每米錘擊數(shù)和最后1m的錘擊數(shù)，必須準(zhǔn)確記錄最后三陣，每陣十擊的綱入度及落錘高度。

（5）沉管過程中若發(fā)現(xiàn)樁管未達(dá)設(shè)計樁長且反彈嚴(yán)重，往往是樁靴遇到了孤石，應(yīng)將情況提請有關(guān)部門研究。一般是拔出樁管回填砂子，在樁位鄰近進(jìn)行鉆孔探明孤石后，補(bǔ)樁處理。

（6）沉管收錘應(yīng)由施工員、建設(shè)方代表、監(jiān)理工程師在現(xiàn)場按下列要求確定：①沉管深度接近或超過設(shè)計樁長。②最后三陣，每陣十擊的貫入度應(yīng)在規(guī)定柴油錘落錘高度條件下基本符合試樁紀(jì)要規(guī)定的收錘標(biāo)準(zhǔn)。

（7）沉管收錘后氫柴油錘提升到樁架頂部鎖定，用探燈察看樁底，并按下列原則處理：①樁底進(jìn)泥進(jìn)水嚴(yán)重時，應(yīng)采取有效措施清除干凈，并確保灌砼前不再出現(xiàn)進(jìn)泥進(jìn)水現(xiàn)象。②樁靴與樁管變形較大時，可在樁管內(nèi)灌入0.2～0.3m3坍落度為180mm～200mm的C30砼后將樁管拔起，用砂子或碎石回填空孔，然后在原位再次沉管，沉管深度宜比第一次沉管深度少0.4～0.6m。③樁底情況正常時，即可轉(zhuǎn)入下一道工序施工。

3、鋼筋籠制作與吊放

（1）大直徑錘擊沉管灌注樁的鋼筋籠一般都通長設(shè)置，施工中應(yīng)按設(shè)計圖紙的要求在地面專用臺架上制作，焊接質(zhì)量應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，并按規(guī)定設(shè)置扶正塊，保證層厚度為70mm。在搬動鋼筋籠時要合理設(shè)置鋼筋籠受力點(diǎn)，防止彎曲變形。

（2）吊放較長的鋼筋籠時，要專人指揮，并應(yīng)按圖三要求作業(yè)，以防變形。

主鉤1與輔鉤2要在保持鋼筋籠不變形情況下相互配合提升，鋼筋籠底端部用斗車先往相反方向牽引，然后配合主鉤和輔鉤往前送，使鋼筋籠不拖地面，直至可以卸去牽引和輔鉤為止。

（3）鋼筋籠從樁管口下入時要慢且穩(wěn)，防止鋼筋籠箍筋和加勁筋碰刮管口。鋼筋籠下到位后，其頂端要用鋼絲繩通過卷揚(yáng)機(jī)吊緊固定，防止鋼筋籠下部受壓彎曲。

4、由于振動錘重量較大，吊裝與拆卸作業(yè)時都要設(shè)置專用導(dǎo)向線，并注意收放隨機(jī)的電纜線。振動錘安裝要穩(wěn)妥，振動鉗夾持要可靠。

5、灌注砼與拔管

（1）根據(jù)需要和可能樁身砼可采用預(yù)拌砼或現(xiàn)場攪拌砼，砼配合比事先按試驗(yàn)確定，砼拌合物應(yīng)具有良好和易性。樁端2～3m長度范圍內(nèi)砼坍落度宜為150～180mm，其余部分宜為120～150mm。

（2）根據(jù)工程條件，混凝土灌注可采用泵送或?qū)Ｓ昧隙?。灌注過程中每根樁要制作1～2組試塊。

（3）拔管過程要有專人觀測管內(nèi)砼面監(jiān)測儀，以控制砼擴(kuò)散后樁形成的直徑和拔管速度。砼面監(jiān)測儀由砼面浮子、細(xì)鋼絲繩、小滑輪、刻度筒、卡標(biāo)和絞車組成，其工作原理見圖四。

拔管過程中浮子隨砼面下降帶動鋼絲繩上卡標(biāo)上移，可以反映出樁身砼擴(kuò)散情況。拔管速度一般不得大于1m/min，對軟弱土層或軟硬互層處拔管速度應(yīng)控制在0.3～0.8m/min以內(nèi)，必要時采用反插。

（4）若用長樁管打短樁（20m以內(nèi)）時，如拔管允許，混凝土可以一次連續(xù)灌足。灌注量必須保證樁頂砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值，超灌量一般控制不應(yīng)低于0.5m。

（5）當(dāng)樁較長或拔管有困難時，宜采用分次灌注砼辦法。即第一次先灌入1/3左右砼量，振動30s后，采用大滑輪組邊振邊拔，當(dāng)砼面監(jiān)測儀顯示樁端砼開始擴(kuò)散，可繼續(xù)將樁管拔起大約5m，抽出砼面監(jiān)測浮子，進(jìn)行第二次灌注砼，灌完預(yù)計的砼量，再放入砼面監(jiān)測浮子。然后邊振動邊采用雙股鋼絲繩拔管，直至將樁管拔出地面成樁。拔管要與振動錘同步上升。

6、樁機(jī)轉(zhuǎn)向應(yīng)在沉管結(jié)束時進(jìn)行。移機(jī)前，先將專用滑輪組支在樁管口，通過卷揚(yáng)機(jī)拉緊鋼絲繩使樁機(jī)前面地軌懸空，此時可啟用專用一套繩索系統(tǒng)來調(diào)整地軌左右長度與方向。樁機(jī)后部走管懸空則用二只固定千斤頂完成，調(diào)整左右長度與方向同前所述。移機(jī)要專人統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)。六、主要施工機(jī)具配備

大直徑錘擊沉管灌注樁施工主要機(jī)具配備表見表1;七、勞動組織

大直徑錘擊沉管灌注樁施工人員勞動組織見表2;八、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與控制

1、成樁允許偏差：

（1）樁位偏差：

單樁、條形樁基沿垂直軸線方向和群樁基礎(chǔ)中的邊樁允許偏差100mm。條形樁基沿軸線方向和群樁基礎(chǔ)中間樁，允許偏差150mm。若樁端遇孤石時，樁位偏差可適當(dāng)放寬。

（2）垂直度：允許偏差小于1%

（3）樁徑不得小于樁管外徑。

2、樁靴質(zhì)量允許偏差：

（1）鋼板厚度±1mm。

（2）樁靴外徑±10mm。

（3）樁靴高度±10mm。

（4）靴尖中心±10mm。

3、鋼筋籠制作允許偏差按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94的規(guī)定。

4、成樁過程質(zhì)量控制項(xiàng)目

（1）樁位準(zhǔn)確及鄰樁距離。

（2）沉樁管長度刻度與垂直度。

（3）樁靴標(biāo)高及最后三陣貫入度。

（4）樁靴是否進(jìn)泥進(jìn)水。

（5）拔管速度、砼擴(kuò)散監(jiān)測及樁頂灌注標(biāo)

5、鋼筋籠制作質(zhì)量控制項(xiàng)目

（1）鋼筋品種及力學(xué)性能檢測報告。

（2）鋼筋籠直徑、長度、與安放位置。

（3）主筋搭接、箍筋、加勁筋位置。

（4）變形情況與焊接質(zhì)量。

（5）保護(hù)層扶正塊設(shè)置。

6、砼灌注質(zhì)量控制項(xiàng)目

（1）水泥、砂、石子的質(zhì)保檢測報告。

（2）配合比及現(xiàn)場計量。

（3）坍落度。

（4）試塊留置、養(yǎng)護(hù)與測試。

（5）灌注作業(yè)應(yīng)在砼初凝時間內(nèi)完成。

7、嚴(yán)格按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）、《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ202-83）及設(shè)計圖紙的要求施工。特別是要確保單樁單柱的施工工程質(zhì)量可靠性。九、安全措施

1、施工人員必須經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)，并取得合格后方可安排上崗操作。施工中要經(jīng)常對操作人員進(jìn)行安全教育，使施工人員樹立安全第一的思想。

2、進(jìn)入施工現(xiàn)場人員必須戴安全帽，穿工作鞋（上樁架工作不準(zhǔn)穿硬度鞋），在高空作業(yè)時必須系安全帶。

3、各種設(shè)備轉(zhuǎn)動外露部分均應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)罩。開工前各崗位操作人員必須檢查設(shè)備完好情況，特別要定期對樁架進(jìn)行檢查，確認(rèn)樁機(jī)性能良好才能使用。

4、樁機(jī)安裝與卸架時要由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員統(tǒng)一指揮，并要檢查底盤后部配重是否足夠。安卸或移動樁機(jī)時要確保樁架與高壓電線等障礙物有足夠的安全距離，并設(shè)專人負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)收放隨機(jī)電纜線。

5、確保施工中樁機(jī)穩(wěn)定

（1）樁機(jī)前部底盤兩側(cè)應(yīng)輔助液壓支腿支于地軌上；后部走管要輔設(shè)足夠數(shù)量的鋼枕，鋼枕間距不大于0.6m。

（2）對軟弱地面一定要鋪墊石子并經(jīng)壓實(shí)后才能施工。

（3）用千斤頂頂起走管時，千斤頂必須安裝平衡垂直，以防因千斤頂失穩(wěn)而造成事故。

（4）遇臺風(fēng)來臨時，應(yīng)采取有效措施確保樁架穩(wěn)定。

6、起吊重物（如振動錘、上料等）卷場機(jī)司機(jī)、指揮員必須檢查施工現(xiàn)場人員所在位置是否安全?，F(xiàn)場沒有指揮人員時嚴(yán)禁擅自進(jìn)行吊裝；嚴(yán)禁超負(fù)荷吊裝。

7、移機(jī)或振動拔管時，樁架上禁止留人。高空作業(yè)時，應(yīng)采取措施，防止物件從高空墜落。

8、除沉管外，拔管滑車（耳環(huán)）應(yīng)扣在樁管上，沉管結(jié)束柴油錘移開樁管口后可靠地固定在樁架上。

9、當(dāng)需要人員乘專制吊籠下到樁底檢查作業(yè)時，應(yīng)有通風(fēng)設(shè)施并在樁管口設(shè)專人聯(lián)絡(luò)監(jiān)護(hù)。

10、嚴(yán)格遵守樁基施工其他安全生產(chǎn)規(guī)定。十、效益分析

1、大直徑錘擊沉管灌注樁與傳統(tǒng)的沉管樁相比除具有單樁承載力高、施工周期短、樁身質(zhì)量得到充分保證外，還有經(jīng)濟(jì)合理、造價低的特點(diǎn)。因此這種樁型已在廣東和我省廈門、泉州等地廣泛采用。

2、根據(jù)廈門市濱南大廈φ1000mm鉆孔樁與φ700mm錘擊沉管樁綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比，在地質(zhì)條件和設(shè)計承載力相同情況下，大直徑錘擊沉管比鉆孔樁造價可節(jié)約投資30%以上，同時還可減少承臺體積，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3、大直徑錘擊沉管灌注樁施工遇到孤石時，往往會打壞樁靴和樁管，只好另行補(bǔ)樁，影響造價和工期。

4、錘擊沉管和振動拔管時，噪聲與振動較大，故施工時間與環(huán)境條件上有一事實(shí)上限制。十一、工程實(shí)例

1、近年來我公司在廈門等地承接的大直徑錘擊灌注樁工程七項(xiàng)（見表3），共施工1543根樁，其中φ600mm987根、φ700mm556根，除一個項(xiàng)目尚未檢測驗(yàn)收外，其余工程施工質(zhì)量經(jīng)檢測均達(dá)到或超過設(shè)計要求。在施工中我公司認(rèn)真做好各項(xiàng)管理工作，及時總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，保證了施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2、工程實(shí)例1

廈門國貿(mào)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司興建的國貿(mào)花園萬派閣位于廈門湖濱南路，該工程主樓為18層框架住宅樓，基礎(chǔ)采用φ700mm錘擊沉管灌注樁，樁長34～38m，樁身砼強(qiáng)度等級C30，單樁極限承載力設(shè)計值4900KN，樁數(shù)167根，實(shí)際施工174根。該工程樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和殘積砂質(zhì)粘土層（N63.5＞35擊），樁身要貫穿2層砂層，收錘標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格，要求最后1m連續(xù)三陣貫入度10-30mm以內(nèi)，施工難度較大。

我公司于1997年9月-12月，選用JZD-460樁機(jī)，配備D62柴油錘和DZ-90A振動錘，采用頂拌砼和砼泵車灌注，每天作業(yè)15h，平均施工3.8根/日，最高一天施工6根樁，工程竣工后經(jīng)廈門市建筑工程檢查測中心站隨機(jī)抽取靜載三根，單樁平均極限承載力達(dá)5206kN（尚未達(dá)到極限載荷），抽取34根進(jìn)行動測，Ⅰ類樁28根，占82%；Ⅱ類樁6根，占18%，無Ⅲ類樁。施工質(zhì)量完全符合設(shè)計要求。

3、工程實(shí)例2

廈門市住宅建設(shè)總公司開發(fā)建設(shè)的前埔北區(qū)DBB-1#樓為10-11層住宅樓，基礎(chǔ)設(shè)計為φ600mm錘擊沉管灌注樁（φ700mm樁靴），樁身砼強(qiáng)度等級C30，樁長21-26m，持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，單樁承載力設(shè)計值為1700kN，樁數(shù)153根。

該樁基工程由廈門市第一民用建筑工程公司總包我司分包，我公司于1999年1-2月施工，采用現(xiàn)場攪拌砼和料斗灌注，收錘貫入度標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)樁長控制在30-70mm范圍。工程竣工后經(jīng)廈門市建筑工程檢測中心站隨機(jī)抽取靜載三根：8#樁最大加載至2900kN，最大沉降為9.66mm，其單樁豎向極限承載力不小于2900kN；36#樁最大加載至2900kN；150#樁最大加載至2900kN，最大沉