錘擊樁施工工法

錘擊樁工法一、工作原理與特點 30二、適用范圍 30三、施工工藝 31(7)樁機移位,進入下一根樁位。四、施工及操作要點 32五、施工機具 33履帶式打樁架按整機結(jié)構可分為懸掛式和三點支撐式(見圖2、圖3)；按主機的傳動結(jié)構可分為機械式和全液壓傳動或兩種兼有的傳動；按導桿結(jié)構可分為框架式和圓筒式，而圓筒式結(jié)構又分為單導向、雙導向和雙層型。國內(nèi)外常用三點支撐式打樁架(主機)技術性能見表5.2.1。六、勞動組織 35七、質(zhì)量要求 39八、施工安全注意事項 40九、經(jīng)濟效益分析 41錘擊樁是高層建筑樁基礎施工中常用的樁型之一。早期的錘擊樁采用的是鋼筋混凝土預制實心樁，這種樁擠土很大，引起土體隆起，對周圍環(huán)境造成很大影響,所以只適用于郊外空地施工。近幾年來，為減少擠土效應對周圍環(huán)境的危害，預應力鋼筋混凝土管樁、鋼管樁、H型鋼樁等應運而生，同時在環(huán)保方面，對沉樁噪音、振動、擠土等的監(jiān)控、檢測和防護措施綜合技術有了很大發(fā)展，有效地減少了錘擊樁對周圍環(huán)境的不利影響，因而，在近幾年的高層建筑樁基礎中，錘擊樁仍占有一席之地。一、工作原理與特點錘擊樁就是利用各種樁錘(包括落錘、蒸汽錘、柴油錘、液壓錘和振動錘等)的反復跳動沖擊力和樁體的自重,克服樁身的側(cè)壁摩阻力和樁端土層的阻力,將樁體沉到設計標高的一種施工方法。多種樁錘中,又以筒式柴油錘為使用最為廣泛的一種,它是以輕質(zhì)柴油為燃料,利用沖擊部分的沖擊力和燃燒壓力為驅(qū)動力,引起錘頭跳動夯擊樁頂。該工法具有振動大、噪聲高、擾民嚴重、在N>30的砂層中沉樁困難等缺點,同時,它也存在著施工簡單、施工質(zhì)量易控制、工期短、在相同土層地質(zhì)條件下單樁承載力最高、造價低等優(yōu)點。二、適用范圍本工法主要用于高層建筑的樁基礎施工,尤其適合在郊區(qū)及周圍建筑物稀少或無重要地下管線通過的區(qū)域施工。施工區(qū)域的土層宜以淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉土和N<30的土層為主,對于以N>30的土層或碎石土為主的土層,則會給沉樁帶來一定的困難。對于所選用的樁,有鋼筋混凝土預制樁、鋼管樁及鋼筋混凝土預應力管樁等,宜根據(jù)土層的好壞、不同的樁尖持力層及單樁承載力要求分別選用。三、施工工藝(一)工藝流程(見圖3.1)(二)施工工藝(1)樁機就位調(diào)整,使樁架(或挺桿)處于鉛垂狀態(tài),并在擬打樁的側(cè)面或樁架上設置標尺。(2)根據(jù)樁長,采用合適的吊點將下節(jié)樁吊起,并令其垂直對準樁位中心,將樁錘下的樁帽(已加好緩沖墊材)徐徐松下套住樁頂,解除吊鉤,檢查并使樁錘、樁帽與樁三者處于同一軸線上,且垂直插入土中。(3)起錘輕壓或錘擊,在兩臺經(jīng)緯儀的校核下,使樁保持垂直,即可正式沉樁。(4)當下節(jié)樁頂近地表50cm,即可停打,用同樣方法吊起上節(jié)樁,與下樁的垂直度是否小于0.5%樁長制訂沉樁流水現(xiàn)場測量放線定樁位沉樁機械進場安裝樁基就位、樁位探模達100%設計強度的樁運至沉樁地點樁位正前方與正側(cè)方架設經(jīng)緯儀兩垂直方向校正樁的垂直度插樁沉樁接樁樁的垂直度是否小于0.5%樁長制訂沉樁流水現(xiàn)場測量放線定樁位沉樁機械進場安裝樁基就位、樁位探模達100%設計強度的樁運至沉樁地點樁位正前方與正側(cè)方架設經(jīng)緯儀兩垂直方向校正樁的垂直度插樁沉樁接樁繼續(xù)沉樁樁基中間驗收送樁樁頂標高測量沉樁達設計標高拔出送樁器，填蓋樁孔否是是(6)當上節(jié)樁樁頂距地表50cm,選用合適的送樁器送樁,并使送樁器中心線與樁身中心線吻合一致。送樁到設計標高后,再拔出送樁器。(7)樁機移位,進入下一根樁位。四、施工及操作要點(1)打樁場地首先要求平整,其次,場地要有一定的承載力,能夠承受打樁機的壓力。通常達到0.2～0.3MPa以上即可滿足要求。當原地基的承載能力低于0.2～0.3MPa時，應先進行地基加固。一般可采用填土、鋪砂石、鋼道板、枕木等施工措施，也可同時采用其中多種方法。(2)預制樁應在強度與齡期均達到要求后，方可錘擊。(3)沉樁前,要先進行樁位探摸,確定樁位下無障礙物時方可插樁。(4)在市區(qū)施工或周圍建筑物及管線較復雜時,應先采取一定的環(huán)保措施,確保周圍環(huán)境不受影響。如控制打樁時間及打樁速率、鉆打結(jié)合、開挖防震溝、打應力消散孔等。(5)合理安排沉樁流水,避免向單一方向推進。當樁距小于3.5倍樁徑(樁寬時),打樁順序應符合下列規(guī)定:①對于密集樁群,自中間向兩個方向或向四周對稱施打;②當一側(cè)毗鄰建筑物時,由建筑物一側(cè)向另一側(cè)施打;③應嚴格遵守“先密后稀、先深后淺、先長后短”三原則施打。(6)如為鋼筋混凝土預制樁,當其經(jīng)過起吊運輸,至達到打樁位置時,對樁的外觀要進行一次檢查(一般在混凝土表面澆水后,裂縫暴露較明顯)。如裂縫不大,可用角鐵局部加固,如有貫通橫向裂縫或較長的縱向裂縫,則應將該樁剔除不用。(7)在開始錘擊時,落距宜小些,或采用“冷錘”。當入土一定深度,并待樁穩(wěn)定且經(jīng)經(jīng)緯儀雙向校正其垂直度合格后,再按正常的落距沉樁。沉樁過程中,注意樁身是否發(fā)生位移或傾斜,若有不正常,應及時糾正,并同時做好沉樁記錄。(8)如打鋼管樁,焊接宜采用多層焊,且每層焊縫的接頭應錯開,焊渣應清除。(9)鋼管樁焊接時，氣溫低于0OC或雨雪天，無可靠措施確保焊接質(zhì)量時，不得焊接。(10)如打鋼筋混凝土預制樁,則焊接用的角鋼宜用低碳鋼,焊條宜用結(jié)E43。(11)接樁時,上下樁的中心線偏差不得大于5mm,節(jié)點彎曲矢高不得大于樁長的0.5%,且不大于20mm。(12)預制樁焊接時,預埋件應保持清潔,上下節(jié)樁之間若有間隙應用楔形鐵片填實焊牢。(13)預制樁焊接時,宜采用對角同時焊接。焊縫要求連續(xù)飽滿,符合技術規(guī)范要求。(14)焊接完畢后,應會同有關工程各方檢查焊縫質(zhì)量。經(jīng)檢驗合格后繼續(xù)沉樁。(15)送樁帽內(nèi)的緩沖彈性襯墊應平整,且應經(jīng)常更換，以免打壞樁頭。(16)送樁時,記錄員應根據(jù)設計樁頂高程及水準儀的高度,計算出送樁深度,并經(jīng)復核無誤后,在送樁器上作出深度標記,將樁送至設計標高。(17)打樁過程中如發(fā)現(xiàn)打樁的貫入度突然過小,有嚴重回彈、發(fā)生傾斜或位移時,應立即停錘,并及時向有關方匯報,經(jīng)有關單位研究后方可繼續(xù)沉樁。(18)樁基施工中的停打標準:①樁尖位于軟土層時,以標高控制為主,貫入度僅作參考;②當樁尖位于堅硬、硬塑的粘性土、碎石土、中等密實以上的砂土等土層時,以貫入度控制為主,樁端標高作參考;③貫入度已滿足要求,而樁尖未到達標高時,應繼續(xù)錘擊3陣,每陣為10擊的平均貫入度不大于設計規(guī)定的數(shù)量加以確認,必要時施工控制貫入度應通過試驗與有關單位會商確定。④當?shù)鼗临|(zhì)變化較復雜時，有時尚可以“樁的總錘擊數(shù)控制”法和“最后5m錘擊數(shù)控制”法來判定樁是否停打的輔助標準，以避免樁身錘擊數(shù)過多和錘擊應力過大而產(chǎn)生疲勞破損現(xiàn)象。五、施工機具每臺班施工主要機具樁錘、樁架及其配套設備詳見表5.1。每臺班施工主要機具及配套設備一覽表表5.1序機具名型號、規(guī)數(shù)量備注號稱格1樁錘DLMG系列MH系列KB系列1臺每個系列分別有3.0、4.0、4.5、5.0、6.0、6.2、7.2、8.0等噸位2樁架IPD系列DH系列PD系列DJU系列1臺三點支撐式全液壓履帶打樁架3吊車15T以上1臺樁的起吊、運輸及喂樁4電焊機BX1-500-2F2臺電焊接樁5氣割設備1套切割角鋼等6經(jīng)緯儀J22臺定樁位、校正樁垂直度7水準儀DS31臺測定高程及控制樁頂標高8送樁桿1根根據(jù)送樁深度選定其長度(一)樁錘1.樁錘的種類(1)柴油錘筒式柴油錘最經(jīng)濟,應用最廣,按打樁功能可分為直打式和斜打式,如圖1(a)、(c);按打樁錘的冷卻方式,可分為水冷式和風冷式,如圖1(d)、(c);按打樁的潤滑方式，可分為飛濺潤滑和自動潤滑；按打樁錘的應用方式，可分為陸上型和水上型，如圖1(a)、(b)。常用國內(nèi)外柴油錘的型號、規(guī)格和技術性能見表5.1.1。(2)蒸汽錘蒸汽錘是以飽和蒸汽作為動力源的沖擊型打樁錘,其結(jié)構簡單,工作可靠,能適應各種土層,操作維修容易。(3)振動沉拔樁錘振動沉拔樁錘具有沉樁和拔樁的雙重作用,在樁基施工中得到廣泛應用。(4)液壓打樁錘液壓打樁錘也屬于沖擊樁錘。2.樁錘的選擇選擇合適的錘型和錘級必須對樁的形狀、尺寸、重量、埋入長度、結(jié)構形式以及土質(zhì)、氣象等作綜合分析，再按照樁錘的特性進行選定，有時幾種錘配合使用往往更為有效。但是無論如何都必須使用錘擊力超過沉樁阻力的樁錘。樁的打入阻力包括樁尖阻力、樁的側(cè)面摩阻力、樁的彈性位移所產(chǎn)生的能量損失等。樁重與錘重必須相適應，樁錘和樁重的比值變化會產(chǎn)生不同的打樁效率。施工中無論大錘打小樁或小錘打大樁，均易把樁頭打碎，因此，采用“重錘輕擊”的施工方法。同時，樁錘選擇時，還應以樁的材質(zhì)強度來控制打樁應力。綜上所述，選擇樁錘一般原則如下：(1)保證樁能打穿較厚的土層(包括硬夾層)，進入持力層，達到設計預定的深度。(2)樁的錘擊應力應小于樁材的容許強度，保證樁不致遭受破壞。(3)打樁時的總錘擊數(shù)和全部錘擊時間應適當控制，以避免樁的疲勞和破壞或降低樁錘效率或施工生產(chǎn)率。錘擊數(shù)建議控制詳見表5.1.2。錘擊數(shù)建議控制值表5.1.2樁型總錘擊數(shù)最后5m錘擊數(shù)鋼<3500～4000<1000～1200預應力鋼筋混凝土<2000～2500<700～800鋼筋混凝土<1500～2000<500～600(4)樁的貫入度不宜過小。柴油錘沉樁的貫入度不宜小于1～2mm/擊，蒸汽錘不宜小于2～3mm/擊，以免損壞樁錘和打樁機。(5)按照樁錘的動力特性，對不同的土質(zhì)條件，樁材強度、沉樁阻力，選用工效高，能順利打入至預定深度的樁錘。常用錘重選擇參考表見表5.1.3。(二)樁架目前,國內(nèi)以履帶式打樁架為主，它是以起重機為主機的一種多功能打樁機，它可懸掛筒式柴油錘、液壓錘、振動錘及長螺旋鉆孔機，以分別施打各種類型的樁基及鉆孔等。履帶式打樁架按整機結(jié)構可分為懸掛式和三點支撐式(見圖2、圖3)；按主機的傳動結(jié)構可分為機械式和全液壓傳動或兩種兼有的傳動；按導桿結(jié)構可分為框架式和圓筒式，而圓筒式結(jié)構又分為單導向、雙導向和雙層型。國內(nèi)外常用三點支撐式打樁架(主機)技術性能見表5.2.1。六、勞動組織每臺班12人組成，其中：(1)前臺指揮1名。負責前臺樁的起吊及喂樁，調(diào)整插樁時樁的垂直度(在兩臺經(jīng)緯儀的配合下),并指揮樁機移位及樁的定位，及時組織力量排除施工中出現(xiàn)的故障。(2)后臺指揮1名。負責后臺樁的起吊及運輸，并能定時定量確保合格成品樁運至前臺處。(3)樁機司機1名。負責樁機的操作及日常維修保養(yǎng)，并按照設計要求的施工工藝，正確操縱機械進行樁的定位，調(diào)整樁的垂直度，錘擊樁基入土及樁機的移位行走等。(4)吊機司機1名。負責吊機的操作及其日常維修保養(yǎng)。在前、后臺的指揮下，正確進行樁的起吊、運輸及喂樁。(5)電工1名。負責現(xiàn)場全套施工機械電器設備的安裝及其安全使用(6)機修工1名。負責現(xiàn)場全套機械的正常運轉(zhuǎn)和維修保養(yǎng)。(7)起重工2名。在前后臺指揮下，負責樁的起吊運輸及喂樁，并配合前后臺指揮及樁機司機進行樁的定位。(8)施工員2名。負責樁基的定位及校正樁的垂直度，施工中及時作好各種原始記錄，并及時解決施工中出現(xiàn)的技術問題。(9)電焊工2名。負責樁的焊接并切割角鋼等。常用錘重選擇參考表表5.1.3錘單動蒸汽錘筒式柴油錘型4t7t10t15t3.5t4.0t4.5t6.2t7.2t8.0t15t錘沖擊力(KN)適用的樁規(guī)格30-4035-4545-6035-4540-5045-55粘性土粉土3456.5567>7>7砂土20-2520-3040-5025-3535-4540-5045-50505050軟質(zhì)強風化0.5巖石中等風化表層表層表層0.50.5-11-1.51.5-22-2.53-53-53-53-52-33-43-53-54-84-85-10適宜的樁重(t)1.5-3.52.5-5.52.5-6.53.5-8.02.5-6.03.0-7.03.5-8.05.0-10.06.0-12.07.0-15.010.0-40.0注：本表僅供選錘參考，不能作為確定貫入度和承載力有依據(jù)。常用三點支撐式履帶打樁架(主機)技術性能表5.2.1七、質(zhì)量要求(一)主要標準(1)樁位允許偏差(如表7.1.1所示)預制樁(鋼樁)位置允許偏差表7.1.1序號項目允許偏差1234單排或雙排條形樁基(1)垂直于條形樁基縱軸方向(2)平行于條形樁基縱軸方向樁數(shù)為1～3根樁基中的樁樁數(shù)為4～16根樁基中的樁樁數(shù)大于16根樁基中的樁(1)最外邊的樁(2)中間樁1001501001/3樁徑或1/3邊長1/3樁徑或1/3邊長1/2樁徑或1/2邊長(2)樁垂直度:偏差<0.5%,設計樁長。(3)樁頂標高:以側(cè)壁摩阻力為主的樁,樁頂標高控制為-5～+10cm;以端承力為主的樁,樁頂標高以貫入度控制為主,標高控制為輔。如貫入度已達到而樁端標高未達到時，一般按最后三陣(每陣10擊)的貫入度不大于3～8cm/10擊標準要求施工。(二)樁的檢測(1)樁的靜載試驗一級建筑樁基和地質(zhì)條件復雜、樁的施工質(zhì)量或確定單樁豎向承載力的可靠性低、樁數(shù)多的二級建筑樁基，在工程樁施工前應用靜載試驗對工程單樁豎向承載力進行檢測。檢測數(shù)量不宜小于樁數(shù)的1%，且不宜小于3根。(2)樁基動測未進行單樁靜載試驗的一級、二級建筑樁基及三級建筑樁基，基坑開挖后均可采用動測法進行樁基檢測，以判斷樁身質(zhì)量的完整性及單樁承載力是否達到設計要求。八、施工安全注意事項(一)當使用筒式柴油錘施工時,需注意以下操作要點:(1)樁錘起動前,應注意使樁錘,樁帽和樁在同一軸線上,防止偏心打樁。(2)在打樁過程中,應有專人負責拉好曲臂上的控制繩,如出現(xiàn)意外情況方可緊急停錘。(3)沖擊部分起跳高度嚴禁超過2.5m。(4)當最終貫入度每10擊小于或等于2mm時,應立即停打。(5)打樁過程中,嚴禁任何人進入離樁軸線4m半徑范圍內(nèi)。(6)初打時應關閉供油泵的油門，使錘冷打。當樁貫入度小于10cm/擊時，方可逐漸開啟油門。(7)打樁過程中應注意觀察沖擊部分的潤滑油是否從油孔中泄出。下活塞的潤滑油應每隔15分鐘注入一次最長間隔時間不應超過30分鐘。(8)在吊樁、套送樁、跑架子時，樁錘一定要作好保險，吊樁作業(yè)時，龍門前(即下風)嚴禁站人。(二)三點支撐式履帶打樁架安全操作要點:(1)打樁架行走、回轉(zhuǎn)及提升樁錘不得同時進行。(2)打樁架嚴禁偏心吊裝。正前方吊樁,其水平距離對于混凝土預制樁不得大于4m,對于鋼管樁不得大于7m。(3)當風速超過15m/s時,應停止作業(yè)并將樁錘下到最低位置;當風速超過30m/s時應將導桿放倒。(4)作業(yè)區(qū)內(nèi)架空輸電線路距導桿的距離不得小于5m。(5)樁架帶錘行走時,必須將樁錘放至最低位置。(6)施打斜樁時,嚴禁導桿后仰使樁架回轉(zhuǎn)及行走。(7)嚴禁樁架在斜坡上回轉(zhuǎn)。(8)吊樁“千斤”中發(fā)現(xiàn)10絲以上斷裂時，應及時更換，嚴禁繼續(xù)使用。九、經(jīng)濟效益分析(一)錘擊預制樁與鉆孔灌注樁經(jīng)濟比較錘擊樁在基礎工程中的應用,其經(jīng)濟效益很明顯。以上海匯麗花園工地為例,該建筑物位于上海鬧市區(qū)武寧路--長壽路口,一幢為28層的辦公樓,一幢為24層的住宅樓,再加上6層的裙房?，F(xiàn)根據(jù)地質(zhì)報告就錘擊預制樁和鉆孔灌注柱兩者經(jīng)濟指標分析如表9.1.1所示。兩種樁型經(jīng)濟指標表表9.1.1擬建樁型樁徑樁長樁尖標樁數(shù)(市場單方造價總造價(萬元)物(mm)(m)高(m