混凝土管樁樁基施工關鍵技術研究
2017-06-19
樁是一種垂直或微斜埋置于土中,橫截面尺寸比其長度小得多的細長構件。樁與連接樁頂?shù)某信_組成深基礎。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。結合本工程量大、工期緊、邊設計邊施工的特點,為了提高作業(yè)效率,長短樁要同時施打。由于設備基礎樁出圖較晚,所以在實際施工中我們采取了先施打主廠房柱基礎樁,之后再施打地坪樁,設備基礎樁和部分地坪樁同時施打的方法。
一、沉樁完好率控制
1.嚴格控制單節(jié)樁長度:打樁施工過程中,當樁端在較硬的土層內貫入量較小時,樁身中部即會產生較大的顫動現(xiàn)象,導致樁身損壞,實際施打中,我們同供方緊密聯(lián)系嚴格控制單節(jié)樁長度在十米以內,施打時樁身比較平穩(wěn)。
2.改進樁尖結構:本次施工中,設計院吸取了寶鋼使用鋼管樁的經驗,對樁尖結構做了改進也是有好處的。樁尖結構以樁身同等直徑的短鋼管作為樁尖,在其端部外側再增焊一管箍作為樁靴。這種結構對改善樁端在較硬土層中的貫入起到了相當大的作用,其工作機理就是因為樁尖略大于樁身,樁身在硬土層中貫入時,減少了樁側的摩擦阻力。
3.增加樁身的壁厚:本次設計中,設計院將樁的壁厚從90mm增加至100mm,增強了樁的強度,增大了樁的受壓面積,減少了施工中樁的損壞。
4.嚴格控制樁的垂直度:一是嚴格控制單節(jié)樁材的垂直度,避免樁身彎曲變形;二是嚴格控制樁入土時的垂直度,避免樁在錘擊時偏心受壓。樁身嚴重彎曲變形在運輸、堆放和起吊時容易造成樁身斷裂。樁入土時如不能嚴格控制垂直度,將會造成樁在土中形成拐點(折線)。施打時樁身容易在土中斷裂。另外,樁身垂直度如不能得到嚴格控制,會造成樁入土后在深層碰樁。
5.經常檢查、及時更換樁墊: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力,使打樁應力分布均勻,延長撞擊時間以利于樁的貫入,傳統(tǒng)上樁墊用木墊或紙墊,在本工程中的實踐表明,紙墊的效果比木墊好,因為木墊易板結,失去緩沖作用。
6.合理安排打樁的順序:打樁的順序應為先里后外,從中間向兩邊施打,嚴禁打“封閉樁”以減小樁入土時的難度。
7.增加樁頭強度:根據樁錘擊應力的分布,在樁入土以后,樁頂端產生較大的錘擊應力,從施打情況來看,最后一節(jié)樁樁頂容易破碎。故在樁頂端1m范圍內加入鋼纖維,從該工程的施工實踐表明,加入鋼纖維對抵抗樁頂錘擊應力的破壞有明顯的效果。
8.避免打樁作業(yè)長時間中斷:一套樁從開始施打到結束施打,這一段時間里,最好避免長時間中斷。因為隨著時間的推移,樁周圍的摩擦力就會恢復,這樣打樁就會比較困難,實際上,在施工中,這種情況是經常發(fā)生的(如設備壞、樁打壞等),一旦遇到這種情況,一定要先用小檔位施打,待樁周圍的土松動后再根據情況慢慢加大檔位。本工程采用CO2氣體保護焊也是為了避免打樁作業(yè)長時間中斷,因為用CO2氣體保護焊每道焊口只需7～8分鐘,而手工焊則需20～30分鐘。
9.施打過程中達不到標高的樁的處理:根據地質報告,持力層分布極不均勻,高差達4m,所以部分樁在施打過程中達不到設計標高是很正常的。如強行施打至設計標高,必將造成樁在土中斷裂。經設計院同意,制定了如下停錘標準:錘擊數(shù)達2500擊,貫入度達2mm,距設計標高2m以內。凡滿足以上三個條件均可停止施打。
二、樁頂平面位移控制
1.嚴格控制小樣樁定位的準確性: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)量僅滿足每臺機組一天作業(yè)量為限。這就避免了由于打樁排土對小樣樁擠壓所造成的平面位移。同時,班組測量人員在沉樁之前還對小樣樁進行復核,及時糾正小樣樁的平面位移。打樁排土容易對已施打樁產生擠壓,造成所施打樁產生平面位移,情況嚴重的還會擠斷樁。對此,我們采取了跟蹤觀測的方法。如發(fā)現(xiàn)由于打樁排土擠壓導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.沉樁過程中嚴格控制樁身的垂直度:沉樁時樁的垂直度如得不到嚴格控制,樁頂平面位移將會超過規(guī)范允許值。建筑樁基技術規(guī)范和地基基礎設計規(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。根據此規(guī)定,樁長為60m的樁(PHCΦ400AB)垂直度應嚴格控制在0.33%以內,才能保證樁頂平面位移不超過1/2的樁徑。
三、拔送樁器
1.改進送樁器結構:傳統(tǒng)送樁器結構如圖1所示,送樁器頭部臺肩,由于土體反作用力F作用在臺肩上,拔出時較困難。改進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向作用,減小拔出時土的阻力。兩種方案的優(yōu)缺點比較如下:中圖只是在原有送樁器基礎上略作改進,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,右圖方案緩沖墊會從送樁器脫落,增加了緩沖墊的消耗量,中圖所示送樁器每4套樁只需一個緩沖墊,而右圖所示送樁器每套樁就要用一個緩沖墊;右圖方案送樁器拔出時的阻力較小。
2.增大設備能力:在施打設備基礎樁時,我們投入了一臺50t吊車配合拔送樁器。
只要嚴格控制樁材質量、嚴格按照操作規(guī)程施工,PHC混凝土長樁施工樁身完整性是能得到有效保證的;通過合理改進送樁器構造,超深送樁是可行的;通過使用復合樁、加強形變監(jiān)測、調整施工速度,封閉樁施工能順利進行。本工程中采取超長PHC混凝土管樁代替鋼管樁方案是合理、經濟且成功的。
參考文獻:
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