靜壓法沉樁是通過(guò)靜力壓樁機(jī)的壓樁機(jī)構(gòu),以壓樁機(jī)自重和樁機(jī)上的配重作反力而將預(yù)制鋼筋混凝土樁分節(jié)壓入地基土層中成樁。其特點(diǎn)是:樁機(jī)全部采用液壓裝置驅(qū)動(dòng),壓力大,自動(dòng)化程度高,縱橫移動(dòng)方便,運(yùn)轉(zhuǎn)靈活;樁定位精確,不易產(chǎn)生偏心,可提高樁基施工質(zhì)量;施工無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)、無(wú)污染;沉樁采用全液壓夾持樁身向下施加壓力,可避免錘擊應(yīng)力,打碎樁頭,樁截面可以減小,混凝土強(qiáng)度等級(jí)可降低1~2級(jí),配筋比錘擊法可省40%;效率高,施工速度快,壓樁速度每分鐘可達(dá)2m,正常情況下每臺(tái)班可完15根,比錘擊法可縮短工期1/3;壓樁力能自動(dòng)記錄,可預(yù)估和驗(yàn)證單樁承載力,施工安全可靠,便于拆裝維修,運(yùn)輸?shù)?。適用于軟土、填土及一般粘性土層中應(yīng)用,特別適合于居民稠密及危房附近環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格的地區(qū)沉樁;但不宜用于地下有較多孤石、障礙物或有4m以上硬隔離層的情況。
在城市建筑樁基工程施工中,靜壓管樁因其無(wú)污染、噪聲小、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)越來(lái)越受到人們的青睞。但靜壓PHC管樁施工中遇到的主要問題,是在穿越密實(shí)砂層時(shí)遇到的貫入度較小,不能很好地達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的情況?!督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》(JGJ94-94)第7.4.9條規(guī)定:“靜力壓樁適用于軟弱土層,當(dāng)存在厚度大于2m的中密以上砂夾層時(shí),不宜采用靜力壓樁”。由于較大噸位靜壓樁機(jī)的出現(xiàn),最大壓柱力比以前提高,夾持機(jī)構(gòu)也有所改良,對(duì)砂層的穿透能力逐步提高。但穿過(guò)厚度較大、擊數(shù)較高的砂夾層仍是靜壓管樁的施工難點(diǎn)。以往有的工地遇到這種情況先采用一臺(tái)鉆孔樁機(jī)鉆穿砂夾層,再用靜壓樁機(jī)壓樁,既不經(jīng)濟(jì)又不合理。采用射水法(內(nèi)沖內(nèi)排)作為一種配合靜壓管樁穿砂夾層施工技術(shù)能有效解決靜壓法施工穿透深厚砂層難的問題,使靜壓管樁穿越砂夾層的能力大大增強(qiáng),增加了管樁對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性。
1.施工原理及適用范圍
射水法沉樁又稱水沖法沉樁,其原理是:在靜力壓樁過(guò)程中,靜壓管樁遇級(jí)數(shù)較高的砂夾層時(shí),壓到管樁的二倍以上最大設(shè)計(jì)承載力仍難以壓下,易出現(xiàn)懸機(jī),樁機(jī)晃動(dòng)較大;而夾在樁身的夾持機(jī)構(gòu)也易打滑;管樁樁身出現(xiàn)裂縫,嚴(yán)重者可能出現(xiàn)斷樁。在這種情況下,不宜再?gòu)?qiáng)行壓樁,可配合使用水沖法。將射水管附在樁壁內(nèi)側(cè)中,用高壓水流束將樁尖附近的土體沖松液化,并利用高壓水、氣混合物將泥砂排出樁外,以消除樁端砂層對(duì)樁端的正面阻力,同時(shí)水流及土的顆粒沿樁內(nèi)側(cè)涌出地面,減少了土與樁身的摩擦力,使樁在較小的壓樁力作用下即可順利進(jìn)入持力層。射水法沉樁的特點(diǎn)是:當(dāng)在堅(jiān)實(shí)的砂土中沉樁,樁難以壓下或久壓不下時(shí),使用射水法可防止將樁壓斷,或樁身壓裂;比錘擊法可提高工效2~4倍,節(jié)省時(shí)間,加快工程進(jìn)度;但需一套沖水裝置。本法最適用于堅(jiān)實(shí)砂土或砂礫石土層上的支承樁,在粘性土中亦可使用。
2.施工方法
2.1工藝流程
樁位放樣→樁機(jī)就位→吊首節(jié)樁(含沖水(氣)管)→樁身垂直度調(diào)整→二次樁位復(fù)核→壓樁至需要沖水深度→邊沖水邊壓樁→穿透砂層→拆除沖水(氣)管→壓樁并送樁→滿足成樁標(biāo)準(zhǔn)→終止壓樁。
2.2一般要求
樁位放線采用全站儀進(jìn)行,并經(jīng)二次核樣。檢查進(jìn)場(chǎng)管樁出廠合格證及齡期。接樁時(shí)焊縫要連續(xù)、飽滿,焊渣必須清除干凈;焊接自然冷卻時(shí)間不應(yīng)少于5min,地下水位較高的冷卻時(shí)間不應(yīng)少于8min,避免焊縫遇水產(chǎn)生斷裂。沖水(氣)管接管時(shí),氣管采用套管連接,水管采用中間加墊橡膠墊片的法藍(lán)盤連接,并將螺栓鎖緊,確保接頭不漏水、嚴(yán)密。沖水與壓樁過(guò)程需同時(shí)進(jìn)行,且沖水(氣)管用靜力壓樁機(jī)上的吊機(jī)吊起并不停地進(jìn)行上下幅度動(dòng)作,以防卡管。沖水過(guò)程中,應(yīng)按沉樁阻力的大小,及時(shí)調(diào)整水壓和氣壓(一般控制在0.8~1.2MPa左右)。當(dāng)樁下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高以上1m左右時(shí),應(yīng)停止沖水,采用單獨(dú)靜壓沉樁法將樁送至設(shè)計(jì)標(biāo)高或達(dá)到設(shè)計(jì)壓樁力。
2.3沖水壓樁施工
靜壓樁機(jī)就位后進(jìn)行吊喂樁,樁起吊前應(yīng)將樁身空腔內(nèi)雜物清除干凈,防止卡水(氣)管。當(dāng)樁壓入土中0.5~1.0m后,停止壓管,從樁的兩個(gè)正交側(cè)面校正樁身的垂直度,待樁身垂直度偏差小于0.5%后方可進(jìn)行正式壓樁。為防止高壓水(氣)從樁接頭四周的水平縫噴出,焊接接樁時(shí),接頭水平縫應(yīng)滿焊焊牢。先將樁壓至砂礫層面,再安放沖水(氣)管和接樁,壓樁至需要沖水標(biāo)高,開啟沖水(氣)管,邊沖水邊壓樁。為減小摩擦力的損失,施工前應(yīng)進(jìn)行試樁,以確定開始沖水、沖水過(guò)程、沖水結(jié)束時(shí)的壓樁力控制等參數(shù)。在準(zhǔn)備沖水時(shí)先開啟空氣壓縮機(jī),當(dāng)有一定的氣壓時(shí)再開啟離心清水泵。沖水時(shí)壓樁力按試樁標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。沖水過(guò)程中要用吊車吊住沖水(氣)管并不停地進(jìn)行上下幅度動(dòng)作,以防卡管。沖水結(jié)束后,停止壓樁并將沖水(氣)管拆除。送樁至設(shè)計(jì)持力層,達(dá)到終壓條件后,壓樁結(jié)束。從水所需的水由蓄水池提供,蓄水池大小由沖水時(shí)每根樁所需水量決定,一般不小于30m³。蓄水池應(yīng)放在不受壓樁影響的地方,避免因壓樁產(chǎn)生的擠土效應(yīng)破壞蓄水池。為防止現(xiàn)場(chǎng)污水橫流,施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)挖臨時(shí)排水溝和集水坑,沖水時(shí)先將水排到集水坑,沉淀后再將水泵到蓄水池中,這樣可對(duì)水進(jìn)行循環(huán)利用,又減少了污水對(duì)場(chǎng)地的污染。
3.工程實(shí)例
某工程根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》顯示,場(chǎng)區(qū)覆蓋層由新近填土、第四系中更新統(tǒng)沖積層、基巖歸屬為第三系組成,巖性以泥質(zhì)粉砂巖為主。各地層巖性特征自上而下描述如下:第一層素填土。第二層粉質(zhì)粘。第三層細(xì)砂。第四層中砂。第五層礫砂:褐色、淺白色,飽和,中密,粒徑以2~10mm為主,粒徑>2mm,含量約40%左右,局部礫含量略有增減,母巖成份以石英巖、砂巖為主,次圓形,頂板埋深11.3~13.0m,頂板標(biāo)高7.4~9.50m,層高6.2~8.20m。第六層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。
由于該工程處于老城區(qū),考慮減少施工噪聲及污染影響,該工程24~32層高層暫定采用靜壓水沖預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁,樁徑為600mm,持力層為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層,單樁承載力特征值暫定為2800KN。需穿透6.2~6.8m的礫砂層。
該工程采用射水法配合靜壓管樁施工,成功的解決了靜壓法施工深厚礫砂層穿透難的問題。工程質(zhì)量經(jīng)檢驗(yàn)后滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
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