浅谈沉入桩的施工方法

宋宝志,王立鹏

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司)

1 射水沉桩

射水施工方法的选择应视土质情况而异,在砂夹卵石层或坚硬土层中,一般以射水为主,锤击或振动为辅;在亚黏土或黏土中,为避免降低承载力,一般以锤击或振动为主,以射水为辅,并应适当控制射水时间和水量;下沉空心桩,一般用单管内射水。当下沉较深或土层较密实时,可用锤击或振动,配合射水。下沉实心桩,将射水管对称地装在桩的两侧,并能沿着桩身上下自由移动,以便在任何高度上射水冲土。必须注意,不论采取何种射水施工方法,在沉入的最后阶段至设计高程 1～1.5m时,应停止射水,单用锤击或振动沉入至设计深度。对湿陷性黄土地层,除设计有特殊规定外,不宜采用射水沉桩。预制的钢筋混凝土桩或预应力混凝土桩以射水配合沉桩时,宜用较低落距锤击,避免因射水后,桩尖支承力不足,桩身产生超过允许的拉应力。

射水沉桩的设备包括:水泵、水源、输水管路(应减小弯曲.力求顺直)和射水管等.射水管内射水的长度应为桩长、射水嘴伸出桩尖外的长度,和射水管高出桩顶以上高度之和。具体需根据实际施工需要的水压与流量而定。水压与流量关系到地质条件、选用的桩锤或振动机具、沉桩深度、射水管直径和数目等因素,较完善的方法是在沉桩施工前经过试桩后予以选定。

射水沉桩的施工要点是:吊插基桩时要注意及时引送输水胶管,防止拉断与脱落;基桩插正立稳后,压上桩帽桩锤,开始用较小水压,使桩靠自重下沉。初期应控制桩身不使其下沉过快,以免阻塞射水管嘴,并注意随时控制和校正桩的方向;下沉渐趋缓慢时,可开锤轻击,沉至一定深度(8～10m)已能保持桩身稳定后,可逐步加大水压和锤的冲击动能;沉桩至距设计高程一定距离(＞2.0 m)时停止射水,拔出射水管,进行锤击或振动使桩下沉至设计要求高程。

若采用中心射水法沉桩,要在桩垫和桩帽上留有排水通道,防止射水从桩尖孔返人桩内,产生水压,造成桩身胀裂。管桩下沉到位后,如设计要求以混凝土填芯时,应用吸泥等法清除沉渣以后,用水下混凝土填芯。

2 振动沉桩

振动沉桩适用于砂质土、硬塑及软塑的黏性土和中密及较松散的碎、卵石类土。对于软塑类黏土及饱和砂质土,当基桩入土深度小于 15m时,可只用振动沉桩机。除此情况外,宜采用射水配合沉桩。在选择沉桩机(锤)时,应验算振动上拔力对桩身结构的影响。同时应注意确保振动沉桩机、机座、桩帽连接可靠,沉桩和桩中心轴线尽量保持在同一直线上。每一根桩的沉桩作业应一次完成,不可中途停顿,以免土层的摩阻力恢复,增加下沉困难。

振动沉桩停振控制标准,应以通过试桩验证的桩尖高程控制为主,以最终贯人度或可靠的振动承载力公式计算的承载力作为校核。

3 静力压桩

静力压桩系采用静压力将桩压人土中,即以压桩机的自重克服沉桩过程中的阻力,适用于高压缩性黏土或砂性较轻的亚黏土层,沉桩速度视土质状况而异。对同一地区,相同截面尺寸与沉入深度的桩,其极限承载能力与锤击沉桩大体相同。

静力压桩的准备工作包括:根据地质钻探、静力触探或试桩资料估算压桩阻力;选用压桩设备,但应注意使设计承载力大于压桩阻力的 40%;压桩施工用辅助设备及测量仪器的检查校定等。压桩作业开始后,应尽可能连续施工,减少停顿次数和时间,以免产生过大的启动阻力。桩尖接近设计高程时,应严格控制压桩进程。当遇到插桩初压时,桩尖即有较大走位和倾斜、或沉桩过程中桩身倾斜或下沉速度加快以及压桩阻力突然剧增或压桩设备倾斜等情况时,应暂停施膻,分析原因,及时处理。

4 水中沉桩

在河流水浅时,一般可搭设施工便桥、便道、土岛和各种类型脚手架组成的工作平台,其上安置桩架并进行水中沉桩作业。

在较宽阔的河中,可在组合的浮体上或固定平台安设预制桩,亦可使用专用打桩船。此外还有如下几种方法。

(1)先筑围堰后沉基桩法:一般在水不深,桩基临近河岸时采用此法。

(2)先沉基桩后筑围堰法:一般适用于较深的水中桩基。此法包括拼装导向围笼并浮运至墩位,抛锚定位,围笼下沉接高;在围笼内插打定位桩,下沉其余基桩,然后插打钢板桩,组成围堰;以及其后的吸泥、水下混凝土封底等工序组成。

(3)用吊箱围堰修筑水中桩基法:一般适用修筑深水中的高桩承台。悬吊在水中的套箱,在沉桩时用作导向定位,沉桩完后封底抽水,浇筑水中混凝土承台。

采用浮桩机锤击沉桩时,其自身的稳定性应经过详细计算,并应有防止浮体兕动的设施;锚的重力、数量和位置,钢丝绳的规格以及避风措施均应做出规定,并对其受力状态经常检查调整。当波浪超过二级(波峰高 0.25～0.50 m)、流速火于 1.5m/s或风力超过 5级(风速大于 8～10.7 m/s)时,均不宜沉桩;当其他船舶通过施工区,船行波影响打桩船稳定时,宜暂停沉桩。已沉好的水中桩,宜用钢制杆件把相邻桩连成一体加以防护,并设置标忠,严禁在已沉好的桩上系缆等。

沉桩时应认真填写沉桩记求汇总表。沉桩的质最标准应符合现行《公路桥淌施工技术规范》(JTJ 041-2000)的要求。沉桩的允许偏差如下。

(1)桩巾轴线偏斜率:竖商桩为 1%;斜桩倾斜度(桩纵轴线与垂血线间夹角)为 ±0.15 tanθ。

(2)承台底群桩平向位置:边桩为 0.25 d;中间桩为0.50 d且≤250mm。

(3)承台边缘至边桩净距:桩径≤1.0 m时,不小于0.50 d并不得小于 0.25m;桩往 ＞1.0m时,不小于 0.30 d并小得小于 0.50m(以上d为桩的直径或短边尺寸)。