浅析钢管桩的沉桩施工工艺

摘要:随着我国经济实力的不断增强,高层、超高层建筑不断涌现,钢管桩应用前景变的十分广阔。为此,对钢管桩的沉桩施工技术进行了分析和研究就有了现实重要意义。本文介绍了钢管桩的沉桩施工工艺,并对沉桩公害的防护措施进行了探讨。
　　关键词:沉桩施工;钢管桩;防护措施
1钢管桩的特点
　　规格众多,选择性强。目前定型生产的钢管桩直径有316-2500mm,有近几十种规格,壁厚6.5-25mm,且同管径有多种壁厚,可根据受力情况,选用几种合适的规格同时使用,使强度充分利用,以满足安全经济要求。
　　承载能力大。钢管桩目前大多采用1%号低碳钢,材料的抗压、抗拉、抗剪强度很高,加工成钢管后抗弯能力很强,在持力层好的地质情况下选用,可以大大地发挥其受力特性,提高单桩承载力,减少布桩数量、缩小基础承台尺寸。
　　桩长容易调整,经济效益高。钢管桩常规每节长6m,采用焊接接长,当持力层埋深变化时,根据沉桩实际情况可以任意切割或焊接,切割部分还可以接到其它钢管桩上,不会象其它桩型造成浪费,并可以准确控制桩顶设计标高,对施工极为有利。
　　挤土有限。钢管桩大多采用敞口式,加之管壁薄,压桩过程中土可以进入桩身,形成土塞效应,从而降低挤土和表土隆起,减小土的扰动,降低对场地周边设施的影响。并可以在小面积场地上进行非常密集的施工。 　　
2钢管桩的沉桩施工分析
　　2.1施工顺序安排原则
　　制定施工顺序前应对工程性质、地质资料、桩的特点桩的规格、布局情况、密度、工程量,地貌环境、设计要求、工程期限以及拟采用的施工机械等等予以切实掌握,综合分析,然后规划打桩施工。
　　由于大量桩体的逐渐打入土中,造成地基的压缩,土密度的增高,桩周围的土向侧向及垂直方向位移,形成打桩场地的沉陷或者隆起,而且波及的范围较广钢桩的截面积较小,钢管桩下端开口,与其它打入式实心桩体相比,挤土量较其它类型实心桩为小,但毕竟仍存在一定的挤土量,这些挤土影响,也会造成已打好桩的位移,和对周围地下管线及建筑物的危害。因此,合理安排钢桩施工顺序,将有利于保证桩的施工质量与打桩进度。这对桩数多、桩距密的群桩基础尤为重要。
　　选择施工顺序的基本原则是:
　　对桩数少的基础或条形基础:先长桩后短桩;先实心桩后空心桩;先小直径桩后大直径桩。
　　对桩数多、桩距密的群桩除遵照上述原则外,尚须注意:先打中间桩,逐渐向外围扩展;往后退打;处于桩机回转半径范围内的桩可安排在同一流水范围内;桩机运行路线较短,移动次数少;桩机下铺设的厚钢板要布置得当,尽可能做到多留出些样桩数,减少倒运钢板作业。
　　2.2沉桩施工
　　2.2.1钢桩的堆放
　　钢桩应予以妥善堆放保存。场地要平坦,大型车辆能够直达,场地低洼处要在搁支点下方做人工加固(铺道碴、垫道木等)。四周挖排水沟。钢桩应按规格分别堆放(即上节桩、中节桩、下节桩),这样配套运输方便。堆放支点以不使钢桩产生变形为原则,一般堆叠层数为三层(高度在2m以内),支点用枕木为妥,钢管桩堆放时,为了防止底层的桩滚动,应在枕木支点的两侧各用木楔塞牢。H型钢桩堆放时,所有上下支点应设置在同一垂线上。
　　钢管桩的现场堆放,应放在桩机起吊范围之内。由于钢桩起吊采用一点吊,要求所有桩顶端应朝向桩机,并按打入的先后次序逐根排列,离桩顶端3m附近的下方用道木垫高,便于穿钢丝绳起吊。
　　2.2.2桩的就位
　　移动打桩机至桩位,少量位置的调整可用旋转桩机或顶升导杆滑块来实现。钢桩起吊前,需对每节桩作详尽的外观检查,尤其要注意钢管桩的椭圆度,H型钢桩的端面正方度,并作好记录,符合要求者,方准起吊。钢桩可采用一点起吊,使桩顶套入桩帽之中。把桩底端对准石灰线插正。H型钢桩外围呈矩形,桩的布置又有方位要求,务必纵横两个方向插正。在桩机的正前方和侧面呈直角方向用二台经纬仪监控导杆的垂直度,使桩锤、桩帽及桩身成一垂线。
　　2.2.3 打钢桩
　　钢桩的打入精度与下节桩的就位位置和垂直度密切相关。由于桩、桩帽及锤的自重,下节桩会自行逐渐沉入土中,这一自沉进程应控制缓慢进行,待稳定后再行锤击,最初阶段即使用锤击,亦宜使柴油锤处于不燃烧燃料的空打状态。在此期间,要随时跟踪观测沉桩质量情况,发现问题,立即设法纠正,必要时需把桩拔出重新插正,并采取强制措施按预定轨迹下沉。
　　待确认下节桩的沉桩质量良好后,再转入正常的连续锤击,直至将钢桩锤击到其顶端高出地面约60-80cm时停止锤击,以备接桩。
钢桩沉桩的基本要求:对每一根样桩进行测量复核;桩机导杆垂直,锤、桩帽和桩成同一垂直线,并与导杆平行;对特殊要求的工程,为做到垂直度精确,可将导杆底端加以顶住,防止起吊锤时导杆前倾;长径比比较大且易产生扭转的桩(特别是H型钢桩),宜在桩机导杆底端装活络抱箍。考虑H型钢桩施工特点,抱箍能开启或闭合,同时能适应x和Y方向的变位均可使用。
　　穿越中间硬土层。为充分发挥桩材的强度,设计要求的钢桩往往很长,桩底端选择在标准贯入击数N值大于50,埋深较厚的砂土层,以期取得较高的单桩承载能力,并减少建筑物的沉降。在深长桩施工中,常会遇到中间硬土层,这对设计和施工来说,需要认真考虑打桩穿透的可能性。根据目前打桩机械性能和钢桩承受锤击应力的容许范围,通常钢桩施工穿透中间硬层的可能性可作如下判断:中间硬土层在地表下20m左右时,容易穿透;N值为50以上的砂层,厚度大于5mm,穿透较困难;中间硬层以下的下卧层为软土层,则穿透硬层是容易的。为有利于穿透中间硬土层,可在桩底端预先焊一加强箍效果较好。
　　沉桩注意事项:桩在打入过程中,尽量避免长时期的停歇中断;超长钢桩施工,必须选用重锤,但应控制桩材的锤击应力;大口径的钢管桩,若打至持力层有困难时,除采用桩底端加箍外,也可在沉桩过程中把管内上芯设法取出等综合工法,也能取得较好效果。
3沉桩公害的防护措施
　　在饱和软土地基中进行打桩,因土体发生垂直和水平方向的变位,孔隙水压力的增高,常使邻近建筑物和地下管线等遭受不同程度的损坏,成为一种公害。因此,在掌握工程特点的前提下,应采取周密的防护措施,确保在打桩过程中,周围建筑物和地下管线的安全。
　　防护措施大致有以下几种:
　　合理安排打桩流程序。有针对性地设置钢板桩围护和防挤沟,减少浅层挤土影响,保护浅埋式地下管线和基础是有效的。
　　打设塑料排水板,它由截面为4mm X 100mm的塑料芯板外加涤纶无纺布的滤水薄膜套构成,打桩挤压时,水可从芯板和薄膜套之间的沟槽排出,设置深度约可达12-20m,间距lm,排距0.2m,呈梅花形布局,可以减少打桩引起的超静孔隙水压力。
　　敏感区域要时刻严格限制沉桩速率。
　　监测跟踪。事先对周围建筑物及地下管线进行设点,观测所有布点因打桩而引起的水平或垂直位移值,每天测三次,以科学数据信息化指导打桩,调整打桩流水顺序和控制沉桩速率。
　　尽量选用挤土量小的桩种和桩型。
　　
　　参考文献
　　[1]林瑞粗,超长钢管桩沉桩施工工艺探讨,福建建材,2007.
　　[2]曹俊坚,考虑圈梁空间作用的深基坑双排桩支护计算方法研究,岩石力学与工程学报,2000.