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微型钢管桩的施工工艺

发布时间2022-01-08

随着我国工程建设的不断发展,大量基坑支护已经成为工程界亟待解决的一大难题,微型钢管桩在特殊情况下的设计和施工也越来越受到重视。对微型钢管桩施工工艺进行了介绍。

小直径钢管桩;施工;工艺。

伴随着大规模的经济建设,尤其是改革开放以来,由于工业布局和城市规划的需要,修建或建造大型、高耸、重载的工业厂房、高层建筑、码头涵闸,使基坑支护技术得到全面发展。微管桩法作为“小径高强度”桩型之一,因其独特的优点,逐渐受到设计人员的重视。该结论可为微型钢管桩的施工提供理论和实践依据。

1打桩施工

1.1打桩设备的选择。

桩基础设备是打桩机械(水下工程所需的桩船),它包括桩锤、桩架和辅助设备(如桩帽、缓冲垫、送桩用替打)。

(1)打桩架。打桩施工配合桩锤,其作用是完成桩锤导向、桩锤、竖桩等功能。

(2)桩锤。可分为冲击式(柴油锤、蒸汽锤、汽锤、落锤)、振动(振动锤)、压桩机。内燃机锤头由于其工作效率高、结构简单、桩承载力大等优点而得到广泛应用。

(3)辅助设备。支撑作用:保护桩头部,使桩头均匀分布,保证桩垂直。缓冲垫:缓冲垫在桩帽的上端,与锤砧部接触,直接承受锤头的强力冲击,使桩帽上的力均匀下传,防止锤本身的损坏。

选用桩锤。

根据桩锤的特点,选择桩锤应根据钢管桩的形状、大小、重量、埋入深度、结构类型、土质等因素。选择了图1所示的桩锤过程。

1.2微型钢管桩注意事项。

(1)施工时应注意:为中和掌握进料插孔的深度,应用微型管桩的中线和尺寸线;准备一套有足够起吊能力的提升设备;在海上作业时,使用仪器从两个方向来确定桩位。

(2)桩位顺序。

桩基础入土时,由于桩身挤密,对于软土,由于桩桩的作用,引起孔隙水压力剧增,引起土体侧向或上涌,应根据桩位情况调整,一般先在周围打桩,再打桩。

对于插于闭口桩或布桩,中央后打,会造成中心地基挤密,使桩周难以入桩,桩周受不利弯曲应力,为解决这一问题,从中心向四周或一侧开孔,平行进行。另外,采用了挖土方法(可采用螺旋钻)。

(3)打桩要领。确定预埋桩心和桩角后,进行正式桩前准备。如果是斜坡桩,而且倾角很大,如快速击穿,会使桩架产生剧烈重心移动,所以首先要先击打。入土2-3m时,如发生倾斜,应将桩顶移出,或拔除重打。

1.3精确的输入和终止标准。

(1)输入精确度。

桩基础的成桩精度取决于施工人员的技术水平、桩体强度、桩工误差、桩身力学性能、基础布置和基坑开挖的影响。桩顶高程不能超过6cm(D/5),桩身斜度不能超过D/5,中桩侧移不能超过6cm,桩顶高程不能大于D/10(D为桩径);桩斜度不能超过D/5;

(2)废除标准。

由于地质条件不同,桩长也有差别,所以只能根据现场情况确定一个固定、统一的停桩标准。但是,在控制暂停时,应主要从三个方面进行判断,即:进深、近10次的平均贯入度、总锤击次数、击打次数。

应该指出的是,对于打好的桩头,应及时进行标高测量,因为在打进的桩头附近,有可能出现上浮、下陷等情况,应根据修桩的需要,特别是对开桩过程中出现上浮、下陷等问题,特别是要注意闭口桩上浮。

1.4桩基施工中遇到的问题及解决办法。

(1)对遇到的问题进行分析。

桩基础施工中经常遇到的问题是:桩身没有达到设计深度;桩身已经被破坏;桩已经到达设计深度,但是还没有停止;桩的偏移或倾斜超过允许值;桩身插入状况与地基调查和试桩记录有很大差异。

对此,分析了桩型、地基状况、桩重选择不当、桩帽、桩帽等几种情况。桩的选桩和缓冲垫板的使用都有能量损失,桩锤平衡不良,定位不准确,或使桩偏斜或处理不当,基础检测不充分,岩层没有硬质夹层、孤立石等障碍,桩间距太小,桩周阻力增加,桩受力下降,桩的承压方式之一。基桩和桩头接触不良。

不论桩基发生什么情况,都要停止处理,有些要做好善后处理、误工费用等,所以桩前的善后调查和施工管理十分重要。

(2)入桩困难时的反应。

如果桩身未进入桩身,应先根据上述原因采取处理措施。

桩未破、打不入可视为设备问题,即:柴油锤冲击0.5mm时,汽油锤基本相同。振动振幅小于25毫米/分,或幅度小于1/31∶1/5。桩基时要尽可能仔细地记录,这样有助于分析事故的原因,做出适当的处理。以下是有关问题和解决办法:

①对难钻进较硬的地层,锤头落距应大于2-2.2m。若无法击出比该下降距离大的位置,则可能是因为油液状况不佳或缓冲垫选择错误。

②地下障碍物引起的多桩记录偏差较大。

③当回弹大、桩内砂时间过长时,其主要原因为桩尖损坏或地下障碍物。

有时用下述方法:多用一把大锤,可不断移动,改变桩尖、桩段,采用闭口桩作开孔桩,减少进水阻力。

(2)插入时,如果遇到桩体损坏,原则上可以采取下列措施。

①有损坏的钩子,建议先更换。

②灌注桩后(一般限于桩顶,不影响桩身),当桩长不够大时,可挖出桩头补强加箍,浇注混凝土。如果断口长度过大,建议采用新桩。

③打进的桩体破洞时,应按原则打新桩。但由于桩基已完工,且桩基尚不够严重,设计方同意可采用,则需加强小直径钢管桩。

(3)当承载力不足时,根据打桩记录等,原则上应进行桩基础处理,使其达到承载能力要求。

(4)停止打桩作业。桩基施工过程中,应尽量避免长时间停桩,以免影响桩周正常工作,将打桩时间延后到下次才能恢复桩周磨,打进困难。为了满足这一要求,除了制定设备、配置大修时,还要对由于磨擦增大而能打样打桩的设备,确定不中断生产计划。

2孔灌注施工。

(1)对设计方案的可行性及设计措施的经济合理性进行研究,是项目成败的一步。设计质量控制包括工程测量质量控制和施工图设计质量控制。

(2)施工质量控制。

①成孔质量

成孔质量主要是指孔径、孔深、桩孔倾斜度等满足设计及相关规范的技术要求,如质量控制不佳,则产生塌孔、缩径、桩端持力层达不到设计要求。

②钻位控制桩孔倾斜;

地平后,用经纬仪打孔确定编号,用钢管铺设排架固定,严格控制孔位与设计偏差在25mm以内。确定孔位后,根据设计桩身倾斜程度,调整钻头角度,在孔内设置定位管,保证钻入角度符合小桩倾角要求,同时在钻进时,严格控制倾斜偏差在1%以内。

③控制孔径。

微型桩为先成孔再成桩,成孔直径与桩径有直接关系。为避免施工过程中产生的动态应力,对邻近孔壁的稳定造成了一定的影响。钻探过程中,针对不同地层的稳定性,主要采用干钻、套管钻进、速度调整、复位钻头直径等钻进技术,确保成孔径满足设计要求。

④桩长控制

微型桩是一种复合受力结构,要承受拉、压、剪等应力,桩长要穿过软弱面,深到下端才能稳定地层,如果长度不够,就不能达到预期的效果。为控制钻孔深度,放好钻架后,要及时检查记录钻具的总长度,保证在成孔后根据钻杆在钻机上的余长来校验孔,以便了解钻孔深度。在孔壁稳定性不佳时,提钻与孔壁碰撞,将产生塌孔,在孔底形成沉渣后,必须先开孔,保证钻孔的长度。

⑤确保成桩质量。

为确保成桩质量,除严格检查进料外,还对孔内注浆法进行了控制。微型桩的注浆法为孔底回浆,每一次灌浆都要连续进行。注浆压力一般不低于0.6-0.8MPa,确保注浆管与钢管同向下落至孔底,保证灌浆饱满、密实。为防止断桩、夹泥、堵管等现象,应严格控制灌浆工艺及操作,合理安排拔管,而连续灌浆是保证成桩质量的关键,灌浆速度过快,水泥用量大,孔壁不易排出,形成断桩;提起注浆管时,流速要适中,如注浆率过高,升幅过大,使水泥浆直接冲孔,孔壁土崩塌,造成桩身夹泥,尤其在砂层中。

结论:

微型钢管桩对于小直径钢管桩来说,施工时,通常采用桩基和预钻孔,或根据实际情况,结合多种方法进行组合。在施工时,应根据实际情况和工程费用,采取合理、经济的方案,钢管桩运输、保管、污染控制等。工程建设中,首先要正确选择桩锤等设备,考虑桩身受挤土的影响,进行临桩检测;钻孔灌注桩不存在挤土问题,应采取排水措施。