時間:2022-03-29 07:29:45
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇打樁施工總結,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:CFG樁復合地基地坪地基處理應用
1. 概述
CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱,是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁,適應于處理雜填土、素填土、粘性土、粉土、砂土等強度或變形不能滿足建筑荷載要求的地基土層加固處理。CFG樁的樁、樁間土與褥墊層共同構成復合地基,可以通過改變樁長、樁距、褥墊層厚度和樁體混凝土配合比以及施工方法使復合地基承載力幅度提高。
目前CFG樁施工工藝有洛陽鏟成孔,人工灌注CFG樁工藝;長螺旋成孔,人工灌注CFG樁工藝;長螺旋成孔,管內泵壓混合料CFG樁工藝;夯擴成孔CFG樁施工工藝;振動沉管灌注樁工藝。
2.工程概況
五礦營口寬厚板升級改造項目精整剪切區域地坪樁施工范圍從32線~83線,全長831m,寬172.5m。設計采用CFG樁復合地基,處理后的復合地基承載力為180kPa、150kPa、100kPa。 CFG樁徑Φ400,有效樁長12m。CFG樁砼強度等級為C20。根據設計要求、考慮廠房的高度、地坪施工與設備基礎、鋼結構安裝穿插施工等因素和地坪樁施工時設備基礎和鋼結構安裝需要良好的作業環境,長螺旋鉆孔灌注成樁需要排土,影響其它工序作業,故選擇沉管灌注樁進行地坪地基處理。
3.地質結構
五礦營口中板項目場地地形較平坦,地貌類型屬于遼河三角洲。根據勘探揭示,在勘察深度內,勘察場地地層結構組成為:(1)雜填土、(2)粉質粘土、(2-1)粉砂、(2-2)淤泥質粉質粘土、(3)粉土、(3-1)粉質粘土、(3-2)粉砂、(4)粉質粘土、(4-1)粉砂、(5)粘土、(6)細砂、(7)砂巖,地質結構比較復雜。
4. CFG樁施工方案
4.1.施工準備
根據提供的地質資料,結合設計參數,選擇DJ―60Y系列打樁機,確定混凝土配合比。施工配合比為水泥389kg;砂子:656 kg(砂率:36);石子:1165 kg(20~40);水:210 kg;塌落度:80~100。 確定建筑物場地的水平控制點和建筑物位置控制坐標等資料,并根據要求進行場地平整,具備“三通一平”條件。 確定建筑場地臨近的高壓電纜、電話線、地下管線、地下構筑物。測量放線,定出控制軸線、打樁場地邊線并標識,以及設計說明和施工說明。
4.2 進行成樁工藝試驗
試成孔應不少于2個,以復核地質資料以及設備工藝是否合適,核定選用的技術參數。工藝試驗主要考察設計的施打順序和樁距能否保證樁身質量,也可結合工程樁施工進行,需做兩種觀測即:⑴ 新打樁對未結硬的已打樁的影響。在已打樁樁頂表面埋設標桿,在施打新樁時側已打樁樁頂的上升量以估算樁徑縮小的數值,待已打樁結硬后開挖檢查其樁身質量及樁徑;⑵ 新打樁對已結硬的已打樁的影響。在已打樁尚未結硬時,將標桿埋置在樁頂部的混合料中,待樁體硬結后,觀測新打樁時已打樁樁頂的位移情況。
對擠密效果好的土,如飽和松散的粉土,打樁振動會引起地表的下沉,樁頂一般不會上升,斷樁的可能性小;當發現樁頂向上的位移過大時,樁可能發生斷開;若向上的位移不超過1cm,斷樁可能性很小。
4.3 施工工藝流程總結
平整場地測量標高、測放樁位樁機就位放置樁尖、沉管沉管到設計深度測記最終貫入度及孔深邊灌注、邊振動、邊拔管成樁。
5. 成樁常見施工質量問題和控制措施
施工擾動使土的強度降低。振動沉管成樁工藝與土的性質具有密切關系,因此一定要考慮加固前土的密實度。對飽和軟粘土,振動將引起土的孔隙水壓力上升,強度下降。振動時間越長,對土和已打成樁的不利影響越嚴重。 縮頸和斷樁。在上部有較硬的土層或中間硬土層中成樁,樁機的振動力較大,對已打樁的影響主要為振動破壞。為避免上述現象的出現,需要根據不同土質,在施工中選擇合適的成樁順序,并根據土層情況選用適宜的施工工藝和設備。此外提升沉管線速度太快易造成樁徑偏小或縮頸斷樁,拔管速率控制在1.2m/min~1.5m/min為宜。 縮頸造成的原因主要是拔管速度過快,混凝土來不及下落,而被泥土填充。在地下水位以下或飽和淤泥或淤泥質土中沉樁管時,土受強制性擾動擠壓,土中水和空氣未能很快擴散,局部產生孔隙壓力,當套管拔出時,混凝土強度尚低,把部分樁體擠成縮頸。樁中心距過近,打鄰樁時受擠壓斷裂,混凝土終凝不久,受外力振動。混凝土拒落產生的原因主要有在低壓縮性粉質粘土層中打拔管樁,灌完混凝土開始拔管時,預制樁頭混凝土質量較差,強度不夠,沉管時樁頭被擠入套管內阻塞混凝土下落。在有地下水的情況下,套管下沉時間較長,封底混凝土過干,套管底形成“塞子”堵住管口,使混凝土無法流出。對于樁身夾泥產生的原因主要是在飽和淤泥質土層中施工,拔管速度過快,混凝土骨料粒徑過大,坍落度過小,混凝土還未流出管外,土即涌入樁身,造成樁身夾泥。 樁體強度不均勻。樁機卷揚系統提升沉管線速度快慢不均勻時,速度太快可能導致縮頸斷樁。成樁后有時會出現樁的端部樁體水泥含量少,浮漿過多或混合料產生離析,樁體強度不均勻,這主要是因為提升沉管速度太慢和留振時間過長引起的。因此,在施工過程中要將拔管速度控制在1.2m/min~1.5m/min,且保持速度均勻一致。
參考文獻:
【關鍵詞】建筑地基;管樁處理;液壓打樁錘
隨著經濟建設突出猛進的發展,預應力混凝土管樁特別是高強預應力混凝士管樁廣泛應用于住宅等民用建筑的建設中。預應力混凝土管樁既適用于多層建筑,也適用于高層建筑。特別是近十年來,市區周邊高樓大廈的建設如雨后春筍,高強預應力混凝土管樁更是在lO層到30層高層建筑中得到大量應用,倍受施工各方的青瞇及推廣。目前,高強預應力混凝土管樁已經成為1O層到30層高層建筑的常用樁基礎之一。為確保在預應力砼管樁施工質量,借能先進的設備和確保施工過程的規范作業,是工程旌工得以順利實施的根本保障。為對建筑地基現階段施工技術有一個全面了解,本文將借助我市某一建筑工地實例,對運用液壓打樁錘進行預應力砼管樁施工的技術管理進行舉例說明。
1 概念分析
液壓打樁錘屬于沖擊式打樁錘,按其結構和工作原理可分為單作用式和雙作用式兩種。所謂單作用式是指沖擊錘芯通過液壓裝置提升到預定高度后快速釋放,沖擊錘芯以自由落體方式打擊樁體:雙作用式是指沖擊錘芯通過液壓裝置提升到預定高度后,從液壓系統獲得加速度能量來提高沖擊速度而打擊樁體。這也分別對應著兩個打樁理論,單作用液壓打樁錘對應重錘輕打理論,以較大的錘芯重量、較低的沖擊速度、較長的錘擊作用時間為特點,樁錘每擊貫入度大,適應各種形狀和材質的樁型,損樁率低,尤其適合打混凝土管樁。雙作用液壓打樁錘對應輕錘重打理論,以較小的錘芯重量、較高的沖擊速度、較短的錘樁作用時間為特點,沖擊能量大,最適合打鋼樁。我公司于2005年引進液壓打樁錘(下簡稱液壓錘)以來,共計完成大小施工項l1個,本人根據液壓打樁錘在這些項目中的實際旌工情況,現總結其部分特點,以供參考借覽。
2 場地適用性
液壓打樁錘對于場地的適用性,針對于同樣施工預制樁的靜壓樁機。其施工特點主要包括在以下四個方面:
2.1 對地耐力的要求
液壓錘樁機總重80噸,兩條履帶板的面積為1O平方米,則液壓錘打樁機對地表的地耐力要求為80×10/lO=80Kpa,如輔助鋪設2×6米鋼板3塊,則對地表的地耐力要求可以進一步減小為80×10/(2 X 6 X 3)=22.5Kpa。靜壓樁機(以ZYJ-420靜壓樁機為例)總重為120-420噸,大船接地面積為1.2 x 13.5 x 2=32.4平方米,小船接地面積為4×3×2=24平方米,則靜壓樁機對地表的地耐力要求最小為120×1O/24=50Kpa,最大為420×10/24=175Kpa。
以沈陽市某住宅小區樓房地基基礎處理為例,場地面積為平方米,地表地耐力小于30Kpa,局部甚至小于25Kpa,鑒于場地地表高程與開槽后的地表高程相符,且對地表硬化處理的費用較高,甲方不準備進行處理。我公司應用液壓打樁錘機進場進行施工,順利完成施工任務,為甲方節省一筆處理費用(包括內運渣土、硬化處理、開槽后外運渣土等),得到甲方的認可和好評。
2.2 對工作面的要求
液壓錘機可以對距臨近建筑物最小0.6米的樁進行施工,而靜壓樁機(同樣以ZYJ-420靜壓樁機為例),則對工作面要求為橫向最小距離3.5米,最小縱向距離為5.8米。即使對于帶有邊樁器的靜壓樁機,其最小距離也不小于0.8―1.O5米,且壓邊樁時,最大壓樁力不足額定的50%。同樣以上述所列工程為例,在工程投標前,甲方為便于場地內材料運輸,在場地距邊樁2米處,修筑一條高出地表0.5米的臨時道路。2米的距離,不能滿足靜壓樁機對工作面的要求,而完全能夠滿足液壓錘機對工作面的要求。
2.3 對地表標高的要求
靜壓樁機的工作原理和操作方法,要求所施工的預制樁樁頂必須低于地表,否則樁機不能移動。但是,鑒于場地等各種原因,經常會出現樁頂高出地表的情況。此時液壓錘則完全可以勝任。以沈陽市某房建工地為例,工程中要求有超過1/3的樁頂標高高于地表。我公司采用液壓錘順利完成施工任務。
2.4 穿透硬土夾層的優越性
在預制樁施工中,還經常會遇到預制樁需要穿透粉土夾層或透鏡體到達下一個持力層。靜壓樁機在遇到上述問題時,往往施工困難,需要采取特殊的施工措施(鉆機引孔、特殊樁尖等)完成施工。而液壓錘則可以很好的完成施工任務。在我公司所承接的某房建基礎工程處理項目中,原計劃均是采用靜壓樁機施工,后在施工中發現相對于穿透硬土層,經常出現壓不動或者將壓樁力超出樁身的極限承載力而壓碎預制樁的情況。后變更為錘擊樁施工,均順利的完成施工任務。
3 打擊力的可控性
打擊力的控制主要針對予柴油打樁錘。柴油錘的打樁原理為:依靠卷揚將錘芯提吊起一定高度后將錘芯自由下落,由此產生的沖擊力對霧化柴油進行壓縮,使柴油爆燃,爆發后將錘體頂起再自由下落的往復過程。其要求就是底下的錘身(錘身下面是預制樁)需要給錘體足夠的反作用力才能壓縮霧化柴油,否則柴油錘就不能爆發,不能正常工作。而提供足夠反力的就是預制樁,而預制樁是否有足夠的反力,則需要看地下土層的軟硬。工程實踐表明,在大連沿海地區一帶,地表以下1O米以內基本上均為淤泥質土,不能提供足夠的反力使柴油錘正常工作,看起來就像強夯打樁旌工。柴油錘工作表現為越硬的場地,打樁越有力,越軟的場地,錘機越不能正常工作:并且有溜樁的危險。
相對于柴油錘的工作原理,液壓錘則能夠很好的解決這個問題。液壓錘工作采用液壓動力站提供動力,采用電子系統控制液壓系統,可以無級調速的控制打擊次數和打擊力。液壓錘具備8個檔位,同時,液壓錘頭自重14噸,相對于淤泥質土層,可以利用錘頭自重將樁壓入地下:如壓入困難,則可以開啟液壓錘,低檔打擊。遇到硬土層則可以加高檔位,提高打擊力度,從而順利施工,并且完全杜絕溜樁現象。
4 成本對比性
成本對比,相對于靜壓樁機,主要有三方面因素:①運輸成本。液壓錘的運輸成本是固定的,只是隨運輸距離的大小浮動:靜壓樁機的運輸成本包括固定的樁機運輸成本和浮動的配重運輸成本,同時隨運輸距離的大小浮動;②沉樁速率。液壓錘的沉樁速率受地質條件影響較大,進入持力層越深,沉樁速率越低:靜壓樁機的沉樁速率受地質條件影響較小;③動力來源。靜壓樁機采用電能工作,受電價浮動影響:錘擊樁采用柴油為動力,受燃油價格影響大。液壓錘與靜壓樁機的成本對比,通過對5個工程成本核算的綜合對比,基本有如下關系:液壓錘的單延米成本略高于靜壓樁機,靜壓樁機的單延米成本略高于柴油錘。
5 環保要求的對比性
依據靜壓樁機、液壓打樁錘、柴油打樁錘的工作原理可以看出,相對于噪聲和震動,靜壓樁機的環保優越性高于錘擊樁:相對于廢氣污染,液壓打樁錘的環保優越性高于柴油打樁錘。
通過應用證明,采用液壓打樁錘進行預應力混凝土管樁施工,不僅可以大幅度縮短施工工期,而且還可以降低土建的工程費用。目前,液壓打樁工藝技術已相當成熟,考慮到預應力混凝土管樁是目前高層建筑基礎處理中的主要形式,從這一方面來講,其未來應用前景將會更加的廣闊。
【關鍵詞】組合鋼板樁導向架定位吊機振沉 柴油錘復打送樁施工工藝
中圖分類號: TU74文獻標識碼: A
前言
鋼板樁施工因其獨特的結構,具有施工速速快、效率高,止水性能優越、耐久性強、承載力高、利用空間小等獨特優勢,其質量容易得到保證,在工程領域被廣泛應用,在我國逐漸被應用到工程實體中。
本文介紹采用組合鋼板樁結構形式(主樁+輔樁)的鋼板樁,主樁采用直徑φ1219x18(16)、Q345B材質的大直徑鋼管樁,長度43.5m,單根重達23噸;輔樁采用進口盧森堡鋼板樁,S355GP級,AZ20-700型,單寬700mm,采用雙拼作為一對使用。主副樁采用C9鎖扣連接(理論旋轉角度5°),鎖扣對應鋼板樁長度焊接在主樁上。本工程組合鋼板樁施工采用陸地整樁下沉、先主樁后副樁的施工方法,施工難點主要是主樁長度較大,起吊設備的吊高、吊幅、吊重必須滿足施工要求,同時要求定位裝置剛度大、穩定性好,施工方便的特點。
一、工程概況
1.1、工程地點
本工程位于江蘇省啟東市船舶工業園區,長江入海口北岸,東臨黃海,隔長江北支與上海崇明島相望,距啟東市區18公里,距上海市主城區50公里。
1.2、港池設計結構特點
宏海號2X11000t移動式吊機軌道基礎共2條,分布于出運港池兩側,兼顧港池岸壁功能,總長度305m,分為水域軌道基礎和陸域軌道基礎兩部分。其中水域軌道基礎長162 m,平臺主要寬度為25m,港池接岸總長度110m,寬25m;陸域軌道基礎長143m,平臺寬度為12m。水域軌道基礎、接岸結構均采用鋼管樁-鋼板樁組合墻+卸荷式樁基承臺結構。駁岸工程分為2處:上、下游段各27m,寬8m。采用板樁+卸荷式承臺結構,板樁采用AZ20-700鋼板樁。
1.3、組合鋼板樁設計參數
港池采用鋼管樁-鋼板樁組合墻+卸荷式樁基承臺結構,組合鋼板樁采用φ1219X18(16)鋼管組合2-AZ20-700鋼板樁對樁體系。鋼管樁共170根,材質Q345B;其中水域軌道基礎共128根,接岸結構42根;長度43.5m~41.5m不等,主樁1219X18(16)鋼管樁間距2682.5mm。副樁采用S355GP級進口盧森堡鋼板樁,單寬700mm,采用雙拼作為一對使用,共209對,其池部分169對,上下游駁岸40對。組合鋼板樁主副樁間采用C9鎖扣連接。
1.3.1、組合鋼板樁形式
1.3.2、組合鋼板樁特征值一覽表
二、組合鋼板樁施工總體施工思路
2.1、總體施工組織
鋼管樁(主樁)在廠家加工防腐完成后船運至施工現場,鋼板樁需要在施工現場完成再加工后方可使用。總體施工順序從上游沿港池周圈向下游施工;先港池組合樁施工后駁岸板樁墻施工。組合鋼板樁施工先主樁后副樁,先振后打的方式進行。主要施工設備為DZJ200振動錘、250噸履帶吊、120噸履帶吊和陸地打樁機。主樁施工在先,主樁利用DZJ200振動錘振至導向架頂部0.5m左右,一組完成后移動導向架至下一組開始重新定位施工;鋼板樁施工在主樁之后,采用120噸履帶吊先插樁后吊振動錘完成施工,主樁和副樁一前一后形成流水作業,主副樁施工時采用間隔跳躍式對稱施沉,最后利用打樁機送樁桿將樁送到設計標高。
2.2、總體思路
2.2.1、施工工藝
(1)采取整樁下沉的方案;
(2)采取先主樁后輔樁的施工工序;
(3)采取主樁4根1組1定位1循環的方式推進施工;
(4)定位措施采取雙層雙向導向架精確定位制導;
2.2.2、總體施工流程
組合鋼板樁沉樁施工工藝流程圖
2.2.3、總體施工方法
施工方法:采用“吊” + “ 振 ”+“打” 完成全部沉樁任務
2.2.4、主要涵蓋技術工作
技術工作涵蓋主樁(鋼管樁)定位、下沉、輔樁振沉、主副樁沉樁順序、施工設備選型、導向架加工;
三、鋼板樁施工重難點
(1)“鋼管樁+鋼板樁”組合墻結構在國內應用較少,缺少統一施工技術和施工規范,需要在典型施工的基礎上實踐、總結、創新。
(2)單節主樁長度43.5米,需要大型起重設備,陸地樁架受限;
(3)主副樁通過C9鎖扣連接,樁位、垂直度要求精度高;
(4)需要送樁深度達3米,副樁易隨主樁下沉(“自沉”);
(5)輔樁下沉時與主樁C9鎖扣摩阻力大,取決于主樁垂直度;
(6)該地區環境惡劣,施工季節風砂大。
四、組合鋼板樁施工需要解決的問題
4.1、如何精確定位問題,控制兩個方向的軸線和垂直度。
4.2、雙層雙向制導裝置設計與加工問題,具備微調定位導向功能。
4.3、大型履帶吊選型、振動錘選型問題,滿足吊高、吊重要求;
4.4、采取何種打樁先后順序解決累積誤差問題;
4.5、解決樁頂達不到設計標高問題,采用陸地打樁機送樁;
4.6、采取措施解決主輔樁在加工、運輸、轉運過程中的變形、鎖扣變形問題。
五、組合鋼板樁施工工藝
5.1、導向架設計
5.1.1導向架具備功能
(1)自穩:導向架具備足夠的剛度和強度;在主樁插入導向架內,解扣換錘時能夠處于安全自穩定狀態。
(2)二次定位:導向架在一次定位后,在主樁插入后,無法保證各主樁的相對位置,需要二次定位微調。
(3)方便施工:導向架具備易操作功能,施工時相對方便、快捷,減少中間環節。
5.1.2導向架組成
導向架由底座、上下層圍檁(含定位微調系統)、中間支撐桿件組成。具體外形尺寸見下圖示,具體高度根據鋼管樁無鎖扣段長度而定。
5.1.3、導向架加工
導向架設計時考慮減少現場操作工人的操作步驟;操作環節越多,工效、安全等因素大大降低,故在設計時考慮將導向架加工成整體,整體起吊、整體定位。若采用分離式,拆裝環節多,工效、定位精度、施工安全等相對不具備優勢。導向架整體尺度大,自重55噸,在工廠化車間按照圖紙要求加工成單片桿件,桿件運輸至現場螺栓連接,待校正完成后焊接成整體,導向架拼裝后的精度不低于控制要求的精度。
5.2、測量定位
測量定位是保證沉樁質量的關鍵環節,定位環節包括兩個階段。第一階段為導向架定位,主要調整導向架的位置,導向架調平固定輔助手拉葫蘆、千斤頂等設備使其就位。
導向架定位步驟:導向架就位千斤頂調平與條形基礎固結振錨樁檢查導向架垂直度,糾偏鎖緊抱樁裝置。
第二階段為鋼管樁定位,鋼管樁定位在振動錘夾具夾住管頂后,慢慢調離地面,然后由測量人員在兩個方向(板樁墻軸線和垂直軸線方向)對管樁進行定位,定位完成后利用微調定位系統使其基本鎖死,然后慢慢振沉管樁。擊振過程測量全過程監控,若垂直度和樁位偏差過大,不符合規范要求,拔起鋼管樁重新定位下沉,直至滿足要求為止。
5.3、組合鋼板樁(主輔樁)施工
5.3.1、施工準備
1)場地平整:PHC樁基施工完成后,具備施工組合樁條件后,首先對工作范圍的場地進行平整碾壓。形成施工通道,便于主樁、鋼板樁運輸至施工現場。
2)鋼管樁運輸:鋼管樁在廠家加工制作完成并防腐完成后船運至宏華一期碼頭,通過碼頭裝卸設備裝卸,炮車運至施工現場。并采取專用支架固定,在鎖扣位置采用三角木楔塞緊。確保鋼管穩固,受力均勻,起吊時避開在鎖扣位置。
3)條形找平層澆注:為了便于導向架初步定位,在樁位兩側分別澆注C20條形基礎,厚度H=20cm,寬度1.5m,表面間隔預埋鐵件,用于導向架初步定位時焊接固定使用。
4)鋼板樁再加工
進場鋼板樁合格證及有關的原材料資料應齊全。對每根進場鋼管樁、鋼板樁進行檢查驗收。鋼管樁、鋼板樁運輸路程遠且經過多次轉運,鋼板樁運至施工現場后可能變形較大,主要表現在:鎖口平直度偏差大或局部有彎曲或突變;兩側鎖口不平行有扭曲。對進場的樁進行檢驗檢查其規格、材質、平直度、斷面幾何尺寸,及樁身扭曲度等,特別是鋼板樁鎖口部位更為重要。需對鎖口做“通過檢查”。根據進場樁質量情況,按樁的質量特點缺陷情況,進行分類堆放。
為保護鋼板樁的完整性,避免插打時由于振動錘鉗口長時間高強度作用于鋼板樁上,造成鋼板樁鉗口位置疲勞損壞。在每組鋼板樁頂與鋼板樁兩側鎖口相平的方向可靠焊接一塊寬40cm厚1cm鋼板,焊接鋼板的頂端與鋼板樁相平,保護鋼板樁不被損壞。
由于鋼管樁之間的凈距及每組鋼板樁兩側鎖口凈距不可避免存在誤差,鋼板樁起吊前,在底端焊接一調節法蘭(調位支撐),通過調節法蘭調節每組鋼板樁鎖口間的尺寸,使鋼板樁能順利套入鋼管樁的鎖口,在套入達約50cm后即可拆除調節法蘭以重復利用
5.3.2、導向架、主樁起吊
施工時先將導向架按照設計軸線位置和樁位進行定位,開始調整、固定導向,導向架固定采用錨樁,錨樁長度24米,直徑500mm。待一切準備就緒后,開始用250噸履帶吊起吊鋼管樁,錘與鋼管樁(主樁)同時起吊。在起吊離開地面時,需要50噸履帶吊輔助配合,將鋼管樁起吊離開地面,其過程需要兩臺吊車緊密配合。
5.3.3單組主樁振插
根據施工總體安排,第一根樁的施工從港池上游端江側第1根樁開始施工,第1根樁施工尤為關鍵,不僅關乎后續樁的定位問題,安全穩定至關重要。打樁順序根據樁的編號1-170逐一進行施沉,采取1組4根定位施工。并徐徐插入導向架內,然后再起吊DZJ200振動錘開始振沉鋼管樁,至導向架頂50厘米左右停滯,第1根樁完成沉樁后立即與導向架采取措施固定,增加導向架整體穩定性,再開始第2根、第3根、第4根樁施工,待一組完成施工后移動導向架開始下一組主樁施工。
1)步驟一:主樁起吊
利用1臺250噸履帶吊輔以50噸履帶吊緩慢起吊錘和鋼管,使其垂于垂直狀態,轉向至導向架。
2)步驟二:鋼管樁定位
振動錘夾具夾緊鋼管樁后,吊起鋼管樁樁,使其離開地面,測量從兩個方向控制鋼管樁垂直度,使其在垂直狀態,定位精度達到1‰,人工轉動伸縮裝置,固定約束好鋼管樁,徐徐下放。
主樁吊、振狀態
3)步驟三:振動鋼管樁
定位完成后,測量人員用對講機發出指令,開始擊振。剛開始振動采用點振,同時測量全過程監控垂直度情況,若偏差過大,則需要拔起重新振沉,兩樁定位盡量按負誤差控制,每沉一根樁及時測量平面位置和垂直度,并做好記錄,以便對下根樁樁位做出適當調整。第1步完成樁樁擊振至導向架頂部50厘米位置停止,開始繼續第2、3、4根樁施工任務,循環施工。
【圖片說明】當完成一組主樁后重復。先起拔錨樁,待錨樁全部完成起拔后250噸履帶吊整體吊裝導向架,移位至下一組進行重新定位,依次循環完成施工主樁。
5.4、輔樁(鋼板樁)施工
副樁施工在主樁施工一定距離后,不再相互影響后進行。副樁施工在導向架移走后的樁頂位置進行插振,副樁采用120噸履帶吊吊DZ90錘進行插振,組合板樁一對約5噸重,履帶吊的選擇主要取決于吊高。副樁施工時,無需定位架,直接進入鎖扣;當難以進入鎖扣內時,人工在工作平臺上利用收縮漲緊裝置進行微調,使其入內。
5.5、組合鋼板樁打樁、送樁
組合鋼板樁采用振打結合的方式進行施工,因原地面標高在+4.0米,鋼管樁設計頂標高+1.7米,鋼板樁樁頂標高在+1.0米,需要送樁入土。送樁采用D100柴油錘配步履式打樁架進行打樁,送樁前制作送樁桿一根。打樁機打送樁速度快,同時避免振動錘夾具對樁頂位置造成疲勞破壞。組合鋼板樁在復打、送樁過程分次進行,施工時對稱跳躍式進行,減小累計偏位誤差。
主樁分2次打至地面,然后1次送入設計標高,即導向架移走后3次送樁至設計標高。副樁分3次送至設計標高,前2次用振動錘(也可用打樁機完成)緊隨主樁施工進行,最后一次采用打樁及送樁入位。
送樁前,根據鋼管樁及鋼板樁尺寸的特點,制作一根通用送樁桿,兼做鋼管樁和鋼板樁送樁使用。送樁桿用直徑800mm、壁厚15mm無縫鋼管制用,縱向加焊鋼管加肋,兩端為厚50-80mm鋼板。
鋼板樁常規施工中容易造成“一邊倒”現象,主要為累計偏位引起。施工中采用對稱跳躍式間隔打樁的方式,來盡量避免類似情況發生,即屏風式交錯打樁方法。
5.6、復打、送樁
完成插打后,利用陸地打樁機進行復打和送樁,復打采用專用替打;送樁采取間隔對稱方式,送樁采用專用送樁器。
八、結束語
隨著我國鋼鐵和基建項目的飛速發展,鋼板樁呈方興未艾的發展趨勢,在國內工程中應用越來越廣泛,具有承載力力高、止水性能優越、耐久性強、施工速度快、施工效率高、對環境破壞小,占地少等獨特優勢,本工程設計把組合鋼板樁的長度應用到極限,在國內屬首例,施工難度可想而知,因此本文對今后陸地施沉超長組合樁具有一定的借鑒之處,施工中需要注意以下事項。以下為本工程實施后沉樁效果圖片。
8.1、質量控制措施
8.1.1允許偏差控制
序號 項 目 規范允許偏差(mm) 現場控制允許偏差(mm) 檢驗數量 單元測點
1 設計標高處平面位置 垂直于墻軸線方向 ±50 ±50 逐件檢查 1
主樁間距 ±20 ±20
2 垂直度(每米) 垂直墻軸線方向 10(1%) 3‰ 逐件檢查 1
沿墻軸線方向 一般板樁 15(1.5%) 8‰ 1
主樁 8(0.8%) 3‰
8.1.2關鍵工序過程控制
1)導向架加工精度尤為關鍵,直接關系到沉樁精度。
2)振沉過程:施工過程測量全程監控,開始10米范圍內減小振頻,待下沉一半長度后再加大功率施振,及時量測垂直度,檢查是否滿足要求;
2)打樁、送樁均要求對稱跳躍式打樁,減小累計偏差;
3)測量全過程監控,及時取得第一手資料,便于總結,糾偏;
4)主副樁長度不一,輔樁容易被“帶樁”,采取標記,露出地面便于檢查;
5)組織典型施工,對打樁順序進行合理安排,總結采取何種送樁順序利于偏位累計趨勢減小。
九、參考文獻
[1]JTJ254-98,港口工程樁基規范[S].
[2]JTS167-3-2009,板樁碼頭設計與施工規范[S].
關鍵詞:PHC樁;水上錘擊;預應力;混凝土管樁
中圖分類號:TU753 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)13-0075-03
1 工程概況
陽鴻石化及大唐呂四電廠均為5萬噸級碼頭,工程為高樁梁板結構,考慮地質情況和經濟因素,其引橋水域和靠船平臺樁基選用φ1000的PHC管樁,樁長46~58m不等,樁靴長1.5m,設計極限承載力7400kN。所有PHC管樁均在上海進行預制,水上運輸至施工現場,打樁船水上錘擊沉樁。
場地勘探深度內的地層為第四系全新統濱海相沉積層和上更新統海陸交互沉積,主要為粉砂夾粉質粘土或粉質粘土夾粉砂、淤泥質粉質粘土夾粉砂、粉細砂沉積。
2 PHC管樁錘擊沉樁施工
PHC管樁施工目前常采用錘擊法,陸上小直徑管樁也可采用靜壓法施工。水上工程常采用打樁船錘擊沉樁。
2.1 錘型選擇
2.2 沉樁
3 分析與對策
3.1 沉樁分析
3.1.2 實踐表明,沉樁前有重點地清理拋石對打樁
有利。
3.1.3 圓筒形開口鋼樁靴取適當長度,對穿透薄石層、粉砂層效果良好;樁頂替打開孔對防止水錘、氣錘起到了作用。
3.1.4 最后10m錘擊數占總錘擊數比率較高。
3.1.5 樁體強度、接頭焊接、沉樁工藝是否最優化是造成斷樁的主要因素。
3.2 錘擊沉樁常見問題分析與對策措施
4 體會
(1)PHC管樁在錘擊施工過程中,當表層土為硬的石層或粉砂層,宜用空檔或低檔起錘。樁身進入硬土層一定深度,自由端和入土端長細比例適中后,可重錘沖擊以免自由端過長造成斷樁。
(2)替打剛度宜與樁身剛度相適應,應確保打樁錘、替打、樁身在同一軸線上,避免在樁身晃動的過程中錘擊,謹防偏心錘擊。尤其是在岸坡較陡的位置打俯樁過程中應密切監控樁身滑移情況,及時調整船體和樁架,避免蹩樁。
關鍵詞:灰土擠密樁 柴油打樁機 成孔困難 解決方案
1 概述
灰土擠密樁是加固地下水位以上濕陷性黃土地基的一種方法。它是利用打入鋼套管,或震動沉管,或炸藥爆擴等方法,在土中形成樁孔,然后再空中分層填入灰土并夯實而成。在成孔和夯實過程中,原處于樁孔部位的土全部擠入周圍土層中,使距樁周一定距離內的天然土得到擠密,從而消除樁間土的濕陷性并提高承載力。
2 灰土擠密樁成孔困難原因及解決辦法
土的天然含水量對擠密效果和成樁難易程度有著直接的影響,在施工時應將含水量控制在最優含水量左右,以期用最小的能量獲得最好的擠密度。當天然含水量在最優含水量的干側(即小于最優含水量)時,土的結構具有凝聚結構特點,強度高、較脆硬、不易擠密,但浸水是容易產生附加沉降。當天然含水量在最優含水量濕側(即大于最優含水量)時,土具有分散結構的特征,這種土體的可塑性大、變形能力強,但強度較低,且具有不等向性。
當天然含水量在0.6倍液限含水量范圍內時,為最優含水量,此時成孔難度最小,擠密程度最佳;當天然含水量大于25%時,擠密效果較差,拔管后容易形成縮頸;當含水量小于14%時,則鋼管不易打入,造成施工困難。這時應將地基土預先浸潤,使其含水量提高到最優含水量時再施工。
3 工程實例
3.1 工程概況
該工程位于蒲城縣延安路西段,地上為18層剪力墻結構,基礎形式為箱形基礎,地基處理方式為12.5m灰土擠密樁。地質情況根據《巖土工程勘察報告》,場地濕陷類型為自重濕陷性場地;地基濕陷等級為Ⅱ級(中等)。
3.2 存在問題
灰土擠密樁成孔采用3.2t導桿式柴油打樁機。在擬建場地西片區域施工時,成孔錘擊次數最大為717錘,遠大于東片區域200-300錘左右的錘擊次數,成孔困難,對機械損耗及成孔費用都在期望值之外。對該難成孔場地,施工隊伍曾變更方案,采用機械洛陽鏟成孔一組,隨后灰土回填夯實。經靜載荷試驗后得出結論,該變更措施未能消除樁間土的濕陷性,需另尋方案。
3.3 原因分析及解決方案
施工隊伍采取的機械洛陽鏟成孔方案,只是將孔內土進行換填,對擠密樁間土未達到擠密以消除濕陷性的目的,故不可行。解決辦法,只能從降低錘擊次數的方面著手。
根據《巖土工程勘察報告》土工試驗成果報告表中1,5號探孔試驗數據,探點以下6.15m土層范圍內,含水量偏低,該土層范圍內含水量加權平均值為12.38%,而該土層的經驗最優含水量為液限含水量的60%,即17.76%。依據《濕陷性黃土地基》中關于灰土擠密樁施工問題處理辦法,當土的含水量低于14%時,將使沉管困難,這點與現場施工情況相符。其余各探點含水量均大于14%這個界限,理論上易于成孔,這點也和現場情況相符。因此,對該片場地處理方案為,預先加水浸濕含水量偏低的土層范圍,使其達到最優含水量即可。
具體做法為:由于該含水量偏低土層,經開挖后,剩余量約為3m左右,深度不大,可采用人工洛陽鏟按1.0-1.5m間距掏浸水孔(孔徑約8cm),孔深達到需浸水土層深度以上0.5m,孔中放入小石子(防止塌孔),其深度為預計浸水深度的3/4,然后筑埂放水,浸后1-3天即可施工,每孔浸潤影響半徑約為1.25m。浸水量計算如下:
W=kωγd0V(ωy-ω0)=1.1×1.358×π×1.252×2×(0.296×0.6-0.1238)=0.79m3
(式中各符號含義為:損耗系數;土層處理深度范圍內干容重加權平均值;浸水影響土體體積;土層處理深度范圍內最優含水量加權平均值;土層處理深度范圍內含水量加權平均值。)
3.4 施工操作。
3.4.1 首次實施存在不足和經驗總結。
在具體實施過程中,存在以下三個方面問題:①施工隊伍采用人工洛陽鏟,由于施工器具原因,成孔孔徑在5cm左右,這樣每個孔滲水面積約為0.47m2,減少了0.28m2,減少率為37%;②成孔后注水量和石子填入量不夠,造成注水后有塌孔現象,使得滲水深度和影響范圍受到一定影響;③孔距為2.5m,大于要求的1-1.5m范圍。
經過三天浸潤,7月1日下午打樁機先后在孔間和孔上做試打孔三個。第一、二次成孔在孔間,次數分別為550錘、520錘;第三次在孔上,次數為420錘。較之處理以前717錘擊次數,都有大幅度減少,對所成三孔進行檢查,拔管后未見塌孔和縮孔等不良現象,孔壁光滑平整。得出結論,只要提高3m左右土層含水量至最優含水量,即:液限含水量的60%,即可提高打樁效率,節省費用,該方案可行。
由于存在上述三個方面不足,使得孔間土浸濕量和深度都不夠,土層處理后沒有達到最佳效果,故還需再次處理。
3.4.2 二次實施過程和結論
本次實施繼續采用人工洛陽鏟成孔,具體做法為:①在原孔上重新掏孔,同時將孔徑擴大到8cm左右;②在原孔間繼續掏孔,使間距達到1-1.5m范圍內;③繼續按量注水,加入石子防止塌孔。
施工隊依照處理方案對注水孔進行加密施工,成孔后加入足夠量的碎石,防止塌孔。碎石全部添加到位后按設計量向孔內注水。經4天浸潤,于7月11日下午4點再在難打樁區域打試樁三根,錘數分別為240、180和220。拔管后檢查,未見塌孔和縮孔等不良現象,孔壁依然光滑平整。施工隊安排7月12日該片區域灰土擠密樁正式開始施工。
經過再次嚴格按設計施工后,對該片區域土層處理后錘擊次數與東邊易打樁區域次數基本相當,處理效果達到期望值。同時也證明了對該土層打樁困難的問題原因分析正確,方案采取得當,處理深度及注水量計算合理。
4 結論
灰土擠密樁采用導桿式柴油打樁機成孔困難問題處理方案,在大幅度減少了打樁錘擊次數的基礎上,節約了打樁費用和打樁機械損耗,同時在一定程度上也消除了原土層的濕陷性。
參考文獻:
[1]中華人民共和國建設部標準《濕陷性黃土地區建筑規范》GB
50025-2004,中國建筑工業出版社,2004.
擋土墻一般有重力式擋土墻、衡重式擋土墻、鋼筋混凝土懸臂式擋土墻等,此類擋土墻具有開挖量大、造價高、施工工期長的特點。本人通過長時間的觀察,總結出一套經濟、適用的擋土墻施工方法。即利用預應力砼方樁的抗彎能力,抵擋土方側壓力(如圖所示)。施工工序包括預應力砼方樁的設計與制作、吊裝、運輸及堆放、就位與壓樁、土方挖除與清理、焊接拉結筋、支模并澆筑砼等。
下面,簡單介紹一下它的設計原理和施工工藝。
1.預應力砼方樁的設計與制作。
預應力砼方樁的設計,需根據現場實際情況,如土質情況、地下水情況、擋土墻高度情況等,綜合考慮。樁的斷面,可做成等腰梯形的形狀,這樣,可以使樁間砼形成內小外大的楔形,不會脫落;樁尖可做成120度尖頭,這樣可減小入土阻力,便于施工。樁頂可用5MM厚鋼板作保護,防止打樁過程中,樁頭被打壞。(如圖所示)
切土裝置,為50*5MM的扁鐵制作而成,長度C=a+2*50mm(a=方樁寬度)其作用有3個方面:
①在壓樁過程中,起導向、穩定作用。
②壓樁完成后,對樁間土起阻擋作用,便于樁間土的清理。
③可作為拉結筋的焊接連接點。
預應力砼方樁的設計長度應大于2倍的擋墻凈高度,斷面不應小于300*300MM,否則,其側向抗彎能力太小,易折斷。在預應力樁的設計時,需根據樁截面尺寸、擋墻高度、土質狀況、地下水情況等計算預應力受力筋的類型、直徑及根數,以保證在最不利的狀況下,樁受彎、剪力最大的部位,不會被折斷或剪切破壞為計算原則,其他鋼筋可按構造配筋。
最不利的狀況有:①坡頂有臨時堆物、堆土重載或有車輛動載,會加大土體的側向壓力。②長時間的下雨,土體含水量加大,容重增大、磨擦角變小,側向土壓力變大。③凍脹壓力,土體內含水在低溫下凝結成冰,體積膨脹,產生凍脹壓力。
砼澆筑應采用C40以上的高強細石砼,振搗密實,無露筋、蜂窩麻面、漏振等嚴重缺陷;同時,在制作時,應保證樁中心線的筆直度,防止在壓樁過程中,樁產生偏位或折斷。
2.吊裝、運輸及堆放
砼強度達到75-100%時,方可進行吊裝、運輸。裝車與堆放時,應采用2點支承,不得采用3點支承,支承點設在樁兩端30-50CM處,且受拉面朝下,多樁分層裝車時,支承點應在同一垂直線上,層數不宜超過3層。
3.就位與壓樁
在需壓樁部位打下樁位線,利用履帶式液壓打樁機,將樁吊至樁位點處,將樁頭對準樁位。樁身就位后,應檢查樁身是否有裂紋等缺陷,同時,應檢查樁的受拉面是否面對高土位方向,如果搞反了,樁就起不了擋墻的作用了。然后,采用履帶式液壓打樁機,對準樁頭打擊,將樁打入土內0.5-1M左右,校正垂直度,然后將樁打入設計深度。打樁采用高頻輕擊的方法,避免重擊給砼造成破壞。之所以采用履帶式液壓打樁機,是因為履帶式液壓打樁機對施工現場平整度要求較低,具有施工靈活、進退場費用及租賃臺班費用低、移動速度快、可打斜樁等特點,受到越來越廣泛的應用。
4.土方清理
樁打完一段后,可采用挖掘機,將多余土方挖除,底面可留有一定的坡度,不僅可防止樁腳積水,影響樁的抗側移能力。而且,可加大土內樁長,抵銷部分高位土對樁的側向壓力。
樁間土清理,可采用小型挖掘機或人工清理,清理后的斷面如圖所示。
5.拉結筋焊接、支模、澆筑砼
拉結筋可采用φ6的鋼筋,焊接在切土鋼片上,兩邊拉結筋可連在一起,間距不大于500MM。
在樁間支護模板,為了便于模板的安裝與加固,可在樁上預留一些鋼筋固定扣,模板加固木楞固定在鋼筋扣上,這樣,可以減少支模加固的人工與材料費用,而且,不易產生脹模。
【關鍵詞】工民建樁基工程施工技術應用
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
近些年來,隨著科技的進步,建筑施工技術也得到了長足的發展,特別是樁基工程的施工技術更是得到了很大的改變。而樁基作為工民建中一種常用的基礎形式,具有很強的承載力以及良好的穩定性,并且能夠解決土質欠缺地域的基礎施工問題,所以被廣泛的應用到了各類建筑的基礎工程之中。在現今的工民建工程中,樁的種類、樁基的形式以及設計施工方案等都得到了很大程度的發展。所以這就要求各施工企業在進行建筑施工的時候一定要準確的掌握各種樁基的結構特點以及施工工藝,從而進行正確有效的施工。
打樁機械的種類
在建筑工程中對于打樁機械的應用由于土質以及建筑的特別需要而有不同的種類。一般來講,在平常的建筑施工中打樁機械主要有下面的幾種分類:
1、柴油樁錘
柴油樁錘主要利用了燃油的爆炸來推動活塞,進而引起錘頭的跳動,夯擊樁頂。柴油樁錘法比較適宜打擊木樁與鋼板樁,且在較軟的地基上打二十米以下的一些混凝土樁為宜。柴油樁錘具有附樁架和動力設備之特點,而且也不需要施加外部作用力,它具有機架比較較輕、移樁便捷、打樁速度非常快以及燃料消耗少等特點;缺點在于樁架的高度有限,不太適宜軟土或硬土層打樁。
2、單動汽錘
單動氣錘以柱塞或者是氣缸為錘頭,在進行運動的時候以蒸汽為動力,然后讓錘頭沿著錘座進行上下的運動,沖擊打樁。一般來講,單動汽錘結構比較簡單,在落地的時候距離相對來說比較小,所以對設備以及樁頭不容易造成損壞。這種打樁機械由于打樁的速度快,沖擊力大,所以作業的效率也相對來說比較高。
3、靜壓力樁
靜壓力樁主要是使用了液壓樁或利用了樁架的自重及附屬設備重量,通過卷揚機牽引力傳到樁頂,然后將樁逐節的壓入到土層之中。靜壓力樁比較適用于軟土地基,打樁時不會產生振動,不會影響到鄰近的建筑結構或其他設備的正常工作,其它情況下就比較適合該種方法的使用。靜壓力樁可壓的截面為60 厘米× 60 厘米以下鋼筋混凝土,或者直徑為60 厘米以下的空心管樁;靜壓力樁具有無振動、對周圍環境無干擾、無需打樁設備以及樁配筋比較簡單和短樁可接等特點,因此易于運輸,而且還能節省鋼材;缺點在于對土地的狀況有一定的選擇性要求,若使用樁架進行壓樁,則需要一些搭架設備,其自重大且難以運輸和安裝。
4、落錘
落錘是由一塊鋼質重塊組成的,在使用的過程中用人力或者是用一些機械設備來做自由落體的運動,從而使得樁入土。一般來講,落錘的構造簡單,在使用的時候也比較方便,并且由于做的是自由落體運動,所以對于樁的沖擊力也比較大,能夠隨意的對距離進行調整,但是由于在運動的過程中速度比較慢,所以其打樁的效率也就比較低。
5、振動樁錘
振動樁錘主要是利用了偏心輪所引起的激振,并通過剛性聯結樁帽傳至樁上。一般而言,該中設備比較適合于鋼板和鋼管、長度在十五米以內的打入式灌注的打樁,同時也比較適用于粉質的粘土、松散的砂土、密實的粘性以及礫石地基。振動樁錘具有沉樁速度比較快、適用廣泛、施工操作安全簡易等特點,而且它能打擊各類樁,幫卷揚機拔樁,但是該方法不適于打斜樁。
6、射水沉樁
這種打樁機械是利用水壓力而進行的錘擊沉樁運動,由于其沖擊力大,并且打樁的效率高所以被所以可以用于堅硬土層的打樁,并且就設備來說不容易受到損壞,但是它也有自己的缺點,那就是會使得建筑物出現沉陷的狀況。這種打樁機械適用于大面積的混凝土以及空心的管樁,并且在土層方面適用范圍廣泛,既可以運用到砂石、礫石等堅硬的土層,也可以用于粗卵石等泥炭層的打樁,但是不能夠用于斜樁的打樁之中。
7、雙動汽錘
雙動汽錘主要是利用蒸汽和壓縮空氣所產生的壓力來舉起錘頭,令其自由下落去沖擊樁頂。該方法比較適合于打擊各類基樁,同時也可用在打斜樁。雙動汽錘壓縮空氣打樁法可在水下打樁,也可用于拔樁和吊錘打樁。一般而言,雙動汽錘具有沖擊次數多、沖擊力度大以及工作效率高等優點;其缺點在于設備比較笨重,而且不容易移動。
二、樁基的選擇
在進行樁基選擇的時候要注意的細節很多,稍有不慎就會造成很大的損失。在基礎設計與施工中,場地的地基條件是左右樁基礎形式、尺寸、支承方式、形狀、施工方法等的重要的條件,如何選擇基礎形式,選擇什么樣的施工方式、工藝、方法,以下有幾點小節。
1、對于硬質巖嵌巖樁,從目前國內一些設備總結來看,沖擊鉆優于旋轉鉆進。
2、持力層過深的話,對于人工挖孔樁很不利,首先是作業較困難,其次是成本較高,排水困難。
3、一些巖石風化物具浸水易軟化的特點,針對這一特點我們在對于預應力管樁選型方面就應考慮此問題。另外,在挖孔樁清底時,也要考慮該問題。
4、場地巖土工程地質條件對樁基礎施工的影響很大,不能很好的保障施工安全的同時,由于持力層埋藏太深所以很難發揮管樁的經濟優勢。
三、樁基的施工前準備
樁基的具體施工技術是根據工程的質量要求、施工地的地質情況等多種因素進行綜合考慮,其具體的施工流程大都包含以下幾個方面。
1、施工準備。
施工準備的工作量很大而且其包含的具體內容很多,在進行施工前,應根據具體工程的現實情況準備資金、聯系各項目的施工單位等。
2、測量放線。
依據施工圖和測量平面控制網進行樁位測放,然后將測量成果經過檢測、復測、報驗等程序進行鞏固,對樁位進行特殊的保護處理。
3、泥漿制作。
在施工過程中,除了可以自行造漿的土層外均應制備泥漿,泥漿往往是由水、土、純堿等按一定的比例混合而成。制備泥漿的指標如表1所示。在泥漿循環的過程中,應使用泥沙分離器來控制泥漿中的含砂率,為縮短時間可以用電子檢測器進行驗孔。
四、樁基工程中灌注樁的技術特點
1、測放樁位
根據設計院給出的設計仿真以及現場控制點的情況,準確的對現場樁位進行設計的設放,做永久性標記確保軸線幾點的科學無誤。對現場的地理條件以及地形進行分析,設置一些放樣的基點,設置適合地形的坐標形式,通過全站儀的使用讓基點準確,消除一些人工測量的誤差,把樁位的中心偏差控制在10mm以內。
護筒埋設
關鍵詞:沉管灌注樁 施工 問題 處理 檢測
沉管灌注樁是用振動或錘擊沉樁機將帶有活瓣式樁尖或鋼筋砼預制樁靴的樁管(上部裝有加料口),利用振動錘產生的垂直定向振動和錘、樁管自重、以及卷揚機通過鋼絲繩施加的拉力,對樁管進行加壓,使樁管沉入土中,然后放入鋼筋籠,邊向樁管內澆筑砼,邊振動拔出樁管,使砼在土中成樁。它能沉能拔,施工速度快,效率高,操作方便、安全;該樁在目前常用的樁型中費用最低。因此廣泛使用在工業與民用建筑中。
1 工程概況
某廠占地面積23.5萬m2,該工程基礎采用鋼筋混凝土沉管灌注樁,樁徑Φ377,樁長11m~24m不等,樁間距2m~3m不等,一期工程灌注樁總數為10897根樁,二期工程灌注樁總數為7282根樁,現已全部施工完成,有效地解決了復雜地質條件下地基的承載及抗拔的工程需要。本工程地質水文條件復雜多變,一般不宜采用沉管灌注樁施工,然而施工過程中,根據具體情況,采取了相應措施,并合理組織流水作業,在確保工程質量和工期的條件下,完成了施工任務。
2 工程水文地質條件及施工重點分析
2.1工程地質條件
根據工程勘察地質報告,本工程地質自上而下是一個軟一硬變化的土層。由土層分布情況表知,本工程地基土層分布復雜、不均勻,總體呈現軟弱狀態,且有的軟弱土層為厚度較大、對工程條件靈敏度較高的淤泥和流塑狀粉質粘土等。因此,樁基施工時應制訂質量保證措施,并經試樁成功后方可實施。
2.2樁基施工重點分析
本工程樁基設計按摩擦樁考慮,所以沉管灌注樁的施工應以樁長控制為主,貫入度控制為輔。并針對上述軟弱土質條件,施工時要重點防止樁身斷裂、夾泥(砂)和樁身縮徑等,以及防止在沉樁時地下水進入樁管,在成樁過程要根據不同土層條件,嚴格控制振動時間、拔管速度和混凝土攪拌質量,以確保沉管灌注樁在軟土地基條件下施工的工程質量。
3 鋼筋混凝土沉管灌注樁施工
3.1工作量及施工布置
本工程一期共施工鋼筋混凝土沉管灌注樁10897根。具體各工程單體部位為:輻流池2座,打樁1300根;二沉池8座,打樁3184根;生化池2座,打樁4794根;接觸池打樁648根。二期共施工鋼筋混凝土沉管灌注樁7282根,主要包括4座二沉池,2座生化池,接觸池及排放泵房等。一、二期共施工沉管灌注樁達18179根。對輻流池、二沉池(48m~52m直徑)的圓形池,打樁必須先從池子中心開始,所以先安排l臺樁機從中心部位逐圈向外施工,待有足夠的作業面時,再進入l臺樁機,2臺樁機各從相反方向,由內向外逐圈打樁。樁機的投入按上述原則,先施工單體樁數量多的項目,后施工單體樁數量少的項目,由于采取了上述施工原則和流水施工的程序,從而確保了工期要求。
3.2振動沉管灌注樁施工
沉管灌注樁屬隱蔽工程施工,針對軟弱土層的具體條件和沉管灌注樁施工特點,施工前進行了試樁,取得經驗后,才正式樁基施工。施工過程中重點抓好樁位測定、樁尖埋設、樁機就位、振動沉管、鋼筋籠制作與安放、混凝土攪拌及振動拔管等工序的施工及相應的技術措施。
(1)樁位測定根據甲方提供的施工測量控制網GPS1~GPS2,先測設軸線控制網,在不受打樁振動影響和土體變形影響的地方設置軸線控制點(打入木樁為控制樁并妥善保護,每2天作一次系統檢查)然后按樁位平面圖進行樁位放樣和地面標高測定,打入樁位標記。
(2)樁尖埋設。按已驗收合格的樁位標記埋設預制樁尖(參照蘇G9701《鉆孔灌注樁、沉管灌注樁圖集》規定的尺寸要求),樁尖埋設應由質檢員、測量員會同甲方、監理驗收合格后樁機方可就位。
(3)樁機就位。樁管在豎立之前,由施工員、質檢員與甲方、監理檢驗樁管外徑、有效樁管長度,確保有效樁管長度符合設計入土深度和樁長要求。
(4)振動沉管。振動沉管前,機(班)長再次檢查樁機就位是否準確,是否平整穩固,并測量下料口到沉管底的長度,作為控制樁長的依據。振動沉管過程中可用收緊鋼絲繩加壓以提高沉管效率,用收緊鋼絲繩加壓時,應隨樁管沉入深度時調整離合器,防止抬起樁架發生事故。振動沉管過程中,應始終保持樁管垂直下沉,發現偏斜時應立即調平樁機,樁管不垂直不得繼續沉管。當地下水位較高時,為防止地下水進入樁管,在沉管入土一定深度時,應灌入封底混凝土約0.2m。
(5)混凝土配制、攪拌。原材料進場,現場有材料員,質檢員負責驗收并按照規范要求,取樣檢測合格后方可使用。并通過具有一級資質的試驗室,進行C25級混凝土配合比配制,混凝土每立方材料用量為水泥370kg、砂子740kg、石子1147kg、水200kg。
施工過程要根據砂、石的含水率,適當調整混凝土施工配合比。每天每臺機做一組混凝土試塊,標明制作日期和代表樁號,養護28天后送實驗室檢測抗壓強度。
(6)間隔沉樁和邊振動邊沉管邊連續灌注混凝土成樁。為防止相鄰樁機施工時,相互擠壓出現樁身斷裂,施工樁采取跳樁間隔打樁。打樁時采用邊振動、邊沉管、邊澆筑混凝土的施工方法。一般土層拔管提升速度不宜大于1m/min,軟弱土層中拔管提升速度應控制在0.6mm/min~0.8mm/min,軟硬土層交界處拔管提升速度還要相應降低;在振動拔管過程中,要檢查管內混凝土下降情況,并及時用吊斗通過灌注漏斗向樁管內補灌混凝土。樁身混凝土必須連續灌注,其充盈系數一般土質為1.1,軟土要求不小于1.2。當達不到1.2時,應檢查原因重新復打;如充盈系數小于1?0時,應全長復打,直至充盈系數大于1.2為止(即施工中實際使用混凝土量與理論使用混凝土量之比大于1.2)。
(7)鋼筋籠制作與安放。根據設計圖紙要求,制作鋼筋籠,檢查鋼筋規格、焊條規格、品種是否符合要求,焊接方法、焊接長度、焊縫的外觀質量,并用鋼尺丈量檢查主筋、箍筋的制作偏差是否合格。鋼筋籠安放一定要控制成品的保護,由于鋼筋籠較長,安裝時人工抬運至機架附近,在樁頂端焊吊筋,由樁機起吊,鋼筋籠放入管中要垂直緩慢安放,到達標高后要檢查確認達到設計位置后再澆混凝土。
4 施工中遇到的問題及處理
由于地理環境(四面臨水)和地質條件影響,施工中曾出現過下列問題。
4.1管中進水
在1#群生化池施工中,曾發生沉管過程中管中進水,尤其東側南北方向當沉管沉到21m時管中就進水,先后采取:二次封底、空中加料、復打(二次復打可以部分解決問題,但由于鋼筋籠無法下到樁底,影響樁的抗拔力和承載力,從而影響到樁的質量而不能采用)等措施,但處理效果不理想。為了保證樁的質量達到設計要求,滿足抗拔力需要,經設計部門同意,采取加大樁徑(將此處Φ377樁變更為Φ426樁),縮短樁長的措施,從而解決了沉管過程中進水的問題。
4.2樁頂下沉
在細格柵工程樁施工中,發現灌到地面的樁頂,突然出現混凝土下沉并冒漿等情況。針對上述問題,經多方研究,并經設計部門同意,改為潛水鉆孔灌注樁進行施工,樁徑由Φ377改為Φp600,從而解決了土的液化和樁頂下沉的問題。
4.3樁長控制
在鼓風機房及變配電間樁基施工時,由于所處位置地質條件較好,打樁過程中,經長時間錘擊,仍然不見樁管下沉,樁長仍然未達到設計的要求,后經設計、監理現場檢查分析,同意此處沉管灌注樁按貫入度控制進行驗收。
5 樁的檢測
樁檢測一期、二期工程由檢測公司檢測,所有工程樁根據設計要求按20%樁數抽檢樁身質量(即低應變檢測),并抽檢部分樁作受壓垂直荷載試驗、抗拔荷載試驗,和高應變對比檢測試驗。
二期工程小應變的測試采用FEI-C5樁基檢測儀進行了測試,該儀器采用反射波法進行檢測,能準確地反映出所檢測的樁身質量是否合格。大應變的檢測采用PDA-PAK型打樁分析儀進行了測試。該儀器為美國研制的高科技儀器,可直接提供樁的完整性、樁的極限承載力等數據。
檢測結果表明,施工的工程樁全部達到預期目的,不管是單樁豎向承載還是單樁抗拔承載均滿足了設計要求,樁身質量良好,混凝土試塊表明樁身混凝土C25強度等級達到設計值,復合地基的強度和承載綜合能力能滿足設計要求,樁的質量均驗收合格。
6 總結
針對該廠軟土地基條件,精心組織、合理施工,一、二期共施工沉管灌注樁18179根,通過檢測驗收,均達到設計要求,經總結有如下幾點體會:
(1)在軟土地基條件下,沉管灌注樁的施工控制混凝土和易性、密實性、樁頂標高、浮漿厚度、充盈系數等,是控制樁質量的關鍵。
(2)在軟土地基條件下,施工沉管灌注樁,設計采用摩擦樁,施工時應以樁長為主,貫入度為輔。在土質情況良好的條件下,根據具體隋況,經設計同意,也可以貫入度控制進行施工和驗收。
關鍵詞 :PHC樁 施工過程 質量控制
中圖分類號: O213.1 文獻標識碼: A
一 錘擊法施工的特點
1 采用柴油錘錘擊法施工管樁,由于設備重量輕,對施工場地的土質的地耐力的要求低,通過性能相對較好,特別適應在軟土地區施工。
2柴油錘整機重量輕,運輸方便容易,并且進出場費用低。
3柴油錘施打管樁無比邊樁,在基坑中施工可減少土方開挖工作量,節約投資。
4 柴油錘施打管樁由于有沖擊載荷,管樁的樁頭容易打碎,管樁損耗較大。
6 由于柴油錘施工時噪音大,液壓錘已在我國逐步開始生產和應用,但我國生產的液壓錘數量較少,價格也較貴,目前還不能代替柴油錘。
二 實例工程概況
臨港工業區天保住宅公寓項目樁基工程包括38#社區中心、39#商業一、40#商業二,本工程±0.000相當于絕對標高3.900m(大沽高程),抗震設防烈度為7度(0.15g),IV類場地,抗震等級為三級,地基設計等級為丙級,本區標準凍深為0.6米。工程樁樁型為PHC A500 100 11 12,總長為8860m樁頂錨入承臺100mm。樁端進入⑧2層,該層土為褐黃色,中壓縮性粉質黏土。樁身混凝土設計強度等級為C80,主筋的混凝土保護層不小于35mm。
本工程工期短,任務重,場地較軟,施工難度大,針對這些問題,在施工前制定了施工工藝流程方案,選擇了打樁機具,同時取得了監理和業主的認可。
測量放線定樁位樁機就位 樁機起吊樁管 核查復核樁位 調整樁機水平 調整樁管垂直度 打樁焊接接樁 打樁 收錘停打 移至下一樁位
三 、施工過程
3.1測量放線
3.1.1布平面控制網與標高控制網
了解施工部署制定測量放線方案,從施工流水段的劃分、開工次序、進度安排和施工現場臨時工程布置情況等方面,了解測量放線的先后次序、時間要求以及測量放線人員的安排,根據現場施工總平面布置與各方面協調,選好點位,防止事后互相干擾,以保證控制網中主要點位能長期穩定地保留,制定切實可靠的測量放線方案,根據場地情況、設計與施工的要求,按照便于控制全面又能長期保留的原則,測設場地平面控制網與標高控制網。
3.1.2測放樁位點
打樁前根據設計圖紙對高程點和控制點進行測量放線工作,首先進行室內計算,由兩人同時進行,經復核無誤后進行現場樁位的放線,根據復核好的控制點,在現場四邊進行復測,經復核準確無誤后,在縱橫軸線控制點上標出各軸線的編號,根據軸線與樁位的關系,采用經緯儀運用極坐標的方法放出樁位,插入φ8鋼筋作為樁位標記,并在鋼筋上涂上醒目的紅油漆,周圍以白石灰劃圈,以保證打樁時不易搞錯,放出的樁位需經甲方監理復核簽認后才可施工。
3.2 沉樁
3.2.1樁機的選擇
錘式打樁機適宜的地層主要有堅硬的粘性土層;密實的碎石土層;密實的沙土層和粉土層;較厚的全風化巖層;強風化巖層,而施工現場土質為中壓縮性粉質黏土,因此選擇錘擊法進行施工。
3.2.2吊樁
根據現場測量技術人員所放的樁位標記以及制定好的打樁順序,將樁機就位,起吊預應力高強混凝管樁,起吊管樁后,通過人工將樁體就位、對中,樁機通過啟動縱向和橫向行走油缸,將樁尖對準樁位,開動壓樁油缸將樁體壓入土中1m左右后停止壓樁。
沉樁時為保證樁體垂直,施工現場宜采用兩臺經緯儀或兩個線錘約成90°設置以保證樁體的垂直度偏差不能超過0.5%。
3.2.3 接樁
接樁采用鋼端板焊接法,樁端頂距地面高1米左右進行接樁,接樁前先將上下端板表面用鋼刷子清刷干凈,坡口處刷至露出金屬光澤,接頭焊接采用二氧化碳保護焊,焊接層數不得少于兩層,內層焊渣必須清理干凈后方能施焊外一層,焊縫應飽滿、連續,且根部必須焊透,施焊由兩個焊工對稱進行。焊接樁體完畢后自然冷卻8min后進行樁體接頭防腐處理:
⑴.防腐涂層:環氧脂底漆打底,厚度為20μm;
⑵.底漆一遍:環氧瀝青底漆涂層,厚度為60μm;
⑶.面漆二遍:環氧瀝青防腐涂層,厚度為100μm;
3.2.4送樁
防腐涂層處理完畢后,等待面漆晾干后立即進行沉樁,沉樁至樁頂接近地面而未達到設計標高時采用專用送樁器進行送樁,在送樁的過程中由測量人員對樁頂標高進行控制,直至符合設計標高滿足設計要求的貫入度為止。
四 施工完成、質量驗收
在2010年9月底在短短的25天完成臨港工業區天保住宅公寓樁基工程8860m預應力高強混凝土管樁施工,靜載試驗所測5根工程樁單樁豎向抗壓極限承載力值均滿足設計要求,低應變動力檢測試驗結果顯示Ⅰ類樁比例達到95.66%,Ⅱ類樁比例為4.34%,無Ⅲ類樁和Ⅳ類樁,因此該工程的工程樁樁身完整性滿足設計使用要求,取得了業主和監理的認可與好評。
五 施打管樁注意事項
1 重視樁帽及墊層的設置
樁帽的結構 尺寸以及墊層的厚薄軟硬,對打樁施工的順利與否 工程質量的好壞關系十分密切,所以必須引起重視。
樁帽應有足夠的強度剛度和耐打性。樁帽宜做成圓筒型,套裝頭用的筒體深度為35-40cm,內徑應該比管樁外徑大2到3厘米。
2 自始至終保持樁身垂直,力戒打偏
建筑中使用的管樁,大多數是直樁。施打直樁時,要求樁身在施打過程中自始至終保持鉛垂狀態,這不僅是為了保證成樁的垂直度,也是防止管樁受偏心錘擊而被幾歲的一條重要是施工控制措施。所以打樁時樁錘 樁帽和樁身中心線應重合。
3要保證管樁接頭的焊接質量
接頭質量好壞關系得到整根質量的好壞。從我國各地生產的管樁產品來看,幾乎全是電焊接樁。電焊接樁時,可用手工電弧焊或粉芯焊絲自我保護自動焊。焊接時電流強度應該與所用的焊機和焊條像匹配,焊接應該對稱 ,分層 均勻 連續進行,焊縫應連續飽滿。若在大風天施工和雨天施工,應該有可靠的防風 防雨措施。在冬季0度以下天氣中施工,應采取防風和預熱措施,預熱可用氧乙炔火焰均勻的烘烤。使母材溫度達到36度以上才進行施焊。
五 施工總結
⑴、樁身混凝土必須達到100%設計強度,并且蒸汽養護后在常溫下靜停3天后方可沉樁,否則會產生樁身開裂壓碎等質量問題;
⑵、沉樁設備類型、錘的噸位要根據現場地址情況進行合理選擇,否則會在施工中產生沉樁困難,達不到設計標高的現象;
⑶、壓樁施工時一定要將樁機大身調平,插樁時用兩臺經緯儀或兩個線錘在互相垂直的兩個方向校正樁體垂直度從而防止樁位產生較大的偏移或傾斜,接樁時使樁體上下節保持順直,保證中心線偏差不大于5mm,節點彎曲矢高不大于樁身的0.1%;
⑷、樁體焊接接頭處焊縫應飽滿、連續,分層施焊,每層的焊渣必須清除干凈方能焊下一層,在焊接過程中采取一定的措施從而減少焊接變形,焊接完成后自然冷卻方可繼續沉樁,若接樁間歇時間不夠將嚴重影響焊縫質量;
⑸、在管樁接頭的防腐處理上一定要嚴格把關,按照防腐措施要求進行處理,以免接頭金屬部分露于土中,從而產生腐蝕。
通過本工程的施工,總結出預應力混凝土管樁(PHC樁)施工的技術總結,增加了我公司的施工經驗,能夠更好的適應當今的樁基工程的發展方向,為今后的樁基施工奠定基礎。
參考文獻:
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關鍵詞:高樁式碼頭 設計
中圖分類號:U656 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)07(c)-0044-02
深水碼頭有許多重要的結構形式,開敞式高樁墩式碼頭是其中極為重要的一種,無掩護河域是其建設的主要地點,同時大型的內河碼頭也是其建設的常地。波浪和建筑物的相互作用、結構空間受力分析等均是在設計開敞式高樁墩式碼頭時需要計算的方面,目前相關方面尚沒有完善的設計理論。本文就開敞式高樁墩式碼頭為例,對高樁式碼頭設計的若干問題做如下探討。
1 高樁碼頭工程的經驗教訓
(1)設計樁長過大,在工程實施的過程中大量截樁,浪費極大,造成這一現象的原因是相關人員不太清楚地質條件,事前沒有做相關試樁炎癥,沒有足夠的相似地質條件的沉樁經驗等;(2)樁的抗拔、抗壓承載力不足,造成這一現象的原因是水平力長期作用于樁基結構,受到沉樁能力的限制等。比如,鎮江老碼頭工程,上部結構直接承受著土壓力,導致在使用的過程中結構不斷開裂和位移,對碼頭的耐久性及正常使用帶來了嚴重的不良影響;(3)負摩擦嚴重影響著樁基碼頭。比如,上河港早期建成的一些碼頭,其堆場具有較大幅度的沉降,造成這一現象的原因是樁基具有較小的入土深度,而碼頭后方具有較大的回填作用,這種情況導致負摩擦力在碼頭樁基產生,從而使樁基沉降,上部結構開裂和位移,對碼頭的耐久性和正常使用帶來嚴重的不良影響。斜樁(指向碼頭后方)或直樁(緊鄰檔土結構)或樁帽開裂是最為常見的不良影響;(4)邊坡缺乏足夠的穩定性,損壞樁基。造成這一現象的原因是沒有恰當地處理地基。常見的情況是上部結構在邊坡位移后開裂,嚴重時樁基在邊坡失穩滑動的作用下被破壞;(5)在沉樁過程中出現短樁,破壞樁基局部等情況。造成這一現象的原因是預應力方樁在缺乏穩定質量的樁基的作用下偏心,同時局部混凝土的強度也嚴重不足,偏心錘擊或水錘錘擊在沉樁設備工作狀態不穩定的情況下發生;(6)樁基為形成整體就被臺風破壞。造成這一現象的原因是在施工過程中沒有給予防臺風工作以充分的重視。施工船舶撞擊、波浪流作用等均會損壞樁基;(7)碼頭具有過小的縱向剛度和過大的位移。造成這一現象的原因是縱向叉樁沒有被布置在結構端部段等窄短的受力平臺段,同時橫向叉樁的平面扭角又沒有得到合理的布置等;(8)混凝土在和河水環境的作用下過早開裂,結構使用年限很短,遠遠達不到設計要求。造成這一現象的原因是混凝土缺乏足夠的輕度密實性、鋼筋具有過小的保護層、接頭混凝土具有較差的質量等[1~3]。
2 開敞式高樁墩式碼頭設計過程中存在的問題
某開敞式引橋是設計主要控制荷載,具有較強的波浪力,設計波高是10.4 m。給予結構的使用和耐久性要求的有效滿足以充分的重視是原設計的主導思想,將出發點設為以維護、將試用期維修減少到最低限度,在開敞河域引橋結構的設置過程中,我們可以運用預應力混凝土梁結構,引橋的跨度設計為40 m即可,本引橋共有18跨,也就是720 m,然后分別布置這18跨對應的河上墩臺,用三根梁高為2.0 m的預應力混凝土T梁將這些墩臺連接起來,從而在一定程度上對引橋的跨度設計形成制約機制,使波浪作用于引橋上部結構混凝土梁的范圍得到極大程度的增加。突出山嘴是工程的地點所在,該山嘴沒有任何掩護,春季時具有較好的河況,但是多霧天氣,夏季時具有較強的涌浪,冬季時具有較大的風浪,從而促進了打樁船有效工作天數的極大程度減少。在項目實施的過程中,波浪在很大程度上會對沉樁造成不可避免的影響,打樁船很難順利打樁,即使是能夠打樁,也極易打卷樁頂,對正常沉樁造成嚴重的不良影響。此外,在施工過程中,高樁碼頭極易發生結構位移。今后設計、施工中亟待解決的一個重要問題就是尋找出是什么原因造成了碼頭的橫向水平位移、應該采取何種預防措施、怎樣有效控制沉降等。在對試樁進行沉樁之后,打樁船自始至終處于待工狀態,造成這一現象的原因是其沉樁效果不良,且靜載試樁承載力也不佳,遠遠達不到設計的相關要求,而海況在很長時間內都沒有得到有效的改善。這就告訴我們,要想使打樁船沉樁有效滿足設計及工期等的要求,一個極為必要的條件就是有優良的海況。
3 河上平臺沉樁方案
為了對河上風浪的不良影響進行有效的預防和避免,促使項目施工進度的有效加快,可以在打樁和上部結構施工時采用兩座配置有液壓打樁錘和吊機的升降式打樁平臺,其中一座是大型打樁平臺,采用專門設計和制作的打樁導架,將其固定在河上之后,將系攬墩的基樁搭設起來;另一座是中型打樁平臺,必要時需要對其進行改造和堅固,然后對引橋墩和工作平臺的基樁進行打設,打設時可以采用在平臺上固定的專門打樁導架。在進行平臺移位、起錨、拋錨等作業時可以運用拖輪、錨挺配合。還可以采用包括樁錘、液壓驅動系統等一套HHK-12和一套HHK-9液壓打樁錘配合打樁平臺打樁。將在河上工作地點固定好的打樁平臺提升到波浪不會對其造成不良影響的高度,使沉樁質量得到切實有效的保證;另一方面也可以將良好的工作條件提供給平臺工作人員。有縱向樁和橫向樁布置在每個引橋墩上,打設平臺的一個位置時墩臺正面;另一個位置是墩臺側面,需要進行再次的移位和升降。由于平臺的升降在平臺支腿結構弱于平臺本體的情況下極易受到波浪和水流力作用的直接影響,因此應該嚴加控制風浪,只有這樣才能順利完成平臺的升降和移位過程。在開敞的、具有較大波浪的海域中,這是升降式打樁平臺工作的一個弱點。其他設備賴以發揮作用的必要條件就是平臺能夠就位打樁,而順利打樁也能對工期進行有效的控制。
4 高樁式碼頭優化設計措施
4.1 減少施工工程量
運用預應力混凝土T梁建40 m跨度的原引橋,使原引橋的耐久性得到切實的保證,盡量不要采用鋼結構,以對給維護帶來各種不必要的麻煩的情況進行有效的預防和避免。但是,樁基的工程數量和上部結構的工程數量、材料費用會在引橋跨度低于40 m的情況下增加,施工時間也會被無限制地延長,這是由墩臺數量增加、平臺移位及打樁數量增加造成的必然結果,造成不可彌補的巨大經濟損失。如果將原有的沉樁工藝用平臺和大批配套設備替換掉,那么就會明顯破壞小跨度引橋方案的合理性,這樣會在一定程度上增加工程費用,延長工期等[4]。因此,施工方應該盡量運用大跨度的結構方案,因為該方案是和引橋的特點相適應的,比如,需要面對較大的波浪力、本身具有較小的使用負載、設備資金投入和基礎造價較高、工期較緊迫等。要想使墩臺和鋼管樁數量和平臺就位次數明顯減少,最大限度地縮短工期,可以將墩臺的寬度增加到80 m[5~8]。
在施工過程中應該避免設置上部結構為預應力混凝土結構,大跨度鋼結構應該成為其上部結構設置的首選,并采取必要的措施加強防腐工作,只有這樣才能有效配合大跨度結構方案。運用原來54條預應力混凝土梁的1/6的鋼結構,雖然需要加大安裝的起重船,但是能夠促進安裝數量的顯著減少和工期的有效縮短。將上部結構設置為大跨度鋼結構,預應力混凝土T梁的高度明顯高于只有0.3 m高的結構下弦桿的高度,通常情況下上部結構不會受到波浪的不良影響,同時剛結構所具有的抗沖擊力是極強的,結構的安全能夠在這種情況下得到切實的保證。
4.2 抓住有利河況的時機
如果開敞河域的河況較為惡劣,則應該時刻把握河況良好時的時機,從而將一個墩臺的施工問題有效解決掉,否則將會使工期延誤1天以上,施工方就需要付出極大的代價[9]。監理工程師在施工的過程中應該充分重視各方面的緊密合作關系,處理好業主、施工方、設計等各方面的關系,將富有成效的意見和建議及時提出來,將全部工作的中心設為打樁,從而良好保護設備,避免被損壞;最大限度地合理應用材料,避免材料浪費造成后續施工材料不足的現象;督促相關人員積極有效地開展工作,不因個別人沒到場而耽擱工期等。堅持定期觀察河況并注意天氣變化,把握好夏季到夏初的有利時機,從而按期完成平臺的移位就位、安裝、沉樁等工作[10]。
4.3 其他優化對策
(1)由于原設計布置中具有過大數量的直樁和過少數量的叉樁,同時靠泊船舶也會在一定程度上對泊位工作平臺產生撞擊作用,因此可以用2根直樁和1對叉樁替代原有的4根直樁,使2對叉樁分布于每個排架上,從而將船舶撞擊力過大的問題很好地解決掉;(2)有礁盤分布在防波提部分,具有較大的地形起伏和較復雜的變化,在這種情況下可以將成片礁石直接利用起來,將其作為防浪墻的基礎,將錨桿打設在其表面之后對防浪墻進行認真細致的澆筑,從而最大限度地減少工程量。用礁石將護面結構直接構筑起來,然后將支護結構設置在扭王塊的邊緣部位,這些扭王塊是在礁盤上分布著的,從而對扭王塊的失穩或位移進行有效的預防和避免。經實踐證明,該優化設計方案中結構、工程費用及效果等均是符合實際且令人滿意的;(3)有很多不利情況存在于墩臺位置的設置過程中,比如,巖體破碎、巖體前方坡度過陡等,而相鄰處的一塊突出的花崗巖,可以作為19#墩臺的基礎,這是因為其具有完整的整體結構和較為龐大的體積。同時還需要將引橋和管線的一個小角度做一下改變,只有這樣才能很好地配合上述移位,同時也不會對使用和施工造成不良影響;(4)由于斜樁是本工程的全部樁基,在沉樁的過程中運用液壓錘直接套在斜樁上,松開接近設計標高后的包裝器。在錘擊過程中,由于樁身會發生搖晃,不可避免會造成錘擊偏心的現象,因此會造成動態監測數據的一些誤差,是樁錘貫入能力受到一些工程技術人員的不信任。我們可以在打樁平臺接近原工程試樁位置時驗證樁錘,復打驗證直樁。如果在復打開始時,達到了10瀏對擊的試樁貫入度,打進1 m后仍然無法終錘,那么則可以認為樁錘能力和沉樁控制標準是符合要求的。
5 工程效果
運用上述優化設計措施涉及的高樁式碼頭具有令人滿意的效果,工期得到了極大的縮短,工程費用也得到了最大限度的降低,調整方案及時可行且極易實施,得到了各方面的普遍認可。設計單位針對工程實際情況對上述優化措施進行了更進一步的優化,在條件允許的情況下將每個墩臺的樁數去掉了2根,同時將原有的混凝土立柱用鋼管支柱替換掉,使工程費用得到了進一步的減少,更加有利于施工的設計效果,在各方的共同努力下,施工任務最終順利按期完成。
總之,上部結構的設計受到樁基的選型的直接而深刻的影響,施工方必須依據實際地質情況、工期要求及施工機等將合理的樁型選擇出來。將集裝箱起重機放置在碼頭岸邊時,軌道梁的極限承載力明顯大于其作用效應組合值,安全儲備很大,安全使用的要求完全能夠得到有效的滿足。但是在一些工況下,衡量負彎炬的極限承載力得不到其作用效應組合值的有效滿足,這時就應該在使用之前加固,只有這樣才能使使用安全得到切實的保證。作為工程設計者,我們應該積極總結經驗教訓,然后采取有效措施順利完成高樁式碼頭設計。
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【關鍵詞】樁基工程;施工技術;問題;成因;對策
引言
樁基礎是土木施工人士在軟弱地基條件下,建造建筑物的一項突破性進展。作為深基礎的經典形式,樁基礎在性能上具有承載能力強、沉降量均勻、沉降穩定時間段、穩定性好、抗震性能優良等特點。憑借如此優質的特性,樁基礎在近幾年的建筑工程中得到了相當廣泛的應用,尤其是在地質條件較差的軟地基上,各類建筑構造都很依賴樁基礎。然而,受到樁基劣的地質條件、隱蔽工程較多等特點的約束,造成樁基工程的施工質量一直不夠穩定,工程質量事故時有發生,給生產安全帶來了很多不穩定因素,給施工單位帶來了嚴重經濟損失的同時,還對工期產生了嚴重的影響。
1、樁基礎施工技術中常見的質量問題
經過近幾年對于施工技術的整理和各工程事故的原因總結,樁基礎施工技術中的常見問題主要體現在以下幾個方面:測量工程誤差過大,放線過程存在錯誤,導致樁位跟圖紙設計出現差異,輕者出現返工,漏樁現象,重者將會使得整個建筑物發生錯位現象;單樁的承載能力由于土質的影響可能造成承載力比設計值低,給樁基的穩定埋下安全隱患;在施工過程中,由于打樁過程的不規范或者樁機存在問題,造成樁在打入過程中豎直方向發生傾斜,導致單樁發生不了建筑功效;預制樁接頭在混凝土建筑過程中出現接頭斷裂或脫離,大大降低承載能力;人為失誤造成斷樁現象,關注混凝土施工過程比較復雜,稍有不慎就會出現失控現象。
發生斷樁事故;灌注樁的樁頂標高達不到設計要求,造成這種情況的直接原因,一方面是施工過程控制不夠嚴格,在混凝土現澆時沒能達到設計標高,另一方面,雖然在表面上達到了設計標高標準值,但是由于樁頂混凝土存在較厚的浮漿層,在清理完成之后,樁頂標高就會偏低。除此之外,諸如離析、樁身夾泥、混凝土強度達不到設計要求、鋼筋籠錯位變形等現象也是樁基施工技術中比較常見的質量問題。
2、造成樁基施工技術中部分問題的原因
2.1 樁的承載力低于設計值的原因
樁的承載能力是樁工程功效中比較重點考量內容,造成承載力低于設計值的主要原因是樁的沉入深度不足或者樁深雖然達到了預定深度,但由于地質條件出現差異,未能進入設計規定持力層。還有最終的貫入力度過大、地質部門提供的地層剖面和地基承載力相關數值不準確或不全面,都會引發承載力不足。另外,諸如樁在打入過程中傾斜程度過大、中間出現斷裂等原因,都會導致單樁的承載力下降。
2.2 單樁出現傾斜角度過大的原因
預制樁的質量達不到相關標準,樁頂出現傾斜或者樁尖端發生變形導致形狀不正,是樁出現傾斜的最主要原因。除此之外,形成單樁傾斜的原因還有:打樁機在安裝中不夠正規,與地面的角度不垂直,導致初始就存在打樁傾斜角度,在打樁過程中出現暫停現象,重新啟動機械施工時,若機器調整不當,就會出現角度的傾斜;樁錘和樁身在豎直方向上不在同一條直線上,中心線不重合就會在錘擊過程中產生偏心;在打樁過程中遇到體積較大的堅石或障礙物,沒能進行適當的處理,強行進行打樁施工;樁與樁之間的間距過小,加上打樁順序不當,會對土層產生強烈的擠土現象,使得打樁過程中受到橫向側移。另外,若想保證樁在施工過程中不出現傾斜現象,良好規范的基坑開挖環節也是其重要的保障環節。
2.3 斷樁形成的主要原因
除了樁傾斜角度過大,最終導致樁身斷裂的現象之外,還有三方面的原因會導致斷樁的形成。首先,樁在施工過程中的堆放、起吊和運輸支點位置選擇不當,吊點出現偏差都會導致樁在打入之前就存在質量隱患,在強錘擊的作用下難免出現裂痕,最終形成斷樁現象。其次在打擊過程中,樁身的扭曲程度超出控制范圍形成斷裂,這種扭曲主要是在樁制作過程中鋼筋存在彎曲或者細長的樁身在打擊過程中遇見堅硬的石塊或土層,強大的沖力產生彎曲。最后,錘擊的次數控制不當,過多的錘擊數會導致原本設計強度的樁錘擊過重,設計貫入度不足,導致錘擊過度,樁身斷裂。
2.4 樁接頭斷離和樁位出現偏差的原因
在某些特殊的施工過程中,樁的設計長度比較長,受到施工工藝的限制,樁通常在預制和沉入過程中采用分段處理的手法進行。各段時間,通過鋼制的焊接連接部件實現樁的接頭,由于不是一個整體的樁身,所以這種樁的接頭經常會出現斷離的現象,其誘因主要是上下兩部分樁的中心線沒有達到重合或者裝接頭施工質量不達標,焊接尺寸不足等。而樁位的偏差原因相對比較單一,多半是由于測量放線中存在的差錯或沉樁工藝存在缺陷造成的。
3、樁基施工技術常見問題的處理方法
在樁基工程施工過程中,一旦遇到質量問題,施工單位不得自行完成處理和整治工作,必須上報監理部門和承建單位,連同設計單位和地質勘探部門進行綜合的分析和探討,制定出正確的處理方案,經多次審核通過之后,由設計單位設計修改通知。在保證事故處理方案安全可靠、經濟合理、不影響工期并能夠有效對未來施工提供方面作業條件的基礎上,充分考量在事故預防和高進措施方面的可行性,保證已完成工程不構成損害的同時,對于后續的工程工序要有積極的影響。例如,在事故發生之后,選擇補樁的方式進行處理,要充分考慮會不會損害混凝土強度不足的周圍臨近樁,防止在一方面事故得到處理的同時,為另一項事故埋下了安全隱患。從技術的層面出發,常見的處理方式有:補沉法。在樁的入土深度嚴重不足,土體自身原因導致土體隆起,最終將樁上抬時,會采用補充沉降的方法解決;補樁法。采用這種方式進行補救,首先要將設計單位、監理單位和承建單位的意見進行總結,制定出合理的補樁方案,在設計單位出具補樁方案之后進行補打。這種方案由于投入的資金較大,會嚴重拖延工期,因此通常會在迫不得已的情況下考慮使用;糾正偏差法。在樁長比較短的情況下,若樁身發生了可控制角度內的傾斜,但未發生斷裂現象或者由于基坑開挖造成的傾斜,可以采用局部進行開挖之后,利用千斤頂進行偏差校正;擴大承臺法。原設計的承臺平面尺寸滿足不了規范規定的構造要求。可用擴大承臺法處理。考慮樁同作用。當單樁承載力達不到設計要求,需要擴大承臺并考慮樁與天然地基共同分擔上部結構荷載。樁基質量不均勻,防止獨立承臺出現不均勻沉降或為提高抗震能力。可采用把獨立的樁基承臺連成整塊,提高基礎整體性或設抗震地梁。
4、結語
綜上所述,隨著人們對于生活居住環境要求的不斷提高,建筑物對于施工技術的重視程度也達到了前所未有的高度,在一代又一代建筑工作者的努力之下,樁基工程施工技術逐漸得到完善,逐漸在建筑的歷史舞臺上擔任起重要的責任,各施工單位都開始對這項技術進行了深入的探討和研究,投入了大量的經歷總結相關的施工經驗,事實也證明,樁基技術在解決一些特殊地質條件的地基工程中,確實發揮著無可替代的功能和作用,樁基工程施工的質量直接關系到整個建筑物的工程質量,因此在樁基施工過程中要嚴格按照施工標準進行,在完全掌握各種意外情況的應對措施的同時,及時對可能產生質量事故的安全隱患進行妥當的處理,制定相關的解決對策。
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Practical results in waterway regulation engineeringshow that, compared with the steel pipe pile cofferdam filling cofferdam, has the advantages of fast construction progress, more safety, small space occupation, but the drawback is that the steel pipe pile material one-time investment cost is high, take liquidity more. Therefore in the project is using steel pipe pile cofferdam must be carefully analyzed, should be through technical and economical comparison before deciding.
關鍵詞:航道整治鋼管樁圍堰填土圍堰分析比較
Key words: the waterway regulation steel pipe pile cofferdam filling cofferdam
中圖分類號:U61 文獻標識碼: A 文章編號:
1.工程概況
蘇南運河蘇州市區三級航道整治工程SQ-HD4標位于蘇州市區望亭鎮-滸關鎮,整治里程樁號為:2K+655~9K+522,整治總里程6.797km。
根據地質資料,本區屬新構造運動長期沉降區,第四系覆蓋層厚度較大,厚度120m左右。地層屬揚子地層區分區,晚第三紀及第四紀地層發育較全,地表淺部主要以第四系全新統的湖-沼相堆積為主。根據區域地質資料,區內地質構造復雜,華夏系構造體系是本區主要構造骨架。
2.圍堰設計方案
2.1原圍堰設計方案及其特點
原設計圍堰采用就地開挖填土圍堰,本次整治的施工水位確定為1.2米,堰頂高程為1.7米,堰頂寬2.5米。為確保施工期間圍堰安全,同時降低因砌筑圍堰時對航道水域的影響,新建護岸圍堰臨水側可增加小木樁支護和采用草包護面,迎水面和背水面的邊坡分別為1:2.5和1:2。
現場測量放樣,我部認為新建護岸前沿線距老駁岸超過5米時,可利用基坑開挖土方填土圍堰,方案可行,經濟合理。但是新建護岸前線距老駁岸不足5米時,填土圍堰方案不可行。1、填土圍堰占用航道,縮窄了航道,堰體擋水高度較大,基礎為透水性強的粉細砂,原設計圍堰不安全。2、增加了水下土方開挖量,增加了施工成本,經濟上不合算。
在圖紙會審研究后,經業主、設計、監理、施工四方研究決定采用鋼管樁圍堰。
2.2鋼管樁方案
①鋼管樁的選用
根據工程所在地場地特點,結合鋼管樁的特性、施工方法等方面進行考慮,選用的Φ220mm鋼管,依地質資料及作業條件決定選用鋼管樁長度9~12M長,要求鋼管樁入土深度達樁長0.3倍以上。
②打樁設備
投入一艘定位樁打樁船用于打樁和拔樁施工。打拔樁機為挖掘機(龍工LG6210)加振動錘改裝而成,振動錘為上海振中產YZPJ-50A型,激振力0-500kN。
3.圍堰施工經過
鋼管樁圍堰施工正式從2012年11月開始,施工順序為:雙排同時打設鋼管樁~綁扎竹籬笆~鋼管樁間填土~現澆混凝土基礎~現澆混凝土基礎~墻后回填~拔鋼管樁。開始施工時,投入了430根鋼管樁,可圍成200米長基坑,但后來發現進度不理想,主要是鋼管樁數量不足,不能及時提供基坑工作面,使現澆混凝土基礎施工常處于等待狀態。便于2013年2月份開始增加投入一倍的鋼管樁,開辟兩個工作面:從頭尾兩端同時向中間施工推進,節約了鋼管樁的占用時間,20天左右完成400米長現澆混凝土擋墻,至4月份施工完成該段新建護岸工程。
4.鋼管樁圍堰施工方法
4.1雙排連續打入法施打鋼管樁
①先由測量人員定出鋼管樁圍堰的軸線,可每隔一定距離設置導向樁,導向樁直接使用鋼管樁,然后掛繩線作為導線,打樁時利用導線控制鋼管樁的軸線。
②準備樁帽及送樁:打樁機吊起鋼管樁,人工扶正就位。
③每根樁間隔50cm連續施打,注意樁頂高程不宜相差太大,基礎較深的地方采用12M長的樁。
④形成雙排鋼管樁后,在外側橫向焊接2牌20#槽鋼,保證鋼管樁穩定牢固。
4.2在鋼管樁內側綁扎竹籬笆,搭接長度不小于20cm。
4.3挖掘機往鋼管樁內填筑粘土,用挖機斗壓實。填土過程中挖掘機不得碰撞鋼管樁。
4.4拔樁
原則上擋土墻施工完成后就可拔樁。施工中我們在完成約100米擋土墻且墻后回填砂至墻高一半后就立即拔樁,樁經修理后重新利用。
先用打拔樁機夾住鋼管樁頭部振動1min~2min,使鋼管樁周圍的土松動,產生“液化”,減少土對樁的摩阻力,然后慢慢的往上振拔。拔樁時注意樁機的負荷情況,發現上拔困難或拔不上來時,應停止拔樁,顯獲動1min~2min后再往下錘0.5m~1.0m再往上振拔,如此反復可將樁。
5.圍堰擋水效果
基坑抽干水后,可清楚觀察到圍堰擋水止水效果:鋼管樁圍堰內基本沒有漏水,只有少數竹籬笆由于接頭不緊密導致圍堰變形;基坑內也沒有出現滲漏、管涌等現象。說明鋼管樁圍堰是成功的。
6.變形觀測
在鋼管樁圍堰擋水期間,我們定期對鋼管樁頂的位移進行觀測,發現樁頂向基坑內的偏移量穩定在2~10cm之間,說明堰體是穩定的。