淺談微型鋼管樁的施工工藝
關(guān)鍵詞：微型鋼管樁；施工；工藝
在我國(guó)，尤其是改革開(kāi)放以后，隨大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，由于工業(yè)布局和城市規(guī)劃的需要，在軟弱地基或者在特定場(chǎng)所興建大型、高聳、重型的工業(yè)廠房、高層樓宇、碼頭涵閘、橋梁筒倉(cāng)等結(jié)構(gòu)物越來(lái)越多，因此這類工程的基坑支護(hù)技術(shù)得到了全面的發(fā)展。微型鋼管樁作為一種“小徑高強(qiáng)”樁在一些特定場(chǎng)合以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)開(kāi)始逐漸受到設(shè)計(jì)人員的重視。對(duì)微型鋼管樁的施工研究，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工具有一定的指導(dǎo)意義。
1打樁施工
1.1打樁設(shè)備的選擇
打樁設(shè)備由打樁機(jī)械(水上施工要有打樁船)，包括樁錘、打樁架、和附屬設(shè)備(比如樁帽、緩沖墊、送樁用替打)等構(gòu)成。
(1)打樁架。是配合樁錘進(jìn)行打樁施工的必要設(shè)備，作用是完成樁錘的導(dǎo)向，起落樁錘、豎樁等。
(2)樁錘�？煞譃闆_擊式(柴油錘、蒸氣錘、汽錘和落錘)、振動(dòng)式(振動(dòng)錘)和壓入式(壓樁機(jī))。其中柴油錘效率比較高，構(gòu)造簡(jiǎn)單，并使樁可以獲得較大的承載力，因此在鋼管打入時(shí)使用廣泛。
(3)附屬設(shè)備。樁帽的作用:保護(hù)樁的頭部使其受到的沖擊力均勻分布、保持樁的垂直度。緩沖墊:緩沖墊在樁帽的上部，與錘的砧部接觸，直接承受錘的強(qiáng)力沖擊，使樁帽上的力均勻下傳，可以防止錘本身的損壞。
1.2樁錘的選定
根據(jù)掌握的樁錘的特性，結(jié)合鋼管樁的形狀、尺寸、重量、埋入深度、結(jié)構(gòu)類型和土質(zhì)等條件來(lái)進(jìn)行樁錘的選定。如圖1所示樁錘的選定流程圖。
1.3注意事項(xiàng)
(1)打樁施工的注意事項(xiàng)有:在微型鋼管樁上彈出中線和尺寸線，以便對(duì)中和掌握打入打入深度;準(zhǔn)備好有充分起吊能力的起重設(shè)備;海上作業(yè)要用儀器從兩個(gè)方向來(lái)決定打樁的位置。
(2)打樁的順序。
由于樁的打入，會(huì)使土體受到擠密，對(duì)軟土來(lái)說(shuō)由于打樁使孔隙水壓力急劇增高而造成土的側(cè)向或向上的流動(dòng)和涌出，故應(yīng)視情況對(duì)打樁的順序加以調(diào)整，一般考慮先在周圍打樁，然后往內(nèi)部打樁。
對(duì)于打入閉口樁或者布樁過(guò)密，中央部位后打時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中央地基擠密而使入樁困難，同時(shí)也會(huì)使周圍的樁受到有害的彎曲應(yīng)力，為解決這種情況應(yīng)從中央到周圍或一面打入，平行進(jìn)行。也可并用挖掘形式的施工方法(適用螺旋鉆等)。
(3)打樁要領(lǐng)。正式打入之前，要先做預(yù)打，在確定樁的中心位置和角度后，再正式打入。若為斜樁并且傾角較大時(shí)，如果快速打入，會(huì)引起打樁機(jī)架的重心劇烈移動(dòng)，所以開(kāi)始輕打是必要的。在入土2-3m若發(fā)生傾斜，應(yīng)將樁帽取出進(jìn)行修正，或拔出重打。
(4)接樁。在接樁時(shí)下節(jié)樁的打剩高度，除了使接樁容易就位的接樁高度外，為了便于焊接作業(yè)，一般下節(jié)樁的打剩高度位50-80cm最好。
(5)打樁工藝流程如圖2所示。
1.4打入精度和停打標(biāo)準(zhǔn)
(1)打入精度。
樁的打入精度取決于作業(yè)人員的技術(shù)水平、認(rèn)真程度、樁的制造誤差、機(jī)械、放置打樁架的平臺(tái)等影響，同時(shí)也受到地基的影響。樁頂?shù)钠矫嫖灰茖?duì)于承臺(tái)邊的邊樁來(lái)說(shuō)要求小于D/5;對(duì)中間樁要小于D/4并不超過(guò)6cm;樁頂標(biāo)高偏差要小于D/10(D為樁徑);樁的傾斜度應(yīng)小于全長(zhǎng)的1/1000.
(2)停打標(biāo)準(zhǔn)。
由于地質(zhì)條件的差異和樁長(zhǎng)尺寸的差異，所以不可能做出固定統(tǒng)一的停打標(biāo)準(zhǔn)，只有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行判斷。不過(guò)控制停打，應(yīng)主要從三方面去判斷，即:打入深度，最后10擊平均貫入度和總錘擊數(shù)和最后lm的擊數(shù).
需要注意的是，對(duì)于已經(jīng)打完的樁，要及時(shí)做好標(biāo)高測(cè)量，因?yàn)猷徑蛉氲臉犊赡苁辜航?jīng)打入的樁發(fā)生上浮或下沉的現(xiàn)象，要據(jù)此判斷修正或再打入的必要性，特別是要注意閉口樁的上浮現(xiàn)象。
1.5打樁時(shí)遇到的問(wèn)題和解決對(duì)策
(1)遇到的問(wèn)題分析
在打樁過(guò)程中通常遇到的問(wèn)題有:打不到設(shè)計(jì)深度;樁身發(fā)生了破壞;雖然打到了設(shè)計(jì)深度，但還不能停打;樁的偏移或傾斜超過(guò)了允許值;樁的打入狀況與地基調(diào)查或試驗(yàn)樁的記錄比較起來(lái)差別較大。
對(duì)上面產(chǎn)生的問(wèn)題分析起來(lái)大概有:相對(duì)于樁形、斷面和地基狀態(tài)來(lái)說(shuō)，樁錘的重量選用不恰當(dāng);對(duì)樁帽和緩沖墊的選用和使用有錯(cuò)誤，導(dǎo)致能量損失太大;樁錘的配重不好引起的;就位不好產(chǎn)生了較大的偏移或管理不當(dāng);對(duì)地基的調(diào)查不夠充分，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)地層中的硬夾層、孤石等障礙物的存在;由于樁對(duì)土的擠密和樁間距太小導(dǎo)致樁周摩阻力變大;送樁“替打”與樁頭的接觸面不好或脫落.
無(wú)論是什么情況，當(dāng)樁不能順利打入時(shí)，都要停下來(lái)處理，有的不得不做善后處理，誤工費(fèi)事，所以在打樁前做好事先調(diào)查和充分的施工管理是十分重要的。
(2)入樁困難時(shí)的對(duì)策
當(dāng)樁無(wú)法打入時(shí)，首先應(yīng)針對(duì)上述原因采取相應(yīng)的對(duì)策。
樁未破損而不能打入，可以認(rèn)為是設(shè)備的問(wèn)題，即:柴油錘一次沖擊0.5mm,汽油錘也基本一樣。振動(dòng)錘每分鐘貫入25mm以下，或者振幅跌落到額定的1/3一1/5以下時(shí)。在打樁過(guò)程中應(yīng)盡量詳細(xì)的做好打入記錄，這樣有利于分析事故的原因，從而做出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。如下是常見(jiàn)的問(wèn)題和解決辦法:
�、龠m用柴油錘，當(dāng)遇到不可能打入的硬地層時(shí)，錘的落距應(yīng)超過(guò)2-2.2m。若以大于該落距不能打入時(shí)，則可能是送油狀況不佳或緩沖墊選用不合適導(dǎo)致。
�、谌魩讞l樁的記錄偏差非常大，是由于地下有障礙物。
�、郛�(dāng)回彈量大、樁內(nèi)的土砂量少時(shí)，是由于樁尖破損或地下有障礙物所致。
有時(shí)采取以下措施:更用更大一級(jí)的錘;是否可以停打;改變樁尖和樁斷面，使閉口樁改為開(kāi)口樁來(lái)減小打入阻力。
(2)在打入過(guò)程中，遇到樁體破損，原則上可以采取下面的措施。
①在吊入中破損，最好先更換一根。
②在打入完畢時(shí)樁頭破損(一般僅限于頭部，對(duì)樁身沒(méi)有影響)，當(dāng)長(zhǎng)度不充裕時(shí)，并且破損長(zhǎng)度為lm左右，可以挖出頭部，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加箍，澆注混凝土。但是當(dāng)破損長(zhǎng)度比較大，最好打入新樁了。
③在打入中樁本體破損，原則上要打入新樁。但樁己經(jīng)打完，而其破損程度又不太嚴(yán)重，設(shè)計(jì)方也認(rèn)可可以使用，則要在微型鋼管樁內(nèi)澆注混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。
(3)當(dāng)承載力不足時(shí)，根據(jù)打樁記錄等的判斷，原則上應(yīng)該接樁，使樁能夠得到承載力規(guī)定的地方。
(4)打樁作業(yè)的中斷。從開(kāi)打到停止的這段時(shí)間，應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)間的中斷，或者由于要遵守作業(yè)時(shí)間而引起中斷，在打樁過(guò)程中將作業(yè)留到第二天，這樣長(zhǎng)時(shí)間的中斷會(huì)使樁周摩擦力恢復(fù)而難以繼續(xù)打入。因此除了制訂不使生產(chǎn)中斷的計(jì)劃外，在對(duì)設(shè)備、動(dòng)力源進(jìn)行配備檢修的同時(shí)，還要有應(yīng)付由于摩擦力增大也能照樣把樁打下去的設(shè)備。
2鉆孔灌注法施工
(1)研究設(shè)計(jì)方案是否可行，設(shè)計(jì)措施是否經(jīng)濟(jì)合理，是工程能否成功的第一步。設(shè)計(jì)質(zhì)量控制包括工程勘察質(zhì)量控制和施工圖設(shè)計(jì)質(zhì)量控制。
(2)施工質(zhì)量控制
①成孔質(zhì)量
成孔質(zhì)量主要是指孔徑、孔深、樁孔傾斜度等應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范技術(shù)要求，如質(zhì)量控制不好，可能發(fā)生塌孔、縮徑、樁端持力層與設(shè)計(jì)不符或發(fā)生樁孔偏移等問(wèn)題。
�、诳孜�、樁孔傾斜度的控制
場(chǎng)地平整后，根據(jù)施工圖采用經(jīng)緯儀和水平儀進(jìn)行鉆孔定位并編號(hào)，用鋼管鋪設(shè)排架固定，嚴(yán)格控制孔位與設(shè)計(jì)偏差在25mm以內(nèi)�？孜淮_定后，按設(shè)計(jì)樁的傾斜度，調(diào)整鉆架角度，在孔口設(shè)置定位鋼管，以保證鉆孔角度符合微型樁傾角要求.同時(shí)鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)導(dǎo)桿角度進(jìn)行測(cè)量，嚴(yán)格控制傾角偏差在1%以內(nèi)。
�、坫@孔孔徑控制
微型樁是先成孔再在孔內(nèi)成樁，成孔孔徑的大小直接關(guān)系到成樁的直徑。為避免施鉆過(guò)程引起的動(dòng)應(yīng)力影響相鄰孔壁的穩(wěn)定，施工時(shí)采用跳孔分批實(shí)施的方案。鉆孔過(guò)程中針對(duì)不同地層的穩(wěn)定情況，主要采用了干鉆、套管鉆進(jìn)、調(diào)整鉆進(jìn)速度、復(fù)核鉆頭直徑等鉆進(jìn)工藝來(lái)保證成孔孔徑滿足設(shè)計(jì)要求。
�、軜堕L(zhǎng)控制
設(shè)計(jì)微型樁作為一個(gè)復(fù)合受力結(jié)構(gòu)，需要承受抗拉，抗壓，抗剪等應(yīng)力，樁長(zhǎng)穿過(guò)軟弱面深入下部穩(wěn)定地層，如樁長(zhǎng)不足將達(dá)不到預(yù)期的效果。為控制鉆進(jìn)深度，鉆架就位后及時(shí)復(fù)核鉆具的總長(zhǎng)度并作好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在鉆機(jī)上的余長(zhǎng)來(lái)校驗(yàn)成孔達(dá)到的深度。如孔壁穩(wěn)定情況較差，提鉆過(guò)程中碰撞了孔壁，將發(fā)生塌孔現(xiàn)象，并在孔底形成沉渣，則在下鋼管前應(yīng)對(duì)鉆孔進(jìn)行清孔，以保證樁長(zhǎng)。
⑤成樁質(zhì)量的保證
為確保成樁質(zhì)量，除嚴(yán)格檢查進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)量外，應(yīng)控制孔內(nèi)注漿的工藝。微型樁注漿采用孔底返漿法，每孔的注漿過(guò)程應(yīng)連續(xù)一次完成。將注漿管連同鋼管下放至孔底，在孔底進(jìn)行注漿排水灌注，一般注漿壓力不低于0.6-0.8MPa并應(yīng)控制漿液的水灰比，以保證注漿飽滿，密實(shí)。為防止發(fā)生斷樁，夾泥，堵管等現(xiàn)象，要控制好灌注工藝及操作，有序的拔管和連續(xù)注漿是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵，灌漿速度應(yīng)適宜，速度太快孔內(nèi)水及灰漿不易排出，形成斷樁;提拔注漿管時(shí)速度和力度均應(yīng)適中，如注漿速度過(guò)快，提升幅度過(guò)大，水泥砂漿直接沖刷孔壁，形成孔壁土體塌落，導(dǎo)致樁身夾泥，這種現(xiàn)象在砂質(zhì)地層尤其容易發(fā)生。
結(jié)論
對(duì)于微型鋼管樁來(lái)說(shuō)，常用的施工方法是打樁和預(yù)鉆孔，也可以根據(jù)實(shí)際情況采取多種方法相結(jié)合。在施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和工程造價(jià)，采取合理、經(jīng)濟(jì)的方案;在微型鋼管樁的運(yùn)輸、保管和污染控制中的注意事項(xiàng)。對(duì)于打樁施工，首先要正確選擇樁錘等設(shè)備，針對(duì)打樁過(guò)程中的擠土效應(yīng)，應(yīng)做好臨樁的檢測(cè);對(duì)于鉆孔灌注樁不存在擠土問(wèn)題，但是要做好泥漿排泄措施。
參考文獻(xiàn)
[1]李俊嘩，陳遜謙，胡輝.珠江堤岸景觀工程微型嵌巖鋼管灌注樁的施工實(shí)例廣州建筑，2002
[2]王翠英，王家陽(yáng)，王繼偉.基坑工程邊坡滑移事故分析及微型樁加固補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用.安全與環(huán)境工程，2005,12(2):89^92
[3]廣東省標(biāo)準(zhǔn).DBJ15-31-2003，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范
