第02章高层建筑桩基施工课件(3)

2019-09-01 12:16

桩以贯入度为主,以标高作为参考。但亦有摩擦桩桩尖进入硬土持力层的情况,此时如一定要求按标高控制,会出现桩打不到设计标高的情况。为此,最好按桩尖所处的土层条件来确定是用标高进行控制,还是以贯入度来进行控制,与设计单位协商确定。

打桩施工是一项隐蔽工程,为确保工程质量,分析处理打桩过程中出现的质量事故和为工程验收提供依据,应在打桩过程中,对每根桩的施打做好详细记录。

二、钢管桩施工

(一) 桩规格

钢管桩不加桩靴,直接开口打入,入土后有大量土体涌人钢管桩内,当涌入桩内的土达到一定高度后,因挤密就把桩口封死,产生封闭效应,所以受力方面和闭口桩相似。

开口的钢管桩在打入过程中土的挤出量小,对相邻桩体和其他建筑物等的影响亦小,因而在软土地区密集的城市中心施工高层建筑,有不少采用钢管桩。如上海的联谊大厦、静安希尔顿宾馆、新锦江宾馆、贵都饭店、招商大厦等一系列高层建筑皆用钢管桩。

目前我国采用的钢管桩,多数是从国外(主要是日本)进口的,部分是湖北沙市钢管桩厂生产的钢管桩,还有的是买钢板经卷板焊接而成。国产钢管桩直径为610~1420mm,壁厚为9、11、12、13、14、16mm。

钢管桩的沉桩方法有锤击、震动、静力压入、锤击与射水、锤击与管内挖土等方法,但应用最多的仍为锤击沉桩,它速度快、费用少、能对承载力作出判断,但它有噪音,污染环境。

钢管桩搬运时,防止因撞击而弯曲变形。堆放高度不宜太高,防止受压变形。一般Φ900的钢管桩不宜超过3层;Φ600者不宜超过4层;Φ400者不宜超过5层。管桩两侧用木楔塞牢防止滚动。

(二) 打桩

打设钢管桩多用三点支撑桅杆式起重机桩架和柴油桩锤。桩的打设方法基本上与钢筋混凝土预制桩相似。钢管桩桩头上需设桩帽,桩帽上再设减震的垫木。打桩开始时,先用架设在桩架正面和侧面的两台经纬仪,校正桩架的导杆和桩的垂直度,然后开始打设,在打设过程中要经常观察桩的中心线偏移,必要时可中断打桩进行调整。

钢管桩的打设一般需遵守先长桩后短桩、先大直径后小直径、先深后浅、先密后疏的原则。打桩要有记录,其内容为:每米锤击数、最终贯入度、回弹量、土芯高度、平面和垂直偏差等。

土芯高度影响开口钢管桩的承载能力,希望土芯能起到闭塞效应,即在桩尖标高处土芯与管壁间的摩阻力所形成的垂直承载力大于桩尖下地基的极限强度。直径较大(大于Φ609.6)的钢管桩的土芯闭塞效应较差,施工中应打入持力层内一定深度(3~5倍桩直径)。

(三) 接桩

钢管桩的每节长度约15m,打桩时每打入一节,就要用电焊焊上一节,然后继续打入。焊接接桩时,下节桩应露出地面600mm左右。下节桩顶面是平面,以利承受锤击,上节桩的下端是单面坡口,供焊接用。焊接时在接头部位放入内衬垫环。焊接主要用电弧焊接,有手工焊、半自动焊和自动焊。采用与钢管桩材质相配且经过干燥的焊条或焊丝。焊丝使用前须经200~300℃烘干两小时,或烘干后放入150℃烘箱内备用。实践证明,用半自动焊焊接不但速度快,质量也易于保证。

焊接后先进行外观及尺寸检查,然后作无损探伤检查。取接头总数的2%进行x光拍片检查或取接头总数的5%作超声波探伤检查。在同一工程内探伤检查数不得少于3个接头,并应符合国家标准《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205—95)的规定。

由于钢管桩顶端与送桩杆接触面的整体性差,锤击能量损失大,桩易偏斜,且贯入度减小,所以钢管桩最好不送桩。但是高层建筑多设地下室,需

要将桩顶标高送至地下室底板处,以便于机械化挖土,也省去割桩而造成浪费,所以多需送桩。

送桩杆多采用与打人的钢管桩规格相同的一段钢管制成。送桩前,对已打人桩的平面位置进行中间验收,做好实测记录。送桩施工,通常以标高控制,为此最后一节钢管桩的长度要按需配置。

送桩杆上应有尺寸标记,以便控制桩的人土深度。达到送桩深度后,送桩杆勿急于拔出,待相邻桩入土深度超过送桩深度后再拔,以免拔出送桩杆形成桩孔,影响邻桩插桩的位置精度。

送桩杆拔出后,桩孔应回填,以免人、物坠落。为减少回填量,可在插入送桩杆之前在钢管桩内顶面以下600mm处,均布焊以三段角钢,其上放置一块八边形薄钢板,使以后的回填土不致落入钢管桩内。

送桩深度超过2m时,送桩后桩平面位置易产生偏差,且对后期的机械化开挖土方还会产生影响,施工时宜谨慎对待。

(四)桩切割和焊桩盖

如需在地下切割钢管桩,可用我国研制的“氧乙炔地下钢管切割机”和“等离子体地下钢管桩切割机”进行切割,效果较好。

钢管桩的停打标准多以设计标高控制为主,最终贯入度为参考。钢管桩的最终贯人度以20~25mm/10击为宜。工程中应由设计单位根据试打桩的资料,分析计算出停打标准, 包括最终贯入度。

三、打入桩施工对邻近建筑物等的影响及预防措施 1、打入桩施工对邻近建筑物等的影响

打桩对周围环境的影响,除震动、噪音外,还有土体的变形、位移和形成超静孔隙水压力,它使土体原来所处的平衡状态破坏,对周围原有的建筑物和地下设施带来不利影响。轻则使建筑物的粉刷脱落,墙体和地坪开裂;重则使圈梁和过梁变形,门窗启闭困难,它还会使邻近的地下管线破损或断裂,甚至中断使用;还能使邻近的路基变形,影响交通安全等;如附近有生

产车间和大型设备基础,它亦可能使车间跨度发生变化、基础被推移,因而影响正常的生产。

所以产生这些危害,主要是因为打桩破坏了土体内部原来的平衡,产生了一系列新的变化。这些变化表现在土体方面则有:

(1)地面垂直隆起,土体产生水平位移(包括表层土的水平位移和深层土的水平位移)。这是由于锤击沉桩时进行得很猛烈。地表受到大大超过其极限强度的冲击,很快形成挤出破坏,使桩周围的地面隆起并产生水平位移。随着托桩的进行,土中存在连续的滑动面,土不断地被挤出;

(2)土孔隙中静水压力升高,形成超静孔隙水压力。这是由于沉桩时,深层土受到上层土覆盖压力的约束大,土不能向上挤出,猛烈沉桩时土体受到压缩和挤实,同时土中孔隙水压力升高。升高压力的孔隙水(有时其压力达到上覆土层压力的2~4倍),能沿着桩身向上渗流,经上层已破坏了的土体中的裂隙而逸出。孔隙水压力的消散,受土渗透性的影响,在软土地区其完全消散往往需数月;

(3)沉桩后期地面会发生新的沉降,使已入土的群桩产生负摩擦力。这是由于超静孔隙水压力随着时间而消散,有效应力增加,孔隙减小,土产生新的固结,因而形成地面沉降。 上述危害程度与以下因素有关:

(1)桩型、桩截面尺寸、桩长及桩群的密集程度; (2)桩锤种类、重量及落距;

(3)地基土的物理力学指标与地下水情况;

(4)邻近建筑物、地下管线的结构和构造情况,以及与沉桩处的距离; (5)沉桩顺序;

(6)预防措施是否有效。

2、打入桩施工对邻近建筑物等的影响的预防措施

总结我国多年来的施工经验,减少或预防沉桩对周围环境的有害影响,可采用下述措施:

1.减少和限制沉桩挤土影响 (1)采用预钻孔打桩工艺。

亦称“钻打法”,它是先在地面桩位处钻孔,然后在孔中插入预制桩,用打桩机将桩打到设计标高。如果桩顶埋在地表以下,残留的钻孔则用粗粒土回填。为了兼顾单桩的承载力,不致使承载力受到明显影响,钻孔深度一般不宜超过桩长的一半。

(2)合理安排沉桩顺序。

如图5-2所示,沉桩顺序不同,挤土情况亦不同。由于先打入桩周围的土固结后,土与桩之间产生一定的摩阻力,可阻止土隆起,所以土隆起多发生在打桩推进的前方。因此为了保护附近的建筑物等,群桩宜采取由近而远的打人顺序。在较硬土地区打桩,为避免桩难以打入,宜采取先中间后四周的打桩顺序。

(3)控制沉桩速率。

沉桩时由于挤压产生超静孔隙水压力,它有一个消散过程。为避免在较短时间内连续打人大量桩,对超静孔隙水压力的增加有所控制,减少挤土效应,宜控制沉桩速率。这样做虽然会延长施工工期,有时还是需要的。

(4)挖防震沟。

沿沉桩区四周挖防震沟,沟深1.5~2.0m,两边放坡,可隔断近地表处的土体位移,不致影响到沟槽以外的区域。同时还可阻断打桩产生的地震波,由于地震波主要沿地表层传播,深层的地震波易被吸收,且深处无地下管线和基础等,不会产生有害影响。事实证明,这种沟槽对防震和防止土体位移都有良好的作用。

(5)打设钢板桩等围护。

沿被保护的建筑物等外围打设钢板桩等,利用其自身刚度约束沉桩后的


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