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預(yù)制樁與灌注樁在建筑工程中的應(yīng)用

2008-08-22 17:41    【  【打印】【我要糾錯】

  隨著我國國民經(jīng)濟的高速增長,建筑業(yè)也得到了蓬勃的發(fā)展,各大城市高樓林立,大型公共建筑、工業(yè)廠房不斷涌現(xiàn)。為提高天然地基的承載能力或加固軟弱地基,以滿足建筑物上部荷載的要求,確保建筑物(構(gòu)筑物)的工程質(zhì)量,樁基的使用已日益普及,現(xiàn)結(jié)合我們的工作,談些對樁基應(yīng)用的心得。

  1  常見樁的類型

  1.1摩擦型樁

  1.1.1摩擦樁  外部荷載主要通過樁身側(cè)表面與土層之間的摩擦阻力傳遞給周圍的土層,樁端只承受部分荷載,一般不超過10%。如打在飽和軟土地基和松砂地基中的樁。這類樁基的沉降較大,穩(wěn)定時間也較長。

  1.1.2端承摩擦樁  在外部荷載作用下,樁的端阻力和側(cè)摩阻力都同時發(fā)揮作用。如穿過軟弱地層嵌入較堅實的硬粘土和砂、礫持力層的樁。這類樁的側(cè)、端阻力所分擔(dān)荷載的比例,與樁徑、樁長、土層的摩擦系數(shù)以及持力層的承載力有關(guān)。

  1.2端承型樁

  1.2.1端承樁  外部荷載通過軟弱土層,由樁身直接傳給樁端的基巖,樁的承載力由樁端基巖提供,一般不考慮樁側(cè)摩擦阻力的作用。如武漢長江大橋的管柱基礎(chǔ)。

  1.2.2摩擦端承樁  樁頂荷載主要由樁端承受,如通過軟弱土層樁端嵌入基巖的樁,由于樁的長細比很大,在外部荷載作用下,樁側(cè)摩擦阻力也起到部分作用,但樁側(cè)阻力小于樁端阻力。

  1.3按樁身材料分類

  1.3.1砼樁

 、兕A(yù)制砼樁  可在工廠集中生產(chǎn),也可在場地附近預(yù)制。一般為400 ×400或500 × 500,單節(jié)長

  10米左右,現(xiàn)南京廣泛使用的預(yù)應(yīng)力砼薄壁管樁,外徑為Φ350~Φ500,壁厚60~80,管長7m~11m等。在南京的小高層建筑中已被廣泛應(yīng)用。

 、诠嘧㈨艠  是用樁機設(shè)備在施工現(xiàn)場就地成孔或采用人工挖孔,在孔內(nèi)放置鋼筋籠,其深度和直徑根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告,由設(shè)計單位確定。在南京各類建筑中也已廣泛地使用。

  1.3.2鋼樁  主要采用型鋼和鋼管兩大類,作臨時支擋結(jié)構(gòu)或永久性的碼頭工程。H型鋼和I型鋼

  樁則主要用作支承樁。鋼管樁則由各種直徑和壁厚的無縫鋼管制成。H型鋼樁,在南京模范馬路穿越玄武湖隧道工程中作基坑支護樁使用,上海寶鋼曾使用直徑為900的鋼管樁。

  上述幾種樁型中,最常用的為預(yù)制樁和就地灌注樁。

  2  預(yù)制樁的特點和適用條件

  2.1預(yù)制樁的特點

  2.1.1樁的單位面積承載力較高。

  由于其屬擠土樁,樁打人后其周圍的土層被擠密,從而提高地基承載力;

  2.1.2樁身質(zhì)量易于保證和檢查;適用于水下施工;樁身砼的密度大,抗腐蝕性能強;施工工效高。因其打人樁的施工工序較灌注樁簡單,工效也高;

  2.1.3預(yù)制樁單價較灌注樁高。預(yù)制樁的配筋是根據(jù)搬運、吊裝和壓人樁時的應(yīng)力設(shè)計的,遠超過正常工作荷載的要求,用鋼量大。接樁時,還需增加相關(guān)費用;

  2.1.4錘擊和振動法下沉的預(yù)制樁施工時,震動噪音大,影響周圍環(huán)境,不宜在城市建筑物密集的地區(qū)使用,一般需改為靜壓樁機進行施工。

  2.1.5預(yù)制樁是擠土樁,施工時易引起周圍地面隆起,有時還會引起已就位鄰樁上浮。

  2.1.6受起吊設(shè)備能力的限制,單節(jié)樁的長度不能過長,一般為10余米。長樁需接樁時,接頭處形成薄弱環(huán)節(jié),如不能確保全樁長的垂直度,則將降低樁的承載能力,甚至還會在打樁時出現(xiàn)斷樁。

  2.1.7不易穿透較厚的堅硬地層,當堅硬地層下仍存在需穿過的軟弱層時,則需輔以其他施工措施,如采用預(yù)鉆孔(常用的引孔方法)等。

  2.2預(yù)制樁的適用條件

  2.2.1持力層上覆蓋為松軟土層,沒有堅硬的夾層;

  2.2.2持力層頂面的土質(zhì)變化不大,樁長易于控制,減少截樁或多次接樁;

  2.2.3水下樁基工程;

  2.2.4大面積打樁工程。由于此樁工序簡單,工效高,在樁數(shù)較多的前提下,可抵消預(yù)制價格較高的缺點,節(jié)省基建投資;

  2.2.5工期比較緊的工程,因已在工廠預(yù)制,縮短工期。

  3  灌注樁的特點和適用條件

  3.1特點

  3.1.1適用于不同土層;

  3.1.2樁長可因地改變,沒有接頭。目前鉆孔灌注樁的直徑已達2.OM,有的樁長達88M,如上世紀80年代修建的濟南黃河斜張橋的鉆孔灌注樁直徑為1.5M,長達82-88M;

  3.1.3僅承受軸向壓力時,只需配置少量構(gòu)造鋼筋。需配制鋼筋籠時,按工作荷載要求布置,節(jié)約了鋼材(相對于預(yù)制樁是按吊裝、搬運和壓樁應(yīng)力來設(shè)計鋼筋);

  3.1.4單樁承載力大(采用大直徑鉆孔和挖孔灌注樁時);

  3.1.5正常情況下,比預(yù)制樁經(jīng)濟;

  3.1.6樁身質(zhì)量不易控制,容易出現(xiàn)斷樁、縮頸、露筋和夾泥的現(xiàn)象;

  3.1.7樁身直徑較大,孔底沉積物不易清除干凈(除人工挖孔灌注樁外),因而單樁承載力變化較大;

  3.1.8一般不宜用于水下樁基。但在橋樁(大橋)施工中,有采用鋼圍堰(大型橋梁)中進行水鉆灌注樁施工,如南京長江二橋橋樁施工時,采用大直徑圍堰,然后在圍堰中進行水鉆灌注樁施工的工藝,確保了樁基施工的質(zhì)量。

  3.2灌注樁的適用條件

  3.2.1沉管灌注樁  此類樁的適用條件基本同預(yù)制樁,F(xiàn)已廣泛用于南京的多層住宅中,有時采用單打,有時采用復(fù)打工藝,主要依據(jù)土層的松軟程度和單樁承載力來決定;

  3.2.2水鉆孔灌注樁  此類樁除了在碎石土、自重濕陷性黃土、礫石層中不宜使用,其余土層基本均適用。目前,對單樁承載力較大的高層建筑、大跨度工業(yè)廠房、大型橋梁等工程中,基本使用了水鉆孔灌注樁。如南京的"華泰證券大廈"、建設(shè)中的南京奧體中心、已建成的南京國際會議展覽中心、南京長江大橋等大型工程中均采用了這種樁型;

  3.2.3螺旋鉆孔灌注樁適用于基本無地下水,且樁長有一定限制,一般不能穿過卵礫石層,這種樁形屬非擠土型干鉆孔樁,不需要泥漿護壁,因此施工周期比水鉆孔灌注樁要短,現(xiàn)場無泥漿污染。如現(xiàn)施工的南京地鐵指揮中心工程,使用了這種樁型。還有機動洛陽鏟成孔灌注樁,其適用條件基本同螺旋鉆孔灌注樁,此樁在小高層建筑中使用較廣,如南京市公安局干警宿舍樓樁基工程。

  3.2.4人工挖孔灌注樁  此樁適用于地下水較少,對安全要求特高,如有害氣體、易燃氣體、孔內(nèi)空氣稀薄等,尤其在有地下水時需邊抽邊挖,因此對漏電保護等也有特殊要求。人工挖孔灌注樁不適宜用于砂土、碎石土和較厚的淤泥質(zhì)土層等。

  4  預(yù)制樁的施工工藝

  目前預(yù)制樁在南京地區(qū)使用比較普遍的是預(yù)應(yīng)力砼薄壁管樁。

  根據(jù)設(shè)計要求,工程地質(zhì)勘察報告和現(xiàn)場施工條件,合理制定施工組織設(shè)計或施工方案,分析沉樁阻力,合理選用靜壓樁機的型號和施工工藝,作好施工準備。

  4.1沉樁阻力

  首先根據(jù)樁型、沉樁深度、接頭形式以及工程地質(zhì)條件、對沉樁阻力作出分析,選用合適的靜壓樁機設(shè)備。

  沉樁阻力的影響因素主要是由土質(zhì)結(jié)構(gòu)、埋入持力層深度、樁數(shù)、樁距、施工順序等組成,分析實測資料表明,沉樁阻力是由樁側(cè)阻力和樁尖阻力組成。通常情況下,兩者沉樁阻力的比例是個變值。應(yīng)該根據(jù)不同情況分析沉樁阻力。

  4.2樁頂墊材

  合理選用墊材能提高打樁效率和沉樁精度,保證樁帽免遭損壞,壓樁時,墊材起著緩和并均勻傳遞樁機對樁頭的壓力,并均勻地傳遞于樁帽上。一般采用橡木、樺木等硬木按縱紋受壓使用,并根據(jù)情況及時更換。

  4.3樁的起吊、運輸和堆放

  4.3.1管樁應(yīng)達到砼強度等級的80%以后放可倒運,達到100%才能出廠;

  4.3.2管樁吊運應(yīng)輕吊輕放,嚴防碰撞;

  4.3.3管樁堆放、吊運支點需按計算要求進行,起吊時,繩索與樁的夾角應(yīng)≥45°;

  4.3.4堆放場地應(yīng)壓實平整,并有排水措施;

  4.3.5管樁應(yīng)分規(guī)格堆放,堆放層數(shù),應(yīng)根據(jù)其強度,地面承載力、墊木及堆垛穩(wěn)定性確定,一般管徑直徑:350應(yīng)≤7層,400~450應(yīng)≤6層,500應(yīng)≤5層;

  4.3.6管樁應(yīng)按支點位置放在墊枕上,層與層之間用墊木隔開,每層墊木應(yīng)在同一水平面上,各層墊木位置應(yīng)在同一垂線上,堆垛時,必須在兩側(cè)打好防止?jié)L垛的木楔。

  4.4壓樁程序和接樁方法

  4.4.1靜壓法沉樁一般采取分段壓入,逐節(jié)接長的方法。接樁有焊接法和漿錨法。在接樁時,應(yīng)先檢查下節(jié)樁的頂部,如有損傷應(yīng)予修復(fù),并清除樁頂上的雜物。在上節(jié)樁就位前,要清除接頭處附著的污染物。有變形的樁,應(yīng)修理合格經(jīng)監(jiān)理單位簽證同意后再使用;

  4.4.2沉樁應(yīng)連續(xù)施打,避免長時間中斷;

  4.4.3壓樁順序應(yīng)結(jié)合工程要求綜合考慮各種因素和客觀條件,選用打樁效率高、對環(huán)境危害影響小的合理打樁順序。

  5  灌注樁的施工工藝

  5.1準備工作

  5.1.1資料準備。根據(jù)施工圖、地質(zhì)報告和水文地質(zhì)資料、地下管線圖、臨近建、構(gòu)筑物等情況制定施工組織設(shè)計。

  5.1.2場地準備。遷移場地內(nèi)妨礙施工的高架線路、地下管線等,地下構(gòu)筑物應(yīng)先挖除。確保施工現(xiàn)場的三通一平和設(shè)置場地排水、搭建臨設(shè)和其他準備工作(如水鉆孔樁所用的泥漿循環(huán)池和沉淀池等)、設(shè)置基準軸線的控制點和水準點。對各種施工機械進行檢查調(diào)試。

  5.2施工工藝

  5.2.1根據(jù)設(shè)計樁型,采用相應(yīng)成孔工藝,并使之符合設(shè)計和規(guī)范要求;

  5.2.2鋼筋籠制作與安放

 、黉摻罨\制作,鋼筋的種類、鋼號、規(guī)格、搭接、焊接、間距等均應(yīng)符合設(shè)計和施工驗收規(guī)范要求。對于大直徑的鋼筋籠,為確保搬運、吊放時不變形,應(yīng)在籠內(nèi)設(shè)置支撐。鋼筋籠下部應(yīng)加設(shè)砼保護層墊塊;

 、阡摻罨\的安放與連接,安放時要垂直緩慢地放人孔內(nèi),避免碰撞孔壁。當鋼筋籠較長時,應(yīng)采用逐節(jié)接長放人孔內(nèi)。主筋接頭必須不在同一平面內(nèi)。安放完畢,應(yīng)檢查籠頂標高。

  5.3清孔  鋼筋籠入孔前,需進行清孔

  5.4砼灌注

  砼所用材料和配合比必須根據(jù)材料試驗室提供的配合比,施工過程中,現(xiàn)場應(yīng)制作砼試塊,同條件養(yǎng)護。砼灌注方法:

  5.4.1孔內(nèi)水下灌注宜用導(dǎo)管法;

  5.4.2孔內(nèi)無水或滲水量很小時,灌注宜用串筒法,用插入式振動棒分層搗實;

  5.4.3孔內(nèi)無水或孔內(nèi)雖有水,但能疏干時,宜用短護筒直接投料法;

  5.4.4大直徑樁砼澆灌宜用砼泵;

  5.5砼灌注質(zhì)量控制

  5.5.1成孔通過驗收合格后,應(yīng)盡快灌注砼。并檢查砼坍落度;

  5.5.2確保砼灌注振搗密實;

  5.5.3每根樁的砼灌注必須連續(xù)運行,以確保不出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象;

  5.5.4根據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求,樁頂標高需留有適當?shù)某嗔,以確保樁頭質(zhì)量;并做好樁頭和孔口的保護工作;冬季施工時,應(yīng)有相應(yīng)的保溫措施;每根樁灌注結(jié)束,應(yīng)由專人做好施工記錄。

  6  結(jié)束語

  樁基施工結(jié)束后,應(yīng)根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定,請有資質(zhì)的專業(yè)單位,對樁基進行大、小應(yīng)變測試,若有不合格的樁基,應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施。主體結(jié)構(gòu)施工時,應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求,設(shè)置沉降觀察點,定期觀察,作出記錄,以確保建筑物的安全使用。

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