2008-08-22 17:41 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的高速增長(cháng),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(chǎng)房不斷涌現。為提高天然地基的承載能力或加固軟弱地基,以滿(mǎn)足建筑物上部荷載的要求,確保建筑物(構筑物)的工程質(zhì)量,樁基的使用已日益普及,現結合我們的工作,談些對樁基應用的心得。
1 常見(jiàn)樁的類(lèi)型
1.1摩擦型樁
1.1.1摩擦樁 外部荷載主要通過(guò)樁身側表面與土層之間的摩擦阻力傳遞給周?chē)耐翆,樁端只承受部分荷載,一般不超過(guò)10%。如打在飽和軟土地基和松砂地基中的樁。這類(lèi)樁基的沉降較大,穩定時(shí)間也較長(cháng)。
1.1.2端承摩擦樁 在外部荷載作用下,樁的端阻力和側摩阻力都同時(shí)發(fā)揮作用。如穿過(guò)軟弱地層嵌入較堅實(shí)的硬粘土和砂、礫持力層的樁。這類(lèi)樁的側、端阻力所分擔荷載的比例,與樁徑、樁長(cháng)、土層的摩擦系數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(guò)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,一般不考慮樁側摩擦阻力的作用。如武漢長(cháng)江大橋的管柱基礎。
1.2.2摩擦端承樁 樁頂荷載主要由樁端承受,如通過(guò)軟弱土層樁端嵌入基巖的樁,由于樁的長(cháng)細比很大,在外部荷載作用下,樁側摩擦阻力也起到部分作用,但樁側阻力小于樁端阻力。
1.3按樁身材料分類(lèi)
1.3.1砼樁
、兕A制砼樁 可在工廠(chǎng)集中生產(chǎn),也可在場(chǎng)地附近預制。一般為400 ×400或500 × 500,單節長(cháng)
10米左右,現南京廣泛使用的預應力砼薄壁管樁,外徑為Φ350~Φ500,壁厚60~80,管長(cháng)7m~11m等。在南京的小高層建筑中已被廣泛應用。
、诠嘧㈨艠 是用樁機設備在施工現場(chǎng)就地成孔或采用人工挖孔,在孔內放置鋼筋籠,其深度和直徑根據工程地質(zhì)勘察報告,由設計單位確定。在南京各類(lèi)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(lèi),作臨時(shí)支擋結構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(wú)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,最常用的為預制樁和就地灌注樁。
2 預制樁的特點(diǎn)和適用條件
2.1預制樁的特點(diǎn)
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?chē)耐翆颖粩D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(jiǎn)單,工效也高;
2.1.3預制樁單價(jià)較灌注樁高。預制樁的配筋是根據搬運、吊裝和壓人樁時(shí)的應力設計的,遠超過(guò)正常工作荷載的要求,用鋼量大。接樁時(shí),還需增加相關(guān)費用;
2.1.4錘擊和振動(dòng)法下沉的預制樁施工時(shí),震動(dòng)噪音大,影響周?chē)h(huán)境,不宜在城市建筑物密集的地區使用,一般需改為靜壓樁機進(jìn)行施工。
2.1.5預制樁是擠土樁,施工時(shí)易引起周?chē)孛媛∑,有時(shí)還會(huì )引起已就位鄰樁上浮。
2.1.6受起吊設備能力的限制,單節樁的長(cháng)度不能過(guò)長(cháng),一般為10余米。長(cháng)樁需接樁時(shí),接頭處形成薄弱環(huán)節,如不能確保全樁長(cháng)的垂直度,則將降低樁的承載能力,甚至還會(huì )在打樁時(shí)出現斷樁。
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(guò)的軟弱層時(shí),則需輔以其他施工措施,如采用預鉆孔(常用的引孔方法)等。
2.2預制樁的適用條件
2.2.1持力層上覆蓋為松軟土層,沒(méi)有堅硬的夾層;
2.2.2持力層頂面的土質(zhì)變化不大,樁長(cháng)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(jiǎn)單,工效高,在樁數較多的前提下,可抵消預制價(jià)格較高的缺點(diǎn),節省基建投資;
2.2.5工期比較緊的工程,因已在工廠(chǎng)預制,縮短工期。
3 灌注樁的特點(diǎn)和適用條件
3.1特點(diǎn)
3.1.1適用于不同土層;
3.1.2樁長(cháng)可因地改變,沒(méi)有接頭。目前鉆孔灌注樁的直徑已達2.OM,有的樁長(cháng)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(cháng)達82-88M;
3.1.3僅承受軸向壓力時(shí),只需配置少量構造鋼筋。需配制鋼筋籠時(shí),按工作荷載要求布置,節約了鋼材(相對于預制樁是按吊裝、搬運和壓樁應力來(lái)設計鋼筋);
3.1.4單樁承載力大(采用大直徑鉆孔和挖孔灌注樁時(shí));
3.1.5正常情況下,比預制樁經(jīng)濟;
3.1.6樁身質(zhì)量不易控制,容易出現斷樁、縮頸、露筋和夾泥的現象;
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(jìn)行水鉆灌注樁施工,如南京長(cháng)江二橋橋樁施工時(shí),采用大直徑圍堰,然后在圍堰中進(jìn)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(lèi)樁的適用條件基本同預制樁,F已廣泛用于南京的多層住宅中,有時(shí)采用單打,有時(shí)采用復打工藝,主要依據土層的松軟程度和單樁承載力來(lái)決定;
3.2.2水鉆孔灌注樁 此類(lèi)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(chǎng)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"、建設中的南京奧體中心、已建成的南京國際會(huì )議展覽中心、南京長(cháng)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(wú)地下水,且樁長(cháng)有一定限制,一般不能穿過(guò)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,現場(chǎng)無(wú)泥漿污染。如現施工的南京地鐵指揮中心工程,使用了這種樁型。還有機動(dòng)洛陽(yáng)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、孔內空氣稀薄等,尤其在有地下水時(shí)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 預制樁的施工工藝
目前預制樁在南京地區使用比較普遍的是預應力砼薄壁管樁。
根據設計要求,工程地質(zhì)勘察報告和現場(chǎng)施工條件,合理制定施工組織設計或施工方案,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備。
沉樁阻力的影響因素主要是由土質(zhì)結構、埋入持力層深度、樁數、樁距、施工順序等組成,分析實(shí)測資料表明,沉樁阻力是由樁側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(gè)變值。應該根據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(shí),墊材起著(zhù)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,并根據情況及時(shí)更換。
4.3樁的起吊、運輸和堆放
4.3.1管樁應達到砼強度等級的80%以后放可倒運,達到100%才能出廠(chǎng);
4.3.2管樁吊運應輕吊輕放,嚴防碰撞;
4.3.3管樁堆放、吊運支點(diǎn)需按計算要求進(jìn)行,起吊時(shí),繩索與樁的夾角應≥45°;
4.3.4堆放場(chǎng)地應壓實(shí)平整,并有排水措施;
4.3.5管樁應分規格堆放,堆放層數,應根據其強度,地面承載力、墊木及堆垛穩定性確定,一般管徑直徑:350應≤7層,400~450應≤6層,500應≤5層;
4.3.6管樁應按支點(diǎn)位置放在墊枕上,層與層之間用墊木隔開(kāi),每層墊木應在同一水平面上,各層墊木位置應在同一垂線(xiàn)上,堆垛時(shí),必須在兩側打好防止滾垛的木楔。
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,逐節接長(cháng)的方法。接樁有焊接法和漿錨法。在接樁時(shí),應先檢查下節樁的頂部,如有損傷應予修復,并清除樁頂上的雜物。在上節樁就位前,要清除接頭處附著(zhù)的污染物。有變形的樁,應修理合格經(jīng)監理單位簽證同意后再使用;
4.4.2沉樁應連續施打,避免長(cháng)時(shí)間中斷;
4.4.3壓樁順序應結合工程要求綜合考慮各種因素和客觀(guān)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。根據施工圖、地質(zhì)報告和水文地質(zhì)資料、地下管線(xiàn)圖、臨近建、構筑物等情況制定施工組織設計。
5.1.2場(chǎng)地準備。遷移場(chǎng)地內妨礙施工的高架線(xiàn)路、地下管線(xiàn)等,地下構筑物應先挖除。確保施工現場(chǎng)的三通一平和設置場(chǎng)地排水、搭建臨設和其他準備工作(如水鉆孔樁所用的泥漿循環(huán)池和沉淀池等)、設置基準軸線(xiàn)的控制點(diǎn)和水準點(diǎn)。對各種施工機械進(jìn)行檢查調試。
5.2施工工藝
5.2.1根據設計樁型,采用相應成孔工藝,并使之符合設計和規范要求;
5.2.2鋼筋籠制作與安放
、黉摻罨\制作,鋼筋的種類(lèi)、鋼號、規格、搭接、焊接、間距等均應符合設計和施工驗收規范要求。對于大直徑的鋼筋籠,為確保搬運、吊放時(shí)不變形,應在籠內設置支撐。鋼筋籠下部應加設砼保護層墊塊;
、阡摻罨\的安放與連接,安放時(shí)要垂直緩慢地放人孔內,避免碰撞孔壁。當鋼筋籠較長(cháng)時(shí),應采用逐節接長(cháng)放人孔內。主筋接頭必須不在同一平面內。安放完畢,應檢查籠頂標高。
5.3清孔 鋼筋籠入孔前,需進(jìn)行清孔
5.4砼灌注
砼所用材料和配合比必須根據材料試驗室提供的配合比,施工過(guò)程中,現場(chǎng)應制作砼試塊,同條件養護。砼灌注方法:
5.4.1孔內水下灌注宜用導管法;
5.4.2孔內無(wú)水或滲水量很小時(shí),灌注宜用串筒法,用插入式振動(dòng)棒分層搗實(shí);
5.4.3孔內無(wú)水或孔內雖有水,但能疏干時(shí),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(guò)驗收合格后,應盡快灌注砼。并檢查砼坍落度;
5.5.2確保砼灌注振搗密實(shí);
5.5.3每根樁的砼灌注必須連續運行,以確保不出現斷樁現象;
5.5.4根據規范和設計要求,樁頂標高需留有適當的超灌量,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(shí),應有相應的保溫措施;每根樁灌注結束,應由專(zhuān)人做好施工記錄。
6 結束語(yǔ)
樁基施工結束后,應根據國家有關(guān)規定,請有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)單位,對樁基進(jìn)行大、小應變測試,若有不合格的樁基,應采取相應的加固措施。主體結構施工時(shí),應根據設計要求,設置沉降觀(guān)察點(diǎn),定期觀(guān)察,作出記錄,以確保建筑物的安全使用。
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