二级建造师

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2K312020城市桥梁工程基础施工技术

2K312021掌握沉人桩施工技术要求

沉人桩基础常用的施工方法:锤击沉桩和静力压桩。

一、锤击沉桩法

锤击沉桩是以桩锤(坠锤、柴油锤、液压锤等)锤击预制桩的桩头而将桩沉入地下土层中的施工方法。

(一)锤击沉桩法的特点

1.锤击沉桩是在桩将土向外侧推挤的同时而贯入的施工方法，桩周围的土被挤压，因此增大了桩与土接触面之间的摩擦力;

2.由于沉桩时会产生较大的噪声和振动，在人口稠密的地方一般不宜采用;

3.各种桩锤的施工效果在某种程度上受地层、地质、桩重和桩长等条件的限制，因此需注意选用。

(二)锤击沉桩设备选择

锤击法沉桩的施工机械包括桩锤、桩架、动力装置、送桩杆(替打)及衬垫等，应按工程地质条件、现场环境、工程规模、桩型特性、桩密集度、工期、动力供应等多种因素来选择。

锤击沉桩设备选择的一般思路为选择锤型一选择锤重一选择桩架。

1.选择锤型

只能在所在地方可供资源范围内按表2K312021-1选取。

各种锤型适用范围参考表表2K312021-1

┌──┬───┬──────────────────────┬────────────────────┐

│序号│锤型 │适用范围 │优缺点 │

├──┼───┼──────────────────────┼────────────────────┤

│1 │坠锤 │1.适用于沉木桩和断面较小混凝土桩; │ 设备简单，使用方便，冲击力大，能随意 │

│ │ │2.重型及特重型龙门锤适用于沉钢筋混凝土桩; │调整落距，但锤击速度慢(每分钟约6一20 │

│ │ │3.在一般戮性土、砂土、含有少量砾石土均可使用│次)，效率低 │

├──┼───┼──────────────────────┼────────────────────┤

│2 │柴油锤│1.杆式适宜沉小型桩、钢板桩; │ 附有桩架动力等设备，机架轻，移动方便、│

│ │ │2.筒式锤适宜沉混凝土桩、钢管桩等; │沉桩快，燃料消耗少，也可以打斜桩，是使 │

│ │ │3.不适宜在过软或过硬土中沉桩; │用最广的一种，但振动大、噪声大 │

│ │ │4.用于浮船中沉桩较为有利 │ │

├──┼───┼──────────────────────┼────────────────────┤

│3 │液压锤│1.适用于沉重型的混凝土桩、钢桩; │ 锤质量大、冲击次数多、工作效率高，其 │

│ │ │2.适用于粘性土、砂土含少量砾石等 │冲程可根据不同土质用人工调整，在一定条 │

│ │ │ │件下，可保证锤对桩的锤击力控制，噪声小，│

│ │ │ │且不会污染空气 │

└──┴───┴──────────────────────┴────────────────────┘

2.选择锤重

按锤质量与桩质量的比值选择，见表2K312021-2 0

锤质量与桩质量比值表 表2K312021-2

┌─────────┐

│二小}，二 │

┌─────────────────┼────┬────┼────┬──┐

│ ~~丈 %li}. │硬土 │状土 │吧汇~L. │1. 0│

│桩类别~~\ │ │ 0q只│ 1. 5│ │

├─────────────────┼────┼────┼────┼──┤

│混凝土桩 │i.匀 │V. Jd │ │ │

├─────────────────┼────┼────┼────┼──┘

│钢桩 │…“•。│1. 0 │2. 5 │

└─────────────────┴────┴────┴────┘

3.选择桩架

桩架为沉桩的主要设备，可以用钢、木结构组拼而成，其主要作用是装吊锤和桩并控制锤的运动方向。

桩架因施工对象和使用锤型的不同可分两大类:自行移动式桩架和非自行移动式桩架。自行移动式可分为履带式、导轨式和轮胎式。

城市桥梁施工多采用自行移动式桩架，且都与桩锤配套供应。桩架选择要考虑的主要因素之一是桩架高度。

桩架高度H可按式2K312021计算

H=h1+h2 + h3+h4+h5-h6 (2K312021)

式中hl—滑轮组高度(包括适当工作余量);

h2—锤的轮廓高度;

h3—桩帽高度;

h4—送桩高度(按最长考虑);

h5—桩长;

h6—桩下端可能伸出桩架底盘以下的长度(随水深或基坑深度而定)。

各部分互相交错的长度，如桩帽套人桩头及某些锤的导杆伸人桩帽中等，视具体情况予以核减。

(三)沉人桩的施工技术要求

1.水泥混凝土桩要达到100%设计强度并具有28d龄期。

2.重锤低击;桩帽与弹性垫层要与桩和锤相适应，并及时更换失去弹性的垫层材料。混凝土管桩桩帽上宜开逸气孔。

3.打桩顺序:在一个基坑内沉入较多个桩时，桩会把土挤紧或使土上拱。因此打桩顺序是个很重要的问题，一般是由一端向另一端打;密集群桩由中心向四边打;先打深桩，后打浅桩;先打坡顶，后打坡脚;先打靠近建筑的桩，然后往外打;遇到多方向桩应设法减少变更桩机斜度或方向的作业次数，并避免桩顶干扰。沉人土中的桩，将使桩周附近3 ~5倍桩径范围内的土受到很大的重塑作用，因此在戮土层中沉桩，当桩距较小时更应注意顺序问题。

4.在桩的打人过程中，应始终保持锤、桩帽和桩身在同一轴线上。

5.沉桩时，以控制桩尖设计标高为主。桩尖标高等于设计标高而贯人度较大时，应继续锤击，使贯人度接近控制贯人度;当贯人度已达到控制贯人度，而桩尖标高未达到设计标高时，应继续锤击100mm左右(或锤击30^-50击)如无异常变化时，即可停锤。

在饱和的细、中、粗砂中连续沉桩时，易使流动的砂紧密挤实于桩的周围，妨碍砂中水分沿桩上升，在桩尖下形成压力很大的“水垫”，使桩产生暂时的极大贯人阻力，休息一定时间之后，贯人阻力就降低，这种现象称为桩的“假极限”。

在勃性土中连续沉桩时，由于土的渗透系数小，桩周围水不能渗透扩散而沿着桩身向上挤出，形成桩周围水的滑润套，使桩周摩阻力大为减小，但休息一定时间后，桩周围水消失，桩周摩阻力恢复、增大，这种现象称为“吸人”。

锤击沉桩发现上述两种情况时，均应进行复打，以确定桩的实际承载力。复打前桩应休息一定时间。

桩的上浮有两种情况，被锤击的桩上浮和附近的桩上浮。对于前者，如使用坠锤时，可将坠锤停留在桩头的时间长一些;当用柴油锤时，如系空心管桩，桩尖不要封闭，将桩内土排除，可减少桩上浮。无论何种情况，桩都应进行复打。

若桩尖标高比设计标高高得多时，应与设计单位和监理研究确定。

6.无论桩多长，打桩和接桩均须连续作业，中间不应有较长时间的停歇。

7.在一个墩、台桩基中，同一水平面内的桩接头数不得超过桩基总数的1/4，但采用法兰盘按等强度设计的接头，可不受此限制。

8.沉桩过程中，若遇到贯人度剧变，桩身突然发生倾斜，位移或有严重回弹，桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时，应暂停沉桩，分析原因，采取有效措施。

9.在硬塑赫土或松散的砂土地层下沉群桩时，如在桩的影响区内有建筑物，应防止地面隆起或下沉对建筑物的破坏。

二、静力压桩法

静力压桩法系借助专用桩架自重、配重或结构物自重，通过压梁或压柱将整个桩架自重、配重或结构物反力，以卷扬机滑轮组或电动油泵液压方式施加在桩顶或桩身上.当施加给桩的静压力与桩的人土阻力达到动态平衡时，桩在自重和静压力作用下逐渐沉入地基土中。

(一)静力压桩法的特点

1.施工时无冲击力，产生的噪声和振动较小，施工应力小，可减少打桩振动对地基的影响;

2.桩顶不易损坏，不易产生偏心沉桩，精度较高;

3.能在施工中测定沉桩阻力为设计施工提供参数，并预估和验证桩的承载能力;

4.由于专用桩架设备的高度和压桩能力受到一定限制，较难压人30m以上的长桩，但可通过接桩，分节压人;

5.机械设备的拼装和移动耗时较多。

静力压桩法通常应用于高压缩性勃土层或砂性较轻的软赫土地基。当桩需要穿过有一定厚度的砂性土中间夹层时，必须根据砂性土层的厚度、密实度、上下土层的力学指标，桩的结构、强度、形式或设备能力等综合考虑其适用性。

静力压桩法按加力方式可分为压桩机(压桩架，压桩车、压桩船)施工法、吊载压力施工法、结构自重压力施工法等。

(二)静力压桩法施工要求

1.静力压桩前应对压桩地区的土层地质情况调查清楚，并据以估算桩的阻力，如有夹砂层时，应采取相应的施工措施。

2.选用压桩设备的设计承载力宜大于压桩阻力的40%

3.压桩前应详细检查各种设备，并做好一切准备工作，如压桩机的辅助设备、测量仪器等的检查校定，使压桩工作不致间断。

4.使用2台卷扬机同时启动放下压梁时，必须使其同步运行，确保压梁不偏斜。在压桩过程中，应始终保持压梁中轴线与桩帽、桩身中轴线在同一直线上。

5.压桩时，应尽量避免中途停歇，如必须要停歇时(如接桩、接送桩等)应尽量减少停歇时间，并考虑将桩尖停歇在软弱土层中，使再启动时减小阻力。

6.当桩尖标高接近设计标高时，应严格控制进程，不得过早或过迟停压。

7.遇到下列情况，应暂停施压，分析原因并予以处理:

(1)插桩初压时桩尖即有较大走位和倾斜;

(2)压桩过程中桩身倾斜或下沉速度加快;

(3)压桩阻力突然剧增或压桩机倾斜。

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（责任编辑：中大编辑）