沉桩施工（精选十篇）
沉桩施工 篇1
浙江舟山煤炭中转码头工程项目是以电煤储存、混配、中转为一体的港口工程, 为目前国内规模最大的煤炭中转码头之一。项目所在地六横岛地处外海, 东北部面临开阔海域, 东北向风浪对施工作业影响较大, 同时夏季台风和冬季寒流也是制约施工进度的两个主要因素;根据近些年的气象水文资料并结合多年的施工经验, 该海域年平均有效作业天数为2 5 5天左右。施工区域涌浪较大, 给沉桩、测量放线、施工船舶停靠造成一定困难, 对工程进度和质量的控制有一定影响。卸船码头离岸较远, 施工现场水流急、涌浪大, 设计直径1.2米钢管桩斜率大 (最大达为3.5∶1) , 沉桩正位率控制难度较大。
卸船码头设计15万吨级、5万吨级煤炭卸船泊位各1个, 码头平台612m×36.5m。本工程共有Φ1200mm钢管桩638根 (包括9根试桩已沉桩) , 桩长78 m～8 8 m。其中码头平台部分612根 (其中直桩23根, 斜桩589根, 包括9根试桩工程已沉桩) , 辅助平台15根 (其中直桩5根, 斜桩10根) , 系缆墩11根斜桩。
2 沉桩施工工艺及技术要求
2.1 沉桩施工工艺流程见图1。
2.2 沉桩设备的选择
2.2.1 打桩船
为确保本工程的沉桩进度和质量, 结合本标段桩基7 8 m～8 8 m超长桩的特点, 打桩船选用桩架高度高, 稳定性好, 抗风浪、涌浪能力强。本工程采用三航打桩船#1 5, 桩架高度9 3.5 m。
2.2.2 驳船选用
沉桩期间配备3艘3000t方驳。方驳型长72.6m, 型宽19.8m, 型深4.2m。
2.2.3 拖轮及抛锚船
三航桩1 5#配备2 4 9 2 K W拖轮拖航。现场桩船和桩驳抛锚配备1艘抛锚艇。
2.3 沉桩施工工艺
2.3.1 钢管桩运输与落驳
钢管桩为发包人供应 (包括外防腐涂料) , 供货单位负责装船, 由承包人至供货单位出运码头提货, 并负责驳运至施工现场。
驳船装运钢管桩时按下列规定执行:
(1) 根据施工时的沉桩顺序编制落驳图, 按落驳图要求分层装驳;
(2) 桩采用多支架堆放且垫木均匀放置, 并适当布置通楞, 垫木顶面应保持在同一平面上。
(3) 桩堆放形式能够保持驳船在落驳、运输和起吊时保持平稳。
2.3.2 船机抛锚及船位布置
针对本工程施工海域流急、浪大、波长的特点, 沉桩时抛锚布局为:吊桩时桩驳和打桩船长边轴线同水流方向保持约一定的夹角, 桩吊起后桩驳立即调整为顺流状态, 减少船体迎水面, 避免走锚等现象。
2.3.3 沉桩定位测量
本工程中沉桩定位测量采用G P S沉桩定位技术。利用常规测量全站仪校核G P S沉桩的正位率。
2.3.4 沉桩平面定位
沉桩平面定位采用了三航局开发的“海工工程G P S远距离打桩定位系统”, 其基本原理见图3, 由三台固定在打桩船上的G P S流动站以R T K方式实时控制船体的位置、方向和姿态, 同时配合两台固定在船上的免棱镜测距仪测定桩身在设计标高上的实际位置, 并显示在系统计算机屏幕上。通过与设计坐标比较, 移船调整船位, 直至偏位满足规范要求后, 下桩开打。桩顶标高由安装在龙口后方的摄像机及测距仪实时测定, 同时由“锤击计数器”记录沉桩时的锤击数, 自动进行沉桩贯入度的计算, 并显示在系统计算机屏幕上。沉桩结束后, 系统能自动打印出“沉桩记录表”。
2.3.5 沉桩控制标准
沉桩停锤严格按照设计要求进行控制。
(1) 本工程沉桩选用D125锤型, 油门开三档。根据设计要求, 对于摩擦桩, 采用标高控制, 贯入度校核;对于端承桩, 采用贯入度控制, 标高校核。沉桩出现异常时, 及时与设计、监理联系。
(2) 沉桩允许偏差。
(1) 沉桩后钢管桩的垂直偏差≤1%。
(2) 桩位偏差按规范要求控制:打入钢管桩:直桩≤2 0 0 m m;斜桩≤2 5 0 m m。
2.3.6 沉桩施工注意事项
(1) 进行现场勘察及地质情况分析, 并制定相应措施确保施工质量。
(2) 建立测控网和GPS参考站并报监理验收批复。
(3) 仔细排定沉桩顺序、制定抛锚方案;审查桩位图, 验算有否碰桩情况, 确保沉桩顺利进行。
(4) 对打桩船和沉桩有关施工技术人员进行施工前技术交底, 并书面备案。
(5) 沉桩施工时, 现场所有施工船只由施工员统一协调指挥、密切配合。
(6) 做好内业计算和校核工作, 确保沉桩定位数据正确无误。
(7) 做好沉桩落驳工作, 避免现场翻桩。
(8) 开锤前应检查锤、替打与桩是否在同一轴线上, 避免偏心锤击。
(9) 动船移位避免绊桩, 沉桩结束后及时夹设围囹加固桩顶, 并设置警戒值班船只, 确保已完桩基的安全。
(10) 做好沉桩记录和施工日记, 并保持记录的清晰、完整。
2.3.7 钢管桩防腐层的保护措施
鉴于钢管桩防腐层施工过程中极易发生损坏现象, 因此在本工程中, 我们采取以下措施对钢管桩的防腐层在施工各环节加以保护。
(1) 在钢管桩的装船和运输过程中, 在桩驳上配备专用搁置支架, 搁置面衬装橡胶垫, 避免涂层和支架直接接触损坏涂层。
(2) 在整个施工阶段, 所有施工舢板外舷满布橡胶护垫, 防止与钢管桩相碰撞, 损坏防腐层。
(3) 船舶施工过程中严禁锚缆擦刮破坏桩防腐层。
(4) 围囹底板拆除过程中, 采取有效措施防止钢构件对钢桩防腐层的破坏。
(5) 将组织长期从事钢管桩外表防腐施工、修补的专业队伍 (具有良好信誉并参与过类似海区施工队伍) 来承担施工中损坏的钢桩防腐层的修补。
2.4 沉桩安全保证措施
为确保工程沉桩的安全施工, 结合工程实际, 必须做好以下安全工作。
(1) 开工前必须向海事部门办理航行通告。
(2) 严格执行海事局、地方政府和本企业的水上作业各项安全规章制度。
(3) 水上交通:船舶水上施工前按海事部门要求设置航浮标和导向灯等航行标志, 施工船只挂避让信号灯、旗, 并派专人警戒, 防止外来船只误撞施工区。
(4) 所有参与施工船舶必须“三证”齐全, 船上必须配备足够的救生、消防设施。
(5) 沉桩施工前, 对施工船舶和人员做好安全交底工作。沉桩施工时, 由沉桩施工员统一发布施工口令。
(6) 建立天气预报接收制度:遇到恶劣天气, 必须停止施工, 所有船只和设备要做好安全保护工作。
(7) 由专职安全员做好现场安全记录。
(8) 做好现场沉桩施工船舶、作业船舶的调度协调工作, 确保沉桩的顺利进行。
3 结语
静压沉桩的施工要点 篇2
(1)单桩竖向承载力：可以通过管桩的终止压力估计静力压桩的单桩竖向承载力.但由于土质不同.桩的终止压力可能小于单桩竖向极限承栽力，可以通过静载对比试验确定系数，再综合系数和终止压力.得到最终的单桩竖向承栽力的标准值fk，当基于终止压力值判断得到的单桩竖向承载力标准值难以满足设计需要时.要进行补桩或深处理等后续施工，保证施工质量。要控制好压桩的终止条件。确保液压表上显示的终止压力大于单桩设计承载力的两倍以上。如果不满足，要适当增加桩身长度，并向设计单位申请图纸变更，
(2)压桩施工应该保证连续进行.采用焊接接桩技术要求间歇时间不可过长，并保证接桩面整洁，完成焊接工艺后要涂刷防腐试剂，再冷却3min左右.且要保证焊接时两节桩身中心线对齐。
(3)控制垂直度：垂直度是控制施工质量的关键，需要高度重视.通常情况下，可以插桩入土25cm左右为宜.再进行校准工序。桩机驾驶人员要把握双方角度，将两个方向都回归零点，此时桩机纵横两个方向应该会保持水平，抱桩器抱紧桩身，保证竖直;此外，在距离桩机适宜距离(20～30m)处沿着两个方向架设两架全站仪，进行桩基垂直度的复核。在压桩过程中.施工人员要密切观察桩的进入情况，当遇到地质岩层。导致桩杆偏移时.要分多行程逐渐调整竖直。
沉桩施工 篇3
【关键词】沉桩工艺；建筑施工；应用
当前，我国的建筑施工中，混凝土施工成为了非常重要的组成部分，同时在混凝土沉桩施工方面也做出了相关的规定，同时这些规定也在施工当中得到了非常广泛的应用，同时也在施工的过程中实现了很好的效果。笔者结合自己的实际经验对此施工工艺进行相应的阐述。
1、初期打桩准备
在预制桩的施工建设当中能够采用的施工方法有很多，但是无论采用哪种施工方式，都需要在施工的前期做好打桩的准备，所以在施工的过程中一定要对每一个环节都进行严格的控制，通常我们所说的打桩准备就是打桩工艺在施工之前的准备工作，这个环节当中的施工质量会对之后的施工质量产生非常重要的影响，通常的情况下在施工的过程中，在不影响施工质量的情况下，施工人员在进行桩基施工的过程中经常会采取拼装的方式来完成，拼装施工能够有效的提高施工的效率，从而更好的保证施工期限能够达到施工的标准和要求，为了能够更好的保证施工的质量，在施工之前应该先对施工地点按照施工的需要进行适当的清理，同时要对运输通道内部的一些影响车辆运行的障碍物进行及时的清理，在施工之前要对施工现场的排水设施进行检查，保证施工的排水顺畅无阻，同时还要对施工环节中的各个参考数据进行反复的测量和校正，这样才能充分的减少重复施工的可能。
1.1桩位及打桩顺序的确定
在打桩施工的过程中，桩位的准确性对施工质量有着非常大的影响，同时，如果不能很好的保证施工的质量也无法保证施工的时间，通常的情况下桩位的确定和施工现场的具体情况有着非常密切的联系，所以在测量的过程中一定要选择适当的技术保证测量的准确性，从而提高了打桩的质量。
在确定了桩位的具体位置之后就要按照施工的要求进行打桩顺序的确认，这一施工工艺当中的施工顺序很大程度上都和挤土有关，所以在施工的时候还要充分考虑到挤土的方向，施工顺序的选择还要根据施工情况的不同来进行适当的调整。
1.2水准点的设置
为了能够对桩的具体位置进行有效的控制，在施工当中要设置一定的水准点，这样就能够更好的保证施工的过程中桩基的位置不会因为施工程序的欠缺而发生位置的变动，这样也就给整个施工带来了很大的质量保障，在当前的很多桩基施工当中都设置两个甚至多个水准点，从而能够更好的对桩位进行有效的控制，保证施工的质量。
2、打桩技术
打桩技术在施工的过程中是一个最重要的环节，打桩技术采用的是否合理对整个打桩的质量有着极其关键的影响，甚至可以说起到了决定性的作用，以下笔者对这项技术进行简要的介绍。
在进行打桩施工的过程中，要将已经安装好的打桩机放到指定的位置上，然后要按照相应的要求对桩锤和桩帽进行安装，在安装的过程中要保证其牢固性，同时还要对桩基的稳定性进行有效的控制，然后，就是要使用钢架上的钢丝绳将整个预备桩吊起来，使其保持在垂直的状态上，然后就是要根据施工的要求将预备桩吊到指定的位置上，同时还不能发生位移，在桩下落的过程中速度一定要慢，同时还要对操作的误差进行有效的控制，只有这样才能更加有效的保证桩的位置能够符合施工的标准和需要。
2.2打桩中需要注意的事项
正式打桩时，对桩的锤击力度要适当，尽量减小锤的落距；锤击过程中，等到桩插入土中的深度为1-2m时，要稳定住桩靴，避免桩发生偏斜；随后，等到桩靴完全稳定之后，再慢慢、合理的增大锤击力度和锤击落距。预制桩锤击时，如果桩的类型属混凝土管桩，那么锤击的最大落距不能超过1.5m，如果锤击时采用了落锤的方式，那么锤的最大落距不应超过1m。
另外，打桩过程中可能会因为工艺影响造成桩位附近土体发生隆起、位移等现象，致使桩位及施工场地附近的地下管线、道路等发生结构损坏，对人们的生活造成影响。为了避免这一现象发生，施工时应结合现场实际采取适当措施来对打桩进行控制，常见的方法有挖设震沟、控制好打桩速度、做好地下矿井排水等等。
3、做好打桩记录
打桩工程是一项隐蔽工程，为确保工程质量，分析处理打桩工程中常见的质量事故和为工程质量验收提供重要依据，必须对每根桩的施打进行测量并作记录。记录项目要包括锤击数、锤落距、最终贯入度、桩顶标高、偏位等。
如用落锤、单动汽锤或柴油打桩锤，在开始打桩时，即应测量记录桩身每沉落lm所需要的锤击次数以及桩锤落距的平均高度。在桩下沉接近设计标高时，应在规定落距下，每一阵（每10击为一阵）后测量其贯入度，当其数值达到或小于设计所要求的贯入度时，打桩即可停止。
4、打桩的质量控制
打桩常见的质量通病有桩顶碎裂、桩身断裂、桩身跳动回弹和桩顶位移。这些质量问题可能是由于施工前的障碍物排除不当、桩质量不符合要求、施工过程中桩锤选择不当、沉桩顺序出现问题或者贯入度不够引起。因此要对打桩进行严格的质量控制。
对打桩进行质量控制主要是使贯入度与沉桩标高满足设计要求，保证桩顶和桩身完好，另一方面是确保打入后的桩的偏差未超出允许范围。打桩的控制原则是，对于桩靴位于坚硬、硬塑的黏性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时，以贯入度控制为主，也可以桩靴进入持力层深度或桩靴标高作为参考。贯入度是指每锤击一次桩的入土深度，而在打桩过程中常指最后贯入度，即最后一击桩的入土深度。实际施工中一般是采用最后10击桩的平均入土深度作为最后贯入度。测量最后的贯入度应在桩顶没有破坏、锤击没有偏心、锤的落距符合规定、桩帽和弹性垫层正常的条件下进行。如果沉桩尚未到达设计标高，而贯入度突然变小，则可能土层中夹有硬土层，或遇到孤石等障碍物，此时切勿盲目击打，应会同设计勘探部门共同研究解决。当出现了上述问题时，工程人员要做好记录，及时上报，并采取合理的补救措旋，防止问题扩大，修复或解决完成后也要做好记录，以备后续检查。
5、结语
在钢筋混凝土预制桩的施工当中，一定要注意对各项施工的有效控制，因为每一个施工环节对桩体的施工质量来说都是非常重要的，同时这项技术也是建筑施工当中非常重要的一项技术，只有提高了这项施工的质量才能更好的提高建筑整体施工的可靠性和安全性，从而也改进了建筑的施工质量。
参考文献
[1]姚慈辉，刘丽.水上钢管桩沉桩工艺[J].建筑技术，2004（03）
桥梁沉桩施工技术探讨 篇4
关键词：桥梁工程,沉桩,施工,质量
1 沉桩施工前的准备工作
(1) 试桩数量:
沉桩工程在正式开工前应先进行试桩。试桩采用冲击试验及静压试验, 计有要求时再做静拔试验和静推试验。冲击试验的桩数, 一般不少于桩总数的2%, 静压试验的桩数, 按设计规定处理。在相同地质情况下, 按桩总数的1%计, 并不得少于2根。位于深水处的试桩, 应根据具体情况, 由有关部门决定。
(2) 沉桩顺序:
在一个基础沉入较多的桩时, 会把基底以下的土挤密或隆起, 如果采用从基础四周向内沉桩的办法, 则越往中间沉, 基底以下的土挤得越密, 导致后续各桩无法下沉, 甚至已下沉的基桩被土挤出, 因此沉桩次序是一个很重要的问题, 必须慎重考虑。沉桩一般由一端向另一端连续进行, 当桩基平面尺寸较大或桩距较小时, 宜由中间向两端或四周进行;如桩埋置有深浅, 宜先沉深的, 后沉浅的;在斜坡地带, 应先沉坡顶的, 后沉坡脚的。
(3) 吊桩及插桩:
吊桩时根据桩长可采用一个吊点、两个吊点、三个吊点或四个吊点, 预制桩吊立时一般多采用一个吊点, 较长的桩可采用三个吊点或四个吊点。各种吊点的位置是根据吊运、吊立过程中产生的最大正负弯矩绝对值相等的条件来确定的, 由于各种桩的体型不一样, 其吊点的位置有时要作相应的变更。起吊前应检查桩上的配件是否齐全。吊桩前应作好桩的吊点位置记号, 捆好吊索, 并标好检查桩下沉的尺寸。吊点应符合设计规定, 不得任意变动。采用一个吊点吊立就位时, 当桩吊到一定高度, 即相当于1/2桩长加0.5m后, 逐渐地放松溜绳直至桩身完全垂直为止, 然后把桩纳入龙门框内。吊插大口径的长钢管桩, 如直径1.2m、长度40m钢管桩, 采用两个吊点吊立就位时, 由于桩身偏移量过大、桩质量过大, 难以纳入龙门框内, 可在上吊点的对称面上增加一个吊点, 校正桩身偏移量后, 使其易于纳入龙门框内。长桩用单点悬挂时, 不得使用吊环;纳入龙门框时, 应将标好尺寸的一面向外。桩架就位前, 应对桩架本身的水平及龙门框的正直情况进行详细的检查校正。在松软土中插桩时, 桩位容易向前走动, 应向后移一些插入。在斜坡上插桩, 如斜桩与斜坡同一方向时, 应向坡上方移动一些。在施工群桩基础时, 先沉人的桩已将土挤密, 继续插桩时, 桩位应略移向先沉好的桩。在深水急流中插桩时, 应考虑水流及浮力作用, 宜向迎水方向移动一些, 必要时可在上游加设临时挡流设施, 或用导向框架插桩。插桩时桩位移动距离的大小, 应根据试桩情况考虑。插好桩后, 应立即将桩头用锤压住, 检查锤、桩帽和桩的中心是否在一条竖直线上, 并检查桩位有无移动及桩的垂直度或倾斜度是否符合规范要求。
2 沉桩施工工艺控制措施
(1) 锤击沉桩:
预制钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩在锤击沉桩前桩身混凝土强度应达到设计要求, 桩锤的选择应根据地质条件、桩形、土的密实程度、单桩轴向承载力及现有的施工条件等确定。沉桩前应对桩架、桩锤、动力机械、射水管路、蒸汽管路、电缆等主要设备部件进行检查, 开始沉桩时, 宜采用较低落距。桩锤、替打、送桩和桩宜保持在同一轴线上。锤击沉桩时, 桩帽与桩之间的垫层 (包括锤垫和桩垫) 要仔细安放, 要有适当的厚度, 在锤击过程中须及时修理锤垫和更换桩垫, 避免桩头引起很高的压应力。桩帽要夹着垫层, 减少锤击时产生振动, 使锤击力能均匀地分布在桩头上, 当沉桩的桩顶标高低于落锤的最低标高时, 应设送桩, 其强度不得小于桩的设计强度。送桩应与桩锤、桩身在同一轴线上, 开锤以后, 坠锤或单动汽锤的落锤高度不宜超过0.5m;双动汽锤应降低汽压, 减少每分钟的锤击数;柴油锤应控制供油量, 减少锤击能量。以后视桩的人土情况, 逐渐加大冲击动能, 直至桩的入土深度和贯入度都符合设计要求为止, 锤击沉桩的最后贯人度, 不宜定得太小, 对于柴油锤沉桩的贯入度不宜小于1～2mm/击, 蒸汽锤不宜小于2～3mm/击, 以免损坏桩锤。斜坡上沉桩时, 桩架应符合斜桩的坡度。根据桩的外移规律及土质、坡度、水深、水流等情况, 斜桩尚应考虑自重的影响, 结合施工实践经验, 桩身宜向岸移一定距离下桩, 以使沉桩后桩位符合设计要求。锤击沉桩应考虑锤击振动和挤土等对岸坡稳定或邻近建筑物的影响, 可根据具体情况采取措施并对岸坡和邻近建筑物位移和沉降等进行观察, 及时记录, 如有异常变化, 应停止沉桩并研究处理。沉桩时, 以控制桩尖设计标高为主。当桩尖已达设计标高, 而贯人度仍较大时, 应继续锤击, 使贯入度接近控制贯入度。当贯入度已达控制贯入度, 桩尖标高未达设计标高时, 应继续锤击100mm左右, 如无异常变化时, 即可停锤。沉桩工作应一次沉到设计标高, 不得中途停顿。若停顿过久, 由于土的恢复将难以下沉。沉好的桩在未经验收以前, 不得截锯桩头。截锯桩头时不要用大锤硬砸, 以免振出裂缝, 可先用钢抱箍或木抱箍将桩身截锯处下面箍紧, 用小锤沿箍处凿开一条沟槽, 然后再进行扩大截断。
(2) 锤击沉桩复打:
对发生“假极限”、“吸入”现象的桩和射水沉桩及上浮、下沉现象的桩都应进行复打。“假极限”是指桩在饱和的细、中、粗砂中连续锤击下沉时, 使流动的休止时间按土质不同而异。
(3) 静力压桩:
压桩前应在桩身作出明显的深度标志, 以便压桩时记录压入深度和压力的数值。压桩机在进入现场前, 工作场地应先平整, 并根据现场条件, 预先确定压桩机压桩顺序, 尽量减少压桩机行走距离。根据地质钻探, 静力触探或试桩资料估算压桩阻力, 以选用适当的压桩设备, 其重力宜大于压桩阻力的40%。压入桩过程中, 应防止一棵桩压入时中断工作, 以免间歇后桩阻力增大。采用接桩时应尽量缩短接桩时间, 以减少压桩阻力。压桩机的安装与拆卸应根据厂方产品说明书规定执行。吊装前应清理桩身, 并检查桩身有无明显碰损处, 以免影响夹持下压。如影响则不得使用。吊桩进入压桩机夹具后, 应对准桩位。开始压桩时, 应使较低的压力徐徐压入, 确定无异常情况后, 再开始正常工作。压桩过程中应严格控制桩身与地面的垂直度, 不允许倾斜压人。如需接送桩时, 应保证送桩的中心轴线与桩身的中心轴线上下一致。压桩过程中, 应随时注意桩下沉有无变化, 如有水平方向位移时, 则可能桩尖遇到障碍, 当移动量较大时, 应将桩拔出, 清除障碍或与设计单位研究后改变位置。
(4) 射水沉桩:
在砂质或砾石土壤中打桩, 可采用射水打桩法, 随射随打。待桩尖距设计高程1m左右时, 应停止射水, 完全锤击, 以增加桩的承载能力。若随射随打仍不能穿过坚实土层时, 可利用旧钢轨作引桩先打成导眼, 然后将桩插入继续下沉。射水管的直径根据水压和水量决定。射水沉桩应根据土层情况, 选择高压泵压力和排水量。一般宜采用多级离心泵, 在进水口处应装置真空计, 出水口处应装置压力计。起动水泵时, 应注满接引水。采用活塞式水泵时, 应在压力管中安设气罩。在供水高压管路上, 必须设有逆止阀和溢水阀, 防止喷嘴堵塞时破坏水泵和管路。为减少水压力损失, 水泵应尽量靠近沉桩地点, 管路宜顺直, 不得拐死弯。在宽水面深水中沉桩时, 宜采用浮动水泵站。在沉桩过程中, 应及时检查桩的人土深度和桩位, 特别是斜桩更应注意。将近停止射水前, 必须再检查一次桩位, 最后校正。
3 结束语
沉桩施工对施工方案的技术措施要求高质星控制难度较大沉桩施工的技术把关在其中起了关键性的作用。桩基施工质量关系到整个桥梁建筑物的工程质量在桩基施工过程中遇到各种意外情况应及时通过业主、监理与设计部门联系按设计部门的设计修改通知或会议纪要进行施工在施工过程中施工单位应多去分析质量问题的类别、原因多去总结经验多去吸取教训严格遵守国家施工规范和技术操作规程以及工程质量验评标准确保工程质量满足业主单位的要求体现出工程精心施工、科学管理、把关严格、技术先进、精心组织从而确保工程建设质量。
参考文献
[1]杨国权.浅谈静压桩的沉桩施工问题分析[J].科技致富向导, 2012, (3) :171-171.
沉桩施工 篇5
关键词：预应力管桩试桩压桩力质量控制
0引言
近来年，预应力管桩在建筑工程基础工程中的应用越来越多，其自身的优点已得到了许多设计、施工、建设等单位的认可。预应力管桩具有规格化生产、成桩质量易于控制和检查，施工周期较短，沉桩质量比砼灌注桩有保证，经济性较实心方桩好，施工现场噪音小、对环境污染小、振动小、检测方便等特点。苏州、无锡地区已有很多工程的成功经验，但试桩和施工沉桩中经常出现异常情况(贯入困难、压桩力达不到设计值、桩身砼承受不住压应力而被压坏等情况)，作者作为一名岩土工程勘察技术人员，通过许多工程的实践，从岩土工程勘察角度分析其原因，给施工沉桩提出一些处理措施，从而更好地提高桩基施工的质量，为工程建设服务。
1沉桩机理
沉桩施工时，桩尖“刺八”土体中时原状土的初应力状态受到破坏，造成桩尖下土体的压缩变形，土体对桩尖产生相应阻力，随着桩贯入压力的增大，当桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时，土体发生急剧变形而达到极限破坏，土体产生塑性流动(粘性土)或挤密侧移和下拖(砂土)，在地表处，粘性土体会向上隆起，砂性土则会被拖带下沉。在地面深处由于上覆土层的压力，土体主要向桩周水平方向挤开，使贴近桩周处土体结构完全破坏。由于较大的辐射向压力的作用也使邻近桩周处土体受到较大扰动影响，此时，桩身必然会受到土体的强大法向抗力所引起的桩周摩阻力和桩尖阻力的抵抗，当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力，桩将继续“刺八”下沉。反之，则停止下沉。
2工程实例
某高层4#、5#住宅楼22层，长32米、宽13.6米：6#住宅楼22层，长57米、宽1316米，位于無锡市北塘区，为旧房拆迁场地，设计采用中500砼管桩，桩长32米和38米，持力层选用⑥--5粉砂夹粉土层及⑦－1粉质粘土层。
2.1地基土分层如下
2.2试桩情况说明及原因分析
2.2.1按程序计划先打试桩，试桩数量由设计单位、建设单位等--各方确定，甜楼、5#楼、6#楼各二根。根据岩土工程勘察报告及设计要求，4#楼、5#楼的持力层为⑥5粉砂夹粉土层，桩长32米；6#楼的桩尖持力层因⑥5粉砂夹粉土层厚度往东逐渐变薄，不能满足设计要求，设计选取⑦－1层粉质粘土层作为桩尖持力层，桩长38米。
2.2.2试桩情况介绍：C56#孔试桩压桩力为4092KN，进入持力层约2.2米；C67#孔试桩压桩力为4464KN，进入持力层约3.0米：C58#孔试桩压桩力为4836KN，进入持力层约3.5米；C67#孔试桩压桩力为4464KN，进入持力层约3.0米；C77#孔试桩压桩力为4650KN，进入持力层约5.0米，出现桩被压坏，C47#孔试桩压桩力为2952KN，进入持力层约5.0米。
2.2.3情况说明及原因分析：按岩土工程勘察报告提供的桩周土摩阻力及桩端土的端阻力，根据《建筑桩基技术规范》(94-2008)计算的各试桩单桩极限承载力标准力，大部分桩的实际承载力均大于《规范》计算值，部分相差较大，少部分桩的实际承载力小于(规范》计算值，对桩的施工控制提出了难题，建设单位、设计单位、施工单位讨论多次，我从勘察的角度提出了如下的观点：由于本工程区下伏主要为粘性土且部分为软土，桩在施工过程中将不可避免地扰动桩周土，降低土体强度，超孔隙水压力上升引起桩的承载力下降，以高灵敏度饱和粘性土的摩擦桩最明显。随着休止时间的增加，土体重新固结，土体强度逐渐恢复提高，桩的承载力也逐渐增加。研究资料表明，时间效应可使桩的承载力比初始值增长40％-400％。其变化规律一般是初期增长速度较快，随后渐慢，待达到一定时间后趋于稳定，其增长的快慢和幅度与土性和类别有关。
3结论与建议
3.1选择合适的拖工机械，施工前认真研究设计图纸和地质报告，选择压桩机时，要核算压桩力，并建议参考下表选用(见表2)：
3.2静力压桩工程在旌工过程中尽可能缩短停止时间。施工过程中由于沉桩扰动桩周土，使土的结构破坏，使此时的压桩侧阻力减小为残余应力，若停顿时间太长，就会使桩周土重塑，压桩力常常会大幅度上升，造成压桩力过大甚至无法压八。
3.3控制沉桩顺序和接桩位置，在饱和土中密集沉桩时，由于挤土效应明显，后打的桩沉桩越来越困难，故应遵命从内到外的原则排定沉桩顺序，最大限度地降低挤土效应。当遇有密实度较好的砂夹层时，应避免接桩时桩尖停在砂夹层中致使压桩困难，必要时应与设计人员协商调整桩的分节长度。当在较好的土层中沉桩时，如桩较密集，可根据桩长的不同采取先引孔后沉桩的办法以减少挤土效应和对周边建筑物等的影响。沉桩应采用压桩力和桩长双向控制。
浅析钢管桩的沉桩施工工艺 篇6
规格众多, 选择性强。目前定型生产的钢管桩直径有316-2500mm, 有近几十种规格, 壁厚6.5-25mm, 且同管径有多种壁厚, 可根据受力情况, 选用几种合适的规格同时使用, 使强度充分利用, 以满足安全经济要求。
承载能力大。钢管桩目前大多采用1%号低碳钢, 材料的抗压、抗拉、抗剪强度很高, 加工成钢管后抗弯能力很强, 在持力层好的地质情况下选用, 可以大大地发挥其受力特性, 提高单桩承载力, 减少布桩数量、缩小基础承台尺寸。
桩长容易调整, 经济效益高。钢管桩常规每节长6m, 采用焊接接长, 当持力层埋深变化时, 根据沉桩实际情况可以任意切割或焊接, 切割部分还可以接到其它钢管桩上, 不会象其它桩型造成浪费, 并可以准确控制桩顶设计标高, 对施工极为有利。
挤土有限。钢管桩大多采用敞口式, 加之管壁薄, 压桩过程中土可以进入桩身, 形成土塞效应, 从而降低挤土和表土隆起, 减小土的扰动, 降低对场地周边设施的影响。并可以在小面积场地上进行非常密集的施工。
2 钢管桩的沉桩施工分析
2.1 施工顺序安排原则
制定施工顺序前应对工程性质、地质资料、桩的特点桩的规格、布局情况、密度、工程量, 地貌环境、设计要求、工程期限以及拟采用的施工机械等等予以切实掌握, 综合分析, 然后规划打桩施工。
由于大量桩体的逐渐打入土中, 造成地基的压缩, 土密度的增高, 桩周围的土向侧向及垂直方向位移, 形成打桩场地的沉陷或者隆起, 而且波及的范围较广钢桩的截面积较小, 钢管桩下端开口, 与其它打入式实心桩体相比, 挤土量较其它类型实心桩为小, 但毕竟仍存在一定的挤土量, 这些挤土影响, 也会造成已打好桩的位移, 和对周围地下管线及建筑物的危害。因此, 合理安排钢桩施工顺序, 将有利于保证桩的施工质量与打桩进度。这对桩数多、桩距密的群桩基础尤为重要。
选择施工顺序的基本原则是:
对桩数少的基础或条形基础:先长桩后短桩;先实心桩后空心桩;先小直径桩后大直径桩。
对桩数多、桩距密的群桩除遵照上述原则外, 尚须注意:先打中间桩, 逐渐向外围扩展;往后退打;处于桩机回转半径范围内的桩可安排在同一流水范围内;桩机运行路线较短, 移动次数少;桩机下铺设的厚钢板要布置得当, 尽可能做到多留出些样桩数, 减少倒运钢板作业。
2.2 沉桩施工
2.2.1 钢桩的堆放
钢桩应予以妥善堆放保存。场地要平坦, 大型车辆能够直达, 场地低洼处要在搁支点下方做人工加固 (铺道碴、垫道木等) 。四周挖排水沟。钢桩应按规格分别堆放 (即上节桩、中节桩、下节桩) , 这样配套运输方便。堆放支点以不使钢桩产生变形为原则, 一般堆叠层数为三层 (高度在2m以内) , 支点用枕木为妥, 钢管桩堆放时, 为了防止底层的桩滚动, 应在枕木支点的两侧各用木楔塞牢。H型钢桩堆放时, 所有上下支点应设置在同一垂线上。
钢管桩的现场堆放, 应放在桩机起吊范围之内。由于钢桩起吊采用一点吊, 要求所有桩顶端应朝向桩机, 并按打入的先后次序逐根排列, 离桩顶端3m附近的下方用道木垫高, 便于穿钢丝绳起吊。
2.2.2 桩的就位
移动打桩机至桩位, 少量位置的调整可用旋转桩机或顶升导杆滑块来实现。钢桩起吊前, 需对每节桩作详尽的外观检查, 尤其要注意钢管桩的椭圆度, H型钢桩的端面正方度, 并作好记录, 符合要求者, 方准起吊。钢桩可采用一点起吊, 使桩顶套入桩帽之中。把桩底端对准石灰线插正。H型钢桩外围呈矩形, 桩的布置又有方位要求, 务必纵横两个方向插正。在桩机的正前方和侧面呈直角方向用二台经纬仪监控导杆的垂直度, 使桩锤、桩帽及桩身成一垂线。
2.2.3 打钢桩
钢桩的打入精度与下节桩的就位位置和垂直度密切相关。由于桩、桩帽及锤的自重, 下节桩会自行逐渐沉入土中, 这一自沉进程应控制缓慢进行, 待稳定后再行锤击, 最初阶段即使用锤击, 亦宜使柴油锤处于不燃烧燃料的空打状态。在此期间, 要随时跟踪观测沉桩质量情况, 发现问题, 立即设法纠正, 必要时需把桩拔出重新插正, 并采取强制措施按预定轨迹下沉。
待确认下节桩的沉桩质量良好后, 再转入正常的连续锤击, 直至将钢桩锤击到其顶端高出地面约60-80cm时停止锤击, 以备接桩。
钢桩沉桩的基本要求:对每一根样桩进行测量复核;桩机导杆垂直, 锤、桩帽和桩成同一垂直线, 并与导杆平行;对特殊要求的工程, 为做到垂直度精确, 可将导杆底端加以顶住, 防止起吊锤时导杆前倾;长径比比较大且易产生扭转的桩 (特别是H型钢桩) , 宜在桩机导杆底端装活络抱箍。考虑H型钢桩施工特点, 抱箍能开启或闭合, 同时能适应x和Y方向的变位均可使用。
穿越中间硬土层。为充分发挥桩材的强度, 设计要求的钢桩往往很长, 桩底端选择在标准贯入击数N值大于50, 埋深较厚的砂土层, 以期取得较高的单桩承载能力, 并减少建筑物的沉降。在深长桩施工中, 常会遇到中间硬土层, 这对设计和施工来说, 需要认真考虑打桩穿透的可能性。根据目前打桩机械性能和钢桩承受锤击应力的容许范围, 通常钢桩施工穿透中间硬层的可能性可作如下判断:中间硬土层在地表下20m左右时, 容易穿透;N值为50以上的砂层, 厚度大于5mm, 穿透较困难;中间硬层以下的下卧层为软土层, 则穿透硬层是容易的。为有利于穿透中间硬土层, 可在桩底端预先焊一加强箍效果较好。
沉桩注意事项:桩在打入过程中, 尽量避免长时期的停歇中断;超长钢桩施工, 必须选用重锤, 但应控制桩材的锤击应力;大口径的钢管桩, 若打至持力层有困难时, 除采用桩底端加箍外, 也可在沉桩过程中把管内上芯设法取出等综合工法, 也能取得较好效果。
3 沉桩公害的防护措施
在饱和软土地基中进行打桩, 因土体发生垂直和水平方向的变位, 孔隙水压力的增高, 常使邻近建筑物和地下管线等遭受不同程度的损坏, 成为一种公害。因此, 在掌握工程特点的前提下, 应采取周密的防护措施, 确保在打桩过程中, 周围建筑物和地下管线的安全。
防护措施大致有以下几种:
合理安排打桩流程序。有针对性地设置钢板桩围护和防挤沟, 减少浅层挤土影响, 保护浅埋式地下管线和基础是有效的。
打设塑料排水板, 它由截面为4mm X100mm的塑料芯板外加涤纶无纺布的滤水薄膜套构成, 打桩挤压时, 水可从芯板和薄膜套之间的沟槽排出, 设置深度约可达12-20m, 间距lm, 排距0.2m, 呈梅花形布局, 可以减少打桩引起的超静孔隙水压力。
敏感区域要时刻严格限制沉桩速率。
监测跟踪。事先对周围建筑物及地下管线进行设点, 观测所有布点因打桩而引起的水平或垂直位移值, 每天测三次, 以科学数据信息化指导打桩, 调整打桩流水顺序和控制沉桩速率。
尽量选用挤土量小的桩种和桩型。
摘要：随着我国经济实力的不断增强, 高层、超高层建筑不断涌现, 钢管桩应用前景变的十分广阔。为此, 对钢管桩的沉桩施工技术进行了分析和研究就有了现实重要意义。本文介绍了钢管桩的沉桩施工工艺, 并对沉桩公害的防护措施进行了探讨。
关键词：沉桩施工,钢管桩,防护措施
参考文献
[1]林瑞粗, 超长钢管桩沉桩施工工艺探讨, 福建建材, 2007.
沉桩施工 篇7
预应力混凝土高强管桩因其工程造价较低、质量可靠、长度易调整、施工速度快、检测时间短等优点，目前在工程上被广泛应用，但是由于施工过程中存在的各种因素，预应力混凝土高强管桩也存在着不少施工质量问题。
为了保证高强管桩静压过程的施工质量，在静压高强管桩施工前和施工过程中，应对施工质量严格控制，本文以名都一期地库工程为例，阐述了静压预应力混凝土高强管桩施工的质量控制要点。
1 应用工程简介
某地库工程建筑面积37 240 m2，地下2层，地基处理采用静压法沉预制桩，工程桩采用PHC-AB500(100)型预应力高强混凝土管桩，桩长15 m，单桩抗拔承载力特征值为500 k N，单桩竖向承载力特征值为9 500 k N。桩身材料应符合《03SG409》中相应要求。设计要求:高强管桩插入地面时的垂直度偏差不超过0.5%，桩帽或送桩器应与桩身在同一中心线上，沉桩过程中经常观测桩身的垂直度。若桩身垂直度偏差超过1%时，应设法纠正。
2 高强管桩施工的质量控制
2.1 施工准备阶段的质量控制
2.1.1 高强管桩生产及进场检验管控控制点
1)选择具有合格施工条件的生产企业，保证高强管桩出厂质量。
2)对预应力高强管桩的混凝土、钢丝原材进行核验，检查高强管桩的出厂合格证及出厂检验报告。
3)高强管桩全数检查项目:
a．检查管身外观有无气孔和裂缝，桩顶处有无孔洞;对高强管桩外观尺寸进行核查。
b．高强管桩强度等级必须达到设计强度的100%，并且达到龄期，有出厂合格证和出厂检验报告。
c．高强管桩堆放场地应坚实、平整，以防不均匀沉降造成损坏，并采取可靠的防滚、防滑措施，管桩装卸时派专业信号工指挥吊车，以免造成管桩破坏。
d．高强管桩现场堆放3层为宜。
4)接桩用焊条等材料和设备的检验。
2.1.2 现场准备工作
1)施工场地的电力供应与电力线路布置应综合考虑桩机行走路线及施工道路规划而布置，减少桩机行走和临时道路布置时互相影响。电力电缆选用与桩机机型匹配的型号和数量，满足桩机施工、照明及其他临时用电需要，保证用电安全，做好临电方案及应急方案。
2)施工场地不应有软弱土、杂填土、积水及淤泥等不良地基。
3)桩机进场前,清理地上障碍物,保证场地平整。
4)注意场地边界尺寸，保证在场地边界处桩机能完成旋转、掉头和吊桩等动作。
2.1.3 静压桩机型号选择
静压桩机在国内的制备已经成熟，施工时，选择型号时按1.2倍～1.5倍高强管桩极限承载力取值。
2.2 高强管桩定位控制
1)全站仪、经纬仪及水准仪选择符合图纸及规范设计要求的型号，测量仪器按要求定时送检，保证仪器精准度。
2)高强管桩桩位的定位工作，采用全站仪、经纬仪及钢尺定位。桩位的放样误差符合桩基验收规范要求:单排桩不大于10 mm，群桩不大于20 mm。
3)高强管桩桩位编号，应在施工图中对其逐一编号，图纸与现场核对，做到不重号，不漏号。
4)高强管桩桩位经测量定位后，应按设计图进行复核，并报监理工程师对桩位进行检查验收。
2.3 高强管桩在施工过程中的质量控制关键点
2.3.1 确定沉桩顺序，减少挤土效应，提高生产效率
压桩顺序一般先深后浅，先大后小;应尽量避免桩机反复行走，扰动地面土层;循行线路经济合理，送桩、喂桩方便，从有建筑物一段向没有建筑物一段压桩。
2.3.2 压桩时桩身垂直度控制关键
控制好第一节桩垂直度是关键，首先将静压机停稳，将桩起吊，静压高强管桩前，要将桩准确定位并对中。
在压桩时，采用吊线锤在相互垂直的两个方向进行垂直度的测量。桩插入地面时垂直度的偏差小于0.5%。沉桩过程中设专人进行全过程垂直度测量监控，压桩过程中发现垂直度超过1%时，立即停止压桩，找出偏桩的原因并设法纠正。当桩进入较硬土层后，严禁采用移动桩架等方式强行回扳进行纠偏。
2.3.3 高强管桩接桩时的质量控制点
1)使用设计要求的桩长，减少出现接桩时桩尖处于或接近硬持力层的情况。高强管桩接头数不超过3个;同一承台桩的接头位置应相互错开。
2)接桩时，其入土部分的桩头宜高出地面0.5 m～1.0 m，上下桩段同心对直，错位偏差不大于2 mm。
3)高强管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净方可进行焊接。
4)为保证接桩的焊接质量，电焊条必须具有出厂合格证;电焊工持有效合格证件上岗;施焊前先对称点焊4点～6点，待上下桩固定后拆除导向箍再分层施焊，施焊宜对称进行。
5)焊接层数不得小于3层，如图1所示。
内层焊渣必须清理干净后方可施焊外焊层，保证焊缝饱满、连续，根部必须焊透。
6)焊好的接头自然冷却，自然冷却时间不宜少于8 min，严禁用水冷却。焊接接桩做隐蔽工程验收，验收合格后进行下道工序施工。关键工程应做10%的探伤检查。
2.3.4 静压桩过程质量控制点
1)在沉桩过程中，应随时检查压力、压入深度。当压力读数突然上升或下降时，应停机并对照地质资料进行原因分析，如无异常继续施工。如设计中对压桩压力有要求时，其偏差应在±5%以内。
2)遇到下列情况之一时，应暂停压桩并及时与勘察、设计、甲方等有关单位研究、处理:
a．压力值突然下降，沉降量突然增大;
b．桩身混凝土剥落、破碎;
c．桩身突然倾斜、跑位;
d．地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大;
e．按设计图要求的桩长压桩，压桩力未达到设计值;
f．单桩承载力已满足设计值，压桩长度未达到设计要求。
2.3.5 终压的质量控制点
1)正式压桩前，应按所选静压桩机的型号进行管桩试压，以确定压桩的终压技术参数。
2)终压的技术参数一般采用双控，根据设计要求采用以标高控制为主、压力控制为辅或压力控制为主，标高控制为辅的控制方法。
3)终压后的桩顶标高，应用水准仪认真控制，其偏差为±50 mm。但对于端承桩，由于地基持力层的起伏变化，可能出现桩顶标高高出设计标高的情况，应采用切割机进行锯桩，以满足桩顶设计标高的要求。
2.3.6 压桩过程的资料控制
在压桩过程中要认真观察压力表的读数并做好记录，以判断桩的质量和承载力。桩位要随压随记录，预防错打、漏打，同时应对周围建筑物地下管线进行观测、监护，并及时做好记录。要认真做好原始资料的汇总工作，遇到异常现象及时通知相关单位共同解决。
3 高强管桩施工常见问题的原因分析及预防措施
高强管桩施工常见问题的原因及预防措施汇总表见表1。
4 桩头爆裂处理实例
在地库高强管桩沉桩的施工中，因桩在检测后发现承载力不足，经复压后个别桩头爆裂且桩顶标高低于设计标高，经设计单位确认，采用接桩进行处理，如图2所示，新旧混凝土结合面应先将浮浆清除干净并刷混凝土界面剂，然后用C40微膨胀混凝土进行接桩。接桩后进行承载力检测，满足设计要求。
5 结语
沉桩施工 篇8
关键词：打桩船,柴油锤,地层,沉桩
1 概述
本工程为新建30万吨级原油码头, 由1座码头和1座引桥组成, 均采用桩基墩式结构, 用大跨度钢桁架引桥连接。工程所在海域地质条件复杂, 设计要求桩尖达到层顶高程-49m处极密实粉细砂层, 但在层顶高程-12.15~-36.09m处夹有极密实粉细砂, 土质不均, 分布不连续, 平均厚9.67m, 标准贯入度在60<N<70击之间, 该层厚度较大时将给沉桩施工带来极大困难及误判导致桩端未有效穿透底部粘性土等现象。
2 主要船机设备性能
采用“葛飞腾2”打桩船, 该打桩船配备D-180柴油锤锤击Φ1.5m钢管桩, 成功穿透10m左右的极密实海底粉细砂层, 这在国内同类型打桩船中尚属首次完成, 打桩船和打桩锤性能见表1和表2。
3 施工方法
3.1 施工工艺流程
海上沉桩流程:施工准备 (安装调试GPS定位系统) →运桩→沉桩船舶驻位→打桩船移至运桩驳起桩→移船立桩→管桩进龙口→移船就位→调平船、调整龙口垂直度或斜度→调整桩位平面扭角和GP精确定位、收紧缆绳→桩自沉→依据GPS调整船位和龙口→压上柴油锤和替打→依据GPS再次调整船位和龙口→启动小冲程锤击管桩→正常锤击管桩→根据GPS软件反映贯入度变化及时调整锤击频率→满足沉桩控制条件后停锤→估测桩偏位→起吊锤和替打→移船取桩。
3.2 操作要点
3.2.1 施工准备
首先在岸上已知的坐标控制点上设置GPS参考基站, 通过进行参考站安装的GPS信号发射装置与打桩船上的GPS信号接受系统联合调试, 把具体桩位坐标、仰/俯角、斜率等参数输入GPS打桩软件, 具备打桩施工船舶定位条件。另外要掌握海水的流速和风力等情况, 确定每根的沉桩作业时间, 确保沉桩质量和安全;熟悉详细的地质资料, 以便施工过程中预测沉桩阻力及时调整锤击频率。
3.2.2 移船抛锚定位
打桩船由起重量为15t的抛锚艇负责抛锚, 使用4个10t、3个8t海军锚进行海上移船定位工作, 每个锚上配用Φ38mm起锚钢丝绳及浮漂, 定位船、运桩驳船停泊在打桩船附近, 保持150m左右间距。在锚缆设置上, 船体左右抛设交叉十字锚和单前进缆以及尾八字锚, 锚绳大约布置350m左右, 以保持船身平稳。
3.2.3 起桩与立桩
(1) 起桩。紧松锚缆, 将打桩船移至运桩驳船一侧, 令两船的中心线保持互相垂直状态, 龙门架前倾, 下放主副吊钩。钢管桩上设有3个吊点, 2个120t主吊钩吊挂靠近桩顶的2个前吊点, 1个80t副吊钩吊挂桩尖部位后吊点。待起吊钢丝绳卡环锁好钢管桩后, 主副吊钩同步上升, 使钢管桩脱离运桩驳船, 通过移船绞车松紧锚缆移动打桩船至桩位附近, 准备立桩。 (2) 立桩。打桩船左边120t主钩与右边80t副钩采用2点起吊将钢管桩由水平状态调整到竖直状态, 同时右边120t主钩逐渐带劲, 钢管桩将绕轴心扭转180, 观察操作台称重计量器, 使左右两钩受力平衡, 即由2个主钩共同承担桩身自重, 此时可将桩身下部副钩吊点的抽销卡环解脱。最后操作桩架变幅油缸使龙口架后倾, 让钢管桩与龙口架滑道基本保持平行, 桩身靠上龙口架卡背板。启动抱桩器, 通过液压支臂抱桩并锁定, 操作桩锤绞车使替打沿龙口架轨道滑移, 套住桩顶完成立桩。
3.2.4 GPS定位与落桩
(1) GPS定位。海上测量定位采用“海工工程远距离GPS打桩定位系统”, 该系统主要由三台固定在船体上的GPS流动站和岸基GPS参考站以实时动态模式控制船体的位置、方向和姿态。GPS流动站的坐标数据经信号反馈线路传入计算机测控软件, 软件根据船上3台GPS流动站与2台激光测距仪的相对位置, 推算出2台测距仪的坐标数据, 结合输入软件的桩基要素, 从而推算出桩基中心坐标, 并在测控软件上显示设计桩位坐标的位置。后续只需将船体动态桩基位置移至设计桩基位置, 即可完成精确定位工作, 定位精度达到2cm以内。 (2) 落桩。通过移船绞车松紧锚缆, 按照GPS软件的指示使钢管桩到达设计的桩位, 并将钢管桩调整至设计斜率;慢慢下放主吊钩, 待桩尖入土2~3m后, 暂停下桩, 观察GPS软件显示界面, 对桩体进行进一步的校正, 然后继续下桩, 直至在桩体自重作用下不再下沉为止。在此基础上落下桩锤, 此时管桩将继续下沉直至稳定, 微调船体左右平衡, 要求桩锤、替打和桩身保持同一轴线上, 检查无误后, 解开2个主钩吊索卡环, 完成落桩工作, 具备开锤条件。
3.2.5 动态控制锤击过程
D-180柴油锤有四个档位, 可通过外置手柄拉索控制供油量来调整柴油锤爆发能量应对不同地层情况。一般开锤前, 通过关闭柴油锤供油装置的方式, 用“空锤”锤击钢管桩3~4次, 进一步下沉钢管桩, 避免海底淤泥层过厚造成“串桩”现象。待桩身稳定后打开抱桩器和背板, 启动桩锤, 开始正常施打, 开始锤击时油门需控制的小一些, 以后逐步加大, 直至打至要求的设计标高或控制贯入度。
在盘锦荣兴港30万吨原油码头项目的沉桩施工中, 起始地层标准贯入度N≤30击, 属于中密砂土层, D-180柴油锤通常使用2挡沉桩。当桩尖进入密实砂土层时, 标准贯入度也随之增大, D-180柴油锤切换为3挡沉桩。当标准贯入度N≥60时, 沉桩贯入度急剧变小, 为突破该地层需切换为4挡沉桩直至桩尖位置达到设计要求。通过实践, “葛飞腾2”打桩船配备的D-180柴油锤在锤击过程中按照地层变化实时动态控制柴油锤锤击状态, 可以有效地穿透标准贯入度60<N<70的海底粉细砂地层, 在满足设计要求的同时, 锤击数减少30%, 可以有效地延长柴油锤的使用寿命。
3.2.6 停锤
按照本工程钢管桩沉桩停锤标准, 以标高控制为主, 贯入度为辅。桩尖达到设计标高, 最后10击平均贯入度不应大于5~7mm/击。
4 结束语
配备D-180柴油锤和GPS卫星打桩定位系统的“葛飞腾2号”93.5m打桩船, 工作精度高, 柴油锤爆发能量大, 在盘锦荣兴港钢管桩沉桩施工中, 成功穿透极密实粉细砂层, 可在类似大型海上桥梁工程和港口工程的桩基施工中应用和推广应用。
参考文献
[1]JTJ 254-98, 中华人民共和国行业标准《港口工程桩基规范[S].交通部第三航务工程勘察设计院编制.
[2]许清侠, 胡中雄.沉桩的挤土效应[J].地下工程与隧道, 1998 (03) .
沉桩挤土效应浅析 篇9
关键词：挤土效应,静力压桩
1 沉桩机理
静压桩以其施工速度快、工效高、振动小、无噪音、承载力高、接桩方便等优点在工程实践中得到了广泛的应用。但是静压桩属于排土挤土桩,施工中伴随挤土效应,这对环境影响较大。
沉桩机理简述如下:贯入力的增加,桩尖处土受压,产生压缩变形,土的应力达到其抗剪强度时,桩端土体形成滑裂面向桩周滑动,桩刺入下部土体,贯入力的增加使桩体不断进入土体,最终压入设计标高。
分析可知,沉桩实质可以看作是在荷载的作用下,桩端扰动不断破坏桩体最终就位过程。
2 挤土效应对环境的影响
静压桩沉桩过程产生的挤土效应主要表现为桩周土体的破坏,并伴随位移和挤压应力。在饱和粘土中压桩对周围环境主要有以下影响:桩侧土体被挤密,后期施工的桩就位困难;桩侧土体产生较大的水平位移,临近建筑物地基基础破坏,一些市政设施,如地下管线断裂或不能正常使用;侧向应力的存在会使桩周土体产生竖向隆起,使邻近桩上浮;压桩侧向应力的产生,使桩周土体的超孔隙水压力升高,有效应力减小,桩的承载力降低;土体扰动与重塑,其工程性质改变;土体再固结,桩间土体产生压缩变形,桩侧受到负摩阻力。土体的固结作和触变性使土体的强度逐渐提高,桩的承载力有时效性。
3 单桩挤土效应的研究方法
常用的分析单桩挤土的方法主要有圆孔扩张理论、应变路径法、有限元法、滑移线理论和模型槽试验五类。
3.1 圆孔扩张理论
圆孔扩张理论分为圆柱形孔扩张理论和球形孔扩张理论。球形孔扩张理论将桩尖对土体的刺入视为桩尖部位球形孔扩张,桩尖部位由初始半径不断扩张直至桩体半径。桩尖的下沉视为一系列球形孔连续向下并伴随扩张的过程。
圆柱形孔扩张理论将桩体就位视为无限土体中具有初始半径的无限长柱形孔在内压力作用下不断挤压扩张至桩体半径的过程,将沉桩作为平面应变问题求解。
圆孔扩张理论将沉桩视为平面扩张问题,可以较好的解释分析桩位处桩孔的形成过程,对桩侧土体的应力和位移分析简单有效,无法对桩端土体随桩的贯入而逐渐破坏的过程进行分析。此外,桩土挤压应力和相对变形,桩土摩擦效应,桩端土体扰动对挤土效应也有影响。
总体说来,圆孔扩张理论法分析沉桩过程在桩侧土体的应力与变形解答上是合理的,其计算结果对工程实践具有一定的指导意义,但还存在上述问题。许多学者[1,2]在圆孔扩张理论的基础上进行改善,使其更符合实际情况。
3.2 应变路径法
应变路径法由Baligh等学者提出。该方法利用一个点源的运动分析光滑圆头桩压入土体的过程,假定土体的变形与应变不是由剪应力控制。由此得到不考虑本构关系的应变场,进而求出土体的应力。
应变路径法可以考虑土的变形与竖向位置的关系与桩贯入的连续性。应变路径法可以求出贯入过程中桩周土体应力、位移分布的大致情况。但是应变路径法也有不足之处,桩型和桩土界面的摩擦是该方法无法考虑的,该方法在本质上属于近似的计算方法,且计算繁琐。
3.3 有限单元法
由于沉桩机理十分复杂,尤其是当土体采取复杂的本构模型或者沉桩边界条件复杂时,挤土效应的解析解往往非常很难以求得。利用有限单元法模拟桩体的贯入过程,能够较好的解决沉桩过程中的几何非线性和材料非线性问题,可以较全面求解沉桩过程的解答,采用有限元法分析沉桩过程,主要有大应变模型与小应变模型两种类型。
有限元模拟沉桩主要有三种思路:(1)基于圆孔扩张理论的有限元法:这种方法的思路简单,可以考虑沉桩挤土对桩周土体的水平作用,能够较好的模拟桩周土体的水平应力与水平位移,不足之处在于没有考虑桩土的摩擦效应,不能较好的模拟桩体贯入过程中桩与土的相互作用;(2)力贯入法:在桩顶施加力模拟桩体就位,这种方法可以考虑桩土的摩擦效应与挤压效应,但是该方法很难得到完整的桩体贯入过程且计算较为费时;(3)位移贯入法,在桩顶施加位移荷载模拟桩体的贯入,该方法与实际较接近且计算用时较少,但涉及大变形,有限元处理困难。
有限元模拟桩贯入存在以下问题:有限元理论及编程复杂,不利于工程应用;工程实际往往比较复杂,精确模拟沉桩过程困难;有限元法的计算精度对物理力学参数要求较高,工程很难得到全面计算参数。不少学者用有限元法解决挤土效应[3,4],在工程上推广还需探索。
3.4 滑移线理论
该理论由Mayerhof等[5]提出,将桩体的贯入问题视为承载力问题,采用滑移线理论来求解。滑移线理论在数学上求解相对简便,但是其计算结果的可靠性不高,因而应用的较少。
3.5 室内模型试验与现场实测方法
对压桩过程其进行精确分析难度较大,学者[6]借助模型试验与现场观测法,分析沉桩挤土。沉桩的现场实测主要包括沉桩产生的桩周土体的位移、沉桩前后桩周土体的剪切强度、沉桩之后桩周土的变形特性、挤土前后桩的承载力、沉桩产生的超孔隙水压力与其消散过程等。
模型需按比例缩小,测得的结果与实际情况有出入,将结果应用于工程需要修正。工程经验积累,通过统计得出挤土效应规律对于工程实践有积极意义,但是挤土效应观测时间较长,许多参数的测定较为困难。
4 群桩挤土效应的研究方法
桩群桩施工过程中,桩与桩之间相互影响[7]:先期打入的桩刚度较大,可以部分限制土体的侧向变形,先打入的桩对后打入的桩有遮拦效应,后续施工产生的挤土效应由于先期打入的桩的存在会与单桩有很大的区别。桩周土体受到多根桩共同作用,其应力状态与位移是所有单桩挤土效应的叠加,不同的施工顺序对挤土效应影响很大。
目前群桩挤土效应的分析有以下几种方法:(1)应变路径法,由应变路径法求出单桩解答,结合拉格朗日插值法求得群桩挤土的解析解;(2)等量桩法,将群桩等效为单桩,以圆孔扩张理论求解等效单桩的挤土效应解析解;(3)球形孔扩张理论,群桩中所有单桩对土体的影响按照权重进行叠加;(4)有限元法,基于单桩挤土有限元法对群桩进行模拟。
5 减小挤土效应的措施
目前,工程上常用的减小挤土效应的措施主要有以下几种:
(1)采取预钻孔取土打桩措施,这种方法的作用相当于增加了塑性区内的体积压缩变形。有些研究[2]表明桩径过小时这种方法作用不甚理想。
(2)合理安排打桩方向,研究证明先打入的桩对后施工的桩有一定的遮拦作用,为了保护管线等市政设施可以才去背着设施方向打桩。
(3)合理确定沉桩的速率,同一时段内沉桩数量过多,挤土效应相互叠加,沉桩对土体的扰动较大,适当控制沉桩初期的压桩速率。
(4)设置排水砂井或塑料排水板,形成良好的排水通道,可以加速超孔隙水压的消散,加速土体的固结。砂井的设置比使用塑料板效果较好。
(5)设置防挤槽或者挖沟保护,这种措施可以显著减小沉桩对表层土的挤压,对埋置较浅的管线可以起到一定的保护作用。
参考文献
[1]施建勇,陈文,彭劼.沉桩挤土效应分析[J].河海大学学报,2003,31(4):415-418.
[2]罗嗣海,侯龙清,胡中雄,潘小青,黄松华.预钻孔孔径对部分挤土桩挤土效应的影响研究[J].岩土力学,2002,23(2):222-224.
[3]张明义,邓安福,干腾君.静力压桩数值模拟的位移贯入法[J].岩土力学,2003,24(1):113-117.
[4]梅国雄,宋林辉,宰金珉,周峰.静压沉桩挤土机理探讨及有限元分析[J].计算力学学报,2008,25(5):660-664.
[5]Mayerhof G G.The ultimate bearing capacity of wedge shapedfoundations.In:Caquo A ed.Proc 5th ICSMFE.Paris:Dunod Press,1961.
[6]周火垚,施建勇.饱和软黏土中足尺静压桩挤土效应试验研究[J].岩土力学,2009,30(11):3291-3296.
管桩沉桩过程的计算方法探讨 篇10
关键词：管桩,沉桩过程,matlab,土塞效应
随着海洋资源的开发逐步向深海发展, 在海洋平台以及高桩码头的建设中, 钢管桩的使用极为广泛, 对钢管桩进行沉桩过程的预测, 准确判断其可打入性是关系到整个工程成败的关键, 然而, 动力沉桩是个非常复杂的过程, 桩端下的土会涌入管内, 因此, 管内的土就可能像瓶塞一样阻止桩的贯入, 这样就形成了土塞效应。
一些学者对管桩的沉桩过程预测问题进行了研究。Heerema和De Jong[1]提出了土塞是由一系列质点和弹簧组成的, 考虑土结点与桩结点之间有摩擦作用, 认为土阻力的发挥与土体的变形有关。龚晓南[2]等人用大型通用软件ANSYS, 对实心桩的静力压桩连续贯入过程进行有限元模拟, 具有一定仿真效果。李剑强[3]等人从管桩土塞的形成过程以及形成机理出发, 探讨了影响土塞形成及闭塞效应的各种因素。Smith[4,5]在1960年提出了波动方程法, 可用于解决打桩过程中各类不同的实际问题。但波动方程法只是针对实心桩, 不能分析管桩。陈波等人[6,7]通过研究波动方程, 提出了一些针对管桩的计算方法。
1 土作用力的分析
1.1 桩外土对管桩沉桩的作用力
在动力打桩过程中, 桩外侧土体阻力由动阻力和静阻力2部分组成, 可采用开尔文模型[8]模拟, 即桩外侧土阻力可由弹簧、摩擦键和并列的阻尼器来模拟。其中, 弹簧用来模拟土阻力的弹性, 摩擦键用来模拟土阻力的塑性, 阻尼器用来模拟桩外侧土的动阻力, 如图1所示。
1.1.1 桩外侧土对管桩的静阻力
桩侧土体单元在时刻t时所发挥的静摩阻力Rs与剪切位移S假定用Kondner双曲线[9]拟合, 即Rs~S的关系曲线, 图2 (a) 。关系曲线可用下式表示:
式中:a、b为待定系数, 可由实测资料确定。
式 (1) 可改写为:
设以S/Rs为纵轴, S为横轴, 构成S/Rs~S的新坐标系, 则双曲线可转换成直线, 图2 (b) 中其截距为系数a, 斜率为系数b。由式 (2) 可得, 当S→∞时:
即用极限摩阻阻力Ru表示S→∞时的值, 也即为Rs的渐进值。这表明当剪切位移增长至一定程度时, 静摩阻力到达一个定值, 此后, 剪切位移继续增大, 摩阻力基本保持该定值不继续发生变化, 即塑性阶段。当加载至B处卸载时, 如图2 (c) 中BC段曲线所示, 土的弹性位移恢复。
由于桩身的剪切位移S是随着时间而不断增大的, 因此, 可假设:
1.1.2 桩外侧土对管桩的动阻力
根据杨克己等人的研究[5], 假定桩外侧土的动阻力与静阻力的大小及桩土相对运动速度成正比, 即:
式中:Rd (t) 表示桩身所受的动阻力;J表示桩外侧土的阻尼系数;V (t) 表示桩身在t时刻的下沉速度。
在沉桩过程中, 桩外总阻力R (t) 为:
将式 (1) 、式 (4) 代入式 (5式, 可得:
1.2 桩内土对管桩沉桩的作用力
由陈波, 闫澍旺等人[9]的研究成果, 假定土塞与管内壁的作用机理和管外侧土与管外壁作用机理一样, 如图3所示, 则管桩内侧土塞的弹性、塑性与动阻力分别由弹簧、摩擦键及缓冲壶组成的土体流变模型来模拟, 并且假定在桩端10倍桩径长范围内, 土塞效应系数为50%[4], 即由于土塞效应的存在, 桩内土阻力只能发挥其强度的一半。
1.3 桩端土体模型
根据《建筑桩基技术规范》[10], 开口式管桩桩端承载力标准值为:
式中:Qfl为管桩桩端承载力标准值;qpk为极限桩端阻力标准值, 查表确定;Ap为桩端计算截面积, 包括管桩面积以及桩内土塞底面截面积;λp为桩端闭塞效应系数。
2 管桩沉桩过程分析
2.1 锤击作用力模型
动力打桩过程中, 桩锤锤击桩顶, 对管桩产生一个波动作用力, 根据文献[11, 12], 桩锤锤击桩顶的过程实质上是应力波产生和传播的过程, 可将其分为2个阶段, 即桩锤对桩冲击过程和桩在冲击能作用下的贯入过程, 如图4所示。当桩锤以冲击速度Vh作用于桩顶时, 锤击力可表示为:
式中:F (t) 为t时刻的锤击力;k为桩顶的桩垫弹簧刚度;E A为桩的抗压刚度;c为应力波在桩身中传播的速度;E为桩身材料的弹性模量;ρ为管桩桩身的密度;m为冲击块体的质量 (即桩锤的质量) 。根据动能定理计算桩锤对桩的冲击速度:
式中:η为桩锤的效率系数 (即桩锤锤击桩顶时传递给桩身的能量占总能量的百分数) ;Et为桩锤的额定能量。
式 (8) 为一个半正弦函数。根据刘勇健[11]等人的研究, 可将荷载用三角形荷载近似, 如图4所示。令桩锤力峰值为Fmax, 随着时间的增长, 荷载先增大后减小, 荷载增长时间为tc, 减小时间为tQ, 有:
作用于桩顶的三角形冲击荷载可写为:
据试验资料分析, 用三角形荷载简化桩锤对桩的锤击力, 相对误差约为10%~15%, 能满足工程要求。
2.2 管桩锤击沉降分析
桩锤每锤击一次, 针对管桩, 根据动量定理有:
每次锤击, 桩身在锤击前移动速度为零, 锤击结束后, 其速度依然为零。因此, ∑F (t) =0。为简化起见, 假定管桩桩身是刚体。将各个荷载代入, 可得:
式中:m表示管桩桩身质量, 由于在打桩过程中, 桩身自重荷载对沉桩的作用非常小, 可将式 (13) 中的自重项忽略;C0表示管桩外径周长;S0表示计算锤击之前管桩的累计入土深度。将式 (6) 、式 (7) 、式 (11) 代入式 (13) , 可得:
对于S (t) 的一阶线性微分方程 (14) 、 (15) , 除去自变量t以及待求函数S (t) 外, 其他均为打桩的输入参数。因此, 可通过matlab软件求解上述微分方程, 得出桩锤每次锤击时, 管桩沉桩深度S (t) 与时间t的数值解。在工程实例分析中, 将初始边界条件S1 (0) =0代入数值解, 可求出S1 (tc) , 再将其作为S2 (t) 的初始条件:S2 (tc) =S1 (tc) , 求出S2 (tQ) , 即为此次锤击使管桩桩身产生的沉降量。将每次锤击求出的S2 (tQ) 累加, 作为下一次锤击计算的常量S0。
3 工程实例
3.1 工程介绍
某海洋石油平台[13]地区水深24.5 m, 潮差1.0~1.5 m。试桩地区打桩土层地质资料见表1。平台桩基试桩为钢管桩, 该桩总长69.11m, 设计贯入深度26.48m, 桩端持力层位于第 (5) 层:粉细砂层, 管桩外径900mm, 壁厚20mm。在贯入深度0~16.1m范围内用M40型柴油锤打桩, 在贯入深度16.1~26.48m范围内采用MB70型柴油锤施工, 如图5所示。
3.2 计算参数选取
采用本文计算方法针对沉桩过程进行动力打桩数值计算分析。为简化起见, 计算中仅考虑用MB-70型柴油锤进行分析。具体参数选取如下: (1) MB-70型柴油锤:锤心重72kN, 锤心落高2.7 m, 锤心刚度为2.167 1×106 MPa, 锤击效率η=0.95; (2) 锤垫为白棕绳, 其弹簧常数为5.0 MN/cm, 恢复系数e=0.5; (3) 冲击块和桩帽:冲击块重30kN, 桩帽重21kN; (4) 无桩垫; (5) 钢管桩钢材弹性模量E=2.1×105 MPa, 密度7 850kg/m3; (6) 土体阻尼系数Jp=0.22s/m, 土体参数a、b根据不同土层不同深度而确定。
3.3 管桩的可打入性预测分析
将各项计算参数代入式 (14) 、 (15) , 可得:
用matlab软件求解一阶线性微分方程 (17) , 再将初始条件S1 (0) =0代入, 可求出S1 (tc) =0.092 3m, 将其作为式 (18) 的初始条件带入, 可求出S2 (tQ) =0.101 5m。
以上为桩锤第1次锤击后管桩的沉降量计算过程, 重复此过程, 计算700次锤击。将计算结果与工程实测值列于表2, 并绘制出管桩贯入深度与锤击次数的关系图, 见图6。
由图6分析可知, 在整个贯入过程中, 计算结果与实测曲线趋势相同。沉桩深度在15m以前, 二者非常接近;沉桩深度在20m以后, 计算沉桩深度比实测数据小;当锤击500次时, 计算贯入深度24.021 m, 实际贯入深度26.4 m, 相对误差9.01%。从计算和实测结果来看, 沉桩到最大贯入深度处时, 非常难打。
4 结论
(1) 本文根据土的非线性特性, 假定用双曲线模型来模拟桩侧土体静阻力。桩锤锤击桩顶的过程实质是应力波产生和传播的过程, 将桩锤的锤击力用三角形荷载近似, 通过动量定理分析每次锤击过程, 此方法模拟沉桩过程是合理的。