屠慧穎,潘英澤

(1.黑龍江龍捷市政軌道交通工程有限公司;2.黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司)

錘擊沉樁一般適用于中密砂類土、黏性土。由于錘擊沉樁依靠樁錘的沖擊能量將樁打人土中。因此,一般樁徑不能太大(≤0.6m),人土深度在 40m左右,否則對(duì)沉樁設(shè)備要求較高。沉樁設(shè)備是樁基施工質(zhì)量與成敗的關(guān)鍵,應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、工程量、樁的種類、規(guī)格、尺寸、施工期限、現(xiàn)場(chǎng)水電供應(yīng)等條件選擇。

1 沉樁設(shè)備

錘擊沉樁的主要設(shè)備有樁錘、樁架及動(dòng)力裝置三部分。表 1為常用沉樁機(jī)具的適用性能。沖擊錘的選擇,原則上是重錘低擊。具體選擇時(shí)可考慮下述因素。

表 1 常用沉樁機(jī)具適用范圍參考表

(1)按錘重與樁重的比值:可依表 2選用。

表 2 錘重與樁重比值表

(2)按樁錘的沖擊能:根據(jù)單樁的設(shè)計(jì)荷載估算樁錘所需沖擊能,可按下式估算E≥250P式中:E為樁錘的一次沖擊能,kN?m;P為單樁的設(shè)計(jì)荷載,kN。

估算沖擊能 E后,再用下式驗(yàn)算其適用系數(shù)是否符合要求

式中:K為適用系數(shù)(計(jì)算的適用系數(shù)K值,對(duì)于雙動(dòng)汽錘及柴油機(jī)錘不宜大于 5.0;對(duì)于單動(dòng)汽錘不宜大于 3.5;對(duì)于墜錘不宜大于 2.0);Q為樁錘重力,kN;q為樁重包括送樁、樁帽及樁墊的重力,kN。

下沉鋼板樁、工字鋼樁及配合射水沉樁時(shí),適用系數(shù) K值可提高 50%。

柴油機(jī)樁錘是一種特殊的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī),其本身既是發(fā)動(dòng)機(jī)又是工作機(jī),不需要外部能源和蒸汽鍋爐、空壓機(jī)或電動(dòng)機(jī)等,較單動(dòng)、雙動(dòng)汽錘優(yōu)越,且沉樁效率較高,工程上應(yīng)用較為普遍。柴油機(jī)樁錘形式多樣,總的分為桿式和筒式兩種。

樁架在沉樁施工中,承擔(dān)吊錘、吊樁、插樁、吊插射水管及樁在下沉過(guò)程中的導(dǎo)向作用等。樁架可用木料和鋼料做成,工程中常用的是鋼樁架。樁架的正面是導(dǎo)向桿,用于控制樁錘和樁身的方向。頂上裝有滑輪,底盤上裝有卷?yè)P(yáng)機(jī),用于提升樁錘與樁等。其特點(diǎn)是叮以在軌道上運(yùn)行,并可在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) 360°。導(dǎo)向桿能夠伸縮、傾斜(用于打斜樁)等。以上作業(yè)均由自備的動(dòng)力設(shè)備和機(jī)械裝置驅(qū)動(dòng)與操縱。這類樁架最大高度可達(dá) 35m,最大傾斜度可達(dá) 1∶3。缺點(diǎn)是比較笨重,成本較高。

其他設(shè)備中主要有樁帽與送樁。樁帽主要是承受沖擊,保護(hù)樁頂,在沉樁時(shí)能保證錘擊力作用于樁軸線而不偏心,故要求構(gòu)造堅(jiān)固,墊木易于拆換或整修。當(dāng)樁頭低于導(dǎo)桿而仍須繼續(xù)沉入或用浮運(yùn)駁船沉樁時(shí),一般均需使用送樁。

2 施工要點(diǎn)

沉樁前,應(yīng)對(duì)樁架、樁錘、動(dòng)力機(jī)械等主要設(shè)備部件進(jìn)行檢查。開錘前應(yīng)再次檢查樁錘、樁帽或送樁與樁的中軸線是否一致;錘擊沉樁開始時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制各種樁錘的動(dòng)能:用墜錘和單動(dòng)氣錘時(shí),提錘高度不宜超過(guò) 0.50m。用雙動(dòng)氣錘時(shí),可少開氣閥降低氣壓和進(jìn)氣量,以減少每分鐘的錘擊數(shù)。用柴油機(jī)錘時(shí),可控制供油量以減少錘擊能量;如樁尖已沉人到設(shè)計(jì)高程,但貫入度仍達(dá)不到要求時(shí),應(yīng)繼續(xù)下沉至達(dá)到要求的貫人度為止。沉樁時(shí),如遇到:貫入度突然發(fā)生急劇變化;樁身突然發(fā)生傾斜、移位;樁不下沉,樁錘有嚴(yán)重的回彈;樁頂破碎或樁身開裂、變形,樁側(cè)地面有嚴(yán)重隆起現(xiàn)象等,應(yīng)立即停止錘擊,查明原因,采取措施后方可繼續(xù)施工。

沉樁過(guò)程中應(yīng)注意:樁帽與樁周圍應(yīng)有 5～10 mm間隙,以便錘擊時(shí)樁在樁帽內(nèi)可作微小的自由轉(zhuǎn)動(dòng),避免樁身產(chǎn)生超過(guò)許可的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力;打樁機(jī)的導(dǎo)向桿應(yīng)予以固定,以便錘打時(shí)穩(wěn)定樁身;導(dǎo)向桿設(shè)置應(yīng)保證樁錘上、下活動(dòng)自由;預(yù)制樁頂面應(yīng)附有適合樁帽大小的樁墊,其厚度視樁墊材料、樁長(zhǎng)及樁尖所受抗力大小決定;樁墊破碎后應(yīng)及時(shí)更換;選用的樁帽,應(yīng)將錘的沖擊力均勻分布于樁頂面。

3 錘擊沉樁的停錘控制標(biāo)準(zhǔn)

(1)設(shè)計(jì)樁尖高程處為硬塑黏性土、碎石土、中密以上的砂土或風(fēng)化巖等土層時(shí),根據(jù)貫入度變化并對(duì)照地質(zhì)資料,確認(rèn)樁尖已沉入該土層,貫入度達(dá)到控制貫入度。

(2)當(dāng)貫入度已達(dá)到控制貫入度,而樁尖高程未達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí),應(yīng)繼續(xù)錘人 0.10m左右(或錘擊 30～50次),如無(wú)異常變化即可停錘;若樁尖高程比設(shè)計(jì)高程高得多時(shí),應(yīng)報(bào)有關(guān)部門研究確定。

(3)設(shè)計(jì)樁尖高程處為一般黏性土或其他松軟土層時(shí),應(yīng)以高程控制,貫入度作為校核。當(dāng)樁尖已達(dá)設(shè)計(jì)高程,而貫入度仍較大時(shí),應(yīng)繼續(xù)錘擊,使其接近控制貫人度。

(4)在同一樁基中,各樁的最終貫入度應(yīng)大致接近,而沉入深度不宜相差過(guò)大,避免基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。如因土質(zhì)變化太大,致使各樁貫人度或沉樁深度相差過(guò)大時(shí),應(yīng)報(bào)有關(guān)部門研究,另行制訂停錘標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于特殊設(shè)計(jì)的樁,樁尖設(shè)計(jì)高程有高低時(shí)(如拱橋的橋臺(tái)樁等),應(yīng)按設(shè)計(jì)要求處理。

從沉樁開始起,應(yīng)嚴(yán)格控制樁位及豎樁的豎直度或斜樁的傾斜度。在沉樁過(guò)程中,不得采用頂、拉樁頭或樁身的辦法來(lái)糾偏,以防樁身開裂并增加樁身附加彎矩。