姬永立 王 宇

混凝土預制樁錘擊沉樁施工工藝與質量控制

姬永立 王 宇

一、混凝土預制樁錘擊沉樁

蘇州河下游段防汛墻加固和底泥疏浚工程（防汛墻加固改造部分），位于上海市市區(qū)中心地段蘇州河防汛墻北岸，屬于上海市城市重大水利工程，起點為真北路橋東側（樁號NK0+000），終點為白玉路（樁號NK5+730.60）。蘇州河防汛墻改造采用高樁承臺結構作為防汛墻加固改造的整體結構型式。防汛墻基礎為混凝土預制前板樁后混凝土預制方樁。

鋼筋混凝土預制樁的沉樁方法主要有錘擊法、振動法、靜壓法及輔助沉樁法（如預鉆孔輔助沉樁法、沖水輔助沉樁法），其中錘擊法沉樁是目前應用最多的沉樁方法。

錘擊法是利用打樁錘下落時的瞬間沖擊力沖擊樁頂，使樁沉入土中的施工方法。沉入時軟弱土層一定深度通過樁側土的摩擦作用，將上部荷載傳遞擴散于樁周圍土中，樁端土也起一定的支承作用，樁尖支承的土不甚密實，樁相對于土有一定的相對位移時，即具有摩樁的作用。

二、錘擊沉樁施工工藝

1.混凝土樁預制

混凝土預制樁在施工現場預制，也可根據工程實際情況委托具有相關資質的混凝土預制樁廠生產。

制樁模板宜采用鋼模板，模板應具有足夠的剛度及平整度，尺寸準確。鋼筋骨架的鋼筋連接采用對焊或電弧焊。

樁與臨樁及底模之間不得粘連，上層樁或臨樁的澆筑，必須在下層樁與臨樁混凝土達到設計強度的30%以上方可進行施工，樁的重疊層數不應超過4層。

預制樁強度達到設計強度值70%方可起吊，達到100%方可進行運輸。

2.錘擊沉樁準備

沉樁前須處理空中和地下障礙物，場地平整，排水通暢，滿足打樁所需地面的承載力要求。

工程采用DD-2.5型筒式柴油打樁錘施打混凝土預制方樁和混凝土預制板樁。搭設木樁支架工作平臺打樁，用6～8m長圓木樁搭設支架平臺。木樁樁尖端直徑不小于20cm，頂端直徑不大于30cm。支架頂部用方木連接作為系梁，單根長6m。

支架樁采用雙排架方式搭設，排架間距1.2m，每排木樁樁距為1m。木樁入土深度為4m。

樁基工程施工前，及時正確地定出樁位，每個樁位標一小木樁，并經工程師復核。在沉樁地區(qū)附近設置的水準點、控制點應不受打樁影響，并經常作系統(tǒng)的檢查。

打樁前應檢查樁端位置，樁錘、樁帽、樁墊及樁身的完好情況，檢查樁架穩(wěn)定安全，必須在絕對安全狀態(tài)下方可打樁。先打內側的方樁再打外側的板樁。打樁以標高作為主要控制，貫入度作為參考，沉樁時必須認真、詳細地填寫打樁記錄。

3.沉樁施工

沉樁施工由吊車或打樁機雙點吊裝進行，起吊前樁錘提升到要求高度，以免樁身碰撞樁錘、樁帽。

吊起的樁要垂直對準樁位中心，樁帽徐徐松下，插入土中，位置準確，樁帽緩緩放下，扣好栓帽，即可除去吊鉤，套在樁頂并使樁錘、樁帽和樁身三者處于一條垂線上。

起錘時，先輕壓，關閉油門冷錘輕擊數下，待樁垂直插入土中1m左右時，用經緯儀雙向檢查錘、帽、樁身是否在同一直線上，如無異常情況，便可正常施打，落錘高度不宜大于1m。

當提升上活塞擊發(fā)時，應密切注意起落架情況，發(fā)現異常（如錘體與樁帽同時上升）應緊急停車，以免發(fā)生倒樁事故。

沉樁施工時用經緯儀控制樁身垂直度，垂直度偏差不得超過1%。送樁應隨打隨送，不宜間隔太長，沉樁至設計標高時，應嚴格注意貫入度或送樁標高，送樁完畢，拔出送樁器，移機，并立即組織人員進行樁孔回填。

錘擊沉樁時，考慮錘擊震動時對新澆筑混凝土的影響，當混凝土強度未達到5MPa時，距新澆筑混凝土30m范圍內，不宜進行沉樁。

打樁開始時，由于樁身入土淺，露出地面高，并且貫入度較大時，樁錘不能反跳會使工作循環(huán)中斷，故采用“落錘”方法施打，減少舉錘高度，減少錘的沖擊，隨著樁身入土深度增加可逐步增大樁錘的沖擊能。

樁頂標高用水準儀監(jiān)測控制。送樁器上標出送樁深度標志（紅線），并以臨近水準點為依據，然后對準送樁器，直至達到設計要求。

打樁施工時由專人記錄施工參數。在打樁過程中要認真記錄沉樁入土深度和貫入度，以便判斷樁的質量及承載力情況。

在正常情況下，以控制樁端設計標高為主，以控制貫入度參數為輔。打樁時若發(fā)生最后貫入度突然增大、樁身突然發(fā)生顯著傾斜偏移、樁身裂縫寬度過大造成露筋、地面顯著隆起以及最后貫入度很小時應立即暫停施工并及時通知工程師，研究確定下一步施工方案。

4.破樁

混凝土樁施打完成后，清基至設計標高，立即進行墊層澆筑。首先測量樁頂設計標高，并加以標注，按要求進行鑿除樁頂，樁身嵌入承臺底板5cm，外露樁筋錨入承臺底板，主鋼筋掰開呈15°的喇叭狀。

三、混凝土預制樁沉樁質量控制

混凝土預制樁質量控制分為施工前檢驗、施工檢驗和施工后檢驗。

1.施工檢驗

施工檢驗包括施工前、施工過程及施工后三個階段。

混凝土預制樁按照設計施工圖紙進行施工，現場應對外觀質量及樁身混凝土強度進行檢驗。

檢驗項目應包括打入樁深度、停錘時間及樁架垂直度及每米進尺錘擊數、最后1.0m進尺錘擊數、總錘擊數、最后三次貫入度及樁尖標高等。

根據《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94-2008）規(guī)定檢查沉樁樁位偏差，并對樁的豎向抗壓承載力進行檢測?；炷令A制樁采用高應變法檢測單樁豎向抗壓承載力，檢測數量不宜少于總樁數的5%，且不得少于3根。

2.混凝土預制樁沉樁質量控制

混凝土預制樁沉樁的質量控制主要從以下幾方面考慮：（1）樁錘選用是否合理。輕則預制樁難以沉入至設計標高，無法滿足承載力要求，或錘擊數過多，造成樁疲勞損壞；重則易擊碎樁頭，增加打樁破碎率。（2）混凝土樁能承受較大的壓應力，但抵抗拉應力的能力差，當壓力波反射為拉伸波，產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度時，一般容易在樁身中上部出現環(huán)形裂縫。（3）樁錘、樁帽和樁身應保持一條直線，否則不僅造成錘擊能量損失大，樁無法沉入設計標高，而且會造成樁身開裂、折斷。（4）樁間距應合適，否則打樁引起的擠土效應使后打的樁難以打入或使地面隆起，導致樁上浮，影響樁的端承力。（5）在較厚的粘土、粉質粘土層中打樁，如果間隙時間較長或在砂層中短時間停歇，土的固結、強度恢復后不易沉樁。

四、樁基施工對周邊建筑物的影響及預防措施

1.沉樁對周邊建筑物的影響

樁體在沖擊力作用下于短時間內沉入土中，破壞了原狀土的結構，會對周圍土體帶來影響，同時對周邊建筑物產生不利影響，特別是在軟土地區(qū)沉樁時容易對周圍土體、鄰近建筑物和地下管線造成隆起和位移等危害。

擠土：由于土是松散顆粒的堆積物，樁體入土后擠壓周圍土層，使原狀土的密度、孔隙度變化，從而改變了原狀土的結構。由于土體顆粒之間的相互作用，對周邊土體及周邊建筑物產生不利影響。

振動：沉樁過程中在樁錘沖擊作用下，樁體產生振動。振動波通過土的固相、液相和氣相向四周傳播，會給周圍的土體及周邊建筑物造成不利影響。

超靜水壓力：土壤中的水分在樁體擠壓作用下，產生很高的孔隙水壓力，此壓力的水向四周滲透時，造成地下水位升高的同時孔隙水壓力增大，會給周圍土體及周邊建筑物造成不利影響。

2.預防措施

為避免和減輕沉樁對周邊建筑物產生的危害，根據工程施工的經驗總結，采取下述措施：（1）限速：即控制單位時間打樁的次數，可增加打樁機的數量；間歇式打樁，可避免產生嚴重的擠土和超靜水壓力。（2）正確確定打樁順序，一般在打樁的推進方向擠土較嚴重，為此宜背向保護對象向前推進打，即先施工方樁，后施工板樁。（3）開挖應力釋放溝（或防振溝），在打樁區(qū)與被保護對象之間挖溝（深2m左右），此溝可隔斷淺層時的振動波，減輕擠土影響和超靜水壓力。（4）如被保護建筑物離沉樁點距離較近（距離小于1倍沉入樁的長度）或被保護建筑物比較重要（如名勝古跡、古建筑物等），可采用鉆孔植樁打，在需沉樁的部位，按要求的孔位（直徑等于沉入樁截面的最小邊長）和孔深（一般為樁長的1/3～2/3），先用鉆機鉆孔，鉆出的土體通過濕法或干法（方樁通過干法，板樁通過濕法）排出地面外運，在孔內再插入需沉入的鋼筋混凝土樁，然后采用錘擊法沉入，可大大減輕淺層擠土影響，保護建筑物的安全。

五、結語

采用錘擊法進行混凝土預制樁沉樁與振動沉樁、靜壓沉樁相比具有施工占地范圍小、施工進度快、工程投資相對較小等優(yōu)點，可廣泛用于沿海地區(qū)防汛墻高樁承臺結構型式

（作者單位：河南省水利第一工程局450016 中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司 230000）