建筑管樁基礎如何試樁,?分享試樁全過程施工方法
一、案例工程概況
案例工程共采用三種基礎,,即樁基礎,、混合基礎(樁基礎結合開挖基礎)和天然淺基礎。所有樁基礎及混合基礎都擬采用預應力管樁直徑為φ400,、φ500預制管樁,,預制管樁型號分別為PHC-400A95、PHC-500A100型預應力管樁。±0.000m標高相當于絕對標高105m-107m之間,,試樁樁頂標高詳見各棟號圖紙,,樁長詳見各棟號圖紙及地質(zhì)報告,樁端進入持力層大于等于樁長及貫入度控制,。相鄰樁的樁底標高差不應超過相鄰樁長的1/10及相鄰中心距,,預估單樁豎向承載力特征值分別不大于570KN、820KN,,同一承臺下的管樁接頭應相互錯開,。單樁承載力最終根據(jù)現(xiàn)場靜載試驗確定,工程試驗樁承載力滿足設計要求后方可施工工程樁,。
二,、試樁目的
試樁完成后,通過樁的靜載試驗,,確定樁基工程各項設計,、施工等參數(shù),選擇樁基持力層,、判定沉樁的可能性,,選擇靜壓值,并確定打樁施工時停壓標準等,。
三,、試樁試驗選定、試樁順序及進度
案例工程共有18#需要打樁,,根據(jù)建設方提供的相關圖紙及國家相關規(guī)范,,案例工程的試樁數(shù)量為54根。試樁時應采取措施保證樁身側向穩(wěn)定性要求,。試樁位置按建設方提供的坐標點試樁,,標高詳見各棟號圖紙。
根據(jù)實際情況,,土方部分未到位及部分圖紙不全等,,應建設方要求,先試18#,、15#,、14#、13#,、12#,,然后由南向北試樁,暫安排兩臺設備在建設方規(guī)定的時間內(nèi)完成試樁(適當可增加設備),。
案例工程原地面以下地質(zhì)情況如下:
(1)素填土:層厚0.60-14.5米,,黃褐色,、灰褐色、松散,、稍濕,。以粘性土為主,含少量塊石,、植物根系等,,為新近人工填土。系機械推填而成,。
(2)殘積粉質(zhì)黏土:層厚1.2-27米,,黃褐色、灰黑色,、可塑,,干強度中等,中等韌性,,搖振反應無,,稍有光澤,該層為泥灰?guī)r風化殘積層,。地基承載力特征值fak=200Kp,;
(3)強風化泥灰?guī)r:層厚0.6-19.9米,灰褐色,、灰黑色,、強風化狀態(tài)。巖體破碎,,巖質(zhì)較軟,。風化裂痕發(fā)育,,巖芯呈塊狀,。泥質(zhì)結構,層狀構造,。巖體基本質(zhì)量登記為V級,。干鉆不易鉆進。地基承載力特征值fak=400Kpa,;
(4)中風化泥灰?guī)r:層厚5-10米,,青灰色、灰黑色,,中風化狀態(tài),。巖體較完整巖質(zhì)較硬,巖心呈柱狀,、短柱狀,。鈣泥質(zhì)結構,,層狀構造,基本質(zhì)量等級為Ⅲ級,。地基承載力特征值fak=2000KN,。
四、施工工藝及方法
4.1,、施工工藝選擇
通過對該工程設計圖紙和所提供的地質(zhì)資料的分析,、工程設計圖紙的認真領會,以及對現(xiàn)有設備性能的綜合考評,,案例工程采用靜壓施工工藝,,施工工藝如下:
測量放線→樁機就位 →復核樁位→掛吊樁鋼絲繩→ 起吊樁→ 樁尖入土穩(wěn)樁雙向校正→ 初步加壓→ 檢查該樁身垂直度→ 正式壓樁→ 觀測校正樁身垂直度→壓至樁頂至地面1米時,再吊入樁就位→焊接接樁→繼續(xù)壓樁 →作壓力值記錄→ 成樁→ 移機下一根樁
壓樁的工藝程序如下圖:
(a)準備壓第一段樁,;(b)接第二段樁,;(c)接第三段樁;(d)整根樁壓平至地面,;(e)采用送接壓樁完畢1-第一段樁,;2-第二段樁;3-第三段樁,;4-送樁,;5-樁接頭處;6-地面線,;7-壓樁架操作平臺線
4.2,、主要項目的施工方法
4.2.1 測量放線、樁定位
1.布設測量控制系統(tǒng)
根據(jù)建設單位提供的控制,、水準點建立測量控制網(wǎng),,并在施工現(xiàn)場打樁影響范圍外設置座標和高程控制點,并經(jīng)規(guī)劃,、設計,、監(jiān)理等相關單位復核無誤確認后方可投入使用。
(1)首選通過對案例工程總平面圖和設計圖紙的學習,,了解工程總體布局,、工程特點和設計意圖。并了解工程所在地區(qū)的紅線點位置及坐標,、周圍環(huán)境,、現(xiàn)場地形等情況。
(2)熟悉和了解地面建筑物的布局,、定位依據(jù),、定位條件及建筑物的主要軸線等。
(3)將招標單位提供的水準點高程,、坐標進行復測無誤后,,及時辦理簽證移交手續(xù),。
(4)在熟悉和掌握全部樁基設計圖紙的基礎上,對總圖上所標注的定位坐標,、尺寸用計算閉合導線方法核算是否準確,。
(5)根據(jù)總圖上提供的坐標,計算出測量時所需的距離,、角度并通過坐標反算,,換算成極坐標后進行平面控制網(wǎng)的測設。
(6)測設時先校核施工現(xiàn)場上已測設的坐標點,,然后根據(jù)已測量出的坐標點測設出平面布置圖上的坐標點,,并使各個坐標點分布在施工場地內(nèi)。
(7)每次用直角坐標測設后要進行校核,。
(8)主要坐標控制點測設后,,建立整個施工場地的平面控制網(wǎng)。
(9)測設出建筑物軸線與主要控制點,,為樁基放樣做好準備,。
(10)平面控制網(wǎng)測設時保證測設精度,控制網(wǎng)測設后進行閉合平差,。并對主要坐標控制點作必要的保護,。
2.測放樁位
根據(jù)控制點設定建筑物軸線及角樁,按樁位布置圖測放樁位,,并在樁位中心用鋼筋或竹簽作好標記,,樁位測放后應經(jīng)監(jiān)理單位復核后方能施工。為防止樁機就位時樁機自重擠壓土體使已測放樁位移位,,在樁機就位后正式壓樁前應復核正確,,樁定位偏差控制在20mm以內(nèi)。
4.2.2 預制樁的驗收
(1)預制樁出廠到工地,,應按批量查收預制樁出廠合格證,。
(2)質(zhì)檢人員應會同現(xiàn)場監(jiān)理共同檢查、驗收預應力管樁,,驗收合格后,,方準使用。如驗收中發(fā)現(xiàn)不合格,,應做好標記并及時退貨。
4.2.3 樁起吊,、就位
樁現(xiàn)場駁運采用二吊點法,、喂樁時采用一吊點,吊點設置在0.29L(L為樁長)處(如下圖所示),,起吊過程中,,用托繩穩(wěn)住樁的下部,,吊機盡量減小吊臂仰角(并盡量減少吊臂促出長度),緩慢地將樁拖至樁機就近處后再開始垂直起鉤,,平穩(wěn)地把樁喂至樁機夾持器中,。
圖一 二點吊示意圖
圖二 一點吊示意圖
對于由樁機自備卷揚機吊樁操作同理。樁的起吊,、轉(zhuǎn)運過程中.操作人員均應按起重安全操作規(guī)程進行,。
4.2.4 豎樁與插樁
根據(jù)已設定的控制點用直角坐標法對樁位進行二次復核,正確后下放首節(jié)樁,,首節(jié)樁樁尖的中心點與樁位的偏差控制在20mm以內(nèi),。
4.2.5 垂直度控制
當樁尖進入土層500mm后,用經(jīng)緯儀調(diào)整樁機樁架處于垂直位置,,然后再調(diào)整首節(jié)樁的垂直度(經(jīng)緯儀一般架設在距樁機15m以外),,使樁架與樁身保持平行,其精度誤差小于樁長的1%(首節(jié)管樁插入地面時的垂直度偏差不得超過0.5%),,即可壓樁,,并在壓樁過程中進行跟蹤監(jiān)測,指揮樁架保持其精度,。如果超差,,必須及時調(diào)整,但需保證樁身不裂,,必要時拔出重插應盡可能拔出樁身,,查明原因,排除故障,,以沙土回填后再進行施工,,不允許采取強扳的方法進行快速糾偏,而將樁身拉裂,、折斷,。
圖三 打樁送樁垂直度監(jiān)控示意圖
4.2.6 打樁、接樁,、送樁
1.打樁(錘擊施工)
用樁架的導滑夾具或樁箍將樁嵌固在樁架兩導注中,,垂直對準樁中心,緩緩放下插入土中,,待樁位置及垂直度校正后即可將錘連同樁帽壓在樁上,,同時應在樁的側面或架上設置標尺。并做好記錄,,始可擊樁,,如樁頭不平時,用麻袋或厚紙板墊平,,亦可先環(huán)氧砂漿補抹平整,。開始打樁應起錘輕壓或輕擊數(shù)錘,,觀察樁身,樁架,,樁錘等垂直一致后,,即可轉(zhuǎn)入正常施打,開始打樁時,,落距應較小,,入地一定深度待樁穩(wěn)定后,再按需求的落距進行施打,。
沉樁應用適合樁頭尺寸的樁帽和彈性襯墊,,以緩和打樁時的沖擊和使打樁應力均勻分布,延長撞擊的持續(xù)時間以利樁的貫入,。樁帽用鑄鋼或鋼板制成,,錘墊多用硬木或白棕繩圈盤面成,樁墊多用松木或紙墊或酚醛層壓塑料,,合成橡膠等,。樁帽與樁接觸的表面須平整,與樁身應在同一直線上,,以免打樁時產(chǎn)生偏斜,。樁錘本身帶帽者,只須在樁頂護以繩墊或木塊,。若樁須深入土時,,應用送樁。送樁用堅硬的木料或鋼鐵制成,,長度和直徑視需要而定,,使用時,將送樁放于樁頂頭上,, 使與樁在同一垂線上,,錘擊送樁,將樁慢慢打入土中,。沉樁過程中,,要經(jīng)常注意樁身有無位移和傾斜現(xiàn)象,如發(fā)現(xiàn)問題應及時糾正,,樁將沉至要求深度或到達硬土層時,,落錘高度一般不宜大于1m,以免打爛樁頭,,沉樁過程中作好沉樁施工記錄,,至接近設計要求時,即可對貫入并或入土標高進行觀測,,至達到設計要求為止,,然后移樁機至新樁位。
2.接樁
①,、案例工程接樁采用焊接法,。
②、樁段就位必須和相連接的樁節(jié)保持在同一軸線上,,連接后樁身保持垂直,。
③、管樁接樁:
a)管樁拼接成整樁采用端板焊接連接,,焊接前樁頭預埋鐵件必須清除污銹,,露出金屬光澤。如樁節(jié)之間間隙過大,,可墊鐵片填實焊牢,,接合面之間的間隙不大于2mm。焊接時,,應將四角點焊固定,,然后對稱同時焊接以減少焊接變形,焊縫要求連續(xù)飽滿,,焊縫厚度必須滿足設計要求,。手工焊接時第一層必須用Φ3.2mm電焊條打底,確保根部焊透,,第二層方可用粗焊條(Φ4mm或Φ5mm),,采用E4303或E4316焊條。
b)拼接處坡口槽的電焊部分應分三層以上對稱進行環(huán)縫焊接,,并采取措施減少焊接變形,,正確掌握焊接電流和速度,每層焊接厚度應均勻,,每層間的焊渣必須敲清后方可再焊次一層,,坡口槽的電焊必須滿焊,電焊厚度宜高出坡口1mm,,焊縫必須每層檢查,,焊縫不宜有夾渣、氣孔等缺陷,,滿足《鋼結構工程施工及驗收規(guī)范》(GB50205-07)二級焊縫的要求
c)接樁應盡量縮短時間,,以避免停打時間過長導致樁周土重固結而影響沉樁。
④,、焊縫完成后,,應會同監(jiān)理檢查驗收,待焊縫降溫1min后再行打樁,嚴禁用水冷卻或焊好后立即沉樁,。
3.送樁
送樁時必須采取送樁器,,可采用插銷式送樁器。送樁桿送樁時,,應根據(jù)設計要求計算好送樁深度,,并在送樁桿上做好醒目標記。當送樁至距設計標高1m左右時,,測量人員指揮樁機操作工減小速度,,并跟蹤觀測送樁情況,直到送樁至設計標高時,,發(fā)出信號停止送樁,。送樁過程中如有異常情況時,應即時向設計和建設部門反映,,以便及時采取措施,。送樁后留下的孔洞及時用道碴回填夯實。樁頂標高允許偏差為±50mm,。樁頂位移偏差控制在允許范圍以內(nèi),。送樁留下的孔洞要采用方木、筑膠板覆蓋,,避免物品人員掉落,,并及時回填,避免陷機,。
4.2.7 施工記錄
記錄人員必須及時,、認真做好原始資料記錄、整理工作,,樁位編號,,隨打隨填,以免發(fā)生差錯,,每換班打樁前后,,都要核對樁位、樁數(shù)以防錯打和漏打,。
4.2.8 常見質(zhì)量問題現(xiàn)象,、原因分析與防治措施
1.樁身斷裂
a. 現(xiàn)象:在壓樁過程中,樁身突然傾斜錯位,,當樁尖處土質(zhì)條件沒有特殊變化,,而貫入度突然增大,施壓油缸的油壓顯示突然下降并引起機臺抖動,,此時可能是樁身斷裂,。
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①、樁材加工彎曲度超過規(guī)定,樁尖偏離樁的縱軸線較大,,沉入過程中樁身發(fā)生傾斜或彎曲,。
②、樁入土后,,遇到大塊堅硬的障礙物,,把樁尖擠向一側,。
③,、插樁不垂直,在壓入一定深度后,,用移機方法來糾正,,使樁身產(chǎn)生曲折。
④,、多節(jié)樁施工時,,相對接的兩節(jié)樁不在同一軸線上,焊接后產(chǎn)生彎曲,。
⑤,、樁材混凝土強度不夠,在堆放,、吊運過程中產(chǎn)生裂紋或斷裂而未被發(fā)現(xiàn),。
c. 預防措施:
①、施工前應把樁位下的障礙物清理干凈,,必要時對每個樁位用釬探檢查,。
②、加強樁材外觀檢查,,發(fā)現(xiàn)樁身彎曲超過規(guī)定(L/1000且≤20mm)或樁尖不在樁縱軸線上不宜使用,。
③、在插樁過程中如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應及時糾正,,樁壓入一定深度發(fā)生嚴重傾斜時,,不得采用移機方法來糾正。接樁時要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上,,端面間隙要加墊鐵片塞牢,。
④、樁的堆放和吊運應嚴格執(zhí)行規(guī)范,,若樁身裂縫超過驗收標準嚴禁使用,。
2.樁頂損壞
a. 現(xiàn)象:在沉樁過程中,樁頂出現(xiàn)損壞,。
b. 原因:
①,、樁材混凝土配比不良,施工控制不嚴,養(yǎng)護措施不力,。
②,、樁頂端面不平,造成樁頂端面與樁軸線不垂直,。
③,、樁頂與送樁桿的接觸面不平,送樁時造成樁頂端面局部應力集中而損壞,。
c. 預防措施:
①,、樁制作時,離心要均勻,,樁頂加密箍筋位置要準確,,并按規(guī)范養(yǎng)護。
②,、沉樁前應檢查樁頂有無凹凸現(xiàn)象,,其端面是否垂直于軸線,樁尖是否偏斜,,若不符合規(guī)范要求不得使用,,或經(jīng)過修補處理后才能使用。
③,、檢查送樁桿與樁的接觸面是否平整,,如不平整應進行處理才能使用。
3.樁位偏移
a. 現(xiàn)象:在壓樁過程中,,相鄰的樁產(chǎn)生橫向位移或樁身上浮,。
b. 原因:
①、樁入土后,,遇到大塊堅硬的障礙物,,把樁尖擠向一側。
②,、多節(jié)樁施工時,,相對接的兩節(jié)樁不在同一軸線上,焊接后產(chǎn)生彎曲,。
③,、樁數(shù)量較多且樁距較小,壓樁時土被擠壓到極限密實度后而向上隆起,,相鄰的樁被浮起,。
④、在軟土地基施壓較密集的群樁時,,由于壓樁引起的超孔隙水壓力較大把相鄰的樁推向一側或浮起,。
c. 預防措施:
①,、壓樁前應先將樁位下的障礙物清理干凈,加強樁材外觀檢查,,若發(fā)現(xiàn)樁身彎曲超過規(guī)定或樁尖不在樁縱軸線上不得使用,。
②、在壓樁過程中,,如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應及時糾正,,接樁時要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上,施焊應嚴格執(zhí)行規(guī)范,。
③,、采用井點降水、砂井或盲溝等降水或排水措施,。
④,、壓樁期間不得開挖基坑,要等樁全部壓完,,停置兩周后才能開挖。
4.沉樁達不到設計標高
a. 現(xiàn)象:沉樁壓力已達到或超過設計值,,但樁尖未到達設計的標高位置,。
b. 原因:
①、工程地質(zhì)情況未能勘探清楚,,尤其是持力層的標高起伏不明,,致使設計考慮的持力層或選擇的樁尖標高有誤;
②,、局部有堅硬夾層或砂夾層,;
③、施工中遇到地下障礙物,,如大石頭,、舊埋設物等;
④,、群樁擠土效應導致樁入土阻力增加,;
⑤、樁機壓力過小,。
c. 預防措施:
①,、工程地質(zhì)情況應詳細勘探,做到工程地質(zhì)情況與勘察報告相符,;
②,、合理選擇持力層或樁尖標高;
③,、遇有硬夾層或砂夾層時,,可采用先鉆后壓法(預鉆孔)穿透硬夾層,,以利沉樁。
④,、先用回轉(zhuǎn)鉆孔機進行預鉆孔取土,、調(diào)整施工順序(先施工沉樁困難的樁)、在工程場地布置應力釋放孔和溝槽,、減緩沉樁速度等,,以減少擠土效應對工程場地的影響,釋放土壓力,;
4.2.9 成品保護
對施工完成的管樁空洞采用素土回填,。土方開挖時,預留土方保護層,,采用人工配合,,清除樁間土方。禁止機械碰撞樁頭造成樁身破裂,。
五,、成樁質(zhì)量檢測
試樁完成后,待土體恢復固結后,,按設計要求需進行靜載荷試驗,,以確定樁身承載力,同時可對地質(zhì)情況進行一定的判定,。土體固結時間規(guī)范有具體要求,,一般砂土為10-15天,黏土及淤泥土為15—20天,,加荷要求一般為2倍的單樁承載力特征值,,操作方法可采用堆載,獲得樁身沉降量值,描繪Q—S曲線進行分析,,獲得樁身極限承載力標準值,。
六、質(zhì)量標準
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