淺談鋼管樁的沉樁施工技術(shù)

孫建魁

摘要：文章簡(jiǎn)要分析了鋼管樁的特點(diǎn)，并詳細(xì)闡述了鋼管樁的沉樁施工技術(shù)，以及沉樁的基本要求和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：鋼管樁；沉樁；施工

鋼管樁作為海上碼頭、大型橋梁施工中水上臨時(shí)設(shè)施的常用基樁，其施工方法有大型打樁船錘擊沉樁、履帶吊車(chē)振動(dòng)沉樁等方法。鋼管樁具有很強(qiáng)的穿透力，還具有施工速度快、打樁靈活的優(yōu)點(diǎn)。比預(yù)制混凝土上樁更適應(yīng)各種復(fù)雜的地形。另外，鋼管樁的抗彎曲的剛度，單樁承載力和接長(zhǎng)焊接方面都有明顯的優(yōu)越性。

1鋼管樁的特點(diǎn)

規(guī)格眾多，選擇性強(qiáng)。目前定型生產(chǎn)的鋼管樁直徑316mm-2500mm，有近幾十種規(guī)格，壁厚6.5mm-25mm，且同管徑有多種壁厚，可根據(jù)受力情況，選用幾種合適的規(guī)格同時(shí)使用，以滿(mǎn)足安全經(jīng)濟(jì)要求。

承載能力大。鋼管樁目前大多采用1%號(hào)低碳鋼，材料的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度都很高，加工成型鋼后抗彎能力很強(qiáng)，在持力層好的地質(zhì)情況下選用，可以大大地發(fā)揮其受力特性，提高單樁承載力，減少布樁數(shù)量、縮小基礎(chǔ)承臺(tái)尺寸。

樁長(zhǎng)容易調(diào)整。鋼管樁常規(guī)每節(jié)長(zhǎng)6米，采用焊接接長(zhǎng)，當(dāng)持力層埋深變化時(shí)，根據(jù)沉樁實(shí)際情況可以任意切割或焊接，切割部分還可以接到其他鋼管樁上，避免浪費(fèi)，可以準(zhǔn)確的控制樁頂標(biāo)高，對(duì)施工極為有利。

擠土有限。鋼管樁大多采用敞口式，加之管壁薄，壓樁過(guò)程中土可以進(jìn)入樁身，形成土塞效應(yīng)，從而降低擠土和表面隆起，減小圖的擾動(dòng)，降低對(duì)場(chǎng)地周?chē)O(shè)施的影響，并可以在小面積場(chǎng)地上進(jìn)行密集的施工。

2鋼管樁的沉樁施工技術(shù)

2.1施工順序安排原則。制定施工順序前應(yīng)對(duì)工程性質(zhì)、質(zhì)地資料、樁的特點(diǎn)樁的規(guī)格、布局情況、密度、工程量、地貌環(huán)境、設(shè)計(jì)要求、工程期限以及擬采用的施工機(jī)械等予以切實(shí)掌握，綜合分析，然后規(guī)劃沉樁施工。

由于大量樁體打入土中，造成地基的壓縮，土密度的增高，樁周?chē)鷤?cè)向及垂直方向位移，形成打樁場(chǎng)地的沉陷或隆起，而且波及的范圍較廣，鋼管樁截面面積小，下端開(kāi)口，與其他打入式實(shí)心樁體相比，擠土量較其他類(lèi)型實(shí)心樁小，但畢竟仍存在一定的擠土量，也會(huì)造成已打好樁的位移和對(duì)周?chē)叵鹿芫€及建筑物的危害。因此，合理安排鋼管樁的施工順序，有利于提高樁的施工質(zhì)量和打樁速度。這對(duì)樁數(shù)多樁距密的群樁基礎(chǔ)尤為重要。

選擇施工順序的基本原則是：對(duì)樁數(shù)小的基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)：a 先長(zhǎng)樁后短樁；b 先實(shí)心樁后空心樁；c 先小直徑樁后大直徑樁。

對(duì)樁數(shù)多、樁距密的群樁基礎(chǔ)除遵照上述原則外，尚需注意：a 先打中間樁，逐漸向外圍擴(kuò)展；b 往后退打；c 處于樁基回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)的樁可安排在同一流水范圍內(nèi)；d 樁機(jī)運(yùn)行路線較短，擾動(dòng)次數(shù)少；e 樁機(jī)下鋪設(shè)的厚鋼板要布置得當(dāng)，盡可能做到多留些樣樁數(shù)，減少倒運(yùn)鋼板作業(yè)。

2.2鋼管樁的沉樁施工。（1）鋼管樁的定位。水上施工 由于缺乏參照物，船只和履帶吊定位的分別是通過(guò)錨纜長(zhǎng)度調(diào)整，履帶吊是通過(guò)旋轉(zhuǎn)和升降起重臂實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管樁的定位，總體上講是比較慢的，定位時(shí)間在整個(gè)作業(yè)時(shí)間中占據(jù)很大部分，如何快速、準(zhǔn)確定位是水上施工的關(guān)鍵。采用全站儀或經(jīng)緯儀控制定位，具體步驟為：打樁船移動(dòng)至樁位附近，固定船只；利用全站儀和定位架測(cè)出精確樁位；將定位架點(diǎn)焊固定在船上，然后復(fù)測(cè)定位 架的坐標(biāo)，精度控制在2 cm之內(nèi)；起重機(jī)起吊鋼管，利用鋼管自重下沉；起吊振動(dòng)錘，夾住鋼管后，通過(guò)吊機(jī)調(diào)整垂 直度，然后根據(jù)當(dāng)前水位，下沉鋼管至利于焊接作業(yè) 的高度；復(fù)測(cè)鋼管坐標(biāo)，若偏差在5cm之內(nèi)，則定位完成。（2）接樁、沉樁。完成首節(jié)鋼管定位后，需要對(duì)鋼管樁進(jìn)行接長(zhǎng)。焊接采用單面坡口焊，管壁外加貼 4 塊鋼板。焊接前應(yīng)檢查管口的平整度、傾斜度和圓度，偏差較大時(shí)應(yīng)進(jìn)行修整；管節(jié)對(duì)口后觀察上節(jié)鋼管的垂直度，若偏差大于 1%，則綜合對(duì)接口有無(wú)折角、下節(jié)垂直度以及已插打的深度決定是否進(jìn)行俢口。經(jīng)焊縫質(zhì)量檢測(cè)后進(jìn)行沉樁。在鋼管樁對(duì)接完成后，即可起吊振動(dòng)錘進(jìn)行沉樁。下沉的步驟為：調(diào)整振動(dòng)錘中心與鋼管中心在同一條直線上，然后夾緊夾具；先利用振動(dòng)錘的自重下壓鋼管，這個(gè)過(guò)程對(duì)于整根鋼管樁的垂直度非常重要，應(yīng)緩慢松開(kāi)卷?yè)P(yáng)機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量人員此時(shí)應(yīng)觀測(cè)好鋼管樁的垂直度，有偏差時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整；等到自重下壓完成后，啟動(dòng)振動(dòng)錘，根據(jù)下沉的速度調(diào)整頻率，繼續(xù)觀察垂直度，有偏差時(shí)，應(yīng)停止下放振動(dòng)錘，利用吊機(jī)帶動(dòng)振動(dòng)錘來(lái)調(diào)整到位后，才可繼續(xù)下沉，直至達(dá)到設(shè)計(jì)高程。

2.3沉樁施工操作要點(diǎn)。沉樁施工要把握好質(zhì)量和速度，需注意以下操作要點(diǎn)：（1）潮汐。在漲潮退潮時(shí)，湍急的水流對(duì)定位帶來(lái)了相當(dāng)大的影響；為保證樁的定位和垂直度，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)向架。實(shí)際施工中大多數(shù)樁都是在潮水很急的時(shí)候定位的，可以先將鋼管起吊放入水中，下降至河床，觀察鋼管的傾斜度，然后根據(jù)水深來(lái)調(diào)整定位架的位置，目的就是使鋼管底部入土點(diǎn)盡可能接近設(shè)計(jì)樁位。（2）地質(zhì)。了解施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況，控制鋼管的下沉速度，避免震動(dòng)錘持續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，出現(xiàn)夾具故障，影響施工速度。施工中注意樁長(zhǎng)控制，并加大頻率，一次性通過(guò)不利地質(zhì)層，避免停頓。（3）航道安全。如果在通航的河道內(nèi)施工，過(guò)往船只波浪不但影響鋼管樁定位，也給作業(yè)人員安全和施工速度帶來(lái)不利影響。同時(shí)，施工也對(duì)航道安全造成影響，故鋼管樁施工應(yīng)盡量不占航道，減少相互影響。

3鋼管樁沉樁的基本要求。

3.1（1）對(duì)每一根樣樁進(jìn)行測(cè)量復(fù)核；（2）樁機(jī)導(dǎo)桿垂直，錘、樁帽和樁成同一軸線，并與導(dǎo)桿平行；（3）對(duì)特殊要求的工程，為做到垂直精確度，可將導(dǎo)桿底端加以頂住，防止起吊錘時(shí)導(dǎo)桿前傾；（4）長(zhǎng)徑比比較大且容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的樁，宜在樁機(jī)導(dǎo)桿底端裝活動(dòng)箍筋。

3.2穿越中間硬土層。為充分發(fā)揮樁的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)要求的鋼管樁往往很長(zhǎng)，樁底端選擇在標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N值大于50，埋深較厚的砂土層，以期取得較高的單樁承載力，并減少建筑物的沉降。深長(zhǎng)樁施工，常會(huì)遇到中間硬土層，這對(duì)設(shè)計(jì)和施工來(lái)說(shuō)，需要認(rèn)真考慮打樁穿透的可能性。根據(jù)目前打樁機(jī)械性能和鋼管樁承受錘擊應(yīng)力的容許范圍。

3.3沉樁注意事項(xiàng)：樁在打入過(guò)程中，盡量避免長(zhǎng)時(shí)間的停歇中斷；超長(zhǎng)鋼樁施工，必須選用重錘，但應(yīng)控制樁的錘擊應(yīng)力；大口徑的鋼管樁，若打至持力層有困難時(shí)，除采用樁底端加箍外，也可在沉樁過(guò)程中把管內(nèi)上芯設(shè)法取出等綜合工法，也能取得較好效果。

4沉樁公害的防護(hù)措施

在飽和軟土地基中進(jìn)行打樁，因土體發(fā)生垂直和水平方向的變位，空隙水壓力的增高，常使臨近建筑物和地下管線遭受不同程度的破壞，成為一張公害。因此，在掌握工程特點(diǎn)的前提下，應(yīng)采取周密的防護(hù)措施，確保在打樁過(guò)程中，周?chē)ㄖ锖偷叵鹿芫€的安全。

合理安排打樁流程；有針對(duì)性的設(shè)置鋼管樁基礎(chǔ)，減小淺層擠土影響，保護(hù)淺埋式地下管線和基礎(chǔ)是有效的；在打設(shè)塑料排水板，它由截面為4mm*100mm的塑料芯板外加慮水薄膜套構(gòu)成，打樁擠壓時(shí)，水可從芯板和薄膜套之間的溝槽排出，設(shè)置深度約可達(dá)12m-20m，間距1m，排距0.2米，呈梅花形布局，可以減少打樁引起的超靜孔隙水壓力；敏感區(qū)域要時(shí)刻嚴(yán)格限制沉樁速率，監(jiān)測(cè)跟蹤。事先對(duì)周?chē)ㄖ锛暗叵鹿芫€進(jìn)行設(shè)點(diǎn)，觀測(cè)所有布點(diǎn)因打樁而引起的水平或垂直位移值，每天測(cè)三次，以科學(xué)數(shù)據(jù)信息化指導(dǎo)打樁，調(diào)整打樁流水順序和控制沉樁隨度；盡量選用擠土量小的樁種和樁型。