水沖錘擊沉樁在砂質(zhì)地基中的應(yīng)用及監(jiān)控措施

水沖錘擊沉樁在砂質(zhì)地基中的應(yīng)用及施工技術(shù)**廣州**集團(tuán)有限公司郵編：**摘要：水沖錘擊沉樁是當(dāng)樁錘的錘擊能量不足以克服樁端阻力時，用水沖壓力減少樁端砂土結(jié)構(gòu)阻力以提供樁貫入的一種輔助錘擊沉樁工藝。工程實(shí)踐表明，利用水沖減少阻力提高錘擊貫入性是有效的，保證了砂土層地質(zhì)條件下錘擊預(yù)應(yīng)力管樁的成樁質(zhì)量。關(guān)鍵詞：水沖氣舉法錘擊沉樁砂質(zhì)地基施工技術(shù)前言：目前預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁作為建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，新的沉樁設(shè)備和成樁方法的不斷涌現(xiàn)，更促進(jìn)了施工工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新。隨著管樁基礎(chǔ)的大量應(yīng)用，經(jīng)常遇到在深厚砂土層地質(zhì)條件下進(jìn)行錘擊預(yù)應(yīng)力管樁施工，而這樣的地質(zhì)條件很容易使樁身質(zhì)量產(chǎn)生缺陷，出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象?？刂坪迷谏詈裆巴翆拥刭|(zhì)條件下錘擊預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁的成樁質(zhì)量，保證樁端順利沉達(dá)設(shè)計持力層，讓管樁斷裂的機(jī)率降到最低，是保證整個建筑工程質(zhì)量、降低工程造價的前題。水沖錘擊沉樁主要解決錘擊管樁基礎(chǔ)在遇到深厚砂土層這一不利地質(zhì)情況時容易斷裂的質(zhì)量難題，同時能降低工程造價，也改善了噪音環(huán)保方面的功能。本文對該工藝技術(shù)的具體操作和其質(zhì)量的控制等方面作以闡述，以供同行實(shí)際工程中應(yīng)用此技術(shù)時參考。1施工準(zhǔn)備1.1具備常規(guī)的錘擊沉樁施工工藝條件外，還需要特別做好下述準(zhǔn)備工作。1.2預(yù)應(yīng)力混凝土管樁進(jìn)場時，除對生產(chǎn)廠家的資質(zhì)、該批管樁的檢驗(yàn)報告、合格證、管樁預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)力表、管樁的混凝土、鋼筋、主要附件等檢測報告進(jìn)行檢查外，還應(yīng)在現(xiàn)場檢查樁身質(zhì)量，如管樁內(nèi)、外徑尺寸偏差；管樁樁身的裂縫、裂縫寬度(不得出現(xiàn)環(huán)向及縱向裂縫)；樁帽是否空鼓、空鼓的范圍及程度等。在原材料上把好質(zhì)量控制的第一關(guān)。1.3水沖氣吹輔助錘擊沉樁必須使用特制的樁帽，并且設(shè)泥漿池、沉淀池、清水池以及高壓水泵、空氣壓縮機(jī)等設(shè)施。1.4根據(jù)工程地質(zhì)勘探報告及試打樁數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，用地質(zhì)資料判斷樁入土深度與砂層的距離，某區(qū)域沉樁過程中存在有砂層（粉砂，細(xì)砂，粉、細(xì)、中粗砂相間）中密，夾砂層厚度很深，而且確認(rèn)錘擊能量無法使樁沉入到設(shè)計高程時，采用水沖氣吹輔助錘擊沉樁（內(nèi)沖內(nèi)排法）進(jìn)行施工。這樣能把水沖錘擊樁的數(shù)量減到最少，節(jié)省費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)最佳。2工藝原理2.1工藝原理：水沖氣吹是利用預(yù)制管樁的空腔（樁芯），配置特制的水沖錘擊樁樁帽，讓沖水管頭在樁芯內(nèi)（內(nèi)沖內(nèi)排）作業(yè)；用水（氣）沖力削弱樁尖處土體阻力的同時再錘擊沉樁，使樁端順利穿過深厚泥沙層而沉達(dá)設(shè)計持力層，保證了深厚泥沙層地質(zhì)條件下錘擊預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁的成樁質(zhì)量。2.2水（氣）沖力破壞樁尖土體的阻力的同時再錘擊沉樁的工藝，根據(jù)土質(zhì)的不同，采取不同的打沖結(jié)合的方法沉樁；當(dāng)樁尖沉達(dá)離預(yù)定高程1m左右時，應(yīng)停止沖水和供氣，單用錘擊沉樁，使樁順利下沉，保證樁端穿過深厚夾砂層順利到達(dá)持力層。內(nèi)沖內(nèi)排水沖樁樁帽、沖水供氣系統(tǒng)示意圖如下：沖水供氣系統(tǒng)示意水沖樁樁帽3施工流程3.1水沖錘擊沉樁施工流程：沉樁設(shè)備、沖水供氣設(shè)備就位→穿沖水供氣管→吊樁、套樁帽→設(shè)備連接→調(diào)試沖水供氣設(shè)備→沖水、供氣，下樁→錘擊→繼續(xù)沖水供氣沉樁→離樁端控制高程1～1.5米時停止沖水供氣→拔管，錘擊沉樁3.2施工工序見下圖：接樁接樁錘(水沖)沉樁放樣現(xiàn)場三通一平樁機(jī)進(jìn)場樁機(jī)架設(shè)、定位結(jié)束保護(hù)樁孔送樁至設(shè)計高程送樁至設(shè)計高程套送樁器檢驗(yàn)場內(nèi)駁管樁卸樁、堆放、保管開工準(zhǔn)備經(jīng)緯儀控制插樁吊樁PHC管樁施工工序圖3.3從樁帽開口處穿入高壓橡膠軟管，與樁頂空芯處插人的沖水管和氣管連接，并分別向該兩管輸人高壓水和壓縮空氣，高壓水經(jīng)水管從樁尖噴氣射水咀射出，直接射到樁尖前端的中砂層，被水射散的中砂和水混合成混合水，該混合水經(jīng)樁尖出水口和回水口進(jìn)人管樁內(nèi)空腔，進(jìn)人內(nèi)空腔的混合水用氣舉法將它沿著樁軸線上提從樁頂排出。以此排出的混合水帶有砂，這樣達(dá)到排出樁尖處砂的目的，該砂排出后樁尖處阻力減小，此時停止射水錘擊，重復(fù)操作就能將樁穿過夾砂層。4施工技術(shù)要點(diǎn)4.1根據(jù)沉樁流程安排要求，由吊車將管樁駁至樁位附近，樁機(jī)就位后起錘，將管樁吊起喂進(jìn)籠口，調(diào)節(jié)樁架位置，使樁尖對準(zhǔn)樣點(diǎn)緩緩放下，插入土中；由2臺經(jīng)緯儀十字交會校核樁位并控制其垂直度，待樁身穩(wěn)定進(jìn)行樁位和垂直度校正后，并在樁身或樁架上設(shè)置標(biāo)尺，做好記錄，才能開始施打。當(dāng)樁尖進(jìn)入土面，即可送0.3MPa的水壓力和0.4MPa的氣壓下樁，接著可增加到0.6MPa水壓，進(jìn)入砂層3米以上時，則可增加到1.2MPa，氣壓0.5MPa，當(dāng)樁下到一定深度，調(diào)整樁位和樁的垂直度，再調(diào)整水壓和氣壓，配合錘擊沉樁。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)與水(氣)壓關(guān)系參考表標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)30～3535～4040～50＞50正常水壓（MPaa）1.21.41.4～1.8＞1.8正常風(fēng)壓（MPaa）0.50.70.8～1.0＞1.04.2第一節(jié)樁的沉樁質(zhì)量非常關(guān)鍵，其沉樁時的垂直度精度將會對整樁的垂直度精度及樁頂完好等有直接的影響。在下樁過程中，正、側(cè)面的經(jīng)緯儀要認(rèn)真觀測，調(diào)節(jié)樁架使樁錘、樁帽、樁身處在同一垂直線上，并使樁架龍口與樁身保持平行，以免產(chǎn)生偏心錘擊。使用2臺經(jīng)緯儀從正、側(cè)面控制樁身傾斜度偏差不得超過0.5%，如果偏差超過0.5%，必須及時調(diào)整，必要時應(yīng)將打下的樁拔出再重新下樁。4.3連接射水系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)后，必須先檢查運(yùn)行情況，觀察水壓、氣壓、水量、氣量是否滿足需要。當(dāng)樁頂冒出的水由濃變清時，即可開錘實(shí)施邊打邊沖，此時水壓、氣壓要視土質(zhì)和貫入度來決定。最大水壓可增加到1.2～1.8MPa，氣壓增加到0.6～1.0MPa，當(dāng)貫入度少于10mm時，即停止錘擊。調(diào)節(jié)沖水管上下位置，繼續(xù)水沖，當(dāng)冒出的水由濃變清后，繼續(xù)錘擊。4.4水沖錘擊時，應(yīng)采用重錘輕打，貫入度宜控制在4～8cm，當(dāng)貫入度小于10cm時，要停錘水沖。水沖樁頂宜采用橡膠墊，可防止水浸損壞，且施工時應(yīng)注意出水孔排水情況，防止樁墊打脹堵住出水孔，影響內(nèi)排效果。下沉初期，必須控制水壓、氣壓、水量、氣量，在徐徐下樁的過程中，要不斷邊沉樁邊校正樁位。開錘前要校正樁位和樁的垂直度并嚴(yán)格控制射水咀在樁孔中的位置。絕對不允許將內(nèi)沖內(nèi)排改為內(nèi)沖外排施工，這樣會影響沉樁質(zhì)量和樁的承載力。4.5在錘擊貫入度較小時，為保護(hù)樁不受打擊破壞，應(yīng)及時采取多沖少打，打打停停以沖為主的沉樁工藝。同時要防止沖水過度造成樁尖空洞，發(fā)生溜樁事故而造成設(shè)備損壞。施工過程中，不能突然停止供水供氣，只能逐漸減小，否則砂泥將堵塞射水咀和射水管。嚴(yán)重的會損壞高壓水泵。4.6當(dāng)管樁需要接長時，當(dāng)下節(jié)樁沉至離地面約0.8～1.0米時，可停止錘擊，將待接的上節(jié)樁吊起與下節(jié)樁對位后進(jìn)行焊接。下節(jié)樁的樁頭處設(shè)導(dǎo)向箍以方便上節(jié)樁就位；接樁時上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直，錯位偏差不宜大于2mm；上下節(jié)樁的中心線偏差不得大于10mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于0.1％樁長。接樁處應(yīng)做防腐處理。4.7電焊接樁工藝宜采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。焊接采用多層焊，每層焊縫接頭錯開，焊渣要及時清除，焊接前，上下端板表面用鐵刷子清刷干凈，坡口處刷至露出金屬光澤后方可焊接；焊接時宜先在坡口周圍上對稱點(diǎn)焊4～6點(diǎn)，待上下樁節(jié)固定后拆除導(dǎo)向箍再分層施焊，施焊應(yīng)由兩個電工對稱進(jìn)行。選用焊絲直徑應(yīng)滿足焊透坡口根部的要求。焊接時，電流強(qiáng)度與使用的焊機(jī)和焊絲相匹配，要求分層、對稱、均勻、連續(xù)施焊。焊接道數(shù)不得少于2道，每道焊接接頭應(yīng)超前引弧，注意焊接始端與終端的焊口處。表面加強(qiáng)焊縫高度宜為1～2mm，力求平滑。焊縫完成后必須進(jìn)行質(zhì)量檢查驗(yàn)收，要求表面沒有咬邊、焊瘤、焊渣、凹痕、夾渣、裂縫等缺陷，焊接完畢自然冷卻后，再繼續(xù)錘擊沉樁。4.8樁徑≤500mm不能采用內(nèi)沖內(nèi)排工藝施工；在持力層中慎重施工，以免對樁的承載力產(chǎn)生影響。4.9停沖錘擊：樁端沉達(dá)離預(yù)定高程只剩1.5～2米處時，水（氣）逐步減壓，到1米左右時即停止沖水供氣。使用純錘擊沉樁方法繼續(xù)下沉管樁。4.10套上送樁器，調(diào)節(jié)樁架，使送樁器帽與樁頂接觸平實(shí)，送樁器與樁軸線成一直線后開錘送樁，直至達(dá)到收錘標(biāo)準(zhǔn)。5施工主要機(jī)具設(shè)備配置水沖錘擊機(jī)具設(shè)備配置表序號設(shè)備名稱設(shè)備型號單位數(shù)量備注1水沖錘擊樁帽特制個1水沖錘擊樁用2高壓水泵150TSWA臺1提供壓力水3空氣壓縮機(jī)11m3/minn臺1提供壓力氣4耐高壓橡膠軟管Dg75mm、DDg40mmm米按需供水（氣）5無縫鋼管￠75mm、￠400mm米按需供水（氣）6射水咀中心噴口￠27mmm個側(cè)面設(shè)8個噴口6質(zhì)量控制6.1施工現(xiàn)場建立健全完善高效的工程質(zhì)量保證體系和質(zhì)量保證措施，加強(qiáng)施工人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)培養(yǎng)，教育作業(yè)人員樹立嚴(yán)格的質(zhì)量觀念。6.2嚴(yán)格執(zhí)行樁進(jìn)場驗(yàn)收制度，驗(yàn)收執(zhí)行施工規(guī)范，堅持不合格的樁不用。6.3在施工中，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定及操作規(guī)程的要求進(jìn)行施工。6.4插樁時應(yīng)調(diào)校樁架及樁身垂直度，對于一般土質(zhì)而言樁尖入土1/4-1/3樁長后不宜再強(qiáng)行調(diào)校樁身垂直度，否則可能發(fā)生斷樁；若樁身傾斜過大必須校正時，應(yīng)在拔出樁尖用碎石或河砂填滿樁孔后重新插樁。6.5電焊接樁應(yīng)采用試樁確定時的施工參數(shù)（施焊電流及施焊層數(shù)，樁錘選型亦然），焊接完成后，應(yīng)將焊縫冷卻到自然溫度后再打樁，以免焊完既打造成焊縫遇水發(fā)生“淬火”現(xiàn)象。6.6當(dāng)樁間距小[樁間距≤4D（樁徑）]、樁數(shù)量大，需要考慮樁間擠土效應(yīng)時，通過合理布設(shè)卸壓孔和袋裝砂井,可以弱化擠土?xí)r引起的樁體上浮、水平位移及土體隆起。6.7必須嚴(yán)格檢查樁內(nèi)腔位置是否在規(guī)范規(guī)定之內(nèi)，否則不能用做內(nèi)沖樁。6.8射水管（噴咀）內(nèi)留長度控制在0～20cm，不能伸出樁尖外，不得將內(nèi)沖內(nèi)排工藝改為內(nèi)沖外排工藝。6.9水沖錘擊沉樁的過程中應(yīng)隨時對樁位和樁的垂直度進(jìn)行監(jiān)測，每一次沖水后開錘前都要復(fù)測一次。6.10必須控制水、氣的壓力。樁墊、樁帽的排水孔不能比樁內(nèi)腔孔小，以免發(fā)生因來不及排水，樁內(nèi)腔壓力過高，產(chǎn)生水動力作用，造成樁身破裂的情況。6.11成樁質(zhì)量必須符合現(xiàn)行質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。6.12考慮到基樁施工的作業(yè)條件，先成樁后開挖基坑。在淺層淤泥質(zhì)地帶可增加水泥攪拌樁做地基加固，預(yù)防樁基傾斜。在已成樁的條件下開挖基坑，必須嚴(yán)格實(shí)行均衡開挖，避免不均衡開挖，形成“坑中坑”，導(dǎo)致土體蠕變滑移將基樁推歪推斷，軟土場地高差不應(yīng)超過1m，不得在坑邊棄土，以確保已成基樁不因土體滑移而發(fā)生水平位移和折斷。7安全及環(huán)保措施7.1認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，詳細(xì)編制施工安全生產(chǎn)、文明施工的安全施工組織設(shè)計；建立安全生產(chǎn)、文明施工的管理網(wǎng)絡(luò)體系；成立安全領(lǐng)導(dǎo)小組。加強(qiáng)安全管理，建立定期檢查、考核機(jī)制。7.2按施工安全規(guī)范做好施工質(zhì)量、安全文明施工管理，從人身安全、工程安全、設(shè)備安全和環(huán)境安全四個方面針對本工程的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合分析，采取相應(yīng)的安全措施和安全預(yù)案。7.3參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》，在施工現(xiàn)場的樁機(jī)上按規(guī)定安裝防雷保護(hù)裝置；設(shè)置現(xiàn)場變電所時的進(jìn)、出口處還應(yīng)有防雷裝置。7.4強(qiáng)化安全教育和安全交底制度，未通過安全教育人員不得入場，未通過交底人員不得進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)，不符合相關(guān)安全規(guī)定的人員不得進(jìn)入相關(guān)工作面作業(yè)，特殊工種作業(yè)必須持證上崗。7.5在已沉樁完的區(qū)域周邊，應(yīng)做好防護(hù)并設(shè)明顯標(biāo)志，夜間設(shè)置紅燈，以策安全。7.6嚴(yán)格執(zhí)行《建筑施工現(xiàn)場環(huán)境與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ146－2004）中相關(guān)要求，成立對應(yīng)的施工環(huán)境管理機(jī)構(gòu)，強(qiáng)化現(xiàn)場文明施工管理。7.7遵守《建筑施工場界噪聲限值》（GB12523-90）規(guī)定制定降噪措施，對施工現(xiàn)場的噪聲值進(jìn)行監(jiān)測和記錄，控制晝間工作時間≤8h，噪聲限值在85（db）內(nèi)；有效控制和降低噪聲污染。7.8現(xiàn)場主要道路、料場、生活辦公區(qū)域進(jìn)行硬化處理，施工運(yùn)輸車輛上路前清洗輪胎，杜絕帶泥上路；防止塵土飛揚(yáng)，污染周圍環(huán)境。7.9施工現(xiàn)場設(shè)置排水溝、沉淀池及清水池，對廢水、污水集中做好無害化處理，不得直接排入市政污水管網(wǎng)和河流，清水重復(fù)利用，從根本上防止水污染。結(jié)語水沖氣舉輔助沉樁技術(shù)只作為一種輔