預製樁

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更新時間: 2013-09-04

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預製樁,是在工廠或施工現場製成的各種材料、各種形式的樁(如木樁、混凝土方樁、預應力混凝土管樁、鋼樁等),用沉樁設備將樁打入、壓入或振入土中。中國建築施工領域採用較多的預製樁主要是混凝土預製樁和鋼樁兩大類。混凝土預製樁能承受較大的荷載、堅固耐久、施工速度快,是中國廣泛應用的樁型之一,但其施工對周圍環境影響較大,常用的有混凝土實心方樁和預應力混凝土空心管樁。中國採用的鋼樁主要是鋼管樁和H型鋼樁兩種,都在工長生產完成後運至工地使用。

預製樁 -概述
預製樁混凝土方樁
預製樁主要有混凝土預製樁和鋼樁兩大類。混凝土預製樁能承受較大的荷載、堅固耐久、施工速度快,是廣泛應用的樁型之一,但其施工對周圍環境影響較大,常用的有混凝土實心方樁和預應力混凝土空心管樁。
鋼樁主要是鋼管樁和H型鋼樁兩種。

預製樁 -混凝土實心方樁
預製樁樁尖、樁身和樁頭
鋼筋混凝土實心樁,斷面一般呈方形。樁身截面一般沿樁長不變。實心方樁截面尺寸一般為200×200mm~600×600mm。鋼筋混凝土實心樁樁身長度:限於樁架高度,現場預製樁的長度一般在25~30m以內。限於運輸條件,工廠預製樁,樁長一般不超過12m,否則應分節預製,然後在打樁過程中予以接長。接頭不宜超過2個。鋼筋混凝土實心樁的優點:長度和截面可在一定範圍內根據需要選擇,由於在地面上預製,製作質量容易保證,承載能力高,耐久性好。因此,工程上應用較廣。材料要求:鋼筋混凝土實心樁所用混凝土的強度等級不宜低於C30(30N/mm2)。採用靜壓法沉樁時,可適當降低,但不宜低於C20,預應力混凝土樁的混凝土的強度等級不宜低於C40,主筋根據樁斷面大小及吊裝驗算確定,一般為4~8根,直徑12~25mm;不宜小於Φ14,箍筋直徑為6~8mm,間距不大於200mm,打入樁樁頂2~3d長度範圍內箍筋應加密,並設置鋼筋網片。預製樁縱向鋼筋的混凝土保護層厚度不宜小於30mm。樁尖處可將主筋合攏焊在樁尖輔助鋼筋上,在密實砂和碎石類土中,可在樁尖處包以鋼板樁靴,加強樁尖。
預製樁 -混凝土管樁
預製樁混凝土管樁
混凝土管樁一般在預製廠用離心法生產。樁徑有Φ300、Φ400、Φ500mm等,每節長度8m、10m、12m不等,接樁時,接頭數量不宜超過4個。管壁內設Φ12mm~22mm主筋10根~20根,外面繞以Φ6mm螺旋箍筋,多以C30混凝土製造。混凝土管樁各節段之間的連接可以用角鋼焊接或法蘭螺栓連接。由於用離心法成型,混凝土中多餘的水分由於離心力而甩出,故混凝土緻密,強度高,抵抗地下水和其它腐蝕的性能好。混凝土管樁應達到設計強度100%後方可運到現場打樁。堆放層數不超過三層,底層管樁邊緣應用楔形木塊塞緊,以防滾動。
預製樁 -製作
預製樁預製樁製作
較短的樁一般在預製廠製作,較長的樁一般在施工現場附近露天預製。為節省場地,現場預製方樁多用疊澆法,重疊層數取決於地面允許荷載和施工條件,一般不宜超過4層。制樁場地應平整、堅實。不得產生不均勻沉降。樁與樁間應做好隔離層,樁與鄰樁、底模間的接觸面不得發生粘結。上層樁或鄰樁的澆築,必須在下層樁或鄰樁的混凝土達到設計強度的30%以後方可進行。鋼筋骨架及樁身尺寸偏差如超出規範允許的偏差,樁容易被打壞,樁的預製先後次序應與打樁次序對應,以縮短養護時間。預製樁的混凝土澆築,應由樁頂向樁尖連續進行,嚴禁中斷,並應防止另一端的砂漿積聚過多。

預製樁 -起吊
預製樁樁的合理吊點
鋼筋混凝土預製樁應在混凝土達到設計強度等級的70%方可起吊,達到設計強度等級的100%才能運輸和打樁。如提前吊運,必須採取措施並經過驗算合格后才能進行。

起吊時,必須合理選擇吊點,防止在起吊過程中過彎而損壞。當吊點少於或等於3個時,其位置按正負彎矩相等的原則計算確定。當吊點多於3個時,其位置按反力相等的原則計算確定。長20~30m的樁,一般採用3個吊點。

預製樁 -運輸和堆放
預製樁預製樁運輸與堆放
打樁前,樁從製作處運到現場,並應根據打樁順序隨打隨運。樁的運輸方式,在運距不大時,可用起重機吊運;當運距較大時,可採用輕便軌道小平台車運輸。嚴禁在場地上直接推拉樁體。

堆放樁的地面必須平整、堅實,墊木間距應與吊點位置相同,各層墊木應位於同一垂直線上,堆放層數不宜超過4層。不同規格的樁,應分別堆放。

預應力管樁達到設計強度後方可出廠,在達到設計強度及14天齡期後方可沉樁。
預應力管樁在節長小於等於20m時宜採用兩點捆綁法,大於20m時採用四吊點法。
預應力管樁在運輸過程中應滿足兩點起吊法的位置,並墊以楔形掩木防止滾動,嚴禁層間墊木出現錯位。
預製樁 -錘擊法

預製樁的沉樁方法有錘擊法、靜力壓樁法、振動法等。
錘擊法是利用樁錘的衝擊克服土對樁的阻力,使樁沉到預定持力層。這是最常用的一種沉樁方法。
打樁設備主要有樁錘、樁架和動力裝置三部分。
(1)、樁錘:
對樁施加衝擊力,將樁打入土中。主要有落錘、單動汽錘、雙動汽錘、柴油錘、液壓錘。

預製樁落錘
①落錘:
一般由生鐵鑄成,利用卷揚機提升,以脫鉤裝置或鬆開卷揚機剎車使其墜落到樁頭上,逐漸將樁打入土中。落錘重量為5~20KN,構造簡單,使用方便,故障少。適用於普通粘性土和含礫石較多的土層中打樁。但打樁速度較慢,效率低。提高落錘的落距,可以增加衝擊能,但落距太高又會擊壞樁頭,故落距一般以1~2m為宜。
預製樁單動汽錘
②單動汽錘:
單動汽錘的衝擊部分為汽缸,活塞是固定於樁頂上的,動力為蒸氣。其工作過程和原理是:將錘固定於樁頂上,用軟管連接鍋爐閥門,引蒸氣入汽缸活塞上部空間,因蒸氣壓力推動而升起汽缸,當升到頂端位置時,停止供汽並排出汽體,汽錘則借自重下落到樁頂上擊樁。如此反覆循環進行,逐漸把樁打入土中。單動汽錘的錘重30~150KN,具有落距小,衝擊力大的優點,其打樁速度較自由落錘快,適用於打各種樁。
預製樁雙動汽錘
③雙動汽錘:
雙動汽錘的衝擊部分為活塞,動力是蒸汽。汽缸是固定在樁頂上不動的,而汽錘是在汽缸內,由蒸汽推動而上下運動。其工作過程和原理是:先將樁錘固定在樁頂上,然後將蒸汽由汽錘的汽缸調節閥進入活塞下部,由蒸汽的推動而升起活塞,當升到最上部時,調節閥在壓差的作用下自動改變位置,蒸汽即改變方向而進入活塞上部,下部汽體則同時排出。如此反覆循環進行而逐漸把樁打入土中。
預製樁柴油錘
④柴油錘:
柴油錘是以柴油為燃料,利用柴油點燃爆炸時膨脹產生的壓力,將錘抬起,然後自由落下衝擊樁頂,同時汽缸中空氣壓縮,溫度驟增,噴嘴噴油,柴油在汽缸內自行燃燒爆發,使汽缸上拋,落下時又擊樁進入下一循環。如此反覆循環進行,把樁打入土中。根據衝擊部分的不同,柴油錘可分為導桿式、活塞式和管式三大類。導桿式柴油錘的衝擊部分是沿導桿上下運動的汽缸,筒式柴油錘的衝擊部分則是往複運動的活塞。

(2)、樁架:
支持樁身和樁錘,將樁吊到打樁位置,並在打入過程中引導樁的方向,保證樁錘沿著所要求的方向衝擊。常用的樁架形式有以下三種:
①滾筒式樁架:
行走靠兩根鋼滾筒在墊木上滾動,優點是結構比較簡單,製作容易,但在平面轉彎、調頭方面不夠靈活,操作人員較多。適用於預製樁和灌注樁施工。
②多功能樁架:
多功能樁架的機動性和適應性很大,在水平方向可做3600旋轉,導架可以伸縮和前後傾斜,底座下裝有鐵輪,底盤在軌道上行走。這種樁架可適用於各種預製樁和灌築樁施工。
③履帶式樁架:
以履帶起重機為底盤,增加導桿和斜撐組成,用以打樁。移動方便,比多功能樁架更靈活,可用於各種預製樁和灌築樁施工。
預製樁滾筒式樁架
預製樁多功能樁架
預製樁履帶式樁架
預製樁 -打樁順序
預製樁打樁順序
打樁時,由於樁對土體的擠密作用,先打入的樁被后打入的樁水平擠推而造成偏移和變位或被垂直擠拔造成浮樁;而後打入的樁難以達到設計標高或入土深度,造成土體隆起和擠壓,截樁過大。所以,群樁施工時,為了保證質量和進度,防止周圍建築物破壞,打樁前根據樁的密集程度、樁的規格、長短以及樁架移動是否方便等因素來選擇正確的打樁順序。

常用的打樁順序一般有下面幾種:由一側向單一方向進行,自中間向兩個方向對稱進行,自中間向四周進行。
第一種打樁順序,打樁推進方向宜逐排改變,以免土壤朝一個方向擠壓,而導致土壤擠壓不均勻,對於同一排樁,必要時還可採用間隔跳打的方式。對於大面積的樁群,宜採用后兩種打樁順序,以免土壤受到嚴重擠壓,使樁難以打入,或使先打入的樁受擠壓而傾斜。大面積的樁群,宜分成幾個區域,由多台打樁機採用合理的順序進行打設。打樁時對不同基礎標高的樁,宜先深后淺,對不同規格的樁,宜先大后小,先長后短,宜防止樁的位移或偏斜。

為減少擠土影響,確定沉樁順序的原則應入下:
a、從中間向四周沉設,由中及外;
b、從靠近現有建築物最近的樁位開始沉設,由近及遠;
c、先沉設入土深度深的樁,由深及淺;
d、先沉設斷面大的樁,由大及小。
e、先沉設長度大的樁,由長及短。
預製樁 -打樁方法
預製樁錘擊法打樁過程
打樁機就位后,將樁錘和樁帽吊起,然後吊樁並送至導桿內,垂直對準樁位緩緩送下插入土中,垂直偏差不得超過0.5%,然後固定樁帽和樁錘,使樁、樁帽、樁錘在同一鉛垂線上,確保樁能垂直下沉。在樁錘和樁帽之間應加彈性襯墊,樁帽和樁頂周圍四邊應有5~10mm的間隙,以防損傷樁頂。

打樁開始時,應先採用小的落距(0.5~0.8m)作輕的錘擊,使樁正常沉入土中約1~2m后,經檢查樁尖不發生偏移,再逐漸增大落距至規定高度,繼續錘擊,直至把樁打到設計要求的深度。最大落距不宜大於1m,用柴油錘時,應使錘跳動正常。在打樁過程中,遇有貫入度劇變、樁身突然發生傾斜、移位或有嚴重回彈、樁頂或樁身出現嚴重裂縫或破碎等異常情況時,應暫停打樁,及時研究處理。

打樁有「輕錘高擊」和「重鎚低擊」兩種方式。這兩種方式,如果所做的功相同,而所得到的效果卻不相同。輕錘高擊,所得的動量小,而樁錘對樁頭的衝擊力大,因而回彈也大,樁頭容易損壞大部分能量均消耗在樁錘的回彈上,故樁難以入土。相反,重鎚低擊,所得的動量大,而樁錘對樁頭的衝擊力小,因而回彈也小,樁頭不易被打碎,大部分能量都可以用來克服樁身與土壤的摩阻力和樁尖的阻力,故樁很快入土。此外,又由於重鎚低擊的落距小,因而可提高錘擊頻率,打樁效率也高,正因為樁錘頻率較高,對於較密實的土層,如砂土或粘性土也能較容易地穿過,所以打樁宜採用「重鎚低擊」。
預製樁 -打樁質量控制
預製樁施工過程
打樁質量評定包括兩個方面:一是能否滿足設計規定的貫入度或標高的要求;二是樁打入后的偏差是否在施工規範允許的範圍內。
1、貫入度或標高必須符合設計要求
樁端達到堅硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或風化岩等土層時,應以貫入度控制為主,樁端進入持力層深度或樁尖標高作參考;若貫入度已達到而樁端標高未達到時,應繼續錘擊3陣,其每陣10擊的平均貫入度不應大於規定的數值;樁端位於其它軟土層時,以樁端設計標高控制為主,貫入度作參考。
上述所說的貫入度是指最後貫入度,即施工中最後10擊內樁的平均入土深度。貫入度的大小應通過合格的試樁或試打數根樁后確定,它是打樁質量標準的重要控制指標。最後貫入度的測量應在下列正常條件下進行:樁頂沒有破壞;錘擊沒有偏心;錘的落距符合規定;樁帽與彈性墊層正常。
打樁時如樁端達到設計標高而貫入度指標與要求相差較大;或者貫入度指標已滿足,而標高與設計要求相差較大。遇到這兩種情況時,說明地基的實際情況設計原來的估計或判斷有較大的出入,屬於異常情況,都應會同設計單位研究處理,以調整其標高或貫入度控制的要求。

2、平面位置或垂直度必須符合施工規範要求
樁打入后,樁位的允許偏差應符合《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》GB50202—2002的規定。
預製樁(鋼樁)樁位的允許偏差(mm),必須使樁在提升就位時要對準樁位,樁身要垂直;樁在施打時,必須使樁身、樁帽和樁錘三者的中心線在同一垂直軸線上,以保證樁的垂直入土;短樁接長時,上下節樁的端面要平整,中心要對齊,入發現斷面有間隙,應用鐵片墊平焊牢;打樁完畢基坑挖土時,應制訂合理的挖土方案,以防挖土而引起樁的位移或傾斜。
預製樁 -對環境的影響及措施

1、必須遵守國家有關環境保護法令,對現場施工時的「三廢」排放和建築垃圾的清理均遵守有關規定。如因我方施工違反上述法令條例受處罰或因影響周圍居民、企業而導致賠償時,由我方自行承擔,發包人概不負責,也不支付任何費用。
2、施工中產生的固體廢棄物的堆放、產生的噪音污染及廢氣排放必須按《中華人民共和國環境保護法》等有關法規執行。
3、凡無出廠環境指標檢驗報告或者放射性指標、有害物質含量指標超標的產品不得使用在本工程上。要大力提倡使用環保產品,確保本工程建設成為環保工程。
4、為保持施工場地和生活區的環境衛生,對生活垃圾,在生活區和施工區設置垃圾收集點,及時將垃圾集中后運至業主指定的垃圾堆放點進行堆放掩埋。
5、定期對工地施工道路進行養護、洒水,減少粉塵。
6、施工組織力求均衡,加強計劃的落實,建築垃圾、棄土等及時清運至指定棄土地點,工完料盡,保護良好的施工環境。

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