柴油打樁錘的選擇

1、振動(dòng)錘選擇案例：樁徑1.5m,深入土層12m.振動(dòng)錘激振力大于土的動(dòng)摩阻力土的動(dòng)摩阻力=樁深入土層長(zhǎng)度(m)*樁周長(zhǎng)(m)*土的單位面積動(dòng)摩阻力（一般取20kpa）計(jì)算得土的動(dòng)摩阻力=3.14*1.5*12*20=1130KN=113噸。柴油打樁錘的選擇柴油錘爆發(fā)力強(qiáng)，錘擊能量大，工效高，錘擊作用時(shí)間比自由落錘作用時(shí)間長(zhǎng)，因此錘擊應(yīng)力相對(duì)低一些，沖擊體沖擊距離（落距）隨沉樁阻力的大小而自動(dòng)調(diào)整，比較適合于管樁的施打。柴油錘分導(dǎo)桿式和筒式兩種。筒式柴油錘是利用芯（上活塞或沖擊體）往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行錘擊打樁；二導(dǎo)桿式柴油錘是活塞固定、缸體往復(fù)運(yùn)動(dòng)作為沖擊體進(jìn)行錘擊打樁，因其錘擊能量、使用壽命短已逐漸被淘

2、汰?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是筒式柴油打樁錘。特別是近幾年生產(chǎn)的筒式柴油錘，供油油門分4檔，1檔最小，4檔最大，打樁時(shí)一般啟用23檔，操作者容易掌握，捶擊能量也比較容易估算。有關(guān)筒式柴油打樁錘的構(gòu)造原理及性能參見(jiàn)是一章的打樁錘一節(jié)內(nèi)容。1打樁錘的選擇是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，需要考慮多方面的因素。衡量打樁錘選擇的合理性，主要標(biāo)志是：11能保證裝的承載力滿足設(shè)計(jì)要求；12能順利或基本順利地將樁下沉到設(shè)計(jì)深度；13打樁的破損率能控制在1%左右，最多不超過(guò)3%；14滿足設(shè)計(jì)要求的最后貫入度最好為2040mm/10擊；15每根樁的錘擊數(shù)宜在1500擊以內(nèi)，最多不超過(guò)20002500集。2國(guó)外有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：28天強(qiáng)度為4

3、9MPa的混凝土，當(dāng)錘擊壓應(yīng)力為混凝土強(qiáng)度的75%（37MPa）時(shí)，錘擊819次破壞；當(dāng)錘擊應(yīng)力為混凝土強(qiáng)度的45%57%（2228MPa），時(shí)錘擊2400次破壞；當(dāng)錘擊應(yīng)力為35%50%（1724MPa）時(shí)，錘擊2670次破壞；當(dāng)錘擊應(yīng)力為27%33%（1316MPa）時(shí)，錘擊3400次破壞。實(shí)際打樁時(shí)，一般要求打樁壓盈利控制在混凝土極限強(qiáng)度的50%以內(nèi)，錘擊1500次左右不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，超過(guò)2500次就有可能發(fā)生疲勞破壞，所以打樁時(shí)錘擊次數(shù)不宜超過(guò)2000（PC樁）2500（PHC樁）次。同樣的理由，對(duì)最后貫入度控制值也不能認(rèn)為越小越好。貫入度定的太小，錘擊數(shù)必然增多，還會(huì)降低柴油錘的使

4、用壽命。實(shí)踐表明：達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的最后貫入度控制值為2040mm/10擊時(shí)，樁錘的選擇是比較理想的。一般來(lái)說(shuō)，如果最后貫入度控制值超過(guò)60mm/10擊就能達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的要求說(shuō)明選用的柴油錘過(guò)大。3選擇柴油錘主要應(yīng)考慮：31要保證單樁承載力能達(dá)到設(shè)計(jì)要求；32要考慮樁的入土深度即樁樁自重大??；33要根據(jù)土質(zhì)、巖性和布樁狀況來(lái)選擇錘型；34要保證沖擊壓應(yīng)力不超過(guò)樁身混凝土極限強(qiáng)度的50%。4根據(jù)各地經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)型號(hào)的柴油錘，其最大的成樁能力（單樁豎向極限承載力）約為100倍的型號(hào)數(shù)（KN），如D45柴油錘，最多可打繼續(xù)承載力4500KN的樁。所以要打設(shè)極限承載力為4000KN的500mm預(yù)應(yīng)力管樁

5、，首先可排除D25和D35柴油錘，只有D40及D40以上的柴油錘可以考慮選用。但D40以上的柴油錘型號(hào)是多種的，有D45、D50、D60（62）、D80等，此時(shí)有的工程師憑經(jīng)驗(yàn)按錘重與樁重的比例來(lái)進(jìn)一步選錘：一般土質(zhì)情況下，柴油錘沖擊體重量與成樁樁重之比可取0.5，若軟土較厚，可取0.4。如估計(jì)500mm壁厚100的管樁入土深度肯達(dá)32m，則樁重約為WP=3.33KN/m×32m=106KN,則錘重應(yīng)0.5WP=0.5×106=53KN故應(yīng)采用D60或D62型柴油錘。5柴油錘的型號(hào)尚可根據(jù)高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法配合測(cè)試的試打樁結(jié)果進(jìn)行選擇，大致做法如下：51根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法初步選定柴油錘

6、型號(hào)作為試打樁時(shí)采用的柴油錘；52現(xiàn)場(chǎng)試打樁，用高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法配合測(cè)試，獲得各種需要的打樁信息，如最大的錘擊壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、每米沉樁錘擊數(shù)、總錘擊數(shù)、單樁豎向極限承載力、達(dá)到極限承載力時(shí)的貫入度、樁尖持力層及進(jìn)入持力層深度等；53根據(jù)試打樁時(shí)獲得的打樁信息，再根據(jù)本節(jié)上例標(biāo)志，分析初選打樁錘是否合理，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)整。6四、施打管樁注意事項(xiàng)除合理選錘和正確確定收錘標(biāo)準(zhǔn)這兩點(diǎn)外，尚應(yīng)強(qiáng)調(diào)：1. 要重視樁帽及墊層的設(shè)置樁帽的結(jié)構(gòu)、尺寸以及墊層的厚薄、軟硬，對(duì)打樁施工的順利與否、工程質(zhì)量的好壞關(guān)系十分密切，必須引起高度重視。樁帽應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐打性。樁帽宜做成圓筒型，套樁頭用的筒體深度宜為35

7、40cm，內(nèi)徑應(yīng)比管樁外徑大23cm，因?yàn)樘淄采疃忍珳\，樁帽容易從樁頭處脫離；套筒深度太深，若樁身或樁帽稍有傾斜，套筒下沿口的鐵板會(huì)磕傷樁頭處的混凝土。若套筒與管樁之間的空隙太小，套筒套入裝頭比較困難，特別是當(dāng)套筒套入樁頭后，只要樁身有一點(diǎn)傾斜，樁頭處混凝土就容易被擠壞；若套筒與管樁的間隙太大，樁帽中心與樁身中心不易重合，打樁時(shí)容易發(fā)生偏心錘擊。所以樁帽的結(jié)構(gòu)、尺寸做得是否合理，對(duì)打樁質(zhì)量的影響較大。樁帽的墊層有“樁墊”和“錘墊”之分：“錘墊”設(shè)在樁帽的上部，與柴油錘的下沖擊體接觸，其保護(hù)柴油錘和樁頭的作用，“錘墊”一般用堅(jiān)紋硬木或盤圓層疊的鋼絲繩制作，厚度宜取1520cm?！皹秹|”設(shè)在樁帽的

8、下部套筒里面，與管樁樁頂面相接觸，一般是用麻袋、硬紙板、水泥紙袋、膠合板凳材料制作。樁墊厚度應(yīng)均勻，軟硬適宜，經(jīng)錘擊壓實(shí)后的厚度不宜小于12cm。軟厚適宜的樁墊，可以延長(zhǎng)錘擊作用時(shí)間，降低錘擊應(yīng)力，起到保護(hù)樁頭的作用。由于柴油錘沖擊力大，樁墊很容易被打壞，所以在打樁期間應(yīng)經(jīng)常檢查，及時(shí)更換補(bǔ)充。有些打樁操作工人，在樁帽中不放墊層，或者只放一層薄薄的墊層，結(jié)果樁頭被打爛；有些工地，墊層長(zhǎng)期不更換，墊層結(jié)塊變形，高低不平，失去彈性，莊頭也很容易被打壞。2. 要自始至終保持樁身垂直，力戒打偏建筑中使用的管樁，大多數(shù)是直樁。施打直樁時(shí)，要求樁身在施打過(guò)程中自始至終保持鉛錘狀態(tài)，這不僅是為了保證成樁的垂

9、直度，也是防止管樁受偏心錘擊而被擊碎的一條重要施工控制措施，因此打樁時(shí)樁錘、樁帽和樁身中心線應(yīng)重合，也就是說(shuō)三體中心線保持在同一鉛垂線上，如有偏差應(yīng)隨時(shí)糾正，特別是第一節(jié)管樁的垂直度偏差對(duì)整根樁的成樁質(zhì)量起著重要作用，故要十分重視第一節(jié)樁的插設(shè)工作。規(guī)范規(guī)定，預(yù)制樁的成樁垂直度偏差不得大于1%，而第一節(jié)底樁的垂直度偏差不得大于0.5%，說(shuō)明第一節(jié)底樁錘制度控制要嚴(yán)格，一般來(lái)說(shuō)，第一節(jié)底樁沉入土中的垂直度偏差小，整根樁的垂直度偏差也不會(huì)太大，同時(shí)，打樁的破損率也會(huì)減小，因?yàn)闃渡硪粌A斜，樁頂端面與打樁錘的接觸面就減少，應(yīng)力集中，錘擊偏心。預(yù)制方樁樁身傾斜，多數(shù)情況下，樁頂與打樁錘的接觸點(diǎn)成一條線，

10、而預(yù)應(yīng)力管樁樁身傾斜，樁頂與打樁錘的接觸僅僅是一個(gè)點(diǎn)，所以樁身傾斜時(shí)打樁，管樁比方樁更容易被打壞。3. 要保證管樁接頭的焊接質(zhì)量接頭質(zhì)量好壞關(guān)系得到整根樁質(zhì)量的好壞，從我國(guó)各地生產(chǎn)的管樁產(chǎn)品來(lái)看，幾乎全是電焊接樁。電焊接樁時(shí)，可用手工電弧焊或粉芯焊絲自保護(hù)板自動(dòng)焊，目前我國(guó)極大多數(shù)工地的管樁焊接采用手工電弧焊。選用焊條直徑應(yīng)能滿足焊透坡口根部的要求，焊接坡口根部時(shí)應(yīng)選用3.2焊條，其余部分可選用45焊條。焊接時(shí)電流強(qiáng)度應(yīng)與所用的焊機(jī)和焊條向匹配，施焊應(yīng)對(duì)稱，分層、均勻、連續(xù)進(jìn)行，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿。若在大風(fēng)天和雨天施工，應(yīng)有可靠的防風(fēng)、防雨措施。在冬季0以下天氣中施工，應(yīng)采取防風(fēng)和預(yù)熱措施，預(yù)熱可

11、用氧乙炔火焰均勻烘烤的方法，使母材溫度達(dá)到36以上才進(jìn)行施焊。焊接后應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，焊縫不得有凹痕、咬邊、焊瘤、夾渣、裂縫等表明缺陷。焊接結(jié)束后，焊縫應(yīng)自然冷卻后，才能繼續(xù)打樁，自然冷卻時(shí)間一般不宜少于8分鐘，嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即打，這是因?yàn)楹负眉创?，高溫的焊縫遇到地下水會(huì)冒白煙，如同淬火一樣，焊縫容易變脆而被打裂。當(dāng)管樁較密集且樁街頭有較大裂縫時(shí)，打樁引起的土體上涌，有可能將樁接頭拉斷，造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故。4. 在較厚的粘土、粉質(zhì)粘土層中施打多節(jié)管樁，每根樁宜連續(xù)施打，一次性完成因?yàn)檫@類土層中打樁，樁周土體迅速破壞，空隙水壓力劇烈上升，土的抗剪強(qiáng)度大大降低，樁身的貫入相當(dāng)容易，但若中間停歇下

12、來(lái)，土中空隙水壓力逐漸消散，樁周土體發(fā)生固結(jié)，停歇時(shí)間越久，固結(jié)力越大，再想要打動(dòng)這根樁，需要增加更多錘擊次數(shù)，有的甚至樁身打不動(dòng)而先將樁頭或接頭打爛。有些施工單位在打多節(jié)管樁的大面積群樁時(shí)，喜歡采用大流水施工作業(yè)法，即先將幾十根甚至上百根群樁的底樁（第一節(jié)樁）插好并打至地面，然后再一起將第二節(jié)樁接上去，再將第二節(jié)樁打至地面，再一起接上第三節(jié)，如此反復(fù)直至全部樁打至持力層。這種大流水作業(yè)法的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，缺點(diǎn)是每一根樁不是一次性施打完成，每節(jié)樁之間的施打間歇時(shí)間較長(zhǎng)，在固結(jié)力較大的粘土、粉質(zhì)粘土層中，容易將樁頭或接頭打爛。此法另一個(gè)缺點(diǎn)是配樁固定，不能隨地質(zhì)條件的變化而及時(shí)調(diào)整配樁長(zhǎng)度，浪

13、費(fèi)較大。20世紀(jì)80年代中期，華南某管樁工程，設(shè)計(jì)采用550管樁，根據(jù)地質(zhì)勘察資料，強(qiáng)風(fēng)化巖層頂面埋深約30m，強(qiáng)風(fēng)化巖上面厚30m的復(fù)蓋層，是可塑或硬塑的粘土、粉質(zhì)粘土，施工單位采用三節(jié)10m長(zhǎng)的管樁進(jìn)行配樁，采用大流水施工法，第一節(jié)第二節(jié)都是采用45型柴油錘施打，沉樁較為順利，但打第三節(jié)樁時(shí)，設(shè)計(jì)采用60型柴油錘施打并收錘，由于當(dāng)時(shí)租用60型柴油錘較為困難，中間停歇整整一個(gè)月，結(jié)果用60型柴油錘施打第三節(jié)樁時(shí)40%以上的樁頭或接頭被打碎，造成重大施工質(zhì)量事故。當(dāng)然，為適當(dāng)提高打樁速度，可以采用流水打樁施工作業(yè)法，但需在本臺(tái)班內(nèi)將這批流水作業(yè)的樁全部打至持力層。5. 承載力較大的摩擦端承樁，

14、送樁深度一般不宜超過(guò)2m管樁收錘后樁頭（頂）高出地面是一種浪費(fèi)。施工人員在收錘之前的打樁過(guò)程中，借助送樁器將樁頭（頂）沉至地面以下的工序和方法，叫送樁。根據(jù)廣東地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)，承載力較大的摩擦端承樁，送樁深度一般不宜超過(guò)2米，否則樁頭容易被打碎，樁頂偏位也較大。打樁至送樁宜連續(xù)進(jìn)行，即打即送，因?yàn)殚g歇時(shí)間一長(zhǎng)，樁周土體固結(jié)，送樁送不下去，也很容易將樁頭擊碎。由于送樁奇是套在樁頭上，與樁頭的連結(jié)時(shí)非剛性的，錘擊能量在這里的傳遞是不順暢的，損失較大，所以，同一大小的沖擊能量，直接作用在樁頭上，測(cè)出的貫入度要打一些，裝上送樁器后測(cè)出的貫入度要小一些，故送樁收錘貫入度應(yīng)比不送樁收錘貫入度要小一些。據(jù)不

15、少施工單位的經(jīng)驗(yàn)，在一般工程地質(zhì)條件下送樁，收錘貫入度可按比不送樁貫入度小5mm來(lái)控制。要保證送樁質(zhì)量，合理設(shè)置送樁器的結(jié)構(gòu)構(gòu)造至關(guān)重要。送樁器宜做成圓筒型，并應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，、剛度和耐打性。送樁強(qiáng)度應(yīng)滿足送樁深度的要求。送樁器上下端面應(yīng)平整，且與送樁器中心軸相垂直，如果上下端面與中心軸線不垂直，容易產(chǎn)生偏心錘擊，將樁頭擊碎。送樁時(shí)，送樁器軸線必須與樁中心線一致，不得在晃動(dòng)的情況下進(jìn)行錘擊。送樁器下端面應(yīng)設(shè)置排氣孔，排氣孔孔徑不宜小于管樁內(nèi)徑的十分之一，目的是使管樁內(nèi)腔的空氣與大氣相通，送樁作業(yè)時(shí)，便于管樁內(nèi)腔中的水分和空氣外溢，否則管樁容易產(chǎn)生豎向劈裂裂縫。送樁器應(yīng)與管樁外徑相匹配。適用于管

16、樁的送樁器下端部有兩種形式：套筒式和插梢式。套筒式送樁器下端的套筒深度宜取2530cm，外徑應(yīng)比管樁內(nèi)徑小23cm，否則送樁時(shí)容易損壞樁頭混凝土。送樁作業(yè)時(shí)，送樁器與管樁樁頭之間應(yīng)設(shè)置12層麻袋或硬紙板作襯墊。當(dāng)樁為摩擦樁或以摩擦為主的端承摩擦樁且樁端持力層頂面埋深標(biāo)高基本一致時(shí)，送樁深度可超過(guò)2m。五、打樁收錘標(biāo)準(zhǔn)收錘標(biāo)準(zhǔn)即終止打樁的控制指標(biāo)，對(duì)打樁工程質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。收錘標(biāo)準(zhǔn)定得恰當(dāng)，管樁承載力可滿足設(shè)計(jì)要求，打樁的破損率較低甚至為零；收錘標(biāo)準(zhǔn)定得不恰當(dāng)，將造成工程質(zhì)量事故。1.通過(guò)試打樁確定收錘標(biāo)準(zhǔn)試打樁應(yīng)在正式開(kāi)工前進(jìn)行。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜、持力層起伏較大時(shí)，試打樁數(shù)量可適當(dāng)增多。

17、試打樁的規(guī)格、長(zhǎng)度及地質(zhì)條件應(yīng)有代表性，應(yīng)選在工程地質(zhì)鉆探孔附近，施打條件應(yīng)與工程樁一致。通過(guò)試打樁，可以了解管樁的可打性，驗(yàn)證選錘的合理性，在保證承載力設(shè)計(jì)值的前提下提出比較適合實(shí)際的可操作的收錘標(biāo)準(zhǔn)。用高應(yīng)變動(dòng)測(cè)儀器設(shè)備配合柴油錘打樁機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試打樁，可以盡快地確定比較合理的收錘標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐證明，當(dāng)相同地質(zhì)條件的動(dòng)靜對(duì)比資料積累較多且有經(jīng)驗(yàn)時(shí)，用高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法測(cè)出的管樁承載力可以滿足工程需要，而且省時(shí)省費(fèi)用。2在試打樁中采用高應(yīng)變動(dòng)測(cè)儀器設(shè)備配合測(cè)試時(shí)，其基本操作程序如下：（1）按地質(zhì)資料提供的預(yù)估樁長(zhǎng)加長(zhǎng)34m作試打樁的配樁長(zhǎng)度，使用與正式打工程樁同一型號(hào)的柴油錘并按常規(guī)施工法進(jìn)行試打，作好

18、打樁施工記錄。（2）當(dāng)樁尖接近持力層時(shí)暫停錘擊，在樁頭處裝上傳感器，啟動(dòng)打樁分析儀的同時(shí)，重新開(kāi)錘施打。（3）用實(shí)測(cè)曲線擬合法判定樁的承載力。當(dāng)打樁分析儀顯示器顯示瞬時(shí)阻力值為Quk/a或sp·R/a時(shí)停止錘擊，測(cè)出樁的入土深度，測(cè)繪出收錘回彈曲線，量出最后貫入度和樁土彈性壓縮量Cp+Cq值，記錄每米沉樁錘擊數(shù)，以及最后一米沉樁錘擊數(shù)。根據(jù)地質(zhì)資料分析樁尖進(jìn)入持力層深度。高應(yīng)變動(dòng)測(cè)儀在測(cè)出承載力的同時(shí)，還應(yīng)測(cè)出樁身最大壓應(yīng)力值。Quk為單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；R為單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值；sp為樁側(cè)阻端阻綜合抗力分項(xiàng)系數(shù)，取sp=1.65；a為土的時(shí)間效應(yīng)系數(shù)，由當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，一般取粘性土a=1.251.35，砂性土a=0.91.1。（4）經(jīng)過(guò)24小時(shí)后進(jìn)行復(fù)打，復(fù)打初時(shí)若打樁分析儀顯示器顯示瞬時(shí)阻力值為Quk時(shí)，不用繼續(xù)復(fù)打，說(shuō)明這根試打的樁已達(dá)到收錘要求，按程序（3）要求初打時(shí)得到的收錘指標(biāo)可作為正式打過(guò)程樁的收錘標(biāo)準(zhǔn)。（5）當(dāng)程序（4）中顯示的瞬時(shí)阻力值小于Quk時(shí)，說(shuō)明a值估算有誤，則需繼續(xù)錘擊，調(diào)小a值，重復(fù)（3）（4）直到滿足為止。此時(shí)應(yīng)按程序（5）要求復(fù)打時(shí)得到的收錘指標(biāo)作為正