振動(dòng)沉管灌筑樁

振動(dòng)沉管灌筑樁振動(dòng)沉管灌筑樁系用振動(dòng)沉樁機(jī)將帶有活瓣式樁尖或鋼筋混凝土樁預(yù)制樁靴的樁管（上部開有加料口），利用振動(dòng)錘產(chǎn)生的垂直定向振動(dòng)和錘、樁管自重及卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩施加的拉力，對(duì)樁管進(jìn)行加壓，使樁管沉入土中，然后邊向樁管內(nèi)灌筑混凝土，邊振邊拔出樁管，使混凝土留在土中而成樁。其工藝特點(diǎn)是：能適應(yīng)復(fù)雜地層；能用小樁管打出大截面樁（一般單打法的樁截面比樁管擴(kuò)大30%；復(fù)打法可擴(kuò)大80%；反插法可擴(kuò)大50%左右），使有較高的承載力；對(duì)砂土，可減輕或消除地層的地震液化性能；有套管護(hù)壁，可防止坍孔、縮孔、斷樁，樁質(zhì)量可靠；對(duì)附近建筑物的振動(dòng)影響以及噪聲對(duì)環(huán)境的干擾都比常規(guī)打樁機(jī)小；能沉能拔，施工速度快，效率高，操作簡(jiǎn)便，安全，同時(shí)費(fèi)用比較低，比預(yù)制樁可降低工程造價(jià)30%左右。但由于振動(dòng)會(huì)使土體受到擾動(dòng)，會(huì)大大降低地基強(qiáng)度，因此，當(dāng)為軟粘土或淤泥及淤泥質(zhì)土?xí)r，土體至少需養(yǎng)護(hù)30d；砂層或硬土層需養(yǎng)護(hù)15d，才能恢復(fù)地基強(qiáng)度。適用于在一般粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、濕陷性黃土，稍密及松散的砂土及填土中使用；但在堅(jiān)硬砂土、碎石土及有硬夾層的土層中，因易損壞樁尖，不宜采用。1．工藝原理振動(dòng)錘（激振器）本身是一個(gè)大振動(dòng)器，箱體內(nèi)裝有兩根軸，齒輪和偏心塊在同一箱體內(nèi)，以同一速度相向旋轉(zhuǎn)，偏心塊旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力（激振力），當(dāng)旋轉(zhuǎn)至水平位置時(shí)離心力抵消，旋轉(zhuǎn)至垂直位置時(shí)，則離心力疊加，產(chǎn)生垂直方向的高頻率往復(fù)振動(dòng)，土體受到樁管傳來(lái)的強(qiáng)迫振動(dòng)后，內(nèi)摩擦力減弱，強(qiáng)度降低；當(dāng)強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與土體的自振頻率相同時(shí)，土體結(jié)構(gòu)局部便因共振而引起破壞，在樁管自重和卷?yè)P(yáng)機(jī)加壓作用下，使樁管緩慢沉入土中，并擠壓、振密樁周一定范圍內(nèi)的土層；同時(shí)在拔管時(shí)，因機(jī)械振動(dòng)作用，又振密灌筑在樁孔內(nèi)的混凝土，使其與鋼筋籠、樁端及樁周土緊密接觸，以保證足夠的成樁直徑和成樁質(zhì)量。2．機(jī)具設(shè)備與材料要求主要機(jī)具設(shè)備包括：DZ60或DZ90型振動(dòng)錘、DJB25型步履式樁架、卷?yè)P(yáng)機(jī)、加壓裝置、樁管、樁尖或鋼筋混凝土預(yù)制樁靴等。樁管直徑為220~370mm、長(zhǎng)10~28m。常用振動(dòng)沉樁錘的技術(shù)性能見表7-52和表7-57，配套機(jī)具設(shè)備有：下料斗、1t機(jī)動(dòng)翻斗車、J1-400型混凝土攪拌機(jī)、鋼筋加工機(jī)械、交流電焊機(jī)（32kVA）、氧割裝置等。混凝土材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C15。水泥用強(qiáng)度等級(jí)32.5或42.5普通水泥；碎石或卵石粒徑不大于40mm，含泥量小于3%；砂用中、粗砂，含泥量小于5%，混凝土坍落度為8~10cm。3．施工工藝方法要點(diǎn)（1）振動(dòng)沉管灌筑樁成樁工藝如圖7-77。成樁過(guò)程為：①樁機(jī)就位：將樁管對(duì)準(zhǔn)樁位中心，樁尖活瓣合攏，放松卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩，利用振動(dòng)機(jī)及樁管自重，把樁尖壓入土中；②沉管：開動(dòng)振動(dòng)箱，樁管即在強(qiáng)迫振動(dòng)下迅速沉入土中。沉管過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常探測(cè)管內(nèi)有無(wú)水或泥漿，如發(fā)現(xiàn)水或泥漿較多，應(yīng)拔出樁管，用砂回填樁孔后重新沉管；如發(fā)現(xiàn)地下水和泥漿進(jìn)人套管，一般在沉入前先灌入1m高左右的混凝土或砂漿，封住活瓣樁尖縫隙，然后再繼續(xù)沉入。沉管時(shí)，為了適應(yīng)不同土質(zhì)條件，常用加壓方法來(lái)調(diào)整土的自振頻率，樁尖壓力改變可利用卷?yè)P(yáng)機(jī)把樁架的部分重量傳到樁管上加壓，并根據(jù)樁管沉入速度，隨時(shí)調(diào)整離合器，防止樁架抬起發(fā)生事故；③上料：樁管沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止振動(dòng)，用上料斗將混凝土灌入樁管內(nèi)，混凝土一般應(yīng)灌滿樁管或略高于地面；④拔管：開始拔管時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)振動(dòng)箱片刻，再開動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)拔樁管。用活瓣樁尖時(shí)宜慢，用預(yù)制樁尖時(shí)可適當(dāng)加快；在軟弱土層中，宜控制在0.6~0.8m/min并用吊砣探測(cè)得樁尖活瓣確已張開，混凝土已從樁管中流出以后，方可繼續(xù)抽拔樁管，邊振邊拔，樁管內(nèi)的混凝土被振實(shí)而留在土中成樁，拔管速度應(yīng)控制在1.2~1.5m/min。圖7-77振動(dòng)沉管灌筑樁成樁工藝（a）樁機(jī)就位；（b）沉管；（c）上料；（d）拔出樁管；（e）在樁頂部混凝土內(nèi)插入短鋼筋并灌滿棍凝土1-振動(dòng)錘；2-加壓減振彈簧；3-加料口；4-樁管；5-活瓣樁尖；6-上料斗；7-混凝土樁；8-短鋼筋骨架（2）拔管方法根據(jù)承載力的不同要求，可分別采用以下方法：1）單打法，即一次拔管。拔管時(shí)，先振動(dòng)5~10s，再開始拔樁管，應(yīng)邊振邊拔，每提升0.5m停拔，振5~10s后再拔管0.5m,再振5~10s，如此反復(fù)進(jìn)行直至地面。2）復(fù)打法。在同一樁孔內(nèi)進(jìn)行兩次單打，或根據(jù)需要進(jìn)行局部復(fù)打。成樁后的樁身混凝土頂面標(biāo)高應(yīng)不低于設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm。全長(zhǎng)復(fù)打樁的入土深度宜接近原樁長(zhǎng)，局部復(fù)打應(yīng)超過(guò)斷樁或縮頸區(qū)1m以上。全長(zhǎng)復(fù)打時(shí)，第一次澆筑混凝土應(yīng)達(dá)到自然地面。復(fù)打施工必須在第一次澆筑的混凝土初凝之前完成，應(yīng)隨拔管隨清除粘在管壁上和散落在地面上的泥土，同時(shí)前后兩次沉管的軸線必須重合。3）反插法。先振動(dòng)再拔管，每提升0.5~1.0m,再把樁管下沉0.3~0.5m（且不宜大于活瓣樁尖長(zhǎng)度的2/3），在拔管過(guò)程中分段添加混凝土，使管內(nèi)混凝土面始終不低于地表面，或高于地下水位1.0~1.5m以上，如此反復(fù)進(jìn)行直至地面。反插次數(shù)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并應(yīng)嚴(yán)格控制拔管速度不得大于0.5m/min。在樁尖的1.5m范圍內(nèi)，宜多次反插以擴(kuò)大端部截面。在淤泥層中，清除混凝土縮頸，或混凝土澆筑量不足，以及設(shè)計(jì)有特殊要求時(shí)，宜用此法；但在堅(jiān)硬土層中易損壞樁尖，不宜采用。（3）在拔管過(guò)程中，樁管內(nèi)的混凝土應(yīng)至少保持2m高或不低于地面，可用吊砣探測(cè)，不足時(shí)及時(shí)補(bǔ)灌，以防混凝土中斷形成縮頸。每根樁的混凝土灌筑量，應(yīng)保證達(dá)到制成后樁的平均截面積與樁管端部截面積的比值不小于1.1。（4）當(dāng)樁管內(nèi)混凝土澆至鋼筋籠底部時(shí)，應(yīng)從樁管內(nèi)插入鋼筋籠或短筋，繼續(xù)澆筑混凝土。當(dāng)混凝土灌至樁頂，混凝土在樁管內(nèi)的高度應(yīng)大于樁孔深度；當(dāng)樁尖距地面60~80cm時(shí)停振，利用余振將樁管拔出。同時(shí)混凝土澆筑高度應(yīng)超過(guò)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m，適時(shí)修整樁頂，鑿去浮漿后，應(yīng)確保樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高及混凝土質(zhì)量。（5）振動(dòng)灌筑樁的中心距不宜小于樁管外徑的4倍，相鄰的樁施工時(shí)，其間隔時(shí)間不得超過(guò)水泥的初凝時(shí)間，中途停頓時(shí)，應(yīng)將樁管在停頓前先沉入土中，或待已完成的鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的50%方可施工；樁距小于3.5d（d——樁直徑）時(shí)，應(yīng)跳打施工。（6）遇有地下水，在樁管尚未沉入地下水位時(shí)，即應(yīng)在樁管內(nèi)灌入1.5m高的封底混凝土，然后樁管再沉至要求的深度。（7）對(duì)于某些密實(shí)度大，低壓縮性，且土質(zhì)較硬的粘土，一般的振動(dòng)沉拔樁機(jī)難于把樁管沉入設(shè)計(jì)標(biāo)高。遇此情況，可用螺旋鉆配合，先用螺旋鉆鉆去部分較硬的土層，以減少樁管的端頭阻力，然后再用振動(dòng)沉管的施工工藝，將樁管沉入設(shè)計(jì)標(biāo)高。這樣形成“半鉆半打”工藝。根據(jù)實(shí)踐，樁的承載力與全振動(dòng)沉管灌筑樁相近，同時(shí)可擴(kuò)大已有設(shè)備的能力，減少擠土和對(duì)鄰近建構(gòu)筑物的振動(dòng)影響。4．施工常遇問(wèn)題及預(yù)防處理方法（表7-87）振動(dòng)（錘擊）沉管灌筑樁施工常遇問(wèn)題及預(yù)防、處理方法表7-87名稱、現(xiàn)象產(chǎn)生原因預(yù)防措施與處理理方法縮頸（瓶頸）（澆筑混凝土后后的樁身局局部直徑小小于設(shè)計(jì)尺尺寸）1．在地下水位以以下或飽和和淤泥或淤淤泥質(zhì)土中中沉樁管時(shí)時(shí)，土受強(qiáng)強(qiáng)制擾動(dòng)擠擠壓，土中中水和空氣氣未能很快快擴(kuò)散，局局部產(chǎn)生孔孔隙壓力，當(dāng)當(dāng)套管拔出出時(shí)，混凝凝土強(qiáng)度尚尚低，把部部分樁體擠擠成縮頸2．在流塑淤泥質(zhì)質(zhì)土中，由由于下套管管產(chǎn)生的振振動(dòng)作用，使使混凝土不不能順利地地灌入，被被淤泥質(zhì)土土填充進(jìn)來(lái)來(lái)，而造成成縮頸3．樁身間距過(guò)小小，施工時(shí)時(shí)受鄰樁擠擠壓4．拔管速度過(guò)快快，混凝土土來(lái)不及下下落，而被被泥土填充充5．混凝土過(guò)于干干硬或和易易性差，拔拔管時(shí)對(duì)混混凝土產(chǎn)生生摩擦力或或管內(nèi)混凝凝土量過(guò)少少，混凝土土出管的擴(kuò)擴(kuò)散性差，而而造成縮頸頸施工時(shí)每次向樁樁管內(nèi)盡量量多裝混凝凝土，借其其自重抵消消樁身所受受的孔隙水水壓力，一一般使管內(nèi)內(nèi)混凝土高高于地面或或地下水位位1.0~~1.5mm，使之有有一定的擴(kuò)擴(kuò)散力；樁樁間距過(guò)小小，宜用跳跳打法施工工；沉樁應(yīng)應(yīng)采取“慢抽密擊擊（振）”；樁拔管管速度不得得大于0.8~~1.0mm/min；樁身混混凝土應(yīng)用用和易性好好的低流動(dòng)動(dòng)性混凝土土澆筑樁輕度縮頸，可可采用反插插法，每次次拔管高度度以1.00m為宜；；局部縮頸頸宜采用半半復(fù)打法；；樁身多段段縮頸宜采采用復(fù)打法法施工斷樁、樁身混凝凝土坍塌（樁身局部殘缺缺夾有泥土土，或樁身身的某一部部位混凝土土坍塌，上上部被土填填充）1．樁下部遇軟弱弱土層，樁樁成型后，還還未達(dá)到初初凝強(qiáng)度時(shí)時(shí)，在軟硬硬不同的兩兩層土中振振動(dòng)下沉套套管，由于于振動(dòng)對(duì)兩兩層土的波波速不一樣樣，產(chǎn)生了了剪切力把把樁剪斷2．拔管時(shí)速度過(guò)過(guò)快，混凝凝土尚未流流出套管，周周圍的土迅迅速回縮，形形成斷樁3．在流態(tài)的淤泥泥質(zhì)土中，孔孔壁不能自自立，澆筑筑混凝土?xí)r時(shí)，混凝土土密度大于于流態(tài)淤泥泥質(zhì)土，造造成混凝土土在該層中中坍塌4．樁中心距過(guò)近近，打鄰樁樁時(shí)受擠壓壓（水平力力及抽管上上拔力）斷斷裂，混凝凝土終凝不不久，受振振動(dòng)和外力力擾動(dòng)采用跳打法施工工，跳打應(yīng)應(yīng)在相鄰成成形的樁達(dá)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)強(qiáng)度的60%以上進(jìn)行行；認(rèn)真控控制拔管速速度，一般般以1.2~~1.5mm/min為宜；對(duì)對(duì)于松散性性和流態(tài)淤淤泥質(zhì)土，不不宜多振，以以邊振邊拔拔為宜已出現(xiàn)斷樁，采采用復(fù)打法法解決；在在流態(tài)的淤淤泥質(zhì)土中中出現(xiàn)樁身身混凝土坍坍塌時(shí)，盡盡可能不采采用套管護(hù)護(hù)壁灌筑樁樁；控制樁樁中心距大大于3.5倍樁直徑徑；混凝土土終凝不久久避免振動(dòng)動(dòng)和擾動(dòng)；；樁中心過(guò)過(guò)近，可采采用跳打或或控制時(shí)間間的方法拒落（灌完混凝土后后拔管時(shí)，混混凝土不從從管底部流流出，拔至至一定高度度后，才流流出管外，造造成樁的下下部無(wú)混凝凝土或混凝凝土不密實(shí)實(shí)）1．在低壓縮性粉粉質(zhì)粘土層層中打拔管管樁，灌完完混凝土開開始拔管時(shí)時(shí)，活瓣樁樁尖被周圍圍的土包圍圍壓住而打打不開，使使混凝土無(wú)無(wú)法流出而而造成拒落落2．在有地下水的的情況下，封封底混凝土土過(guò)干，套套管下沉?xí)r時(shí)間較長(zhǎng)，在在管底形成成“塞子”堵住管口口，使混凝凝土無(wú)法流流出3．預(yù)制樁頭混凝凝土質(zhì)量較較差，強(qiáng)度度不夠，沉沉管時(shí)樁頭頭被擠入套套管內(nèi)阻塞塞混凝土下下落根據(jù)工程和地質(zhì)質(zhì)條件，合合理選擇樁樁長(zhǎng)，盡量量使樁不進(jìn)進(jìn)入低壓縮縮性土層；；嚴(yán)格檢查查預(yù)制樁頭頭的強(qiáng)度和和規(guī)格，防防止樁尖在在施工時(shí)壓壓入樁管；；在有地下下水的情況況下，混凝凝土封底不不要過(guò)干，套套管下沉不不要過(guò)長(zhǎng)，套套管沉至設(shè)設(shè)計(jì)要求后后，應(yīng)用浮浮標(biāo)測(cè)量預(yù)預(yù)制樁尖是是否進(jìn)入樁樁管，如樁樁尖進(jìn)入樁樁管，應(yīng)拔拔出處理，澆澆筑混凝土土后，拔管管時(shí)應(yīng)用浮浮標(biāo)經(jīng)常觀觀測(cè)測(cè)量，檢檢查混凝土土是否有阻阻塞情況；；已出現(xiàn)拒拒落，可在在拒落部位位采用翻插插法處理樁身夾泥（樁身混凝土內(nèi)內(nèi)存在泥夾夾層，使樁樁身截面減減小或隔斷斷）1．在飽和淤泥質(zhì)質(zhì)土層中施施工，拔管管速度過(guò)快快，混凝土土骨料粒徑徑過(guò)大，坍坍落度過(guò)小小，混凝土土還未流出出管外，土土即涌入樁樁身，造成成樁身夾泥泥2．采用翻插法時(shí)時(shí)，翻插深深度太大，翻翻插時(shí)活瓣瓣向外張開開，使孔壁壁周圍的泥泥擠進(jìn)樁身身，造成樁樁身夾泥3．采用復(fù)打法時(shí)時(shí)，套管上上的泥土未未清理干凈凈，而帶入入樁身混凝凝土內(nèi)在飽和淤泥質(zhì)土土層中施工工，注意控控制拔管速速度和混凝凝土骨料粒粒徑（＜330mm）、坍坍落度（≯5~7cmm），拔管管速度以0.8~~1.0mm/min較合適；；混凝土應(yīng)應(yīng)攪拌均勻勻，和易性性要好，拔拔管時(shí)隨時(shí)時(shí)用浮標(biāo)測(cè)測(cè)量，觀察察樁身混凝凝土灌入量量，發(fā)現(xiàn)樁樁徑減小時(shí)時(shí)，應(yīng)采取取措施；采采用翻插法法時(shí)，翻插插深度不宜宜超過(guò)活瓣瓣長(zhǎng)度的2/3；復(fù)打時(shí)時(shí)，在復(fù)打打前應(yīng)把套套管上的泥泥土清除干干凈樁身下沉（樁成形后，在在相鄰樁位位下沉套管管時(shí)，樁頂頂?shù)幕炷镣?，鋼筋或或鋼筋籠下下沉）1．新澆筑的混凝凝土處于流流塑狀態(tài)，由由于相鄰樁樁沉入套管管時(shí)的振動(dòng)動(dòng)影響，混混凝土骨料料自重沉實(shí)實(shí)，造成樁樁頂混凝土土下沉，土土塌入混凝凝土內(nèi)2．鋼筋的密度比比混凝土大大，受振動(dòng)動(dòng)作用，使使鋼筋或鋼鋼筋籠沉入入混凝土在樁頂部分采用用較干硬性性混凝土；；鋼筋或鋼鋼筋籠放入入混凝土后后，上部用用鋼管將鋼鋼筋或鋼筋筋籠架起，支支在孔壁上上，可防止止相鄰樁振振動(dòng)時(shí)下沉沉；指定專專人鏟去樁樁頂雜物、浮浮漿，重新新補(bǔ)足混凝凝土超量（澆筑混凝土?xí)r時(shí)，混凝土土的用量比比正常情況況下大一倍倍以上）1．在飽和淤泥質(zhì)質(zhì)軟土中成成樁，土受受到擾動(dòng)，強(qiáng)強(qiáng)度大大降降低，由于于混凝土對(duì)對(duì)土壁側(cè)壓壓力作用，而而使土壁壓壓縮，樁身身擴(kuò)大2．地下遇有土洞洞、墳坑、溶溶洞、下水水道、枯井井、防空洞洞等洞穴在飽和淤泥質(zhì)軟軟土層中成成樁；宜先先打試驗(yàn)樁樁，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)混凝土用用量過(guò)大，應(yīng)應(yīng)與設(shè)計(jì)單單位研究改改用其他樁樁型；施工工前應(yīng)通過(guò)過(guò)釬探了解解工程范圍圍內(nèi)的地下下洞穴情況況，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)洞穴，預(yù)預(yù)先挖開或或鉆孔，進(jìn)進(jìn)行填塞處處理，再行行施工樁達(dá)不到最終控控制要求（樁管下沉沉不不到設(shè)計(jì)要要求的深度度）1．遇有較厚的硬硬夾層或大大塊孤石、混混凝土塊等等地下障礙礙物2．實(shí)際持力層標(biāo)標(biāo)高起伏較較大，超過(guò)過(guò)施工機(jī)械械能力，樁樁錘選擇太太小或太大大，使樁沉沉不到或沉沉過(guò)要求的的控制標(biāo)高高3．振動(dòng)沉樁機(jī)的的振動(dòng)參數(shù)數(shù)（如激振振力、振幅幅、頻率等等）選擇不不合適，或或因振動(dòng)壓壓力不夠而而使套管沉沉不下去4．套管細(xì)長(zhǎng)比過(guò)過(guò)大，剛度度較差，在在沉管過(guò)程程中，產(chǎn)生生彈性彎曲曲而使錘擊擊或振動(dòng)能能量減弱，不不能傳至樁樁尖處認(rèn)真勘