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1、锤 击 桩 工 法一、工作原理与特点3二、适用范围3三、施工工艺3四、施工及操作要点4五、施工机具6六、劳动组织8七、质量要求14八、施工安全注意事项15九、经济效益分析16锤击桩是高层建筑桩基础施工中常用的桩型之一。早期的锤击桩采用的是钢筋混凝土预制实心桩，这种桩挤土很大，引起土体隆起，对周围环境造成很大影响,所以只适用于郊外空地施工。近几年来，为减少挤土效应对周围环境的危害，预应力钢筋混凝土管桩、钢管桩、H型钢桩等应运而生，同时在环保方面，对沉桩噪音、振动、挤土等的监控、检测和防护措施综合技术有了很大发展，有效地减少了锤击桩对周围环境的不利影响，因而，在近几年的高层建筑桩基础中，锤击桩仍占
2、有一席之地。一、工作原理与特点 锤击桩就是利用各种桩锤(包括落锤、蒸汽锤、柴油锤、液压锤和振动锤等)的反复跳动冲击力和桩体的自重,克服桩身的侧壁摩阻力和桩端土层的阻力,将桩体沉到设计标高的一种施工方法。多种桩锤中,又以筒式柴油锤为使用最为广泛的一种,它是以轻质柴油为燃料,利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动力,引起锤头跳动夯击桩顶。 该工法具有振动大、噪声高、扰民严重、在N30的砂层中沉桩困难等缺点,同时,它也存在着施工简单、施工质量易控制、工期短、在相同土层地质条件下单桩承载力最高、造价低等优点。二、适用范围本工法主要用于高层建筑的桩基础施工,尤其适合在郊区及周围建筑物稀少或无重要地下管线通
3、过的区域施工。施工区域的土层宜以淤泥质粘土、粘土、粉土和N30的土层或碎石土为主的土层,则会给沉桩带来一定的困难。对于所选用的桩,有钢筋混凝土预制桩、钢管桩及钢筋混凝土预应力管桩等,宜根据土层的好坏、不同的桩尖持力层及单桩承载力要求分别选用。三、施工工艺(一)工艺流程(见图3.1)(二)施工工艺 (1)桩机就位调整,使桩架(或挺杆)处于铅垂状态,并在拟打桩的侧面或桩架上设置标尺。 (2)根据桩长,采用合适的吊点将下节桩吊起,并令其垂直对准桩位中心,将桩锤下的桩帽(已加好缓冲垫材)徐徐松下套住桩顶,解除吊钩,检查并使桩锤、桩帽与桩三者处于同一轴线上,且垂直插入土中。 (3)起锤轻压或锤击,在两台
4、经纬仪的校核下,使桩保持垂直,即可正式沉桩。(4)当下节桩顶近地表50cm,即可停打,用同样方法吊起上节桩,与下桩的垂直度是否小于0.5%桩长制订沉桩流水现场测量放线定桩位沉桩机械进场安装桩基就位、桩位探模达100%设计强度的桩运至沉桩地点桩位正前方与正侧方架设经纬仪两垂直方向校正桩的垂直度插桩沉桩接桩继续沉桩桩基中间验收送桩桩顶标高测量沉桩达设计标高拔出送桩器，填盖桩孔否是是3.1锤击桩工艺流程图节桩对正后,即可接桩。 (5)焊接接桩完毕后,方可继续沉上节桩。 (6)当上节桩桩顶距地表50cm,选用合适的送桩器送桩,并使送桩器中心线与桩身中心线吻合一致。送桩到设计标高后,再拔出送桩器。 (7
5、)桩机移位,进入下一根桩位。四、施工及操作要点 (1)打桩场地首先要求平整,其次,场地要有一定的承载力,能够承受打桩机的压力。通常达到0.20.3MPa以上即可满足要求。当原地基的承载能力低于0.20.3MPa时，应先进行地基加固。一般可采用填土、铺砂石、钢道板、枕木等施工措施，也可同时采用其中多种方法。 (2)预制桩应在强度与龄期均达到要求后，方可锤击。 (3)沉桩前,要先进行桩位探摸,确定桩位下无障碍物时方可插桩。 (4)在市区施工或周围建筑物及管线较复杂时,应先采取一定的环保措施,确保周围环境不受影响。如控制打桩时间及打桩速率、钻打结合、开挖防震沟、打应力消散孔等。 (5)合理安排沉桩流
6、水,避免向单一方向推进。当桩距小于3.5倍桩径(桩宽时),打桩顺序应符合下列规定:对于密集桩群,自中间向两个方向或向四周对称施打;当一侧毗邻建筑物时,由建筑物一侧向另一侧施打;应严格遵守“先密后稀、先深后浅、先长后短”三原则施打。 (6)如为钢筋混凝土预制桩,当其经过起吊运输,至达到打桩位置时,对桩的外观要进行一次检查(一般在混凝土表面浇水后,裂缝暴露较明显)。如裂缝不大,可用角铁局部加固,如有贯通横向裂缝或较长的纵向裂缝,则应将该桩剔除不用。 (7)在开始锤击时,落距宜小些,或采用“冷锤”。当入土一定深度,并待桩稳定且经经纬仪双向校正其垂直度合格后,再按正常的落距沉桩。沉桩过程中,注意桩身是
7、否发生位移或倾斜,若有不正常,应及时纠正,并同时做好沉桩记录。 (8)如打钢管桩,焊接宜采用多层焊,且每层焊缝的接头应错开,焊渣应清除。 (9)钢管桩焊接时，气温低于0OC或雨雪天，无可靠措施确保焊接质量时，不得焊接。 (10)如打钢筋混凝土预制桩,则焊接用的角钢宜用低碳钢,焊条宜用结E43。 (11)接桩时,上下桩的中心线偏差不得大于5mm,节点弯曲矢高不得大于桩长的0.5%,且不大于20mm。 (12)预制桩焊接时,预埋件应保持清洁,上下节桩之间若有间隙应用楔形铁片填实焊牢。 (13)预制桩焊接时,宜采用对角同时焊接。焊缝要求连续饱满,符合技术规范要求。 (14)焊接完毕后,应会同有关工程
8、各方检查焊缝质量。经检验合格后继续沉桩。 (15)送桩帽内的缓冲弹性衬垫应平整,且应经常更换，以免打坏桩头。 (16)送桩时,记录员应根据设计桩顶高程及水准仪的高度,计算出送桩深度,并经复核无误后,在送桩器上作出深度标记,将桩送至设计标高。 (17)打桩过程中如发现打桩的贯入度突然过小,有严重回弹、发生倾斜或位移时,应立即停锤,并及时向有关方汇报,经有关单位研究后方可继续沉桩。 (18)桩基施工中的停打标准: 桩尖位于软土层时,以标高控制为主,贯入度仅作参考; 当桩尖位于坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中等密实以上的砂土等土层时,以贯入度控制为主,桩端标高作参考; 贯入度已满足要求,而桩尖未到达标
9、高时,应继续锤击3阵,每阵为10击的平均贯入度不大于设计规定的数量加以确认,必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。 当地基土质变化较复杂时，有时尚可以“桩的总锤击数控制”法和“最后5m锤击数控制”法来判定桩是否停打的辅助标准，以避免桩身锤击数过多和锤击应力过大而产生疲劳破损现象。五、施工机具 每台班施工主要机具桩锤、桩架及其配套设备详见表5.1。每台班施工主要机具及配套设备一览表 表5.1序 号机 具 名 称型 号、规 格数 量备 注1桩 锤DLMG系列MH系列KB系列1台每个系列分别有3.0、4.0、4.5、5.0、6.0、6.2、7.2、8.0等吨位2桩 架IPD系列DH系列P
10、D系列DJU系列1台三点支撑式全液压履带打桩架3吊 车15T以上1台桩的起吊、运输及喂桩4电 焊 机BX1-500-2F2台电焊接桩5气割设备1套切割角钢等6经 纬 仪J22台定桩位、校正桩垂直度7水 准 仪DS31台测定高程及控制桩顶标高8送 桩 杆1根根据送桩深度选定其长度 (一)桩锤 1.桩锤的种类 (1)柴油锤 筒式柴油锤最经济,应用最广,按打桩功能可分为直打式和斜打式,如图1(a)、(c);按打桩锤的冷却方式,可分为水冷式和风冷式,如图1(d)、(c);按打桩的润滑方式，可分为飞溅润滑和自动润滑；按打桩锤的应用方式，可分为陆上型和水上型，如图1(a)、(b)。常用国内外柴油锤的型号、
11、规格和技术性能见表5.1.1。 (2)蒸汽锤 蒸汽锤是以饱和蒸汽作为动力源的冲击型打桩锤,其结构简单,工作可靠,能适应各种土层,操作维修容易。 (3)振动沉拔桩锤 振动沉拔桩锤具有沉桩和拔桩的双重作用,在桩基施工中得到广泛应用。 (4)液压打桩锤 液压打桩锤也属于冲击桩锤。 2.桩锤的选择 选择合适的锤型和锤级必须对桩的形状、尺寸、重量、埋入长度、结构形式以及土质、气象等作综合分析，再按照桩锤的特性进行选定，有时几种锤配合使用往往更为有效。但是无论如何都必须使用锤击力超过沉桩阻力的桩锤。桩的打入阻力包括桩尖阻力、桩的侧面摩阻力、桩的弹性位移所产生的能量损失等。桩重与锤重必须相适应，桩锤和桩重的
12、比值变化会产生不同的打桩效率。施工中无论大锤打小桩或小锤打大桩，均易把桩头打碎，因此，采用“重锤轻击”的施工方法。同时，桩锤选择时，还应以桩的材质强度来控制打桩应力。 综上所述，选择桩锤一般原则如下： (1)保证桩能打穿较厚的土层(包括硬夹层)，进入持力层，达到设计预定的深度。 (2)桩的锤击应力应小于桩材的容许强度，保证桩不致遭受破坏。 (3)打桩时的总锤击数和全部锤击时间应适当控制，以避免桩的疲劳和破坏或降低桩锤效率或施工生产率。锤击数建议控制详见表5.1.2。 锤击数建议控制值表5.1.2桩 型总 锤 击 数最后5m锤击数钢3500400010001200预应力钢筋混凝土20002500
13、700800钢筋混凝土15002000500600 (4)桩的贯入度不宜过小。柴油锤沉桩的贯入度不宜小于12mm/击，蒸汽锤不宜小于23mm/击，以免损坏桩锤和打桩机。 (5)按照桩锤的动力特性，对不同的土质条件，桩材强度、沉桩阻力，选用工效高，能顺利打入至预定深度的桩锤。常用锤重选择参考表见表5.1.3。 (二)桩架 目前,国内以履带式打桩架为主，它是以起重机为主机的一种多功能打桩机，它可悬挂筒式柴油锤、液压锤、振动锤及长螺旋钻孔机，以分别施打各种类型的桩基及钻孔等。 履带式打桩架按整机结构可分为悬挂式和三点支撑式(见图2、图3)；按主机的传动结构可分为机械式和全液压传动或两种兼有的传动；按
14、导杆结构可分为框架式和圆筒式，而圆筒式结构又分为单导向、双导向和双层型。国内外常用三点支撑式打桩架(主机)技术性能见表5.2.1。六、劳动组织 每台班12人组成，其中： (1)前台指挥1名。负责前台桩的起吊及喂桩，调整插桩时桩的垂直度(在两台经纬仪的配合下),并指挥桩机移位及桩的定位，及时组织力量排除施工中出现的故障。 (2)后台指挥1名。负责后台桩的起吊及运输，并能定时定量确保合格成品桩运至前台处。 (3)桩机司机1名。负责桩机的操作及日常维修保养，并按照设计要求的施工工艺，正确操纵机械进行桩的定位，调整桩的垂直度，锤击桩基入土及桩机的移位行走等。 (4)吊机司机1名。负责吊机的操作及其日常维修保养。在前、后台的指挥下，正确进行桩的起吊、运输及喂桩。 (5)电工1名。负责现场全套施工机械电器设备的安装及其安全使用(6)机修工1名。负责现场全套机械的正常运转和维修保养。 (7)起重工2名。在前后台指挥下，负责桩的起吊运输及喂桩，并配合前后台指挥及桩机司机进行桩的定位。 (8)施工员2名。负责桩基的定位及校正桩的垂直度，施工中及时作
