沉管灌注樁,又稱套管成孔灌注樁,是目前采用廣泛的一種灌注樁。依據(jù)使用樁錘和成樁工藝不同 ,分為錘擊沉管灌注樁、振動(dòng)(沖擊)沉管灌注樁、靜壓沉管灌注樁和沉管夯擴(kuò)灌注樁等。
這類灌注樁是將帶有樁尖的鋼管沉入土中 ,造成樁孔 ,然后放入鋼筋籠、澆筑混凝土 ,最后拔出鋼管 ,形成所需的灌注樁 。
預(yù)制樁靴
活瓣式樁尖
沉管灌注樁主要施工過程
鋼筋混凝土預(yù)制樁靴:預(yù)埋樁尖→樁機(jī)就位→對(duì)準(zhǔn)樁位,校正垂直度→沉入套管→檢查孔深,直至符合設(shè)計(jì)要求深度→放入鋼筋骨架→澆注混凝土→拔管。
活瓣式樁尖:安放樁機(jī)→樁靴活瓣閉合→對(duì)準(zhǔn)樁位,校正垂直度→沉入套管→檢查孔深,直至復(fù)合設(shè)計(jì)要求深度→入鋼筋骨架→樁靴活瓣打開,澆筑混凝土→拔管。
(1)錘擊沉管灌注樁
用落錘或蒸汽錘,將帶活瓣的樁尖或鋼筋混凝土預(yù)制樁靴的鋼管打入土中,然后邊澆筑混凝土邊拔樁管成
錘擊沉管灌注樁流程示意圖
(a)就位;(b)沉入套管;(c)開始澆筑混凝土;(d)邊拔管、邊錘擊、邊繼續(xù)澆筑混凝土;(e)下鋼筋籠,繼續(xù)澆筑混凝土;(f)成樁
施工方法分為單打法、復(fù)打法和反插法。
單打法,即一次拔管法。拔管時(shí),先振動(dòng)5~10s,再開始拔樁管,拔管時(shí)應(yīng)邊振邊拔,每提升0.5~1.0m,振5~10s,再拔管0.5m,再振5~10s,如此反復(fù)進(jìn)行直至地面。
復(fù)打法,即在同一樁孔內(nèi)進(jìn)行兩次單打,或根據(jù)需要進(jìn)行局部復(fù)打。
反插法,先振動(dòng)再拔管,每提升0.5~1.0m,向下反插0.3~0.5m(且不宜大于活瓣樁尖長度的2/3),此方法在淤泥中可消除縮頸,但在堅(jiān)硬土層中易損壞樁尖,不宜采用。
單打法可用于含水量較小的土層,且宜采用預(yù)制樁尖;反插法及復(fù)打法可用于飽和土層。
錘擊沉管灌注樁的一般規(guī)定:
①錘擊沉管灌注樁施工應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況和荷載要求,分別選用單打法、復(fù)打法或反插法。
② 沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,應(yīng)立即檢查和處理樁管內(nèi)的進(jìn)泥、進(jìn)水和吞樁尖等情況,并立即灌注混凝土;
③當(dāng)樁身配置局部長度鋼筋籠時(shí),第一次灌注混凝土應(yīng)先灌至籠底標(biāo)高,然后放置鋼筋籠,再灌至樁頂標(biāo)高。第一次拔管高度應(yīng)以能容納第二次灌入的混凝土量為限,不應(yīng)拔得過高。
④拔管速度應(yīng)保持均勻,在管底未拔至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高之前,倒打和輕擊不得中斷。
⑤混凝土的充盈系數(shù)不得小于 1.0;對(duì)于充盈系數(shù)小于 1.0 的樁,應(yīng)全長復(fù)打,對(duì)可能斷樁和縮頸樁,應(yīng)采用局部復(fù)打。復(fù)打施工必須在第一次灌注的混凝土初凝之前完成。
⑥混凝土的坍落度宜采用 80~100mm。
(2)振動(dòng)(沖擊)沉管灌注樁
振動(dòng)、振動(dòng)沖擊沉管灌注樁是利用振動(dòng)樁錘(又稱激振器)振動(dòng)沖擊錘將樁管沉入土中 ,然后灌注混凝土而成。
這兩種灌注樁與錘擊沉管灌注樁相比 ,更適合于稍密及中密的砂土地基施工。振動(dòng)沉管灌注樁和振動(dòng)沖擊沉管樁的施工工藝完全相同 ,只是前者用振動(dòng)錘沉樁 ,后者用振動(dòng)帶沖擊的樁錘沉樁。
振動(dòng)沉管灌注樁流程示意圖
(a)就位;(b)振動(dòng)沉管;(c)開始澆筑混凝土;(d)邊拔管、邊錘擊、邊繼續(xù)澆筑混凝土;(e)下鋼筋籠,繼續(xù)澆筑混凝土,成樁
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。
振動(dòng)(沖擊)沉管灌注樁的一般規(guī)定:
①樁管內(nèi)灌滿混凝土后,應(yīng)先振動(dòng) 5~10s,再開始拔管,應(yīng)邊振邊拔,每拔出 0.5~1.0m,停拔,振動(dòng) 5~10s;如此反復(fù),直至樁管全部拔出;
②在一般土層內(nèi),拔管速度用活瓣樁尖時(shí)宜慢,用預(yù)制樁尖時(shí)可適當(dāng)加快;
③振動(dòng)(沖擊)沉管灌注樁反插法施工時(shí),
a.樁管灌滿混凝土后,先振動(dòng)再拔管,每次拔管高度 0.5~1.0m,反插深度 0.3~0.5m;在拔管過程中,應(yīng)分段添加混凝土,保持管內(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,拔管速度應(yīng)小于 0.5m/min;
b.在距樁尖處 1.5m 范圍內(nèi),宜多次反插以擴(kuò)大樁端部斷面;
c.穿過淤泥夾層時(shí),應(yīng)減慢拔管速度,并減少拔管高度和反插深度,在流動(dòng)性淤泥中不宜使用反插法。
(4) 靜壓沉管灌注樁
靜壓沉管灌注樁在吸收了靜壓預(yù)應(yīng)力管樁和錘擊沉管灌注樁兩者的優(yōu)點(diǎn)后,采用改進(jìn)的液壓靜力壓樁機(jī)進(jìn)行抱壓式施工,將帶樁尖的鋼套管壓入土中,然后放置鋼筋籠并澆筑混凝土成樁。
(5)內(nèi)夯沉管灌注樁施工
內(nèi)夯沉管灌注樁在錘擊沉管灌注樁的基礎(chǔ)上,增加1根內(nèi)夯管, 按照一定的施工采用夯擴(kuò)的方式將樁端現(xiàn)澆混凝土擴(kuò)成大頭形。
當(dāng)采用外管與內(nèi)夯管結(jié)合錘擊沉管進(jìn)行夯壓、擴(kuò)底、擴(kuò)徑時(shí),內(nèi)夯管應(yīng)比外管短 100mm,內(nèi)夯管底端可采用閉口平底或閉口錐底。
外管封底可采用干硬性混凝土、無水混凝土配料,經(jīng)夯擊形成阻水、阻泥管塞,其高度可為 100mm。當(dāng)內(nèi)外管間不會(huì)發(fā)生間隙涌水、涌泥時(shí),亦可不采用上述封底措施。
樁身混凝土宜分段灌注;拔管時(shí)內(nèi)夯管和樁錘應(yīng)施壓于外管中的混凝土頂面,邊壓邊拔。
其施工流程大致如下 : ①將護(hù)筒沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高;②填入干硬性混凝土; ③提外護(hù)筒, 錘擊內(nèi)夯管擠壓干硬性混凝土形成擴(kuò)大頭; ④重復(fù)步驟 ②③ ; ⑤放置鋼筋籠; ⑥澆注樁身混凝土, 拔出護(hù)筒成樁。
樁端夯擴(kuò)頭平均直徑可按下列公式估算: