钢管桩施工工艺与施工要点.doc

钢管桩施工工艺与施工要点
1、打桩机械的选择
打桩机械的选择要根据工程地貌、地质、配套锤的型号、外型尺寸、重量，桩的材质、规格及埋入深度、工程量大小、工期长短等而定。打桩机的型式很多，有桅杆式（履带行走）、柱脚式、塔式、龙门式等多种，其中以三点支撑桅杆式（履带行走）柴油打桩机（图1）使用较普遍。具有桩架移动机动灵活，可作全向转动，导杆垂直度可全方位调节，锤、导杆可自由上下移动，可作各种角度微调，打桩精度较高，整机稳定性好，操作方便、安全，工效较高等优点。但对场地要求较高，要铺填10～30cm碎石并碾压密实。主要型号有日KH100、KH180型、IPD80、IPD90型和D308、D408型等。柴油桩锤主要有日MH72B、K25、K35、H45、K60及IDH35、IDH45型等。表1可供选用参考。

图1 打（沉）钢管桩机
表1 锤型选用
桩径(mm）
Φ406.4
Φ609.6
Φ914.4
锤型
25~35级
35～45级
60～72级
2、施工准备
施工准备包括：平整和清理场地；测量定位放线；标出桩心位置，并用石灰撒圈标出桩径大小和位置；标出打桩顺序和桩机开行路线，并在桩机开行部位上铺垫碎石。
3、打桩顺序
钢管桩施工，有先挖土后打桩和先打桩后挖土两种方法。在软土地区，一般表层土承载力尚可，深部地基承载力则往往很差，且地下水位较高，较难以排干。为避免基坑较长时间大面积暴露被扰动和便于施工作业，一般采取先打桩后挖土施工法。它的施工顺序是：现场三通一平――打桩――切桩――安混凝土圆盖――堵住桩头――填沙将坑口填平――设井点降低地下水位――进行基坑机械化挖土施工――清理基坑，修整边坡――焊桩盖，浇筑垫层混凝土――帮钢筋，支模板，浇筑混凝土基础承台。
钢管桩的施工顺序是：桩机安装――桩机移动就位――吊桩――插桩――锤击下沉，接桩――锤击至设计深度――内切钢管桩――精割、戴帽。为防止打桩过程中和相邻建（构）筑物造成较大位移和变位，并使施工方便，一般采取先打中间后打外围（或先打中间后打两侧），先打长桩后打短桩，先打大直径桩，后打小直径桩的程序进行。如有两种类型桩，则先打钢管桩，后打混凝土桩，这样有利于减少挤土和满足设计对打桩入土深度的要求。再在打桩机回转半径范围内的桩宜一次流水施打完毕，为此组织好桩的供应，并搞好场地处理，放样桩和复核等配合协调工作。
4、桩的运输与吊放
钢管桩可由平板拖车运至现场，用吊车卸于桩机一侧，按打桩先后顺序及桩的配套要求堆放，并注意方向。场地宽时，宜用单层排列。吊钢管桩多采用一点绑扎起吊，待吊到桩位进行插桩，将钢管桩对准事先用石灰划出的样桩位置，作到桩位正，桩身直。
5、打桩方法
为防止桩头在锤击时损坏，打桩前，要在桩头顶部放置特制的桩帽（图2）。其上直接经受锤击应力的部位，放置硬木制减震木垫。

图2 桩帽结构
打桩时，先用两台经纬仪，假设在桩架的正面和侧面，校正桩架导向杆及桩的垂直度，并保持锤、桩帽与桩在统一纵轴线上，然后空打1～2m，再次校正垂直度后正式打桩。当沉至某一深度并经复核沉桩质量良好时，再行连续打击，至桩顶高出地面60～80cm时，停止锤击，进行接桩，再同样步骤至达到设计深度为止。若开始阶段发现桩位不正或倾斜，应调整或将钢管桩拔出重新插打。
6、接桩
钢管桩每节长15m，沉桩时需边打入边焊接接长，一般可采用日YM-505N型半自动无气体保护焊机焊接，具有效率高，质量好，焊接变形小，适应全位置焊接，操作方便等优点。焊丝采用日SAN—53自动保护焊丝，直径φ3.2和φ2.4mm，由焊机的送丝机构自动送丝，靠人工手把（焊枪）焊接。
焊接前应将下节桩管顶部变形损坏部分修整，上节桩管端部泥砂、水或油污清除，铁锈用角向磨光机磨光，并打焊接坡口。并将内衬箍放置在下节桩内侧的挡块上（图3），紧贴桩管内壁并分段点焊，然后吊接上节桩，使其坡口搁在焊道上，使上下节桩对口的间隙为2～4mm，再用经纬仪校正垂直度，在下节桩顶端外周安装好铜夹箍，再行电焊。施焊应对称进行，管壁厚小于9mm的焊两层，大于9mm的焊三层。焊接时注意：焊完每层焊缝后，及时清除焊渣；每层焊缝的接头应错开；充分熔化内衬箍，保证根部焊透；遇大风，要装挡风板；气温低于0℃，焊件上下各100mm要预热；焊接完毕后应冷却1～5min，再行锤击打桩。

图3 钢管桩接头焊接
7、贯入深度控制
钢管桩一般都不设桩靴，直接开口打入。沉管时，土体由桩口涌入桩管内，至一定高度（一般为1/3～1/2的桩体贯入深度）后，即闭塞封死，其效用与闭口桩相似。
贯入深度一般按以下标准控制：
(1). 持力层较薄时，打到持力层厚度的1/3～1/2；当持力层厚时，以最后十次锤击每击的贯入量s≤2mm为限；当持力层坚固时，打入1～2倍桩径的深度；当持力层不大坚固时，打入桩径5～10倍的深度。
(2). 锤击桩顶时，对桩产生的锤击应力应不超过钢管桩材料的允许应力（一般按80％考虑），一般限制最后10m的锤击数在1500击以下（总锤击数不超过3000击）。
(3). 以桩锤的容许负荷限制，避免桩锤的活塞受到过量冲击而损坏，一般限制每次冲击的最小贯入量不大于0.5~1mm作为控制。
以上停打标准系以贯入深度为主，并结合打桩时的贯入量最后1m锤击数和每根桩的总锤击数等综合判定。
打桩时要做好原始记录，记录桩号、打桩日期、桩锤型号、桩规格、打入深度、焊接质量、锤击次数、落锤高度、最后贯入度、回弹量、平面位移以及打桩过程中出现的问题及处理措施等等。
8、桩管切割
钢管桩打入地下，为便于基坑机械化挖土，基底以上的钢管要切割，由于周围被地下水和土层包围，只能在钢管桩的管内地下切割。切割设备有等离子体切桩机、手把式氧－乙炔切桩机、半自动氧乙炔切桩机、旋吊式全回转氧乙炔自动切割机等，以前两种使用较普遍。工作时可调挂送入钢管桩内的任意深度，靠风动顶针装置固定在钢管桩内壁，割咀按预先调整好的间隙进行回转切割。
割出短桩头，用图4所示内胀式拔桩装置，籍吊车拔出，能拔出地面以下15m深的钢管桩，拔出的短桩焊接接长后再用。

图4 内胀式拔管装置
9、降低水位与机械挖土
降低地下水位，一般根据地质和地下水情况及需降水深度，采用一级井点或二级、多级轻型井点与喷射井点相结合方式。一级轻型井点降水深可达4.5~6.0m，两级轻型井点可达10m，一般降7～12d，即可开挖。一级轻型井点与喷射井点相结合，降水深可达14.5m。
机械挖土，采用分层开挖、运土，深度在-10.0m左右时，通常采用反铲多层接力挖土施工法，一般两层接力挖土一次可挖深-10.0m，三层接力挖土可挖深到-15.0m。
10、焊桩盖
为使钢管桩与承台共同工作，设计在每个钢管桩加焊一个桩盖，并在外壁加焊8～12根φ20mm的锚固钢筋，桩盖形式有平桩盖和凹面形两种。当挖土至设计标高，使钢管桩外露，取下临时桩盖，按设计标高用气焊进行钢管桩顶的精割，方法是先用水准仪在每根钢管桩上按设计标高定上三点，然后按此水平标高固定一环作为割框的支承点，然后用气焊切割，切割清理平整后打坡口，放上配套桩盖。
11、桩端与承台连接
钢管桩顶端与承台的连接一般采用图6所示刚性接头，将桩头嵌入承台内的长度不小于1d（d－钢管桩外径）长度或仅嵌入承台内100mm左右，再利用钢筋予以补强或在钢管桩顶端焊以基础锚固钢筋，再按常规方法施工上部基础或结构。