江苏某锤击沉桩监理实施细则

工程监理细则（锤击沉桩）内容提要：控制目标关键控制点控制措施其它监理单位（章）：专业监理工程师：总监理工程师：日期：江苏省建设厅建设监理处监制锤击沉桩监理细则1．打钢筋混凝土预制桩的9个关键点控制桩的堆放。堆桩场地须平整压实，尽量靠近打桩地点，不同规格的桩分开堆放，堆桩支点与吊点位置相一致，各点垫木须水平稳定。多层堆放的垫木应设置在同一垂直面上，堆放层数视地基强度而定，一般不宜超过4层。桩的搬运。无论工厂预制或现场预制，均会有一个搬运过程，混凝土强度须达到70%设计强度才能起吊。在现场预制的桩较长时，可采用一定高度的吊桩架和小平车运到打桩架近旁。平车上设置转盘，转盘上搁盘刚性长托板（用长方木或特制工字钢梁做成，不得使桩身产生太大的弯曲。吊桩。打桩时吊桩，吊点的位置和吊点数视桩长度通过计算确定。有一点、二点吊、三点吊、四点吊等。使用两个以上的吊点吊桩时，应注意使桩平稳提升，吊点受力均衡，防止碰撞损坏。插桩。对准桩位，同时用两台仪器测量桩身垂直度，将桩落地插入。做到桩锤、桩帽、桩顶三点在一直线上，如有偏斜及时纠正。插桩偏差不超过2㎝,桩身垂直度不超过0.5%。在软土层上插桩，须注意因桩和锤自重而产生滑桩（自重下沉），上海地区少则数米，多则二十余米深。故捆扎在桩上端的钢丝绳不能马上拆除，须待自沉稳定后才能拆下，以策安全。打桩。初打阶段，桩锤不能跳得过高，单动汽锤宜控制在50-60cm内，柴油锤暂不开启油门供油，以打冷锤为家，防止因锤击力太大沉桩太快而导致桩身产生过大的拉应力，只有当桩尖已进入较硬土层时，才可以逐步加在锤落高度。多节桩连接。如果打桩架高度能满足下式，起吊能力和现场制桩条件允许，则应优先考虑长桩或在地面上接长，一次吊起打入，减少接头，提高打桩效率。H=h1+h2+h3+h4+h5式中，h1————滑车组高度（包括适量的安全高度）；h2——桩锤高度；h3————桩帽高度；h4————桩长h5————桩架底盘高度当预制桩须接长时，连接方法常用的有下面3种。法兰盘连接。混凝土预制管桩多采用这种接头方法，实心桩用之不多。法兰盘是在桩制作时，焊接在主钢筋上的预埋件，施工时用螺栓连接。连接螺栓前，先在两上法兰盘之间垫上石棉橡胶薄板，以调节打桩应力，螺栓第一次上足拧紧后，锤击一阵至入土前，再第一次打紧，同时用电焊将螺栓焊牢以防松动掉落，并涂上防锈油漆继续打入。钢板帽连接。主要用于钢筋混凝土预制方桩。用钢板加工成特制钢桩帽，浇制桩前，焊于主钢筋上，预埋在桩顶内。打入的下节桩，桩顶要平，桩身要直，对上上节桩后，应使两上钢帽盖板密贴结合，如有空隙，用钢板薄片填实焊牢，用4根角钢连接上下两节桩，如图1-9所示。接好后的桩，纵轴线应在同一轴线上，错边不大于5mm。烧焊时要采取措施，减少焊件变形。用两台焊机同时施焊，对称进行，焊缝应连续饱满。硫磺胶泥接桩。本法是20世纪70年代初，上海基础工程公司开发的接桩新工艺，可以用于静力压桩和锤击沉桩接桩。硫磺胶泥接桩。本法是20世纪70年代初，上海基础工程公司开发的接桩新工艺，可以用于静力压桩和锤击沉桩接桩。硫磺胶泥是一种热塑冷硬性的胶结材料，由纯硫磺、细黄砂、水泥或石墨粉、780聚胶或聚硫甲胶按一定比例，熔融搅拌混合而成的接桩材料。可以在现场配制直接使用，也可以在专业加工厂加工成固体半成品。硫磺胶泥的配合比是：硫磺：水泥：细砂：780胶=44：11：44：1。它具有在一定温度下多次重复熔融搅拌而强度特性不变的特点。硫磺胶块在加热至90℃时开始软化，120℃～130℃时变成液压，170℃开始碳化，200℃时就会自燃，接桩浇注时140～145℃是最理想的温度。硫磺胶的主要物理力学性能如下：密度2160-2320kg/m3吸水管0.12%-0.24%弹性模量5×104MPa膨胀系数1.5×10-5抗拉极限强度大于4MPa抗压强度≥4MPa抗折极限强度≥10MPa疲劳强度合格与螺纹钢筋极限粘结强度≥11MPa与螺纹孔极限粘结强度≥4MPa上节桩有4根Ф22、长350～400mm的预埋插筋，下节桩有4个Ф50，深400～500mm的预留孔，孔内注满胶泥。上节桩插筋插入孔内，冷却后即成为整体。选择打桩锤。锤击沉桩，选择打锤十分重要，因为锤的轻、重直接关系到打桩质量，重锤打小桩或轻锤打大桩，都容易把桩打坏。混凝土桩经过一系列工序，从工厂运到工地，如果在打入这最后一道工序中被打坏，发生质量问题，则前功尽弃，不但在经济上造成损失甚至会严重影响工期。鉴于这个问题的重要性，合理选择锤型、锤重是很有现实意义的。随着桩的增长和桩工机械的发展，对过去某些选锤的方法须重新认识。过去认为打桩的可能性取决于锤重与桩重之比，当遇到打入困难时，就认为必须加大桩锤重量，这是有一定片面性的。打桩入土深度和速度固然与锤的重量一定的关系，但必须从桩身设计结构强度、材料强度、桩垫层特性、地质条件等方面综合考虑。上海地区曾用总质量10t（活动部分6.5t）的单动蒸汽锤，顺利地打入500mm×500mm、长70m的钢筋混凝土预制方桩，锤重与桩重之比值为0.23与有关资料提出0.4～1.4的比值相关甚远。某工程，打450mm×450mm、长26m混凝土预制方桩，用K45锤施工，施工前期坏桩率高达25%～30%，且有许多降到零，且都打到了标高。故在选定打桩锤的锤重和锤型时，必须考虑桩身的结构强度和材料强度以及桩的尺寸，并认真地分析地质资料，不能片面追求锤的重量。合理的打桩方法，应该是在材料强度与锤击应力相配比的情况下，采用较重的锤、较低的落距即常要求的“重锤低击法”最好。但是，过去用蒸汽锤，可以任意调节落距，控制打桩应力，而柴油打桩锤则不然，落距调幅很小。因为柴油锤的冲击力是由锤体下落冲击锤砧，使燃烧室内柴油雾化爆炸而产生的。土质较硬，锤体跳得越高，柴油雾化效果愈好，产生的能量也大。虽然有油门可以调节供油量，但对降低落距的效果不显著。锤击应力与锤击速度是成正比例增大的，当以重锤高速打桩时，如果桩没有足够的强度，坏桩率往往会比蒸汽锤高出许多倍。如何正确选择桩锤，须视实际情况综合考虑，因为影响的因素是多方面的。现根据一些工程的施工实践和参考国外有关技术资料，提供下列几种方法。按照桩身材料强度控制。锤击应力不应超过桩身的材料允许强度，最大锤击力应小于下列公式计算值：Fmax≤A·σ0·K式中,Fmax——最大锤击力；A——桩断面面积；σ0——材料强度；K——小于1的系数。我国现行的有关规范、规程，对混凝土预制桩允许锤击压应力还没有做出明确的规定值。今后随着桩的增长，入土深度更深和重型打桩锤的发展，打桩应力不断增大，对混凝土预制桩的设计仍只考虑打桩产生的最大拉应力而欠考虑压应力，施工选锤只注重进入硬土层深度而不重视材料强度能否承受，是不全面的，也是欠妥的。国外打桩施工，很重视打桩锤击压应力与桩的材料强度的关系。宝钢工程打钢管桩，日方规定打桩压应力不超过钢管桩材料屈服强度的80%，在日本“建筑基础结构设计规范”说明中，规定混凝土的锤击压应力不超过混凝土静抗压强度的65%。上海市中心某饭店打钢管桩，香港信谊集团按英国标准，打桩压应力不大于钢材屈服强度70%，混凝土桩不超过静抗压强度的50%。我国交通部门通过若干工程的实测，建议打普通混凝土桩时锤击压应力不大于静抗压强度的65，预应力桩不大于55%，在此限度内桩一般不致于被打坏。按地质条件选锤。锤的冲击力Ng，应大于桩的贯入动限力Fg,即Ng>Fg贯入动阻力Fg的确定见下式：Fg=Ro+Rd=Uo·Io·fo＋A·σ0式中，Fg——动态摩阻力；Rd——桩尖反力；Uo——桩周长fo——桩周土的摩阻力，见表1-15Io——根据梅耶霍夫（Megerhof）理论确定的外摩阻力分布度度，取桩尖附近高度（8～10）d。σ0——土的动态反力强度，见表1-15A——桩尖投影面积。表1-15不同土层的摩阻力和动态反力强度参考值土壤名称灰色粉质粘土灰色粉质粘土粉砂土层标高（m）-24～-26-46～-59-59以下标贯值N（击）10～1520～3030～50摩阻力fo(Knn/m2)～250250～300300～350动态反力强度σ00(Kn/m2)3000～400004000～500006000～80000上述计算，可供判断上海地区的桩能否打到预定深度。一般来说，在粘性土中是能打到预定深度的。根据实测，几种级别桩锤的正常最大冲击力Ng值如表1-16所示。表1-16不同锤型的冲击力锤型冲击力Ng(Kn)柴油锤20级900-1500025级1800-2600033级3000-3800040级4000-6000070级6000-100000蒸汽锤（kN）40-2300070-300001003500-36000③按上海市地基规范选择桩锤。参考表1-17。表1-17锤重选择考表锤型单动蒸汽锤（kNN）柴油锤（kN）锤的动力性能冲击部分重（kNN）总重（kN）冲击力（kN）常用冲程（m）适用的桩规格预制方桩、预应力力管桩的边长长或直径（mmm）钢管桩直径（mmm）持力层粘土性一般进入深度（mm）静力触探比贯入阻阻力Ps平均值（Mpa）砂土一般进入深度（mm）标准贯入击数Ｎ663.5锤型（kNN）（kN）锤的常用控制贯入入度（cm//10击）设计单桩极限承载载力（kN）00注：1.本表仅供选锤参考，不能作为确定贯入度和承载力的依据。2.适用于20-60m长预制钢筋混凝土桩，40-60m长钢管桩，且桩端进入硬土层一定深度。3.标准贯入击数为未修正的数值。4.锤型根据日式系列。5.钢管桩按Ⅰ级钢考虑。（8）桩帽、桩垫。桩帽、桩垫在保证打桩质量和保护桩头及减少设备损坏方面关系重大。近年来，随着动应力波理论的研究，对桩垫层的重要性有了更深刻的认识。但是还没有广泛引起重视，施工前没有认真选择垫层材料，施工中又不勤换甚至不用，对垫层厚度也无严格要求，或迁就现状或从简处理，以至出现很多的桩头被打破碎的质量问题，给工程造成不必要的损失。打混凝土桩必须设置衬垫层，衬垫层有锤垫层和桩垫层两种，分别置于锤下和桩头上，是均匀分布打桩应力的技术措施，起缓冲和降低打桩应力的作用，可以减轻桩头的损坏。据有关资料介绍，保持11cm厚度且富有弹性和柔韧性的衬垫，能降低打桩应力50%左右，而桩的贯入不受影响。关于垫层用的材料，我国很少有专门的研究，所以种类不多，目前彩的锤垫材有硬木、杂木板、白棕绳、旧钢丝绳等，盘于上桩帽盖下，柴油锤垫一般采用硬木块。桩头垫材多用松木板、草垫、草纸等，用以保护桩头和降低打桩应力。国外很注重打桩用的衬垫，也有不少研究，发展种类很多，除木材外，还有石棉制品，酚醛层压树脂，合成纤维等。桩的衬垫在经过反复锤击之后，木材会发硬烧焦，失去弹性缓冲作用，须及时更换。尤其是桩帽因此而歪斜时，不可迁就现状而不更换处理，否则会因小失大把桩头打碎。桩帽是锤击沉桩不可缺少的设备，套在桩头用以稳正桩头，均匀传递锤击力。桩帽大小要适当，其内径应大于桩径（边）5～10cm,如桩帽小，卡桩大紧，则在打入过程中，桩身会产生扭矩扭矩破坏，太松容易引起偏心锤击，一旦发生歪斜而继续锤击，桩头就会被打碎。（9）停打桩标准与最后贯入度。锤击法沉桩，在设计图纸上一般都标有对桩的入土深度和最后贯入度的要求。由于地质土有的地区较多变或提供的资料与实际有差异，尤其在砂土中，有时就很难使设计中的两项要求同时达到，因此，《地基与基础工程施工及验收规范》第条规定停打标准如下：桩尖位于坚硬、硬塑的粘土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩层等土层时，以续篇度控制为主，桩尖进入持力层深度和桩尖标高可作参考；贯入度已达到而桩尖标高未达到时，应继续锤击3阵，其每阵10击的的平均贯入度不应大于规定的数值；桩尖位于其他软土层时，以桩尖设计标高控制为主，贯入度可做参考；打桩时如控制指标已符合要求，而其他指标与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理；贯入度应通过试验确定，反映或做打桩试验与有关单位共同确定。贯入度大小，能够反映土质的情况，与桩的承载力有一定的关系，但并不是绝对的关系，因为影响贯入度的因素很多，除桩型、锤型、桩身材料强度、桩群密度、打桩顺序等外，施工工艺、施工操作的影响也很大。高层建筑桩基的桩顶一般埋置深度很深，上海地区最深已达到4层地下室，桩顶标高深于地面以下19cm以上。现行的施工工艺都是采用送桩法送入地下的。由于送桩使整个桩身存在不连续面，锤击能量损失大，冲击力传递速率减小。如果操作马虎、不认真、不规范，场地不平，且桩锤、送桩杆、桩三者又不在同一轴线上，产生偏心锤击，或者送桩杆长细比大、刚度小，打桩能量损失更大，有时看似贯入度已经很小了，实际上并没有真实反映土质的强度，可能是一种假象。送桩过程中能量会损失多少，传递速率降低多少，目前尚未见到科学的测定资料。根据一些工程施工实际观察统计，在相同条件下，送桩和不送桩两者的锤击数和最后贯入度之间的差别是相当明显的。某工程打500mm×500mm断面的混凝土方桩，下节19m，上节18m，电焊接桩，送桩深13m，D62锤，桩尖标高-45m，对同一个桩基的4根进行了统计，3根桩用送桩杆送入地面以下13m，另一根增加一节混凝土桩，接头用电焊连接，代替送桩，桩尖标高一致。四根桩送桩的锤击数和最后贯入度相差甚大；见表1-18表1-18送桩法对锤击数与贯入度的统计表桩号送桩总锤击数（次次）最后贯入度（ccm/10击击）说明A437887.3不送桩，加长一节节A429850.2送桩法A4011284.0送桩法A448786.45送桩法由表可见，A43号桩的锤击数分别比用送桩法的A42号桩少25%，比A40号桩少43.15%，比A44号桩少11.42%，而贯入度与A42相关大35.5倍，与A40相比大0.83倍，与A44相近。此外，还可以看出，这组试打桩的规律性较差，尤其是A42号桩，这说明操作上存在诸多不稳定因素，有时用最后贯入度来判定桩停打与否，有可能失误。首先，量测量入度时往往很难规范操作。《地基与基础工程施工及验收规范》（GBJ-202-83）第条件出规定：a.锤的落距符合规定；b.桩帽和弹性垫层等正常；c.锤击没有偏心；d.桩顶没有破坏或破坏处已凿平。其次，砂性土打桩远比粘性土打桩复杂，它与桩的密度、打桩入土数量、打桩频率等有很大的关系，有些工程甚至到后期桩都无法打到设计深度，看似贯入度已经很小了，但承载力不一定与之成比例提高。再其次，打桩操作中桩身垂直度影响很大，如果插桩不直，多节桩连接质量差，入土难度就会增加许多。如果打桩要穿过较厚的夹砂层或者设计桩尖须进入较深的的砂层持力层，那么为避免施工时造成更大困难或浪费桩，一般宜先在现场进行一定数量的试打桩。试打桩根据地质资料选择在有代表性的位置，认真做好打桩记录，按规范测量最后贯入度，为设计提供选择持力层的依据。试打桩的最后贯入度不宜定得太小，要考虑大面积桩入土后的挤密影响，一般在锤重与桩规格相配比的情况下，不送桩或送桩深度在2m以内的工程，最后贯入度3～4mm/击不算大，如果小于2mm/击，长时间拼打，常常是弊多利少，虽然能获得少量的贯入深度，但与打桩消耗的能量和桩的损坏程度相比较得不偿失。一旦桩身因锤击次数多，出现疲劳破坏或折断，则会造成质量事故或隐患。送桩超深在５m以上的工程，考虑送桩过程中的能量损失，可以视实际情况定得小一点，但也不宜小于2mm／击。在施工中，常会发生桩打不到设计标高等问题，设计也施工对停打标准也常产生不同意见。当桩的人士深度相关很大时，应该认真分析地质资料或重新进行钻探，查明地质上的原因。施工方面，应该检查设备良好情况，柴油打桩锤是否正常运转，操作是否规范。排除上述因素后。在保证质量的前提下，可以参考下列原因制定停打标准：桩尖进入持力层且保证最小入土深度。总锤击数已达到或超过试打桩的锤击数或商定的总锤击数。锤重与桩规格、材质强度相配比的情况下，最后2m锤击数达到或超过试打桩最后2m的锤击数或统计若干已打入桩的平均数。最后10击贯入度达到试打桩的要求。异常情况。沉桩过程中若出现以下异常现象，要及时汇报处理。①锤击沉桩，贯入度突变；②桩身出现明显的倾斜移位；③桩顶发生破碎，桩身裂缝扩大；④静力压桩阻力骤减或骤增；⑤多节桩接头破坏和错断。2．打钢管桩我国在软土地基中大规模使用钢管桩做桩基础，始于70年代末“宝钢”建设工程。钢管桩具有材料强度高，承载能力大，开口桩挤土影响比实心混凝土预制桩小，穿硬土能力强，自重轻，运输方便等优点。近几年上海市区不少高层建筑基础中都使用了钢管桩。但钢管桩材料价格贵，施工费用高，故一般工程的造价上还难以承受，推广使用受到限制。钢管桩的桩底端形式有开口和闭口两种，建筑工程大多采用开口桩。为充分发挥钢管村的作用，提高单桩承载能力，必须提高钢管桩的端部反力，端部反力的大小取决于开口桩的闭塞效应值“a”的大小。所谓开口桩闭塞效应是指桩端正面反力加管内土塞内摩阻力与闭口桩尖阻力之比。当a=1时，开口桩桩尖反力相当于闭口桩桩尖反力。据有关测试资料介绍，当开口桩桩尖进入砂土层有一定深度时，Ф500以下的小口径开口桩amax接近于1，Ф800以上的大口径开口桩amax约为0.8。“a”值的大小与持力层的土质、进入深度、口径大小等因素是有直接关系的。如果持力层是软粘土，闭塞效应就差，若是砂土层或坚硬粘土层，闭塞效应就明显。因此，钢管桩设计须选择硬土层做持力层，而且须进入一定的深度，一般是3～5D（D为桩管外径）。钢管桩设计须选择有一定厚度的管壁。壁厚应考虑单桩的允许承载力，预加腐蚀厚度和打桩应力所需的厚度。目前有的设计只考虑在长期荷载作用下的允许应力和根据“上海地基基础设计规范”规定的2mm腐蚀厚度，而对打桩所要承受的打击力则考虑不足，甚至没有考虑。当设计桩长进入埋藏很深的砂土层或硬粘土质时，桩顶需要承受很大的打击力，而打击力又受到壁厚和材料强度的制约，因此常发生桩无法继续打入的情况。桩材允许冲击力Pg的大小，可用下式表示：Pg=0.8σo·π·D·t式中，D——桩的外桩；σo——钢材屈服强度；t——钢管桩壁管可见Pg的大小，与D和t值密切相关，因此，设计、施工都要考虑钢管桩所应具有的桩壁厚度，使桩既能保证打到预定的深度，又不致被打坏。某工程设计钢管桩，要求桩尖置于60m深的粉砂层中，采用Ф5609.6桩径，壁厚9mm的开口桩，根据这种壁厚的桩，打桩只能选用冲击力4500～500kN的K45的柴油锤。由于设计时，对管壁考虑不足，打桩贯入度虽已很小，但还达不到设计深度，因为截面和壁厚已定，无法调换重一级打桩锤，只得使部分桩停在中间硬土层中。打钢管桩施工监理控制关键点：管桩材料、焊丝（条）及桩的外型尺寸，必须有出厂合格证，施工中对有怀疑或有缺陷的桩，应抽样复验。经过平整的施工场地，地基耐压力不小于250kPa，按设计图纸放好样桩，以小样桩为中心，依钢管直径用石灰划上圆圈，供钢桩插入对位用。综合桩型、桩规格、材质、地质条件选用合适的打桩锤。一般对桩锤的使用做如下规定：（1）Ф914.4钢管桩可选用K45、KB60、MH72B的柴油锤；（2）Ф609.6钢管桩可选用K35、K45的柴油锤；（3）Ф406.4钢管桩可选用K25、K35的柴油锤。对桩数多、桩距密的群桩基础及在同一场地有多种规格的桩，施工顺序应自中央向四周方向进行，遵循先长桩后短桩，先大口径后小口径，先密一疏的施工方法。钢管桩搬运堆放，应防止管体碰撞损坏，堆放场地须平整，地基良好好，排水畅通，多种规格的桩，分开堆放。不宜堆得太高，一般是Ф900桩不超过3层，Ф600桩不超过4层，Ф400桩不超过5层，桩管口设保护圈，以防损坏。现场焊接接头的焊接质量是保证质量的关键，应遵守以下几点：桩端部浮锈、油污、泥土等，焊接前须用钢刷、角向磨光机刷净磨光。经过锤击后的桩管口如有变形，须进行修整或切割才能拼接上节桩，并用仪器校正两管的垂直度。焊丝（条）使用前，须经200℃～300℃烘干2h,以降低氢气的含量。因为潮湿的焊丝，含氢量高，焊缝容易产生气孔而降低强度和韧性，经过烘干的焊丝应贮藏在150℃的恒温箱内，用时取出。遇下列情况，如无技术措施不宜施焊：风速大于10m/s；气温低于0℃；雨雪天和桩身潮湿。因为风速大，会使自保护气体和电弧火焰产生不稳定的不良影响降低电焊质量，所以不设置防风遮蔽装置是不宜施焊的。气温低一般焊接规程规定是不宜烧焊的，但如果在母材焊接部位100mm长度内预热到36℃～50℃，则纵然气温低于-15℃也可施焊。下节桩上口的位置应高出地面0.8～1.0m，以便焊工操作。下节桩上口须安设内衬环。内衬环要与桩管内壁贴紧，同时要点焊固定，然后套上上节桩进行焊接。焊接操作应遵守有关规范和表1-19的规定。表1-19直桩的坡口形状及焊接规定焊接层数焊接电流（A）电压（V）速度（cm/miin）1400-47026-3025-302400-47026-3030-301400-45026-3025-302400