振动沉管灌筑桩

振动沉管灌筑桩振动沉管灌筑桩系用振动沉桩机将带有活瓣式桩尖或钢筋混凝土桩预制桩靴的桩管（上部开有加料口），利用振动锤产生的垂直定向振动和锤、桩管自重及卷扬机通过钢丝绳施加的拉力，对桩管进行加压，使桩管沉入土中，然后边向桩管内灌筑混凝土，边振边拔出桩管，使混凝土留在土中而成桩。其工艺特点是：能适应复杂地层；能用小桩管打出大截面桩（一般单打法的桩截面比桩管扩大30%；复打法可扩大80%；反插法可扩大50%左右），使有较高的承载力；对砂土，可减轻或消除地层的地震液化性能；有套管护壁，可防止坍孔、缩孔、断桩，桩质量可靠；对附近建筑物的振动影响以及噪声对环境的干扰都比常规打桩机小；能沉能拔，施工速度快，效率高，操作简便，安全，同时费用比较低，比预制桩可降低工程造价30%左右。但由于振动会使土体受到扰动，会大大降低地基强度，因此，当为软粘土或淤泥及淤泥质土时，土体至少需养护30d；砂层或硬土层需养护15d，才能恢复地基强度。适用于在一般粘性土、淤泥、淤泥质土、粉土、湿陷性黄土，稍密及松散的砂土及填土中使用；但在坚硬砂土、碎石土及有硬夹层的土层中，因易损坏桩尖，不宜采用。1．工艺原理振动锤（激振器）本身是一个大振动器，箱体内装有两根轴，齿轮和偏心块在同一箱体内，以同一速度相向旋转，偏心块旋转时产生离心力（激振力），当旋转至水平位置时离心力抵消，旋转至垂直位置时，则离心力叠加，产生垂直方向的高频率往复振动，土体受到桩管传来的强迫振动后，内摩擦力减弱，强度降低；当强迫振动频率与土体的自振频率相同时，土体结构局部便因共振而引起破坏，在桩管自重和卷扬机加压作用下，使桩管缓慢沉入土中，并挤压、振密桩周一定范围内的土层；同时在拔管时，因机械振动作用，又振密灌筑在桩孔内的混凝土，使其与钢筋笼、桩端及桩周土紧密接触，以保证足够的成桩直径和成桩质量。2．机具设备与材料要求主要机具设备包括：DZ60或DZ90型振动锤、DJB25型步履式桩架、卷扬机、加压装置、桩管、桩尖或钢筋混凝土预制桩靴等。桩管直径为220~370mm、长10~28m。常用振动沉桩锤的技术性能见表7-52和表7-57，配套机具设备有：下料斗、1t机动翻斗车、J1-400型混凝土搅拌机、钢筋加工机械、交流电焊机（32kVA）、氧割装置等。混凝土材料：混凝土强度等级不低于C15。水泥用强度等级32.5或42.5普通水泥；碎石或卵石粒径不大于40mm，含泥量小于3%；砂用中、粗砂，含泥量小于5%，混凝土坍落度为8~10cm。3．施工工艺方法要点（1）振动沉管灌筑桩成桩工艺如图7-77。成桩过程为：①桩机就位：将桩管对准桩位中心，桩尖活瓣合拢，放松卷扬机钢绳，利用振动机及桩管自重，把桩尖压入土中；②沉管：开动振动箱，桩管即在强迫振动下迅速沉入土中。沉管过程中，应经常探测管内有无水或泥浆，如发现水或泥浆较多，应拔出桩管，用砂回填桩孔后重新沉管；如发现地下水和泥浆进人套管，一般在沉入前先灌入1m高左右的混凝土或砂浆，封住活瓣桩尖缝隙，然后再继续沉入。沉管时，为了适应不同土质条件，常用加压方法来调整土的自振频率，桩尖压力改变可利用卷扬机把桩架的部分重量传到桩管上加压，并根据桩管沉入速度，随时调整离合器，防止桩架抬起发生事故；③上料：桩管沉到设计标高后，停止振动，用上料斗将混凝土灌入桩管内，混凝土一般应灌满桩管或略高于地面；④拔管：开始拔管时，应先启动振动箱片刻，再开动卷扬机拔桩管。用活瓣桩尖时宜慢，用预制桩尖时可适当加快；在软弱土层中，宜控制在0.6~0.8m/min并用吊砣探测得桩尖活瓣确已张开，混凝土已从桩管中流出以后，方可继续抽拔桩管，边振边拔，桩管内的混凝土被振实而留在土中成桩，拔管速度应控制在1.2~1.5m/min。图7-77振动沉管灌筑桩成桩工艺（a）桩机就位；（b）沉管；（c）上料；（d）拔出桩管；（e）在桩顶部混凝土内插入短钢筋并灌满棍凝土1-振动锤；2-加压减振弹簧；3-加料口；4-桩管；5-活瓣桩尖；6-上料斗；7-混凝土桩；8-短钢筋骨架（2）拔管方法根据承载力的不同要求，可分别采用以下方法：1）单打法，即一次拔管。拔管时，先振动5~10s，再开始拔桩管，应边振边拔，每提升0.5m停拔，振5~10s后再拔管0.5m,再振5~10s，如此反复进行直至地面。2）复打法。在同一桩孔内进行两次单打，或根据需要进行局部复打。成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高500mm。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打应超过断桩或缩颈区1m以上。全长复打时，第一次浇筑混凝土应达到自然地面。复打施工必须在第一次浇筑的混凝土初凝之前完成，应随拔管随清除粘在管壁上和散落在地面上的泥土，同时前后两次沉管的轴线必须重合。3）反插法。先振动再拔管，每提升0.5~1.0m,再把桩管下沉0.3~0.5m（且不宜大于活瓣桩尖长度的2/3），在拔管过程中分段添加混凝土，使管内混凝土面始终不低于地表面，或高于地下水位1.0~1.5m以上，如此反复进行直至地面。反插次数按设计要求进行，并应严格控制拔管速度不得大于0.5m/min。在桩尖的1.5m范围内，宜多次反插以扩大端部截面。在淤泥层中，清除混凝土缩颈，或混凝土浇筑量不足，以及设计有特殊要求时，宜用此法；但在坚硬土层中易损坏桩尖，不宜采用。浓（拒3另）在拔管寄过程中，叫桩管内的失混凝土应唯至少保响持撑2财m续高或不低翻于地面，谊可用吊砣匠探测，不历足时及时誓补灌，以说防混凝土彼中断形成央缩颈。每汗根桩的混往凝土灌筑妨量，应保俊证达到制猪成后桩的绪平均截面愿积与桩管错端部截面霞积的比值搜不小铸于鲜1.党1牧。哨（茄4瞎）当桩管捞内混凝土际浇至钢筋斤笼底部时摆，应从桩俱管内插入秀钢筋笼或提短筋，继快续浇筑混旅凝土。当千混凝土灌渴至桩顶，辉混凝土在系桩管内的沈高度应大蒜于桩孔深预度；当桩愤尖距地侧面液60~8固0c捆m复时停振，起利用余振航将桩管拔姜出。同时绿混凝土浇址筑高度应喊超过桩顶塘设计标共高恭0.5扔m喘，适时修石整桩顶，厕凿去浮浆园后，应确析保桩顶设芦计标高及蚕混凝土质老量。克（取5丰）振动灌略筑桩的中这心距不宜欢小于桩管稻外径当的木4倚倍，相邻管的桩施工坐时，其间框隔时间不谊得超过水当泥的初凝踪时间，中尤途停顿时蚕，应将桩哈管在停顿捎前先沉入李土中，或亿待已完成遇的邻桩混忆凝土达到朋设计强度悦等级狗的论50货%刘方可施工疲；桩距小唇于闭3.5栏d绝（趟d妥—屿—府桩直径）桨时，应跳怕打施工。寺（普6则）遇有地裕下水，在物桩管尚未势沉入地下伏水位时，急即应在桩蔑管内灌贪入厘1.5姑m罩高的封底翅混凝土，涛然后桩管方再沉至要然求的深度凭。萝（虾7丽）对于某与些密实度卵大，低压异缩性，且烤土质较硬珍的粘土，脆一般的振昏动沉拔桩摧机难于把修桩管沉入构设计标高前。遇此情患况，可用速螺旋钻配巷合，先用匀螺旋钻钻幼去部分较期硬的土层辆，以减少柱桩管的端性头阻力，虎然后再用阴振动沉管麦的施工工符艺，将桩业管沉入设项计标高。蔑这样形驾成渔“蓝半钻半敬打鸦”中工艺。根继据实践，往桩的承载守力与全振杠动沉管灌材筑桩相近年，同时可开扩大已有请设备的能蔽力，减少路挤土和对腿邻近建构喉筑物的振纵动影响。教4另．施工常杏遇问题及域预防处理聚方法（得表册7-8脉7扁）抱振动（锤们击）沉管魄灌筑桩施成工常遇问召题及预防柄、处理方茧法绞吩骆表继7-87政名称、现寨象咏产生原因沃预防措施长与处理方湿法驾缩颈（瓶土颈）趋（浇筑混端凝土后的孕桩身局部设直径小于腐设计尺寸疤）惕1先．在地下曲水位以下占或饱和淤夺泥或淤泥号质土中沉军桩管时，擦土受强制巧扰动挤压划，土中水软和空气未储能很快扩浩散，局部挠产生孔隙胃压力，当障套管拔出洲时，混凝择土强度尚丰低，把部役分桩体挤伟成缩颈补2最．在流塑青淤泥质土挖中，由于罚下套管产惊生的振动班作用，使赔混凝土不验能顺利地爹灌入，被掉淤泥质土伴填充进来吸，而造成汇缩颈并3狗．桩身间智距过小，斥施工时受讲邻桩挤压抗4滤．拔管速炭度过快，宪混凝土来确不及下落侮，而被泥絮土填充芳5碧．混凝土拳过于干硬弹或和易性母差，拔管文时对混凝也土产生摩葵擦力或管懂内混凝土台量过少，景混凝土出型管的扩散励性差，而女造成缩颈削施工时每挪次向桩管辰内尽量多拨装混凝土蕉，借其自灭重抵消桩真身所受的戒孔隙水压毁力，一般徒使管内混多凝土高于瞎地面或地响下水仿位柜1.0~石1.5吴m葛，使之有洗一定的扩界散力；桩刮间距过小震，宜用跳芝打法施工班；沉桩应宵采泄取森“敬慢抽密击贿（振责）吧”妨；桩拔管箱速度不得教大幸于赢0.8~于1.0m著/mi龟n鲁；桩身混滨凝土应用茄和易性好滚的低流动照性混凝土陵浇筑完桩轻度缩弦颈，可采德用反插法撤，每次拔梁管高度让以匪1.0盾m槐为宜；局膨部缩颈宜狡采用半复商打法；桩堪身多段缩星颈宜采用巾复打法施组工僚断桩、桩拼身混凝土种坍塌阵（桩身局郊部残缺夹始有泥土，爹或桩身的协某一部位口混凝土坍观塌，上部仿被土填充海）跳1功．桩下部股遇软弱土雕层，桩成尿型后，还易未达到初络凝强度时叙，在软硬丸不同的两巴层土中振竖动下沉套漂管，由于咱振动对两球层土的波拨速不一样范，产生了枯剪切力把距桩剪断鸡2最．拔管时驳速度过快锡，混凝土柄尚未流出棵套管，周乓围的土迅里速回缩，漂形成断桩厅3牵．在流态去的淤泥质敬土中，孔更壁不能自乏立，浇筑迁混凝土时葵，混凝土召密度大于驱流态淤泥夹质土，造厕成混凝土于在该层中芳坍塌先4矩．桩中心惊距过近，玉打邻桩时倘受挤压（扭水平力及槐抽管上拔初力）断裂购，混凝土察终凝不久骂，受振动材和外力扰霉动慢采用跳打器法施工，孩跳打应在红相邻成形抓的桩达到是设计强度锈的沈60网%馒以上进行早；认真控热制拔管速挪度，一般阳以愚1.2~移1.5m览/mi累n名为宜；对辞于松散性飞和流态淤草泥质土，霸不宜多振蝇，以边振升边拔为宜揉已出现断残桩，采用究复打法解悠决；在流偿态的淤泥榨质土中出渠现桩身混铁凝土坍塌亭时，尽可哪能不采用抹套管护壁宏灌筑桩；米控制桩中绪心距大棵于仓3.材5剪倍桩直径靠；混凝土集终凝不久朋避免振动这和扰动；命桩中心过与近，可采挑用跳打或俭控制时间缩的方法熊拒落彼（灌完混贱凝土后拔经管时，混失凝土不从睁管底部流猪出，拔至念一定高度布后，才流狡出管外，云造成桩的佳下部无混渡凝土或混精凝土不密刃实）彩1朝．在低压太缩性粉质导粘土层中知打拔管桩冈，灌完混偶凝土开始滥拔管时，衣活瓣桩尖躬被周围的逆土包围压乖住而打不锯开，使混誓凝土无法滑流出而造钥成拒落败2托．在有地田下水的情庙况下，封积底混凝土骆过干，套蛙管下沉时探间较长，角在管底形云成蒙“辟塞专子跑”拴堵住管口剑，使混凝暮土无法流铜出对3贝．预制桩惰头混凝土拐质量较差足，强度不犯够，沉管注时桩头被锁挤入套管辞内阻塞混始凝土下落德根据工程棵和地质条叶件，合理丢选择桩长壳，尽量使倦桩不进入垒低压缩性导土层；严资格检查预踩制桩头的知强度和规美格，防止雄桩尖在施穗工时压入黎桩管；在圾有地下水但的情况下堡，混凝土陆封底不要酸过干，套数管下沉不紧要过长，道套管沉至园设计要求醋后，应用拘浮标测量沃预制桩尖倾是否进入禽桩管，如富桩尖进入乐桩管，应墓拔出处理乌，浇筑混貌凝土后，面拔管时应荷用浮标经仇常观测测貌量，检查旬混凝土是鞭否有阻塞寸情况；已啊出现拒落今，可在拒责落部位采涨用翻插法析处理瞎桩身夹泥投（桩身混贷凝土内存泄在泥夹层士，使桩身昼截面减小祸或隔断）类1轨．在饱和趴淤泥质土俱层中施工遭，拔管速谅度过快，味混凝土骨职料粒径过央大，坍落跃度过小，挥混凝土还哪未流出管泽外，土即乳涌入桩身辉，造成桩情身夹泥赛2恋．采用翻分插法时，血翻插深度践太大，翻饥插时活瓣袜向外张开队，使孔壁爱周围的泥如挤进桩身轨，造成桩适身夹泥此3嚷．采用复来打法时，粒套管上的拿泥土未清搏理干净，筝而带入桩寄身混凝土自内获在饱和淤弹泥质土层益中施工，飘注意控制梦拔管速度旗和混凝土圾骨料粒径曲（锦＜土30m奉m杏）、坍落麻度格（划≯口5~7c袜m浓），拔管肤速度至以丽0.8~蜂1.0m宏/mi傲n恨较合适；旗混凝土应磁搅拌均匀趁，和易性策要好，拔毒管时随时邮用浮标测格量，观察菜桩身混凝田土灌入量件，发现桩雾径减小时巡，应采取槐措施；采丑用翻插法芳时，翻插牌深度不宜钢超过活瓣血长度份的峡2/碗3膏；复打时冒，在复打钢前应把套设管上的泥眨土清除干题净乒桩身下沉披（桩成形躁后，在相姨邻桩位下售沉套管时爬，桩顶的贝混凝土，啄钢筋或钢怒筋笼下沉妖）娇1园．新浇筑狂的混凝土柱处于流塑到状态，由逝于相邻桩猎沉入套管如时的振动收影响，混姿凝土骨料裤自重沉实能，造成桩吧顶混凝土沙下沉，土输塌入混凝冤土内目2词．钢筋的派密度比混兆凝土大，索受振动作坚用，使钢戴筋或钢筋旁笼沉入混祥凝土锈在桩顶部上分采用较不干硬性混挖凝土；钢谎筋或钢筋负笼放入混他凝土后，挥上部用钢韵管将钢筋致或钢筋笼在架起，支阅在孔壁上福，可防止盗相邻桩振巨动时下沉话；指定专爹人铲去桩胳顶杂物、普浮浆，重普新补足混湾凝土疏超量敢（浇筑混赶凝土时，业混凝土的圈用量比正品常情况下砖大一倍以闷上）姥1秧．在饱和冠淤泥质软纵土中成桩捉，土受到盏扰动，强萝度大大降亡低，由于富混凝土对朵土壁侧压繁力作用，杯而使土壁俗压缩，桩粗身扩大湖2扑．地下遇腾有土洞、尽坟坑、溶裁洞、下水嘱道、枯井辽、防空洞爹等洞穴威在饱和淤符泥质软土歇层中成桩汤；宜先打哈试验桩，且如发现混钳凝土用量船过大，应钻与设计单遇位研究改早用其他桩血型；施工辨前应通过树钎探了解枣工程范围暮内的地下帆洞穴情况知，如发现祖洞穴，预繁先挖开或狂钻孔，进牢行填塞处盆理，再行偏施工涨桩达不到穷最终控制寻要求锤（桩管下演沉沉不到音设计要求叔的深度）摄1源．遇有较梳厚的硬夹痛层或大块董孤石、混嫁凝土块等著地下障碍继物速2勿．实际持肯力层标高青起伏较大响，超过施周工机械能饿力，桩锤央选择太小潮或太大，涌使桩沉不衬到或沉过势要求的控鸦制标高栏3默．振动沉颂桩机的振子动参数（微如激振力梅、振幅、帅频率等）尊选择不合雅适，或因疏振动压力瓶不够而使株套管沉不筐下去婆4折．套管细博长比过大伏，刚度较敌差，在沉祸管过程中脾，产生弹摧性弯曲而潮使锤击或图振动能量私减弱，不快能传至桩棒尖处相认真勘察糖工程范