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1、个人资料整理仅限参考 锤 击 桩 工 法 一、工作原理与特点 . 2 二、适用范围 2FU3o0RQ4v3 三、施工工艺 3FU3o0RQ4v3 四、施工及操作要点 4 FU3o0RQ4v3 五、施工机具 5 FU3o0RQ4v3 六、劳动组织 7FU3o0RQ4v3 七、质量要求 12FU3o0RQ4v3 八、施工安全注意事项 13FU3o0RQ4v3 九、经济效益分析 14 FU3o0RQ4v3 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
2、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 有一席之地。 FU3o0RQ4v3 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
3、驱动力,引起锤头跳动夯击桩顶。 FU3o0RQ4v3 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。 FU3o0RQ4v3 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
4、要求分别选用。 FU3o0RQ4v3 个人资料整理仅限参考 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。 FU3o0RQ4v3 (3)起锤轻压或锤击 , 在两台经纬仪的校核下 , 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 ,
5、用同样方法吊起上节桩 , 与 下 3.1 锤击桩工艺流程图FU3o0RQ4v3 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 拔出送桩器,填盖桩孔 否 是 是 个人资料整理仅限参考 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
6、出送桩器。 FU3o0RQ4v3 (7)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0.2 0.3MPa以上即可满足要求。当原地基的 承载能力低于 0.2 0.3MPa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。 FU3o0RQ4v3 (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
7、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。FU3o0RQ4v3 (5)合理安排沉桩流水 , 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。 FU3o0RQ4v3 (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
8、通横向裂缝或较长的纵向 裂缝, 则应将该桩剔除不用。 FU3o0RQ4v3 (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。 FU3o0RQ4v3 (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0 O C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。 (
9、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 。FU3o0RQ4v3 个人资料整理仅限参考 (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
10、送桩器上作出深度标记, 将桩送至设计标 高。FU3o0RQ4v3 (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。FU3o0RQ4v3 (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 ;FU3o0RQ4v3 贯入度已满足要求 , 而桩尖未到达标高时 , 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
11、, 必要时施工控制 贯入度应通过实验与有关单位会商确定。 FU3o0RQ4v3 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。 FU3o0RQ4v3 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
12、桩架IPD 系列 DH系列 PD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 个人资料整理仅限参考 4 电 焊 机BX1-500- 2F 2 台电焊接桩 5 气割设备1 套切割角钢等 6 经 纬 仪J2 2 台定桩位、校正桩垂直度 7 水 准 仪DS3 1 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)
13、; 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、规格和技术性能见表5.1.1 。FU3o0RQ4v3 (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
14、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。FU3o0RQ4v3 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
15、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 个人资料整理仅限参考 5.1.2 。FU3o0RQ4v3 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7 7 砂一般进 入深度 (m) 1.0 1.0- 1.5 1.5- 2.0 2- 25 1.0- 1.5 1.0- 1.5 1.5- 2.0 2.0- 2.5 2.0- 3.0 2.5- 3.5 3.5-5.0 土桩尖可 达标准 击数 N 20- 25 20- 30 30-40 40- 50 25- 35 35- 45 40- 50 45- 50 50 50 50 个人资料整理仅限参考 值
16、 软 质 桩 尖 可 进 强 风 化 0.5 0.5-1 0.8- 1.3 0.5- 1.0 0.5- 1.5 1.0- 1.5 1.5- 2.5 2-3 2.5- 3.0 3.0-4.0 岩 石 入 深 度 (m) 中 等 风 化 表层0.2- 0.4 表层表 层 0.5 0.5- 1 1- 1.5 1.5-2 2-2.5 锤的常用 控制贯入 度(cm/10 击) 3-5 3-5 3-5 3-5 2-3 3-4 3-5 3-5 4-8 4-8 5-10 设计单桩 极限承载 力(KN) 900- 1500 1500 - 3000 2500- 4000 3500- 5000 1500 - 300
17、0 2500 4000 3000 5000 4000 8000 5000 9000 7000 11000 10000 16000 适宜的桩 重(t) 1.5 - 3.5 2.5 - 5.5 2.5- 6.5 3.5- 8.0 2.5- 6.0 3.0 - 7.0 3.5 - 8.0 5.0- 10.0 6.0- 12.0 7.0- 15.0 10.0- 40.0 注:本表仅供选锤参考,不能作为确定贯入度和承载力有依据。 个人资料整理仅限参考 常用三点支撑式履带打桩架( 主机)技术性能 表 5.2.1 生 主机 操 作 传 动 主 机 回 转 行 驶主 机 额 定 发动卷扬 速 度(m/min)
18、 主 机 尺 寸(mm) 作 业 时 最 大 产 型号 方 式 方 式 爬 坡 速 度 速 度质 量 输 出 机转 速 主卷扬 筒 副卷 扬筒 导 杆 卷 扬 筒 总 总宽 度 总 高 度 履带 扩 回 转 厂能 力 ) (r/min ) (km/h) (kg) 功 率 (KW ) (r/mi n) 提 升 时 下 降 时 提 升 时 下 降 时 提 升 时 下 降 时 长 度 作 业 时 运 输 时 作 业 时 运 输 时 张 后 宽 度 (mm) 半 径 (mm) 石 川 岛 建 机 IPD85 IPD95 IPD105 液 压 液 压 液 压 液 压 液 压 液 压 22 22 22 3
19、.5 3.5 3.5 0.7- 1.2 0.7- 1.2 0.8- 1.4 119 119 119 2100 2100 2100 27-54 27-54 30-60 27- 54 27- 54 30- 60 27- 54 27- 54 30- 60 27- 54 27- 54 30- 60 628 3 628 3 628 3 520 0 520 0 520 0 330 0 330 0 330 0 5170 6625 6625 4220 4220 4300 3650 3650 3650 日 本 车 辆 制 造 DHP-70 DH408- 95M DH508- 105M DH608- 120M 液
20、 压 液 压 液 压 液 液 压 液 压 液 压 液 22 22 22 16.7 3.5 3.3 2.4 2.9 1.4 1.1 1.0 0.8 2800 0 3610 0 3800 0 4420 92 114 114 136 2000 2000 2000 2000 32.5- 65 33-66 33-66 30-60 32.5 -65 33- 66 33- 66 30- 32.5 -65 33- 66 33- 66 30- 32.5 -65 33- 66 33- 66 30- 48 48 48 48 647 0 716 0 716 0 784 401 0 531 4 531 4 531 33
21、0 0 330 0 330 0 330 5034 6684 6684 7280 330 5 325 0 325 0 329 4010 4153 4380 4500 3980 5282 5263 5340 个人资料整理仅限参考 压压0 60 60 60 3 4 0 9 神 户 钢 制 所 80P 85PII 110P 液 压 液 压 液 压 机 械 机 械 液 压 18 18 18 2.8- 4.1 2.8- 4.3 2.9 0.77 0.68 0.44- 0.87 3600 0 3130 0 3820 0 77 96 112 1600 1800 2000 46-50 32-45 45-59 1
22、8- 28 20- 28 28- 36 32- 45 45- 59 自由 下落 45 59 47- 65 41- 54 30-43 自由 下落 679 5 728 5 760 5 500 0 500 0 500 0 330 0 330 0 332 0 5560 5590 5650 340 0 343 6 345 0 3960 3960 4400 4300 4800 4795 日 立 建 机 PD80 PD90 PD100 液 压 液 压 液 压 液 压 液 压 液 压 22 22 22 3.3 3.1 2.7 1.0 1.0 0.8 4130 0 4000 0 4000 0 90 97 112
23、 2000 2000 2000 27-54 26-52 30-60 27- 54 26- 52 30- 60 26- 52 26- 52 39 40 45 39 40 45 680 5 739 0 724 5 401 0 401 0 430 0 330 0 330 0 330 0 5650 6360 6775 327 0 327 0 330 0 4010 4010 4300 4290 4850 4500 国 产 DJU- 95AH 液 压 液 压 22 2.5 0.6- 1.2 3700 0 118 26-52 26- 52 26- 52 26- 52 48 48 700 0 330 0 33
24、0 0 个人资料整理仅限参考 七、质量要求 (一) 主要标准 (1)桩位允许偏差 (如表 7.1.1 所示) 预制桩( 钢桩)位置允许偏差 表 7.1.1 个人资料整理仅限参考 序 号项目允许偏差 1 2 3 4 单排或双排条形桩基 (1) 垂直于条形桩基纵轴方 向 (2) 平行于条形桩基纵轴方 向 桩数为 13 根桩基中的桩 桩数为 416 根桩基中的桩 桩数大于 16 根桩基中的桩 (1) 最外边的桩 (2) 中间桩 100 150 100 1/3 桩径或 1/3 边长 1/3 桩径或 1/3 边长 1/2 桩径或 1/2 边长 (2)桩垂直度 : 偏差0.5%,设计桩长。 (3)桩顶标高
25、 : 以侧壁摩阻力为主的桩 , 桩顶标高控制为 -5 +10cm;以 端承力为主的桩 , 桩顶标高以贯入度控制为主, 标高控制为辅。如贯入度 已达到而桩端标高未达到时,一般按最后三阵(每阵 10 击)的贯入度不 大于 38cm/10击标准要求施工。FU3o0RQ4v3 ( 二) 桩的检测 (1)桩的静载实验 一级建筑桩基和地质条件复杂、桩的施工质量或确定单桩竖向承载 力的可靠性低、桩数多的二级建筑桩基,在工程桩施工前应用静载实验 对工程单桩竖向承载力进行检测。检测数量不宜小于桩数的1% ,且不 宜小于 3 根。FU3o0RQ4v3 (2)桩基动测 未进行单桩静载实验的一级、二级建筑桩基及三级建
26、筑桩基,基坑 开挖后均可采用动测法进行桩基检测,以判断桩身质量的完整性及单桩 承载力是否达到设计要求。FU3o0RQ4v3 八、施工安全注意事项 ( 一) 当使用筒式柴油锤施工时,需注意以下操作要点 : (1)桩锤起动前 , 应注意使桩锤 , 桩帽和桩在同一轴线上 , 防止偏心打 桩。 (2)在打桩过程中 , 应有专人责任拉好曲臂上的控制绳, 如出现意外情 况方可紧急停锤。 (3)冲击部分起跳高度严禁超过2.5m。 (4)当最终贯入度每 10 击小于或等于 2mm 时, 应立即停打。 (5)打桩过程中 , 严禁任何人进入离桩轴线4m半径范围内。 (6)初打时应关闭供油泵的油门,使锤冷打。当桩贯
27、入度小于10cm/ 击时,方可逐渐开启油门。 个人资料整理仅限参考 (7)打桩过程中应注意观察冲击部分的润滑油是否从油孔中泄出。下 活塞的润滑油应每隔15 分钟注入一次最长间隔时间不应超过30 分钟。 FU3o0RQ4v3 (8)在吊桩、套送桩、跑架子时,桩锤一定要作好保险,吊桩作业 时,龙门前 (即下风) 严禁站人。 ( 二) 三点支撑式履带打桩架安全操作要点: (1)打桩架行走、回转及提升桩锤不得同时进行。 (2)打桩架严禁偏心吊装。正前方吊桩,其水平距离对于混凝土预制 桩不得大于 4m,对于钢管桩不得大于7m 。FU3o0RQ4v3 (3)当风速超过 15m/s 时,应停止作业并将桩锤下
28、到最低位置; 当风速 超过 30m/s 时应将导杆放倒。 (4)作业区内架空输电线路距导杆的距离不得小于5m 。 (5)桩架带锤行走时 , 必须将桩锤放至最低位置。 (6)施打斜桩时 , 严禁导杆后仰使桩架回转及行走。 (7)严禁桩架在斜坡上回转。 (8)吊桩“千斤”中发现10 丝以上断裂时,应及时更换,严禁继续 使用。 九、经济效益分析 (一)锤击预制桩与钻孔灌注桩经济比较 锤击桩在基础工程中的应用,其经济效益很明显。以上海汇丽花园 工地为例 , 该建筑物位于上海闹市区武宁路- 长寿路口 , 一幢为 28 层的 办公楼 ,一幢为 24层的住宅楼 , 再加上 6 层的裙房。现根据地质报告就 锤
29、击预制桩和钻孔灌注柱两者经济指标分析如表9.1.1 所示。FU3o0RQ4v3 两种桩型经济指标表 表 9.1.1 拟 建 物 桩 型 桩 径 (mm) 桩 长 (m) 桩 尖 标 高 (m) 桩尖入 -1 层 深度 (m) 单桩垂 直承载 力 (KN./ 根) 桩 数 ( 根) 市场单 方造价 (元) 总造价 ( 万元) 28层 办 预制 桩 450*4 50 32.0 - 34.16 3.7 1760 204 1300 171.85 公楼 灌注 桩 850 30.0 - 32.16 1.7 1890 190 1100 355.61 24层 住 预制 桩 450*4 50 32.0 - 34
30、.03 1.0 1600 173 1300 145.74 宅楼灌注 650 33.0 -2.0 1490 186 1100 223.93 个人资料整理仅限参考 桩35.03 6 层预制 桩 450*4 50 32.0 - 34.03 1.0 1600 93 1300 78.34 裙房灌注 桩 650 33.0 -35.3 2.0 1490 100 1100 120.39 通过表分析可知 , 如考虑市区预制桩施工环保措施费及施工监测费 用 15 万元, 采用锤击预制桩总造价为410.89 万元, 采用钻孔灌注桩总造 价为 699.93 万元, 比锤击预制桩总造价多289.04 万元。由此可见 ,
31、 汇丽 花园桩基工程采用锤击预制桩, 其经济效益是明显的。FU3o0RQ4v3 一般说来 , 由于锤击桩施工噪声大及挤土效应给周围环境带来的危 害限制了它在市区的施工。但是由于其造价低、工期短, 因而在郊区的 工程建设中日益得到推广。FU3o0RQ4v3 (二)预应力空心桩与钢管桩经济比较 上海虹桥宾馆位于上海市长宁区,由地质报告可知 , 桩基持力层为第 层暗绿色粉质粘土 , 埋深达 64m,且其上存在厚 3.5m 砂质粉土层 ( 遍布 2/3 平面范围 ), 静力静探比贯入阻力大于10MPa, 普通预制桩很难穿过 , 故选用预应力空心桩 , 断面为 500500mm 。为了检验沉桩的可能性进行 了试桩与动测实验。实验结果证明了预应力空心桩具有良好的贯入性能 和抗裂性以及抗冲击疲劳的能力,完全能适应软土地区超长桩的沉桩要 求。FU3o0RQ4v3 与虹桥宾馆在同一地基上的姐妹楼-银河宾馆 , 由于环境条件所 限, 为避免挤土影响而采用钢管时, 基础造价增加了几百万元。一般说来, 预应力桩的造价约为钢管桩的20% 30% 。FU3o0RQ4v3 申明: 所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途。
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