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。依據使用樁錘和成樁工藝不同 ,分為錘擊沉管灌注樁、振動(沖擊)沉管灌注樁、靜壓沉管灌注樁和沉管夯擴灌注樁等。
這類灌注樁是将帶有樁尖的鋼管沉入土中 ,造成樁孔 ,然後放入鋼筋籠、澆築混凝土 ,最後拔出鋼管 ,形成所需的灌注樁 。
預制樁靴
活瓣式樁尖
沉管灌注樁主要施工過程
鋼筋混凝土預制樁靴:預埋樁尖→樁機就位→對準樁位,校正垂直度→沉入套管→檢查孔深,直至符合設計要求深度→放入鋼筋骨架→澆注混凝土→拔管。
活瓣式樁尖:安放樁機→樁靴活瓣閉合→對準樁位,校正垂直度→沉入套管→檢查孔深,直至複合設計要求深度→入鋼筋骨架→樁靴活瓣打開,澆築混凝土→拔管。
(1)錘擊沉管灌注樁
用落錘或蒸汽錘,将帶活瓣的樁尖或鋼筋混凝土預制樁靴的鋼管打入土中,然後邊澆築混凝土邊拔樁管成
錘擊沉管灌注樁流程示意圖
(a)就位;(b)沉入套管;(c)開始澆築混凝土;(d)邊拔管、邊錘擊、邊繼續澆築混凝土;(e)下鋼筋籠,繼續澆築混凝土;(f)成樁
施工方法分為單打法、複打法和反插法。
單打法,即一次拔管法。拔管時,先振動5~10s,再開始拔樁管,拔管時應邊振邊拔,每提升0.5~1.0m,振5~10s,再拔管0.5m,再振5~10s,如此反複進行直至地面。
複打法,即在同一樁孔内進行兩次單打,或根據需要進行局部複打。
反插法,先振動再拔管,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,且宜采用預制樁尖;反插法及複打法可用于飽和土層。
錘擊沉管灌注樁的一般規定:
①錘擊沉管灌注樁施工應根據土質情況和荷載要求,分别選用單打法、複打法或反插法。
② 沉管至設計标高後,應立即檢查和處理樁管内的進泥、進水和吞樁尖等情況,并立即灌注混凝土;
③當樁身配置局部長度鋼筋籠時,第一次灌注混凝土應先灌至籠底标高,然後放置鋼筋籠,再灌至樁頂标高。第一次拔管高度應以能容納第二次灌入的混凝土量為限,不應拔得過高。
④拔管速度應保持均勻,在管底未拔至樁頂設計标高之前,倒打和輕擊不得中斷。
⑤混凝土的充盈系數不得小于 1.0;對于充盈系數小于 1.0 的樁,應全長複打,對可能斷樁和縮頸樁,應采用局部複打。複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(沖擊)沉管灌注樁
振動、振動沖擊沉管灌注樁是利用振動樁錘(又稱激振器)振動沖擊錘将樁管沉入土中 ,然後灌注混凝土而成。
這兩種灌注樁與錘擊沉管灌注樁相比 ,更适合于稍密及中密的砂土地基施工。振動沉管灌注樁和振動沖擊沉管樁的施工工藝完全相同 ,隻是前者用振動錘沉樁 ,後者用振動帶沖擊的樁錘沉樁。
振動沉管灌注樁流程示意圖
(a)就位;(b)振動沉管;(c)開始澆築混凝土;(d)邊拔管、邊錘擊、邊繼續澆築混凝土;(e)下鋼筋籠,繼續澆築混凝土,成樁
1—振動錘;2—加壓減振彈簧;3—加料口;4—樁管;5—活瓣樁尖;6—上料鬥;7—混凝土樁;8—短鋼筋骨架。
振動(沖擊)沉管灌注樁的一般規定:
①樁管内灌滿混凝土後,應先振動 5~10s,再開始拔管,應邊振邊拔,每拔出 0.5~1.0m,停拔,振動 5~10s;如此反複,直至樁管全部拔出;
②在一般土層内,拔管速度用活瓣樁尖時宜慢,用預制樁尖時可适當加快;
③振動(沖擊)沉管灌注樁反插法施工時,
a.樁管灌滿混凝土後,先振動再拔管,每次拔管高度 0.5~1.0m,反插深度 0.3~0.5m;在拔管過程中,應分段添加混凝土,保持管内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,拔管速度應小于 0.5m/min;
b.在距樁尖處 1.5m 範圍内,宜多次反插以擴大樁端部斷面;
c.穿過淤泥夾層時,應減慢拔管速度,并減少拔管高度和反插深度,在流動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應力管樁和錘擊沉管灌注樁兩者的優點後,采用改進的液壓靜力壓樁機進行抱壓式施工,将帶樁尖的鋼套管壓入土中,然後放置鋼筋籠并澆築混凝土成樁。
(5)内夯沉管灌注樁施工
内夯沉管灌注樁在錘擊沉管灌注樁的基礎上,增加1根内夯管, 按照一定的施工采用夯擴的方式将樁端現澆混凝土擴成大頭形。
當采用外管與内夯管結合錘擊沉管進行夯壓、擴底、擴徑時,内夯管應比外管短 100mm,内夯管底端可采用閉口平底或閉口錐底。
外管封底可采用幹硬性混凝土、無水混凝土配料,經夯擊形成阻水、阻泥管塞,其高度可為 100mm。當内外管間不會發生間隙湧水、湧泥時,亦可不采用上述封底措施。
樁身混凝土宜分段灌注;拔管時内夯管和樁錘應施壓于外管中的混凝土頂面,邊壓邊拔。
其施工流程大緻如下 : ①将護筒沉到設計标高;②填入幹硬性混凝土; ③提外護筒, 錘擊内夯管擠壓幹硬性混凝土形成擴大頭; ④重複步驟 ②③ ; ⑤放置鋼筋籠; ⑥澆注樁身混凝土, 拔出護筒成樁。
樁端夯擴頭平均直徑可按下列公式估算:
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