理论教育 预制桩的沉桩施工:锤击沉桩方法及桩架选择

预制桩的沉桩施工:锤击沉桩方法及桩架选择

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)锤击沉桩施工锤击沉桩是利用桩锤的冲击动能使桩沉入土中的方法,是预制桩最常用的沉桩方法。锤击沉桩的特点是施工速度快、机械化程度高、适用范围广。这种桩架适用于各种预制桩和灌注桩施工。履带式桩架的性能比多功能桩架灵活,移动方便,适用范围更广,可适用于各种预制桩及灌注桩施工。否则由于地面高低不平,不仅使桩机移动困难、降低沉桩生产率,而且难以保证就位后的桩机稳定和入土的桩身垂直,以致影响沉桩质量。

预制桩的沉桩施工:锤击沉桩方法及桩架选择

(一)锤击沉桩施工

锤击沉桩是利用桩锤的冲击动能使桩沉入土中的方法,是预制桩最常用的沉桩方法。锤击沉桩的特点是施工速度快、机械化程度高、适用范围广。但施工时会产生噪声、振动及挤压土体等公害,不适宜在医院、居民区、行政机关办公区等附近施工,夜间施工也有所限制。

1.打桩机械及其选择

打桩所用机械设备主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。

(1)桩锤

桩锤的作用是对桩施加冲击力,将桩打入土中。桩锤的类型有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、液压锤等。

①落锤

落锤也称为自落锤,一般是生铁铸成的,锤重一般为5~20 kN。轻型落锤可用人力拉升,一般是用卷扬机来提升,利用脱钩装置或松开卷扬机刹车放落,使桩锤自由落到桩头上,如此反复锤击,桩便逐渐被打入土中。落锤构造简单,可随意调整落距,但打桩效率低,对桩损伤较大,现已比较少使用。

②单动汽锤

单动汽锤是利用蒸汽或压缩空气压力将锤头上举,然后由锤的自重向下冲击沉桩。单动汽锤锤重为30~150kN,冲击力大,打桩速度比落锤快,每分钟锤击60~80次,适用于各种桩在各类土层中施工。

③双动汽锤

双动汽锤是利用蒸汽或压缩空气的压力将锤上举及下冲,增加夯击能量。所以,双动汽锤的冲击力更大,频率更快,每分钟可锤击100~200次,锤重为6~60 kN,适用于打各种桩并能用于打水下桩、斜桩和拔桩。

④柴油锤

柴油锤可分为导杆式、活塞式和管式三类。柴油锤是利用燃油爆炸推动活塞往复运动进行锤击打桩。柴油锤使用方便,不需外部动力设备,是应用较多的一种桩锤。但在过软的土中由于贯入度过大,燃油不能爆发,桩锤不能反跳,因此,会使工作循环中断。柴油锤锤重为22~150kN,每分钟锤击40~80次。

⑤液压锤

液压锤是一种新型的桩锤,它是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱,令其往返实现夯击作用,将桩沉入土中。液压锤具有低噪声、无油烟、能耗省、冲击频率高、沉桩效果好等优点,并能用于水下打桩,是一种理想的冲击式打桩设备。

总之,桩锤的类型应根据工程地质条件、施工现场情况、机具设备条件及工作方式和工作效率等条件来选择。

桩锤类型确定后,关键是确定锤重,一般是锤比桩重较合适。锤击沉桩时,为防止桩受过大冲击应力而损坏,应力求选用重锤低击。施工中可根据地质条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等决定,也可根据施工经验确定。

(2)桩架

桩架的作用是支持桩身和桩锤,将桩吊到打桩位置并在打入过程中引导桩的方向,保证桩锤能沿着要求的方向冲击。

选择桩架时,应考虑桩锤的类型、桩的长度、施工地点等因素。桩架的高度应为桩长、桩锤高度、桩帽厚度、滑轮组高度的总和,此外,应留1~2 m高度作为桩锤的伸缩余量。

常用桩架形式有滚筒式桩架、多功能桩架和履带式桩架三种。

①滚筒式桩架

滚筒式桩架行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动,其优点是结构简单、制作容易,但在平面转弯、调头方面不够灵活,操作人员较多,适用于预制桩及灌注桩施工。

②多功能桩架

多功能桩架,由立柱、斜撑、底盘、回转工作台及传动机构组成,其机动性和适应性很大,在水平方向可作360°回转。导架可以伸缩和前后倾斜,底盘下装有轮子,可在轨道上行走。这种桩架适用于各种预制桩和灌注桩施工。其缺点是机构庞大、现场组装和拆迁较麻烦。

③履带式桩架

履带式桩架以履带式起重机为底盘,增加立柱和斜撑组成。履带式桩架的性能比多功能桩架灵活,移动方便,适用范围更广,可适用于各种预制桩及灌注桩施工。

(3)动力装置

动力设备包括驱动桩锤用的动力设施,如卷扬机、锅炉空气压缩机和管道、绳索、滑轮等。

打桩机的动力装置,主要根据所选的桩锤性质而定。选用蒸汽锤,则需配备蒸汽锅炉;选用压缩空气来驱动,则需考虑电动机内燃机的空气压缩机;选用电源作动力,则应考虑变压器容量和位置、电缆规格及长度、现场供电情况等。

2.打桩前的准备工作

(1)处理障碍

打桩前,应认真处理高空、地上和地下障碍物,如地下管线、旧有基础、树木杂草等。此外,打桩前应对现场周围(一般10 m以内)的建筑物做全面检查,如有危房或危险构筑物,必须予以加固,不然由于打桩振动,可能造成倒塌。

(2)平整场地

在建筑物基线以外4~6 m范围内的整个区域或桩机进出场地及移动路线上,应做适当平整压实,并做适当坡度,保证场地排水良好。否则由于地面高低不平,不仅使桩机移动困难、降低沉桩生产率,而且难以保证就位后的桩机稳定和入土的桩身垂直,以致影响沉桩质量。

(3)材料、机具及水电准备

桩机进场后,按施工顺序铺设轨道,选定位置架设桩机和设备,接通水、电源进行试机,并移桩机至桩位,力求桩架平稳垂直。

(4)进行打桩试验

沉桩前应作数量不少于两根桩的打桩工艺试验,用以了解桩的贯入度、持力层强度、桩的承载力以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等。没有打过桩的地方先打试桩是必要的,通过实践来校核拟定设计方案,确定打桩方案,保证质量措施和打桩技术要求,因此试桩必须细致地进行,根据地质勘探钻孔资料选择桩位,以能代表工程所处的地质条件,打试桩时,要做好详细的试桩记录,画出各土层深度、打入各土层的锤击次数,最后精确的测量贯入度。

(5)确定打桩顺序

打桩时,由于桩对土体的挤密作用,先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变位或被垂直挤拔造成浮桩,而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度,造成土体隆起和挤压,截桩过大。所以群桩施工时,为了保证质量和进度,防止周围建筑物破坏,打桩前根据桩的密集程度、桩的规格、长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序。打桩顺序合理与否,影响打桩速度、打桩质量及周围环境。

打桩顺序影响挤土方向。打桩向哪个方向推进,则向哪个方向挤土。根据桩的密集程度,打桩顺序分为:由一侧向单一方向进行、由中间向两个方向进行、由中间向四周进行等。

第一种打桩顺序,打桩推进方向宜逐排改变,以免土朝一个方向挤压,而导致土壤挤压不均匀,对于同一排桩,必要时还可采用间隔跳打的方式。大面积的桩群,宜采用后两种打桩顺序,以免土壤受到严重挤压,使桩难以打入,或使先打入的桩受挤压而倾斜。大面积的桩群,宜分成几个区域,由多台打桩机采用合理的顺序同时进行打设。

当桩的规格、埋深、长度不同时,宜按先大后小、先深后浅、先长后短的顺序施打。当桩头高出地面时,桩机宜往后退打,反之可往前顶打。

(6)设置水准点及定桩位

在沉桩现场或附近区域,应设置数量不少于两个水准点,以作抄平场地标高和检查桩的入土深度之用。根据建筑物的轴线控制桩,按设计图纸要求定出桩基础轴线和每个桩位。定桩位的方法是:在地面上用小木桩或撒白灰点标出桩位(当桩较稀时使用),或用设置龙门板拉线法定出桩位(当桩较密时使用)。其中,龙门板拉线法可避免因沉桩挤动土层而使小木桩移动,故能保证定位准确。同时也可作为在正式沉桩前,对桩的轴线和桩位进行复核之用。

3.打桩工艺流程

打桩工艺流程:桩机就位→定锤吊桩→打桩→接桩→送桩或截桩→打桩测量和记录→移桩机至下一个桩位。

(1)桩机就位

打桩机就位时,应对准桩位,保证垂直稳定,在施工中不发生倾斜、移动。

(2)定锤吊桩

打桩机就位后,先将桩锤和桩帽吊起,其锤底高度应高于桩顶,并固定在桩架上,以便进行吊桩。

吊桩是用桩架上的滑轮组和卷扬机将桩吊成垂直状态送入龙门导杆内。桩提升离地时,应用拖拉绳稳住桩的下部,以免撞击桩架和临近的桩。桩送入导杆内后要稳住桩顶,先使桩尖对准桩位、扶正桩身,然后使桩插入土中。桩就位后,在桩顶放上桩垫、套上桩帽,桩帽上放入锤垫后,降下桩锤轻轻压住桩帽。桩锤底面,桩帽上、下面和桩顶都应保持水平。桩锤、桩帽和桩身中心线应在同一直线上,尽量避免偏心。桩插入土时应校正其垂直度,偏差不超过0.5%;在桩的自重和锤重作用下,桩沉入土中一定深度而达到稳定,这时应再校正一次垂直度,即可进行打桩。

(3)打桩

打桩时应“重锤低击”,以取得良好效果。开始施打时要用小落距(一般为0.6 m左右)击打,入土一定深度(1~2 m)后再用全落距击打,这样桩尖不容易产生偏移。打混凝土管桩时,最大落距不大于1.5 m;打混凝土实心桩时,最大落距不大于0.8m。桩尖碰到孤石或硬夹层时,落距不大于0.8 m。锤击过程要连续,速度要均匀,间歇时间不要太长。打桩过程中,应经常检查打桩架的垂直度,如偏差超过1%,则应及时纠正,以免把桩打斜。应观察桩锤的回弹情况,如回弹太大,则说明桩锤太轻,不能使桩下沉,应更换重的桩锤。应随时观察贯入度的变化情况,当贯入度骤减、桩锤突然发生较大回跃,表明桩尖碰到障碍,此时应减小桩锤的落距,加快锤击;若还有这种现象,则应停止锤击,研究原因并进行处理。打桩过程中,如突然出现桩锤回弹,贯入度突增,锤击时桩弯曲、倾斜、颠动、桩顶破坏加剧等,表明桩身可能已破坏。

对于打斜的桩,应将其拔出,探明原因,排除障碍,用砂填孔后重新插入再打。若拔桩有困难,应会同有关单位研究处理,或在原桩位附近补桩。

桩的入土深度控制,对于承受轴向荷载的摩擦桩,应以标高为主,以贯入度作为参考;对于端承桩,则应以贯入度为主,以标高作为参考。这里的贯入度是指最后贯入度,即最后10击桩的平均入土深度。测量最后贯入度应在正常条件下进行,即桩顶无破坏、锤击无偏心、锤的落距符合规定、桩帽和桩垫层正常。

(4)接桩

当施工设备条件等对桩的长度有限制,而桩的设计长度又较大时,需采用多节桩段连接而成。一般混凝土预制桩接头不宜超过2个,预应力管桩接头不宜超过4个。应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中时接桩。

接头的连接方法有焊接法、浆锚法和法兰法三种。焊接法和法兰法适用于各类土层;浆锚法适用于软弱土层。

①焊接法接桩

焊接法接桩时必须对准下节桩,将桩锤降下压紧桩顶并调整垂直,节点间若有间隙,用铁片垫实焊牢;接桩时,上、下节桩的中心线偏差不得大于5 mm,节点弯曲矢高不得大于桩长的1%,且不大于20 mm;施焊前应除去节点部位预埋件及铁角的锈迹、污垢,保持清洁;焊接时,应先将四角点焊固定,再次检查位置正确后,应由两名焊工对角同时施焊以减少焊接变形;焊缝要连续、饱满,焊缝宽度、厚度应符合设计要求。

②浆锚法接桩

浆锚法接桩时首先将上节桩对准下节桩,使四根锚筋插入锚筋孔(孔径为锚筋直径的2.5倍),下落上节桩身使其结合紧密,然后上提,以锚筋不脱离锚孔为度。安好施工夹箍后,将熔化的硫黄胶泥(温度控制为145 C左右)注满锚筋孔和接桩头平面,放下上节桩并使其与下节桩紧密结合。当硫黄胶泥冷却并拆除施工夹箍后,即可继续加荷压桩。为保证硫黄胶泥接桩质量,锚筋应调直、清理干净;锚孔干净,无积水、杂物和油污等;锚孔深度与锚筋长度应吻合;接桩时接点的平面和锚筋孔内应灌满胶泥;胶泥灌注时间不得超过2 min;胶泥要做70 mm×70 mm×70 mm的试块,每班不得少于1组;相接时上下桩的中心线偏差不大于10 mm,节点弯曲矢高不得大于桩长的1/1000。胶泥灌注时,应随气温高低的不同中间间歇4~24 min,以达到硬化可打的目的。

③法兰法接桩

法兰法接桩主要用于混凝土管桩,由法兰盘螺栓组成,接桩速度快,但法兰盘制作工艺较复杂,用钢量大。法兰接头主要要求相接桩端的相顶面平服,这样传力才能均匀。有误差时应设法垫沥青纸或石棉板使其达到平服,然后用低碳钢螺栓把两端扣紧连接,对称地将螺帽逐步拧紧并焊死螺帽。法兰盘和螺栓外露部分涂上防锈漆或防锈沥青胶泥,即可继续沉桩。

(5)送桩或截桩

当桩顶标高较低,需送桩入土时,应用钢制送桩器放于桩顶上,锤击送桩器将桩送入土中。送桩时送桩器的中心线与桩身中心线一致方能进行送桩。送桩器下端宜设置桩垫,要求厚薄均匀,若桩顶不平,则可用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的桩孔应立即用碎石或黄砂回填密实。

当桩顶露出地面影响后续桩施工时,应立即截桩头;而桩顶在地面下或不影响后续桩施工时,可结合凿桩头进行。截桩头前,应测量桩顶标高,将多出部分截除。预制混凝土桩可用人工或风动工具来截除。混凝土管桩宜用人工截除。钢管桩可用长柄氧乙焕内切割器伸入管内进行粗割,使管顶高出设计标高150~200 mm,并用临时钢盖板覆盖管口,待挖土时再边挖土边拔管以确保安全,混凝土垫层浇筑后再进行钢管桩的精割。

(6)打桩测量和记录

打桩是隐蔽工程,必须对每根桩的施打进行测量并做好详细记录。

用落锤、单动汽锤或柴油锤打桩时,从开始就应记录桩身每下沉1 m所需的锤击数。当桩下沉接近设计标高时,则应以一定落距测其每阵(10击)的贯入度,使其达到设计承载力所要求的贯入度。(www.daowen.com)

用双动汽锤时,从开始就应记录桩身每下沉1 m所需的锤击时间,以观察其沉入速度。当桩下沉接近设计标高时,则应测量每分钟下沉值。

打桩时要注意测量桩顶水平标高,可用水准仪进行测量。

4.打桩工程质量要求

打桩工程质量要求包括两个方面,一是最后贯入度或标高符合设计要求;二是桩的偏差应在允许范围内。

打桩的贯入度或标高按下列原则控制:

第一,桩尖位于坚硬、硬塑的黏性土、碎石土、中密度以上的砂土或风化岩等土层时,以贯入度控制为主,以桩尖进入持力层深度或桩尖标高作为参考。

第二,贯入度已达到设计要求而桩尖标高未达到时,应继续锤击三阵,每阵(10击)的平均贯入度不应大于规定数值。

第三,桩尖位于其他软土层时,以桩尖设计标高控制为主,贯入度可作为参考。

第四,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。

第五,贯入度应通过试桩确定,或做打桩试验、与有关单位确定。

混凝土预制桩打设后,桩的垂直度偏差应不大于桩位允许偏差,应符合规定。按标高控制的桩,桩顶标高的允许偏差为-50~+100 mm。

(二)静力压桩施工

静力压桩是借助专用桩架自重及桩架上的压重,通过卷扬机滑轮组或液压系统施加压力在桩顶或桩身上,桩在自重和静压力作用下被逐节压入土中的一种沉桩法。其优点是无噪声、无振动、无冲击力、施工压力小;可减少振动对地基和相邻建筑物的影响;桩顶不易损坏;沉桩精度高;可节省材料、降低成本,特别适合软土地基和城市中施工。

1.压桩设备

静力压桩机有顶压式、箍压式和前压式三种类型。

第一,顶压式压桩机压桩时开动卷扬机,逐步将加压钢丝绳滑轮收紧,通过活动压梁将整个桩机身重和配重加在桩顶上,打桩压入土中。这种桩机通常可自行插桩就位,施工简单,但由于受压桩高度的限制,桩长一般限为12~15 m。对于长桩,需分节制作和压桩。

第二,箍压式压桩机为全液压操纵,行走机构为新型液压步履机,前后左右可自由行走,还可做任何角度的回转,以电动液压油泵为动力,最大压桩力可达12 000 kN,配有起重装置,可自行完成桩的起吊、就位、接桩和配重装卸。它是利用液压夹持装置抱夹桩身,再垂直将桩压入土中,可不受压桩高度的限制。

第三,前压式压桩机是一种新型压桩机,其行走机构有步履式和履带式。最大压桩力可达1 500 kN。可自行插桩就位,可作360°回转,压桩高度可达20 m,有利于减少接桩工作。另外,这种压桩机不受桩架底盘的限制,适宜于靠近邻近建筑物处沉桩。

2.压桩施工工艺

静压预制桩施工工艺流程为:场地清理和处理→测量定位→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→压桩→接桩→送桩(或截桩)。

(1)场地清理和处理

清除施工区域内地上、地下的障碍物。平整、压实场地并铺10 cm厚道磕。若场地土质松软时,应对地表土加以处理(如碾压、铺毛石垫层等),以防压桩机沉陷。

(2)测量定位

按图纸布置进行测量放线,确定出桩基轴线和每一个桩位,桩位中心打上小木桩或短钢筋并做明显标志。如在软弱场地施工,由于压桩机行走会挤走桩位标志,故在压桩机就位后要重新测定或复核桩位。

(3)压桩机就位

压桩机就位是利用行走装置完成的,它由横向行走(短船行走)装置、纵向行走(长船行走)装置和回转装置组成。

(4)吊桩、插桩

桩用起重机吊运或汽车运至压桩机附近,再利用压桩机身设置的起重机,可将桩吊入夹持器中,进行对位插桩。

(5)桩身对中调直

液压步履式压桩机是通过起动横向和纵向行走油缸将桩尖对准桩位的;开动夹持油缸和压桩油缸,将桩夹紧并压入土中1.0 m左右后停止压桩,检查调整桩的垂直度,保证第一节桩垂直是确保压桩质量的关键。

(6)压桩

压桩应连续进行,中间间歇时间不宜过长。在压桩时要记录桩入土深度和压力表读数的关系,以判断桩的质量。当压力表突然上升或下降时,应认真分析,判断是否遇到障碍或发生断桩等情况。

(7)接桩

当一节桩压至桩顶离地面0.5~1.0 m时开始接桩。要保证接桩质量,同时应尽量缩短接桩时间,以防止桩身与土体固结,造成压桩困难。

(8)送桩(或截桩)

当桩顶设计标高低于地面或桩顶接近地面而压桩力尚未达到规定值时,应用送桩器进行送桩。当桩顶高出地面而压桩力已达到规定值时,为便于后续压桩和桩机移位,应进行截桩。

终止压桩的条件:对纯摩擦桩,终压时以设计桩长为控制条件。对于长度大于21m的端承摩擦型静压桩,应以控制设计桩长为主,终压力值作为参考;对于设计承载力较高的桩,终压力值宜尽量接近压桩机满载值。对于长度为14~21m的静压桩,应以终压力达到满载值为终压控制条件;对于桩周围土质较差且设计承载力较高的桩,宜复压1~2次为佳。对长度小于14 m的桩,宜连续多次复压。

(三)其他沉桩方法

1.振动沉桩施工

振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的振动力,通过桩身使土颗粒受迫振动,使其改变排列组织,产生收缩和位移,这样桩表面与土层间的摩擦力就减少,桩在自重和振动力共同作用下沉入土中。

振动沉桩设备简单,不需要其他辅助设备,重量轻、体积小、搬运方便、费用低、工效高,适用于在黏土、松散砂土及黄土和软土中沉桩,更适用于打钢板桩,同时借助起重设备可以拔桩。

振动桩锤分为三种,即超高频振动锤、中高频振动锤和低频振动锤。超高频振动锤的振动频率为50~100 Hz,与桩体自振频率一致而产生共振。桩振动对土体产生急速冲击,可大大减少摩擦力,以最小的功率、最快的速度打桩,可使振动对周围环境的影响减至最小。该种振动锤适合于城市中心施工。中高频振动锤的振动频率为20~60 Hz,适用于松散冲积层、松散及中密的砂石层施工。低频振动锤适用于施打大管径柱,多用于桥梁码头工程,缺点是振幅大、产生噪音大,可采用以下方法来减少噪声:第一,紧急制动法,即停振时使马达反转制动,使其在极短时间内越过与土层的共振域;第二,采用钻振结合法,即先钻孔后沉桩,噪音可降低到75 dB以下;第三,采用射水振动联合法。

振动沉桩器施工时,夹桩器必须夹紧桩头,避免滑动,否则影响沉桩效率,损坏机具。沉桩时,应保证振动箱与桩身在同一垂直线上,当遇有中密以上细砂、粉砂或其他硬夹层时,若厚度在lm以上,则可能发生沉入时间过长或穿不过现象,应会同设计部门共同研究解决。振动沉桩施工应控制最后三次振动,每次5 min或10 min,以每分钟平均贯入度满足设计要求为准,摩擦桩以桩尖进入持力层深度为准。

2.射水沉桩施工

射水沉桩法往往与锤击(或振动)法同时使用。在砂夹卵石层或坚硬土层中,一般以射水为主,锤击或振动为辅;在粉质黏土或黏土中,一般以锤击或振动为主,射水为辅,并控制射水时间和水量。水压与流量根据地质条件、沉桩机具、沉桩深度和射水管直径、数目等因素确定,通常在沉桩施工前经过试桩选定。

下沉空心桩一般将射水管安装在桩内部进行射水,当下沉较深或土层较密实时,可用锤击或振动配合射水;下沉实心桩将射水管对称装在桩身两侧,并可沿桩身上下自由移动,以便在任何高度上射水冲土。

吊插桩时要注意及时引送射水管,防止拉断或脱落;桩插正立稳后,压上桩帽桩锤,开始时桩主要靠自重下沉,用较小水压控制桩身缓慢下沉,并注意控制和校正桩身垂直度。下沉渐趋缓慢时,可开锤轻击,沉至一定深度(8~10 m)已能保持桩身垂直度后,可逐步加大水压和锤的冲击动能。无论采取何种射水施工方法,在沉至距设计标高1~1.5 m时,应停止射水,拔出射水管,用锤击或振动沉桩至设计深度,以保证桩的承载力。

(四)预制桩施工时对周围环境的影响及预防措施

预制桩施工时对环境、邻近建筑及地下管线的不利影响主要表现在打桩噪声、振动及土体挤压等问题。

1.噪声影响及防护

打桩噪声不仅对施工人员产生危害,而且往往造成社会性噪声危害。根据我国工业企业噪声标准规定:凡新建、扩建、改建企业允许噪声85 dB;凡原有企业暂时达不到标准者,对大于90 dB的噪声污染,都要采取改进措施。

对于打桩施工噪声,一般可采取以下几种防护措施。

(1)声源控制防护

如锤击法沉桩可按桩型和地基条件选用冲击能量相当的低噪声冲击锤;振动法沉桩选用超高频振动锤和高速微振振动锤;也可采用预钻孔辅助沉桩法、振动掘削辅助沉桩法、水冲辅助沉桩法等方法。同时,可改进桩帽及采用噪声衬垫材料来降低噪声。柴油锤沉桩时,可用桩锤式或整体式消声罩装置将桩锤封隔起来。在居民密集区还可采用噪声小的液压锤施工。

(2)遮挡防护

在打桩区和受声区之间设置遮挡壁可增大噪声传播回折路线,并能发挥消声效果,减少噪声。通常情况下,遮挡壁高度不宜超过声源高度和受声区控制高度,一般在15 m左右较经济合理。

(3)控制打桩时间

午休及夜间尽量停止打桩,以减少打桩噪声对周围的影响,确保周围居民正常的生活和休息。

2.振动影响及防护

沉桩时产生的振动波会对邻近的建筑物、地下结构和管线造成危害。振动的危害程度取决于桩锤锤击能量、锤击频率、土质情况、离沉桩区的距离等。可采用以下防护措施:选择低振动的桩锤(如液压锤等);打桩时采用特殊缓冲器;采用预钻孔、水冲法、静压法相结合的沉桩工艺;开挖防震沟或设遮断减振壁;采用重锤低击,暴露地下管线等。

3.土体挤压影响及防护

预制桩打设过程中对土体产生挤压,使施工区域周围的地基产生不均匀隆起,如地坪隆起、建筑物墙体开裂等,严重时会危及建筑物的安全,导致路面管线断裂,造成重大事故。为减少挤土影响,可采取以下几种防护措施。

(1)预钻孔沉桩法

实践表明,预钻孔沉桩法可明显改善挤土效应,地基土可减少30%~50%、超孔隙水压力值减少40%~50%,并可减少对已沉入桩的挤推及上浮,也有利于减少对周围环境的影响。一般预钻孔直径取桩径的70%左右,深度宜为桩长的1/3~1/2,且应随钻随打。

(2)合理安排打桩顺序和工艺

合理安排沉桩顺序、控制打桩速度、采用重锤轻击以及先开挖基坑后打桩等措施,对减少挤土影响有明显效果。

(3)采用排水措施降低超孔隙水压力

可采用井点降水,设袋装砂桩、砂井、塑料排水板等措施,加快土中孔隙水的排泄,降低超孔隙水压力,以减少土体挤压的影响。一般袋装砂井直径为70~80 mm、间距为1~1.5 m、井深10~12 m。

(4)设防挤防震沟

一般防挤防震沟宽度为0.5~0.8 m,深度宜超过被保护的附近管线和基础埋深,但要采取相应措施,以防止沉桩时引起沟壁坍塌。

(5)设置防挤防渗墙

在打桩区域外围打钢板桩、地下连续墙或水泥搅拌桩等,可有效限制沉桩引起的变位及超孔隙水压力对邻近建筑的影响。为节约造价,可结合基坑围护结构统一考虑。

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