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1、振動沉管灌筑樁施工方案振動沉管灌筑樁系用振動沉樁機將帶有活瓣式樁尖或鋼筋混凝土樁預制樁靴的樁管（上部開有加料口），利用振動錘產生的垂直定向振動和錘、樁管自重及卷揚機通過鋼絲繩施加的拉力，對樁管進行加壓，使樁管沉入土中，然后邊向樁管內灌筑混凝土，邊振邊拔出樁管，使混凝土留在土中而成樁。其工藝特點是：能適應復雜地層；能用小樁管打出大截面樁（一般單打法的樁截面比樁管擴大30%；復打法可擴大80%；反插法可擴大50%左右），使有較高的承載力；對砂土，可減輕或消除地層的地震液化性能；有套管護壁，可防止坍孔、縮孔、斷樁，樁質量可靠；對附近建筑物的振動影響以及噪聲對環境的干擾都比常規打樁機小；能沉能拔，施工2、速度快，效率高，操作簡便，安全，同時費用比較低，比預制樁可降低工程造價30%左右。但由于振動會使土體受到擾動，會大大降低地基強度，因此，當為軟粘土或淤泥及淤泥質土時，土體至少需養護30d；砂層或硬土層需養護15d，才能恢復地基強度。適用于在一般粘性土、淤泥、淤泥質土、粉土、濕陷性黃土，稍密及松散的砂土及填土中使用；但在堅硬砂土、碎石土及有硬夾層的土層中，因易損壞樁尖，不宜采用。1工藝原理振動錘（激振器）本身是一個大振動器，箱體內裝有兩根軸，齒輪和偏心塊在同一箱體內，以同一速度相向旋轉，偏心塊旋轉時產生離心力（激振力），當旋轉至水平位置時離心力抵消，旋轉至垂直位置時，則離心力疊加，產生垂直方向的3、高頻率往復振動，土體受到樁管傳來的強迫振動后，內摩擦力減弱，強度降低；當強迫振動頻率與土體的自振頻率相同時，土體結構局部便因共振而引起破壞，在樁管自重和卷揚機加壓作用下，使樁管緩慢沉入土中，并擠壓、振密樁周一定范圍內的土層；同時在拔管時，因機械振動作用，又振密灌筑在樁孔內的混凝土，使其與鋼筋籠、樁端及樁周土緊密接觸，以保證足夠的成樁直徑和成樁質量。2機具設備與材料要求主要機具設備包括：DZ60或DZ90型振動錘、DJB25型步履式樁架、卷揚機、加壓裝置、樁管、樁尖或鋼筋混凝土預制樁靴等。樁管直徑為220370mm、長1028m。常用振動沉樁錘的技術性能見表1和表2，配套機具設備有：下料斗、1t4、機動翻斗車、J1-400型混凝土攪拌機、鋼筋加工機械、交流電焊機（32kVA）、氧割裝置等。電動振動錘的技術性能 表1型號電機功率（kW）偏心力矩（Nm）偏心軸轉速（r/min）激振力（kN）空載振幅（mm）容許拔樁力（kN）樁錘全高（mm）樁錘振動重力（kN）導向中心距（mm）DZ15155016660015006712530.60160022.00330DZ3030100375500150010425130.80200030.00330DZ4040133500500150013933541.00230036.00330DZ6060200750500150020950341.602700505、.00330D2909050024004001100429697552.40340070.00330DZ1201207002800400110050182883.00380090.00600DZ15015010003600400110064494783.004200110.00600DZF40Y4003180-14.525.613.51.00310034.00-注：樁錘全高不包括夾樁器和鋼絲繩懸掛式隔振裝里；樁錘重量不包括夾樁器和配重。振動錘用DJ型打樁架技術性能 表2項目DJ20J型DJ25J型DJB25型DJB60型沉樁最大深度（m）20252026沉樁最大直徑（m）400500500606、0最大加壓力（kN）100160-最大拔樁力（kN）200300250350配用振動錘最大功率（kW）4060立柱允許前傾最大角度（）101059立柱允許后傾最大角度（）5553主卷揚機最大牽引力（kN）3050-主卷揚機功率（kW）1117-外形尺寸（長寬高）（m）9.610251010309.87.024.513.56.135重量（不包括錘）（t）17.5203060注：DJ20J、DJ25J型由浙江振中機械廠生產；DJB25、DJB60型由甘肅蘭州建筑通用機械總廠生產。混凝土材料：混凝土強度等級不低于C15。水泥用強度等級32.5或42.5普通水泥；碎石或卵石粒徑不大于40mm，含泥量小7、于3%；砂用中、粗砂，含泥量小于5%，混凝土坍落度為810cm。3施工工藝方法要點（1）振動沉管灌筑樁成樁工藝如圖1。成樁過程為：樁機就位：將樁管對準樁位中心，樁尖活瓣合攏，放松卷揚機鋼繩，利用振動機及樁管自重，把樁尖壓入土中；沉管：開動振動箱，樁管即在強迫振動下迅速沉入土中。沉管過程中，應經常探測管內有無水或泥漿，如發現水或泥漿較多，應拔出樁管，用砂回填樁孔后重新沉管；如發現地下水和泥漿進人套管，一般在沉入前先灌入1m高左右的混凝土或砂漿，封住活瓣樁尖縫隙，然后再繼續沉入。沉管時，為了適應不同土質條件，常用加壓方法來調整土的自振頻率，樁尖壓力改變可利用卷揚機把樁架的部分重量傳到樁管上加壓，并8、根據樁管沉入速度，隨時調整離合器，防止樁架抬起發生事故；上料：樁管沉到設計標高后，停止振動，用上料斗將混凝土灌入樁管內，混凝土一般應灌滿樁管或略高于地面；拔管：開始拔管時，應先啟動振動箱片刻，再開動卷揚機拔樁管。用活瓣樁尖時宜慢，用預制樁尖時可適當加快；在軟弱土層中，宜控制在0.60.8m/min并用吊砣探測得樁尖活瓣確已張開，混凝土已從樁管中流出以后，方可繼續抽拔樁管，邊振邊拔，樁管內的混凝土被振實而留在土中成樁，拔管速度應控制在1.21.5m/min。圖1 振動沉管灌筑樁成樁工藝（a）樁機就位；（b）沉管；（c）上料；（d）拔出樁管；（e）在樁頂部混凝土內插入短鋼筋并灌滿棍凝土1-振動錘；9、2-加壓減振彈簧；3-加料口；4-樁管；5-活瓣樁尖；6-上料斗；7-混凝土樁；8-短鋼筋骨架（2）拔管方法根據承載力的不同要求，可分別采用以下方法：1）單打法，即一次拔管。拔管時，先振動510s，再開始拔樁管，應邊振邊拔，每提升0.5m停拔，振510s后再拔管0.5m,再振510s，如此反復進行直至地面。2）復打法。在同一樁孔內進行兩次單打，或根據需要進行局部復打。成樁后的樁身混凝土頂面標高應不低于設計標高500mm。全長復打樁的入土深度宜接近原樁長，局部復打應超過斷樁或縮頸區1m以上。全長復打時，第一次澆筑混凝土應達到自然地面。復打施工必須在第一次澆筑的混凝土初凝之前完成，應隨拔管隨清除粘10、在管壁上和散落在地面上的泥土，同時前后兩次沉管的軸線必須重合。3）反插法。先振動再拔管，每提升0.51.0m,再把樁管下沉0.30.5m（且不宜大于活瓣樁尖長度的2/3），在拔管過程中分段添加混凝土，使管內混凝土面始終不低于地表面，或高于地下水位1.01.5m以上，如此反復進行直至地面。反插次數按設計要求進行，并應嚴格控制拔管速度不得大于0.5m/min。在樁尖的1.5m范圍內，宜多次反插以擴大端部截面。在淤泥層中，清除混凝土縮頸，或混凝土澆筑量不足，以及設計有特殊要求時，宜用此法；但在堅硬土層中易損壞樁尖，不宜采用。（3）在拔管過程中，樁管內的混凝土應至少保持2m高或不低于地面，可用吊砣探測11、，不足時及時補灌，以防混凝土中斷形成縮頸。每根樁的混凝土灌筑量，應保證達到制成后樁的平均截面積與樁管端部截面積的比值不小于1.1。（4）當樁管內混凝土澆至鋼筋籠底部時，應從樁管內插入鋼筋籠或短筋，繼續澆筑混凝土。當混凝土灌至樁頂，混凝土在樁管內的高度應大于樁孔深度；當樁尖距地面6080cm時停振，利用余振將樁管拔出。同時混凝土澆筑高度應超過樁頂設計標高0.5m，適時修整樁頂，鑿去浮漿后，應確保樁頂設計標高及混凝土質量。（5）振動灌筑樁的中心距不宜小于樁管外徑的4倍，相鄰的樁施工時，其間隔時間不得超過水泥的初凝時間，中途停頓時，應將樁管在停頓前先沉入土中，或待已完成的鄰樁混凝土達到設計強度等級的12、50%方可施工；樁距小于3.5d（d樁直徑）時，應跳打施工。（6）遇有地下水，在樁管尚未沉入地下水位時，即應在樁管內灌入1.5m高的封底混凝土，然后樁管再沉至要求的深度。（7）對于某些密實度大，低壓縮性，且土質較硬的粘土，一般的振動沉拔樁機難于把樁管沉入設計標高。遇此情況，可用螺旋鉆配合，先用螺旋鉆鉆去部分較硬的土層，以減少樁管的端頭阻力，然后再用振動沉管的施工工藝，將樁管沉入設計標高。這樣形成“半鉆半打”工藝。根據實踐，樁的承載力與全振動沉管灌筑樁相近，同時可擴大已有設備的能力，減少擠土和對鄰近建構筑物的振動影響。4施工常遇問題及預防處理方法（表3）振動沉管灌筑樁施工常遇問題及預防、處理方法13、 表3名稱、現象產生原因預防措施與處理方法縮頸（瓶頸）（澆筑混凝土后的樁身局部直徑小于設計尺寸）1在地下水位以下或飽和淤泥或淤泥質土中沉樁管時，土受強制擾動擠壓，土中水和空氣未能很快擴散，局部產生孔隙壓力，當套管拔出時，混凝土強度尚低，把部分樁體擠成縮頸2在流塑淤泥質土中，由于下套管產生的振動作用，使混凝土不能順利地灌入，被淤泥質土填充進來，而造成縮頸3樁身間距過小，施工時受鄰樁擠壓4拔管速度過快，混凝土來不及下落，而被泥土填充5混凝土過于干硬或和易性差，拔管時對混凝土產生摩擦力或管內混凝土量過少，混凝土出管的擴散性差，而造成縮頸施工時每次向樁管內盡量多裝混凝土，借其自重抵消樁身所受的孔隙水壓14、力，一般使管內混凝土高于地面或地下水位1.01.5m，使之有一定的擴散力；樁間距過小，宜用跳打法施工；沉樁應采取“慢抽密擊（振）”；樁拔管速度不得大于0.81.0m/min；樁身混凝土應用和易性好的低流動性混凝土澆筑樁輕度縮頸，可采用反插法，每次拔管高度以1.0m為宜；局部縮頸宜采用半復打法；樁身多段縮頸宜采用復打法施工斷樁、樁身混凝土坍塌（樁身局部殘缺夾有泥土，或樁身的某一部位混凝土坍塌，上部被土填充）1樁下部遇軟弱土層，樁成型后，還未達到初凝強度時，在軟硬不同的兩層土中振動下沉套管，由于振動對兩層土的波速不一樣，產生了剪切力把樁剪斷2拔管時速度過快，混凝土尚未流出套管，周圍的土迅速回縮，形15、成斷樁3在流態的淤泥質土中，孔壁不能自立，澆筑混凝土時，混凝土密度大于流態淤泥質土，造成混凝土在該層中坍塌4樁中心距過近，打鄰樁時受擠壓（水平力及抽管上拔力）斷裂，混凝土終凝不久，受振動和外力擾動采用跳打法施工，跳打應在相鄰成形的樁達到設計強度的60%以上進行；認真控制拔管速度，一般以1.21.5m/min為宜；對于松散性和流態淤泥質土，不宜多振，以邊振邊拔為宜已出現斷樁，采用復打法解決；在流態的淤泥質土中出現樁身混凝土坍塌時，盡可能不采用套管護壁灌筑樁；控制樁中心距大于3.5倍樁直徑；混凝土終凝不久避免振動和擾動；樁中心過近，可采用跳打或控制時間的方法拒落（灌完混凝土后拔管時，混凝土不從管底16、部流出，拔至一定高度后，才流出管外，造成樁的下部無混凝土或混凝土不密實）1在低壓縮性粉質粘土層中打拔管樁，灌完混凝土開始拔管時，活瓣樁尖被周圍的土包圍壓住而打不開，使混凝土無法流出而造成拒落2在有地下水的情況下，封底混凝土過干，套管下沉時間較長，在管底形成“塞子”堵住管口，使混凝土無法流出3預制樁頭混凝土質量較差，強度不夠，沉管時樁頭被擠入套管內阻塞混凝土下落根據工程和地質條件，合理選擇樁長，盡量使樁不進入低壓縮性土層；嚴格檢查預制樁頭的強度和規格，防止樁尖在施工時壓入樁管；在有地下水的情況下，混凝土封底不要過干，套管下沉不要過長，套管沉至設計要求后，應用浮標測量預制樁尖是否進入樁管，如樁尖進17、入樁管，應拔出處理，澆筑混凝土后，拔管時應用浮標經常觀測測量，檢查混凝土是否有阻塞情況；已出現拒落，可在拒落部位采用翻插法處理樁身夾泥（樁身混凝土內存在泥夾層，使樁身截面減小或隔斷）1在飽和淤泥質土層中施工，拔管速度過快，混凝土骨料粒徑過大，坍落度過小，混凝土還未流出管外，土即涌入樁身，造成樁身夾泥2采用翻插法時，翻插深度太大，翻插時活瓣向外張開，使孔壁周圍的泥擠進樁身，造成樁身夾泥3采用復打法時，套管上的泥土未清理干凈，而帶入樁身混凝土內在飽和淤泥質土層中施工，注意控制拔管速度和混凝土骨料粒徑（30mm）、坍落度（57cm），拔管速度以0.81.0m/min較合適；混凝土應攪拌均勻，和易性要18、好，拔管時隨時用浮標測量，觀察樁身混凝土灌入量，發現樁徑減小時，應采取措施；采用翻插法時，翻插深度不宜超過活瓣長度的2/3；復打時，在復打前應把套管上的泥土清除干凈樁身下沉（樁成形后，在相鄰樁位下沉套管時，樁頂的混凝土，鋼筋或鋼筋籠下沉）1新澆筑的混凝土處于流塑狀態，由于相鄰樁沉入套管時的振動影響，混凝土骨料自重沉實，造成樁頂混凝土下沉，土塌入混凝土內2鋼筋的密度比混凝土大，受振動作用，使鋼筋或鋼筋籠沉入混凝土在樁頂部分采用較干硬性混凝土；鋼筋或鋼筋籠放入混凝土后，上部用鋼管將鋼筋或鋼筋籠架起，支在孔壁上，可防止相鄰樁振動時下沉；指定專人鏟去樁頂雜物、浮漿，重新補足混凝土超量（澆筑混凝土時，混19、凝土的用量比正常情況下大一倍以上）1在飽和淤泥質軟土中成樁，土受到擾動，強度大大降低，由于混凝土對土壁側壓力作用，而使土壁壓縮，樁身擴大2地下遇有土洞、墳坑、溶洞、下水道、枯井、防空洞等洞穴在飽和淤泥質軟土層中成樁；宜先打試驗樁，如發現混凝土用量過大，應與設計單位研究改用其他樁型；施工前應通過釬探了解工程范圍內的地下洞穴情況，如發現洞穴，預先挖開或鉆孔，進行填塞處理，再行施工樁達不到最終控制要求（樁管下沉沉不到設計要求的深度）1遇有較厚的硬夾層或大塊孤石、混凝土塊等地下障礙物2實際持力層標高起伏較大，超過施工機械能力，樁錘選擇太小或太大，使樁沉不到或沉過要求的控制標高3振動沉樁機的振動參數（如20、激振力、振幅、頻率等）選擇不合適，或因振動壓力不夠而使套管沉不下去4套管細長比過大，剛度較差，在沉管過程中，產生彈性彎曲而使錘擊或振動能量減弱，不能傳至樁尖處認真勘察工程范圍內的地下硬夾層及埋設物情況，遇有難以穿透的硬夾層，應用鉆機鉆透，或將地下障礙物清除干凈；根據工程地質條件，選用合適的沉樁機械和振動參數，沉樁時，如因正壓力不夠而沉不下去時可用加配重或加壓的辦法來增加正壓力；錘擊沉管時，如錘擊能力不夠，可更換大一級的錘；套管應有一定的剛度，細長比不宜大于40樁尖進水、進泥砂（套管活瓣處涌水或泥砂進入樁管內）1地下涌水量大，水壓大2沉樁時間過長3樁尖活瓣縫隙大或樁尖被打壞地下涌水量大時，樁管應21、用0.5m高水泥砂漿封底，再灌1m高混凝土，然后沉入；少量進水（20cm）可在灌第一槽棍凝土酌減用水量處理；沉樁時間不要過長；樁尖損壞，不密合，可將樁管拔出，樁尖活瓣修復改正后，將孔回填，重新沉入吊腳樁（樁下部混凝土不密實或脫空，形成空腔）1樁尖活瓣受土壓實，抽管至一定高度才張開2混凝土干硬，和易性差，下落不密實，形成空隙3預制樁尖被打碎縮入樁管內泥砂與水擠入管中為防止活瓣不張開，可采取“密振慢抽”方法，開始拔管50cm，可將樁管反擂幾下，然后再正常拔管；混凝土應保持良好和易性，坍落度應不小于57cm；嚴格檢查預制樁尖的強度和規格，防止樁尖打碎或壓入樁管 核工業志誠建設工程總公司云南省煙草公司22、普洱市公司煙葉科技中心建設工程項目部2011年10月22日振動沉拔樁機安全技術交底1作業人員必須熟悉樁機構造、性能和安全操作知識，遵守安全操作規程和安全生產十大紀律。 2施工現場應平整壓實，坡度不大于1%，地耐力不小于83kPa，在基坑和圍堰內打樁，要配備足夠的排水設備，保證電源供電容量符合規定，啟動時電壓降不得超過額定電壓的10%。 3現場電源電線、電箱拉接應正確牢靠，三相五線和保險絲均符合規范要求，接地電阻值應小于4，觸電保護器靈敏有效，并有防雨措施。 4作業前應測定電機絕緣電阻不得小于0.5m。電線無老化、破皮、漏電現象，電源和液壓控制系統儀表指示正常靈敏。 5檢查振動錘、減振器與連接螺23、栓螺母的緊固性，不準在螺栓松動或缺少的狀態下啟動。 6檢查每根傳動帶的松緊程度，進行調整，超過張緊輪轉調整量時，應更換。 7檢查振子箱中的油位應在規定范圍內，不得在缺油或超油位狀態下啟動。 8檢查樁錘夾具并進行試夾，無鋼板墊時不得試夾。當夾具上夾齒的磨損超過規定時，應予更換或拆下補焊。使用液壓夾具時系統的壓力應正常，無泄漏，操縱桿件靈活，制動安全可靠。 9用吊車懸掛振動錘時，吊鉤應有保險裝置，振動錘懸掛鋼架的耳環上，必須裝有保險鋼絲繩。 10啟動振動錘時，應監視啟動電流、電壓，一次啟動時間不超過10s，啟動困難時應查明原因，排除故障后，才能繼續啟動。啟動后，應待電流降到正常值才能轉到運轉位置。24、嚴禁雨天在無防雨設施時啟動。 11振動錘啟動運轉后，必須等待振幅達到有關的技術性能規定，才能作業。 12夾具夾樁后，操作人員應監視油壓表，壓力保持在規定范圍內，才能進行沉、拔樁。 13在沉樁中不能取下吊樁鋼絲繩，拔樁時應在樁上拴好吊裝鋼絲繩后，才能松開夾具。 14沉樁時，應保持導軌與樁的垂直度，偏斜不能超過2。 15作業中，如果電流急劇上升時，應停止運轉，排除故障后，才能繼續作業。 16樁機行走、回轉、對樁位時必須有專人指揮。 17吊振動錘、吊料、吊樁、行走和回轉等動作，嚴禁兩個以上動作同時進行。 18振動沉、拔樁時，禁止任何人在機架下面站立停留或通行。 19由偏心塊激振的打樁機，應先調好偏心25、塊，檢查各部位聯接情況是否安全，并清除箱內余物后，才能試車。 20在作業中，應保持振動錘減振裝置各磨擦部位的潤滑良好。 21振動拔樁時，應垂直向上，邊振邊拔。當樁尖距地面剩12m時，應立即停止振動，用起重機起拔。 22振動打樁機沉箱上的電纜接頭，應注意經常檢查絕緣是否良好，在無松脫。通過道口的電纜必須用套管埋入土中。 23振動沉樁加壓時，司機應隨時注意是否正常，前輪離地時應立即減去加壓，防止反繞鋼絲繩，加壓輪或輪軸折斷。 24裝拆套管或在沉箱上作業時，必須切斷沉箱的電源。 25遇雷、雨、雪、霧和風速六級以上惡劣氣候時，應停止作業。風速超過七級時，應將樁機迎風向停置，將樁管沉入土中3m以下或將振動錘放到地面，并增加纜風繩。必要時，應將樁架放倒。樁機必須采取防雷措施，遇雷電時，人員必須遠離樁機。暴風雨后，必須進行一次全面檢查。 26作業后，應將樁管沉入土中3m以下，或將振動錘放到地面，切斷樁機的電源，使全部制動生效，長期停機時，應將樁機停放在堅實平整的地面上，振動錘必須落下墊起，并采取防雨措施。 27作業后，必須拉閘切斷電源，鎖好開關箱，并用防雨布將操縱箱遮蓋好。核工業志誠建設工程總公司云南省煙草公司普洱市公司煙葉科技中心建設工程項目部2011年10月22日