板方桩基础在防汛墙工程中的应用

板方桩基础在防汛墙工程中的应用

上海位于长江三角洲东南附近。许多天然地基不适合直接用作重要的结构单元。然而，选择桩基，尤其是方向桩组合方案，被广泛使用。上海地区的水利设施特别是黄浦江和苏州河防汛墙工程,大多采用板方桩组合方案作为承台基础,设计桩长一般为8m~4m。在998~2000年的三年中,上海市区新建改造防汛墙45km,有26km防汛墙采用桩基础,其中前板桩、后方桩基础为23km,占桩基础的88.46%。而从上海市历年防汛墙维修统计情况来看,板方桩基础也是出问题较多的部位,因此,在防汛墙工程施工过程中,板方桩基础施工是监理控制的关键。下面结合自己的工作实践,谈谈板方桩基础工程监理要点。1桩机设备设计原则防汛墙板方桩沉入施工的事前控制要按照“监、帮、促”原则,以施工组织设计、施工方案和监理实施细则的策划、编制和评审为主线,以技术和管理措施的准备和落实为重点,特别是桩机设备和沉桩工艺最为突出。1.1基础承载性改良在选择和设计桩机作业平台时,要确保在最不利荷载条件下,作业平台和桩机的设施安全,要充分考虑作业平台的沉降,特别是不均匀沉降。如果作业区域是具有一定承载力的平坦陆地,可以对作业区域简单平整后作为桩机作业平台;如果承载力不够可以采取填土、铺砂石、钢道板、枕木等加固措施;如果作业区域为软弱粘性土地基,而且地下水位又较高,应先采用排水固结法提高地基承载能力。如果作业区域是河川、湖沼、水田、小浜、新开挖基坑等软弱地基,或是需要水上沉桩作业,可以采用钢管或型钢搭设临时栈桥作为桩机作业平台。临时栈桥设计应符合相关设计和施工规范要求,并由具有相关资质的设计或施工单位出具正式设计图纸和说明文件。1.2锤击石桩沉桩工艺目前主流沉桩工艺主要包括锤击、振动、静压三大类。锤击沉桩法施工简便、迅速,且能在沉桩过程中克服较大的贯入阻力。最大缺点是噪音、振动和对土体的挤压,使用柴油锤时产生溅油等污染。振动沉桩法噪音较小,对地基的振动影响较大,在密集建筑群中会产生挤土影响和危害。静力压桩法在环境影响限制较严时可采用。静压沉桩适用于各类土层和桩型,目前主要应用于大型桩基础工程中。根据防汛墙工程地基土软硬程度、中间土层特性、持力层深度、施工作业面、邻近地下管线及建筑物、大型设备运输进场条件等因素,板方桩沉入一般采用锤击沉桩工艺,遇有硬夹层时,还可采用植桩法、射水法、气吹法等辅助手段。根据目前主流的锤击沉桩工艺,其机具主要包括:桩锤、桩架、动力装置和辅助设备四个组成部分。桩锤又分为落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、液压锤五种,其中柴油锤在防汛墙工程中使用最为广泛。施工单位应根据工程地质条件、桩断面形状及尺寸,以重锤低击的原则,合理地选择桩锤。柴油锤总重(含起落架)与钢筋混凝土桩体(桩长20m以内)、桩帽总重的合适比值为.0~.5。如果贯入度过大,可适当减小桩锤。沉桩时如发现锤的回弹较大且经常发生,则表示桩锤太轻,锤的冲击动能不能使桩下沉,此时应更换重的桩锤。桩架的主要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,保证桩锤沿着所要求的方向冲击。按照桩机行走方式不同,常用的桩架可以分为滚筒式、履带式和多功能三种。桩架高度应按桩长+滑轮组高+桩锤高度+桩帽高度+起锤移位高度的总和另加0.5m~m的富余量计算。1.3打桩顺序的确定打桩时,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。根据对挤土效应分析和以往施工的经验,防汛墙板方桩沉入顺序包括六条原则:()先沉设板桩,后沉设方桩,即先板后方;(2)从中间向两侧沉设,即由中及外;(3)从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设,即由近及远;(4)先沉设入土深度深的桩,即由深及浅;(5)先沉设断面大的桩,即由大及小;(6)先沉设长度大的桩,即由长及短。打桩顺序确定后,还需考虑桩架是往后“退打桩”还是向前“顶打桩”。当打桩地面标高接近桩顶设计标高时,打桩后实际上每根桩还会高出地面。这是由于桩尖持力层的标高不可能完全一致。而预制桩又不能设计成各不相同的长度,因此桩顶高出地面是不可避免的。在此情况下,桩架只能采取往后退行打桩的方法。由于往后退行,不能事先将桩布置在地面,只能随打桩随运桩。如打桩后桩顶的实际标高在地面以下时,桩架则可以采取往前顶打的方法。此时只要场地允许,所有的桩都可以事先布置好,避免桩的场内二次搬运。2试桩的制作工艺板方桩正式施打前,应选择适当区段做工艺试桩。试桩期间,每次试打不能超过5根,并及时分析调整工艺,留下记录。另外,在施打前应确保预制桩的强度和龄期满足设计和规范要求方可施打。2.1拉线法标注桩位在沉桩现场或附近区域,应至少设置2个水准控制点和3个平面控制点,作为抄平场地标高、设置桩位和标尺、检查桩位和入土深度之用。鉴于测量放线的重要性,其成果必须经测量技术人员自检和施工监理人员复核通过后方可进入下道工序。现场标示桩位的方法有两种:一是当桩位分布较稀时,可以在地面上用小木桩或撒白灰点标示;二是当桩位分布较密时,应设置龙门板采取拉线法标示桩位。防汛墙板方桩的桩位一般呈直线或折线分布且分布较密,施工单位应采用龙门板拉线法标示桩位。一方面,可避免因沉桩挤动土层而使小木桩移动,从而确保桩基定位准确;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。对于板桩沉入,应在施打前检查和调整夹桩装置,以保证桩轴线符合要求,并防止板桩脱榫。打桩施工前,应在桩架或桩侧面设置标尺,以观测、控制桩的入土深度。打桩过程中,用两台经纬仪校正和监控桩机和导杆垂直度,实时监测施打桩体的桩位偏差,使用水准仪定时校核桩架和标尺的高程变化情况。如果在施打过程中发现桩体不垂直,应及时采取纠正措施。如果桩体轻微倾斜,可以在确保安全的前提下,通过移动桩架来校正。如果桩体严重倾斜时,则应该将已沉入的桩体拔出,探明原因,排除障碍,用砂石填孔后,用钢桩定位,再将桩重新沉入。如果无法将已沉入的桩体拔出,则应将桩体截断,在原桩附近再补打一桩。2.2特殊桩的施打、送桩桩锤与桩帽之间应放置垫木,以减轻桩锤对桩帽的直接冲击。垫木应采用硬杂木制作,为增加锤击次数,垫木上配置一道钢箍。桩顶垫木的弹性应适宜,如果衬垫弹性合适会使桩顶受锤击的作用时间及锤击引起的应力波波长延长,而使锤击应力值降低,从而提高打桩效率并降低桩的损率。故在施打过程中,对每一根桩均应适时更换新衬垫,并确保垫木平整均匀。为了防止由于偏打产生应力集中,而将桩头打坏,在桩头加设由扁钢焊制而成的桩帽,而且要确保桩锤、桩帽和桩身三者轴线必须重合。桩帽内孔尺寸视桩截面而定,一般不大于桩截面尺寸cm~2cm,深度为/2~/3桩的边长或直径。打桩时应尽量避免使用送桩,因送桩与预制桩的截面有差异时,会使预制桩受到较大的冲击力,还会导致预制桩入土时发生倾斜。只有当桩顶标高在地面以下、由于桩架导杆结构及桩机平台高程等原因而无法将桩直接打至设计标高,场地工作面较小而桩工机械设备能力较强时,采取送桩法沉桩。送桩竿一般采用型钢或钢管与钢板焊接而成,其长度和截面尺寸应视需要而定。用送桩打桩时,待桩打至自然地面上0.5m左右,把送桩套在桩顶上,确保桩身与送桩的纵轴线在同一垂直轴线上,用桩锤击打送桩顶部,使桩顶沉到设计标高。2.3降低落距、正常施打时、锤击以及定期执法打桩开始时,应先采用小的落距(0.5m~0.8m)作轻的锤击,使桩正常沉入土中约m~2m后,经检查桩尖不发生偏移,再逐渐增大落距至规定高度,继续锤击,直至把桩打到设计要求的深度。打桩入土的速度应均匀,连续施打,锤击间歇时间不要过长。否则由于土的固结作用,使继续打桩受阻力增大,不易打入土中。打桩过程中,如桩锤突然有较大的回弹,则表示桩尖可能遇到阻碍。此时须减小锤的落距,使桩缓慢下沉,待穿过阻碍层后,再加大落距并正常施打。如降低落距后,仍存在这种回弹现象,应停止锤击,分析原因后再行处理。打桩过程中,如桩的下沉突然增大,则表示可能遇到软土层、洞穴或桩尖、桩身已遭受破坏等。此时也应停止锤击,分析原因后再行处理。施打前,测试检查桩机的提升装置、行走装置、回转装置、变幅装置、安全装置、电器设备、操作系统、静负荷试验、动负荷试验等,正式施打前应再次确认桩机安全,并留下记录。在吊桩、套送桩竿、移动桩架时,桩锤一定要保险好。桩锤吊在桩架上端时,严禁以桩架的钢丝绳去拉、提、吊远离“龙门”的桩。严禁提升桩锤、拔“送桩竿”和移动桩架同时进行。吊桩作业时,龙门前严禁站人。高处作业人员应绑好安全带,穿软底鞋登高操作,严禁搭乘桩锤上下。当多机施工或一台运桩设备供应两台桩机用桩时,指挥联络信号必须清楚而且统一。当风力达到6级以上时,必须停止打桩作业,并将桩锤下降到最低位置,把桩架固定牢靠。在被水淹没的桩顶应安设标志和警示灯,严禁船只进入。3施工监督和后期质量控制3.1桩端贯入度控制沉桩施工的质量要求和验收标准包括两个方面:一是能否满足设计规定的贯入度或标高的要求;二是桩打入后的桩位偏差是否在施工规范允许的范围内。桩位的允许偏差应符合上海市地方标准DGJ08-90-2000《水利工程施工质量检验评定标准》的规定,桩基础轴线偏差值应≤20mm,每个桩位偏差值应≤0mm,且确保板桩不脱榫。桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或风化岩等土层时,应以贯入度控制为主,桩端进入持力层深度或桩尖标高作参考。若贯入度已达到而桩端标高未达到时,应继续锤击3阵,其每阵0击的平均贯入度不应大于规定的数值。桩端位于其它软土层时,以桩端设计标高控制为主,贯入度作参考。当地基土质变化较复杂时,采取“总锤击数控制法”和“最后5m锤击数控制法”帮助判断。上述贯入度是指最后贯入度,即施工中最后0击内桩的平均入土深度。贯入度的大小应通过合格的试桩或试打数根桩后确定,它是打桩质量标准的重要控制指标。最后贯入度的测量应在下列正常条件下进行:桩顶没有破坏;锤击没有偏心;锤的落距符合规定;桩帽与弹性垫层正常。施工单位应准确、详细填写打桩记录,特别是最后5m锤击次数和最后50cm锤击高度、贯入度。打桩时如桩端达到设计标高而贯入度指标与要求相差较大;或者贯入度指标已满足,而标高与设计要求相差较大。遇到这两种情况时,说明地基的实际情况与设计原来的估计或判断有较大的出入,属于异常情况,都应会同设计单位研究处理,以调整其标高或贯入度控制的要求。3.2基桩验收及验收打入桩桩基工程的验收通常应按两种情况进行:当桩顶设计标高与施工场地标高相同时,应在打桩完毕后进行;当桩顶设计标高低于施工场地标高需送桩时,则在每一根桩的桩顶打至场地标高,应进行中间验收,待全部桩打完,并开挖到设计标高后,再作全面验收。验收前应对桩基轴线、高程、间距等项目全面实测,并绘成桩位图,监理复核并留下记录。基桩工程验收时应提交下列资料:工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等;经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况;桩位测量放线图,包括工程桩位线复核签证单;成桩质量检查报告;单桩承载力检测报告;基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖基坑,相隔时间视具体地质条件、开挖深度、面积、桩密集度及孔隙压力消散情况来确定,一般宜两周左右。3.3桩顶混凝土施工质量不高在实际施工中,常会发生打坏、打歪、打不下等问题。发生这些问题的原因是复杂的,有工艺和操作上的原因,有桩的制作质量上的原因,也有土层变化复杂等原因。因此,发生这些问题时,必须具体分析,具体处理,必要时,应与设计单位共同研究解决。一是桩顶、桩身被打坏。这个现象一般是桩顶四周和四角打坏,或者顶面被打碎。有时甚至将桩头钢筋网部分的混凝土全部打碎,几层钢筋网都露在外面,有的是桩身混凝土崩裂脱落,甚至桩身断折。这种情况发生的原因包括:桩顶配筋不够;桩顶混凝土保护层过厚;桩顶面与桩轴线不垂直;锤击次数过多;混凝土强度不够。二是打歪。桩顶不平,桩身混凝土凸肚,桩尖偏心、接桩不正或土中有障碍物,都容易使桩打歪;另一方面,桩被打歪往往与操作有直接关系,例如桩初入土时,桩身就有歪斜,但未纠正即予施打,就很容易把桩打歪。防止把桩打歪,可采取以下措施:检查打桩机导架两个方向的垂直度,以确保垂直;立桩时,桩尖必须对准桩位,桩顶要正确地套入桩锤下的桩帽内,勿偏在一边;开始时,用小落距将桩击人土中,再适当增大落距;注意桩的制作质量和桩的验收捡查工作;设法排除地下障碍物。三是打不下。在市区打桩,如初入土m~2m