鋼管柱屬于橋梁樁基施工工程中較為常用的構(gòu)件,其具備了承載力高、打樁靈活以及施工速度高等優(yōu)勢,對于復(fù)雜地形而言,鋼管柱在該環(huán)境下的適應(yīng)性更佳。 1 鋼柱類型以及鋼管柱特點分析 1.1 鋼樁類型目前工程施工中較常使用的鋼樁共有3類,分別為鋼管柱、型鋼柱、鋼板樁。(1)鋼管樁相比其他鋼樁,鋼管柱在多個方面均具有其特有的優(yōu)越性,例如接長焊接、單樁承載力、抗彎曲剛度、貫入能力等多個方面。 (2)型鋼樁I型與H型屬于型鋼樁中較為常見的截面形狀。在水平荷載、垂直荷載的承載中均可應(yīng)用I型與H型的型鋼樁。型鋼樁在多種地層中的貫人能力較強(qiáng),此外,其對地層產(chǎn)生的擾動較為輕微,是部分?jǐn)D土樁的一種。若打入樁在中心處的間距較小,可使用H型鋼樁替換其他的擠土樁,從而預(yù)防因為打樁作業(yè)而引起的地面不良現(xiàn)象,例如側(cè)向擠動、隆起等。 (3)鋼板樁鋼板樁具有多種形式,其兩側(cè)帶有的子母接口槽形狀不一。第二根板狀在第一根就位之后,取前一根板樁側(cè)面槽口作為打入部位。如此一來,可使多根板樁沿著海岸(或是河岸)形成較為完整的板樁墻。另外,也可采用一組鋼板樁組成圍堪,或是在開挖基坑時以之作為臨時的支擋保護(hù)。 1.2 鋼管柱特點分析 (1)規(guī)格繁多,具有多種選擇現(xiàn)階段市場上鋼管樁的定型生產(chǎn)具有多種規(guī)格。在直徑方面,最大為2 500 mil,最小為316 mm。在壁厚方面,最大為25 mill,最小為6.5 mm。在施工期間,可結(jié)合實際的受力情況,從多種規(guī)格中選取最適合的應(yīng)用,使鋼管柱的強(qiáng)度可充分發(fā)揮,滿足項目對安全性、經(jīng)濟(jì)性的要求。 (2)承載能力強(qiáng)現(xiàn)階段,工程施工中所采用的鋼管柱多為低碳鋼,該材料在抗剪強(qiáng)度、抗拉、抗壓等多個方面的能力均較強(qiáng),且經(jīng)過加工形成鋼管后,其在抗彎方面的水平較高,適宜在持力層較強(qiáng)的地質(zhì)環(huán)境中應(yīng)用,使其受力特性可充分發(fā)揮,以優(yōu)化單樁承載能力,縮小基礎(chǔ)承臺的尺寸,縮減布樁總量。 (3)易于調(diào)整樁長,提高經(jīng)濟(jì)效益每節(jié)鋼管柱的常規(guī)長度為6 m,通過焊接方式接長,若持力層的埋深情況發(fā)生改變時,可結(jié)合沉樁情況對鋼管樁進(jìn)行焊接或是切割處理,另外鋼管柱中切除出來的部分還可在焊接其他鋼管柱中應(yīng)用,避免了資源浪費(fèi)的情況,且還可對樁頂?shù)脑O(shè)計標(biāo)高準(zhǔn)確控制,有利于施工作業(yè)的進(jìn)行。 (4)擠土情況輕微大多數(shù)的鋼管柱均是采用敞口式,且鋼管柱的管壁較薄,在壓樁期間土可進(jìn)入到樁身中,形成土塞效應(yīng),減少表土與擠土的隆起,降低壓樁對土體以及周邊設(shè)施的干擾。且鋼管柱還可在小面積場地中采取密集性較大的施工。
2 鋼管柱施工工藝分析 2.1 施工工序分析 在鋼管柱的施工順序方面,應(yīng)首先掌握工程各個方面的情況進(jìn)行綜合考慮與分析,例如施工機(jī)械、工期期限、設(shè)計要求、地貌環(huán)境、工程量、密度、布局情況、樁規(guī)格與特點、地質(zhì)情況、工程性質(zhì)等各個方面,然后再對打樁施 l甌序進(jìn)行規(guī)劃。施工順序安排主要原則: (1)對于條形基礎(chǔ)或是樁數(shù)少的情況,在施工順序方面,應(yīng)遵循“先長樁、后短樁”、“先實心樁、后空心樁”、“先小直徑樁、后大直徑樁”等基本原則; (2)對于樁距密集或是樁數(shù)較多的情況,需要對以下幾點加以注意:①在施工中,應(yīng)在打好中間樁后再逐漸往外圍擴(kuò)展;②打樁中采取往后退打的方法;③若鋼管樁均處于樁基回轉(zhuǎn)的半徑范圍中,可將其安排在同一個流水范圍中;④盡量縮短樁機(jī)的運(yùn)行路線以及移動次數(shù);⑤對于鋪設(shè)在樁機(jī)下方的厚鋼板,需合理布置,盡量多保留樣樁數(shù),以減少鋼板的運(yùn)輸作業(yè); 2.2 沉樁施工工藝分析 (1)鋼樁堆放方面妥善存放鋼樁,要求堆放場地里面要平坦,確保大型車輛可直達(dá),對于場地的低洼處需在擱支點的下方鋪道渣或是店道木,進(jìn)行人工加固。場地四周需挖掘排水溝。在堆放鋼樁時,需根據(jù)鋼樁的規(guī)格進(jìn)行堆放,以便于配套運(yùn)輸?shù)膶嵭?。堆放支點時,需以保證鋼樁不變形為前提,通常情況下堆疊3層,宜以枕木為支點,且在兩側(cè)采用木模塞牢,以免在堆放鋼管樁時,位于底層的樁出現(xiàn)滾動情況。在堆放H型鋼樁時,應(yīng)將上下所有支點設(shè)在在同一個垂線上。另外,現(xiàn)場堆成的鋼管樁應(yīng)置于樁機(jī)的起吊范圍內(nèi)。因為鋼樁在起吊時是采取一點吊,要求所有的鋼樁的樁頂需朝向樁基,同時根據(jù)打入順序進(jìn)行排列,并在與鋼樁頂部相距3 In處附近的下方采用道木將其墊高,以方便穿鋼絲繩的起吊。 (2)鋼樁就位方面將打樁機(jī)移到樁位,少數(shù)位置若需要調(diào)節(jié),可采取旋轉(zhuǎn)樁機(jī)對其進(jìn)行調(diào)整。鋼樁在起吊前,應(yīng)對每節(jié)鋼樁的外觀進(jìn)行全面檢查,其中特別需要注意的是鋼管柱橢圓度、H型鋼樁端面正方度,在檢查后做好詳細(xì)的記錄,確定鋼樁合格后方可起吊。在鋼樁起吊中可應(yīng)用一點起吊的方法,使鋼樁的頂部可套人樁帽內(nèi),將樁底與石灰線對準(zhǔn)后將其插正。H型鋼樁的外圍為矩形,對于樁的布置方面具有方位要求,需確保縱向與橫向均插正。對于樁機(jī)正前方與側(cè)面所呈現(xiàn)出的直角方向,可通過兩臺經(jīng)緯儀對導(dǎo)桿垂直度進(jìn)行監(jiān)控,使樁身、樁帽、樁錘之間形成一條垂線。 (3)鋼樁打人方面鋼樁下節(jié)樁的垂直度、就位位置等均是鋼樁打人精度的影響因素。受鋼樁自重影響,下節(jié)樁可依靠自重緩慢沉入土體內(nèi),對于這一自沉情況應(yīng)加以控制,使其自沉情況處于緩慢進(jìn)行的狀態(tài),確保穩(wěn)定性后再采取錘擊工作。在最初階段,采取錘擊作業(yè),易導(dǎo)致柴油錘的狀態(tài)出現(xiàn)難以燃燒的空打情況。因此,期間需要對沉樁質(zhì)量隨時跟蹤觀察,一旦發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時采取措施進(jìn)行糾正,情況嚴(yán)重時應(yīng)將鋼樁拔出后重新插正,通過通過強(qiáng)制措施使鋼樁沿著預(yù)定的軌跡下沉。在確保鋼樁下節(jié)樁沉樁質(zhì)量處于良好狀態(tài)后,采取常規(guī)的連續(xù)性錘擊,待鋼樁的頂端與地表相距距離為6O一80 em左右時,停止錘擊工作,留作接樁所用。 ①鋼樁在沉樁施工中的基本要求a復(fù)核與測量每一根樣樁;b對于具有特殊要求的施工項目,可采取導(dǎo)桿低端頂住,以確保垂直度的精確性,避免起吊錘時出現(xiàn)導(dǎo)桿前傾的現(xiàn)象;C樁基導(dǎo)桿垂直,其中樁身、樁帽、樁錘等處于一條垂直線上,并平行于導(dǎo)桿;d對于長徑較大、易扭轉(zhuǎn)的鋼樁,例如H型鋼樁,最好將活絡(luò)抱箍安裝在樁基導(dǎo)桿的底部。選擇抱箍時應(yīng)結(jié)合H型鋼樁的施工特點進(jìn)行考慮,確保抱箍在x方向與Y方向中均適用; ?、?中間硬質(zhì)土層的穿越為了使樁材強(qiáng)度可充分發(fā)揮,工程項目設(shè)計中所要求的鋼樁長度通常很長,對于樁底端選擇>50的貫入擊數(shù),埋深厚度較大的砂土層,從而使單樁承載力最大化,同時減少建筑物沉降的情況。深長樁的施工中常常會遇見中間硬土層?;诖朔N情況,在設(shè)計中、施工中應(yīng)對采取打樁穿透土層的可能性進(jìn)行認(rèn)真考慮。從現(xiàn)階段打樁機(jī)械的性能、鋼樁對錘擊的承受能力等方面看,可通過以下幾點判斷鋼樁通過施工穿透硬質(zhì)土層的可能性:a中間硬質(zhì)土層處于地表下的20 m左右的位置較易于穿透;b厚度在5 mm以上,且N值>50的砂層較難穿透;C預(yù)先在樁底端焊接強(qiáng)箍,對中間硬土質(zhì)的穿透具有促進(jìn)效果;d土層中間硬層下臥層若屬于軟土層,則易于穿透硬層。 ③沉樁施工中的注意事項a打樁期間不宜長時間中斷;b對于超長鋼樁的施工需采用重錘,并嚴(yán)格控制錘擊應(yīng)力;c對于大口徑鋼樁,若難以打至持力層,可對樁底端進(jìn)行加固或是其他綜合工法。
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