沉桩基础特点与施工方法

张薇

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 沉桩基础的分类及特点

1.1 分类

沉桩按照其施工方法可分为:锤击沉桩、锤击沉桩辅以射水、振动沉桩、振动沉桩辅以射水、单纯射水沉桩以及静力压桩等。

1.2 特点

预制桩按设计要求可在地面良好条件下进行制作，桩体质量高，可大量工厂化生产，加速施工进度。但只适用一般土地基，较难沉入坚实土层;沉桩过程有明显的排挤土体作用，需考虑对邻近结构的影响;运输、吊装、沉桩过程均应避免桩身的损伤。当上部结构荷载较大且比较集中，桩径需求较大时，很难采用此种施工方式［1－3］。

2 沉桩基础的施工

2.1 沉桩基础施工准备

2.1.1 材料及机具

钢筋混凝土桩(钢桩)桩锤、射水设置(必须配合锤击油印桩或震动油沉桩使用)桩架及辅助设备。

2.1.2 作业条件

1)选择好桩锤类型，射水设置，桩架及辅助设备。

2)查明施工区(高空、地面、地下、水下)不无妨碍沉桩的障碍物，并及时处理。

3)检验预制桩的质量。

4)墩台轴线的控制点，应设于不受沉桩或其他影响的地点并加标志。

5)检验在陆上或静水区放桩时的桩基轴线位置与设计位置的偏差，桩的纵行和横向的轴线位置允许偏差为2 cm;单排桩轴线位置允许偏差为1 cm。

6)打桩前，应在每根桩上用油漆划出标记［4－6］。

2.2 沉桩基础施工工艺

2.2.1 工艺流程图

工艺流程图见图1。

2.2.2 工艺流程的描述

2.2.2.1 桩位放样及控制

1)旱地施工时先钉出基础中心线，在边排桩位以外若干距离处钉木桩并设置纵横两向的定位样板，在定位样板上定出桩位的纵横坐标。

2)在基坑内沉桩，可将定位样板设立在围堰或基坑支撑上。在潜水中沉桩时，定位样板可设在脚手架上。

3)在水中沉桩＞4m时，用导向框架控制桩位，要求导向框架应有牢固支撑。也可用经纬仪交于上游一排迎水桩，再以迎水桩为准控制测设其他桩。

4)在夜间深水域沉桩时可采用激光经纬仪定位［7］。

5)放桩时特别是对迎水桩与桥中心线不对称的桩群时，要详细复核。

图1 工艺流程图

2.2.2.2 吊插桩

1)调插桩应将群桩的沉桩顺序编号排好，一般自中间开始，向两边或四周进行，特别困难时要特殊设计。

2)起吊前应检查桩上的配件如桩靴、桩箍及射水管、射气管是否齐全。布置好吊点不得任意变动(一般仗长＜18m的用2吊点，＞18m的用3吊点，超过40m的桩可用4吊点)，在吊点上作好记录捆好钢丝绳。

3)起吊时桩身应平衡的离开小车或驳船。吊到一定高度(桩长一半加上0.5m时)，逐渐放松溜绳到桩身完全垂直为止。起吊过程中严禁桩身碰撞桩架。

4)吊插直径1.2 cm，桩长40m的大口径钢筋管时，采用两吊点起吊。由于偏移量过大，桩身过于重难于纳入龙门［8－9］。

5)锤击沉桩应沉完一根后，再插吊另一根。若在围堰内沉桩有吊机吊插并有导框固定桩位时，可以连续吊插几根，或将桩全部插好在逐根下沉。在松软土中插斜桩时，应考虑桩向前移动中斜坡上插桩，沉桩前应把桩向坡上挪移些。

6)在群桩基础中沉桩，先沉入的桩已将土挤紧，继续插桩时桩位略靠已沉入的桩，挪移距离的大小应根据试桩情况考虑［10］。在深水急流中插桩应考虑水流及浮力的作用，宜向迎水方向上偏移一些，必要时可在上游假设临时挡流设施，最好采用导框。

3 沉桩设备

3.1 锤击沉桩

1)沉桩前检查桩的出厂合格证，检查桩的外观质量，合格后方可适用每根桩应画好尺寸，有接头的法兰盘的要求除锈去污，确定锤击的桩，其射水孔可用钢板电焊堵孔。

2)沉桩前应对桩架、桩锤、动力机械、射水管路、电缆等设备进行检查。

3)柴油锤在沉桩前应将导向立柱调成垂直;用单动汽锤沉桩，开始必须严格控制桩锤的动能，保持桩的均匀下沉。

4)沉斜桩时，桩架应符合斜桩的坡度，插完桩锤压于桩上仍需复测一次。保证每米偏斜误差≤3 mm［11］。

5)开锤以后，坠锤或单动汽锤的落锤高度不宜超过0.5m。控制单动汽锤的落锤高度可采用汽锤落锤自动控制装置;双动汽锤降低汽压减少每分钟锤击数;柴油锤控制供油量，减少锤击能量。以后视桩的入土情况逐渐加大冲击动能。达到桩的入土深度和沉入度都符合设计要求为止［12］。

6)在桩架高度，起吊设备能力和桩的结构强度等条件都许可，可在场地将桩节预先接好，一次起吊和下沉。在预品混凝土桩时，两节桩必须成一条直线，弯曲不大于10mm。

7)就地接桩宜在下节桩顶露出地面或水面至少1m时进行，要求两节桩的中轴线必须重合。

8)沉桩工作应一次沉到设计标高，不应中途停顿，桩帽内的硬板垫层要勤换。一般桩锤须备4个桩帽轮流修换。

9)沉好的基桩在未经过验收和必要的冲击实验前，不得锯断桩头。锯断桩头最好不用大锤硬砸，以免震出裂缝，可用钢抱箍或木抱箍将桩身在截锯处箍紧，沿箍用小锤凿开一条沟槽，然后再行扩大，截断。截断混凝土管桩亦可。

3.2 射水沉桩

1)水源应用清水。管路应尽量减少弯曲，力求匀顺。按照计算长度配好射水管，安好接头，装上弯道，接通疏通管，进行通水实验。

2)射水管装上导向环，系好保险绳，插入即将起吊的管桩，然后在桩顶安钢桩。

3)在吊插管桩时，随管桩的起吊，要注意及时引送输水胶管防止拉断。

4)管桩插正立稳后，压上桩帽及桩锤，吊桩钢丝绳暂不揭开，即开启水阀，射击水冲刷桩尖下的土壤，使桩依靠自重下沉。地初可使用较小的水压，具体数值视土质的软硬而定。

5)下沉初期应控制和校正桩的方向并使桩缓缓下沉，可避免阻塞射击水嘴。

6)桩身以射水自沉渐趋缓慢时，可开锤轻击，但仍应继续射水。如下沉又转快可暂停锤击。

7)桩身入土深度已能保持桩身稳定，可解开吊桩钢丝绳，并逐步加大水压和锤击能量。

8)因接桩而拆卸射水管时，必须停水。9)射击水沉桩周围必须挖好排水沟。

4 施工中遇到的问题

在施工中，常遇到以下问题:

4.1 桩下沉困难

桩下沉逐渐缓慢，最后除桩身颤动，桩锤回跳外无其他现象，一般系射水对土层的摩阻力破坏不够，此时不宜硬打，应增加射水量及压力。如仍效果不大，可增加外射水，或改用较大的锤型。

4.2 桩忽然急剧下沉

在下桩的正常情况下，可能是桩穿过密实土层后进入软土层，也可能射水时间过长，桩尖下冲过大，致使桩忽然下沉。如桩已沉到接近设计标高，则应考虑改变设计，将桩加深或加桩。

4.3 内射水管被顶起

射水管被顶起且桩顶大量往外涌水时，是射水嘴已被顶起缩入桩内的现象。应即停锤，继续射水，并摇动射水管使劲下插。如桩入土不深，亦可将桩稍稍拔起，使射水管露出桩尖。若无法恢复正常时，应拔除射水管改为锤击。

4.4 桩不下沉，桩内涌出大量清水

可能是射水管在桩内断裂或漏水，应吊出射水管检查修理。停止涌水，桩下沉极慢不下沉等。查明情况后，应检修管路和机械设备;保持水源清洁和适当水位;开启水泵的放气阀放出空气。

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