柴油打樁錘的選擇

1、振動錘選擇案例：樁徑1.5m,深入土層12m.振動錘激振力大于土的動摩阻力土的動摩阻力=樁深入土層長度(m)*樁周長(m)*土的單位面積動摩阻力（一般取20kpa）計算得土的動摩阻力=3.14*1.5*12*20=1130KN=113噸。柴油打樁錘的選擇柴油錘爆發(fā)力強，錘擊能量大，工效高，錘擊作用時間比自由落錘作用時間長，因此錘擊應力相對低一些，沖擊體沖擊距離（落距）隨沉樁阻力的大小而自動調整，比較適合于管樁的施打。柴油錘分導桿式和筒式兩種。筒式柴油錘是利用芯（上活塞或沖擊體）往復運動進行錘擊打樁；二導桿式柴油錘是活塞固定、缸體往復運動作為沖擊體進行錘擊打樁，因其錘擊能量、使用壽命短已逐漸被淘

2、汰。現(xiàn)在廣泛應用的是筒式柴油打樁錘。特別是近幾年生產的筒式柴油錘，供油油門分4檔，1檔最小，4檔最大，打樁時一般啟用23檔，操作者容易掌握，捶擊能量也比較容易估算。有關筒式柴油打樁錘的構造原理及性能參見是一章的打樁錘一節(jié)內容。1打樁錘的選擇是個復雜的問題，需要考慮多方面的因素。衡量打樁錘選擇的合理性，主要標志是：11能保證裝的承載力滿足設計要求；12能順利或基本順利地將樁下沉到設計深度；13打樁的破損率能控制在1%左右，最多不超過3%；14滿足設計要求的最后貫入度最好為2040mm/10擊；15每根樁的錘擊數(shù)宜在1500擊以內，最多不超過20002500集。2國外有實驗結果表明：28天強度為4

3、9MPa的混凝土，當錘擊壓應力為混凝土強度的75%（37MPa）時，錘擊819次破壞；當錘擊應力為混凝土強度的45%57%（2228MPa），時錘擊2400次破壞；當錘擊應力為35%50%（1724MPa）時，錘擊2670次破壞；當錘擊應力為27%33%（1316MPa）時，錘擊3400次破壞。實際打樁時，一般要求打樁壓盈利控制在混凝土極限強度的50%以內，錘擊1500次左右不會發(fā)生疲勞破壞，超過2500次就有可能發(fā)生疲勞破壞，所以打樁時錘擊次數(shù)不宜超過2000（PC樁）2500（PHC樁）次。同樣的理由，對最后貫入度控制值也不能認為越小越好。貫入度定的太小，錘擊數(shù)必然增多，還會降低柴油錘的使

4、用壽命。實踐表明：達到設計承載力的最后貫入度控制值為2040mm/10擊時，樁錘的選擇是比較理想的。一般來說，如果最后貫入度控制值超過60mm/10擊就能達到設計承載力的要求說明選用的柴油錘過大。3選擇柴油錘主要應考慮：31要保證單樁承載力能達到設計要求；32要考慮樁的入土深度即樁樁自重大小；33要根據(jù)土質、巖性和布樁狀況來選擇錘型；34要保證沖擊壓應力不超過樁身混凝土極限強度的50%。4根據(jù)各地經驗，每個型號的柴油錘，其最大的成樁能力（單樁豎向極限承載力）約為100倍的型號數(shù)（KN），如D45柴油錘，最多可打繼續(xù)承載力4500KN的樁。所以要打設極限承載力為4000KN的500mm預應力管樁

5、，首先可排除D25和D35柴油錘，只有D40及D40以上的柴油錘可以考慮選用。但D40以上的柴油錘型號是多種的，有D45、D50、D60（62）、D80等，此時有的工程師憑經驗按錘重與樁重的比例來進一步選錘：一般土質情況下，柴油錘沖擊體重量與成樁樁重之比可取0.5，若軟土較厚，可取0.4。如估計500mm壁厚100的管樁入土深度肯達32m，則樁重約為WP=3.33KN/m×32m=106KN,則錘重應0.5WP=0.5×106=53KN故應采用D60或D62型柴油錘。5柴油錘的型號尚可根據(jù)高應變動測法配合測試的試打樁結果進行選擇，大致做法如下：51根據(jù)經驗方法初步選定柴油錘

6、型號作為試打樁時采用的柴油錘；52現(xiàn)場試打樁，用高應變動測法配合測試，獲得各種需要的打樁信息，如最大的錘擊壓應力、拉應力、每米沉樁錘擊數(shù)、總錘擊數(shù)、單樁豎向極限承載力、達到極限承載力時的貫入度、樁尖持力層及進入持力層深度等；53根據(jù)試打樁時獲得的打樁信息，再根據(jù)本節(jié)上例標志，分析初選打樁錘是否合理，必要時可適當調整。6四、施打管樁注意事項除合理選錘和正確確定收錘標準這兩點外，尚應強調：1. 要重視樁帽及墊層的設置樁帽的結構、尺寸以及墊層的厚薄、軟硬，對打樁施工的順利與否、工程質量的好壞關系十分密切，必須引起高度重視。樁帽應有足夠的強度、剛度和耐打性。樁帽宜做成圓筒型，套樁頭用的筒體深度宜為35

7、40cm，內徑應比管樁外徑大23cm，因為套筒深度太淺，樁帽容易從樁頭處脫離；套筒深度太深，若樁身或樁帽稍有傾斜，套筒下沿口的鐵板會磕傷樁頭處的混凝土。若套筒與管樁之間的空隙太小，套筒套入裝頭比較困難，特別是當套筒套入樁頭后，只要樁身有一點傾斜，樁頭處混凝土就容易被擠壞；若套筒與管樁的間隙太大，樁帽中心與樁身中心不易重合，打樁時容易發(fā)生偏心錘擊。所以樁帽的結構、尺寸做得是否合理，對打樁質量的影響較大。樁帽的墊層有“樁墊”和“錘墊”之分：“錘墊”設在樁帽的上部，與柴油錘的下沖擊體接觸，其保護柴油錘和樁頭的作用，“錘墊”一般用堅紋硬木或盤圓層疊的鋼絲繩制作，厚度宜取1520cm。“樁墊”設在樁帽的

8、下部套筒里面，與管樁樁頂面相接觸，一般是用麻袋、硬紙板、水泥紙袋、膠合板凳材料制作。樁墊厚度應均勻，軟硬適宜，經錘擊壓實后的厚度不宜小于12cm。軟厚適宜的樁墊，可以延長錘擊作用時間，降低錘擊應力，起到保護樁頭的作用。由于柴油錘沖擊力大，樁墊很容易被打壞，所以在打樁期間應經常檢查，及時更換補充。有些打樁操作工人，在樁帽中不放墊層，或者只放一層薄薄的墊層，結果樁頭被打爛；有些工地，墊層長期不更換，墊層結塊變形，高低不平，失去彈性，莊頭也很容易被打壞。2. 要自始至終保持樁身垂直，力戒打偏建筑中使用的管樁，大多數(shù)是直樁。施打直樁時，要求樁身在施打過程中自始至終保持鉛錘狀態(tài)，這不僅是為了保證成樁的垂

9、直度，也是防止管樁受偏心錘擊而被擊碎的一條重要施工控制措施，因此打樁時樁錘、樁帽和樁身中心線應重合，也就是說三體中心線保持在同一鉛垂線上，如有偏差應隨時糾正，特別是第一節(jié)管樁的垂直度偏差對整根樁的成樁質量起著重要作用，故要十分重視第一節(jié)樁的插設工作。規(guī)范規(guī)定，預制樁的成樁垂直度偏差不得大于1%，而第一節(jié)底樁的垂直度偏差不得大于0.5%，說明第一節(jié)底樁錘制度控制要嚴格，一般來說，第一節(jié)底樁沉入土中的垂直度偏差小，整根樁的垂直度偏差也不會太大，同時，打樁的破損率也會減小，因為樁身一傾斜，樁頂端面與打樁錘的接觸面就減少，應力集中，錘擊偏心。預制方樁樁身傾斜，多數(shù)情況下，樁頂與打樁錘的接觸點成一條線，

10、而預應力管樁樁身傾斜，樁頂與打樁錘的接觸僅僅是一個點，所以樁身傾斜時打樁，管樁比方樁更容易被打壞。3. 要保證管樁接頭的焊接質量接頭質量好壞關系得到整根樁質量的好壞，從我國各地生產的管樁產品來看，幾乎全是電焊接樁。電焊接樁時，可用手工電弧焊或粉芯焊絲自保護板自動焊，目前我國極大多數(shù)工地的管樁焊接采用手工電弧焊。選用焊條直徑應能滿足焊透坡口根部的要求，焊接坡口根部時應選用3.2焊條，其余部分可選用45焊條。焊接時電流強度應與所用的焊機和焊條向匹配，施焊應對稱，分層、均勻、連續(xù)進行，焊縫應連續(xù)飽滿。若在大風天和雨天施工，應有可靠的防風、防雨措施。在冬季0以下天氣中施工，應采取防風和預熱措施，預熱可

11、用氧乙炔火焰均勻烘烤的方法，使母材溫度達到36以上才進行施焊。焊接后應進行外觀檢查，焊縫不得有凹痕、咬邊、焊瘤、夾渣、裂縫等表明缺陷。焊接結束后，焊縫應自然冷卻后，才能繼續(xù)打樁，自然冷卻時間一般不宜少于8分鐘，嚴禁用水冷卻或焊好即打，這是因為焊好即打，高溫的焊縫遇到地下水會冒白煙，如同淬火一樣，焊縫容易變脆而被打裂。當管樁較密集且樁街頭有較大裂縫時，打樁引起的土體上涌，有可能將樁接頭拉斷，造成嚴重的質量事故。4. 在較厚的粘土、粉質粘土層中施打多節(jié)管樁，每根樁宜連續(xù)施打，一次性完成因為這類土層中打樁，樁周土體迅速破壞，空隙水壓力劇烈上升，土的抗剪強度大大降低，樁身的貫入相當容易，但若中間停歇下

12、來，土中空隙水壓力逐漸消散，樁周土體發(fā)生固結，停歇時間越久，固結力越大，再想要打動這根樁，需要增加更多錘擊次數(shù)，有的甚至樁身打不動而先將樁頭或接頭打爛。有些施工單位在打多節(jié)管樁的大面積群樁時，喜歡采用大流水施工作業(yè)法，即先將幾十根甚至上百根群樁的底樁（第一節(jié)樁）插好并打至地面，然后再一起將第二節(jié)樁接上去，再將第二節(jié)樁打至地面，再一起接上第三節(jié)，如此反復直至全部樁打至持力層。這種大流水作業(yè)法的優(yōu)點是施工速度快，缺點是每一根樁不是一次性施打完成，每節(jié)樁之間的施打間歇時間較長，在固結力較大的粘土、粉質粘土層中，容易將樁頭或接頭打爛。此法另一個缺點是配樁固定，不能隨地質條件的變化而及時調整配樁長度，浪

13、費較大。20世紀80年代中期，華南某管樁工程，設計采用550管樁，根據(jù)地質勘察資料，強風化巖層頂面埋深約30m，強風化巖上面厚30m的復蓋層，是可塑或硬塑的粘土、粉質粘土，施工單位采用三節(jié)10m長的管樁進行配樁，采用大流水施工法，第一節(jié)第二節(jié)都是采用45型柴油錘施打，沉樁較為順利，但打第三節(jié)樁時，設計采用60型柴油錘施打并收錘，由于當時租用60型柴油錘較為困難，中間停歇整整一個月，結果用60型柴油錘施打第三節(jié)樁時40%以上的樁頭或接頭被打碎，造成重大施工質量事故。當然，為適當提高打樁速度，可以采用流水打樁施工作業(yè)法，但需在本臺班內將這批流水作業(yè)的樁全部打至持力層。5. 承載力較大的摩擦端承樁，

14、送樁深度一般不宜超過2m管樁收錘后樁頭（頂）高出地面是一種浪費。施工人員在收錘之前的打樁過程中，借助送樁器將樁頭（頂）沉至地面以下的工序和方法，叫送樁。根據(jù)廣東地區(qū)的施工經驗，承載力較大的摩擦端承樁，送樁深度一般不宜超過2米，否則樁頭容易被打碎，樁頂偏位也較大。打樁至送樁宜連續(xù)進行，即打即送，因為間歇時間一長，樁周土體固結，送樁送不下去，也很容易將樁頭擊碎。由于送樁奇是套在樁頭上，與樁頭的連結時非剛性的，錘擊能量在這里的傳遞是不順暢的，損失較大，所以，同一大小的沖擊能量，直接作用在樁頭上，測出的貫入度要打一些，裝上送樁器后測出的貫入度要小一些，故送樁收錘貫入度應比不送樁收錘貫入度要小一些。據(jù)不

15、少施工單位的經驗，在一般工程地質條件下送樁，收錘貫入度可按比不送樁貫入度小5mm來控制。要保證送樁質量，合理設置送樁器的結構構造至關重要。送樁器宜做成圓筒型，并應有足夠的強度，、剛度和耐打性。送樁強度應滿足送樁深度的要求。送樁器上下端面應平整，且與送樁器中心軸相垂直，如果上下端面與中心軸線不垂直，容易產生偏心錘擊，將樁頭擊碎。送樁時，送樁器軸線必須與樁中心線一致，不得在晃動的情況下進行錘擊。送樁器下端面應設置排氣孔，排氣孔孔徑不宜小于管樁內徑的十分之一，目的是使管樁內腔的空氣與大氣相通，送樁作業(yè)時，便于管樁內腔中的水分和空氣外溢，否則管樁容易產生豎向劈裂裂縫。送樁器應與管樁外徑相匹配。適用于管

16、樁的送樁器下端部有兩種形式：套筒式和插梢式。套筒式送樁器下端的套筒深度宜取2530cm，外徑應比管樁內徑小23cm，否則送樁時容易損壞樁頭混凝土。送樁作業(yè)時，送樁器與管樁樁頭之間應設置12層麻袋或硬紙板作襯墊。當樁為摩擦樁或以摩擦為主的端承摩擦樁且樁端持力層頂面埋深標高基本一致時，送樁深度可超過2m。五、打樁收錘標準收錘標準即終止打樁的控制指標，對打樁工程質量起著至關重要的作用。收錘標準定得恰當，管樁承載力可滿足設計要求，打樁的破損率較低甚至為零；收錘標準定得不恰當，將造成工程質量事故。1.通過試打樁確定收錘標準試打樁應在正式開工前進行。當?shù)刭|條件復雜、持力層起伏較大時，試打樁數(shù)量可適當增多。

17、試打樁的規(guī)格、長度及地質條件應有代表性，應選在工程地質鉆探孔附近，施打條件應與工程樁一致。通過試打樁，可以了解管樁的可打性，驗證選錘的合理性，在保證承載力設計值的前提下提出比較適合實際的可操作的收錘標準。用高應變動測儀器設備配合柴油錘打樁機進行現(xiàn)場試打樁，可以盡快地確定比較合理的收錘標準。實踐證明，當相同地質條件的動靜對比資料積累較多且有經驗時，用高應變動測法測出的管樁承載力可以滿足工程需要，而且省時省費用。2在試打樁中采用高應變動測儀器設備配合測試時，其基本操作程序如下：（1）按地質資料提供的預估樁長加長34m作試打樁的配樁長度，使用與正式打工程樁同一型號的柴油錘并按常規(guī)施工法進行試打，作好

18、打樁施工記錄。（2）當樁尖接近持力層時暫停錘擊，在樁頭處裝上傳感器，啟動打樁分析儀的同時，重新開錘施打。（3）用實測曲線擬合法判定樁的承載力。當打樁分析儀顯示器顯示瞬時阻力值為Quk/a或sp·R/a時停止錘擊，測出樁的入土深度，測繪出收錘回彈曲線，量出最后貫入度和樁土彈性壓縮量Cp+Cq值，記錄每米沉樁錘擊數(shù)，以及最后一米沉樁錘擊數(shù)。根據(jù)地質資料分析樁尖進入持力層深度。高應變動測儀在測出承載力的同時，還應測出樁身最大壓應力值。Quk為單樁豎向極限承載力標準值；R為單樁豎向承載力設計值；sp為樁側阻端阻綜合抗力分項系數(shù)，取sp=1.65；a為土的時間效應系數(shù)，由當?shù)亟涷灤_定，一般取粘性土a=1.251.35，砂性土a=0.91.1。（4）經過24小時后進行復打，復打初時若打樁分析儀顯示器顯示瞬時阻力值為Quk時，不用繼續(xù)復打，說明這根試打的樁已達到收錘要求，按程序（3）要求初打時得到的收錘指標可作為正式打過程樁的收錘標準。（5）當程序（4）中顯示的瞬時阻力值小于Quk時，說明a值估算有誤，則需繼續(xù)錘擊，調小a值，重復（3）（4）直到滿足為止。此時應按程序（5）要求復打時得到的收錘指標作為正