本發(fā)明屬于管樁施工領(lǐng)域，尤其是一種打樁方法以及實(shí)施該方法的設(shè)備。

背景技術(shù)：

基坑圍護(hù)特別是深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型，通常有鋼樁、現(xiàn)場(chǎng)灌注樁、復(fù)合水泥攪拌樁和預(yù)制樁等。預(yù)制樁又分為實(shí)心方樁和預(yù)應(yīng)力管樁。鋼板樁受力性能好、施工速度快和場(chǎng)地整潔，但造價(jià)極昂貴，一般工地不采用?，F(xiàn)場(chǎng)灌注樁，受力性能較好擠密效應(yīng)小，但施工速度慢，場(chǎng)地臟亂不環(huán)保，工程造價(jià)較高。復(fù)合水泥攪拌樁受力性能差，只能在淺基坑和非重要基坑使用。預(yù)制樁和預(yù)應(yīng)力管樁受力性能良好，施工速度快，場(chǎng)地整潔，經(jīng)濟(jì)性較好。但此類樁往往都存在著擠土效應(yīng)高，容易對(duì)基坑中已施工完成的工程樁產(chǎn)生擠密而導(dǎo)致工程樁損壞斷裂，對(duì)鄰邊的建構(gòu)筑物也容易因擠密過大而產(chǎn)生次生損壞。

上述制約著預(yù)應(yīng)力管樁在基坑圍護(hù)中的推廣與應(yīng)用。如何既發(fā)揮預(yù)應(yīng)力管樁在基坑使用中的優(yōu)點(diǎn)又能同時(shí)解決擠密效應(yīng)是一個(gè)亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種SD打樁方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種SD打樁方法，包括如下步驟：

步驟1、采用深層攪拌機(jī)在某一預(yù)先設(shè)計(jì)的圍護(hù)樁位上鉆進(jìn)松土，降低土壤的粘聚力；跳過至少一個(gè)樁位，在另一圍護(hù)樁位上繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)松土；

步驟2、采用打樁機(jī)在已松土的位置上依序打入管樁，通過跳松土跳打樁的方式減少擠土效應(yīng)，并增加抗傾復(fù)力矩；

重復(fù)步驟1和步驟2，直到預(yù)定樁位上全部打入管樁。

優(yōu)選的，在所述步驟1中，深層攪拌機(jī)每次跳過的樁位數(shù)量相同。所述管樁的口徑大于等于800mm。

優(yōu)選的，在所述步驟2中，打樁時(shí)，采用配套的防氣阻裝置，所述防氣阻裝置包括環(huán)形上頂板、與環(huán)形上頂板平行設(shè)置的環(huán)形下頂板，以及兩端分別與環(huán)形上頂板和環(huán)形下頂板固定連接的若干個(gè)傳力板；所述環(huán)形上頂板、環(huán)形下頂板的中央設(shè)置有出氣孔，相鄰傳力板之間的空隙與出氣孔連通，以形成散氣通道。所述管樁的端部設(shè)置有環(huán)形開口式樁靴。

一種用于所述SD打樁方法的打樁裝置，包括深層攪拌機(jī)、打樁機(jī)，以及防氣阻裝置，所述防氣阻裝置包括環(huán)形上頂板、與環(huán)形上頂板平行設(shè)置的環(huán)形下頂板，以及兩端分別與環(huán)形上頂板和環(huán)形下頂板固定連接的若干個(gè)傳力板；所述環(huán)形上頂板、環(huán)形下頂板的中央設(shè)置有出氣孔，相鄰傳力板之間的空隙與出氣孔連通，以形成散氣通道。

一種打樁方法，包括如下步驟：對(duì)預(yù)定的圍護(hù)樁位進(jìn)行標(biāo)記，依次在相間的樁位上進(jìn)行松土和打樁，直到所有的樁位上全部打入管樁。

優(yōu)選的，對(duì)預(yù)定的圍護(hù)樁位進(jìn)行標(biāo)記的過程進(jìn)一步為：按照順序依次將圍護(hù)樁位標(biāo)記為有序數(shù)字1、2、3……N，N自然數(shù)。

優(yōu)選的，依次在相間的樁位上進(jìn)行松土和打樁的過程進(jìn)一步為：依次在第1、3、5……、2k+1圍護(hù)樁位上進(jìn)行松土和打樁；然后在第2、4、6……2k圍護(hù)樁位上進(jìn)行松土和打樁，k為自然數(shù)。

實(shí)施本發(fā)明能夠獲得的有益效果是：能夠大幅度減輕圍護(hù)樁對(duì)周圍土的擠密效應(yīng)；同時(shí)不排土、不排漿，施工環(huán)境整潔衛(wèi)生；還能夠降低施工成本和提高施工效率；最后本發(fā)明能增加基坑抗傾復(fù)性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程一。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程二。

圖3a和圖3b分別是采用現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的方案時(shí)，土壤進(jìn)入管樁內(nèi)腔的效果圖。

圖4a和圖4b分別是采用本發(fā)明和順序松打方案時(shí)的原理圖。

圖5a、圖5b和圖5c分別是防氣組裝置的使用示意圖、縱剖面圖和橫剖面圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在本申請(qǐng)中，SD的含義為：S為漢語(yǔ)拼音song，松土的第一字母，D為打樁的打da的第一個(gè)字母，二者放在一起，SD的漢語(yǔ)理解為松土/打樁的意思。因此，本申請(qǐng)也可以成為一種松土/打樁施工方法，或者根據(jù)其施工特點(diǎn)稱其為間隔松土-打樁施工方法，或一種跳松土-跳打樁方法。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的SD打樁方法包括如下步驟：

步驟1：將預(yù)定圍護(hù)樁位置標(biāo)號(hào)，例如采用按照樁位的順序?qū)⑵錁?biāo)記為1、2、……，N，N為自然數(shù)。當(dāng)然，技術(shù)人員可以根據(jù)需要比較成字母、字符或其他數(shù)字，例如標(biāo)記成公差不為1的等差數(shù)列。

步驟2：采用攪拌機(jī)，例如單軸水泥深層攪拌機(jī)，依次在第奇數(shù)個(gè)樁位上進(jìn)行松土，打樁機(jī)在其后依次在已松土的樁位上進(jìn)行打樁。將奇數(shù)樁位上打完樁后，再在偶數(shù)樁位上進(jìn)行松土和打樁，直到打樁過程結(jié)束。

從上述過程可以看出：該技術(shù)方案的核心內(nèi)容是跳松土-跳打樁，即間隔至少一個(gè)樁位再進(jìn)行松土和打樁，而不是依次在所有的樁位上進(jìn)行打樁。本方案將施工設(shè)備和施工方案有效、有序地組合在一起，附加一些施工的邊界條件，起到安全、有效、最大限度地減少管樁的擠密效應(yīng)的作用，是一種能夠充分而又最大化的發(fā)揮大口徑預(yù)應(yīng)力管樁在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中優(yōu)秀的抗彎、抗壓、抗水平推力和抗傾覆性能優(yōu)點(diǎn)的施工方法。

同樣，也可以間隔兩個(gè)或以上，間隔2個(gè)樁位時(shí)，通過三個(gè)循環(huán)進(jìn)行松土和打樁。以此可以類推其他類型。在一般工況下，比較方便的施工方案是間隔一個(gè)樁位進(jìn)行打樁，通過兩個(gè)循環(huán)，即奇數(shù)樁位松土-打樁循環(huán)和偶數(shù)樁位松土-打樁循環(huán)即可完工。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，本方案的相關(guān)要求如下：

松土引孔：引孔直徑限制：直徑＝管樁的內(nèi)徑D。一可保證凡經(jīng)攪動(dòng)過的土最大限度的擠入管樁腔內(nèi)，管樁外壁土壤保持原有未受攪動(dòng)，未受剪切，內(nèi)聚力C值不變，則管樁對(duì)土壤的摩擦力沒有改變，沒損失，不因采用此方法而改變?cè)瓉碓O(shè)計(jì)模型，二是兩管樁之間由于土壤未受攪動(dòng)，土壤防水抗?jié)B透效果較好。

引孔深度，按照設(shè)計(jì)圍護(hù)樁樁長(zhǎng)度減3米。是對(duì)圍護(hù)管樁更好地起到固根作用，增強(qiáng)管樁底的嵌固作用。

松土攪拌工藝不加水泥，可適當(dāng)加水引鉆松土。這是為了更好地潤(rùn)滑鉆頭，減少松土摩擦，同時(shí)加入適量的水使得土壤軟化阻力減力，有利于松土深度最大化，土壤進(jìn)入管樁腔內(nèi)最大化。

施工流向必須跳引跳松。宜：引孔松土的作業(yè)量≈打樁的作業(yè)量。松土與打樁量匹配，理由是雖然松過土但未及時(shí)進(jìn)行打樁土壤不因時(shí)間滯長(zhǎng)而重新固結(jié)，從而減小土壤進(jìn)入管樁腔內(nèi)的效率。

打樁：垂直對(duì)位準(zhǔn)確，垂直度控制在0.3％，使管樁與松土位最大限度的重復(fù)不跑偏。管樁采用環(huán)形開口式樁靴，或不采用任何樁靴，因?yàn)橹挥泄軜兜撞砍ㄩ_，土壤才能擠進(jìn)腔內(nèi)。。采用防氣阻裝置：由于樁位土經(jīng)過鉆松以后，樁的貫入速度加大(最大10米/秒)，樁位土在瞬時(shí)向管樁內(nèi)腔擠入，快速壓縮了腔內(nèi)的空氣，腔內(nèi)空氣若沒有釋放之處，就行成氣阻，這種氣阻起到了兩個(gè)破壞作用，一是將管樁沿豎向方向膨脹擠開裂；二是阻礙土壤向上擠入減少管樁腔內(nèi)進(jìn)土量。

管樁直徑≥800。一是管樁直徑大抗彎性能強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)合理；二是內(nèi)腔大，擠入土壤量多，額外增加G×D/2抗傾覆力矩較多。管樁中的混凝土采用特制防腐混凝土，以重量份數(shù)計(jì)，混凝土包括如下組分：水泥380-420，中砂500-700，玻璃纖維15-25，水180-200，粗骨料800-1000，粉煤灰20-40，減水增效劑3-5。

其中，所述減水增效劑的結(jié)構(gòu)式為：

式中，a：b：c＝1:1.2:1，n為45～50，m為45～50，d為50～80。

實(shí)驗(yàn)1-8

注：對(duì)照組為采用普通減水劑的混凝土，其3d強(qiáng)度為130Mpa，28d強(qiáng)度為135Mpa。

施工方式為流水式跳打。在當(dāng)日臺(tái)班內(nèi)將引孔松土的孔位樁打完，不滯留余量。

設(shè)計(jì)：當(dāng)計(jì)算超過懸臂受力時(shí)宜增加開放式拉錨和封閉式內(nèi)支撐。管樁基坑外圍的防水、防淤、水泥土攪拌樁，基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)區(qū)加固等措施，這些措施取舍以設(shè)計(jì)計(jì)算需要確定。

在設(shè)計(jì)本方案時(shí)，以及實(shí)際實(shí)施時(shí)，申請(qǐng)人對(duì)該方案的技術(shù)原理進(jìn)行了深入地分析和研究。

如圖3a和圖3b所示。在現(xiàn)有技術(shù)中，不松土，而直接將管樁打入土壤，盡管也采用開放式樁靴或無樁靴，土壤擠入管樁內(nèi)腔一般在25％左右，仍有75％空腔體積，管樁對(duì)周圍土的擠密效應(yīng)仍很大，沒有達(dá)到高效率減少擠密效應(yīng)的目的，具體見圖3a。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有兩點(diǎn)：一是孔徑內(nèi)土壤沒有受到剪切，土壤粘聚力C值未喪失，二是孔塞效應(yīng)阻礙土壤向管樁腔內(nèi)擠入。

而按照本方法，先用深攪機(jī)在孔徑內(nèi)先進(jìn)行松土后打樁，其效果為土壤擠入管樁腔內(nèi)80％，大大減輕了管樁的擠密效應(yīng)，具體見圖3b，其原理就是松攪土壤破壞土壤的粘聚力C。

如圖4a和圖4b所示，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)凡是實(shí)行跳松跳打工藝，土壤進(jìn)入管樁腔內(nèi)均能進(jìn)入75％-80％。而不實(shí)行跳松跳打，按序松序打，則第一根松土打樁土壤進(jìn)入管樁腔內(nèi)效率較高可達(dá)80％，第二根率減到50％，到第三根率減到30％，不難看出土壤進(jìn)入管樁腔內(nèi)效率是呈遞減曲線。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可以從理論上解釋為：跳松跳打由于隔柵約束作用，阻礙土壤擠密的傳遞，土壤擠入管樁內(nèi)腔體積多，而序松序打是土壤擠密產(chǎn)生了傳遞，所以效率就衰減，直至無效率。

與現(xiàn)有取土施工的方案進(jìn)行對(duì)比，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)如下：松土只是破壞樁位下土壤的粘聚力，使土壤松散，便于后續(xù)打管樁時(shí)土壤向管樁空腹內(nèi)壁聚集。使用的機(jī)械為比較輕巧便捷的單軸深攪樁機(jī)。而取土就是將樁位下的土取出運(yùn)走后在進(jìn)行植樁，使用的長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)比較笨重，如二者比較具有下列不同：

松土經(jīng)濟(jì)性好，取土經(jīng)濟(jì)較差，一般松土只占取土造價(jià)的1/3。松土工藝簡(jiǎn)易，取土工藝復(fù)雜。松土現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干凈，取土需要堆土，裝土，運(yùn)土，現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生環(huán)境差。松土形成的管樁腔內(nèi)土柱塞，能增加樁的抗傾覆力矩，取土沒有此功能。松土對(duì)孔徑外土壤不產(chǎn)生撓動(dòng)，不破壞管樁外壁與土的周圍摩擦力，有利于基坑防水，防淤。而取土由于鉆孔內(nèi)土壤的取出，在側(cè)壓力作用下土壤向孔內(nèi)收縮坍塌，特別是可塑、流塑的淤泥層瞬時(shí)坍塌更明顯，這樣就形成了孔外土的撓動(dòng)變形，降低了管樁與土壤的摩擦力，同時(shí)由于土壤撓動(dòng)容易形成地下水通道，使土壤向內(nèi)基坑內(nèi)流失，基坑側(cè)向位移增大，降低基坑的整體安全性。具體如表1所示。

表1

工程實(shí)例：

(1)該工程主樓33層，深基坑采用PHC-600(130)管樁：236根滿堂布置比較密集，周邊圍護(hù)樁采用大直徑PHC-800(110)管樁，樁長(zhǎng)15米，238根。開挖深度6.6米，圍護(hù)樁頂面設(shè)置混凝土內(nèi)支撐一道：此案例施工的難點(diǎn)表現(xiàn)為，F(xiàn)1主樓地板下采用的承載管樁因樁位布置較密集，土壤擠密應(yīng)力大，工程中已經(jīng)采用應(yīng)力釋放孔來解決工程樁上浮問題，若圍護(hù)樁在不采取任何措施情況下，直接將大口徑管樁施打下去，則必然產(chǎn)生主樓工程樁與圍護(hù)管樁土壤擠密應(yīng)力疊加，造成主樓承壓樁上節(jié)被擠裂擠斷的嚴(yán)重后果。為了解決此工程難題，將本發(fā)明應(yīng)用到該工程的圍護(hù)樁施工中。實(shí)踐證明效果特佳，表現(xiàn)在以下三個(gè)突出方面：

a:大直徑圍護(hù)管樁施工中沒有出現(xiàn)周圍土壤隆起現(xiàn)象。表明：本發(fā)明對(duì)控制和減少大口徑管樁擠密應(yīng)力起到良好作用。b:增加了GxD/2的抗傾覆彎矩，使基坑更加穩(wěn)定安全。c：有效保護(hù)了主樓已施工承壓樁的結(jié)構(gòu)安全，工程結(jié)束后樁基檢測(cè)單位對(duì)118根工程樁進(jìn)行了檢測(cè)。達(dá)到Ⅰ類樁111根，Ⅱ類樁7根，無Ⅲ類樁。工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良(此結(jié)果證明SD工法對(duì)工程樁不被擠裂擠斷，起了核心作用，效果顯著(附低應(yīng)變動(dòng)測(cè)報(bào)告)。

總之，本發(fā)明用單軸水泥土深層攪拌機(jī)(簡(jiǎn)稱單軸深攪機(jī))在圍護(hù)樁位上先進(jìn)行鉆進(jìn)松土，將土壤剪切開，使之失去粘聚力C；然后用錘擊打樁機(jī)對(duì)準(zhǔn)松過土的樁位將大口徑管樁(Ф800管樁)打到設(shè)計(jì)深度，這樣做目的就是將松過的樁位土集中擠入(Ф800管樁)空心內(nèi)腔，不再向管樁外壁排擠，從而實(shí)現(xiàn)既最大幅度的減少管樁的擠土效應(yīng)，又能增加G×D/2KN·M的抗傾復(fù)力矩，G為管樁內(nèi)腔擠入土的重量，D為管樁內(nèi)徑。最后，通過流水作業(yè)、跳松土、跟進(jìn)跳打樁(跳打的間距≥1個(gè)樁位)的方式，本發(fā)明的效果非常突出。