打入樁又叫沉入樁，是靠樁錘的沖擊能量將預制樁打（壓）入土中，使土被壓擠密實，以達到加固地基的作用。沉入樁所用的基樁主要為預制的鋼筋混凝土樁和預應力混凝土樁。沉入樁的施工方法主要有：錘擊沉樁、振動沉樁、射水沉樁、靜力壓樁以及鉆孔埋置樁等。
常見問題
概述
上海市地區的橋梁與高層建筑的基礎普遍采用預制鋼筋混凝土方樁與PHC薄壁預應力鋼筋混凝土管樁。鉆孔灌注樁因其質量難以控制，施工中會產生大量的泥漿廢渣造成環境污染，故在上海地區的建設工程中已逐步被限制使用。建設工程的建設方式，推廣采用模塊化建設，即工程各部件使用工廠化預制，現場安裝。而預制樁施工有速度快、工廠集中預制質量好、現場無固液污染物等優點，特別是PHC管樁采用旋轉離心成型工藝、高壓蒸汽養護，從鋼筋制作入模、張拉、混凝土澆注、旋轉成型、蒸壓養護至脫模堆放，總耗時一般不超過24h，且出廠后可立即施打，大大縮短了施工周期，對加快工程建設進度、節省造價起到了積極的作用。預制樁的沉入方法有重力靜壓與沖擊打入二種方式，一般在市郊偏遠地區均采用打入預制樁，打入樁具有沉樁速度快、樁機相對自重輕的優點，但其沉樁原理為采用重錘沖擊能量迫使樁身下沉，這就使得打入法施工有難以避免的缺點，本文論述了打入樁施工中常見問題的原因及防治處理方法。
擊破問題
同三國道大型立交施工，基礎設計為Φ600標號C80的AB型預應力管樁與400×400、標號C35的預制鋼筋混凝土方樁，樁長分別為28～31m與29～31m，按公路施工規范要求，分為2節樁與3節樁錯位布置。預制鋼筋混凝土方樁樁頭一般內設多層加強鋼筋網片，PHC樁樁頭為預應力索定位鋼法蘭盤，樁頭均能承受較大的錘擊能量。依據該工程地質勘察報告顯示:①層，耕植土與雜填土0～1.1m;②層，褐色粉質粘土;③層，黑褐色淤泥質粉質粘土;④、⑤、⑥、⑦層，綠褐色粉質粘土。該工程占地約950m×1100m，范圍較大，地層組成深度與厚度分布均勻，但③層在場地的東南角部分缺失，基礎承載力主要由樁身摩阻力提供，樁端進入⑤層作為持力層。按設計要求，在同三跨越滬青平的高架主線選取2處進行試樁，試樁未發現有異?，F象，試樁報告提交后，設計未改變樁長與樁型，仍按原施工圖施行。依據業主工期要求，在施工時，項目部共安排了12臺DH508與85P型柴油打樁機，樁錘均為DEMAG4.6t。因R3、R8、R7匝道有部分橋跨設計為現澆后張法預應力箱梁，其墩臺樁共計378根，長度11260m，先安排3臺樁機進場并行施工，但開打后出現了沉樁困難的現象。樁入超過1節半后(約20m)沉樁速度變緩，經測算平均每米錘擊次數達到120擊，每擊下沉僅為0.8cm，每根樁下沉耗費時間長達近3h。而一般正常情況下，每臺樁機每天能沉樁約7～9根，工效減低了約2/3，且有相當部分樁出現錘擊無效停止下沉的情況。鑒于增加樁機將增加成本，經項目部討論后，將3臺樁機的樁錘改換成6.2t。換錘恢復施工后沉樁速度大大加快，能滿足工期要求，但其后又頻繁出現樁頭擊破與樁身爆裂，總計7次方樁樁頭被擊破，1次管樁樁頭擊破，2次方樁樁身斷裂。擊破的樁頭在樁頂以下約1m范圍內的混凝土全部破裂成碎石狀，下部并有延伸裂紋，破損的樁身離樁頂以下約6m處、80cm范圍內混凝土全部爆裂成碎石狀，鋼筋彎曲但無斷裂。隨后對PHC樁樁頭采用鋼板包覆，環氧快速修補后重新施打，方樁截樁后采用補樁。
頻繁出現的樁頭擊破，大大影響了施工進度。針對上述現象初步分析，樁頭與樁身的混凝土強度可能存在薄弱環節。遂使用回彈儀對壞樁的其他完好部分樁身進行混凝土強度檢測，經檢測方樁樁身混凝土強度平均達到C38，對現場尚未施工的樁堆的樁頭抽檢混凝土強度，檢測平均達到C33，PHC樁樁頭與樁身均到達設計標號。對破損的方樁樁頭進行目測觀察后發現，因樁頭鋼筋加強網片空隙較小，在混凝土澆注震搗時，進入樁頭的粗骨料粒徑偏小，未能按混凝土設計配比成型，骨料外包面積增加，而水泥含量未相應提高，故造成樁頭部分的混凝土強度相對樁身偏低，至廠家制樁現場踏勘后證實了該現象。除樁強度原因外，初始擊樁時的樁頭與樁錘間使用三層草包作為緩沖襯墊，草包在錘擊數十次后即壓縮板結失去彈性，造成樁頭承受直接沖擊。項目部技術人員與打樁專業分包單位共同商討后，擬嘗試按如下方法解決:
(1)樁機采用三檔重錘輕擊方式。
(2)樁錘套筒與樁頂間增加鋼套一個，樁頂彈性襯墊改為Φ12鋼絲繩盤，厚度約2～3層盤圓綁扎，下墊厚度50cm的云杉木枕，木枕約3d更換一次，保證擊打過程中緩沖墊層的有效性。
(3)原接樁焊接工2人改為4人，縮短接樁時間在半小時內，減少接樁焊接時的停打時間，從而防止土體摩阻力增大出現沉樁困難。
(4)加強工廠預制方樁的質量監控，樁頭混凝土采用5-25標號C40的細石混凝土澆注，強度與齡期雙控，制樁模板采用新的定制定尺長鋼模，保證平整度與順直度，防止擊打時偏心矩產生。落實上述措施后，在后續約6萬m沉樁施工中再也未出現壞樁、停樁事故，且在局部場地進入持力層過厚的位置的樁，錘擊次數大于2000擊的情況下，樁身仍能保持完好無損。
樁位偏離問題
樁位偏離指樁的平面位置、樁頂標高、樁身垂直度超過設計規范要求的偏差。通常由于測量誤差與施工不當造成的。施工測量誤差中，因場地受限引樁離基坑過近，人員機械施工不當觸碰、基坑開挖沉降造成引樁變形，測量工作未很好履行一放二復制度，復雜的建筑物基礎測設混亂。施工不當一般表現為下節樁下沉過快、單側挖土過深、未按間隔沉樁造成的土體推擠等。樁位偏離問題防治應從測量控制措施、沉樁控制措施著手進行。
(1)編制樁位測量放線圖及說明書大型建筑物基礎形狀復雜，群樁數量較大，為便于樁基礎施工測量，在熟悉資料的基礎上，在作業前需編制樁位測量放線圖及說明書。為便于施測放線，對于平面成矩形、外形整齊的建筑物一般以外廓墻體中心線作為建筑物定位主軸線，對于平面成弧行、外形不規則的復雜建筑物則以十字軸線和圓心軸線作為定位主軸線。以樁位軸線作為承臺樁的定位軸線。根據樁位平面圖所標定的尺寸，建立與建筑物定位主軸線相互平行的施工坐標系統，一般應以建筑物定位矩形控制網西南角的控制點作為坐標系的起算點，其坐標應假設成整數。為避免樁點測設時的混亂，應根據樁位平面布置圖對所有樁點進行統一編號，樁點編號應由建筑物的西南角開始，從左到右，從下而上的順序編號。根據設計資料計算建筑物定位矩形網、主軸線、樁位軸線和承臺樁位測設數據，并把有關數據標注在樁位測量放線圖上。根據設計所提供的水準點(或標高基點)，擬定高程測量方案。
(2)測量質量控制
建筑物或橋梁定位的矩形網點與三角引樁(攀線樁)需要埋設直徑8cm、長35cm的大木樁，樁位既要便于作業，又要便于保存，并在木樁上釘小鐵釘作為中心標志，對木樁要用水泥加固保護，在施工中要注意保護，使用前應進行檢查。對于大型或較復雜、工期較長的工程，應埋設頂部為10cm×10cm、底部為12cm×12cm、長為80cm的水泥樁為長期控制點。必須加強檢查工作，對樁位測量放線圖的所有計算數據，必須經第二個人進行檢查，確認無誤后才能到現場測設?，F場測設完畢后，在施工前必須經項目部與監理二次復核無誤后方可允許施打。建筑物樁位軸線測設是在建筑物定位矩形網測設完成后進行的，是以建筑物定位矩形網為基礎，采用內分法，用經緯儀定線精密量距法進行樁位軸線引樁的測設。對復雜建筑物圓心點的測設，一般采用極坐標法測設。對所測設的樁位軸線的引樁均要打入小木樁，木樁頂上應釘小鐵釘，作為樁位軸線引樁的中心點位。為了便于保存和使用，要求樁頂與地面齊平，并在引樁周圍撒上白灰。在樁位軸線測設完成后，應及時對樁位軸線間長度和樁位軸線的長度進行檢測，要求實量距離與設計長度之差，單排樁位不應超過±1cm，群樁不超過±2cm。在樁位軸線檢測滿足設計要求后才能進行承臺樁位的測設。
建筑物承臺樁位的測設，是以樁位軸線的引樁為基礎進行測設的，樁基礎設計根據地上建筑物的需要分群樁和單排樁。規范規定3～20根樁為一組的稱為群樁。1～2根為一組的稱為單排樁。群樁的平面幾何圖形分為正方形、長方形、三角形、圓形、多邊形和橢圓形等。測設時，可根據設計給定的承臺樁位與軸線的相互關系，選用直角坐標法、線交會法、極坐標法等進行測設。對于復雜建筑物承臺樁位的測設，往往設計所提供的數據不能直接利用，而是需要經過換算后才能進行測設。在承臺樁位測設后，應打入小木樁作為樁位標志，并撒上白灰，便于樁基礎施工。在承臺樁位測設后，應及時檢測，對本承臺樁位間的實量距離與設計長度之差不應大于±2cm，對相鄰承臺樁位間的實量距離與設計長度之差不應大于±3cm。在樁點位經檢測滿足設計要求后，才能移交給打樁專業分包單位進行樁基礎施工。
(3)防止偏移施工措施
初始沉樁時，往往因為表層土質松軟而下沉過快，且樁尖定位時使用樁機行走粗略調整，容易發生樁位偏斜，施工中可采用定位固定沉樁，樁機履帶下一般有厚鋼板或鋼路基箱，作為走道板。沉樁施工前，樁機首先應基本就位，樁由樁機鋼絲吊繩起吊穩定，在樁位測放位置采用鋼抱箍焊接在鋼走道板上，鋼抱箍尺寸可略大于樁截面尺寸約1cm左右，抱箍可采用Φ48鋼管，管樁可采用雙層Φ12鋼筋彎圓，雙側延長段點焊在鋼走道板上，便于拆裝。下節樁下沉時將樁尖插入抱箍，樁錘初始下壓時不宜速度過快，吊樁鋼絲繩應適當牽引，經緯儀應保持觀測，發現由偏移跡象的，予以及時調整機位撥正樁身。在上下節接樁時，若樁帽間不平整，應用薄鋼板襯墊空隙。同時打樁程序應嚴格按施工常規要求，跳位隔打，防止單向推擠土體而造成已沉樁移位。采用上述措施經濟簡便易于操作，除了每樁次需重新拆裝定位箍較為繁瑣外，能充分保證樁位的施工精確度。據統計，未采用上述措施的單排樁竣工測量偏位超出規范值的比例高達43%，采用保證措施后為6%，且方樁單邊方向順直、無扭轉現象。
偏移樁的處理
經小應變測試為3級以下有嚴重缺損的、最后50cm錘擊數未達到設計要求一半值的、大應變測試單樁承載力未達到設計承載值90%的，均為壞樁，必須報請設計同意后進行補樁處理。偏移樁即樁頂標高、樁位偏差大于50cm的，必須報請設計同意后進行補樁或恢復處理。對壞樁以及偏移樁，不能原位進行補樁的，則必需采取原樁補強或恢復處理。解決思路:為確定樁的損傷程度和完整性，首先對其進行低應變動力檢測，對大部分樁身完整、無明顯缺陷的樁可進行原樁補強與恢復?；謴涂刹捎庙斖品?即樁頂施加水平推力)，使樁復位。容許水平推力可根據EI(樁身抗彎剛度)、樁頂容許位移和樁頂水平位移系數代入相關公式，進行計算，小于容許水平推力，即對預應力混凝土管樁的樁身是安全的。施工時先部分清除樁前側的土，最大幅度地減少所需的水平推力，再采用小于容許的水平推力使樁復位，就能保證樁的質量與安全。此法工期較短，處理費用約為每根4000元。
3.1頂推法處理的施工方法
頂推法處理適用于偏移樁樁身完好、且偏移量不大的樁。其施工設備采用XU-100型地質鉆機2臺，注漿泵2臺，100kN千斤頂4臺，高壓油泵1臺，反力鋼架若干，若無條件安裝反力架的，則牽引配備10t手扳葫蘆4套。施工步驟如下:
(1)鉆孔排土。根據偏位的程度，在樁的前側用地質鉆機鉆1個直徑與樁截面直徑或邊長相同、深與樁長相同的孔，以減少糾偏時的牽引阻力，插入注漿管，注水造漿，同時排漿清除樁身前側土體，以利于用較小的水平推力回復樁位。
(2)安裝反力架，就位千斤頂，推樁移位。用高壓注漿管貼緊樁身沖孔，深至持力層，借千斤頂初步推樁移位，要嚴格控制擠樁頂移位的速率，以2～5cm/h為宜，完成總偏移量的一半時停30～60min，保持高壓注漿管擴孔，第二次將樁頂推至原位。若現場無條件安裝反力架，可采用樁頂鋼絲繩手扳葫蘆牽引，鋼絲繩牽引端安裝測力計，控制牽引力不大與100kN，牽引過程同千斤頂。
(3)樁的固定。在樁側的孔穴內，灌入5～25mm碎石，插搗密實，注入速凝水泥漿，使樁側和樁底的虛土空隙部分被漿液所充填，散粒被膠結，并較大幅度增加樁側和樁底一定范圍內的土體強度和變形模量，提高樁底土的抗偏荷載能力。
(4)增加沉降觀測點，加強對上部結構的工內、工后沉降量及沉降差的監測。
3.2缺陷補強
對所有經頂推糾偏處理的樁進行再次低應變檢測，以便確定還有缺陷的管樁的損傷位置，然后用高壓水沖洗樁孔至損傷處以下1～2m，排除泥漿，吊模后投碎石并注入快硬水泥漿液，使管內形成牢固的混凝土柱。這樣，不但可以加固樁身，保證損傷程度不再加劇，而且能確保開口管樁以全斷面承受荷載。
裝置結構選型
概述
打入樁導向裝置作為打入樁施工的重要臨時結構，首先應保證打入樁的施工精度和施工工效滿足設計和施工的要求，還應具有結構簡單、拆裝方便、安全可靠、經濟適用等特點。其結構設計尚未有明確規范，對其結構形式進行系統研究的成果較少。為此，對打入樁導向裝置結構進行深入的總結和研究，從而選擇一種合適的打入樁導向裝置，是打入樁施工質量和進度的重要保證。
導向裝置簡介
打入樁導向裝置對打入樁主要起導向作用，保證打入樁施工時其平面位置和垂直度符合設計和施工要求，同時應具有一定剛度以抵抗施工過程中的水平力。根據施工工況的不同，常用的導向裝置主要包括簡支移動式、騎跨階梯式、裝配液壓移動式和裝配半固定式等。
動式裝置
2.1結構形式及特點
2.1.1結構形式
簡支移動式導向裝置主要包括輔助樁和導向架體，為了方便拆裝，輔助樁和導向架體之間采用精扎螺紋鋼鎖緊，同時可根據現場實際情況設置多個龍口，一次施打多根樁。
2.1.2結構特點
1）輔助樁可根據樁錘夾鉗形式選擇工字鋼或鋼管，采用釣魚法施工，在陸上和靜水中施工效率較高。
2）導向架體可根據施工需要設置多個龍口，施工便利。
3）輔助樁和導向架體之間采用精扎螺紋鋼鎖緊，裝拆方便。
2.2適用范圍
簡支移動式導向裝置雖然可通過調整鋼結構的型號來抵抗所受的水平力，但結合其經濟性和實用性，該導向裝置主要適用于陸上、水深較淺且流速較小的江河和水深較淺且波浪力較小的海域使用。
2.3應用實例
由中交二航局承建的巴基斯坦卡西姆碼頭項目在水深8m左右和有效波高1m左右的海域成功應用了簡支移動式導向裝置進行鋼板樁施工，一次性可施工7組鋼板樁。
階梯式裝置
3.1結構形式及特點
3.1.1結構形式
騎跨階梯式導向裝置主要由龍口市和錨固系統組成。其中錨固系統將整個導向裝置固定在既有打入樁上，龍口用于對后續打入樁的導向。
3.1.2結構特點
1）該結構適用范圍受工程樁剛度影響較大。
2）該導向裝置無需使用輔助樁，直接固定在既有打入樁上，定位較快。
3）該導向裝置為懸臂結構，每次僅能施工1根樁。
3.2適用范圍
騎跨階梯式導向裝置使用時，整個導向裝置的精度控制主要依賴于錨固樁（既有工程樁）的穩定性。因此，該導向裝置的適用范圍主要根據錨固樁的剛度以及現場的實際施工條件確定，以保證新建打入樁的精度為準，完全可以適用于陸上和靜水區域施工。
3.3應用實例
由中交二航局承建的巴基斯坦深水港碼頭項目在陸上和靜水中成功應用了騎跨階梯式導向裝置進行2.5m直徑鋼管樁施工，一次施打1根鋼管樁。
液壓式裝置
4.1結構形式及特點
4.1.1結構形式
裝配液壓移動式導向裝置主要包括行走軌道和定位龍口以及液壓系統。行走軌道與打樁平臺栓接或焊接固定，定位龍口通過嵌入滑槽與行走軌道連接，采用液壓千斤頂提供行走動力。4.1.2結構特點
1）采用液壓千斤頂提供動力，定位速度快，施工效率高。
2）需裝配在打樁平臺或打樁設備上使用，無法獨立使用。
3）每次施打1根樁。
4）打樁設備選型確定后，直接裝配該導向裝置，不受施工環境影響。
5）該導向裝置不能轉動，同時打樁平臺或打樁設備難以精確定位，所以，主要適用于管型打入樁施工。
4.2適用范圍
裝配液壓移動式導向裝置需與打樁平臺或打樁設備裝配使用，整個裝置定位精度與打樁平臺或打樁設備穩定性相關。在打樁平臺或打樁設備滿足施工條件的前提下，該導向裝置基本適用于任何可提供穩定平臺的管型打入樁施工。
4.3應用實例
由中交二航局承建的以色列阿什杜德港項目28號碼頭施工期有效波高2m左右，采用400t頂升平臺裝配該導向裝置施打準1.2m和準0.9m鋼管樁，平臺約30m寬，定位一次可施打7根鋼管樁，應用效果良好。
半固定式裝置
5.1結構形式及特點
5.1.1結構形式
裝配半固定式導向裝置主要包括導向架體和三角支撐架。三角支撐架與打樁平臺或打樁設備上的基座采用螺栓連接，導向架體和三角支撐架之間采用精扎螺紋鋼鎖緊，同時可根據現場實際情況設置多個龍口，可一次施打多根樁。
5.1.2結構特點
1）裝配式結構拆裝方便，定位較快。
2）需裝配在打樁平臺或打樁設備上使用，無法獨立使用。
3）可實現定位一次施打多根樁。
4）打樁設備選型確定后，直接裝配該導向裝置，不受施工環境影響。
5.2適用范圍
該導向裝置適用范圍基本與裝配液壓移動式導向裝置相當，但更適用于鋼板樁的打入施工。5.3應用實例由中交二航局承建的以色列阿什杜德港項目出運碼頭采用250t頂升平臺裝配該導向裝置施打組合板樁（H+AZ型組合板樁），平臺定位1次可施打14組鋼板樁，應用效果良好。
結語
結合多個打入樁施工項目，通過對各個導向裝置的深入分析和研究，得到以下結論。
以上打入樁導向裝置均成功應用于實際施工項目，可以作為打入樁導向裝置選型和設計的參考。
以上打入樁導向裝置具有不同的適用范圍，今后在打入樁導向裝置的設計中可在此基礎上針對不同的施工工況進行必要的創新和優化，以便增強其適用性和實用性，從而進一步提高打入樁的施工精度和施工效率。
參考資料 >