桩基是码头的基础部分,主要是承担上面的结构和荷载。桩的种类主要是预制桩和灌注桩。
桩基施工前,应进行下列工作:
(1)、结合基桩允许偏差,校核各桩的位置。
(2)、根据选用的船机性能,桩长和施工时水位变化情况,检查沉桩泥面标高,水深是否符合打桩要求。
(3)、检查打桩区有无障碍物。
(4)、船只抛锚和打桩作业,对通航有无影响。
1、打桩方法选择
打桩方法:根据其克服土壤阻力的机理不同,可分为锤击法、震动法、射水法和压力法。在水工工程中,一般采用锤击法。
锤击法打桩是利用锤的断续冲击,桩周围土体不断受挤压,剪切破坏,使桩逐步下沉的打桩方法。锤击法用的锤有的是自落锤、蒸汽锤、柴油和液压锤。目前常用的锤为柴油锤。
柴油锤结构简单、重量较轻,不需要供气设备,使用费用低,移动方便,锤击力大。但不易控制冲程,锤击噪音大,有油烟和残油飞溅。
震动法打桩是在桩顶与振动锤之间作刚性连接,构成震动体系,震动时桩周围土也发生震动,土的结构遭到破坏,土对沉桩的阻力减小,从而使桩逐步下沉的方法。
射水法打桩方法是在桩的桩尖或外部设有冲射管,喷出高压水束,冲刷破坏桩尖下的土壤结构,使一部分土沿桩周或桩的内空(空心桩)涌上地面,因而减少了桩表面与土壤间的摩擦力和桩尖阻力,桩在自重和压重的作用下沉入土中。
液压法打桩是借助桩架自重及压重,通过滑轮换向把桩压入土中。与锤击法和震动法打桩相比,其优点是无震动、噪音,无油烟残油飞溅,孔隙水压小,桩周围土隆起范围和量均很小,在斜坡上打的桩不顺坡向下滑移。其缺点是土对打桩的阻力大,如分段打桩,需现场接桩而降低打桩效率。
液压法打桩适用于在粘土中打直桩。对砂土或质土层,因阻力过大,不宜采用。
在具体的工程中选用哪种方法打桩,需要根据工程的地理位置、地形、水位、风浪、地质等自然条件、工程规模、结构设计、机械设备、材料、动力、技术、供应等情况,以及工期要求、施工条件,进行详细的调查,通过方案比较,必要时还通过试验,才能确定合适的打桩方法。
2、拟定打桩顺序
拟定打桩顺序要考虑的问题
(1)、保证每一根桩按预定的要求打到设计标高;
(2)、要考虑到工程的分段(分段要按流水作业,要考虑打桩的方便性,也要考虑各个工序在一个施工段里作业时间的均衡性,还要考虑施工安全性)
(3)、要考虑打桩水深、风和水流的影响。
(水位要考虑根据潮位、地形、桩长、桩顶、标高、打桩架高度、船舶吃水及时间)
(4)、尽量减少打桩震动对岸坡的影响。
(5)、尽量减少打桩架移架、改架、移锚的次数。
打桩顺序拟定后,根据桩的施打次序要绘制桩的装船图,根据装船图组织桩的供应工作。
3、打桩控制
1)、打桩程序
移船取桩→吊、立桩入龙口→移船就位→调平船、调整龙口的垂直度(直桩)或斜度(斜桩)→定位、收紧缆绳→桩自沉→测桩位置、调整船和龙口→压上锤和替打→测桩偏位、调整船和龙口→小冲程锤击桩→正常锤击桩→满足打桩控制条件、停止锤击→估测桩偏位→起吊锤和替打→测量桩偏位→移船
2)、打桩操作注意事项
①、替打、背板、桩身三者应在同一轴线上,且与龙口导轨的中心线重合。
②、锤击过程,要经常注意桩身有无移位和倾斜现象,如发现问题,应及时纠正,使恢复正确,如桩顶不平可用麻袋或水泥纸垫平。
③、落锤高度不宜大于1米。
④、桩打到接近设计要求时,要密切观察。一般以设计要求最后3次10锤的平均贯入度或入土标高为控制,至达到符合设计要求为止,并作好记录。
3)、偏位控制
打桩时要保证规定要求,规范的规定,桩顶偏位一般不大于10cm,桩的纵轴线倾斜度偏差一般不大于1%。
造成桩偏位有多方面原因,归纳起来:
一是风浪、水流的影响;
二是操作上的因素;
三是地形和土质方面的原因;
四是桩本身的原因。
为了减少桩偏位,保证桩基施工质量,必须针对这几方面的原因,采取如下相应的措施:
① 、在安排工程进度时,避开在强风盛行季节打桩,当风、浪、水流超过规定时应停止打桩作业。
② 、要防止因施工活动造成定位基线走动,采用科学的较高精度的定位方法;要及时开动平衡装置和松紧锚缆,以维持打桩架坡度,防止打桩船走动。
③ 、掌握斜坡上打桩和打斜桩的规律,拟定合理的打桩顺序,采取恰当的偏离桩位下桩,以保证沉桩完毕后的最终位置符合设计规定,并采取削坡和分区跳打桩的方法,防止岸坡滑动。
4)、桩的极限承载力控制
在打桩过程中,为保证满足设计承载力的要求,一般是控制桩标高和打桩最后贯入度(最后10击平均每击下沉量),即“双控”。另外还要仔细掌握贯入度的变化和及时掌握桩下沉的标高情况。
桩遇到阻力的变化可以由打桩对贯入度的变化来反映,贯入度也在一定程度上反映了桩承载力的大小,因而在打桩时除了控制桩顶标高之外,还要控制贯入度。一般在粘性土壤中打桩以标高控制为主,贯入度作为校核。倘若锤击打桩达到设计标高后而贯入度未能达到要求时,仍可继续锤击。但在砂土层或风化岩层则以贯入度控制为主,标高为校核。当贯入度已达到控制贯入度要求,而标高尚未达到设计要求时,可以继续锤击三次,每次以10锤为基准,其平均值是3—4cm,根据经验即为达到贯入度的要求。
打桩控制标准一般是由设计单位提出要求,施工时按要求控制即可。但支承桩是以控制贯入度为主,标高为辅。摩擦桩与支承桩相反,它是以控制标高为主,贯入度为辅。或采用半支承半摩擦相结合的打桩方法。总之无论采用哪种方法,者要满足设计和规范要求。
5)、桩的裂损控制
在打桩之前,要检查要打的桩是否符合规定的质量标准。在打桩过程中,要随时查看打桩情况,如锤、替打、桩三者是否在同一轴线上;贯入度是否有异常变化;桩顶碎裂情况等等。桩打完了以后,要检查桩身的完好情况。规范规定,对于预应力钢筋混凝土桩不允许出现裂缝。非预应力钢筋混凝土桩应尽量避免产生裂缝。
6)、桩的临时固定和缺陷处理
打桩完毕,必须及时临时固定(特别是对水上桩基),以防止在风浪、水流、土坡滑移及斜桩因自重挠曲作用下基桩倾倒折裂。临时固定的方法是:用围囹木(夹桩木)夹住,方木顶撑,拉条固定,使基桩连成整体。
在实际打桩过程中,有时会因某种缘故出现一些质量上的缺陷,必须采取措施予以补救。如果事故较大,影响到上部结构的使用安全时,就要会同设计人员共同研究,采取补救措施。