论文部分内容阅读
【摘要】某项目钢管桩沉桩过程中,有较多桩基发生桩顶或者桩底卷口、桩身弯曲、甚至断桩,本文分析归纳其破坏原因,包括沉桩停锤控制不力、打桩偏心、地质变化大、系锚不力和焊接质量等,可以为类似工程管理提供教训。
【关键词】钢管桩;沉桩;破坏原因
1.概述
桩基是高桩码头最重要的组成部分,钢管桩沉桩是桩基工程最关键的环节。钢管桩是长细比较大的构件,在锤击沉桩过程中,桩受到成百上千次的巨大冲力,桩身和桩顶受到拉、压应力的作用,如果制作质量不符合要求,或沉桩控制不好,就会发生事故。桩身变形和桩顶压曲破损是常见问题。
印尼某项目采用高桩结构,码头平台和系缆墩设计174根钢管桩,其中岩面较深的区域采用打入桩,共72根,岩面较浅的区域采用嵌岩桩,共102根。打入桩桩径1000mm,壁厚16mm,桩长44m;嵌岩桩钢管部分桩径1200mm,壁厚18mm(桩长大于30m)和16mm(桩长小于30m)。该项目水上沉桩采用D100柴油锤,锤击能24.6T•m。该项目钢管桩在预制堆放过程中控制较好,没有发生变形,但沉桩过程中,有较多桩基发生桩顶或者桩底卷口、桩身弯曲、甚至断桩,本文分析归纳其破坏原因,包括沉桩停锤控制不力、打桩偏心、地质变化大、系锚不力和焊接质量等,可以为类似工程管理提供教训。
2. 常规情况钢管桩变形破坏原因分析及对策
2.1桩身变形原因分析
1). 在运输与堆放过程中,由于受压、撞击或堆放场地不平整、不坚实引起桩身变形;
2). 桩身制造不良,尺寸偏差未控制在规范允许范围内。
2.2樁顶压曲破坏原因分析:
1). 钢管桩选用的钢材强度较低,壁厚不够;
2). 桩锤型号、冲程选用不当;
3). 桩帽(替打)的缓冲垫过薄;
4). 桩帽与桩顶平面不平行。
2.3 控制对策
1). 防止钢管桩桩身变形:
a、在运输和堆放过程中,避免受压、撞击
b、堆放场地应坚实
2). 防止钢管桩顶部压曲变形或破损
a、钢管桩应选用强度高的钢材
b、控制桩锤级别
c、选用合适的桩锤冲程
d、加厚桩帽中的缓冲垫
e、桩帽与桩顶平面应平行
f、采用厚壁钢管管桩
3). 保证设计深度
a、选用合适的送桩机具和桩锤
b、桩帽、缓冲垫的使用
c、控制桩身斜度
d、控制标高和贯入度
e、避免端破损
3.工程实例破坏类型、原因分析及对策
该项目沉桩过程中,桩基发生桩顶或者桩底卷口、桩身弯曲和断桩多种破坏形式,其破坏原因和处理措施如下:
3.1桩顶卷口
现象描述:打桩过程中,在桩顶加强箍以下,发生变形鼓起甚至褶皱等现象(如图1),主要发生在打入桩部分。
主要原因分析:打桩偏心(桩帽替打与钢管桩桩径不匹配)以及贯入度控制不力。
图1. 桩顶卷口
处理措施:将屈服部分(均在设计标高之上)割掉,桩顶经处理通过钢筋芯笼与下横梁可靠连接。
3.2 桩底卷口
现象描述:打桩过程中,在桩底发生卷口,造成嵌岩成孔困难,主要发生在嵌岩桩(壁厚16mm)部分。
主要原因分析:岩面起伏变化大、没能根据贯入度及时停锤,径厚比偏大。
处理措施:桩内灌高强度岩石,重锤冲孔,冲破卷口部分钢管,成孔后灌注嵌岩,保证钢管桩内混凝土高度。
3.3 桩身弯曲变形
现象描述:一根打入桩打桩时,打桩船撞到桩身,而管桩又被龙口卡着,致使桩中间变形破坏(见图2)。
主要原因分析:浪大和船舶系锚不力。
处理措施:泥面处割桩,补桩,上部结构加强。
图2. 桩身变形的钢管桩
3.4 断桩
现象描述:一根打入桩打桩时突然下降,发生断桩,该处为对焊,其余为螺旋焊。断口平顺,大部分在焊口1cm以内(见图3)。
图3 钢管桩断桩断口处
主要原因分析:焊接残余温度应力过大。
处理措施:偏位补桩,上部结构局部加强。
3.结论与建议
综上分析,施工经验不足和管理控制不善,是造成沉桩破坏的主要和直接原因,尽管做了处理,但是各方损失较大。类似工程中,业主如果选择有经验的施工单位承接, 则以上问题多数可以避免,而决策时不仅仅是考虑报价较低的单位。注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】钢管桩;沉桩;破坏原因
1.概述
桩基是高桩码头最重要的组成部分,钢管桩沉桩是桩基工程最关键的环节。钢管桩是长细比较大的构件,在锤击沉桩过程中,桩受到成百上千次的巨大冲力,桩身和桩顶受到拉、压应力的作用,如果制作质量不符合要求,或沉桩控制不好,就会发生事故。桩身变形和桩顶压曲破损是常见问题。
印尼某项目采用高桩结构,码头平台和系缆墩设计174根钢管桩,其中岩面较深的区域采用打入桩,共72根,岩面较浅的区域采用嵌岩桩,共102根。打入桩桩径1000mm,壁厚16mm,桩长44m;嵌岩桩钢管部分桩径1200mm,壁厚18mm(桩长大于30m)和16mm(桩长小于30m)。该项目水上沉桩采用D100柴油锤,锤击能24.6T•m。该项目钢管桩在预制堆放过程中控制较好,没有发生变形,但沉桩过程中,有较多桩基发生桩顶或者桩底卷口、桩身弯曲、甚至断桩,本文分析归纳其破坏原因,包括沉桩停锤控制不力、打桩偏心、地质变化大、系锚不力和焊接质量等,可以为类似工程管理提供教训。
2. 常规情况钢管桩变形破坏原因分析及对策
2.1桩身变形原因分析
1). 在运输与堆放过程中,由于受压、撞击或堆放场地不平整、不坚实引起桩身变形;
2). 桩身制造不良,尺寸偏差未控制在规范允许范围内。
2.2樁顶压曲破坏原因分析:
1). 钢管桩选用的钢材强度较低,壁厚不够;
2). 桩锤型号、冲程选用不当;
3). 桩帽(替打)的缓冲垫过薄;
4). 桩帽与桩顶平面不平行。
2.3 控制对策
1). 防止钢管桩桩身变形:
a、在运输和堆放过程中,避免受压、撞击
b、堆放场地应坚实
2). 防止钢管桩顶部压曲变形或破损
a、钢管桩应选用强度高的钢材
b、控制桩锤级别
c、选用合适的桩锤冲程
d、加厚桩帽中的缓冲垫
e、桩帽与桩顶平面应平行
f、采用厚壁钢管管桩
3). 保证设计深度
a、选用合适的送桩机具和桩锤
b、桩帽、缓冲垫的使用
c、控制桩身斜度
d、控制标高和贯入度
e、避免端破损
3.工程实例破坏类型、原因分析及对策
该项目沉桩过程中,桩基发生桩顶或者桩底卷口、桩身弯曲和断桩多种破坏形式,其破坏原因和处理措施如下:
3.1桩顶卷口
现象描述:打桩过程中,在桩顶加强箍以下,发生变形鼓起甚至褶皱等现象(如图1),主要发生在打入桩部分。
主要原因分析:打桩偏心(桩帽替打与钢管桩桩径不匹配)以及贯入度控制不力。
图1. 桩顶卷口
处理措施:将屈服部分(均在设计标高之上)割掉,桩顶经处理通过钢筋芯笼与下横梁可靠连接。
3.2 桩底卷口
现象描述:打桩过程中,在桩底发生卷口,造成嵌岩成孔困难,主要发生在嵌岩桩(壁厚16mm)部分。
主要原因分析:岩面起伏变化大、没能根据贯入度及时停锤,径厚比偏大。
处理措施:桩内灌高强度岩石,重锤冲孔,冲破卷口部分钢管,成孔后灌注嵌岩,保证钢管桩内混凝土高度。
3.3 桩身弯曲变形
现象描述:一根打入桩打桩时,打桩船撞到桩身,而管桩又被龙口卡着,致使桩中间变形破坏(见图2)。
主要原因分析:浪大和船舶系锚不力。
处理措施:泥面处割桩,补桩,上部结构加强。
图2. 桩身变形的钢管桩
3.4 断桩
现象描述:一根打入桩打桩时突然下降,发生断桩,该处为对焊,其余为螺旋焊。断口平顺,大部分在焊口1cm以内(见图3)。
图3 钢管桩断桩断口处
主要原因分析:焊接残余温度应力过大。
处理措施:偏位补桩,上部结构局部加强。
3.结论与建议
综上分析,施工经验不足和管理控制不善,是造成沉桩破坏的主要和直接原因,尽管做了处理,但是各方损失较大。类似工程中,业主如果选择有经验的施工单位承接, 则以上问题多数可以避免,而决策时不仅仅是考虑报价较低的单位。注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。