钢桩之钢管桩.docx
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钢桩之钢管桩
钢桩之钢管桩
在我国沿海及内陆冲积平原地区，土质常为很耳（深达50~60m）的软土层,当上部结构荷载较大时，这类地基常不能直接作为持力层，而低压缩性持力层乂很深，采用一般桩基，沉桩时须采用冲击力很大的桩锤，用常规钢筋混凝土和预应力混凝土桩，将很难以适应，为此多选用钢管桩加固地基。
因此，钢管桩在国内外都得到了较广泛地应用。
钢管桩的特点是：
（1）重量轻、刚性好，装卸、运输、堆放方便，不易损坏;
（2）承载力高。
山于钢材强度高，能够有效地打入坚硬土层，桩身不易损坏，并能获得极大的单桩承载力；（3）桩长易于调节。
可根据需要采用接长或切割的办法调节桩长；（4）排土量小，对邻近建筑物影响小。
桩下端为开口，随着桩打入，泥土挤入桩管内与实桩相比挤土量大为减少，对周圉地基的扰动也较小，可避免土体隆起；对先打桩的垂直变位、桩顶水平变位，也可大大减少；（5）接头连接简单。
采用电焊焊接，操作简便，强度高，使用安全；（6）工程质量可靠，施工速度快。
但钢管桩也存在钢材用量大，工程造价较高；打桩机具设备较复杂,振动和噪声较大；桩材保护不善、易腐蚀等问题，在选用时应有充分的技术经济分析比较。
1.钢管桩构造、型式及规格
钢管桩的管材，一般用普通碳素钢，抗拉强度为402MPa,屈服强度为235.2MPa,或按设计要求选用。
按加工工艺区分，有螺旋缝钢管和直缝钢管两种，III于螺旋缝钢管刚度大，工程上使用较多。
为便于运输和受桩架高度所限，钢管桩常分别由一根上节桩，一根下节桩和若干根中节桩组合而成，每节的长度一般为13m或15m,各节桩的构造、型式如图7-90。
钢管桩的下口有开口和闭口之分，其构造、型式分别如图7-91o
>>>>
图7-91闭口钢管桩构造型式
钢管桩的直径自"406.4~"2032.0mm,壁厚自6~25mm不等，常用钢管桩的规格、性能见表7-92,应根据工程地质、荷载、基础平面、上部荷载以及施工条件综合考虑后加以选择。
国内常用的有"406.4mm、609.6mm和<1）914.4mm等儿种，壁厚用10、11、12.7、13mm等儿种。
一般上、中、下节桩常采用同一壁厚。
有时，为了使桩顶能承受巨大的锤击应力，防止径向失稳，可把上节桩的壁厚适当增大，或在桩管外圈加焊一条宽200~300mm、厚6~12mm的扁钢加强箍（图7-92）o为减少桩管下沉的摩阻力，防止贯入硬土层时端部因变形而破损,在钢管桩的下端亦设置加强箍，对"406.4~"914.4mm钢管，高度为200~300mm,
片度6〜12mm。
t\
6-12
6-12
图7-92钢管桩不同壁厚和桩端加强构造形式
（a）不同壁厚的钢管桩接头构造形式：
（b）桩顶端的加强箍：
（c）桩下端加强箍
卜钢管桩壁厚；b加强管壁厚
常用钢管桩规格表7・92
钢管桩尺寸
面积
断面特性
外径（mm）
厚度（mm）
内径（mm）
（kg/m）
（ni/t）
断面积（cnr）
外表面积（nr/m）
断而系数（cn?
）
惯性矩
（cm4）
惯性半径（cm）
（mJ
406.4
9
388.4
8&2
11.34
112.4
0.130
1.28
109x10
222x102
1丄1
12
382.4
117
8.55
148.7
142x10
289x102
14.0
508
9
490
111
9.01
141
0.203
1.60
173x10
439x102
17.6
12
484
147
6.8
187.0
226x10
575xlO2
17.5
14
480
171
5.85
217.3
261x10
663x102
17.5
609.6
9
591.6
133
7.52
169.8
0.292
1.92
251x10
766x10-
21.2
12
585.6
177
5.65
225.3
330x10
101X103
21」
14
581.6
206
4.85
262.0
381x10
116x10*
21.1
16
577.6
234
4.27
298.4
432x10
132x103
21.0
711.2
9
693.2
156
6.41
198.5
0.397
2.23
344x10
122xlO3
24.8
12
687.2
207
4.83
263.6
453x10
161X103
24.7
14
683.2
241
4」5
306.6
524x10
186xl03
24.7
16
679.2
274
3.65
349.4
594x10
212xlO3
24.6
812.8
9
794.8
178
5.62
227.3
0.519
2.55
452x10
184x10’
2&4
12
788.8
237
4.22
301.9
596x10
242x103
28.3
14
784.8
276
3.62
351.3
690x10
280x103
2&2
16
780.8
314
3」8
400.5
782x10
318x103
2&2
914.4
12
890.4
311
3.75
340.2
0.567
2.87
758x10
346x103
31.9
14
886.4
351
3.22
396.0
878x10
401X103
31.8
16
882.4
420
2.85
451.6
997x10
456x103
31.8
19
876.4
297
2.38
534.5
117xl02
536x2
31.7
1016
12
992
346
3.37
378.5
0.811
3J9
939x10
477x1O3
35.5
14
988
395
2.89
440.7
109x12
553x10’
35.4
16
984
467
2.53
502.7
124x102
628x103
35.4
19
978
311
2」4
595.4
146x102
740x103
35.2
作为钢管桩的附件，主要有用于承受上部荷载而焊在桩顶上的桩盖，和焊于
钢桩顶部用的扁钢带及用于保护桩底的保护圈，以及用于桩节焊接的铜夹箍。
为减轻软土地基负摩擦力对桩的承载力的不利影响，一般在钢管桩的上部一定深度，将特殊沥青、聚乙烯等复合材料涂敷于钢管桩外表面以形成滑动层，层厚6~10mm（图7-93）可降低负摩擦力4/5-9/10。
图7-93钢管桩滑动层构造
1■钢管桩;2-底漆：
3-滑动层：
4-表层
2.打桩机械的选择
打桩机的选择要根据工程地貌、地质、配套锤的型号、外型尺寸、重量、桩的材质、规格及埋入深度、工程量大小、工期长短等而定。
打桩机的型式很多，有桅杆式（履带行走），柱脚式、塔式、龙门式等多种，其中以三点支撑桅杆式（履带行走）柴油打桩机（图7-94）,使用较普遍。
具有桩架移动机动灵活，可作全向转动，导杆垂直度可全方位调节，锤、导杆可自由上下移动，可作各种角度微调，打桩精度较高，整机稳定性好，操作方便、安全，工效较高等优点。
但对场地要求较高，要铺填厚10〜30cm碎石并碾压密实。
主要型号有日KH100、KH180型、IPD80、IPD90型和D308、D408型等。
柴油桩锤主要有日MH72B、K25、K35、K45、K60及IDH35、IDH45型等，表7-93可供参考。
锤型选用表7-93
桩径（mm）
$406.4
$609.6
$914.4
锤型
25-35级
35-45级
60-72级
图7-94三点支撑桅杆式（履带行走）柴油打（沉）钢管桩机
1-桩机主体：
2-桩架：
3-桩锤：
4-钢管桩
3.施工准备
包括：
平整和清理场地；测量定位放线：
标出桩心位置，并用石灰撒圈标出桩径大小和位置;标出打桩顺序和桩机开行路线，并在桩机开行部位上铺垫碎石。
4.打桩顺序
钢管桩施工，有先挖土后打桩和先打桩后挖土两种方法。
在软土地区，一般表层土承载力尚可，深部地基承载力则往往很差，且地下水位较高，较难以排干。
为避免基坑长时间大面积暴露被扰动，同时也为了便于施工作业，一般采取先打桩后挖土的施工法。
它的施工顺序是：
现场三通一平一打桩一切桩一安混凝土圆盖一堵住桩头一填砂将坑口填平一设井点降低地下水位一进行基坑机械化挖土施工一清理基坑一修整边坡一焊桩盖一浇筑垫层混凝土一绑钢筋一支模板一浇筑混凝土基础承台。
钢管桩的施工顺序是：
桩机安装一桩机移动就位一吊桩一插桩一锤击下沉一接桩一锤击至设计深度一内切钢管桩一精割一戴帽。
为防止打桩过程中对邻桩和相邻建（构）筑物造成较大位移和变位，并使施工方便，一般釆取先打中间后打外围（或先打中间后打两侧）；先打长桩后打短桩；先打大直径桩，后打小直径桩的程序进行。
如有两种类型桩，则先打钢管桩，后打混凝土桩，这样有利于减少挤土，满足设汁对打桩入土深度的要求。
另外，在打桩机回转半径范围内的桩宜一次流水施打完毕，为此应组织好桩的供应，并搞好场地处理、放样桩和复核等配合协调施工。
5.桩的运输与吊放
钢管桩可由平板拖车运至现场，用吊车卸于桩机一侧，按打桩先后顺序及桩的配套要求堆放，并注意方向。
场地宽时宜用单层排列。
吊钢管桩多采用一点绑扎起吊，待吊到桩位进行插桩，将钢管桩对准事先用石灰划出的样桩位置，做到桩位正、桩身直。
6.打桩方法
为防止桩头在锤击时损坏，打桩前，要在桩头顶部放置特制的桩帽（图7-95）<>其上直接经受锤击应力的部位，放置硬木制减振木垫。
打桩时，先用两台经纬仪，架设在桩架的正面及侧面，校正桩架导向杆及桩的垂直度，并保持锤、桩帽与桩在同一纵轴线上，然后空打1~2m,再次校正垂直度后正式打桩。
当沉至某一深度并经复核沉桩质量良好时，再行连续打击，至
桩顶高出地面60~80cm时，停止锤击，进行接桩，再用同样步骤直至达到设讣深度为止。
若开始阶段发现桩位不正或倾斜，应调正或将钢管桩拔出重新插打。
7.接桩
钢管桩每节长15m,沉桩时需边打入边焊接接长，一般可采用日YM-5O5N型半自动无气体保护焊机焊接。
这种焊机具有效率高，质量好，焊接变形小，适应全位置焊接，操作方便等优点。
焊丝釆用日SAN-53自动保护焊丝，直径"3.2和"2.4mm,山焊机的送丝机构自动送丝，靠人工手把（焊枪）焊接。
焊接前，应将下节桩管顶部变形损坏部分修整，上节桩管端部泥砂、水或油污清除；铁锈用角向磨光机磨光，并打焊接剖口。
将内衬箍放置在下节桩内侧的挡块上（图7-96）,紧贴桩管内壁并分段点焊，然后吊接上节桩，其坡口搁在焊道上，使上下节桩对口的间隙为2~4mm,再用经纬仪校正垂直度，在下节桩顶端外周安装好铜夹箍，再行电焊。
施焊应对称进行，管壁厚小于9mm的焊两层,大于9mm的焊3层。
焊接时注意：
焊完每层焊缝后，及时清除焊渣；每层焊缝的接头应错开；充分熔化内衬箍，保证根部焊透；遇大风，要装挡风板；气温低于0°C,焊件上下各100mm要预热；焊接完毕后应冷却l~5min,再行锤击打桩。
图7-96钢管桩接头焊接
1-钢管桩上节;2■钢管桩下节;3-内衬箍；4-铜夹箍；5-挡块，（30mmX30mmX12mm）
8.送桩
当桩顶标高离地面有一定差距，而不釆用接桩时，可用送桩筒（图7-97）将次锤击每击的贯人量SW2mm为限；当持力层坚固时，打入1~2倍桩径的深度;当持力层不大坚固时，打入桩径5~10倍的深度。
宝钢设计要求打入标准贯入阻力N值50以上的坚实砂层，进入深度（从持力层上表面算起）为桩径的3~5倍,以满足其土塞效应。
（2）锤击桩顶时对桩产生的锤击应力应不超过钢管桩材料的允许应力（一般按80%考虑），一般限制最后10m的锤击数在1500击以下（总锤击数不超过3000击）。
（3）以桩锤的容许负荷限制，避免桩锤的活塞受到过量冲击而损坏，一般限制每次冲击的最小贯入量不大于0.5~1.0mm作为控制。
以上停打标准系以贯入深度为主，并结合打桩时的贯入量最后lm锤击数和每根桩的总锤击数等综合判定。
宝钢停打标准：
在满足下列条件之一时即可停打，贯入度SW4mm/击；最后lm锤击数N>250击；每根桩的总锤击数N>2500击。
变通条件：
如果必保深度达不到，则必须控制SW3mm。
打桩时要作好原始记录，记录桩号、打桩日期、桩锤型号、桩规格、打入深度、焊接质量情况、锤击次数、落锤高度、最后贯人度、回弹量、平面位移，以及打桩过程中出现的问题及处理措施等等。
10.钢管桩切割
钢管桩打入地下，为便于基坑机械化挖土，基底以上的钢管桩要切割。
山于周圉被地下水和土层包圉，只能在钢管桩的管内地下切割。
切割设备有等离子体切桩机、手把式氧乙烘切桩机、半自动氧乙烘切桩机、悬吊式全回转氧乙烘自动切割机等，以前两种使用较普遍，工作时可吊挂送入钢管桩内的任意深度，黑风动顶针装置固定在钢管桩内壁，割嘴按预先调整好的间隙进行回转切割。
割出短桩头，用图7-98所示内胀式拔桩装置，借吊车拔出，能拔出地面以下15m深的钢管桩，拔出的短桩焊接接长后再用。
1■齿块：
2■锥形铁陀：
3■钢管桩
11.焊桩盖
为使钢管桩与承台共同工作，可在每个钢管桩上加焊一个桩盖，并在外壁加焊弘12根"20mm的锚固钢筋。
桩盖形式有平桩盖和凹面形两种。
当挖土至设计标高，使钢管桩外露，取下临时桩盖，按设计标高用气焊进行钢管桩顶的精割,方法是先用水准仪在每根钢管桩上按设计标高定上三点，然后按此水平标高固定一环作为割框的支撑点，然后用气焊切割，切割清理平整后打坡口，放上配套桩
盖焊牢（图7-99）o
图7-99桩盖型式
12.桩端与承台连接
钢管桩顶端与承台的连接一般采用图7-100所示刚性接头，将桩头嵌入承台
内的长度不小于Id（d钢管桩外径）长度，或仅嵌入承台内100mm左右，
再利用钢筋予以补强或在钢管桩顶端焊以基础锚固钢筋，再按常规方法施丄上部钢筋混凝土基础。
图7-100钢管桩头与基础承台的连接
1-钢管桩；2-填充混凝土：
3-防滑块：
牛承台下部主筋：
5-承台底部：
6-承台顶而;
7-加强锚筋：
8-箍筋；9-贴角焊缝；10-锚固钢筋：
11-桩盖
13・施工常遇问题及预防、处理方法（表7-94）
钢管桩锤击式沉桩常遇问题及防治、处理方法表744
常遇问題
K生原因
防治描施及处理方法
桩达不到设计标高或沉桩困难
1•桩锤大小与桩的形状、断面和地层不匹配
2•桩帽和锤垫选择不当,打击能址损失太大
3•遇地下障碍物或桩侧摩阻力很大或土的密
需更换合适的桩像更换合适的桩帽和锋垫
淸除障碍物：
更换合适的桩擁：
增大桩距
度很高或桩距过小
4.选用的闭口桩沉桩阻力过大：
或遇到坚换上夹层：
或桩端持力层深度与勘察报告不符
改变桩断面.或桩端形状.或改换开口桩：
采用植桩法.或中掘工法：
变更设讣桩长
桩身破损
1.起吊时破损
2.打桩时遇地下障碍物.使桩身破损
修复或更换
原则上更换.但如在打桩终了桩身破损而破损度低.从设汁上判断还能用，可在管内灌满混凝土
桩顶破损
桩帽和擁垫不合适.或遇到地下障碍物
如仅仅是桩顶破损，且破损部分长度在lm左右，可挖出桩顶，加入补强筋并灌筑混凝±：
破损部分长度较大时更换新桩
桩身座屈（失稳）
1.壁厚过小：
或桩顶未补强或补强不足
2.遇到硕夹层过打：
或偏打
増大壁厚，増加补强环和加劲板采用植桩法，或中掘匸法：
桩帽与桩径匹配：
尽址不采用送桩
桩端破损
遇地下障碍物过打
补桩
打桩偏心或垂偏过大
1.钢管桩架立不正
2.桩帽与桩身不在同一直线上3・送桩筒与桩顶接触不良
4•遇横向障碍物
及时调正
调正桩帽
使两者接触面平整
障碍物不深时.可挖除回填后再打
承載力不够
1.实际的桩端持力层比原勘察评定的深
2.大直径开口桩的闭塞效果不明显
继续施打.打进桩端持力层在桩端増加十字助等以増加闭塞效果
未焊透
1.焊根间隔狭窄
2.焊接速度太快或太慢
3・焊接电流低
4.焊枪角度及目标位宜不合适
确保焊根间隔l-4mm焊接速度合适，不使焊渣先行使111500A电源时.考虑其使用率.
使展大电流为450A侧恰十将焊枪保持20°-30°角度，以使内垫环能充分熔化
夹渣
1.焊渣未完全淸除就焊
2.焊条运行速度太慢
3.采用焊枪前进法焊接时
应将前层的焊渣完全除掉稍増大电流.保持焊渣不先行的速度采用焊枪后退法（0。
~45°）法焊接
搭叠
1.焊接电流过低
2.焊条运行速度太慢
増大焊接电流和焊条运行速度加快焊接速度
裂纹
1.接头处混入水分、朵物
2.热影响区锁化脆化，或焊线吸湿
3.焊条、焊丝受潮状态下使用
焊接前淸扫坡口.将水分,泥土,油脂,垃圾、铁锈等彻底除掉
焊前进行预热•平时好好保管.用时将焊线再丁•燥
干燥后再使用
14・质量要求及验收
（1）施丄前应对进入现场的成品钢桩、电焊条作质量检验，成品桩的质量标准见表7-95o
成品钢桩质量检验标准表7-95
项
序
检查项目
允许偏差或允许值
检査方法
m•位
数值
主控
1
钢桩外径或断面尺寸：
桩端桩身
±0.5%D
±1D
用钢尺虽.D为外径或
边长
项冃
—
矢髙
-1/1000/
用钢尺址./为桩长
1
长度
mm
+10
尺址
2
端部平整度
mm
W2
水平尺虽
一般
H钢桩的方正度h>300
mm
T+TW8
用钢尺虽，h、T.T
见图示
项目
3
的停歇时间，桩顶锤击后的完整状况。
电焊质量除常规检查外，应作10%的焊缝探伤检查。
（3）施工结束后应作承载力检验。
低应变整体性检验按需要确定。
（4）钢桩施工质量检验标准如表7・96所示。
钢桩施工质量检验标准表7・96
项
ra
丄
2
力承
般目一项
1
F
3w
JL
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气无
观
2
mill
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水
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