1 前言 長螺旋鉆孔泵送超流態(tài)砼后置鋼筋籠技術(shù)是由日本的 CIP 工法演變而來的，它 與普通鉆孔樁不同，它采用專用長螺旋鉆孔機鉆至預定深度，通過鉆頭活門向孔 內(nèi)連續(xù)泵注超流態(tài)混凝土，至樁頂為止，然后插入鋼筋籠而形成的樁體，是一種 新型的樁基礎(chǔ)施工手段。超流態(tài)混凝土灌注樁應用廣泛，不受地下水位限制，所 用混凝土摩擦系數(shù)低，流動性強，骨料分散性好，所用螺旋鉆機即可鉆孔又可壓 灌混凝土，操作簡便，混凝土灌注速度快，成樁質(zhì)量好，降低造價。是 2005 年建 設(shè)部推廣的十大技術(shù)之一。目前我公司正在我國第一條高速鐵路鄭州 -西安試驗段 施工。 2 工法特點 2.1 超流態(tài)混凝土流動性好，石子能在混凝土中懸浮而不下沉，不會產(chǎn)生離 析，放入鋼筋籠容易； 2.2 樁尖無虛土，防止了斷樁、縮徑、塌孔等施工通病，施工質(zhì)量容易得到保 證； 2.3 穿硬土層能力強，單樁承載力高、施工效率高，操作簡便； 2.4 低噪音、不擾民、不需要泥漿護壁不排污、不降水、不擠土、施工現(xiàn)場文 明； 2.5 綜合效益高，工程成本與其他樁型相比比較低廉。 3 適用范圍 本工法適用于建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)樁和基坑、深井支護的支護樁，適用于填土 層、淤泥土 層、沙土層及卵石層，亦適用于有地下水的各類土層情況，可在軟土 層、流沙層等不良地質(zhì)條件下成樁。樁徑一般采用 400mm 1200mm。 4 工藝原理 超流態(tài)混凝土灌注樁是利用長螺旋鉆機鉆孔至設(shè)計標高，停鉆后在提鉆的同 時通過設(shè)在內(nèi)管鉆頭上的混凝土孔，壓灌超流態(tài)混凝土，壓灌至設(shè)計樁頂標高 后，移開鉆桿將鋼筋籠壓入樁體。在壓灌混凝土到樁頂時，灌入的混凝土要超出 樁頂 50cm，以保證樁頂混凝土強度。 5 施工工藝 5.1 工藝流程 平整場地 樁位放樣 組裝設(shè)備 安放鋼護筒 鉆孔機就位 鉆至設(shè)計深度停止 鉆進 邊提升鉆桿邊用混凝土泵經(jīng)由內(nèi)腔向孔內(nèi)泵注超流態(tài)混凝土 提出鉆桿放 入鋼筋籠 成樁 樁頭處理 樁頂保護措施。 5.2 施工方法 5.2.1 準備工作 5.2.1.1 巖土工程勘察報告； 5.2.1.2 樁基工程施工圖紙及圖紙會審記錄； 5.2.1.3 建筑場地和鄰近區(qū)域內(nèi)地下管線、地下構(gòu)筑物、相鄰危房等必須調(diào)查清 楚，以便采取相應的加固和保護措施，進而保證樁基順利施工； 5.2.1.4 超流態(tài)混凝土灌注樁施工采用螺旋鉆孔機，根據(jù)不同的樁型選擇相應的 鉆機型號及鉆進參數(shù)； 5.2.1.5 樁基工 程中所用的原材料必須進行復驗，只有經(jīng)過復驗且復驗合格的原 材料才允許使用。 5.2.2 場地抄平、放線，組裝設(shè)備。 5.2.3 安放鋼護筒，鉆機就位 鉆機就位對準樁位點后必須調(diào)平，確保成孔的垂 直度，結(jié)合場地實際情況鋪設(shè)枕木或鋼板，使鉆機支撐穩(wěn)定。 5.2.4 檢測樁口標高、確定鉆孔深度。 5.2.5 制作鋼筋籠，攪拌混凝土 鋼筋籠主筋與加勁箍筋必須焊接，用 級鋼做 主筋時可不設(shè)彎鉤，用 級鋼筋做主筋時樁頂應設(shè)彎鉤，彎鉤長度不小于鋼筋直 徑的 6.25 倍，鋼筋籠下端 500mm處主筋宜向內(nèi)側(cè)彎曲 15 30；樁身混凝土必須留 有試塊每個澆注臺班不得小于 1 組，每組 3 件。 5.2.6 成孔灌注 5.2.6.1 開鉆時，鉆頭對準樁位點后，啟動鉆機下鉆，下鉆速度要平穩(wěn)，嚴防鉆 進中鉆機傾斜錯位； 5.2.6.2 鉆進中，當發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)情況或地下障礙物，應立即停鉆，并通知建設(shè) 單位與設(shè)計單位確定處理方法、修改工藝參數(shù)或重改樁位、樁長等； 5.2.6.3 鉆機鉆至設(shè)計孔底標高后混凝土泵開始壓注混凝土，然后邊壓注邊提 鉆，始終保持泵入孔中混凝土量大于鉆桿上提體積量。 5.2.7 安放鋼筋籠 利用鉆機自備吊 鉤、塔吊或吊車將鋼筋籠豎直吊起，垂直于孔口上方，然后 扶穩(wěn)旋轉(zhuǎn)依靠自重和人工下入孔中，如下沉阻力大則用代自重的振動器壓入，固 定在設(shè)計標高。 5.2.8 成樁后對混凝土強度等級進行檢驗 5.3 操作要點 5.3.1 引點就位 鉆機就位前對樁位進行復測，施工時鉆頭對準樁位點，穩(wěn)固 鉆機，通過水平尺及垂球雙向控制螺旋鉆頭中心與鉆桿垂直度，確保鉆機在施工 中平正，鉆桿下端距地面 10 20cm，對準樁位，壓入土中，使樁中心偏差不大于 規(guī)范和設(shè)計要求的 10mm； 5.3.2 鉆機成孔 施工過程中要求邊旋轉(zhuǎn)鉆桿邊 清除孔邊渣土，以防止提升鉆桿 時土塊掉入，鉆孔過程要用經(jīng)緯儀校正垂直度（ 1%）； 5.3.3超流態(tài)混凝土拌制 超流態(tài)混凝土的原材料必須經(jīng)過 2次復驗合格后方可 投入使用，水泥宜選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，強度等級不得低于 32.5Mpa、最小水泥用量 350Kg/立方米、水灰比宜為 0.5 0.6、外加劑的選用應保 證塌落度達到 22cm 25cm，拌制投料時其填加順序宜滯后于水和水泥、石子粒徑 宜采用 5 20cm，施工要加大水泥用量，提高水泥和易性，使石子在混凝土中懸 浮，以避免混凝土離析，減少鋼筋籠下 沉時的粘阻力； 5.3.4 提鉆壓混凝土 泵送施工時，要嚴格控制鉆桿提升速度，確保提鉆速度與 混凝土澆注速度相協(xié)調(diào)。提鉆桿前，要求鉆桿內(nèi)的混凝土高度高出地面。同時， 要計算每盤泵入混凝土方量（每盤 0.44 立方米），施工時，通過混凝土泵送對鉆桿 產(chǎn)生的上頂力，調(diào)整提鉆速度，保證鉆桿及葉片對混凝土有一定的擠壓作用。 5.3.5 吊放鋼筋籠 鋼筋籠一般較長，為防止起吊時籠體變形，籠體下部應綁附 鋼管（沿主筋通長布置，間距為 1.5 米）。下放鋼筋籠之前，要做到調(diào)直、對中； 起吊時，要合理布置吊點，吊起鋼筋籠頭部的 同時人工抬起鋼筋籠底部，吊直扶 穩(wěn)過程中，至少由 2 名技術(shù)人員遠距離垂直雙方向控制指揮，嚴禁撞孔壁，確保鋼 筋籠保護層為 70 100mm；鋼筋籠依靠自重沉入混凝土中應連續(xù)，如遇下沉阻力過 大，要及時拔出鋼筋籠，重新成孔插入，鋼筋下沉直至露出地面小于 1m時，方可 在端頭以帶配重的振動器振動壓入，并用水平儀監(jiān)控樁頂標高； 5.3.6 樁頂保護措施 冬季施工時，樁完成后，應立即覆蓋保溫，防止混凝土裸 露在負溫中散失熱量，并在 7d 后，方可開槽，并剔除樁頭超灌混凝土至設(shè)計標 高。 6 主要材料 水泥 石子 砂子 鋼筋 粉煤灰 水 普通硅酸鹽水泥強度等級 32.5Mpa 石子粒徑 5-20cm，含泥量 3%。 中砂，含 泥量 3% 配筋按設(shè)計要求， 級工業(yè)磨細粉煤灰 自來水 7 機具設(shè)備 7.1 長螺旋鉆機 目前，我公司施工鉆機型號為 IZD800，鉆機功率為 90KW，鉆桿直徑有 400mm、 600mm、 800mm 三種規(guī)格，每臺鉆機需要 1 臺 30t 以上履帶吊配套使用。 7.2 混凝土攪拌設(shè)備和運輸設(shè)備 根據(jù)單樁混凝土灌注量和單樁連續(xù)灌注的時間，確定混凝土攪拌設(shè)備和運輸 設(shè)備的型號、規(guī)格及數(shù)量。 7.3 混凝土輸送泵 混凝土輸送泵規(guī)格由泵送混凝土高度和泵送距離來確定，要注意保證泵送混 凝土時有足夠的壓力。 7.4 鋼筋籠吊放機械 利用 15t 履帶吊吊放和壓入鋼筋籠，也可利用長螺旋鉆機配套履帶吊或搭式鉆 機上的副鉤吊放和壓入鋼筋籠。 7.5 其他機具 主要有鋼筋制作機具、鋼護筒、余土外運機具等。 8 勞力組織 序號 工種 人數(shù) 工作內(nèi)容 1 指揮 1 指揮協(xié)調(diào)各工序操作，控制質(zhì)量 2 操作員 3 按設(shè)計要求操作樁機，維修機械 3 上料工 6 按配比上料、灌注，保證施工連續(xù)性 4 發(fā)電工 1 負責電器設(shè)備的安裝使用和維修 5 記錄員 2 兼質(zhì)量檢查員，負責施工記錄，操縱儀表 6 安全員 1 安全檢查 9 安全措施 9.1 建立健全安全管理機構(gòu)，設(shè)專職安全員。上崗人員堅守崗位，各司其職。 夜間作業(yè)有充分的照明，高空作業(yè)要系安全帶； 9.2 清除防礙施工的高空和地下障礙物，平整打樁范圍內(nèi)的場地，樁機行走的 道路要壓實； 9.3 對施工場地附近的建筑和地下管線要認真查清，采取有效措施，以避免震 壞原有 建筑而發(fā)生傷亡事故； 9.4 專人操作和保養(yǎng)施工機具，并定期檢查。 10 質(zhì)量標準 10.1 質(zhì)量標準 10.1.1 鋼筋籠允許偏差 直徑 10mm 長度 100mm 主筋間距 10mm 箍筋間距 20mm 10.1.2 樁距允許偏差 5cm 10.1.3 有效樁長允許偏差 10cm 10.1.4 樁頂標高允許偏差 5cm 10.1.5 樁垂直度允許偏差 樁長的 1/100 10.1.6 樁位偏移允許偏差 樁徑的 1/2 10.2 檢測 10.2.1 成樁質(zhì)量檢查 10.2.1.1 超流態(tài)混凝土攪拌應對原材料質(zhì)量、計量、混凝土配合比、外加 劑、塌落度、混凝土強度等進行檢查； 10.2.1.2 鋼筋籠制作應對鋼筋規(guī)格，焊條規(guī)格、品種，焊縫長度，焊縫外 觀質(zhì)量、主筋與箍筋制作偏差等進行檢查； 10.2.1.3 施工過程中要求對成孔中心位置、孔深、孔徑、垂直度、鋼筋籠 安放實際位置進行檢查，并填寫相應質(zhì)量檢查記錄； 10.2.1.4 成樁后對混凝土強度等級進行檢驗； 10.2.1.5 樁頭開挖時應 及時檢查樁數(shù)、樁位及樁頭外觀質(zhì)量。 10.2.2 單樁承載力檢測 10.2.2.1 單樁靜載荷實驗應在工程樁施工前進行，在同一施工條件下的試 樁數(shù)量不小于總樁數(shù)的 1%，且不小于 3 根； 10.2.2.2 工程樁總數(shù)在 50 根以內(nèi)時不應少于 2 根； 10.2.2.3 為確保樁身質(zhì)量，宜選用低應變檢測樁完整性，抽檢數(shù)量不少于 總樁數(shù)的 10%，且不少于 5 根； 10.2.2.4 試樁樁頭應在樁頂部分配制加密鋼筋網(wǎng) 2 3 層； 10.2.2.5 試樁前應進行同條件強度等級試驗，在樁身強度達 到設(shè)計強度的 100%時準許試樁。從成樁到開始試驗的時間間隔為：砂類土 10天，粉土和粘性 土 15天，淤泥質(zhì)土 25天。 10.3 質(zhì)量控制措施 10.3.1 工前進行技術(shù)交底，明確質(zhì)量控制標準； 10.3.2 隨時檢查施工記錄，對每根樁進行質(zhì)量評定，如發(fā)現(xiàn)不合格的樁根 據(jù)實際情況采取補救措施； 10.3.3 抽樣開挖樁體周圍土層，檢查樁的外觀質(zhì)量和整體性； 10.3.4 所用的原材料和混凝土強度必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)范的規(guī)定。 11 效益分析 11.1 超流態(tài)混凝土樁施工工藝 ，機械化程度高，施工進度快，綜合經(jīng)濟效益 好； 11.2 與沖孔灌注樁相比，雖然混凝土費用略高，但在同一地質(zhì)條件下，每立方 米混凝土承載力可提高 0.55 倍，施工工期可縮短 20%以上； 11.3 在地下水位以下施工時，可省去泥漿護壁，綜合費用可節(jié)省 15% 20%。 后植入鋼筋籠灌入樁施工關(guān)鍵技術(shù) 后植入鋼筋籠灌入樁施工技術(shù) 后植入鋼筋籠灌注樁成樁法屬于建筑基礎(chǔ) 工程領(lǐng)域的施工技術(shù)，具體說是一種長螺旋鉆孔中心壓灌混凝土后植入鋼筋籠灌 注樁的成樁技術(shù)。我公司對此項技術(shù)進行了長期深入細致的調(diào)查、研究、試 驗、 考核和應用，經(jīng)不斷積累、不斷進步、不斷創(chuàng)新使該技術(shù)達到了工程應用的較高 水平。 1 概述 在建筑、交通、礦山、碼頭等基礎(chǔ)工程中經(jīng)常采用樁基礎(chǔ)，基樁施工方法和 配套施工機具得到了廣泛開發(fā)與應用，由于城市建設(shè)對噪聲、振動控制愈加重 視，柴油錘擊打預制樁和振動沉管灌注樁受到限制。正反循環(huán)灌注樁施工工藝造 價低，須采用泥漿護壁方法，泥漿對環(huán)境污染的問題至今未能根本解決。長螺旋 鉆孔灌注樁施工噪聲小、效率高，經(jīng)濟性好，多年來得到不斷推廣、應用與發(fā) 展。在樁徑 400、 600、 800mm，樁長約 28m 范圍 內(nèi)其特點能得到充分發(fā)揮，施 工工藝也得到迅速發(fā)展。 1.1 工程過程 長螺旋鉆孔中心泵壓混凝土后植入鋼筋籠灌注樁成樁工藝施工工藝過程：長 螺旋鉆孔提鉆時通過鉆桿中心泵壓混凝土向樁體混凝土中植入鋼筋籠成 樁。我公司對長螺旋鉆孔中心泵壓混凝土后植籠灌注樁成樁技術(shù)及專用設(shè)備的研 究與應用已有近十年歷史。在長螺旋鉆孔現(xiàn)澆混凝土樁的施工中常采用一種長螺 旋鉆孔到預定深度，在提鉆同時用混凝土泵通過鉆桿中心將混凝土壓到已鉆成的 樁孔中形成樁體的方法，該方法具有樁體材料自行護壁的功能，無須附加任何其 它護壁措施， 根本免除了泥漿污染、泥漿處理、泥漿外運的工作，對環(huán)境影響 小；在形成的素混凝土樁體中植入鋼筋籠能提高樁的承重、抗拔能力；施工程序 簡化，提高效率，降低造價。 1.2 施工設(shè)備與配套機具 后植籠灌注樁成樁施工設(shè)備與配套機具主要有樁架、長螺旋鉆孔動力裝置、 鉆桿、鉆頭、滑動護筒、固定護筒；混凝土拖式泵、混凝土輸送鋼管和軟管；起 重機、振動電機或振動錘以及現(xiàn)場制作鋼筋籠設(shè)備等。 1.3 植入鋼筋籠方法的探求 解決該項技術(shù)的首要難題是保證在素混凝土樁體中植入鋼筋籠的 “到位率 ”，即 滿足將灌注樁的鋼筋籠 100 植入到設(shè)計深度要求，這一難題直到本世紀初才基本 得到解決。國外后植入鋼筋籠灌注樁施工通常采用靜壓的方法。必要時利用液壓 振動錘與鋼筋籠頂部固定連接振入。國內(nèi)早期植籠也有采用靜壓的方法，曾試驗 過將振動電機與鋼筋籠頂部固定連接的振動植籠方法。鋼筋籠在樁孔混凝土內(nèi)振 動植入的過程中整體產(chǎn)生振動，易使混凝土粗骨料振動下沉，振動電機產(chǎn)生圓周 方向振動，不但有豎直方向振動還有水平方向振動，更易使混凝土的振搗離析， 損失坍落度。在沉籠過程中恰恰不希望混凝土坍落度過早損失，另外振動電機壓 在鋼筋籠頂部使鋼筋籠受壓，易使其失穩(wěn)產(chǎn)生彎曲，這些均對沉籠產(chǎn)生非常不利 的影響，使沉籠施工達不到預想的效果。還有一種常用的方法是用一個上部封口 的鋼筒套在鋼筋籠頂端，鋼筒上部與振動電機固定連接，因鋼筒內(nèi)側(cè)與鋼筋籠有 很大間隙，其水平方向的振動作用消減，對鋼筋籠影響小。其垂直方向的振動不 斷沖擊鋼筋籠的頂端，鋼筋籠不產(chǎn)生豎向往復強迫振動，對混凝土影響小，使沉 籠效果有些改善，但因振動電機能量小，鋼筋籠 “到位率 ”亦往往達不到設(shè)計要 求。 2000 年以后國內(nèi)在施工方法上有些進展，比如用振動電機與鋼筋籠導入鋼管 上 端松動連接方式，植籠效果較好，但其使用范圍較窄，只適用于小型樁。采用 普通振動錘植籠作業(yè)，在起吊鋼筋籠時會對鋼筋籠產(chǎn)生附加彎矩，易使鋼筋籠產(chǎn) 生塑性變形； CFG 樁復合地基等工程常采用長螺旋鉆孔機成孔，鉆桿下部采用混 凝土出料活門式鉆頭。為方便關(guān)閉活門的操作常采用固定護筒，由于固定護筒無 排土功能，因此鉆出的鉆渣堆滿場地，掩埋了樁位標記增加了就位樁孔的難度。 2 后植入鋼筋籠灌注樁成樁法施工技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新 我公司經(jīng)長期試驗和施工經(jīng)驗的積累和不斷探索，該項研究有了明顯進步， 對植入鋼筋籠的作用原理逐漸理 解，由振動植籠到振動沖擊植籠的應用有一個認 識與實踐的過程。我們認識到混凝土的和易性是鋼筋籠植入到位的充分條件；植 籠設(shè)備的構(gòu)造形式、功能特性以及合理的技術(shù)參數(shù)是鋼筋籠植入到位的必要條 件，應符合鋼筋籠植入的內(nèi)在機理。除此之外，滿足鋼筋籠植入徑向誤差即滿足 混凝土保護層厚度的要求以及研究混凝土未凝固之前在樁孔內(nèi)植入鋼筋籠的內(nèi)在 規(guī)律，不但使振動植籠參數(shù)有利沉入效率的提高，并且避免對樁體混凝土品質(zhì)產(chǎn) 生不良影響，保證樁身質(zhì)量是實際工程應用的重要保證。 2.1 研究思路 我們的研究思路是： 對成樁施工過程作 用機理進行探索研究； 由以上研 究指導鉆孔機械、專用植籠機具的開發(fā)試制； 按規(guī)律優(yōu)化工藝、提高效率，確 保工程質(zhì)量。 從這一角度觀測、試驗、記錄、檢測、研究土層、混凝土對作業(yè)機 械的反應，研究方法和路線更加合理，不但能得到感性認識還能獲得第一手量化 信息，對優(yōu)化工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率有積極推動作用。基礎(chǔ)施工機 械、樁工機械工作裝置的作用對象是巖土，必須研究對土層的作用機理振動植籠 設(shè)備的作用對象是鋼筋籠和樁孔內(nèi)的混凝土，應該研究樁孔內(nèi)混凝土對植籠過程 的影響。其中長螺旋鉆孔機具和振動植籠設(shè)備作用機 理的研究并由此對其結(jié)構(gòu)性 能參數(shù)的改進是技術(shù)方案優(yōu)化的重要因素。 2.2 施工設(shè)備的開發(fā)與改造 2.2.1 機型選擇 ZKL型長螺旋鉆孔機動力裝置第三代長螺旋鉆孔機，采用三環(huán)傳動技術(shù)，其性 能價格比適合市場的需求，在國內(nèi)得到廣泛推廣和應用，替代了大量國外同類產(chǎn) 品的進口，此設(shè)備適應多種工藝的施工，可靠耐用。用于中心壓灌混凝土施工工 藝主參數(shù)應該有特殊要求，鉆機動力裝置參數(shù)如下： 功率 ： 90kW 110kW 110kW 轉(zhuǎn)速： 31.5 min-1 21.8 min-1 21.8 min-1 扭矩 ： 26knm 33kNm 42kNm 試驗 參數(shù)： 54min-1、 46min-1/23 min-1、 37 min-1、 42min-1/21 min-1 、 31.5min-1、 21.8min-1 較低的轉(zhuǎn)速和較大的扭矩可使鉆桿葉片上存留較多的鉆渣，當鉆頭以上 一段鉆桿充滿鉆渣時是最理想的狀態(tài)。 鉆孔動力技術(shù)參數(shù)優(yōu)化原則： 動力輸出 參數(shù)能滿足鉆機負載正常運轉(zhuǎn)； 提高鉆機工作效率； 保證壓灌混凝土的樁孔 內(nèi)被動壓力的形成，不使混凝土在壓灌時沿鉆葉爬升，避免混凝土的浪費及樁身 混凝土夾泥。實踐證明該鉆機主參 數(shù)可滿足施工要求。 2.2.2 鉆孔配套機具的改造與應用 1）除了對鉆孔機動力裝置的研究以外還對鉆孔設(shè)備結(jié)構(gòu)進行改進，包括：壓 砼用回轉(zhuǎn)接頭、壓砼彎頭角度、放氣閥和傳動方式的改進。 2）鉆桿連接方式和鉆頭單向活門以及護筒、出土器的改進等，比如將下部固 定護圈改為豎向滑動式出土器，既滿足施工作業(yè)對鉆頭活門操作的要求，又使孔 口鉆渣及時得到清理，節(jié)省大量勞動力，提高工作效率，做到文明施工。 3）樁架行走機構(gòu)、起升卷揚機構(gòu)及立柱受力分析等方面的研究和改進。 4）設(shè)備加工制造工藝的改進。 2.2.3 專用鋼筋籠植入設(shè)備 2.2.3.1 專用植籠設(shè)備振動錘的技術(shù)參數(shù) 電機型號 Y-160L Y-180L 電機功率 11kW 15 kW 靜偏心力矩 120Nm 120Nm 偏心軸轉(zhuǎn)速 750min-1 900min-1 激振力 74kN 106 kN 空載振幅 12mm 隔振裝置剛度 229N/mm 彈簧最大壓縮長度 315mm 隔振裝置最大提拔力 72kN 整機質(zhì)量 1100kg 2.2.3.2 專用振動植籠設(shè)備的特點 以往技術(shù)都是借用振動電機或通用振動錘，其結(jié)構(gòu)特點和技術(shù) 參數(shù)不完全適 用于植籠作業(yè)。專用振動錘植籠設(shè)備與通用設(shè)備相比其新穎之處在于下述。 1）采用中低頻率 500 900mim。在此頻率下樁孔內(nèi)混凝土在短時間內(nèi)不易被振動 密實，有利于鋼筋籠的沉入。 2）專用振動設(shè)備的減振器采用雙級減振，減振效果好、彈簧剛度小、受荷變形 大，適于不完全卸荷振動沉籠作業(yè)，容易控制沉籠的垂直度。普通振動錘都采用 一級減振，振動電機根本沒有減振裝置。 3）減振裝置可繞振動器重心位置轉(zhuǎn)動，起吊鋼筋籠時能減小對鋼筋籠的附加 彎矩，避免變形。 4）設(shè)計了專用拔籠器，能與沉籠鋼管互換，快 速連接于專用振動設(shè)備。 5）專用植籠振動錘具有振動和振動沖擊植入鋼筋籠兩種方式。采用振動沖擊 植入鋼筋籠方式時剛性桿件與鋼筋籠都不產(chǎn)生豎向往復強迫振動。 2.3 后植入鋼筋籠的方法和原理 2.3.1 后植籠規(guī)律 通過對近十年來國內(nèi)后植籠施工曾經(jīng)采用不同方法的觀察、記錄、分析和研究， 定性地得到如下規(guī)律。 1）一般做法是在靜壓達不到要求時采用振動方法。 2）采用振動錘夾籠垂直振動植籠，在混凝土粒徑較小、坍落度較大、振動頻 率較低、振動能量較大且鋼筋籠剛性較大的前提下植籠試驗效果較好。 3）采用振動電機圓周振動夾籠植籠效果最差。 4）采用振動電機圓周振動沖擊籠頂方法效果稍有進步。 5）采用振動電機圓周振動沖擊鋼管作用籠底效果較好，適用于較小直徑的灌注樁 施工。 近年來研究出振動錘附加剛性導入桿件植入鋼筋籠的施工分為振動植籠和 振動沖擊植籠兩種方式，是較理想的施工方法。 2.3.2 振動植籠原理 1）由振動錘、剛性桿件組成一個單自由度的振動系統(tǒng)。 2）由鋼筋籠和其周圍的混凝土組成一個承受剛性桿件垂直作用力的系統(tǒng)，隨 著鋼筋籠的不斷下沉，承受剛性桿件振動系統(tǒng)的固有頻率不斷變化 、剛度不斷增 加，剛性桿件與鋼筋籠下端逐漸產(chǎn)生沖擊。沖擊幅度在強迫沖擊頻率與系統(tǒng)自振 頻率為倍數(shù)關(guān)系時明顯增加，沖擊頻率低于振動錘頻率且無規(guī)律變化，振動沉樁 遇到硬土層也會產(chǎn)生這種現(xiàn)象。 3）系統(tǒng)的振動加速度是影響鋼筋籠下沉動態(tài)側(cè)摩阻力的主要因素，系統(tǒng)的動 量是影響鋼筋籠動態(tài)端阻力的主要因素。 4）鋼筋籠的靜態(tài)側(cè)摩阻力與樁孔內(nèi)混凝土的骨料粒徑、和易性特別是坍落度 的大小有關(guān)。 5）孔內(nèi)混凝土坍落度的變化和土層、振動參數(shù)、擱置時間有關(guān)。隨著鋼筋籠 的下沉，側(cè)摩擦面積逐漸增大，樁孔內(nèi)混凝土的坍落度 發(fā)生變化，系統(tǒng)的自振頻 率也發(fā)生變化（一般是由低向高增加），端阻力不斷增加，端阻力與樁孔內(nèi)混凝 土坍落度在振動過程中的降低有關(guān)。當端阻力上升較大、系統(tǒng)自振頻率（鋼筋籠 混凝土系統(tǒng)的反彈頻率）與振動錘的強迫頻率成倍數(shù)關(guān)系時，振動剛性桿件發(fā)生 明顯沖擊振動，跳動非常不規(guī)律，此時雖然沖擊能量增大，有利于沉籠作業(yè)。但 是由于振動幅度成倍增加混凝土容易離析，特別是剛性桿件采用鋼管時鋼管內(nèi)的 混凝土更容易離析，造成粗骨料下沉，堆積在鋼管下端，對植籠作業(yè)產(chǎn)生不利影 響，稱之為套筒摩擦泵壓現(xiàn)象。套筒摩擦泵壓現(xiàn)象是指在樁孔直 徑較小、土層吸 水性較強的條件下，振動鋼管內(nèi)混凝土的粗骨料在重量和管內(nèi)壁的摩阻力作用下 逐漸下沉，混凝土中的水泥漿因鋼管上下位移產(chǎn)生泵壓效應，水泥漿上浮，有時 甚至超過樁孔上口的高度。當鋼筋籠與孔內(nèi)混凝土系統(tǒng)的自振頻率與強迫振動頻 率為倍數(shù)關(guān)系時鋼管振幅增加，更加劇了套筒摩擦泵壓效應，這一效應對于沉籠 作業(yè)十分不利，骨料易在鋼管下口堆積，增加鋼筋籠沉入的阻力，水泥漿上浮， 混凝土離析，影響混凝土強度，有時會造成樁身頂部出現(xiàn)缺陷。 2. 3.3 振動沖擊植籠原理 1）由振動錘及沖擊體組成一個單自由度的振動系統(tǒng) 。 2）由剛性桿件、鋼筋籠和其周圍的混凝土組成一個承受振動錘不斷沖擊的系 統(tǒng)，剛性桿件與鋼筋籠下端不脫離。隨著鋼筋籠的不斷下沉，承受剛性桿件沖擊 系統(tǒng)的固有頻率不斷變化，剛度不斷增加，沖擊幅度在強迫沖擊頻率與系統(tǒng)自振 頻率為倍數(shù)關(guān)系時明顯增加。 3）系統(tǒng)的振動沖擊加速度是影響鋼筋籠下沉動態(tài)側(cè)摩阻力的主要因素，系統(tǒng) 的動量是影響鋼筋籠動態(tài)端阻力的主要因素。 4）鋼筋籠的靜態(tài)側(cè)摩阻力與樁孔內(nèi)混凝土的粗骨料粒徑、和易性特別是坍落 度的大小有關(guān)。 5）孔內(nèi)坍落度的變化和土層、振動參數(shù)、擱置時間有 關(guān)，隨著鋼筋籠的下沉 側(cè)摩擦面積逐漸增大，樁孔內(nèi)混凝土的坍落度密實度也發(fā)生變化，系統(tǒng)的自振頻 率也發(fā)生變化（一般是由低向高增加），端阻力也不斷增加，端阻力與樁孔內(nèi)坍 落度在振動過程中的降低及粗骨料的下沉有關(guān)。由于本系統(tǒng)鋼筋籠不產(chǎn)生豎直方 向往復強迫振動，剛性桿件（鋼管）也不產(chǎn)生豎直方向往復強烈振動，樁孔內(nèi)特 別是鋼管內(nèi)混凝土不產(chǎn)生摩擦泵壓效應，混凝土坍落度損失小，粗骨料不易下 沉，有利于植籠作業(yè)。 2.3.4 鋼筋籠振動植入條件與以下參數(shù)有關(guān)： 1）振動加速度 在 10 個 g以內(nèi)對降低鋼筋籠側(cè)摩阻力起明顯作用 ，一般在 35g之 間。 2）振動沖擊動量 I 的大小對動態(tài)端阻力的減低起作用。 3）與鋼筋籠下端有效阻擋面積 A 有關(guān)。 4）與入泵坍落度的大小和在樁孔中的損失率有關(guān)，樁孔中混凝土坍落度的損 失率與振動頻率和振動時間有較大關(guān)系。 5）與整個植籠設(shè)備的重力 Q 大小有關(guān)， Q 大有利于下沉， Q 過大會影響振動加 速度。 2.3.5 振動沖擊植籠條件與振動植籠條件的區(qū)別 1）振動錘參數(shù)相同條件下其振動沖擊加速度大于振動加速度，可以通過增加 沖擊體質(zhì)量的辦法減小振動加速度。 2）振動錘參數(shù)相同條件下 振動沖擊方式的動量大于振動方式，為了減弱對構(gòu) 件的沖擊振動錘和振動沖擊體的質(zhì)量至少大于剛性桿件的 2 倍。 3）由于剛性桿件（