基本介紹
- 中文名：鋼管椿
- 外文名：Steel pipe pile
- 屬於：基礎工程
- 實踐：20世紀30年代
- 套用：鋼樁，橋樑、高層建築等
- 學科：土木工程
概述,優點,鋼管樁施工工藝,
概述
鋼管椿是在近半個多世紀以來獲得發展而成為當今基礎工程中的一種主要樁種。早在20世紀30年代歐洲開始大量採用鋼樁，橋樑、高層建築、海港碼頭均以鋼管樁作為基礎。隨著技術的不斷進步，鋼管樁在工廠中得以大批量生產，為降低樁的成本創造了條件。由於結構物的重量越來越重，對其沉降的要求更為嚴格，樁要進入更深的土層，而鋼管樁易於貫人、不易被擊壞、承載力高的特性，為業界大為青睞，需求數量與日俱增。近20年來，海洋石油的開發，促成了大型石油平台的建造；海上巨型橋樑及深水碼頭的建設等，均使鋼管樁的直徑與深度往更大更深的方向發展。目前，歐美及日本的鋼管樁長度已達100m以上，直徑超過了2500mm。
我國是從20世紀70年代末期才開始大量運用鋼管樁的，當時沿海地區特大型鋼廠、發電廠房及設備基礎、深水碼頭和高層建築等均以鋼管樁作為基礎。雖然成品樁要從國外進口，費用昂貴。但由於其易貫入性、高承載力、施工速度快等優點，仍不失為一種備選的樁種。
有些橋樑（如南浦大橋、楊浦大橋等）、碼頭及取水構築物，用一段段卷制管段自行拼接成鋼管樁，擴展了鋼管樁的套用前景。
優點
鋼管樁有下列優點：
（1）能承受較大的錘擊力
由於鋼材的韌性及強度，比混凝土更能承受樁錘的衝擊。上海環球金融大廈及金茂大廈樁尖到達地下80m的砂層，需穿過數十米厚，N=40～50的砂層，施工時使用重達10t的D-100柴油錘及30t的HA一30液壓錘。這樣大的錘擊力對混凝土樁甚至高強度預應力混凝土樁都是不可想像的，這些工程錘擊數最多的一根樁達15 000次。
（2）具有較大的垂直承載力
由於鋼管樁能進入土質較硬的持力層，且錘擊性能好，穿透力強，樁長可選得較長，加之材質好，承載力必然大。
（3）具有較高的水平抗力
鋼管樁的截面模量大，對彎矩的抵抗力也大，隨著製造業的進步，如果直徑加大，管壁增厚，則側向抗力還可大大增加。對承受橫向力較大的橋台、橋墩、碼頭以及考慮地震作用下的高層建築，選鋼管樁作為基礎是有利的。
（4）設計的選擇餘地較大
由於生產的自動化，變更鋼管樁的壁厚及直徑輕而易舉，設計可根據需要選擇合適尺寸的鋼管樁。
（5）樁的長度容易調節
出廠之鋼管樁雖然是定尺長度，但因鋼材易於切割和焊接，對起伏不平的土層，可切割成任意長度，配置不同樁長的鋼管樁，以適應不同的要求。
（6）接頭牢靠，適應長樁施工
鋼管樁的連線，均為電焊，只要熟練操作，質量容易保證。目前已有半自動焊絲焊機，對電焊的質量有了更可靠的手段，施工速度也不慢，電焊後的接頭強度，遠勝於母材，因而更適應長樁施工。
（7）容易與上部結構結合
由於鋼管樁頂部可任意焊接鋼筋，與上部混凝土結構連線較容易，可以構成十分牢靠的結構。
（8）沉樁過程中排土量少
鋼管樁底部可不封閉。在沉樁過程中。大量土體進入管內，對周圍土體的擠壓量遠小於樁尖封閉的預製樁，且小於開口預應力管樁。
鋼管樁施工工藝
（1）沉樁之前應在樁的側面畫上標尺，以便了解沉樁過程中的貫入量、作沉樁記錄。
（2）沉樁過程中，用兩台經緯儀在互成90°的兩個方向對樁的垂直度進行觀測，1台水準儀觀測樁的貫入量和高程。
（3）吊樁進龍口時，樁尖不得著地，樁頂進入樁帽後，錘緩慢放下，但不得將全部質量壓在樁上，只有在樁尖入土位置正確，樁身垂直以後，才能逐漸將錘壓到樁頂。
（4）沉樁時應採用樁與錘相適應的樁帽和彈性樁墊，並及時更換因擊打而失去彈性或變形的樁墊材料。樁錘、樁帽和樁身應控制在同一軸線上。樁的垂直度應符合標準規定。
（5）開始錘擊時能量要小，觀察樁的下沉情況，確認貫入度正常後，再將能量提高到正常值。
（6）每一根樁施工作業，應儘可能連續沉樁到設計高程。需要接樁時，下節樁樁尖儘可能停在軟土層（製作長度設計時應按此原則考慮），接完樁後將上節樁沉到設計高程。避免在硬土層中停留時間過長而增加樁的摩阻力。
（7）陸上斜樁角度不宜大於12°，沉樁時要根據沉樁機性能合理安排流程，儘量減少變更沉樁機傾斜度和平面扭角的作業次數，避免相互干擾。
（8）當沉樁機在有斜坡的地基上作業時，應沿斜坡方向逐排由上往下打樁，並採取有效的防滑措施。
（9）對敞口鋼管樁，當錘擊沉樁有困難時，可在管內取土助沉。
（10）錘擊H型鋼樁時，錘重不宜大於4.5t級（柴油錘），且在錘擊過程中樁架前應有橫向約束裝置。
（11）當持力層較硬時，H型鋼樁不宜送樁。
（12）當地表層遇有大塊石、混凝土塊等回填物時，應在插入H型鋼樁前進行觸探，並應清除樁位上的障礙物。
