7-2-8 钢桩7-2-8-1 钢管桩在我国沿海及内陆冲积平原地区，土质常为很厚（深达5060m）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，而低压缩性持力层又很深，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。由于钢材强度高，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，对周围地基的扰动也较小，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，由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。图7-90 钢管桩的构造型式（a）下节桩；（b）中节桩；（c）上节桩钢管桩的下口有开口和闭口之分，其构造、型式分别如图7-91。图7-91 闭口钢管桩构造型式钢管桩的直径自406.42032.0mm，壁厚自625mm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914.4mm等几种，壁厚用10、11、12.7、13mm等几种。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200300mm、厚612mm的扁钢加强箍（图7-92）。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406.4914.4mm钢管，高度为200300mm，厚度612mm。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t-钢管桩壁厚；t1-加强管壁厚常用钢管桩规格 表7-92钢管桩尺寸重量面积断面特性外径（mm）厚度（mm）内径（mm）（kg/m）（m/t）断面积（cm2）外包面积外表面积（m2/m）断面系数（cm3）惯性矩（cm4）惯性半径（cm）（m2）406.49388.488.211.34112.40.1301.281091022210214.112382.41178.55148.71421028910214.050894901119.011410.2031.601731043910217.6124841476.8187.02261057510217.5144801715.85217.32611066310217.5609.69591.61337.52169.80.2921.922511076610221.212585.61775.65225.33301010110321.114581.62064.85262.03811011610321.116577.62344.27298.44321013210321.0711.29693.21566.41198.50.3972.233441012210324.812687.22074.83263.64531016110324.714683.22414.15306.65241018610324.716679.22743.65349.45941021210324.6812.89794.81785.62227.30.5192.554521018410328.412788.82374.22301.95961024210328.314784.82763.62351.36901028010328.216780.83143.18400.57821031810328.2914.412890.43113.75340.20.5672.877581034610331.914886.43513.22396.08781040110331.816882.44202.85451.69971045610331.819876.42972.38534.511710253610331.71016129923463.37378.50.8113.199391047710335.5149883952.89440.710910255310335.4169844672.53502.712410262810335.4199783112.14595.414610274010335.2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610mm（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1030cm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）406.4609.6914.4锤型2535级3545级6072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：现场三通一平打桩切桩安混凝土圆盖堵住桩头填砂将坑口填平设井点降低地下水位进行基坑机械化挖土施工清理基坑修整边坡焊桩盖浇筑垫层混凝土绑钢筋支模板浇筑混凝土基础承台。钢管桩的施工顺序是：桩机安装桩机移动就位吊桩插桩锤击下沉接桩锤击至设计深度内切钢管桩精割戴帽。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，一般采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，满足设计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。图7-95 桩帽构造（用于914.4mm钢管桩）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12m，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6080cm时，停止锤击，进行接桩，再用同样步骤直至达到设计深度为止。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-505N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。焊丝采用日SAN-53自动保护焊丝，直径3.2和2.4mm，由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24mm，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，焊件上下各100mm要预热；焊接完毕后应冷却15min，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，（30mm30mm12mm）8送桩当桩顶标高离地面有一定差距，而不采用接桩时，可用送桩筒（图7-97）将桩打到设计标高。送桩筒应满足以下要求：打入