打樁過程分為三個階段:
①重錘自由下 落。先用卷揚設備將重錘提起,使其具有足夠 的重力勢能,重錘釋放后作自由落體運動,其全 部重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽堋?
②重錘與樁的完全非彈性碰撞。由于重錘與樁 之間相互作用的沖力極大,樁所受到地面的阻 力可忽略,碰撞時重錘與樁的總動量保持守恒。 根據(jù)動量守恒定律,有mv=(m+M)V,其中 m與v為重錘的質(zhì)量和其碰撞前的速度,M為樁的質(zhì)量,V為重錘和樁在碰撞后的共同速度。
③重錘與樁共同運動。它們共同的質(zhì)量為 m+M,初速度為V,所遇到的土壤阻力比其重 力大很多,重力可忽略。利用碰撞后重錘與樁 的剩余動能,使它們克服土壤的阻力作功而進入土層。
樁基由樁和樁承臺組成(見樁基礎)。樁施工法分為預制樁和灌注樁兩大類。打樁方法的選定,除了根據(jù)工程地質(zhì)條件外,還要考慮樁的類型、斷面、長度、場地環(huán)境及設計要求。中國古代已有用石硪夯打木樁施工。其后樁長、樁徑加大,石硪逐漸被拉動鑄鐵的落錘取代。17世紀80年代始有蒸汽錘問世。至19世紀30年代已應用導桿式柴油錘。隨著建筑工業(yè)的發(fā)展,為了適應大型樁基工程的需要,樁基礎施工技術(shù)既要增加錘重和改進起重、吊裝操作工藝,又要減少震動噪聲和對環(huán)境的污染。有的預制樁的施工以鉆孔取土后沉樁的鉆打(或鉆壓)結(jié)合工藝,取代原來單純錘擊擠土或壓入擠土等方法。同時能量大、無公害的沖擊體重達 60多噸的液壓錘、125噸蒸汽錘和15噸柴油錘都已得到應用。灌注樁施工亦由原來泥漿護壁、套管成孔進展到無噪聲、不排污、不擠土的全套管施工。
預制樁的施工預制樁的施工方法有:錘擊法、振動法、壓入法和射水法。①錘擊法。樁基施工中采用廣泛的一種沉樁方法。以錘的沖擊能量克服土對樁的阻力,使樁沉到預定深度。一般適用于硬塑、軟塑粘性土。用于砂土或碎石土有困難時,可輔以鉆孔法及水沖法。常用樁錘有蒸汽錘、柴油錘(見打樁機)。②振動法。振動法沉樁是以大功率的電動激振器產(chǎn)生頻率為700~900次/分鐘的振動,克服土對樁的阻力,使樁沉入土中。一般適用于砂土中沉入鋼板樁,亦可輔以水沖法沉入預制鋼筋混凝土管樁。用于振動沉樁的振動機的常用規(guī)格為20噸及40噸。使用高頻率達10000次/分鐘的沉樁機頭,震動與噪聲小,沉樁速度快(見振動沉樁機)。③壓入法。壓入法沉樁具有無噪聲、無震動、成本低等優(yōu)點,常用壓樁機有80噸及120噸兩種。壓樁需借助設備自重及配重,經(jīng)過傳動機構(gòu)加壓把樁壓入土中,故僅用于軟土地基。④射水法。錘擊、振動兩種沉樁方法的輔助方法。施工時利用高壓水泵,產(chǎn)生高速射流,破壞或減小土的阻力,使錘擊或振動更易將樁沉入土中。射水法多適用于砂土或碎石土中,使用時需控制水沖深度。
對于受水平荷載的樁,主筋不應小于8φ12;對于抗壓樁和抗拔樁,主筋不應少于6φ10;縱向主筋應沿樁身周邊均勻布置,其凈距不應小于60mm;