桩基础工程施工1

'桩基础工程施工朱芳振郑州大学土木工程学院 学习要求：1、熟悉桩基础的施工工艺与质量要求2、了解桩基础常见质量问题的处理方法3、掌握桩基础的质量验收标准及内容 重点：桩基础的施工工艺与质量要求、常见质量问题的预防措施及处理方法难点：桩基础常见质量问题的处理方法 概念：桩基础是一种用于深基础的形式，它是由连接桩和桩顶的承台组成承受上部结构传来的荷载。作用：穿过松软的压缩性土层，将上部结构的荷载传递到地下深处具有适当承载力、且压缩性较小的土层或岩石上。或将软弱土层挤压密实，从而提高地基土的承载力。分类：按受力分：分为摩擦桩和端承桩按施工方法分：分为预制桩和灌注桩 预制桩：是在工厂或施工现场制成的各种材料和类型的桩，而后用沉桩设备将桩打入、压入、旋入或振入土中。灌注桩：是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，然后在桩孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。按成孔方法：钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩灌注桩。 1.预制钢筋混凝土桩1）分类：实心桩和管桩。2）桩的制作、起吊、运输和堆放。制作:短桩工厂预制，长桩现场预制。 制作方法：并列法、间隔法、重叠法、翻模法。一般用重叠浇注法，重叠层数一般不超过4层，下层混凝土达到设计强度≥30%可浇上层砼。钢筋绑扎：允许偏差主筋间距5mm。箍筋、螺旋筋20mm。 起吊绑扎方法：正负弯矩相等原则。达混凝土设计强度的70%。沉桩、运输达到混凝土设计强度的100%。堆放要求：≤4层。用沉桩设备沉桩设备组成：桩锤、桩架和动力装置。方法：锤击沉桩（落锤、柴油锤、蒸汽锤、液压锤）、静力压桩。 各类桩锤的适用范围：落锤：重0.5～2.0T，适用于粘土和含砂、砾石较多的土层中打桩。缺点：效率低，对桩的损伤大。柴油锤：0.3～10T，适用于打钢板桩、木桩、12米以内的钢筋混凝土桩，不适用于过硬和过软的土层中打桩。缺点：施工噪音大，污染环境。蒸汽锤：较软的土层打桩。单动汽锤1～15T，打各种桩。双动汽锤1～7T，适用于打各种桩，可以不用桩架打桩、打斜桩、拔桩、水下打桩。液压锤:是一种新型的低噪声、无油烟、能耗省、冲击频率高，并适合水下打桩的打桩锤。缺点为构造复杂，造价高。桩锤选择：类型和重量。 桩架：类型：多功能桩架和履带式桩架。 动力装置：取决于桩3）打桩施工施工准备：场地、机械，定位轴线、水准点（不少于2个）。工艺：吊桩、就位→打桩（重锤轻击）→接桩（焊接、法兰、硫磺胶泥锚接）→送桩—截桩。 打桩顺序桩距<4倍桩径时需考虑。逐排打、由中间向周围、分段打。质量要求平面位置偏差≯100~150mm。柴油锤落距≤1.5m，自由落锤≯1.0m。两个方面：贯入度与设计标高端承看贯入，摩擦看标高。垂直度偏差≯1%。 最后贯入度概念：最后贯入度测试条件：桩顶没破坏，锤击没偏心，锤的落距符合规定，桩帽和弹性垫工作正常。打桩时对场地及周围建筑物和道路、管线的影响及处理措施。 4）静力压桩静力压桩法是在软土地基上，利用静力压桩机或液压压桩机用无振动、无噪声的静压力（自重和配重）将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。与锤击沉桩相比，有无噪声、无振动、节约材料、成本低、施工质量高、沉桩速度快等特点。特别适宜于扩建工程和城市内桩基工程施工。 5）振动沉桩法振动沉桩与锤击沉桩的施工方法基本相同，其不同之处是用振动桩机代替锤打桩机施工。其施工原理是借助固定于桩头上的振动沉桩机所产生的振动力，以减小桩与土层颗粒之间的摩擦力，使桩在自重与机械力的作用下沉入土中。振动沉桩机主要由桩架、振动桩锤、卷扬机和加压装置等组成。振动沉桩法主要适用于砂石、黄土、软土和粉质粘土，在含水砂层中的效果更为显著，该法不但能将桩沉入土中，还能利用振动将桩拨出。 6）钢筋混凝土预制桩的接桩焊接法接桩：在每节桩的端部预埋角钢或钢板，接桩时上下节桩身必须对准相接触，并调整垂直无误后，焊接使其连成整体。施焊时，应由两人同时对角对称地进行焊接，以防止节点电焊后收缩变形不均匀而引起桩身歪斜，焊缝要连续饱满。浆锚法接桩：接桩时，首先将上节桩对准下节桩，使四根锚筋插入锚筋孔（孔径为锚筋直径的2.5倍），下落上节桩身，使其结合紧密。然后将桩上提约200mm（以四根锚筋不脱离锚筋孔为度），此时，安设好施工夹箍，将熔化的硫磺胶泥注满锚筋孔和接头平面上，然后将上节桩下落压上（不加压力），当硫磺胶泥冷却，停一定时间并拆除施工夹箍后，即可继续加压施工。法兰法接桩：它是用法兰盘和螺栓连接。其接桩速度快，但耗钢量大，多用于混凝土管桩。 7）施工常见问题分析及处理桩顶破碎：打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击面产生很高的局部应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混凝土保护层过厚、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎。桩身被打断：制作时，桩身有较大的弯曲凸肚，局部混凝土强度不足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。 桩身位移、扭转或倾斜：桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转或倾斜。桩锤回跃，桩身回弹严重：选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。 2、混凝土和钢筋混凝土灌注桩施工分类：根据成孔方法不同，可分为泥浆护壁成孔灌注桩、干作业成孔灌注桩、套管成孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩和挖孔灌注桩。特点：能适应地层变化，无需接桩、无震动、挤压，噪音小，操作要求严格，需养护。 （1）泥浆护壁成孔成孔方式：冲孔、钻孔。成孔设备：冲击钻机、回转钻机、潜水钻机。施工工艺：正循环、反循环。泥浆护壁：泥浆作用：防止土壁坍塌、排出土渣。成桩工艺顺序：测定桩位→埋设护筒→制备泥浆→成孔→清孔→下钢筋笼，浇混凝土 1）潜水钻机成孔方法概念：采用潜水钻机在地下水位以下成孔。护筒的作用：固定桩孔位置，保护孔口，防止塌孔，增高桩孔内水压。护筒的要求：比桩的直径大200mm。泥浆的作用：护壁、携渣、冷却的作用。泥浆循环的方法：正循环和反循环两种。清孔：当孔壁不易塌孔时，可采用泥浆循环换浆法清孔。如孔壁土质较差时，则应采用泥浆正循环的方法进行清孔。技术参数：泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率、泥渣厚度。 常见问题：孔壁坍塌、桩孔偏斜。原因：泥浆比重不够，孔内液面高度不够，护筒埋置太浅，进尺速度太快，空转时间太长；遇孤石、夹石，钻杆中心不同轴。处理：纠正错误，严重时填孔重打。 (2）干作业成孔用于地下水位以上的粘土、粉土、中密砂土、人工填土地基。深度8～12m。工艺：放线定位→桩机就位→成孔→检查桩径及孔的垂直度→清除孔底松土沉渣→成孔质量检查验收→吊放钢筋笼→浇注孔内混凝土。孔底检查： (3）套管成孔1)、锤击沉管灌注桩(桩靴）概念：利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中，然后边浇筑混凝土（或先在管内放入钢筋笼）边锤击或振动边拔管而成的桩。跳打桩工艺：避免断桩施工方法：单打、复打：适用范围：一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土。 打桩要求：桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打，中间空出的桩需待邻桩混凝土达到设计强度50%以后，方可施打。复打扩大灌注桩：为了提高桩的质量和承载能力。复打施工顺序：复打施工时要注意（1）前后两次沉管的轴线应重合；（2）复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行；（3）钢筋骨架在第二次沉管后放入桩管内。 2)、振动沉管灌注桩（桩尖活瓣)概念：施工方法：单打、反插、复打。适用范围：与锤击沉管灌注桩相同外，还适用于稍密及中密的碎石地基。 3)、套管成孔灌注桩常见问题及处理A、断桩：原因主要有：桩距过小；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力；桩身混凝土终凝不久，强度弱。避免断桩的措施有：控制桩的中心距大于3.5倍桩直径；采用跳打法或控制时间法以减小对邻桩的影响。断桩处理：断桩一经发现，应将断桩段拔去，将孔清理干净后，略增大面积或加上铁箍联接，再重新浇注混凝土补做桩身。 B、缩颈：产生缩颈的原因是：措施：施工中应保持管内混凝土略高于地面，拔管时采用复打或反插方法处理，并严格控制拔管速度。C、桩尖进水或进泥砂;处理方法是：可将桩管拔出，修复改正桩尖缝隙后，用砂回填桩孔后重打，地下水量大，桩管沉到地下水位时，用水泥砂浆灌入管内约0.5m封底，再灌一定高度的混凝土，然后打下。D、吊脚桩:原因：预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤入桩管；或桩尖破坏被挤入桩管内，拔至一定高度才落下而形成吊脚桩。处理：将桩管拔出填砂重打。 （4）爆扩成孔灌注桩施工工艺：确定炸药用量→安放炸药包→灌注压爆凝土及引爆灌注桩身混凝土。 （5）人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩概念：人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。施工特点：设备简单，无噪声、无振动、不污染环境，对施工现场周围原有建筑物的影响小，施工现场较干净，施工速度快，可按施工进度要求决定同时开挖桩孔的数量，必要时，各桩孔可同时施工，土层情况明确，可直接观察到地质变化情况，桩底沉渣能清除干净，施工质量可靠，桩径不受限制，承载力大。但人工挖孔桩施工，工人在井下作业，开挖效率低，劳动条件差，施工中应特别重视流砂、流泥、有害气体等影响，要严格按操作规程施工，制订可靠的安全措施。适用：无地下水或含微量地下水的硬塑至坚硬粘性土、中密至密实砂土、碎石土及风化岩层的持力层中。 施工工艺流程:放线、定桩位→开挖桩孔土方→支设护壁模板→在模板顶放置操作平台→浇筑护壁混凝土→拆除模板继续下段施工→浇筑桩身混凝土为了提高单桩承载力，有时会采用人工挖孔扩底灌注桩。 安全措施:人工挖孔桩的施工安全应予以特别重视。工人在桩孔内作业，应严格按安全操作规程施工，并有切实可靠的安全措施。如施工人员进入孔内必须戴安全帽；孔下有人时孔口必须有人监督防护；护壁要高出地面150~200mm，挖出的土方不得堆在孔四周2m范围内，以防滚入孔内；孔内设安全绳及安全软梯，孔外周围设安全防护栏杆；孔下照明应采用安全电压；潜水泵必须设有防漏电装置；桩孔开挖深度超过10m时，应设鼓风机向井下输送洁净空气，风量不少于25L／s。 (6)灌注混凝土常见问题的处理1)导管漏水（浸水）。若发现导管漏水，则应立即查明原因和漏水位置以及漏水的严重情况。若漏水位置靠近导管的上部，浸水又不大，则可继续进行灌注。若浸水严重，则应设法堵漏或换掉漏水的导管。2)钢筋笼被导管挂起。当提升导管，钢筋笼被提起时，应将导管下降一点，并转动导管使导管移动到中间位置，即可脱挂。为防止这类事故的发生，在导管安装时，应保证在孔的中心，导管不得有弯曲；或者在导管法兰接头处加设锥形活套。 3)粗集料卡管。由于混凝土坍落度过小，流动性差，并夹有大径碎卵石或混凝土拌和不匀，运输中严重离析，导管浸水致使混凝土受水冲洗，骨料集中在一起等原因发生卡管时，可在容许的导管埋深范围内略为提升导管，或上下抖动导管。注意抖动后导管下口不得低于原来的位置，以避免下部流动性差的混凝土堵塞导管口。4）断桩。表层混凝土失去流动性，而继续灌注的混凝土顶破表层面上升，混有泥浆的表层混凝土使上下隔断，而造成断桩；由于提升过快，导管提离混凝土面、则所灌注的混凝土覆盖在混有泥浆的表层混凝土面上，而造成断桩；由于地下水活动的影响或导管接头密封不良，冲洗液浸入，使混凝土水灰比增大，而造成断桩。 3、地下连续墙施工概念：地下连续墙就是用专用设备沿着深基础或地下构筑周边采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽，在槽内设置钢筋笼，采用导管法在泥浆中浇筑混凝土，筑成一单元墙段，依次顺序施工，以某种接头方法连接成的一道连续的地下钢筋混凝土墙，以便基坑开挖时防渗、挡土，作为邻近建筑物基础的支护以及直接成为承受直接荷载的基础结构的一部分。 地下连续墙施工震动小、噪声低，墙体刚度大，防渗性能好，对周围地基无扰动，可以组成具有很大承载力的任意多边形连续墙代替桩基础、沉井基础或沉箱基础。对土壤的适应范围很广，在软弱的冲积层、中硬地层、密实的砂砾层以及岩石的地基中都可施工。作为挡土墙、地下结构的一部分或全部，在房屋的深层地下室、地下停车场、地下街、地下铁道、地下仓库、矿井等均可应用。地下连续墙施工工艺流程:修筑导墙→泥浆准备→挖槽清底→成墙施工 小结本节介绍了桩基础的分类、施工工艺与质量要求，桩基础常见质量问题的处理方法以及桩基础的质量验收标准与内容'