《桩基工程》课件

'第二章桩基工程1 桩的分类按传力与作用性质：1、端承桩：穿过软弱土层达到坚实土层的桩2、摩擦桩：摩擦桩只打入软弱土层一深度，将软弱土层挤压密实，提高土层的密实度及承载力。按施工方法不同分为：1、预制桩2、灌注桩2 第二章桩基工程第一节预制桩施工第二节灌注桩施工3 一、预制桩制作1.制作桩长<30m、高强度：>30MPa、钢筋对焊接长、桩尖和桩顶钢筋加密（图）具体方法见48-49页。2.起吊、运输、堆放强度：70%允许起吊、100%时允许运输和打桩吊（支）点位置：要使附加弯矩最小(图)4 钢筋混凝土预制桩图5 桩的吊点位置图(a)1个吊点；(b)2个吊点；(c)3个吊点；(d)4个吊点6 二、预制桩的施工方法1、打桩机械2、施工过程7 1、打桩机械（1）桩锤落锤、单动气锤、双动气锤、柴油锤（2）桩架与桩锤配套，常见桩架见图（3）动力设备与桩锤配套8 落锤利用自重夯击桩顶。打桩速度慢，效率低。适用于普通粘土和含砂石较多的中土打桩单动汽锤自由下落冲击桩顶。冲击力较大，落距较小，打桩速度快。适用于各类土。双动汽锤上举下冲均由蒸汽或压缩空气的压力推动。打桩速度快，效率高。可以水下打桩，打斜桩和拔桩，适用范围广。9 柴油锤原理：图优点：轻便，故应用最多（但在城市已很少应用）缺点：噪声、污染应用条件：不适合极软或极硬的土10 打桩机外形图(a)起重机式打桩机；(b)柴油打桩机1-立桩；2-桩；3-桩帽；4-桩锤；5-机体；6-支撑；7-斜撑；8-起重杆11 柴油打桩锤的工作原理图1-汽缸；2-喷嘴12 2、施工过程（1）打桩顺序（2）打桩方法13 （1）打桩顺序通常的顺序：逐排打、自中央向两边、自两边向中央、分段打如何确定打桩顺序：在桩距>4倍桩径时可采用由一侧单一方向进行施打的方式(图2-8c)，逐排施打。在桩距<4倍桩径时应采用由中间向两侧对称施打或由中间向四周施打。这样，打桩时土体由中间向两侧或四周挤压，易于保证施工质量。当桩数较多时，也可采用分区段施打。14 在桩距<4倍桩径时,打桩顺序对地下土层挤压状态的影响(a)逐排打(b)自两边向中央(c)自中央向两边(d)分段打打桩顺序和土壤挤密状况图15 （2）打桩方法提锤吊桩、打桩。详见55-5616 第二节灌注桩施工灌注桩与预制桩相比，主要特点有哪些？灌注桩与预制桩相比，能适应持力层变化制成不同长度的桩，桩径大，具有节约钢筋、节省模板、施工方便、工期短、成本低等优点，而且施工时无噪音、无振动，对土体和周围建筑物无挤压(除套管成孔灌注桩之外)。但施工质量要求严格，出现问题不易观测。施工时，应严格遵守操作规程和技术规范。17 一、钻孔灌注桩施工1.干作业成孔灌注桩2.泥浆护壁成孔灌注桩18 1.干作业成孔灌注桩先用螺旋钻机在桩位处钻孔，然后再孔中放入钢筋笼，再浇筑混凝土成桩。适用于地下水位以上的各种软硬土中成孔。19 2.泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺。泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程：测定桩位→埋设护筒→桩机就位→成孔→清孔→安放钢筋笼→浇筑水下混凝土泥浆护壁成孔灌注桩施工时，先在施工现场测量放线，定桩位，修筑泥浆池，安装桩架和导管架等。泥浆循环清渣制备泥浆20 埋设护筒作用与方法护筒的作用是固定桩孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。护筒是用3～5mm厚钢板制成的圆筒，护筒内径应大于钻头直径，采用回转钻时，宜大于100mm，采用冲击钻时，宜大于200mm。埋设护筒时，先挖去桩孔处表土，将护筒埋入土中，其埋设深度，在粘土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m。护筒中心线应与桩位中心线重合，偏差不得大于50mm，护筒与坑壁之间用粘土填实，以防漏水；护筒顶面应高于地面0.4～0.6m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上。21 泥浆作用泥浆在桩孔内壁上形成泥皮，可以将土壁上的孔隙填堵渗密实，避免孔内壁漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆大，可以加大孔内水压力，起到稳固土壁、防止塌孔的作用；泥浆有一定粘度，通过循环泥浆可将切削碎的泥石碴屑悬浮后排出，起到携砂、排土的作用；同时，泥浆还可对钻头有冷却和润滑作用。22 泥浆制备方法制备泥浆的方法应根据土质条件确定：在粘性土中成孔时，可在孔中注入清水，钻机旋转时，切削土屑与水搅拌，用原土造浆，此时泥浆密度应控制在1.1～1.2；在其它土中成孔时，泥浆可就地选择塑性指数I≥17的粘土在泥浆池中配制；在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，泥浆密度应控制在1.1～1.3；在穿过夹砂卵石层或容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度控制在1.3～1.5。施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。其控制指标为：粘度18～22s；含砂率不大于4%～8%；胶体率不小于90%。23 泥浆护壁成孔灌注桩成孔的方法有哪几种？钻孔、冲孔、抓孔24 清孔作业。安放钢筋笼后，应立即清孔，即清除孔底沉渣、淤泥，以减少桩基础的沉降量。清孔宜在钢筋笼下放后进行，否则下放钢筋笼时会将孔壁土层刮落，影响清孔效果。清孔方法有射水法、置换法和空气吸泥机法等。25 泥浆护壁成孔灌注桩常见工程质量事故及处理方法（1）孔壁坍塌指成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。主要原因是提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨架时碰撞护筒及孔壁；护筒周围未用粘土紧密填实，孔内泥浆液面下降，孔内水压降低等造成塌孔。塌孔处理方法：一是在孔壁坍塌段用石子粘土投入，重新开钻，并调整泥浆密度和液面高度；二是使用冲孔机时，填入混合料后低锤密击，使孔壁坚固后，再正常冲击。泥浆护壁成孔灌注桩常见工程质量事故及处理方法（1）孔壁坍塌指成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。主要原因是提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨架时碰撞护筒及孔壁；护筒周围未用粘土紧密填实，孔内泥浆液面下降，孔内水压降低等造成塌孔。塌孔处理方法：一是在孔壁坍塌段用石子粘土投入，重新开钻，并调整泥浆密度和液面高度；二是使用冲孔机时，填入混合料后低锤密击，使孔壁坚固后，再正常冲击。26 泥浆护壁成孔灌注桩常见工程质量事故及处理方法（2）偏孔指成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜。偏孔的主要原因是桩架不稳固，导杆不垂直或土层软硬不均。对于冲孔成孔，则可能是由于导向不严格或遇到探头石及基岩倾斜所引起的。处理方法为：将桩架重新安装牢固，使其平稳垂直；如孔的偏移过大，应填入石子粘土，重新成孔；如有探头石，可用取岩钻将其除去或低锤密击将石击碎；如遇基岩倾斜，可投入毛石于低处，再开钻或密打。27 泥浆护壁成孔灌注桩常见工程质量事故及处理方法（3）孔底隔层指孔底残留石碴过厚，孔脚涌进泥砂或塌壁泥土落底。造成孔底隔层的主要原因是清孔不彻底，清孔后泥浆浓度减少或浇筑混凝土、安放钢筋骨架时碰撞孔壁造成塌孔落土。主要防止方法为：做好清孔工作，注意泥浆浓度及孔内水位变化，施工时注意保护孔壁。28 泥浆护壁成孔灌注桩常见工程质量事故及处理方法（4）夹泥或软弱夹层指桩身混凝土混进泥土或形成浮浆泡沫软弱夹层。其形成的主要原因是浇筑混凝土时孔壁坍塌或导管下口埋入混凝土高度太小，泥浆被喷翻，掺入混凝土中。防治措施是经常注意混凝土表面标高变化，保持导管下口埋入混凝土下的高度，并应在钢筋笼下放孔内4小时内浇筑混凝土。29 泥浆护壁成孔灌注桩常见工程质量事故及处理方法（5）流砂指成孔时发现大量流砂涌塞孔底。流砂产生的原因是孔外水压力比孔内水压力大，孔壁土松散。流砂严重时可抛入碎砖石、粘土，用锤冲入流砂层，阻止流砂涌入。30 3.套管成孔灌注桩施工应用：可塑、软塑、流塑的粘性土，稍密及松散的沙土施工过程：打入钢管、下钢筋笼、边浇混凝土边拔出钢管主要施工设备振动桩锤落锤或蒸汽锤桩靴：钢筋混凝土桩靴、钢活瓣桩靴主要工艺方式、作业参数、施工顺序常见质量问题工艺方式作业参数施工顺序31 锤击套管成孔灌注桩施工过程图(a)打入钢管；(b)放入钢筋笼；(c)边浇混凝土边拔出钢管32 锤击沉管灌注桩施工施工工艺锤击沉管灌注桩又称为打拔管式灌注桩，是用锤击沉桩设备(落锤、汽锤、柴油锤)将桩管打入土中成孔。其施工工艺流程如下：桩机就位→安放桩尖→吊放桩管→扣上桩帽→锤击沉管至要求贯入度或标高,用吊铊检查管内有无泥水并测孔深→提起桩锤→安放钢筋笼→浇筑混凝土→拔管成桩。33 振动套管成孔灌注桩施工过程图(a)沉管后浇筑混凝土；(b)拔管；(c)插入钢筋34 桩靴示意图(a)钢筋混凝土桩靴；(b)钢活瓣桩靴1-桩管；2-活瓣35 复打法施工。复打是在第一次单打将混凝土浇筑到桩顶设计标高后，清除桩管外壁上污泥和孔周围地面上的浮土，立即在原桩位上再次安放桩尖，进行第二次沉管，使第一次未凝固的混凝土向四周挤压密实，将桩径扩大，然后第二次浇筑混凝土成桩。复打施工时，桩管中心线应与初打(单打)中心线重合；第一次灌注的混凝土应接近自然地面。36 复打法示意图(a)全部复打；(b)、(c)局部复打1-单打桩；2-沉管；3-第二次浇筑混凝土；4-复打桩37 套管成孔灌注桩常见质量事故及处理方法（1）断桩避免断桩的措施有以下几点：1)布桩不宜过密，过密时可采用跳打法或控制时间法以减少振动的影响。2)合理制订打桩顺序和桩架行走路线。3)当桩身混凝土强度较低时，应避免振动、挤压的影响。断桩检查，可用锤敲击桩头侧面，同时用脚踏在桩头上，如桩已断，会感到浮振。断桩一旦发现，应将断桩段拔出，略增大面积或用铁箍联接，再重新浇筑混凝土补做桩身。38 套管成孔灌注桩常见质量事故及处理方法（2）缩径桩缩径桩也称缩孔桩、瓶颈桩，指桩身某部分桩径缩小。缩径常出现在饱和淤泥质土中，产生的主要原因是：1)在含水量高的粘性土中成孔时，土体受到强扰动和挤压，产生很高的孔隙水压力，桩管拔出后，这种水压力作用在新浇筑的塑性混凝土桩身上，使桩身产生不同程度的缩径。2)若拔管速度过快，管内混凝土量少或和易性差，使混凝土扩散性差，或者桩距过小，桩身受挤压造成缩径。施工时应经常观测管内混凝土的下落情况，比较充盈系数。出现缩径可用复打法处理。39 套管成孔灌注桩常见质量事故及处理方法(3)吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或混凝土混入泥砂而形成软弱夹层。造成吊脚桩的原因是：1)预制桩尖质量差，被打碎后泥砂挤入桩管，或桩尖挤进桩管内，而拔管时，管内混凝土高度不足，振动不足，待桩管拔到一定高度时，桩尖才下落，卡在硬土层或悬在半空中。2)振动沉管时，活瓣桩尖抽管时不张开，至一定高度才张开，混凝土下落，但有空隙，不密实。防止出现吊脚桩的措施有：施工前严格检查预制桩尖的规格、强度和质量；沉管时用吊铊检查桩尖是否缩入桩管或活瓣桩尖是否张开，发现吊脚现象后应立即将桩管拔出，回填砂后再沉管，也可用复打或反插法处理。40 套管成孔灌注桩常见质量事故及处理方法(4)桩尖进水或进泥砂这种现象常见于地下水位高，含水量大的淤泥和粉砂土层。处理时可将桩管拔出，修复桩尖缝隙后，用砂回填再打。地下水量大时，将桩管沉到地下水位附近，用水泥砂浆灌入管内约0.5m作封底，再灌1m高的混凝土然后把管桩打下。41'