第二章 桩基工程

'第二章桩基工程研究对象：混凝土预制桩、灌注桩学习重点：钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工方法、施工机械及质量检验标准。 了解桩基础组成及分类；掌握预制桩施工顺序确定、施工机械、质量事故产生的原因和预防措施；掌握泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；施工机械的施工以及施工中的质量控制。理解沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施。学习要求： 桩基础概述本章的主要内容如下：混凝土预制桩施工灌注桩的施工 用承台或梁将沉入土中的桩联系起来以承受上部荷载的一种基础形式。可省去大量土方、支撑、排水降水设施按施工方法分：预制桩、灌注桩分类：按传力及作用性质分：端承桩、摩擦桩概念：优点：根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；桩基础概述根据成孔方法不同，分为人工挖孔桩、泥浆护壁成孔灌注桩、套管成孔灌注桩、干作业成孔灌注桩及爆扩桩等； 1-桩2-承台3-上部结构桩的组成桩基础概述 二、预制桩的沉桩一、钢筋混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放预制桩的种类：钢筋混凝土方桩、钢管桩等。第一节预制桩施工 1、制作要求：1)截面边长25-55cm。2)长度一般大于30m（取决与打桩架的高度）3)混凝土强度不宜低于30Mpa；静压桩不宜低于C20。4)配筋率不宜小于0.8%,压入桩不宜小于0.4%,纵向钢筋不宜小于8根且不小于ф14。5)同一截面内的主筋对焊接头不超过50%。钢筋混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放6)制作常采用叠浇法，一般不超过4层。 2、预制桩的起吊、运输要求2）吊点应符合设计规定，如无吊环则应符合起吊后正负弯矩基本相等的原则。1）混凝土强度达到设计强度的70%方可起吊,达100%方可运输和打桩；3）避免桩在现场二次搬运以及要保护桩两端。钢筋混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放 1）场地必须平整、坚实、排水畅通；2）支点与吊点位置上下对齐，在同一直线上；3、预制桩的堆放要求3）堆放层数不超过4层。钢筋混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放 二、预制桩的沉桩锤击沉桩法静力压桩振动法 锤击沉桩试桩：正式打桩前应进行打桩试验，以便检查设备和工艺，试桩不少于2根。原则：重锤低击入土深度控制：摩擦桩---以标高为主，贯入度为辅；端承桩---以标高为辅，贯入度为主最后贯入度：每10击桩入土深度的平均值。以合格的试桩数据为准。利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度或达到持力层，是最常用的一种沉桩方法。钢筋混凝土预制桩的沉桩 (一)打桩设备打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。1、桩锤：桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。桩锤主要有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤。2、桩架：桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向，并保证桩捶能沿着所要求方向冲击的打桩设备。3、动力装置：动力装置的配置取决于所选的桩锤。当选用蒸汽锤时，则需配备蒸汽锅炉和卷扬机。钢筋混凝土预制桩的沉桩 当桩的中心距小于4倍桩径时，要考虑打桩顺序；大于四倍桩径时土壤的挤压与打桩顺序无关。(二)打桩施工钢筋混凝土预制桩的沉桩1）准备工作C.确定打桩顺序：A.场地准备：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟；B.放轴线、定桩位、设置水准点≮2个； 说明：1）当桩距≥4倍桩径时，可不考虑被挤密的影响，按施工方便的顺序打。2）规格不同，先大后小。3）标高不同，先深后浅。 2）打桩方法a）三点合一：桩、桩帽、桩锤在同一直线上；b）重锤低击：落距不宜大于1m；c）接桩时接缝要填实；d）打桩过程应进行记录。贯入度巨变；桩身突然倾斜、位移、回弹；桩身严重裂缝或桩顶破碎。钢筋混凝土预制桩的沉桩如遇异常情况，暂停施打，与有关单位研究处理。 3）打桩的施工工艺起吊桩锤击入土上节桩完成接桩放置送桩管锤击入土达到设计标高钢筋混凝土预制桩的沉桩 a）偏差：垂直度---小于1%；水平位置---小于100-150mm。4）打桩的质量控制b）桩尖标高与贯入度的数值控制；c）桩身的检查；同时注意周围环境的变化。钢筋混凝土预制桩的沉桩 表预制桩(钢桩)桩位的允许偏差1/3桩径或边长1/2桩径或边长桩数大于16根桩基中的桩(1)最外边的桩(2)中间桩41/2桩径或边长桩数为4-16根桩基中的桩3100桩数为1-3根桩基中的桩2100+0.01H150+0.01H盖有基础梁的桩：(1)垂直基础梁的中心线(2)沿基础梁的中心线1允许偏差(mm)项目 静力压桩1、压桩一般是分节压入，逐段接长。桩需分节预制。当第一节桩压入土中，其上端距地面2m左右时将第二节桩接上，继续压入。对每一根桩的压入，各工序应连续。静力压桩是利用静压力将桩压入土中，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。要点：2、如初压时桩身发生较大移位、倾斜；压入过程中桩身突然下沉或倾斜；桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。 振动法振动法是利用振动锤沉桩（下图），将桩与振动锤连接在一起，振动锤产生的振动力通过桩身带动土体振动，使土体的内摩擦角减小、强度降低而将桩沉入土中。该方法在砂土中施工效率较高。 第二节灌注桩施工钻孔灌注桩挖孔灌注桩爆扩成孔灌注桩等套管成孔灌注桩 一、干作业成孔灌注桩二、湿作业成孔灌注桩 一、施工设备：螺旋钻机干作业成孔灌注桩适用于没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土 二、施工工艺：干作业成孔灌注桩钻孔放入钢筋骨架浇筑混凝土清孔平整场地，挖排水沟→定桩位→钻机对位、校垂直→开钻出土→清孔→检查垂直度及虚土情况→放钢筋骨架→浇混凝土 三、质量要求钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50-60cm。钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。干作业成孔灌注桩 循环水式回转钻机1-动力及钻机架2-护筒3-空心钻杆4-锥形钻头5-高压水一、施工机械：1、潜水钻2、冲抓钻3、冲击钻湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩）是用泥浆保护孔壁防止塌孔和排除土渣而成孔，不论地下水位高低皆适用，常用回转钻机。 固定桩孔位置保护孔口增加桩孔内水压防止塌孔排除土渣冷却机具预制泥浆或原土造浆钻孔桩施工现场泥浆作用：泥浆制作方法：护筒作用：湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩） 二、主要施工工序正循环成孔反循环成孔1、成孔：正循环与反循环回转钻机成孔湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩） 反循成孔的泥浆上返速度大，排渣能力强，成孔效率高，尤其适用于大孔径成孔。▲成孔过程中应经常测定泥浆比重，并及时调整以防塌孔，特点：土质较好时1.1-1.2，土质较差时1.3-1.5。湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩） 2、清孔（清除孔底的沉渣）土质较好时清水清孔，清孔后的泥浆比重应控制在1.1左右；土质较差时宜用泥浆循环清孔，清孔后的泥浆比重应控制在1.0-1.25之间。3、测量沉渣厚度摩擦桩沉渣允许厚度不得大于300mm；端承桩沉渣允许厚度不得大于100mm湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩） 4、吊放钢筋笼5、浇筑混凝土水下浇筑混凝土——导管法导管直径100-300mm，长度1-3m。灌注桩的浇注湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩） 导管下口距地基大于300mm。（一般30-60cm)三、质量要求浇注前要对导管进行泌水试验导管埋入混凝土中的深度一般为0.8-1.0m。湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩） 施工中易发生的质量问题1、塌孔原因：土质松散、泥浆护壁不好、护筒水位不高等。现象：排出的泥浆中不断出现气泡、或泥浆突然漏失。解决办法：保持孔内水位加大泥浆比重以稳定孔壁；如塌孔严重，应回填黏土，待孔壁稳定后重新钻孔。湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩） 2、缩孔原因：塑性土膨胀解决办法：反复扫孔，以扩大孔径。湿作业成孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩）3、斜孔原因：钻杆不垂直，土层软硬不均或遇孤石。解决办法：提起钻头上下反复扫钻几次，或回填黏土重新钻进。 人工挖孔灌注桩工人下到桩孔中，在井壁护圈的保护下人工挖孔。常用的井壁护圈有：混凝土护圈沉井护圈钢套管护圈 套管成孔灌注桩（a）就位（b）沉套管（c）开始灌注混凝土（d）下钢筋骨架继续浇灌混凝土（e）拔管成孔钢筋混凝土桩靴活页瓣桩靴1、单打法 2、复打法（a）全部复打为提高桩的质量和承载能力，例如混凝土的充盈系数（实际混凝土体积与理论混凝土体积之比）小于1的桩；又如断桩及有颈缩的桩。（b）局部复打 （a）全部复打1-单打桩2-沉管3-第二次浇筑混凝土4-复打桩（b）、（c）局部复打 爆扩桩成孔灌注桩成孔之后，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土然后引爆，使孔底形成扩大头。 爆扩桩施工过程：（a）钻导孔（b）放下炸药管（c）炸扩桩孔（d）放下炸药包，灌入50%扩大头混凝土（f）放入钢筋骨架浇灌混凝土（e）炸扩大头 桩施工过程 特殊桩基础〡扩底桩 扩底桩施工机械 特殊桩基〡础多级扩盘桩 序号成孔方法桩径允许偏差(mm)垂直度允许偏差(%)桩位允许偏差(mm)1-3根、单排桩基垂直中心线方向和群桩基础的边桩条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩1泥浆护壁灌注桩D≤1000mm±50<1D/6，且不大于100D/4，且不大于150D>1000mm±50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩D≤500mm-20<170150D>500mm1001503干作业成孔灌注桩-20<1701504人工挖孔桩混凝土护壁+50<0.550150钢套管护壁+50<1100200附表：灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差 表混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准项序检　查　项　目允许偏差或允许值(mm)检查方法主控项目1主筋间距±10用钢尺量2长度±100用钢尺量一般项目1钢筋材质检验设计要求抽样送检2箍筋间距±20用钢尺量3直径±20用钢尺量 表混凝土灌注桩质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法单位数值主控项目1桩位见表2.6基坑开挖前量护筒、开挖后量桩中心2孔深Mm+300只深不浅，用重锤测，或测钻杆、套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度3桩体质量检验按基桩检测技术规范。按基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范一般项目1垂直度见表2.6测套管或钻杆，或用超声波探测，干施工时吊垂球2桩径见表2.6超声波检测，干施工时用钢尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度 本章小结(1)桩基础是一种常用的深基础形式，当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基承载力不能满足设计要求时，宜采用桩基础。明确工程地质勘察是桩基础设计与施工的重要依据。(2)锤击沉桩施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但噪音、振动和土体挤压都会对周围环境产生影响。施工中尽可能采用预防措施，减少噪音、振动公害。 (3)灌注桩施工中包括有成孔、钢筋笼制作安装、清孔和灌注混凝土等施工过程，成桩工艺较复杂，湿作业成孔时成桩速度慢，其成桩质量与施工好坏密切相关，成桩质量难以直观的进行检查。在灌注桩施工方案中要对质量事故认真分析，并采取相应的预防措施。 谢谢！ 预制桩施工 预制桩混凝土施工 锤击打桩 履带式桩架多功能桩架 预制桩的焊接 预制桩打桩施工 起吊桩锤击入土 接桩打桩结束 静载压力桩 沉管灌注桩机械沉管灌注桩设备 a)一点起吊b)两点起吊c)三点起吊d)四点起吊 a)逐排打b)由边缘向中间打c)由中间向两端打 '