深基础施工-预制桩.ppt

一般多层建筑物当地基较好时多采用天然浅基础 ，它造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱，可采 用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固 等方法进行人工加固，形成人工地基。如深部土层也 软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉 降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等 ，则需采用深基础。 桩基础是一种常用的深基础形式，桩基础是用承 台或梁将沉入土中的桩联系起来，以承受上部结构 的一种常用的基础形式。当软弱土层较厚时，采用 桩基础施工，可省去大量的土方开挖、支撑、排(降) 水设施，一般均能获得良好的经济效果。因此，桩 基础在建筑工程中应用广泛。 3.2 深 基 础 施 工 土木工程中什么情况下需采用桩 基础 ？ n深部土层软弱，或建（构）筑物的 上部荷载较大，而且是对沉降有严 格要求的高层建筑、地下 建筑以及桥梁基础等， 则需采用深基础。 桩基础是一种常用 的深基础形式。 桩基础示意图 1持力层；2桩；3桩基承台； 4上部建筑物；5软弱层 桩的作用是将上部 建筑物的荷载传递到深 处承载力较强的土层上 ，或将软弱土层挤密实 以提高地基土的承载能 力和密实度。以保证建 筑物的稳定和减少其沉 降量。 桩的分类 桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种 v端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层 上的桩，上部结构荷载主要由桩尖阻力承受； v摩擦桩完全设置在软 弱土层中，将软弱土层 挤密实，以提高土的密 实度和承载能力，上部 结构的荷载由桩尖阻力 和桩身侧面与地基土之 间的摩擦阻力共同承受 。 桩按施工方法分为预制桩和灌注桩 v预制桩是在工厂或施工现场预制根据沉入土中的 方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力 压桩等； v灌注桩又叫现浇桩，是直接在桩位处成孔，然后 放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩 按成孔方法不同，有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、 冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩 等。与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏 不平时，桩长可根据实际情况设计。 木桩和石桩基础 西安灞桥（1834年清道光14年 ） 按桩身的材料来分有木桩、混凝土桩、钢筋混凝土 桩、预应力钢筋混凝土桩和钢桩等。 桩基础 按受力 性质分 端承桩 摩擦桩 按材料分 钢筋砼桩 预应力钢筋砼桩 复合地基桩 按制作 方法分 预制桩 现浇桩 人工成孔灌注桩 机械成孔灌注桩 摩擦桩 端承摩擦桩 摩擦端承桩 端承桩 木桩 钢桩 钻孔灌注桩 冲孔灌注桩 挖孔灌注桩 沉管灌注桩 爆扩桩 桩的类型 n 钢筋混凝土预制桩是在预制构件厂或施工现场 预制,用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中。 n特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响；能 承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快；能适 应不同土层施工。 n目前最常用的预制桩是预应力混凝土管桩、方桩 n生产工艺：在工厂经先张预应力，离心成型，高压 蒸养等工艺生产而成。 n钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求 ；桩的类型；成孔过程对土的挤压情况；地质探测 和试桩等资料，制订施工方案。 3.2.1 预制桩施工 n1）处理障碍物 n2）场地平整 n3）抄平放线定桩位 n4）进行打桩试验 n5）确定打桩顺序 n根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：逐 排打；自中间向两侧打；自中间向四周打。 n原因：由于打桩进对基土产生挤密作用，使先打 入的桩受到水平推挤而产生偏移，或被垂直挤涌 上浮；后打入的桩则难达到要求的入土深度，从 而造成截桩过多。 n6）桩帽、垫衬和送桩设备机具准备 一、施工准备 预制桩常用的截面形式有 实心方形截面、圆柱体空心 截面以及预应力混凝土管形 截面。实心方桩截面通常为 200mm200mm 600mm600mm。预应力管桩 最大直径已达1300mm，预制 桩沉桩深度可达70m以上。单 根桩的最大长度根据打桩架 的高度而定，一般在27m以内 。如需打30m以上的桩，或者 受运输条件所限，则将桩分 为几段，在打桩过程中逐段 接长。 二、桩的制作、运输和堆放 混凝土预制方桩 预应力钢筋砼管桩 n 预制方桩多数是在打桩现 场或附近就地预制，较短的桩 亦可在预制厂生产，预应力管 桩则均在工厂生产。 n 现场制桩一般采用重叠法 间隔制作。预制场地应平整、 坚实，不得产生不均匀沉降。 桩与桩之间应涂刷隔离剂，以 保证桩起吊时不互相粘结。重 叠层数应根据地面允许荷载和 施工条件确定。但不宜超过四 层。桩与桩之间应做好隔离层 。 工厂预制桩长一般不超过12m。 1）制作 重叠法间隔施工示意图 阶梯状预制桩 n上层桩或邻桩的浇注，应在下层桩 或邻桩混凝土达到设计强度的30% 以后方可进行。由于重叠法施工需 待上层桩混凝土到龄期后整堆桩才 能起吊使用，故也可将桩制成阶梯 状。 桩尖钢筋构造 桩端钢筋构造 当桩的混凝土强度达到设计强度的70%方可 起吊；达到100%方可运输和打桩。如提前起吊， 必须采取措施并经验算合格方可进行。 n桩在起吊和搬运时，必须平稳，并且不得损坏。 吊点应符合设计要求，如无吊环，设计又未作规 定时，可按下述方法确定：当吊点不超过3个时， 可按正负弯矩相等原则计算确定，当吊点多于3个 时，则应按反力相等的原则确定。 n打桩前，桩从制作处运到现场前以备打桩，并应 根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运。桩的运 输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；当运 距较大时，采用平板拖车（场外运输）或轻轨平 板车运输（场内运输）。 2）起吊和运输 +M M 3）堆放 n堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木 间距应与吊点位置相同，各层垫木应 位于同一垂直线上，堆放层数不宜超 过4层。 n不同规格的桩，应分别堆放。 n现场布置场地处理浇地坪筑砼支模扎筋、安 设吊环浇筑混凝土养护（到30强度后）拆模 支间隔端头模板、刷隔离剂、扎筋浇筑间隔桩混 凝土同法间隔重叠制作第二层桩养护到70 强度起吊达100强度后运输。 制作程序 小结 钢筋混凝土预制桩是在预制构件厂或施工现场 预制,用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中。 特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响；能 承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快；能适 应不同土层施工。 预制桩的沉桩施工方法有锤击法、静力压桩法、振动法和水冲 法。 锤击法 静力压桩法 振动法 n（一）、锤击沉桩 n 锤击沉桩又称打入桩， 是利用桩锤下落时的瞬时所 产生的冲击机械能，克服土 体对桩的阻力，使其静压力 平衡状态遭到破坏，导致桩 体下沉，达到新的静压平衡 状态，如此反复地锤击桩头 ，桩身也就不断地下沉。 三、施工方法 n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。（作用：支撑 桩锤、吊桩就位、打桩导向） n常用的通用桩架（能适应多种桩锤）有 两种基本形式：一种是沿轨道行驶的多 能桩架；另一种是装在履带底盘上的桩 架。 n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。 1、打桩设备及选用 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，目前应用 最多的是柴油锤。 柴油打桩锤 桩锤的类型选择应根据施工现场情况、机具设备 条件及工作方式和工作效率等条件来选择。桩锤类型 选定后，还要确定桩锤的质量。锤重选择应根据地质 条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等 参考。桩锤过重，所需动力设备也大，不经济；桩锤 过轻，必将加大落距，锤击功能很大部分被桩身吸收 ，桩不易打入，且桩头容易打坏，保护层可能振掉。 轻锤高击所产生的应力，还会促使距桩顶1/3桩长范 围内的薄弱处产生水平裂缝，甚至使桩身断裂。 实践证明:当桩锤重大于桩重的1.52倍，能取得较好 的效果。 锤击法沉桩施工，桩锤选择是关键。 n2、打桩顺序的确定 n 由于打桩对土体的挤密作用，使先打的桩因 受水平推挤而造成偏移和变位，或被垂直挤拔造 成浮桩，而后打入的桩因土体挤密，难以达到设 计标高或入土深度，或造成土体隆起和挤压，截 桩过大。因此，进行群桩打入施工时，为了保证 打桩工程质量，防止周围建筑物受土体挤压的影 响，打桩前根据桩的密集程度、桩的规格、长短 和桩架移动方向来正确选择打桩顺序。 当桩较密集（桩中心距小于四倍桩边长或桩 径）时，应由中间向两侧对称施打或由中间向四 周施打； n 当桩较稀疏（桩中心距大于四倍桩边长或桩径） 时，可采用上述两种顺序，也可采用由一侧向单一方 向施打的方式(即逐排打设)或由两侧同时向中间施打； n (a)从两侧向中间打设；(b)逐排打设； (c)自中部向四周打设；(d)由中间向两侧打设 对标高不一的桩应遵循“先深后浅”的原则 ；对 不同规格的桩，应遵循“先大后小、先长后短”的原则 。 n3、打桩 n 打桩前准备工作：清除妨碍施工的地上和地下的 障碍物；平整施工场地；定位放线；设置供电、供水 系统；安装打桩机等。 n打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊 起，然后吊桩并送至导杆内，垂直 对准桩位缓缓送下插入土中，垂直 度偏差不得超过0.5%，然后固定 桩帽和桩锤，使桩、桩帽、桩锤在 同一垂直线上，确保桩能垂直下沉 。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫 ，桩帽和桩顶周围四周应有 510mm的间隙，以防损伤桩顶 。 要 点 n 1）采用重锤低击，开始要轻打，锤的落距应 较小，待桩入土至一定深度且稳定后，再按要求 的落距锤击。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落 距不宜大于1m，用柴油锤时，应使锤跳动正常。 在打桩过程中，遇有贯入度剧变、桩身突然发生 倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重 裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研 究处理。 n 打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验 收。 2）桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将 桩送入土中时，桩与送桩杆应在同一轴线上，拔出 送桩杆后，桩孔应及时回填。 安装送桩杆 送桩施打 桩已打入地面 以下 预制桩送桩后桩孔 送桩 n4、接桩 n 良好的接头构造形式，不仅应满足足够的强度、 刚度及耐腐蚀性要求，而且还应符合制造工艺简单， 质量可靠，接头连接整体性强与桩材其他部分应具有 相同断面和强度，在搬运、打入过程中不易损坏，现 场连接操作简便迅速等条件。此外也应做到接触紧密 ，以减少锤击能量损耗。 n 接头的连接方法有焊接法、浆锚法、法兰法三种 类型。 焊接法接桩适用于单桩承载力高、长细比大、桩 基密集或须穿过一定厚度较硬土层、沉桩较困难的 桩。 焊接法接桩节点构造 接桩 浆锚法接桩可节约钢材，操作简便，接桩时间比 焊接法要大为缩短。在理论上，浆锚法与焊接法一样 ，施工阶段节点能够安全地承受施工荷载和其他外力 ；使用阶段能同整根桩一样工作，传递垂直压力或拉 应力。 图2-22 浆锚法接桩节点构造 1锚筋；2锚筋孔 n 法兰法接桩主要用于混 凝土管桩，由法兰盘和螺栓组 成，接桩速度快，但法兰盘制 作工艺较复杂，用钢量大。法 兰盘接合处可加垫沥青纸或石 棉板。接桩时，将上下节桩螺 栓孔对准，然后穿入螺栓，并 对称地将螺帽逐步拧紧。法兰 盘和螺栓外露部分涂上防锈油 漆或防锈沥青胶泥，即可继续 沉桩。 管桩法兰接桩节点构造 1法兰盘；2螺栓；3螺栓孔 5、桩头的处理 在打完各种预制桩开挖基坑时，按设计要求的桩顶 标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身，要 保证桩身的主筋伸入承台，长度应符合设计要求。当桩顶 标高在设计标高以下时，在桩位上挖成喇叭口，凿掉桩头 混凝土，剥出主筋并焊接接长至设计要求长度，与承台钢 筋绑扎在一起，用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇 筑接长桩身。 截桩 承台施工前要按承台底标高对已验收合格的预制桩进 行截桩处理，截去高出的桩身砼，剔出桩身受力主筋锚入承 台内。截桩施工应防止对桩身的过大震动和破坏。 预应力管桩 加焊锚固钢筋 截桩作业中 截桩后 浇注砼垫层 6、打桩过程中常遇到的问题 n (1) 桩顶、桩身被打坏：与桩头钢筋设置不 合理、桩顶与桩轴线不垂直、混凝土强度 不足、桩尖通过过硬土层、锤的落距过大 、桩锤过轻等有关。 n (2)桩位偏斜：当桩顶不平、桩尖偏心、接 桩不正、土中有障碍物时都容易发生桩位 偏斜，因此施工时应严格检查桩的质量并 按施工规范的要求采取适当措施，保证施 工质量。 n(3)桩打不下： 施工时，桩锤严重回弹，贯入度突然 变小，则可能与土层中夹有较厚砂层或其 他硬土层以及钢渣，孤石等障碍物有关。 当桩顶或桩身已被打坏，锤的冲击能不能 有效传给桩时，也会发生桩打不下的现象 。有时因特殊原因，停歇一段时间后再打 ，则由于土的固结作用，桩也往往不能顺 利地被打入土中。所以打桩施工中，必须 在各方面作好准备，保证施打的连续进行 。 n (4)一桩打下邻桩上升：桩贯入土 中，使土体受到急剧挤压和扰动， 其靠近地面的部分将在地表隆起和 水平移动，当桩较密，打桩顺序又 欠合理时，土体被压缩到极限，就 会发生一桩打下，周围土体带动邻 桩上升的现象。 n 静力压桩是借助专用桩 架上的压重，通过卷扬机滑 轮组或液压系统施加压力在 桩顶或桩身上，当施加给桩 的静压力与桩的入土阻力达 到动态平衡时