桩基础工程讲义2.ppt

第二章 桩基础工程,预制桩施工 灌注桩施工 其它深基础施工,二、桩基础的组成与种类 1组成： 若干根桩 承台（承台梁）,2种类 1）按受力性质分： 摩擦桩 端承桩 抗拔（浮）桩,2）按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土 3）按形状分： 方、圆、多边、管 4）按制作方法分： 预制桩、灌注桩,预制桩沉桩方法：,锤击法：以桩锤的冲击力将桩打入软土。 振动法：以振动桩机带桩振动，减少土与桩间摩阻，沉拔快，适砂土。 水冲法：高压射水（桩侧或桩内）冲孔下沉，留12m打入或振入。适坚硬土、砂石层。 钻孔锤击法：钻孔（留 12m）、注浆护壁、提钻、插桩、锤击。用于坚硬土层。 静力压桩法：80120t压桩机，适软弱土层。,灌注桩按成孔方法：,钻孔法一般土层 沉管法土质差、水位高 爆扩法土质好（粘性）、无地下水 人工挖孔法桩径大、土较好,2.1 钢筋混凝土预制桩的施工,一、预制桩的制作、运输和堆放 1制作应由工厂加工，保证质量 要点： 叠制4层，上下隔离，下层30再上层； 钢筋接长用对焊，接头错开； 混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护； 预应力管桩离心成型，直径400500，壁厚80100，节长810m，c60。,2、运输 防止损坏,(1)混凝土强度： 起吊移位70设计强度 运输、起吊就位100设计强度,一点吊距顶0.31l (l=510m)， 距顶0.29l（l1116m）； 两点吊距顶、距尖0.207l； (3)吊、运平稳，避免损坏。,(2)合理吊点： （正负弯矩值相等则均小）,3堆放,高度不超过四层； 地面坚实、平整，垫长枕木； 支承点在吊点位置，垫木上下对齐。,二、打桩设备：,1、桩锤 落锤：构简、使便、锤高可调；效率低，桩损大。锤重0.51.5t，动力卷扬机、人。 柴油锤：(导杆式、筒式)利用燃油爆炸来推动活塞往返运动。 构简、使便、自供能源、适于中型桩；锤重0.126.0t；不适过软过硬土、噪音大、污染，4080次/分。 蒸汽锤：单动升耗能、自重降，力大慢1.515t，2530次/分； 双动式双向耗能，效率高，0.66t；100200次/分；可打可拔。 液压锤：无噪、无污、频率高，复杂、价高。油气二压施力长，贯入度大。,打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。,单动汽锤工作原理图,双动汽锤工作原理图,导杆式柴油锤工作原理图,桩锤选择：（宜重锤低击）,类型选择： 型号选择： 1）依单桩设计荷载计算冲击能e； e0.025p 2）依e及资料初选桩锤重量； 3）验算适用系数k： k（锤总重m + 桩重c ）/ e选 ； （5，3.5，2） 4)验算合宜系数 ：m / c12,锤重选择表,2、桩架,作用： 支撑锤桩 吊桩就位 打桩导向 类型 （常用）： 多功能桩架：机动适应性好；大而装拆运麻烦。 履带式桩架：移动方便，适用范围广。 步履式桩架：移动方便，稳定性好,适应性强。,履带式桩架,多功能桩架,3、动力装置,打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用 蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。,三、打桩施工,1、准备工作 （1）场地准备：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟； （2）放轴线、定桩位、设置水准点 （2个）； （3）确定打桩顺序： （4）进行打桩试验：2根，检验工艺、设备是否符合要求。,打桩顺序：,1) 当桩中心距4倍桩径时， 可：自中间向四周环绕或放射打； 由中心向两侧对称打； 分段对称打； 2) 当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打； 3) 当桩的规格不同时，先大后小，先长后短； 4) 当桩尖设计标高不同时，先深后浅。,避免 入土深度不一，导致不均匀沉降； 难打易碎； 邻桩移位倾斜。,2、打桩工艺：,工艺顺序： 设置标尺桩架就位吊桩就位扣桩帽、落锤、脱吊钩低锤轻打正式打（接桩，截桩，静、动载试验，承台施工）。 要点： 采用重锤低击，开始要轻打； 注意贯入度变化，做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度）； 如遇异常情况（贯入度剧变；桩身突然倾斜、位移、回弹；桩身严重裂缝或桩顶破碎），暂停施打，与有关单位研究处理。,打桩有两种方式：一是“轻锤高击”，一是“重锤低击”。这两种方式，如所做的功相同，而所得到的效果则不同。“轻锤高击”所得的动量小，而桩锤对桩头的冲击力大，因而回弹也大，锤击能量很大部分消耗在桩锤回弹上，故桩不易打入土中，且桩头容易打碎。相反，“重锤低击”所得的动量大，而桩锤对桩头冲击小，因而回弹也小，大部分能量都可以用来克服桩身与土的摩擦力和桩尖的阻力，因此，桩能较快地打入土中，且桩头不易损坏。再加上由于落距小，锤击频率可提高，打桩效率也高，所以，锤击沉桩时，宜采用“重锤低击”。,关于“轻锤高击”和“重锤低击”,(1) 注意桩锤回弹情况 如发现经常回弹较大，桩下沉量小，说明桩锤太轻，应更换桩锤，否则，不但沉桩效率低，且易将桩顶打坏。 (2) 注意桩的贯入度有否变化 若骤减，桩锤回弹增大，应减小落距锤击。若还有这种现象，说明桩下有障碍物，应研究处理。如突然增大，则可能桩尖或桩身遭到破坏，或遇软土层、洞穴等，应暂停锤击，查明原因后再打。 (3)打桩应连续施打 (4)打桩应防止偏心锤击，以免打坏桩头或使桩身断裂。 (5)注意打桩机工作情况和稳定性，做好打桩记录。,打桩注意事项,3、质量要求：,1）满足承载力要求： 端承桩控制最后贯入度为主(参考标高) 摩擦桩控制沉桩标高为主(参考最后贯入度) 2）偏差: 桩位偏差：排桩偏轴100，顺轴150mm； 群桩 1/3桩径或边长； 垂直偏差 1 % ; 3）桩不受损：桩顶、桩身不打坏，桩顶下1/3桩长内无水平裂缝。,打桩施工常见问题的分析,在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩身严重回弹等。 发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。 工程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题，都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技术措施后，方可继续施工。,(1) 桩顶破碎 打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而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。 (2) 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。,(3) 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。 (4) 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。,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。,沉桩对周围环境的影响及预防,(1)采用预钻孔沉桩 (2)设置防震沟 (3)采用合理的沉桩顺序 (4)预埋塑料排水带排水,采用锤击法、振动法沉设预制桩对周围环境的影响，除噪音、震动外，还使土体受到挤压，土中孔隙静水压力升高，引起地面隆起和土体水平位移，因而会对周围原有建筑物、道路和地下管网设施带来不利影响。,2.2 混凝土灌注桩施工,一、钻孔灌注桩： 施工无振动无噪音，但比同径预制桩承载低、沉降大。 （一）干作业法（用于无地下水或已降水） 1、成孔机械： 螺旋钻长：钻杆长10m以上,400600 短：钻杆长35m，300400 钻扩机：钻孔径8001200，扩孔径可达3.5m,步履式螺旋钻机,2、施工,(1)工艺顺序 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。,钻孔,螺旋钻孔机成桩工艺,放入钢筋骨架,浇筑混凝土,清孔,（2）施工要点 土质差、有振动、间距小时，间隔钻孔制作； 软塑土层、含水量大用疏纹叶片钻杆； 可塑、硬塑粘土，含水量较小的砂土用密纹叶片钻杆； 及时灌注混凝土，防止孔壁坍塌； 浇混凝土时放护筒，混凝土坍落度59cm，每层浇筑高度1.5m。 （3）质量要求 偏差要求：位置偏差70150mm； 垂直度偏差1 孔底虚土厚度： 端承桩50mm； 摩擦桩150mm。 避免出现缩径和断桩,（二）泥浆护壁成孔（用于有地下水）,1、成孔机械 冲抓钻 冲击钻 潜水电钻 回转钻 反循环 正循环,冲击钻作业示意图,2、施工,（1）工艺顺序： 平整场地、挖排水沟定桩位埋护筒配泥浆钻孔、灌泥浆清孔放钢筋骨架水下灌注混凝土。 （2）要点： 1）护筒直径比钻头大100，开设12个溢浆口，埋入土中1m； 2）泥浆比重1.1左右（粘土时可自造），随钻随灌，保持高于水位面；,3）水下灌注要求：,混凝土c20，坍落度1622cm，骨料粒径30mm； 导管最大外径比钢筋笼内径小100以上； 钢筋的混凝土保护层厚度50mm（混凝土垫块）； 能埋管500600mm后剪断导柱塞铅丝； 提管时保证混凝土埋入1m。,二、沉管灌注桩,1.特点：能在土质很差，地下水位很高时施工。 2.施工方法：锤击沉入钢管法 振动沉入钢管法 3.工艺顺序： 桩靴、钢管就位沉管检查管内有无砂、水放入钢筋骨架浇灌混凝土、提管。 4.要点： 防止钢管内进入泥浆、水； 灌满混凝土后再随拔管、随灌、并轻打或振动； 防止缩径、断桩及吊脚桩。,就位,沉入,浇筑,成型,边拔边浇,放入钢筋笼 继续浇筑,钢筋混凝土桩尖,钢管活瓣桩尖,5. 提高桩承载力的方法 锤击沉管灌注桩： 单打法 复打法单打时不放钢筋笼，混凝土初凝前原位打入、插筋灌注。 振动沉管灌注桩： 单振法灌满混凝土后，每原位振动510s，再上拔0.51m。 复振法同复打法； 反插法单振法拔管时，每上拔0.51m，向下反插0.30.5m。,沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法,(1) 颈缩 颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。 当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。 当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。 处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。,(2) 断桩 断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。 原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。 处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。,(3) 吊脚桩 吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。 原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。 处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。,(4) 混凝土灌注过量 如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用