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学习单元5 沉管灌注桩及其他桩施工,5.1 沉管灌注桩施工 5.2 长螺旋成孔灌注桩 5.3 挤扩支盘桩 5.4人工挖孔桩施工,学习情境二 基础工程施工,学习单元5 沉管灌注桩与人工挖孔桩施工,【教学要求】 1. 熟悉钢筋混凝土灌注桩基础施工机械； 2. 掌握沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩的施工工艺与质量检查方法； 3. 能对沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩基础施工进行技术交底； 4. 会判定沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩基础施工质量的好坏；能针对沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩基础工程施工现场可能发生的安全事故采取应对措施。,【教学重点】沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩的施工工艺；钢筋混凝土灌注桩基础质量检查方法。,【教学难点】灌注桩常见质量问题的预防及处理方法。,5.1 沉管灌注桩,又称套管成孔灌注桩。是利用锤击法或振动法将带有钢筋砼桩靴(或活辨式桩尖)的钢制桩管沉入土中，然后边拔管边灌注砼而成桩。,用锤击沉桩 设备沉管时 称为“锤击 沉管灌注桩”,利用激振 器的振动 沉管时， 称为“振 动沉管灌 注桩”,学习单元5 沉管灌注桩与人工挖孔桩施工,砼预制桩靴 锤击沉管灌注桩施工工艺,沉入 边锤击 下钢筋笼 套管 边拔管 继续浇灌,桩机就位 套入桩靴,初灌砼 桩成型,5.1.1 工艺流程, 锤击沉管,立管套入桩靴、对准桩位压入土中检查低锤轻击检查有无偏移正常施打至设计标高第一次浇灌砼边拔管、边锤击、边继续浇灌砼安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。,桩管,桩靴,点击动画 锤击沉管,钢筋笼,5.1 沉管灌注桩,振动沉管灌注桩施工工艺,边振边灌 桩顶插筋 边拔桩管 并灌满砼,振动锤,上料口,桩管,活瓣桩尖,钢筋笼,砼料斗, 振动沉管,立管合拢活瓣桩尖、对准桩位压入土中检查初始沉管检查有无偏移正常沉管至设计标高第一次浇灌砼边拔管、边振动、边继续浇灌砼安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。,5.1.1 工艺流程,沉管 砼上料,桩机就位 合拢桩尖,点击动画 振动沉管灌注桩,振动沉管的施工方法有单打法、反插法和复打法。,5.1.2 沉管施工,用桩架吊起桩管，对准预设在桩位处的预制砼桩靴，套入桩靴，或关闭桩管活瓣桩尖。然后缓缓放下套管，压进土中。,桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管偏斜 0.5%时，即可起锤沉管。先低锤轻击，观察如无偏移方可正常施打，直至符合设计要求的贯入度或标高。, 沉管,桩尖埋设 桩管套入桩靴 合拢桩管活瓣桩尖,桩管就位,5.1 沉管灌注桩, 砼浇灌,桩管沉至设计标高后，应检查并处理桩管内的进泥、进水和吞桩尖等情况，并立即灌注砼。第一次浇灌砼时桩管内应尽量灌满，拔管过程中应向桩管内继续浇灌砼，并使桩管内砼保持略高于地面。, 锤击拔管,砼灌满桩管后，拔管即可进行。一边拔管、一边锤击，拔管的速度要均匀，一般土层以1m/min为宜，软弱土层以0.30.8 m/min为宜。倒打拔管的速度，单动汽锤不少于50次/min，自由落锤小落距轻击不少于40次/min。在管底未拔至桩顶设计标高时，倒打或轻击不得中断。,5.1.2 沉管施工,桩管沉至设计标高,桩管上料口近景, 振动拔管,桩管内灌满砼后，应先振动510s，再开始拔管，应边振边拔，每拔出0.51.0 m，停拔，振动510s；如此反复，直至桩管全部拔出;在一般土层内，拔管速度宜为1.21.5m/min，用活瓣桩尖时宜慢，用砼预制桩尖时可适当加快；在软弱土层中宜控制在0.60.8m/min。,5.1.2 沉管施工,边拔管、边振动 边继续浇灌砼, 跳打法,桩的中心距小于4倍桩管外径或小于2m时，均应跳打。中间空出的桩，须待邻桩砼达到设计强度的50%后方可施打。,锤击沉管的特殊施工方法有跳打法、复打法。振动沉管的特殊施工方法有反插法和复打法。,5.1.3 沉管灌注桩的特殊施工方法,在桩管灌满砼后，先振动再拔管，每次拔管高度0.51.0m，向下反插深度0.30.5m。拔管过程中应分段添加砼，保持管内砼面始终不低于地表面或高于地下水位1.01.5m，拔管速度应小于0.5m/min; 距桩尖处1. 5m范围宜多次反插以扩大桩端部断面；在流动性淤泥中不宜使用反插法。, 反插法,5.1 沉管灌注桩,点击动画 反插法沉桩,单打 第2次 第2次 复打 砼浇筑 反插 继续 反插 单打 局部 复打 成桩 沉管 浇筑砼 成桩 预加1m 沉管 拔管 成桩 成桩 沉管 成桩,全部复打 下部反插 上部局部复打, 复打法,在第一次砼浇筑完毕、拔出桩管，立即在原桩位再设预制桩靴或合好活瓣桩尖，第二次复打沉入桩管，使未凝固的砼向四周挤压扩大桩径，再浇筑第二次砼。复打法可扩大桩径并提高单桩承载能力。,点击动画 复打法沉桩,不反插,5.1.3 沉管灌注桩的特殊施工方法,5.1.4 沉管灌注桩常见问题的处置,检查：露出地面的桩体可目测观察；地下23m范围内的桩体断裂,用手或脚轻摇会有浮振的感觉；深部的断桩须用动测法检测。, 断桩,5.1 沉管灌注桩,预防措施：控制桩的中心距4倍桩径，合理安排沉桩顺序和桩架行走路线，采用跳打法和控制时间法使桩身砼终凝前避免振动和扰动，认真控制拔管速度。,断桩处理：断桩一经发现，应将断桩拔去，清理桩孔及接桩面，略增大桩身截面积再重新浇筑桩身砼。,挖出来的断桩,断桩的处理, 桩靴进水,检查：用浮标可测得桩底是否进水或进泥。 预防措施：桩尖活瓣间隙或预制桩靴与桩管接触处要严密，对缝隙较大的桩尖或桩靴应及时修理或更换。 处理措施：先在桩管内灌入0.5m高水泥砂浆，再灌入1m高砼，然后反插打下。, 吊脚桩,5.1.4 沉管灌注桩常见问题的处置,监测：拔管前观测管内浮标，监测桩管活瓣桩尖或砼预制桩靴是否打开或脱开。 预防措施：拔管采取“密振慢抽”，开始拔管50cm，将桩管反插几下，再正常拔管；保持砼的和易性，防止卡管或堵管；严格控制砼预制桩靴的强度和规格，防止桩靴打碎或压入管内。 处理措施：将桩管拔出后填砂重打。,点击动画 吊脚桩, 缩颈,监测：流塑状态土质沉桩，拔管时须设置浮标记录每0.51m高度砼的灌入量，砼的充盈系数(砼灌入量与桩身体积之比)1.0。,5.1.4 沉管灌注桩常见问题的处置,预防措施：严格控制拔管速度在0.60.8m/min以内，桩管内尽量多装砼，使管内砼高于地面或地下水位11.5m以上。 处理措施：采取复打法进行处理。,开挖验证的缩颈桩桩体,点击动画 缩颈桩,5.1.5 内夯沉管灌注桩,又称夯扩桩，其打桩设备在沉管灌注桩设备基础上增加内夯管。分为带砼预制桩尖夯扩桩和无桩尖夯扩桩。内夯沉管灌注桩由于夯扩成型，在桩端处形成扩大头，桩端面积增大、桩端持力层被夯实挤密,单桩承载力较高。外管直径325 450mm，桩长一般15m左右，单桩承载特征值2000kN以内。,5.1 沉管灌注桩,使用范围基本与沉管灌注桩相同，距地面420m范围内有较硬的土层作桩端持力层时较为适用。,液压步履式 夯扩桩机,当采用外管与内夯管结合锤击沉管进行夯压、扩底、扩径时，内夯管应比外管短100mm ，内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底。,内外管及管塞 扩底端,断桩的处理,5.1.5 内夯沉管灌注桩,HKJ-400型液压步履式夯扩机 内夯沉管灌注桩施工全景,外管封底可采用干硬性砼、无水砼配料，经夯击形成阻水阻泥管塞，其高度可为100mm。当内外管间不会发生间隙涌水、涌泥时亦可不封底。,5.1.5 内夯沉管灌注桩,桩身砼宜分段灌注，拔管时内夯管和桩锤应施压于外管中的砼顶面，边压边拔。,内夯沉管灌注桩施工中,外管封底加入干硬性砼 锤击内夯管！,5.2 长螺旋成孔灌注桩,其成孔工艺分为长螺旋钻孔灌注桩和长螺旋钻孔压灌桩，前者是一种早期的干作业成孔工艺，后者是在早期工艺的基础上演进而成。后者较前者的适应范围更广、成桩效果更好。,长螺旋钻孔灌注桩 施工工艺,长螺旋钻孔压灌桩 施工工艺,长螺旋 钻机成孔,空钻清孔,提 钻,提钻 200mm,下钢筋笼,灌注砼,边提钻 边压入砼,振捣成桩,下钢筋笼,学习单元5 沉管灌注桩与人工挖孔桩施工,5.2.1 长螺旋钻孔灌注桩,适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度820m、成孔直径300600mm，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用螺旋钻机成孔，亦可用洛阳铲成孔。,成孔原理：电动机带动钻杆转动，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片上升排出孔外。,5.2 长螺旋成孔灌注桩,点击动画 螺旋钻成孔,5.2.1 长螺旋钻孔灌注桩,长螺旋钻机 钻头近景,长螺旋钻机成孔施工,只钻不进 空转清土 提钻卸土,5.2.1 长螺旋钻孔灌注桩,钻孔时钻杆应保持垂直稳固，位置准确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径,钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理。,5.2.1 长螺旋钻孔灌注桩,5.2.2 长螺旋钻孔压灌桩,长螺旋钻孔压灌桩的工艺改进在提钻与桩身砼灌注两环节。第一次提钻200mm、然后通过钻杆内腔压灌砼，边提升钻杆边压灌砼，吊放钢筋笼时内套振动棒，将钢筋笼范围内砼振捣密实。该桩型插钢筋笼后宜用于黏性土、粉土、砂土、填土、非密实的碎石类土、强风化岩。,5.2 长螺旋成孔灌注桩,钻机钻至 砼通过钻杆 将钢筋笼 预定深度 内腔压灌至孔底 振入或压 振捣成桩 清孔 边灌边提升钻杆 入砼内,长螺旋钻孔压灌桩工艺流程,长螺旋钻孔压灌桩 施工全景,边提升钻杆 边压灌砼,吊起钢筋笼 与导入管,钢筋笼就位,5.2.2 长螺旋钻孔压灌桩,钢筋笼 正振入桩中,5.2.2 长螺旋钻孔压灌桩,钢筋笼振沉桩中 近景,5.3 挤扩支盘桩,钻孔结束后，在桩孔内下入专用液压挤扩机，在适当位置对钻孔周围土体施以三维静压，挤扩成型设置承力盘或分支，形成由主桩、承力盘及分支组成的挤扩支盘桩。挤扩支盘桩变普通摩擦桩为变截面多支点的摩擦端承桩，改变了桩的受力机理，具有抗震性好、沉降变形小的优点。适用于非饱和粘性土，砂性较大的粘土、粉土、砂土、砾卵石、风化岩层等。,树根构造示意图 挤扩支盘桩体 开挖验证的挤扩支盘桩桩体,十字分支,承力盘,承力盘,共75页 第62页,学习单元5 沉管灌注桩与人工挖孔桩施工,泥浆护壁成孔时，应根据地质情况选择持力层设置分支及承力盘，按支盘设计深度，下放全液压挤扩支盘成型机，操作液压工作站将弓压臂(承力板)挤出、收回、反复 转角、经多次挤压成盘，再由上至下或由下 至上完成挤扩多个支盘的作业，然后安放钢 筋笼、清孔、灌注砼成桩。,泥浆护壁成孔的挤扩支盘桩施工,支盘操作台 支盘挤扩机,5.3 挤扩支盘桩,5.4 人工挖孔灌注桩,人工挖孔灌注桩单桩承载力大、受力性能好、质量可靠、沉降量小、无振动无噪音、无环境污染,无需大型机械设备，一柱一桩时无需截桩、节省承台。可多桩同时施工，施工进度快。国内人工挖孔桩直径最大已达4m，最深为98m。,人工挖孔灌注桩 施工现场,直径达2.5m 的人工挖孔桩,学习单元5 沉管灌注桩与人工挖孔桩施工,5.4.1 构造要求,桩径：最小0.8m，最大不宜2.5m; 桩长：一般20m左右，不宜超过30m； 扩底：分为扩底和不扩底。扩底时扩底直径与桩身直径之比(D1/D)不宜3。桩底宜挖成锅底形，矢高h0可取(0.150.2)D1。,5.4 人工挖孔灌注桩,直径达2.5m 的人工挖孔桩,首节井圈的中心线偏差20mm,井圈顶面高出地面100150mm,5.4.2 桩孔护壁,人工挖孔桩护壁有砖护壁和砼护壁（直径1.2m以上）两种，施工方法是分段开挖（每段0.81m左右）、分段砌筑或浇筑砼拱圈护壁，直至设计标高。,砼护壁的厚度100mm，砼强度等级不低于桩身砼强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径8mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉接。,砼护壁的模板安装,上下节护壁搭接长度50mm,井圈任意直径的误差50mm,砖砌孔壁支护,5.4 人工挖孔灌注桩,5.4.3 施工程序及方法,放线、定桩位挖第一节桩孔土方支模浇筑第一节护壁砼循环作业直至设计深度检查持力层后进行扩底清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层吊放钢筋笼就位浇筑桩身砼。,切线开挖第一节土方 支第一节护壁模板 继续挖桩孔土方 井圈顶面高出地面100150mm,模板在砼灌注24h后方可拆除,土方吊出桩孔,首节井圈壁宜增厚100-150mm,5.4 人工挖孔灌注桩,5.4.3 施工程序及方法,深孔挖土的安全设施 完工的桩孔 监理工程师下井验孔,下钢筋笼 钢筋笼及砼下料串筒就位 分层浇灌桩身砼,应急爬梯,井盖,砼下料串筒,预埋声测管,送风管,低压照明,救生绳,半月板(防坠),当桩净距小于2.5m 时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距4.5m。,已完桩孔的 井口安全防护,土石方不得堆放在孔口周边1m范围内,5.4.3 施工程序及方法,5.4.4 安全措施,孔内须设置应急软爬梯供人员上下；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置； 每日开工前须检测井下的有毒、有害气体；深度超过10m的桩孔要有可靠的排水、通风和照明设施；井下送风的风量不宜少于25L/s； 孔口须设置高度0.8m护栏。,5.4 人工挖孔灌注桩,防治孔壁坍塌和涌土、涌砂的处置预案： 减小护壁高度，随挖、随验、随灌注砼，强行穿越； 钢护筒或砼沉井穿越； 采取降水措施。,直径8.4m的人工挖孔桩,电动提升设备,挖孔桩操作说明,后部配重及卷扬机,桩孔水平防护栏,5.4.4 安全措施,值得指出的是：人工挖孔桩有被滥用的趋势，桩越挖越深、直径越挖越大，安全措施不到位等。新规范要求桩径最小0.8m、最大2.5m，最深不宜超