建筑施工课件-第03章桩基础工程.ppt

第3章 桩基础工程,建筑施工技术,2011.9,内容提要,主要内容：,学习重点：,1、钢筋混凝土预制桩施工工艺； 2、现场成孔灌注桩施工工艺。,1、锤击沉桩的工艺与质量控制； 2、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩的施工工艺与质量控制。,2011.9,3-1 概 述,2011.9,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。,一、桩基础的定义和作用,作用,桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。,2011.9,软土层,硬 层,硬 层,端承桩,摩擦桩,二、桩基础的分类,1、分类,1）按受力性质： 端承桩、摩擦桩 2）按桩身材料： 混凝土桩、钢桩、木桩,2011.9,3）按使用功能不同： 竖向抗压桩、竖向抗拔桩、 水平荷载桩、复合受荷桩 4）按桩径大小： 小桩（d250mm）、中等直径桩 （250d800）、大直径桩（d800mm） 5）按成孔方法不同： 非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩 6）按制作工艺： 预制桩、现场灌注桩,2011.9,3-2 钢筋混凝土预制桩施工,2011.9,钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型,概 述,1、钢筋混凝土预制桩,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所成的桩。,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。,2011.9,类型：,实心桩方形，边长200500，长725m。 管 桩直径300550，每节412m，管壁80mm。,预制桩的施工内容（施工方案）：,桩的预制、起吊和运输； 确定桩基的施工方法； 选择沉桩机械； 确定沉桩顺序； 沉桩过程中的技术要点。,2011.9,管桩,方桩,2011.9,一、桩的制作、运输、堆放,1、桩的制作,方桩：重叠法,材料要求：,桩的钢筋：,主筋一般为48根，直径为1225mm；连接宜采用对焊；,2011.9,主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，不超过50%；同一根钢筋两个接头的间距应大于30d，并不小于500mm。预制桩箍筋直径为68mm，间距不大于20cm。桩顶和桩尖处的配筋应加强。,2011.9,混凝土浇筑： 应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。,混凝土： C30C40，机械搅拌、振捣，一次浇完，洒水养护7天，粗骨料粒径为540mm。,2011.9,预应力管桩钢模,管桩生产,2011.9,2、桩的起吊,要求：应达到设计强度的70%才可起吊 吊点的确定： 吊点3个 反力相等原则,2011.9,3、桩的运输,要求： 混凝土强度达到设计强度100%。 方法： 当运距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输； 当运距较大时可采用小平台车运输。运输过程中支点应与吊点位置一致。,2011.9,4、桩的堆放,要求： 不同规格的桩，应分别堆放。 桩在施工现场的堆放场地应平整、坚实，并不得产生不均匀沉陷。堆放时应设垫木，垫木的位置与吊点位置相同，各层垫木应上、下对齐， 堆放层数不宜超过4层。,2011.9,1）场地平整及周边障碍物处理 ； 2）定桩位及埋设水准点； 依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置24个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。 3）桩帽、垫衬和送桩设备机具准备； 4）进行打桩试验。（试桩不得少于2根）,二、预制桩的施工,1、准备工作,2011.9,5）确定打桩顺序 打桩顺序是否合理，直接影响打桩进度和施工质量。在确定打桩顺序时， 应考虑桩对土体的挤压位移对施工本身及附近建筑物的影响。,逐排打设； 自中部向四周打设； 由边缘向中间打设； 分段打。,打桩顺序种类：,检验打桩设备及工艺是否符合要求，了解桩的贯入度、持力层强度及桩的承载力，以确定打桩方案。,目的：,2011.9,当桩的中心距4倍桩的边长或直径时， 可采用上述两种打法，或逐排单向打设。,根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。,2011.9,打桩顺序和土壤挤密情况,逐排打,自中央向边缘打,自边缘向中央打,分段打,自中央向边缘打、分段打是比较合理的施工方法， 一般情况下均可采用。,2011.9,2、预制桩沉桩,锤击沉桩 静力压桩 振动沉桩 射水沉桩,打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。,1）锤击沉桩（打入法）,方法：,2011.9,特点：混凝土预制桩常用的沉桩方法，施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。,打桩设备,桩锤 桩架 动力设备,落锤、汽锤、柴油锤、振动锤。,桩锤：,对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具。,2011.9,落锤：一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.22t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶。 汽锤：以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种。,2011.9,柴油锤：利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。 振动锤：利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。,选择桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩身结构强度、桩的长度、桩群密集程度以及施工条件因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。土的密实程度不同所需桩锤的冲击能量可能相差很大。实践证明:当桩锤重大于桩重的1.5倍2倍时,能取得较好的效果。,桩锤的选择,2011.9,蒸汽锅炉或空气压缩机、 卷扬机、滑轮、千斤顶,桩架,支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。 多功能式 履带式,动力设备,2011.9,多功能式桩架,2011.9,锤击沉桩施工工艺,2011.9,1、桩开始打入时，采用短距（0.60.8m)轻击；待桩入土一定深度(12m)稳定以后，再以规定落距施打。 2、桩的施打原则：“重锤低(轻）击”。 3、观察桩锤回弹 入土速度慢，回弹较大 桩锤太轻 贯入度骤减，有较大回弹 桩尖有障碍物，此时，可将落距减小，加快锤击，否则应停止锤击，查明原因。,施工要点,2011.9,接桩,4、打桩方向 顶打 退打,接桩,方法,焊接法 浆锚法 法兰连接,1）焊接法,多用于方桩的连接,2011.9,焊接法,2011.9,焊接法,2011.9,2）浆锚法,硫磺胶泥作为热塑冷硬性胶结材料。,此法不适用于坚硬土层中。,3）法兰螺栓连接,多用于混凝土管桩,2011.9,打桩对环境的影响及预防措施,1、噪音,选择噪音较小的液压锤； 桩顶、桩帽面上加垫吸音缓冲材料（硬木、粗草纸、麻袋）。,2、震动,采用液压锤； 采用重锤轻击打桩； 开挖防震沟； 打设钢管桩。,2011.9,3、土体的挤压,导致临近建筑物、地下结构、地下管线的损坏与开裂,合理安排打桩顺序； 控制打桩速度； 开挖防震沟； 沟宽0.5-0.8m； 打设钢板桩围护； 预钻孔打桩； 深度为桩长度1/2,2011.9,打桩的质量控制,端承桩：以贯入度控制为主，入土深度为辅,摩擦桩：以入土深度为主，贯入度为辅,钢筋混凝土预制桩施工记录,2011.9,2）振动沉桩法,借助固定于桩头上的振动沉桩机产生的振动力，以减小桩与土颗粒间的摩擦力，使桩在自重与机械力的作用下沉入土中的方法。,适用： 砂土、黄土、软土、亚粘土，在含水砂层中效果更好,2011.9,3）静力压桩,在软土地基上，利用静力压桩机以无振动的静压力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。,特点： 无噪音、无振动、无冲击力，施工应力小，桩顶不易破坏，桩不易倾斜。,沿海软土地基广泛采用,2011.9,静力液压压桩机,2011.9,4）水冲法（射水沉桩）,利用高压水流冲刷桩尖下面的土壤，减少桩表面与土之间的摩擦力与桩下沉时的阻力，使桩在自重或锤击作用下沉入土中的方法。,适用： 砂石、砾石、坚硬土层，尤其适用于重桩的打设施工,2011.9,3-3 钢筋混凝土灌注桩施工,2011.9,分类,按成孔方法分：,钻孔灌注桩 套管成孔灌注桩 人工挖孔灌注桩 爆扩成孔灌注桩,泥浆护壁成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩,锤击沉管灌注桩 振动沉管灌注桩,2011.9,一、灌注桩的施工准备,1、定桩位，确定成孔顺序,1）机械钻孔，干作业成孔 对土没有挤密作用，按现场条件及桩机行走方便原则确定。,2）冲孔，振动，爆扩桩 对土有挤密作用,成孔顺序：,间隔1-2个桩位成孔； 在临桩混凝土初凝前或终凝后再成孔； 5根单桩以上的群桩，中间的桩先成孔，周围的桩后成孔。,2011.9,2、制作钢筋笼,3、混凝土的配制,砼的坍落度： 水下砼： 18-22cm 干作业成孔砼：8-10cm 套管成孔砼： 6-8cm,2011.9,二、灌注桩的施工工艺,1、泥浆护壁成孔灌注桩（湿作业成孔灌注桩）,利用泥浆保护孔壁，通过循环泥浆裹携悬浮于孔内钻、挖出的土渣并将其排出孔外，从而形成桩孔而后吊放钢筋笼，浇筑混凝土所成的灌注桩。,1）泥浆的作用,护壁：最重要 水平方向液体支撑 携渣,冷却 润滑,钻具冷却与润滑，减轻磨损,2011.9,2）施工工艺,定桩位,埋设护筒,桩机就位,泥浆制备,成孔,清孔,吊放钢筋笼,浇筑水下混凝土,3）施工过程及要点,定桩位，埋设护筒,护筒的作用：,固定桩位 保护孔口，保持孔内水压力 引导钻头,2011.9,护筒埋设要求：,中心偏差50mm,埋入土中深度1.01.5m,顶面高于地面0.4-0.6m,2011.9,泥浆制备,在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.11.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。,2011.9,成孔,回转钻机成孔,多用于地下水位较高的软硬土层，淤泥、粘性土、砂土、软质岩层。,正循环,反循环,2011.9,潜水钻机成孔,采用正循环方式排渣，多用于地下水位较高的软硬土层。,潜水钻机钻孔示意图,D=500-1500mm L=20-30m Lmax=50m V=0.3-2m/min,2011.9,冲击钻成孔,多用于岩土层中成孔，特别适用于有孤石的砂砾土层、漂石层、坚硬土层。,冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。,2011.9,冲击钻十字形冲头示意图,2011.9,冲抓锥成孔,适用于：一般松散土层，粉质粘土，砂土，砂砾层及软质岩层。,2011.9,清孔,清除孔底的残渣与淤泥，从而减少桩基的沉降量，提高其承载力。,清孔方法:,不易塌孔的桩 空气吸泥机 稳定性较差的孔壁 正反循环法 抽渣筒,浇筑水下混凝土,导管法,1、混凝土应具有良好的和易性； 2、水泥用量360kg/m3； 3、中粗砂 砂率=40%-45%； 4、边拔管边浇筑混凝土； 5、拔管过程中应始终保证导管在砼内2-6m。,2011.9,1上料斗；2贮料斗；3滑道；4卷扬机； 5漏斗；6导管；7护筒；8隔水栓,水 下 浇 筑 混 凝 土,2011.9,2、干作业成孔灌注桩,1）螺旋钻成孔灌注桩,密螺纹叶片 疏螺纹叶片,干作业成孔灌注桩适用于：成孔深度内没有地下水的情况，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。,土渣沿螺旋叶片上升排出孔外,D=300-600mm Dmax=0.8m L=8-12m,2011.9,2011.9,2011.9,2）螺旋钻孔压浆成桩,用螺旋钻杆钻到预定的深度后，通过其底部的喷嘴，自孔底由下而上向孔内高压喷射以水泥浆为主的浆液，使液面升至地下水位或无塌孔底位置上，在孔内吊放钢筋笼，投放骨料，再自孔底向上多次高压补浆。,特点：,连续一次成孔，多次自下而上的高压注浆成桩； 无噪音，无振动，可在流砂、卵石、地下水，易塌孔的地质条件下成桩； 承载力为一般桩的11.5倍。,高压水泥浆的渗透扩散，局部膨胀扩径。,2011.9,3、套管成孔灌注桩（打拔管灌注桩）,利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，形成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管形成的灌注桩。,1）锤击沉管灌注桩,适用于： 一般粘性土，淤泥质土，砂土和人工填土地基。,2011.9,沉管灌注桩桩靴,锤击沉管灌注桩机械设备示意图,2011.9,振动沉管灌注桩桩机示意图,2）振动沉管灌注桩,适用于： 砂土，稍密及中密的碎石土地基。,2011.9,施工工艺：,合拢活瓣桩靴,套管就位,锤击（振动）沉管,验孔,放入钢筋笼,浇筑砼，边振动边拔出钢管,单打法、复打法、反插法,施工方法：,2011.9,即一次拔管法。拔管时每提升0.5m1.0m，振动5S10S后，再拔管0.5m1.0m，如此反复进行，直到全部拔出为止。,单打法：,施工要点：,1、每次应向管内尽量灌满混凝土； 2、拔管不宜过高，应保持管内不少于2m的混凝土； 3、拔管时应保持连续密锤低击。 4、拔管速度应均匀： 一般土层 1m/min 软弱土层 0.8m/min,2011.9,复打法：,在同一桩孔内进行两次单打，或根据要求进行局部复打。单打施工完毕后，及时清除粘附在钢管壁和散落在地面的泥土，在原桩位上第二次安放桩靴，以后的施工过程与单打工艺完全一样。,施工要点：,1、前后两次沉管的轴线应重合； 2、须在前次混凝土初凝前进行复打。,2011.9,预加1m,1m,1,2,3,1,2,3,1,2,3,4,4,（a） (b) (c) （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,2011.9,有时为了消除灌注桩的缩颈采用反插法。即在拔管时，每拔出0.5m-1m，便向下反插2/3活瓣桩靴长（0.3-0.5m），如此反复进行，并始终保持振动，直至桩管全部拔出地面。,反插法：,1、在拔管过程中应分段填加混凝土，保持管内混凝土面始终不低于地表面，或高于地下水位1-1.5m以上； 2、拔管速度0.5m/min； 3、在桩尖约1.5 m中范围内宜多次反插，以扩大桩的端部截面。反插法桩截面比钢桩管扩大约50%。,施工要点：,该法宜在饱和土层中采用,2011.9,4、人工挖孔灌注桩,挖孔灌注桩的施工，是测量定位后开挖工人下到桩孔中去，在井壁护圈的保护下，直接进行开挖，待挖到设计标高，桩底扩孔后，对基底进行验收，验收合格后下放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。,设备简单，现场干净，噪音小，振动少，对周围建筑影响小，施工速度快，各孔可同时施工，土层情况明确，质量可靠，尤其适用于施工现场狭窄的市区修建高层建筑的基础。,优点：,2011.9,人工挖孔灌注桩构造示意图：,h,500,D,D1,混凝土护壁,主筋,箍筋,承台,人工挖孔桩应考虑施工操作的要求： D 800mm。 扩底变径尺寸按： （D1-D）：h=1:4 护壁厚度一般不少于： D/5+50,2011.9,施工工艺：,定位，放线,分段挖土,支设护壁模板,安置操作平台,浇注混凝土护壁,安放钢筋笼、排除积水、浇注桩身混凝土,继续下一段挖土施工,2011.9,2011.9,2011.9,2011.9,2011.9,1、护圈的结构形式为斜阶型，每阶高为1m； 2、上端口护圈厚约170mm，下端口厚约100mm，用C15混凝土浇筑，采用拼装式弧形模板； 3、在土质较差地段应加设少量钢筋，环筋直径可选用610，间距200mm，竖筋为610间距400mm。,钢筋混凝土护壁,分段开挖，分段浇筑混凝土护圈，至设计标高后，再将桩的钢筋骨架放入护圈井筒内，然后灌注桩基混凝土。,混凝土护圈,2011.9,2011.9,这种方法使用于流砂地层，地下水丰富的强透水地层或承压水地层，可避免产生流砂和管涌现象，能确保施工安全。,钢套管护圈,在桩位处先用桩锤将钢套管强行打入土层中，再在钢套管的保护下，将管内土挖出，吊放钢筋笼，浇注桩基混凝土。待浇筑混凝土完毕，用振动锤和人字拔杆将钢管立即强行拔出移至下一桩位使用。,2011.9,先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，然后在筒内挖土，井筒靠其自重或附加荷