第二章：桩基础工程.doc

建筑工程技术学校教案教 师 科 目 建筑施工技术与机械 月 日专 业建筑工程技术班 级10级施工课 时课 题第三章 桩基础工程课 型考试教 学目 的了解：桩基础的施工特点；预制桩的制作运输堆放及打桩施工；静力压施工工艺；钻孔灌注桩，沉管灌注桩的施工工艺、常见问题及处理措施。掌握：桩基础的施工要点和质量检查；预制桩的制作、起吊、运输、堆放等施工方法。重 点难 点及关键重点：灌注桩施工工艺。教 学设 备无教 学 过 程 或 内 容教法要点第一节 概述当浅基础不能满足上部结构的强度和变形时可采用桩基础。一、桩基的作用和分类：1、作用：可以将上部荷载直接传递给下部较好持力层上。2、分类：（1）按承台位置的高低分高承台桩基础承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。低承台桩基础承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。（2）按承载性质不同端承桩是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。摩擦桩是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。（3）按桩身的材料不同钢筋混凝土桩：可以预制也可以现浇。根据设计，桩的长度和截面尺寸可任意选择。钢桩：常用的有直径2501200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。我国目前只在少数重点工程中使用。如上海宝山钢铁总厂工程中，重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径914.4mm和600mm，长60mm左右的钢管桩。（4）按桩的使用功能分竖向抗压桩；竖向抗拔桩；水平荷载桩；复合受力；（5）按桩直径大小分：小直径桩d250mm；中等直径桩 250mm d800mm；大直径桩d800mm（6）按成孔方法分：非挤土桩 泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩，应用较广；部分挤土桩，先钻孔后打入；挤土桩，打入桩；（7）按制作工艺分：预制桩，钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下；灌筑桩，又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。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。第二节 砼预制桩施工一、预制桩的制作、起吊、运输、堆放1、制作 尺寸：断面200mm200mm600mm600mm 桩长：L12m，工厂预制L30m时应分段制作，逐段接长；工地预制27m 配筋：直径 砼：C30C50 砼管桩的制作、运输、堆放 预制厂离心法成型 桩径：300、400、500 壁厚：80100mm 节长：8m、10m、12m 壁内主筋：1222、10220根、6螺旋箍筋 砼：C30 接长：焊接或法兰螺栓 制作方法：并列法、间隔法、重覆法、翻模法 A、重叠层数4层 B、模板顶平、身直、尖正、尺寸准确 C、底模和场地平整坚实，防浸水沉陷 D、上下层桩，桩与底模刷隔离剂 E、上层桩在下层桩达30%设计强度后方可浇筑 F、同桩顶向桩尖连续一次浇完 G、洒水养护不少于7天且标编号，制作日期 2、桩的接头形式：4种（教材P37图2-3）3、桩起吊、运输、堆放 特点：见教材P58页 吊点位置 减少二次搬运 堆放 A、按规格堆放 B、地面平整坚实、设排水坡 C、不超4层 层间设垫木制作：无缝钢管、钢板卷板焊接钢管桩端分为：（开口型、闭口型）桩端 防腐：外表面涂防腐层、增加腐蚀余量，阴极保护。堆放与起吊：两点起吊 二、锤击沉桩的机械设备特点：速度快、机械化程度高、适用范围广；噪音、振动、土体挤压。1、桩锤 （1）落锤 重量一般1-1.5T，可达4-5T，卷扬机拉升、突然放落、锤击桩头作用。（2）单动汽锤 压力锤自重下落 重30150kN 速度快、各类土层。（3）双动汽锤 比单动更快还适用打入水下桩斜桩拨桩。（4）柴油锤 （5）液压锤 2、桩架：支持桩身和桩锤桩架高度=桩长+桩锤高度，桩帽高度+滑轮高度+122m余量 类型：滚管式、轨道式、步履式和履带式 3、振动沉桩机4、静力压桩作法：借桩架自重和桩架上压重，通过卷扬机滑轮组或液压系统施压在桩顶或桩身上，桩在自重和静压力作用下压入土中。 适合：软土地基，城市施工 （1）特点及原理：静力压桩法是在软土地基上，利用静力压桩机以无振动的静压力（自重和配重）将预制桩压入土中的一种沉桩工艺；无噪声，无振动，无冲击力，桩顶不易损坏。（2）压桩机械设备：主要有机械压桩机、液压静力压桩机两种。（3）压桩工艺方法1施工程序 2压桩方法 3桩拼接的方法：浆锚接头、焊接接头。（4）压桩施工要点：压桩时，应始终保持桩轴心受压，若有偏移应立即纠正，接桩应保证上下节桩轴线一致，并应尽量减少每根桩的接头个数一般不宜超过4个接头。施工中，若压阻力超过压桩能力，使桩架上抬倾斜时，应立即停压，查明原因。 当桩压至接近设计标高时，不可过早停压，应使压桩一次成功，以免发生压不下或超压现象。工程中有少数桩不能压至设计标高，此时可将桩顶截去。三、打桩施工工艺（一） 打桩前准备工作1、 场地清理、处理：清理地上、下障碍物；地表压实铺10cm道渣。2、 平整场地3、测量定位：桩基轴线和桩位，在桩位上打小木桩或短钢筋，设置水准点。4、料具进场（二）、确定打桩顺序 较密：中间向两侧或周围；分段打 较稀：逐排打，由两侧向中间，也可同上 原则：先大后小，先深后深，先长后短 （三）、打桩方法 1、定锤吊桩 桩锤，桩帽，桩身中心同垂线 2、打桩 重锤低击 3、接桩及截桩 接桩：焊接接桩 （焊条：E43）、法兰法截桩：4、送桩5测量和记录 吊桩插桩：运至压桩机附近，起重机再将桩吊入夹持器，对位插桩。桩身对中调直：纵横向行走对中，开动夹持油缸压入土1.0m后调直。压桩：连续进行，记录入土深度与压力表数关系， 接桩：当一节桩压至桩顶离地面0.51.0m时接桩，尽量缩短接桩时间送桩截桩。（四）、桩及桩头处理（教材P44）四、预制桩施工主意事项 详教材P44第三节 混凝土灌注桩施工按成孔方法分类：泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业成孔灌注桩、爆破成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。一、成孔前施工准备工作（一）、定位桩和确定成孔施工顺序（1）、对土没有挤密作用的桩，一般按现场条件和桩机行走最方便原则确定成孔顺序；（2）、对有挤密作用和振动影响的桩，一般结合现场条件，采用下列方法确定成孔顺序：间隔一个或二个桩位成孔；在相邻混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在五根以上时，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔；（3）、人工挖孔桩当桩净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小施工净距.=4.5m，孔深不宜大于40m。（4）成孔深度的控制摩擦型桩：桩管入土深度以标高控制为主，以贯入度控制为辅；端承型桩：沉管深度控制以贯入度控制为主；设计持力层标高对照为辅。（二）、钢筋笼的制作制作时要考虑主筋、箍筋的直径及间距，主筋的保护层，加劲箍的间距等应符合设计要求和规范要求。分段制作接头采用焊接并使接头错开50，放置时不得碰撞孔壁。（三）、混凝土的配制粗骨料：卵石或碎石，最大粒径不得大于钢筋净距的1/3，对于其他类型的灌注桩或素混凝土见相关规定。混凝土强度等级：不小于C15成孔控制深度： （1）磨擦桩：设计桩长为成孔控制深度。（2）端承桩：钻（冲）孔、挖孔桩 保证桩孔入持力层一定深度。沉管桩：贯入度、持力层标高为辅。成孔施工顺序：对有挤土、振动的冲孔桩、沉管桩、爆扩桩。注意事项：A、间隔成孔；B、邻桩砼初凝前或终凝后成孔；C、中间桩先成孔周围桩后成孔；D、单爆、联爆法成孔；E、挖孔桩间距小时，跳挖。二、成孔方法（一） 机械钻孔灌注桩 特点：无振动，不挤土，钻头可以更换，适用各种土层 1、全叶螺旋钻孔机 适用：地下水位以上的粘土、粉土、中密以上砂土、杂填土孔径300-800mm 孔深8-12m,可换钻头。2、回转钻孔机 泥浆护壁钻进，正反循环排渣。适用：软硬各类土及岩石层。孔径：可达2.5m，孔深 50-100m。3、潜水钻孔（动力装置在孔底，效率高，正反循环排渣）。适用：粘性土、粘土、淤泥、淤泥质土、砂土、强风化岩、软质岩层，不宜碎石土层。4、钻扩机（钻头上装钻孔刀、扩孔刀） 5、全套管钻机 （二）钻孔灌注桩施工工艺 1、干作业成孔灌注桩 工艺流程：场地清理测量放线螺旋钻机桩机就位钻孔取土成孔 清孔质量检查吊放钢筋笼浇砼。2、浆护壁成孔灌注杭 作法：泥浆护壁，泥浆循环排渣成孔，吊放钢筋笼，水下浇筑砼工艺流程制备泥浆 泥浆循环排渣测定桩位埋设护筒桩机就位钻孔清孔放钢筋笼水下浇砼。（1）定桩位：桩基轴线定位点、水准点、做标志 （2）设护筒作用：定位；护孔；保小防塌；导向钢板制作，挖坑埋设，护筒外测土分层夯实。（3）泥浆制备 作用：护壁；携砂排土，润滑。（4）成孔方法 回转钻成孔正循环回转钻成孔，反循环回转钻成孔。适用：填土、淤泥、粘土、粉土、砂土及卵砾石含量15%，粒径10mm砂卵砾石层、基岩。 潜水钻成孔：送水管或抽渣管由空心钻杆成。 冲击钻成孔：自由下落带钻刃的更钻头，削切岩层，排渣成孔钻杆式。钻头形式：十字钻头如图（2-18a） 锤500-3000kg；钢丝绳式钻头 三钻头如图（2-18b） 抓孔 (5) 清孔：真空吸泥渣、密实,不易塌土层。射小抽渣法：不移还土层。换浆法：泥浆循环排渣 掏渣法：掏渣筒冲击孔时 (6) 吊放钢筋笼 箍筋于主筋外侧，保护层35mm(小17.50mm)垂直、缓入、防碰。(7) 水下浇筑砼：砼C20，坍落度18-22cm （三）、套管成孔灌注桩施工施工工艺：沉钢管入土成桩孔吊放钢筋笼入管内浇砼拔出钢管 1、锤击沉管灌注桩施工 适用：一般粘土、淤泥质土、砂土、人工填土 锤击沉管灌注桩宜用于一般粘性土，淤泥质土、砂土和人工填土地基。（1）施工设备：桩架、桩锤及动力设备等。（2）施工方法：方法有单打法和复打法两种。、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，可锤击桩管；、拔管要均匀，第一次拔管不易过高，应保持桩管内不少于2高度的混凝土，然后再灌足混凝土；、拔管时应保持连续密锤低击不停，并控制拔出速度，对一般土层，以不大于1/min为宜，在软弱土层及软硬土层交界处，应控制在0.8/min;（3）质量要求：混凝土2、振动沉管灌注桩 适用：更密砂土地基振动沉管灌注桩可采用单振法、反插法或复振法施工；（1）施工设备：桩架、击振器、动力设备等。（2）施工方法：、单振法施工：在沉入土中的桩管内灌满混凝土，开始开动激振器，振动5s10，开始拔管，边振边拔；、复振法施工：施工方法与单打法相同，施工时要注意：前后两次沉管的轴线应重合，复振施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行，钢筋笼应在第二次沉管后放入；强度不低于C20，塌落度、钢筋保护层厚度、桩位允许偏差等见混凝土结构规范。2振动沉管灌注桩：适用于砂土、稍密及中密的碎石土地基“边振边拔”是主要特征。4施工中常见问题及处理a断拉：桩距小，受施打时的挤压影响，软硬土层间传递水平力大小不同处理，将断桩拔去，增大桩截面积或加筋后重新浇筑。b瓶颈桩：在含水量较大的软弱土层中沉管时，土受挤压产生很高的孔隙水压，拔管后挤向新灌的砼，产生缩颈。处理：施工时应保持管内砼略高于地面拔管时采用复打或反插法c吊脚桩：桩去刚度不够，沉管被破坏变形，造成水或泥砂进入桩管。处理：拔出桩管，填砂后重打，或采取密振慢拔。d桩尖进水进泥处理办法：可将桩管拔出，修复改正桩靴缝隙或将桩管与预制桩尖接合处用草绳、麻袋垫紧后，用砂回填桩孔后重打；如果只受地下水的影响，则当桩管沉至接近地下水位时，用水泥砂浆灌人管内约05m作封底，并再灌1m高的混凝土，然后继续沉桩。若管内进水不多(小于200mm)时，可不作处理，只在灌第一槽混凝土时酌情减少用水量即可。（四）、夯压成型灌注桩（五）人工挖孔灌注桩优点：设备简单，施工现场较干净，噪音小，振动小，无挤土现象，施工速度快，可按施工进度要求决定同时开挖桩孔的数量。必要时，可同时施工，土层情况明确，可直接观察到地质变化情况。桩底沉渣清除干净，施工质量可靠；桩径不受限制，承载力大，与其他桩相比较经济。缺点：劳动条件差，施工安全隐患较多，要在开工前制定相对应的安全措施。1一般构造要求：桩直径般为8002000mm，最大直径可达3 500mm。桩埋置深度一般在20m左右，最大可达40m。底部采取不扩底和扩底两种方式，扩底直径13d30d，最大扩底直径可达4 500mm。一般采用一柱一桩，如采用一柱两桩时，两桩中心距不应小于3d，两桩扩大头净距不小于1m（图2-26），上下设置不小于0.5m，桩底宜挖成锅底形，锅底中心比四周低200mm，根据试验，它比平底桩可提高承载力20%以上。桩底应支承在可靠的持力层上。支承桩大多采用构造配筋，配筋率0.4%为宜，配筋长度一般为1/2桩长，且不小于10m；用于作抗滑、锚固，挡土桩的配筋，按全长或2/3桩长配置，由计算确定。箍筋采用螺旋箍筋或封闭箍筋，不小于8200mm ，在桩顶1.0m范围内间距加密一倍，以提高桩的抗剪强度。当钢筋笼长度超过4.0m 时，为加强其刚度和整体性，可每隔2.0m设一道1620mm焊接加强筋。钢筋笼长超过10m需分段拼接，拼接处应用焊接。2施工工艺：测量、放线、定桩位开挖土方支设护壁模板设立操作平台浇筑护壁混凝土拆除模板继续下一段的施工安放钢筋笼浇筑桩身混凝土。但在开挖成孔的全过程中，必须专门制订安全措施。3质量要求：桩的尺寸允许偏差符合要求，必须清底，防止混凝土发生离析现象，钢筋符合设计要求等。4安全措施：操作人员戴好安全帽，防止中毒、塌方等。三、水下浇筑砼（教材P53）四、灌注桩施工质量要求（教材P53）（一）桩基的检测方法有静力试验法和动测法。1静力试验法（1）试验目的：通过静力试验确定单桩极限承载力，为设计提供依据。（2）试验方法：通过静力加压确定桩的极限承载力。（3）试验要求：当桩混凝土强度达到一定强度后进行，按试验规程的方法、数量试验。2动测法（1）特点：又称无损检测。设备少，轻便，简洁，成本低。（2）试验方法：有动力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法等。（3）桩身质量检验：确定桩身的完整性。（二）桩基验收：1桩基验收规定：依桩顶与施工场地标高