第6章 挤土灌注桩与干作业法非挤土灌注桩.ppt

桩基础设计与施工第6章挤土灌注桩与干作业法非挤土灌注桩 讲授教师 杨曌武汉科技大学城建学院土木系结构教研室2012年5月 6 1沉管灌注桩 6 1 1概念沉管灌注桩它包括锤击沉管灌注桩 振动沉管灌注桩和振动冲击沉管灌注桩 这类灌注桩的施工工艺是 使用锤击式桩锤或振动式桩锤将一定直径的钢管沉入土中 造成桩孔 然后放入钢筋笼 浇筑混凝土 最后拔出钢管 便形成所需要的灌注桩 6 1 2特点不需要排泥浆 且在其适应的地层成桩速度很快 6 1 3沉管灌注桩施工要求1 观测 记录2 成孔深度1 摩擦桩 桩管入土深度的控制以标高测定为主 并辅之以贯入度测定 贯入度就是锤击沉管时最后两阵10击的贯入深度 施工时应记录沉入每根桩管的总锤击数及最后1m的锤击数 2 端承桩 桩管入土深度的控制以贯入度测定为主 并与设计持力层标高相对照 3 沉管灌注桩质量容许偏差分述于下 倾斜度 倾斜度为倾斜角的正切 倾斜角为桩的中心线与竖直线的夹角 对于竖桩 倾斜度的容许偏差为1 对于斜桩 倾斜度的容许偏差为1 5 桩径 桩径容许偏差为 2cm至 5cm 桩位容许偏差 桩数为1 2根或单排桩基中的桩为5cm 其他桩的桩位允许偏差为桩径值 3 对桩身混凝土的要求混凝土的强度等级不得低于C15 6 1 4锤击沉管灌注桩施工工艺1 机械设备锤击沉管灌注桩机械设备主要由桩锤 桩管 桩尖 桩架和卷扬机等组成 桩锤分 蒸气锤 坠锤 落锤 和柴油锤三种 桩管系无缝钢管 桩尖主要有混凝土预制桩尖和活瓣桩尖两种 2 施工工艺1 步骤 锤击沉管灌注桩的施工过程可综合为 安放桩尖 置桩管于桩尖上并校正垂直度锤击桩管至要求的贯入度或标高 测量孔深并检查桩尖是否卡入桩管 放入钢筋笼 灌入混凝土 边锤边拔出桩管 动画演示 2 工艺 单打法 桩管打入至要求的贯入度或标高 待混凝土灌满桩管后 开始拔管 在拔管过程中应保持对桩管进行连续地低锤密击 使钢管不断得刘冲击振动 从而振实混凝土 复打法 当单打施工完毕 拔出桩管后 及时清除粘附在管壁和散落在地面上的泥土 在原桩位上第二次安放桩尖 以后的施工过程则与单打灌注桩完全一样 看动画 3 锤击沉管灌注桩施工中常见问题的分析及其处理1 关于桩管入土达不到设计标高或贯入度要求问题 现场施工中 若桩管入土达不到设计要求标高 则可能遇到障碍物或地层情况与勘察报告不符 若桩管入土达不到设计贯入度 则可能是地层偏软弱 在这两种情况下 应与设计单位共同研究解决 不宜盲目锤击 2 关于断桩的问题锤击沉管灌注桩往往会出现断桩的现象 有时 尽管采取了间隔跳打的方法 仍难避免断桩 断桩的裂痕呈水平或略有倾斜 一般都是贯通整个截面 其位置常见于地面以下1 3m的不同软硬土层交接处 断桩的原因是由于桩身混凝土终凝不久 其强度承受不了外力的影响所致 3 关于瓶颈桩的问题瓶颈桩又称蜂腰桩 它的特点是在桩的某部分桩径缩小 截面积不符合设计要求 产生瓶颈桩 除了抽管过快 管内混凝土的存量过少 混凝土的和易性又较差的原因外 主要与土质有关 土的粘性越大 土质越软弱 含水量越高 发生瓶颈桩的可能性就越大 在容易产生瓶颈的土层中施工时 要严格控制拔管速度 采取 慢拔密击 同时 管内混凝土必须略高于地面 以保持有足够的压力 使混凝土出管扩散正常 必要时 应有专人随时测定混凝土的下落情况 遇有瓶颈现象 可采取复打处理 4 关于桩靴进水进泥的问题在含水量大的淤泥 粉砂土层中沉入桩管时 往往有水或砂从桩靴处进到管内 有时进入的砂和水高达几米 这是由于桩管与桩靴接合处的垫圈不紧密或桩靴被打破所致 处理办法 将桩管拔出 清除管内泥砂 用砂回填桩孔后重新沉入桩管 如果只受地下水的影响 则当桩管沉至接近地下水位时 用水泥砂浆灌入管内约0 5m 并再灌入混凝土约1m高作封底 然后继续沉桩 若桩管内进水不多 小于200mm 可不作处理 只在灌第一槽混凝土时酌量减少用水量即可 5 关于吊脚桩问题所谓吊脚桩 即桩底部的混凝土隔空 或混凝土中混进了泥砂而形成松软层 形成吊脚桩的原因 一是由于混凝土预制桩靴质量差 强度不足 边缘在沉管时被冲破 桩靴挤入桩管内 加以拔管时冲击振动不够 桩靴未被压出来 直到桩管拔至一定高度才落下 落下时被硬土层卡住 未落到底而形成吊脚 另一原因是混凝土桩靴被打碎而进入桩管内 泥砂与水也挤入桩管 与灌入的桩身混凝土混合而形成松软层 防止吊脚桩要严格检查混凝土桩靴的强度 应不小于C30 以免桩靴被击碎或击破边缘而压入桩管 沉入桩管时 用吊铊检查桩靴是否有缩入管内的现象 如果有 应及时拔出纠正或将桩孔回填后重新沉入桩管 6 1 5振动 振动冲击沉管灌注桩施工工艺振动 振动冲击沉管灌注桩是利用振动桩锤 振动冲击桩锤将桩管沉入土中 然后灌注混凝土而成 这两种灌注桩与锤击沉管灌注桩相比 更适合于稍密及中密的碎石土地基上施工 振动沉管灌注桩和振动冲击沉管灌注桩的施工工艺可以说是完全相同的 所不同的仅仅是 前者用振动桩锤沉管 后者用振动冲击桩锤沉管 2 振动灌注桩的机械设备1 振动灌注桩的机械设备 振动灌注桩的机械设备主要包括有 桩架 振动 或振动冲击 桩锤 桩管和滑轮组 振动桩锤又称激振器 土体结构因共振而破坏 同时 又受着加压的作用 于是桩管能够沉入土中 3 振动灌注桩的施工工艺振动灌注桩可分为单振法 复振法和反插法三种 单振法在桩管灌满混凝土之后 开动激振器 先振动5 10秒后再开始拔管 应边振边拔 拔管速度在一般土层中以1 2 1 5m min为宜 在较软弱土层中不得大于0 8 1 0m min 在拔管过程中 每拔起0 5m左右 停拔5 10秒钟 但保持振动 如此反复直至将桩管拔离地面为止 单振法施工速度快 混凝土用量也较小 适用于含水量较小的土层 复振法采用单振法施工完成后 再把活瓣桩靴闭合起来 在原桩孔混凝土上第二次沉下桩管 将未凝固的混凝土向四周挤压 然后进行第二次灌注混凝土和振动拔管 此法能使桩径增大 可在单振法不能满足承载力要求的情况下采用 此外 如果灌注桩需放入钢筋笼 也需要采用此法 即当单振法完成而将桩管拔离地面一定高度后 从活瓣桩靴处将钢筋笼放进桩管内 然后合闭桩靴的活瓣 再进行第二次沉管和混凝土的灌注 反插法拔管时 桩管每拔出0 5 1m 便向下反插约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 6 2夯扩灌注桩 6 2 1概述夯扩灌注桩是在锤击沉管灌注桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进 增加一根内夯管 按照一定的施工工艺 采用夯扩的方式将桩端现浇混凝土扩大成大头形的一种桩型 通过增大桩端截面积和挤密地基土 使桩的承载力有较大幅度的提高 同时桩身混凝土在柴油锤和内夯管的压力作用下成型 使桩身质量得以保证 夯扩桩施工具有施工技术可靠 工艺科学 无泥浆污染和工程造价低等优点 6 2 2夯扩桩施工1 夯扩桩旋工设备夯扩桩施工设备主要由机架 桩锤 内外夯管 行走机构等部分组成 夯扩桩机具与沉管灌注桩机具的最大区别是在外桩管的基础上增加了一根内夯管 内夯管在夯扩桩施工中起主导作用 作为夯锤的一部分在柴油锤的锤击作用下将内外管同步沉入地基土中 在夯扩工序时将外管内砼夯出管外并在桩端形成扩大头 在施工桩身时利用内夯管和柴油锤的自身重力将桩身砼压实 2 施工工艺流程 6 3爆扩灌注桩 爆扩桩 1 概念爆扩桩是用钻机成孔 桩下端爆扩成扩大头的就地灌注砼的短桩 桩体包括桩柱和扩大头两部分 用桩基承台把爆扩桩顶部连成整体基础 爆扩桩在粘土层中使用效果较好 但在软土中不易成型 在碎石或砂土中也难于成型 2 施工工艺 动画 3 特点爆扩桩基础与深埋实体式基础相比 具有造价低 土方量少 节省工时等优点 与打入桩相比 爆扩桩施工简单 操作方便 爆扩桩施工要求严格 不便于检查质量 4 构造桩型 按桩的排列一般可分为以下几种桩型 1 单桩 当刚度和稳定性都能满足上部结构的要求时 可采用单桩基础 2 并联桩 当桩基中桩数布置较多时 为了缩小承台面积 在垂直于弯矩作用平面方向可采用并联桩 3 糖葫芦桩 当地基土层均匀时 可采用糖葫芦桩 因为这种类型的桩承载力较单桩为大 4 斜桩 桩顶需要承受较大水平力时须采用斜桩 如挡土墙基础 预应力台座基础等 5 排桩 当上部荷载较大 须布置较多桩数时 可采用排桩 平面上呈方形或梅花形排列 6 群桩 对基础平面尺寸较小或桩基承台受到一定限制且桩数很多的构筑物 如烟囱 水塔 筒仓等 采用一般的爆扩桩有困难时 则采用扩大头上下交错排列 扩大头直径一般为桩柱直径的2 5 3 5倍 通常采用3倍 但不宜大于3 5倍 群桩布置 群桩布置时 宜将上部结构传给桩顶的荷载重心与群桩的形心重合 务使在竖向荷载作用下 群桩中的各桩承受的荷载尽可能均匀 桩的间距 应考虑爆扩桩在爆炸时对其相邻桩的影响和充分发挥其单桩承载力 可跟据不同地基土的性质来选择控制桩的最小间距 在硬塑和可塑状态的粘土中 不小于1 5D在软塑状态的粘土或人工回填土中 应不小于1 8D 埋置深度 从地表到扩大头中心的距离叫桩的埋置深度 选择埋深时应考虑以下几种因素 1 桩的埋置深度要大于当地冻结深度 2 扩大头应支承在较好的地基土层上 3 为不影响邻近建筑物基础 设备基础和管网的正常工作 应尽量使扩大头的标高低于上述建 构筑物基础底1 5m以上 4 要求爆扩桩的扩大头在爆扩时使地表不致产生剧烈松动 5 有时需按施工机具的可能性和现场施工条件决定爆扩桩的埋置深度 制桩构造要求 爆扩桩的砼强度等级不宜低于C15 骨料粒径不宜大于25mm 引爆前浇筑砼的坍落度 在粘性土中宜为10 12cm 在砂土中及人工填土中宜为1