建筑施工技术（第二版） 第2章 地基与桩基础工程.ppt

第二章 地基与桩基础工程 本章主要内容 软弱地基的加固处理浅基础工程施工桩基础工程工程实践案例 自学 第一节软弱地基的加固处理 软弱地基指高压缩土地基 高压缩性土分为自然沉积的 如淤泥 泥炭等 和人工堆积的 如建筑垃圾 生活垃圾 工业废料 炉渣等 在进行软弱地基加固处理时 应根据高压缩性土的特性不同 不能采用相同的方法去处理 否则 将会造成许多人为事故 例如 在10年前有人将强夯法用于夯击淤泥类土 变成了橡皮土 越夯越坏 还有用碎石桩去改良淤泥质土 造成六层房屋下沉超过1m 并且歪斜 这些教训是很深刻的 一 软弱地基加固的原理当工程结构的荷载较大 地基土质又较软弱 强度不足或压缩性大 不能作为天然地基时 可针对不同情况 采取各种人工加固处理的方法 以改善地基性质 提高承载力 增加稳定性 减少地基变形和基础埋置深度 地基加固的原理是 将土质由松变实 将土的含水量由高变低 即可达到地基加固的目的 工程实践中各种加固方法 如机械碾压法 重锤夯实法 挤密桩法 化学加固法 预压固结法 深层搅拌法等均是从这一加固原理出发 但在拟定地基加固处理方案时 应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则 从地基处理 建筑 结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理 严禁单纯对地基进行加固处理 否则 不仅会增加工程费用 反而难以达到理想的效果 具体的加固措施有 1 改变建筑体形 简化建筑平面 具有复杂的平面和立面的建筑 即使承载力完全相同 也将引起严重的破坏 2 调整荷载差异 3 合理设置沉降缝 沉降缝位置宜设在 地基不同土层的交接处 或地基同一土层厚薄不一处 建筑平面的转折处 荷载或高度差异处 建筑结构或基础类型不同处 分期建筑的交界处 局部地下室的边缘 过长房屋的适当部位 4 采用轻型结构 柔性结构 5 加强房屋的整体刚度 如采用横墙承重方案或增加横墙 增设圈梁 减小房屋的长高比 采用筏式基础 筏片基础 箱形基础等 6 对基础进行移轴处理 当偏心荷载较大时 可使基础轴线偏离柱的轴线 7 施工中正确安排施工顺序和施工进度 如对相邻的建筑 应先施工重 高 即荷载重 高度大 的建筑 后施工轻 低 即荷载轻 高度小 的建筑 对软土地则应放慢施工速度 以便使地基能排水固结 提高承载力 否则 施工速度过快 将造成较大的孔水压力 甚至使地基发生剪切破坏 二 地基加固的方法根据地基加固的原理 可采取不同的加固方法 这些加固方法 可归纳为 挖 填 换 夯 压 挤 拌 七个字 三 常用地基检验技术1 基槽检验技术 轻便触探法基坑开挖后 基底七的情况是否符合设计要求需要检验 目前施工部门常用钎探法 但是 这种方法有两个缺点 一是得不到质的概念 二是人为因素太大 探深只有2 5m 在目前新区大面积开发情况下 局部填土较深 情况不明时 基槽检验带有检查地基承载力性质 因此 应采用轻便触探试验 2 标准贯入试验法它由标准贯人器 或圆锥探头 触探杆和穿心锤组成 用来配合勘察钻孔取土试验 进一步确定钻孔间土层的分布变化情况 适用于砂 粉土 粘性土及颗粒直径较小的碎石土 设备简单 易于操作 探深可达50余米 在划分土层方面它比较准确 通过贯入锤击数的大小 与取样结合对比可得到可靠而详尽的地质剖面 在确定土的承载力及砂的孔隙比 液化等方面属于间接测定 需要与当地土的载荷试验及其它试验结果经过统计 得出相关的经验系数 才能使用 3 载荷试验法对于最大加载量按土的类型决定 但不小于设计荷载的两倍 加载分8 10级进行 待每级沉降稳定后 才继续加下一级荷载 稳定的标准为每小时的沉降量小于0 1mm 当沉降速率不符合稳定要求时 应继续观测 如24h内达不到稳定标准或沉降急剧增大时即可停止试验 4 沉降观测法沉降观测是检查建筑物地基及基础施工质量的一个重要手段 由于基础工程的隐蔽性 地基土质的不均匀性 以及上部结构荷载不均匀等因素 有可能造成沉降差异过大 房屋开裂或倾斜 在高层建筑逐渐增多的情况下 已经发生过数次因人们视觉偏差引起的倾斜争议 由于有系统的沉降观测资料 这些争议才平息了下来 第二节浅基础工程施工 本节主要内容一 垫层施工二 浅基础施工 一 垫层施工 为了使基础与地基有较好的接触面 把基础承受的上部结构荷载比较均匀地传给地基 常常在基础底部设置垫层 按地区不同 目前常用的垫层材料有 灰土 碎砖 或碎石 卵石 三合土 砂或砂石以及低强度等级的混凝土等垫层 垫层施工以前 应检查基槽的位置 尺寸 标高是否符合设计要求 槽 坑 壁是否稳定 基槽底部如被雨雪或地下水浸软时 还必须将浸软的土层挖去 或夯填厚20cm左右的碎石 或卵石 然后才可以进行垫层施工 一 灰土垫层施工 灰土垫层是用石灰和粘土拌合均匀 然后分层夯实而成 灰土的体积配合比例是3 7或2 8 常用3 7 故称 三七灰土 三七灰土垫层具有就地取材 造价低廉 施工简便等优点 一般适用于地下水位较低 基槽经常处于较为干燥状态的基础 灰土垫层施工完毕后 应及时进行基础施工 并迅速回填土 二 砂或砂石垫层施工 砂或砂石垫层材料 宜采用颗粒级配良好 质地坚硬的中砂 粗砂 砾砂 卵石和碎石 也可采用细砂 但宜掺入一定数量的卵石或碎石 其掺量按设计规定 此外 如石屑 工业废料经过试验合格后亦可作为垫层的材料 所用砂石材料都不应含有草根 垃圾等杂质 含泥量要低于3 石子最大粒径不宜大于5cm 二 砂或砂石垫层施工 砂石垫层应注意级配必须良好 人工级配的砂 石 体积比为1 1 1 2 拌合均匀后 方可铺填捣实 垫层底面宜铺设在同一标高上 如深度不同 垫层面应挖成踏步搭接 施工时 应先深后浅 搭接处应注意捣实 分段施工接头也应做成斜坡 每层错开0 5 1 0m 并充分捣实 砂石垫层捣实方法根据不同条件 可选用振实 夯实或压实等方法进行 三 碎砖三合土垫层 碎砖三合土垫层是由石灰 粗砂和碎砖按1 2 4的比例拌合而成 石灰用未熟化的灰块 临时加水熟化 砂用粗砂或中砂 碎砖用断砖打碎 粒径为3 5cm 这三种材料加水拌合均匀后 倒入基槽中 与灰土相同 需分层夯实 打夯至少三遍 碎砖三合土垫层完成后 最好要曝晒一天 等灰浆略干再在上面薄铺一层粗砂 并夯实平整 以利于基础施工的弹线工作 二 浅基础施工 浅基础 指基础埋置深度小于基础的宽度或小于5m深时的基础工程 按照受力状态不同分刚性基础和柔性基础 刚性基础 指用抗压极限强度比较大 而受弯 受拉极限强度较小材料所建造的基础 柔性基础 如钢筋混凝土基础 它抗压 抗弯 抗拉强度都很大 刚性基础不配置受力钢筋 但基础的宽高比B H或刚性角 有一定限制即基础的挑出部分 从砖墙边缘至基础边缘 不宜过大 柔性基础需配置受力钢筋 基础宽度可不受宽高比的限制 主要用于建筑物上部结构荷载较大 地基较软的情况下 图2 1基础 一 刚性基础 1 毛石基础施工毛石基础是用爆破法开采得来的不规则石块与砂浆砌筑而成 用于砌筑基础的毛石强度应满足设计要求 块体大小一般以宽和高为20 30cm 长为30 40cm较为合适 砌筑用的砂浆常用水泥砂浆 混合砂浆 但其强度等级按设计要求选用 施工时 放出基础轴线 边线 然后在适当位置立上皮数杆 拉上准线 毛石应根据皮数杆上准线分层砌筑 一般两层30cm左右 先砌转角处的角石 角石砌好后即把准线移到角石上 再砌里外两面的面石 面石要表面方正 并使方正面外露 最后砌中间部分的腹石 腹石要按石块形状交错放置 使石块间的缝隙最小 毛石基础 图2 2毛石基础图2 3基础皮数杆 毛石基础施工的质量要求 1 砌体砂浆应密实饱满 组砌方法应正确 不得有通缝 墙面每0 7m2内 应砌入丁字石一块 水平距离不应大于2米 2 砂浆平均强度不低于设计要求的强度等级 任意一组试块的最低不得低于设计强度等级的75 3 砌体的允许偏差在规范规定范围内 2 砖基础施工 砖基础由垫层 基础砌体的扩大部分 俗称大放脚 和基础墙三部分组成 一般适用于土质较好 地下水位较低的地基上 砖基础施工的质量要求 1 砌筑砂浆必须密实饱满 水平灰缝的砂浆饱满度不得低于80 2 砂浆试块的平均强度不得低于设计的强度等级 任意一组试块的最低值不得低于设计强度等级75 3 组砌方法应正确 不应有通缝 转角处和交接处的斜槎和直槎应通顺密实 直槎应按规定加拉结钢筋 4 预埋件 预留洞应按设计要求留置 5 砖基础的允许偏差应在规定范围以内 3 混凝土与毛石混凝土基础施工 混凝土与毛石混凝土基础适用于层数较高 三层以上 的房屋 特别是地基潮湿或地下水位较高时 基础混凝土应分层浇注 使用插入式振捣器捣实 对于阶梯形基础 每一阶梯内应分层浇筑捣实 如基础上有插筋时 在浇捣过程中要保持插筋位置固定 不得使其浇捣混凝土时而发生位移 为了节约水泥 在浇筑混凝土时 可投入30 左右的毛石 30 为毛石与混凝土的体积比 这种基础称为毛石混凝土基础 图2 5混凝土或毛石混凝土基础 二 钢筋混凝土基础施工 钢筋混凝土基础适用于上部结构荷载大 地基较软弱 需要较大底面尺寸的情况 钢筋混凝土基础主要包括支模 扎筋 浇筑混凝土 养护 拆模等工序 1 钢筋混凝土条形基础钢筋混凝土条形基础一般用于混合结构民用房屋的承重墙下 是由素混凝土垫层 钢筋混凝土底板 大放脚组成 如图2 6所示 如土质较好且又较干燥时 也可不用垫层 而将钢筋混凝土底板直接做在夯实的土层上 1 钢筋混凝土条形基础 钢筋混凝土条形基础的主筋 受力钢筋 沿墙体横向放置在基础底面 直径一般为 8 16 分布筋沿纵向布置 混凝土保护层3 5cm 有垫层时 或7cm 无垫层时 2 杯形基础 杯形基础主要用于装配式钢筋混凝土柱基础 如图2 7所示 一般形式为杯口基础 钢筋混凝土柱与杯口接头采用细石混凝土灌缝 钢筋混凝土杯形基础施工中的注意点 1 混凝土一般应按台阶高度分层浇筑 并用插入式振动器振实 2 浇捣杯口混凝土时 应特别注意杯口模板尺寸和位置的准确性 以利柱子的安装 3 杯形基础在浇筑时 应注意将杯底混凝土面比设计标高降低5cm左右 以使柱子制作长度有误差时便于调整 4 在基础拆除模板或基坑回填土后 应根据轴线控制桩在杯口上表面弹出柱子中心线位置 以作为柱子安装时固定及校正位置的依据 在杯口内侧弹一标高控制线 杯口水平线 高程线 用作控制杯口底抄平的标高 3 筏形基础施工 筏形基础是由底板 梁等整体组成 当上部结构荷载较大 地基承载力较低时 可以采用筏形基础 筏形基础在外形和构造上象倒置的钢筋混凝土楼盖 分为梁板式和平板式两类 如图2 8所示 梁板式筏形基础用于荷载较大的情况 平板式筏形基础一般在荷载不大 柱网较均匀且间距较小的情况下采用 由于筏形基础的整体刚度较大 能有效将各柱子的沉降调整得较为均匀 在多高层建筑中被广泛采用 图2 8筏形基础 筏形基础施工操作程序 1 1 基坑开挖时 若地下水位较高 应采取人工降低地下水位法使基坑底下不少于500mm 保证基坑在无水情况下进行开挖施工 2 筏形基础混凝土浇筑前 应清理基坑 支设模板 铺设钢筋 木模板要浇水湿润 钢模板面要涂刷隔离剂 3 混凝土浇筑方向应平行于次梁长度方向 对于平板式筏形基础则应平行于基础长边方向 4 混凝土应一次浇灌完成 若不能整体浇灌完成 则应留设垂直施工缝 并用木板挡住 施工缝留设位置 当平行于次梁长度方向浇筑时 应留在次梁中部1 3跨度范围内 对平板式可留设在任何位置 但施工缝应平行于底板短边且不应在柱脚范围内 筏形基础施工操作程序 2 在施工缝处继续浇灌混凝土时 将施工缝表面清扫干净 清除水泥薄层和松动石子等 并浇水湿润 铺上一层水泥浆或与混凝土成分相同的水泥砂浆 再继续浇筑混凝土 对于梁板式筏形基础 梁高出底板部分应分层浇筑 每层浇灌厚度不宜超过200mm 当底板上或梁上有立柱时 混凝土应浇筑到柱脚顶面 留设水平施工缝 并预埋连接立柱的插筋 水平施工缝处理与垂直施工缝相同 5 混凝土浇灌完毕 在基础表面应覆盖草帘和洒水养护 并不少于7d筏形基础 待混凝土强度达到设计强度的25 以上时 即可拆除梁的侧模 6 混凝土基础达到设计强度的30 时 进行基坑回填 4 箱形基础施工 箱形基础主要是由钢筋混凝土底板 顶板 侧墙及一定数量纵横墙构成的封闭箱体 如图2 9所示 它是多层和高层建筑中广泛采用的一种基础形式 以承受上部结构荷载 并把它传递给地基 箱形基础中部可在内隔墙开门洞作地下室 这种基础整体性和刚度都好 调整不均匀沉降的能力及抗震能力较强 可消除因地基变形使建筑物开裂的可能性 适用于软土地基 在非软土地基出于人防 抗震考虑和设置地下室时 也常采用箱形基础 图2 9箱形基础 箱形基础施工要点 1 箱形基础深基坑开挖工程应在认真研究建筑场地 工程地质和水文地质资料的基础上进行施工组织设计 1 箱形基础基坑开挖 基坑开挖应验算边坡稳定性 并注意对基坑邻近建筑物的影响 2 基坑开挖如有地下水 应采用明沟排水或井点降水等方法 保持作业现场的干燥 3 箱基的基底是直接承受全部建筑物的荷载 必须是土质良好的持力层 4 箱形基础的底板 顶板及内外墙的支模和浇筑 可采用内外墙和顶板分次支模浇筑方法施工 外墙接缝应设榫接或设止水带 箱形基础施工要点 2 5 箱基的底板 顶板及内外墙宜连续浇灌完毕 6 箱基底板的厚度 一般都超过1 0m 其整个箱基的混凝土体积常达数千立方 因此 箱形基础的混凝土浇筑属于大体积钢筋混凝土的浇灌问题 详见第4章第3节 7 箱基施工完毕 应抓紧做好基坑回填工作 尽量缩短基坑暴露时间 回填前要做好排水工作 使基坑内始终保持干燥状态 应分层夯实 后浇带施工 第三节桩基础工程 一 概述当天然地基土质不良 无法满足建筑物对地基变形和强度要求时 可采用桩基础 它是由若干根单桩组成 并在单桩的顶部用承台联结成一整体 如图2 10所示 作用 将上部建筑结构的荷载传递到深处承载力较大的土层上 或使软土层挤实 以提高土壤的承载力和密实度 保证建筑物的稳定和减少其沉降量 1 荷载传递的方式不同分类 1 端承桩 2 摩擦桩2 按施工方法不同分类 1 预制桩 2 灌注桩 图2 10桩基础示意图 3 端承桩与摩擦桩的区别 受力不同 端承桩主要以桩尖阻力承担全部荷载 而摩擦桩主要靠桩身于土层的摩阻力承担全部荷载 施工控制不同 端承桩施工时以控制贯入度为主 桩尖进入持力层深度或桩尖标高作为参考 摩擦桩施工时以控制桩尖设计标高为主 贯入度可做参考 贯入度 指最后贯入度 施工中一般采用最后三次每击10锤的平均入土深度作为标准 由设计通过试桩确定 二 钢筋混凝土预制桩施工 一 桩的制作 起吊 运输和堆放常用钢筋混凝土预制桩有混凝土实心方桩和预应力混凝土空心管桩 较短的桩多在预制厂生产 较长的桩可在现场或现场附近制作 1 桩的制作 桩主筋应根据桩截面大小设计确定 主筋连接宜采用对焊 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6 8mm 间距不大于200mm 预制桩骨架的允许偏差应符合规范的规定 混凝土的强度等级为C30 C40 现场制作混凝土预制桩时 混凝土浇筑应由桩顶向桩尖连续浇注捣实 一次完成 制作完后 养护的时间不少于7d 2 桩的起吊 运输和堆放 混凝土达到设计强度等级的70 后 方可起吊 达到设计强度等级的100 方可进行运输 桩在起吊时必须保证平稳 吊点位置和数目应符合设计规定 随桩长而异 2 桩的起吊 运输和堆放 续 桩的运输方式在运距不大时 可用起重机吊运 当运距较大时 常用平板拖车 并且桩下要设置活动支座 经过搬运的桩 必须进行外观检查 如质量不符合要求 应视具体情况 与设计单位共同研究处理 桩的堆放场地必须平整坚实 垫木间距应根据吊点确定 并应设在同一垂线上 最下层垫木应适当加宽 堆放层数不宜超过四层 不同规格的桩 应分别堆放 二 锤击沉桩 打入法 施工 锤击法是利用桩锤的冲击能量将桩沉入土中 锤击沉桩是钢筋混凝土预制桩最常用的沉桩方法 1 打桩设备及选择打桩设备包括桩锤 桩架和动力装置 桩锤 对桩施加冲击力 将桩沉入土中 桩架 将桩吊到打桩位置 并在打入过程中引导桩的方向 保证桩锤能沿要求方向冲击 动力装置 提供沉桩的动力 包括启动桩锤用的动力设施 如卷扬机 锅炉 空气压缩机等 1 桩锤的选择 施工中常用的桩锤有 落锤 单动气锤 双动气锤 柴油锤和液压锤 其适用范围见表2 1所示 表2 1桩锤适用范围 2 桩架的选择 桩架的选择应考虑桩锤类型 桩的长度和施工条件等因素 桩架高度一般按桩长 桩锤高度 滑轮组高 起锤移位高度 安全工作间隙等决定 常用的桩架有步履式桩架及履带式桩架两种 1 步履式桩架如图2 12所示 液压步履式打桩机以步履方式移动桩位和回转 不需枕木和钢轨 机动灵活 移动方便 打桩效率高 2 履带式桩架如图2 13所示 它以履带式起重机为底盘 并增加由导杆和斜撑组成的导架 性能比多功能桩架灵活 移动方便 适用范围较广 桩架 3 动力装置 动力装置的配置根据所选的桩锤性质决定 当选用蒸汽锤时 则需配备蒸汽锅炉和卷扬机 2 施工前的准备工作 1 清除影响施工的地上和地下的障碍物 平整施工场地 作好排水工作 2 定位放线3 确定打桩顺序桩距 4d时 桩较密集 可采取由中间向两侧对称施打 或由中间向四周施打 如图2 14所示 桩距 4d时 根据施工的方便确定打桩顺序 4 设置水准点5 试桩 图2 14打桩的顺序 3 打入柱的施工工艺 1 打入桩的施工程序打入桩的施工程序包括 桩机就位 吊桩 打桩 送桩 接桩 拔桩 截桩等 2 施工操作要点 1 桩机就位 2 吊桩 3 打桩 4 送桩 5 接桩 6 拔桩 7 截桩 4 打桩的质量控制 打桩的质量检查包括桩的偏差 最后贯入度与沉桩标高 桩顶 桩身是否打坏以及对周围环境是否造成严重危害 打桩质量必须满足贯入度或标高的设计要求 垂直偏差不应大于桩长的1 钢筋混凝土桩打入后在平面上与设计位置的允许偏差不超过100 150mm 在打桩过程中发现桩头被打碎 最后贯入度过大 桩尖标高达不到设计要求 桩身被打断 桩位偏差过大 桩身倾斜等严重质量 都应当会同设计单位研究 采取有效措施加以处理 三 钢筋混凝土灌注桩施工 钢筋混凝土灌注桩是直接在施工现场桩位上就地成孔 然后在孔内放入钢筋骨架浇注混凝土而成的桩 灌注桩根据成孔的方法不同 可分为干作业成孔 泥浆护壁成孔 套管成孔 爆扩成孔 人工挖孔等灌注桩 其适用范围如表2 2所示 表2 2灌注桩适用范围 一 干作业成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩是先用钻机在桩位处进行钻孔 然后将钢筋骨架放入桩孔内 再浇筑混凝土而成的桩 如图2 15所示 螺旋钻开始钻孔时 应保持钻杆垂直 位置正确 防止因钻杆晃动引起扩大孔径及增加孔底虚土 在钻孔过程中 要随时清理孔口积土 如发现钻杆跳动 机架晃动 钻不进去或钻头发出响声时 说明钻机有异常情况 应立即停车 研究处理 当遇到地下水 塌孔 缩孔等情况时 应会同有关单位研究处理 当钻孔钻到预定深度后 先在原处空钻清土 然后停钻提起钻杆 桩孔钻成并清孔后吊放钢筋骨架 浇筑混凝土 混凝土浇筑时应随浇随振 每次高度不得大于1 5m 图2 15干作业成孔灌注桩工艺流程 二 泥浆护壁成孔灌注桩 在地下水位较高的软土地区 采用干作业成孔灌注桩施工时往往造成成孔施工的困难 如塌孔 缩颈等质量事故 因此为保证成孔质量 需采用泥浆护壁措施 用泥浆保护孔壁防止塌孔和排出土渣形成桩孔 泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程 如图2 16所示 1 埋设护筒 1 护筒的作用固定桩孔位置 保护孔口 增加桩孔内水压 以防塌孔及成孔时引导钻头方向 2 护筒的埋设埋设位置应准确稳定 护筒中心线与桩位中心线偏差不得大于50mm 护筒埋设应牢固密实 护筒与坑壁之间用粘土填实 以防漏水 护筒的埋设深度一般不宜小于1 0 1 5m 护筒顶面高于地面0 4 0 6m 并应保持孔内泥浆面高于地下水位1m以上 防止塌孔 当灌注桩混凝土达到设计强度25 以后 方可拆除护筒 2 制备泥浆 1 1 护壁泥浆的作用泥浆在桩孔内吸附在孔壁上 将孔壁上空隙填塞密实 防止漏水 保持孔内的水压 可以稳固土壁 防止塌孔 泥浆具有一定的粘度 通过泥浆的循环可将切削下的泥渣悬浮后排出 起携砂 排土的作用 泥浆对钻头有冷却和润滑的作用 提高钻孔速度 2 泥浆的制备在粘性土和粉质粘土中成孔时 采用自配泥浆护壁 即在孔中注入清水 使清水和孔中钻头切削来的土混合而成 在砂土或其它土中钻孔时 应采用高塑性粘土或膨润土加水配制护壁泥浆 2 制备泥浆 2 3 泥浆的比重要求施工中应经常测定泥浆比重 并定期测定浓度 含水率和胶体率等指标 对施工中废弃的泥浆 渣应按环保的有关规定处理 3 成孔 1 潜水钻机成孔潜水钻机的工作部分由封闭式防水电机 减速机和钻头组成 工作部分潜入水中 如图2 17所示 这种钻机体积小 重量轻 桩架轻便 移动灵活 钻进速度快 0 3 2m min 噪音小 钻孔直径600 1500mm 钻孔深度可达50m 适用于地下水位高的淤泥质土 粘性土 砂土等土层中成孔 2 回转钻机成孔 回转钻机是由动力装置带动钻机的回转装置转动 从而使钻杆带动钻头转动 由钻头切削土壤 这种钻机性能可靠 噪音和振动小 效率高 质量好 适用于松散土层 粘性土层 砂砾层 软硬岩层等各种地质条件 3 冲击钻成孔 冲击钻是把带钻刃的重钻头 又称冲抓 提高 靠自由下落的冲击力来削切土层或岩层 排出碎渣成孔 它适用于碎石土 砂土 粘性土及风化岩层等 桩径可达600 1500mm 4 冲抓锥成孔 冲抓锥成孔是将冲抓锥头提升到一定高度 锥斗内有压重铁块和活动抓片 下落时抓片张开 钻头自由下落冲入土中 然后开动卷扬机拉升钻头 此时抓片闭合抓土 将冲抓锥整体提升至地面卸土 依次循环成孔 如图2 18所示 适用于松散土层 如腐植土 砂土 粘土等 5 成孔过程的排渣方法 1 抽渣筒排渣 如图2 19所示 构造简单 操作方便 抽渣时一般需将钻头取出孔外 放入抽渣筒 下部活门打开 泥渣进入筒内 上提抽渣筒 活门在筒内泥渣的重力作用下关闭 将泥渣排出孔外 5 成孔过程的排渣方法 2 泥浆循环排渣 正循环排渣法 正循环排渣法是泥浆由钻杆内部沿钻杆从端部喷出 携带钻下的土渣沿孔壁向上流动 由孔口将土渣带出流入沉淀池 经沉淀的泥浆流入泥浆池由泵注入钻杆 如此循环 沉淀的泥渣用泥浆车运出场外 如图2 20所示 5 成孔过程的排渣方法 3 泥浆循环排渣 反循环排渣法反循环排渣法是泥浆由孔口流入孔内 同时砂石泵沿钻杆内部吸渣 使钻下的土渣由钻杆内腔吸出并排入沉淀池 沉淀后流入泥浆池 反循环工艺排渣效率高 如图2 21所示 4 清孔 当钻孔达到设计要求深度后 应进行成孔质量的检查和清孔 清除孔底沉渣 淤泥 以减少桩基的沉降量 保证成桩的承载力 清孔可采用泥浆循环法或抽渣筒排渣法 如孔壁土质较好不易塌孔时 也可用空气吸泥机清孔 清孔后的泥浆相对密度 当在粘土中成孔时 泥浆比重应控制在1 1左右 土质较差时应控制在1 15 1 25 在清孔过程中必须随时补充足够的泥浆 以保持浆面的稳定 一般应高于地下水位1 0m以上 清孔满足要求后 应立即安放钢筋笼 浇筑混凝土 5 浇筑水下混凝土 泥浆护壁成孔灌注桩混凝土的浇筑是在泥浆中进行的 故为水下浇筑混凝土 常用的方法主要有 导管法和泵送混凝土 如图2 22所示 三 套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩是利用锤击或振动方法将带有桩尖 桩靴 的桩管 钢管 沉入土中成孔 当桩管打到要求深度后 放入钢筋骨架 边浇筑混凝土 边拔出桩管而成桩 其施工工艺过程 如图2 23所示 套管成孔灌注桩使用的机具设备与预制桩施工设备基本相同 1 桩靴与桩管 桩靴可分为钢筋混凝土预制桩靴和活瓣式桩靴如图2 24所示两种 其作用是阻止地下水及泥砂进入桩管 因此 要求桩靴应具有足够强度 开启灵活 并与桩管贴合紧密 桩管一般采用无缝钢管 直径 270 600mm 其作用是形成桩孔 因此 要求桩管具有足够的刚度和强度 图2 24桩尖示意图 2 成孔 常用的成孔机械有振动沉管机和锤击沉桩机 由于成孔不排土 而靠沉管时把土挤压密实 所以群桩基础或桩中心距小于3 3 5倍的桩径 应制定合理的施工顺序 以免影响相邻桩的质量 3 混凝土浇筑与拔管 浇筑混凝土和拔起桩管是保证质量的重要环节 当桩管沉到设计标高后 停止振动或锤击 检查管内无泥浆或水进入后 即放入钢筋骨架 边灌注混凝土边进行拔管 拔管时必须边振 打 边拔 以确保混凝土振捣密实 拔管速度必须严格控制 当采用振动沉桩时 桩尖为预制的 不宜大于4m min 如采用活瓣桩尖时 不宜大于2 5m min 当采用锤击沉管时 宜控制在0 8 1 2m min 拨管时根据承载力的要求不同 拨管可分别采用单打法 复打法和反插法 1 单打法 单打法 即一次拨管法 拨管时每提升0 5 1 0m 振动5 10s后 再拨管0 5 1 0m 如此反复进行 直至全部拨管完毕为止 2 复打法 复打法是在同一桩孔内进行两次单打 或根据需要进行局部复打 如图2 25所示 复打桩施工程序为 在第一次沉管 浇筑混凝土 拨管完毕后 清除桩管外壁上的污泥 立即在原桩位上再次安设桩靴 进行第二次复打沉管 使第一次浇筑未凝固的混凝土向四周挤压以扩大桩经 然后再浇筑第二次混凝土 拨管方法与单打桩相同 施工时应注意 两次沉管轴线应重合 复打桩施工必须在第一次浇筑的混凝土初凝以前 完成第二次混凝土的浇筑和拨管工作 钢筋骨架应在第二次沉管后放入桩管内 图2 25复打法示意图 3 反插法 反插法 即将桩管每提升0 5 1 0m 再下沉0 3 0 5m 在拨管过程中分段浇筑混凝土 使管内混凝土始终不低于地表面 或高于地下水位1 0 1 5m以上 如此反复进行 直至拨管完毕 拨管速度不应超过0 5m min 套管成孔灌注桩的承载力比同等条件的钻孔灌注桩提高50 80 单打桩截面比沉入的钢管扩大30 复打桩扩大80 反插桩扩大50 左右 因此 套管成孔灌注桩具有用小钢管浇筑出大断面桩的效果 套管成孔灌注桩施工中的常见质量问题 1 1 灌注桩混凝土中部有空隔层或泥水层 桩身不连续 主要是由于钢管的管径较小 混凝土骨料粒径过大 和易性差 拔管速度过快造成 预防措施 应严格控制混凝土的坍落度不小于5 7cm 骨料粒径不超过3cm 拔管速度不大于2m min 拔管时应密振慢拔 2 缩颈 是指桩身某处桩径缩减 小于设计断面 产生的原因是在含水率很高的软土层中沉管时 土受挤压产生很高的空隙水压 拔管后挤向新灌的混凝土 造成缩颈 因此施工时应严格控制拔管速度 并使桩管内保持不少于2m高的混凝土 以保证有足够的扩散压力 使混凝土出管压力扩散正常 套管成孔灌注桩施工中的常见质量问题 2 3 断桩 主要是桩中心距过近 打邻近桩时受挤压 或因混凝土终凝不久就受振动和外力作用所造成 故施工时为消除临近沉桩的相互影响 避免引起土体竖向或横向位移 最好控制桩的中心距不小于4倍桩的直径 如不能满足时 则应采用跳打法或相隔一定技术间歇时间后再打邻近的桩 4 吊脚桩 是指桩底部混凝土隔空或混进泥砂而形成松软层 其形成的原因是预制桩尖质量差 沉管时被破坏 泥砂 水挤入桩管 四 爆扩成孔灌注桩 爆扩成孔灌注桩又称爆扩桩 它是用钻孔或爆扩法成孔 孔底放入炸药 再灌入适量的混凝土压爆 然后引爆 使孔底形成扩大头 此时 孔内混凝土落入孔底空腔内 再放置钢筋骨架 浇筑桩身混凝土而制成的灌注桩 如图2 26所示 爆扩桩在粘性土层中使用效果较好 但在软土及砂土中不易成型 桩长 H 一般为3 6m 最大不超过10m 扩大头直径D为2 5 3 5d