桩基施工（重点）课件

桩基施工 岳英龙 桩基础简介 浅基础的类型 1 按受力特点分 刚性基础柔性基础 2 按构造型式分 独立基础带形基础筏片基础交梁基础 3 按材料不同分 砖基础毛石基础毛石砼基础钢筋砼基础等 桩基础 1 构成及其特点 组成 桩及桩承台特点 承载力高 沉降量小而均匀 能承受竖向力 水平力 上拔力 振动力等 施工速度快 质量好 2 桩基础的分类 按受力情况分类 端承桩摩擦桩 按施工方法分类 锤击沉桩静力压桩振动沉桩水冲沉桩 灌注桩 钻孔 干作业成孔 泥浆护壁成孔 湿作业 套管成孔人工挖孔爆扩成孔 预制桩 子单元1沉管灌注桩施工 1 3沉管灌注桩施工技术要求 1 1沉管灌注桩技术分析 1 2沉管灌注桩施工工艺 1 1沉管灌注桩技术分析 沉管灌注桩是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带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中 造成桩孔 然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土 随之拔出套管 利用拔管时的振动将混凝土捣实 便形成所需要的灌注桩 适于在有地下水 流砂 淤泥的情况 根据沉管方法和拔管时振动不同 可分为锤击沉管灌注桩 振动沉管灌注桩 1 2沉管灌注桩施工工艺 锤击沉管灌注桩施工工艺 安放桩靴 吊放桩管在桩靴上 校正垂直度 锤击桩管至设计的贯入度或标高 检查成孔质量 放置钢筋骨架 浇灌混凝土 边锤击边拔出桩管 沉管灌注桩施工过程 子单元2钻孔灌注桩施工 2 3钻孔灌注桩施工技术要求 2 1钻孔灌注桩技术分析 2 2钻孔灌注桩施工工艺 2 4水中桩基础施工 2 1钻孔灌注桩技术分析 利用钻孔机械钻出钻孔 吊放钢筋笼 然后浇注混凝土而成的桩 钻孔灌注桩具有无振动 低噪音 无挤土影响 能适用于各种土层 对周围建筑物影响小等特点 但单桩承载力较其他方法成孔的灌注桩或预制桩低 且沉降量较大 可分为干作业成孔和泥浆护壁 或称湿作业 成孔两种施工方法 2 2钻孔灌注桩施工工艺 干作业成孔灌注桩施工工艺 测量放线确定桩位 桩机就位调整垂直度 钻土成孔 孔口旁土方清运 检查校正桩位及钻孔垂直度 桩机成孔达到设计标高 清除孔底松土沉渣 成孔质量检查与验收 吊放钢筋笼 吊挂串筒 浇注混凝土 2 2钻孔灌注桩施工工艺 泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺 2 3钻孔灌注桩施工技术要求 要求钻杆垂直 钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时 应停机检查 在钻孔过程中 应随时清理孔口积土并及时检查桩位以及垂直度 如遇塌孔 地下水等情况时 应及时会同有关单位研究处理 钢筋骨架的放置 应视起吊的机械设备而定 吊放时 应严防碰撞孔壁 并确保钢筋笼的混凝土保护层厚度 经检查合格的桩孔 应及时浇注混凝土 混凝土强度等级不得低于C15 坍落度一般采用8 10cm 应随浇随振 每次浇注高度应小于1 5m 当浇注混凝土后的桩顶标高低于自然地面时 孔口应有防护措施 防止人 物落入 如钻孔底需要扩底时 在底部应用扩孔刀片切削扩孔 扩底直径应符合设计要求 干作业成孔灌注桩 2 3钻孔灌注桩施工技术要求 湿作业的钻孔护筒的作用是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利下钻 保护孔口 使孔顶部位的土层不致因钻杆反复上下升降 机身振动而导致孔口坍塌 护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土加水拌合而成 根据需要还可加入少量其他物质 如纯碱等 以改善泥浆的性质 钻孔深度达到设计要求后 即可进行清孔 使孔底沉渣厚度 循环泥浆中含渣量和孔壁泥渣厚度符合设计或质量要求 同时为灌注混凝土创造条件 以免影响桩的承载力 湿作业成孔灌注桩 二 钻孔灌注桩施工 钻孔 清孔 吊放钢筋笼架 灌注水下混凝土 一 准备工作1 准备场地施工前应将场地平整好 以便安装钻架进行钻孔 当墩台位于无水岸滩时钻架位置处应整平夯实 清除杂物 挖换软土 场地有浅水时 宜采用土或草袋围堰筑岛 当场地为深水或陡坡时 可用木桩或钢筋混凝土桩搭设支架 安装施工平台支承钻机 架 深水中在水流较平稳时 也可将施工平台架设在浮船上 就位锚固稳定后在水上钻孔 水中支架的结构强度 刚度和般只的浮力 稳定都应事前进行验算 旋转钻 冲击钻 冲抓钻 钻具 2 埋置护筒作用 固定钻孔位置 开始钻孔时对钻头起导向作用 保护孔口防止孔口土层坍塌 隔离孔内孔外表层水 并保持钻孔内水位高出施工水位以产生足够的静水压力稳固孔壁 要求坚固 耐用不易变形不漏水装卸方便能重复使用埋设稳固 位置准确 材料木材钢板钢筋混凝土 埋设方法下埋式 旱地埋设 上埋式 旱地或埋浅水筑岛埋设 下沉埋设 深水埋设 下埋式 上埋式 上埋式 下沉埋设 埋设要点及注意事项 1 护筒平面位置应埋设正确 偏差不宜大于50mm 2 护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1 5 2 0m 无水地层钻孔因护壁顶部设有溢浆口 筒顶也应高出地面0 2 0 3m 3 护筒底应低于施工最低水位 一般低于0 1 0 3m即可 深水下沉埋设的护筒应沿导向架借自重 射水 振动或锤击等方法将护筒下沉至稳定深度 入土深度粘性土应达到0 5 1m 砂性土则为3 4m 埋设要点 4 下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大 一般比护筒直径大0 1 0 6m 护筒四周应夯填密实的粘土 护筒应埋置在稳固的粘土层中 否则应换填粘土并密实 其厚度一般为0 50m 5 护筒内径应比桩径大200 400mm 3 制备泥浆泥浆的作用在孔内产生较大的静水压力 可防止坍孔 泥浆向孔外土层渗漏 在钻进过程中 由于钻头的活动 孔壁表面形成一层胶泥 具有护壁作用 同时将孔内外水流切断 能稳定孔内水位 泥浆比重大 具有挟带钻渣作用 利于钻渣排出 配制及指标一般由水 粘土 或膨润土 和添加剂接适当配合比配制而成 其性能指标主要包括 相对密度 粘度 含砂率 胶体率 失水率 泥皮厚度 静切力 PH值等 直径大于2 5m的大直径钻孔灌注桩对泥浆的要求高 泥浆的选择应根据具体工作条件确定 地质复杂 覆盖层较厚 护筒下沉不到岩层情况下 宜使用丙烯酰胺即PHP泥浆 环境保护 1 采用正反循环回转法钻孔或其他方法钻孔时 均应设置泥浆回收循环净化使用系统 一般应备有泥浆池 沉淀池或搅拌池 循环槽等 有条件时可采用机械净化法 在水域钻孔施工时 其泥浆循环净化系统可设于浮船上 或仍置于岸边 泥浆净化后泵人钻孔中 2 应防止净化后的废浆钻渣污染环境 宜采取下列措施 采用泥水分离设备将其含水量降低为50 以下的湿土 运往低洼处 采用絮凝剂进行絮凝沉淀 将其中固相物运走 上述二法联合处理 先使泥 水分离再絮凝 设置数个沉淀池 利用重力使固相物沉淀 然后将其运走 在钻孔桩平台上插入护筒 下端砼上端钢护筒 钻孔桩施工平台和钢护筒施工全景 栈桥上泥浆管道与钻孔平台上8个泥浆桶 3mX4m 贯通 输出带渣孔液通过泥浆桶沉淀后进入泥浆槽减速沉淀细颗粒 PHP泥浆比重低 1 04 粘度大 25秒 泥皮薄 1mm 触变性强 能大幅提高钻速 确保孔避安全 不分散 低固相 油田PHP泥浆 泥浆净化设备 4 安装钻机或钻架钻架是钻孔 吊放钢筋笼 灌注混凝土的支架 在钻孔过程中 成孔中心必须对准桩位中心 钻机 架 必须保持平稳 不发生位移 倾斜和沉陷 钻机 架 安装就位时 应详细测量 底座应用枕木垫实塞紧 顶端应用缆风绳固定平稳 并在钻进过程中经常检查 1 钻孔方法与钻具 1 旋转钻进成孔 普通旋转钻机成孔法利用钻具的旋转切削体钻进 并在钻进的同时采用循环泥浆的方法护壁排渣 继续钻进成孔 旋转钻机成孔按泥浆循环的程序有正 反循环回转之分 二 钻孔 正循环 特点 排查能力弱 不适于深孔和大直径桩工艺成熟 施工简便 操作方便 反循环 特点 提高排查能力 提高钻孔效率钻杆拆卸麻烦 钻渣大时易赌塞 正循环回转钻机成孔工艺原理图 由空心钻杆内部通入泥浆或高压水 从钻杆底部喷出 携带钻下的土渣沿孔壁向上流动 由孔口将土渣带出流入泥浆池 反循环回转钻机成孔工艺原理图 反循环工艺的泥浆上流的速度较高 能携带较大的土渣 正循环笼式钻头 正循环笼式钻头 笼式钻头 钻杆 钻杆 三翼空心单尖钻头 反循环三翼空心单尖钻头 反循环三翼空心单尖钻头 反循环牙轮钻头 全叶式螺旋钻成孔法钻孔时利用电动机带动钻杆转动 使钻头螺旋叶片旋转削土 土块随叶片上升排出孔外成孔 螺旋钻 螺旋钻 螺旋钻 潜水钻机钻孔法利用密封电机 变速机构带动钻头在水中旋转削土 并在端部喷出高速水流冲刷土体 以水力排渣 由于旋转钻进成孔的施工方法受到机具和动力的限制 适用于较细 软的土层 如各种塑性状态的粘性土 砂土 夹少量粒径小于l00 200mm的砂卵石土层 在软岩中也可使用 潜水钻 潜水钻 钻扩桩 挤扩桩 支盘桩 旋挖钻进法 2 冲击钻进成孔利用钻锥 重为10 35kN 不断地提锥 落锥反复冲击孔底土层 把土层中泥砂 石块挤向四壁或打成碎渣 钻渣悬浮于泥浆中 利用掏渣筒取出 重复上述过程冲击钻进成孔 适用于含有漂卵石 大块石的土层及岩层 也能用于其他土层 成孔深度一般不宜大于50m 3 冲抓钻进成孔利用冲抓锥张开的锥瓣向下冲击切入土石中 收紧锥瓣将土石抓入锥中 提升出孔外卸去土石 然后再向孔内冲击抓土 如此循环钻进的成孔方法 适用于较松或紧密粘性土 砂性土及夹有碎卵石的砂砾土层 成孔深度一般小于30m 冲抓钻进成孔 2 钻孔注意事项在钻孔过程中应防止坍孔 孔形扭歪或孔斜 钻孔漏水 钻杆折断 甚至把钻头埋住或掉进孔内等事故 注意事项 1 在钻孔过程中 始终要保持孔内外既定的水位差和泥浆浓度 以起到护壁固壁作用 防止坍孔 2 在钻孔过程中 应根据土质等情况控制钻进速度 调整泥浆稠度 以防止坍孔及钻孔偏斜 卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发生 3 钻孔宜一气呵成 不宜中途停钻以避免坍孔 若坍孔严重应回填重钻 4 钻孔过程中应加强对桩位 成孔情况的检查工作 终孔时应对桩位 孔径 形状 深度 倾斜度及孔底土质等情况进行检验 合格后立即清孔 吊放钢筋笼 灌注混凝土 清孔目的除去孔底沉淀的钻渣和泥浆 以保证灌注的钢筋混凝土质量 保证桩的承载力 清孔方法1 抽浆清孔用空气吸泥机吸出含钻渣的泥浆而达到清孔 适用于孔壁不易坍塌的各种钻孔方法的柱桩和摩擦桩 一般用反循环钻机 空气吸泥机 水力吸泥机或真空吸泥泵等进行 三 清孔及吊装钢筋笼骨架 空气吸泥机清孔 真空吸泥泵清孔 清孔方法2 掏渣清孔3 换浆清孔4 喷射清孔法5 砂浆置换清孔法清孔时应注意的事项不论采用何种清孔方法 在清孔排渣时 必须注意保持孔内水头 防止坍孔 无论采用何种方法清孔 清孔后应从孔底提出泥浆试样 进行性能指标试验 试验结果应符合规定 灌注水下混凝土前 孔底沉淀土厚度应符合规定 不得用加深钻孔深度的方式代替清孔 钻 挖孔成孔质量标准 注 清孔后的泥浆指标 是从桩孔的顶 中 底部分别取样检验的平均值 本项指标的测定 限指大直径桩或有特定要求的钻孔桩 钢筋吊放安装钻孔桩的钢筋应按设计要求预先焊成钢筋骨架 长桩骨架宜分段制作 分段长度应根据吊装条件确定 应确保不变形 接头应错开 整体或分段就位 骨架顶端应设置吊环 吊入钻孔 吊放时应避免骨架碰撞孔壁 并保证骨架外混凝土保护层厚度 应随时校正骨架位置 在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块 其间距竖向为2m 横向圆周不得少于4处 钢筋骨架达到设计标高后 即将骨架牢固定位于孔口 立即灌注混凝土 钢筋笼绑扎 钢筋笼安放 四 钻孔质量标准 1 灌注方法及有关器具灌注方法设备导管隔水栓漏斗与储料槽 五 灌注水下混凝土 储料槽 导管 2 对混凝土材料的要求混凝土的配合比按设计强度的混凝土标号提高20 进行设计 混凝土应有必要的流动性 宜在180 220mm范围内每m3混凝土用量不少于350kg 水灰比宜用0 5 0 6 并可适当提高含砂率 宜采用40 50 使混凝土有较好的和易性 为防卡管 石料尽可能用卵石 适宜粒径为5 30mm 最大粒径不应超过40mm 3 混凝土浇筑 为了随时掌握钻孔内混凝土顶面的实际高度 可用测绳和测深锤直接测定 测深锤一般用锥形锤 锤底直径15cm左右 高20cm 质量为5kg 外壳可用钢板焊制 内装铁砂配重后密封 为保证灌注桩成桩后的质量 现在可用超声波法等进行无损检测 4 灌注水下混凝土注意事项灌注水下混凝土的搅拌机能力 应能满足桩孔在规定时间内灌注完毕 灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间 若估计灌注时间长于首批混凝土初凝时间 则应掺入缓凝剂 混凝土拌和物应有良好的和易性 在运输和灌注过程中应无显著离析 泌水现象 混凝土拌和物运至灌注地点时 应检查其均匀性和坍落度等 如不符合要求 应进行第二次拌和 二次拌和后仍不符合要求时 不得使用 首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度 1 0m 和填充导管底部的需要 首批混凝土拌和物下落后 混凝土应连续灌注 在灌注过程中 导管的埋置深度宜控制在2 6m 在灌注过程中 应经常测探井孔内混凝土面的位置 及时地调整导管埋深 为防止钢筋骨架上浮 当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时 应降低混凝土的灌注速度 当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时 提升导管 使其底口高于骨架底部2m以上 即可恢复正常灌注速度 灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度 一般为0 5 1 0m 以保证混凝土强度 多余部分接桩前必须凿除 残余桩头应无松散层 在灌注将近结束时 应核对混凝土的灌人数量 以确定所测混凝土的灌注高度是否正确 2 4水中桩基础的施工 浅水中桩基础施工围堰法可设便桥 不通航河道可设横跨全河的便桥 深水中桩基础的施工1 围堰法施工过程2 吊箱法吊箱悬吊在水中 用于基桩的施工定位及承台混凝土的灌注模板 施工过程 3 套箱法先完成桩身施工 然后安装套箱 浇封底混凝土 进行承台施工 当施工在水下进行时 需要修建围堰 以便为工人提供干燥的工作环境 利用板桩围成一个箱 再利用混凝土封底 防止外侧的水渗入 再将箱内的水用抽水泵吸干 利用如图所示的定位装置对钻孔灌注桩进行精确定位 然后再进行钻孔和灌注桩的施工 明石海峡桥承台施工 黄石长江大桥主桥墩采用28m直径双壁钢围堰加16根直径3m钻孔灌注桩基础 具有较高的防船舶撞击能力 子单元3挖孔灌注桩施工 3 3排水 3 1开挖桩孔 3 2护壁和支撑 3 4吊装钢筋骨架及灌注混凝土 挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水 且较密实的土层或风化岩层 桩的直径 或边长 不宜小于1 4m 孔深一般不宜超过20m 若孔内产生的空气污染物超过规定的浓度限值时 必须采用通风措施 方可采用人工挖孔施工 每一桩孔开挖 提升出土 排水 支撑 立模板 吊装钢筋骨架 灌注混凝土等作业都应事先准备好 紧密配合 人工挖孔灌注桩 适用范围 土质较好 地下水位较低的粘土 亚粘土 含少量砂卵石的粘土层等 构造要求 1400 3500mm 最大3500mm 扩底 1 3 3 0d 最大4500mm 护壁厚度 支护方法 现浇砼 喷射砼 波纹钢模板工具式护壁 人工挖孔桩 UK英国 1 0 3 0m 0 6 0 9m 3 1开挖桩孔一般采用人工开挖 开挖之前应清除现场四周及山坡上悬石 浮土等 排除一切不安全的因素 做好孔口四周临时围护和排水设备 孔口应采取措施防止土石掉入孔内 并安排好排土提升设备 卷扬机或木绞车等 布置好弃土通道 必要时孔口应搭雨棚 挖孔过程中要随时检查桩孔尺寸和平面位置 防止误差 注意施工安全 下孔人员必须配带安全帽和安全绳 提取土渣的机具必须经常检查 孔深超过10m时 应经常检查孔内二氧化碳浓度 如超过0 3 应增加通风措施 孔内如用爆破施工 采用浅眼爆破法 严格控制炸药用量并在炮眼附近要加强支护 以防止震坍孔壁 孔深大于5m时 应采用电雷管引爆 爆破后应先通风排烟15min并经检查孔内无毒后施工人员方可下孔继续开挖 3 2护壁和支撑挖孔桩开挖过程中 开挖和护壁两个工序 必须连续作业 以确保孔壁不坍 应根据地质 水文条件 材料来源等情况因地制宜选择支撑及护壁方法 桩孔较深 土质较差 出水量较大或遇流砂等情况时 宜采用就地灌注混凝土护壁 每下挖1 2m灌注一次 随挖随支 护壁厚度一般采用0 15 0 20m 混凝土为C15 C20 必要时可配置少量的钢筋 也可采用下沉预制钢筋混凝土圆管护壁 如土质较松散而渗水量不大时 可考虑用木料作框架式支撑或在木框架后面铺架木板作支撑 1 就地灌注混凝土护壁 2 固定在护壁上供人上下用的钢筋 3 孔口围护 4 木框架支撑 5 支撑木板 满铺或间隔铺 6 木框架间支撑 7 不设支撑地段 3 3排水孔内如渗水量不大 可采用人工排水 渗水量较大 可用高扬程抽水机或将抽水机吊入孔内抽水 若同一墩台有几个桩孔同时施工 可以安排一孔超前开挖 使地下水集中在一孔排除 3 4吊装钢筋骨架及灌注桩身混凝土挖孔达到设计深度后 应进行孔底处理 做到孔底表面无松渣 泥 沉淀土以保证桩身混凝土与孔壁及孔底密贴 受力均匀 子单元4预制桩施工 4 3预制桩施工技术要求 4 1预制桩技术分析 4 2预制桩施工工艺 4 1预制桩技术分析 预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩 然后用沉桩设备将桩沉入 打 压 振 土中 钢筋混凝土预制桩 含预应力钢筋混凝土桩 施工速度快 适用于穿透中间层较软弱或夹有不厚的砂层 持力层埋置深度及变化不大 地下水位高 对噪声及挤土影响无严格限制的地区 预制桩的制作 起吊 运输 堆放 制作 方形桩 250 550mm 管桩 400 600mm 叠浇施工 4层30 砼 C30 min 0 8 桩顶一定范围内的箍筋应加密 并设置钢筋网片 4 1预制桩技术分析 起吊 要求 砼强度等级 75 吊点位置 符合设计 运输和堆放 要求 砼强度等级 100 宜采用随打随运 减少二次搬运 堆放层数 4层 垫木间距同吊点位置 且上下一致 正负弯矩相等原则 4 2预制桩施工工艺 4 2预制桩施工工艺 核心工艺流程 桩架就位 桩就位 桩尖对位 套桩帽 落锤 打桩 接桩 截桩 送桩 4 2预制桩沉桩 1 锤击沉桩 打入桩 是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中 打桩机具 桩锤 桩架 动力装置 桩锤 落锤 蒸汽锤 柴油锤 液压锤 振动锤 桩架 作用 悬吊桩锤 固定桩身 为桩锤导向 种类 按行走方式 滚筒式 轨道式 步履式 履带式高度确定 打桩施工 准备工作 三通一平材料机具打桩试验确定打桩顺序 4d时 履带式桩架 多功能桩架 打桩施工工艺 桩架就位 吊桩就位 检查桩垂直度 扣桩帽 打桩 打桩方法 重锤低击 打桩质量控制 满足贯入度及桩尖设计标高要求 桩位偏差在允许范围之内 接桩 焊接接桩 浆锚法 法兰接桩 打桩常见问题 桩顶 桩身破坏 打歪 滞桩 浮桩 对桩顶的冲击能量小 动量大 桩顶不易损坏 大部分能量用于克服桩身摩擦力与桩尖阻力 落距小 打桩速度快 效率高 另外 桩身反弹小 反弹张力波产生的拉应力不致使桩身被拉坏 2 静力压桩 是利用压桩机桩架自重和配重的静压力 将桩逐节压入土中 特点 节约钢筋 砼 降低造价 无噪音 无振动 对周围环境影响小 适用范围 软土地基 城市中心 建筑物密集处 精密工厂扩建等 压桩机械 机械式 液压式 施工方法 分段压入L 6m硫磺胶泥接桩 3 振动沉桩 是利用振动箱的振动力将桩沉入土中 原理 偏心块 力传桩 桩传土 土松 f 沉桩 适用范围 粘土 松散砂土 软土 更适合打钢板桩 4 水冲沉桩 用高压水冲刷桩尖部土壤 减小桩下沉阻力 全液压式静力压桩机压桩示意图 4 3预制桩施工技术要求 1 打桩质量要求 1 沉桩的质量主要是看能否满足贯入度或设计标高的要求 2 打入后桩的偏差是否在规定的范围内 2 静压桩质量控制 桩基施工总结 1 预制砼桩的制作 起吊 运输与堆放有哪些基本要求 2 桩锤有哪些类型 工程中如何选择锤重 3 简述打桩方法与质量控制标准 4 预制桩的沉桩方法有哪些 5 泥浆护壁钻孔灌注桩的泥浆有何作用 泥浆循环有哪两种方式 其效果如何 6 套管成孔灌注桩的施工流程如何 复打法应注意哪