第三章地基处理与桩基础.ppt

建筑工程施工技术 李鹏建筑信息系 第三章地基处理及桩基工程 3 1地基处理3 2预制桩施工3 3灌注桩施工3 4桩基检测与验收3 5地下连续墙施工3 6箱形基础施工 一 基底验收基槽 坑 挖至基底设计标高后 必须通知勘察 设计 监理 建设部门会同验槽 经处理合格后签证 再进行基础工程施工 这是确保工程质量的关键程序之一 验槽目的在于检查地基是否与勘察设计资料相符合 验槽主要靠经验观察为主 而对于基底以下的土层不可见部位 要辅以钎探 夯音配合完成 主要验槽方法有如下几种 1 观察验槽主要观察基槽基底和侧壁土质情况 土层构成及其走向 是否有异常现象 以判断是否达到设计要求的土层 由于地基土开挖后的情况复杂 变化多样 这里只将常见基槽观察的项目和内容进行简要说明 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 表1验槽观察内容 一 基底处理2 钎探钎探方法 将一定长度的钢钎打入槽底以下的土层内 根据每打入一定深度的锤击次数 间接的判断地基土质的情况 打钎分人工和机械两种方法 1 钢钎的规格和数量人工打钎时 钢钎用直径为22 25毫米的钢筋制成 钎头为尖锥状 钎长为1 8 2 0米 打钎用的锤重为3 6 4 5磅 举锤高度约50 70厘米 将钢钎垂直打入土中 并记录每打入土层30厘米的锤击数 机械打钎时 其锤重约10千克 锤的落距为50厘米 钢钎直径25毫米 长1 8米 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 钢钎基坑钎探示意图1重锤 2滑轮 3操纵绳 4三角架 5钢钎 6基坑底 一 基底验收 2 钎探 2 钎孔布置和钎探深度钎孔布置和深度表 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 一 基底验收 2 钎探 3 钎探记录和结果分析先绘制基槽平面图 在图上根据要求确定钎探点的平面位置 并依次编号制成钎探平面图 钎探时按钎探平面图标定的钎探点顺序进行 最后整理成钎探记录表 全部钎探完毕后 逐层的分析研究钎探记录 逐点进行比较 将锤击数显著过多或过少的钎孔在钎探平面图上做上记号 然后再在该部位进行重点检查 如有异常情况 要认真进行处理 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 钎探记录表 逐层的分析研究钎探记录 逐点进行比较 将锤击数显著过多或过少的钎孔在钎探平面图上做上记号 然后再在该部位进行重点检查 二 地基处理地基 基础 建筑物的全部重量最终都通过基础传递给地基 常用人工地基处理的方法有换土垫层法 重锤夯实法 强夯法 振冲法 砂桩挤密法 深层搅拌法 堆载预压 化学加固等 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 二 地基处理 一 换土垫层法 换填法 当建筑物基础下的地基比较软弱 不能满足上部荷载对地基的要求时 常用换土地基来处理 具体方法是挖去弱土 分层回填好土夯实 按回填材料不同分砂地基 碎 砂 石地基 灰土地基等 1 砂石地基此法可以提高地基承载力 减少沉降 加速软弱土排水固结 防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用 适于透水性强的软弱粘性土 但不适宜湿陷性黄土地基和不透水的粘性土地基 一般采用级配良好的4 6砂石 由深至浅 分层回填 并用环刀法进行质量检验 宽度及施工要点见课本47 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 二 地基处理 一 换土地基法 换填法 2 灰土地基将软土挖去 用一定体积比的石灰和粘性土拌和均匀 在最优含水量情况下分层回填夯实或压实而成的处理地基 课本48页一般采用均匀拌和的2 8或3 7灰土 控制好含水量和每层铺土厚度由深至浅 分层回填 用环刀法进行回填质量检验 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 二 地基处理 二 重锤夯实地基重锤夯实地基是用起重机械将重锤提升到一定高度后 利用自由下落时的冲击能来夯实地基的 适宜处理地下水位以上稍湿的粘性土 砂土 湿陷性黄土 杂填土等 施工要点 1 试夯确定夯锤重量 底面积 最后下沉量 遍数 总下沉量 落距等 2 每层铺土厚度以锤底直径为宜 一般铺设不少于两层 3 土以最佳含水量为准且夯扩面积比基础底面大300毫米以上 4 夯扩方法 对基坑或条形基础应一夯接一夯顺序进行 独基应先周边后中间进行 当底面不同高时应先深后浅 最后表面处理 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 二 地基处理 三 强夯地基利用起重机械将重锤 8 30T 吊起从高处 6 30M 自由落下 给地基以冲击力和振动 从而提高地基土的强度并降低其压缩性的一种有效的地基加固方法 适宜碎石土 砂土 粘性土 湿陷性黄土及填土地基的加固处理 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 二 地基处理 四 振冲地基又称振动水冲法 用起重机吊起振冲器 启动潜水电机带动偏心块 使振动器产生高频振动 同时起动水泵 通过喷嘴喷射高压水流 在边振边冲的共同作用下 将振动器沉到土中的预定深度 经清孔后 从地面向孔内逐段填入碎石 使其在振动作用下被挤密实 达到要求的密实度后即可提升振动器 如此反复直至地面 在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基 提高地基承载力 减少沉降 是一种快速 经济有效的加固方法 具体课本53页 第三章地基处理与桩基工程3 1地基处理 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 桩的作用是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 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 桩的分类 承台底高于地面 一般应用在桥梁 码头工程中 承台底低于地面 一般用于房屋建筑工程中 穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩 并将上部结构荷载直接传给桩端的坚硬土层 沉入软弱土层一定深度 将荷载传布到四周土中和桩端的土中 主要是靠桩身侧面与土之间的摩擦阻力承受荷载的桩 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 直接在设计桩位的上成孔 在孔内放置钢筋笼 后灌筑混凝土成桩 与预制桩相比 可节省钢材 可以预制也可以现浇 有钢管桩和宽翼工字形钢桩 钢桩的承载力较大 施工方便 但消耗钢材多 造价高 只在少数重点工程中使用 泥浆护壁灌筑桩 人工挖孔灌筑桩 应用较广 先钻孔后打入 打入桩 钢筋混凝土预制桩 制作方便 成桩速度快 桩身质量易于控制 承载力高等优点 能根据需要制成不同形状 尺寸的截面和长度 且不受地下水位影响 不存在泥浆排放问题 是最常用的一种桩型 混凝土预制桩断面主要有实心方桩和管桩两种常见形式 1 实心方桩 截面尺寸 一般200 200mm 600 600mm 桩身长度 限于桩架高度 现场预制桩的长度一般25 30m以内 限于运输条件 工厂预制桩 桩长一般不超过12m 否则应分节预制 然后在打桩过程中予以接长 接头不宜超过2个 优点 长度和截面可在一定范围内根据需要选择 由于在地面上预制 制作质量容易保证 承载能力高 耐久性好 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 材料要求 混凝土的强度等级不宜低于C30 30N mm2 采用静压法沉桩时 不宜低于C20 预应力混凝土桩的混凝土的强度等级不宜低于C40 主筋一般为4 8根 直径12 25mm 不宜小于 14 箍筋直径为6 8mm 间距不大于200mm 打入桩桩顶2 3d长度范围内箍筋应加密 并设置钢筋网片 预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm 桩尖处可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上 在密实砂和碎石类土中 可在桩尖处包以钢板桩靴 加强桩尖 施工工艺见课本 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 2 钢筋混凝土管桩混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产 桩径有 300 400 500mm等 每节长度8m 10m 12m不等 接桩时 接头数量不宜超过4个 管壁内设 12mm 22mm主筋10根 20根 外面绕以 6mm螺旋箍筋 多以C30混凝土制造 由于用离心法成型 混凝土中多余的水分由于离心力而甩出 故混凝土致密 强度高 抵抗地下水和其它腐蚀的性能好 混凝土管桩应达到设计强度100 后方可运到现场打桩 堆放层数不超过三层 底层管桩边缘应用楔形木块塞紧 以防滚动 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 一 预制桩的制作 运输和堆放1 桩的制作短桩一般在预制厂制作 长桩一般在施工现场露天预制 1 预制场地的地面要平整 夯实 并防止浸水沉陷 对于两个吊点以上的桩 现场预制时 要根据打桩顺序来确定桩尖的朝向 2 钢筋绑扎 钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊 主筋接头配置在同一截内的数量 当采用闪光对焊和电弧焊时 不得超过50 同一根钢筋两个接头的距离应大于30d 且不小于500mm 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 3 叠浇法浇筑混凝土叠浇预制时 桩与桩之间要做隔离层 可涂皂角 废机油 以保证起吊时不互相粘结 叠浇层数一般不超过四层 上层桩必须在下层桩的混凝土达到设计强度等级的30 以后 方可进行浇筑 预制桩的混凝土浇筑应由桩顶向桩尖连续浇筑 严禁中断 洒水养护不少于7天 预制桩制作质量还应符合下列规定 1 桩的表面应平整 密实 局部允许蜂窝和掉角 但总面积不得超过该桩表面全部面积的0 5 同时不得过分集中 2 收缩裂缝深度不得大于20mm 宽度不得大于0 25MM 横向裂缝长度不得超过0 5倍的边长 3 桩顶和桩尖处不得有蜂窝 麻面 裂缝和掉角 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 1 侧模板 2 隔离剂或隔离层 3 卡具 第一批浇筑桩 第二批浇筑桩 第三批浇筑桩 钢筋混凝土预制桩制作 混凝土浇筑 一 预制桩的制作 起吊 运输和堆放2 桩的起吊 运输 堆放钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度等级的70 方可起吊 达到设计强度等级的100 才能运输和打桩 桩在起吊时 必须做到平稳 避免冲击和振动 吊点应同时受力 且吊点位置应符合设计规定 如设计无规定时 绑扎点的数量及位置按桩长而定 应符合起吊弯矩最小的原则 可按下图所示的位置捆绑 桩的运输 打桩前 根据打桩顺序 把桩从制作处运到现场前以备打桩 运距较小时可用吊车运输或桩下垫滚筒牵引运输 当运距较大时 可采用平板拖车 场外运输 或轻轨平板车运输 场内运输 桩的堆放 课本57页 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 二 锤击沉桩施工 打桩利用桩锤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 它施工速度快 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 一 打桩机械打桩机械包括桩锤 桩架和动力装置三部分 1 桩锤 对桩施加冲击力 将桩打入土中 可选用落锤 汽锤 柴油锤和液压锤 2 桩架 支持桩身和桩锤 将桩吊到打桩位置 并在打入过程中引导桩的方向 保证桩锤沿着所要求的方向冲击 3 动力装置 包括驱动桩锤用的动力设施 如卷扬机 锅炉 空气压缩机和管道 绳索和滑轮等 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 落锤 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 构造简单 使用方便 能随意调整落锤高度 但生产效率低 桩身易损失 汽锤 是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 适用于各种桩的施工 柴油锤 利用燃油爆炸来推动活塞往返运动打桩 结构简单 使用方便 不需从外部供应能源 但在过软的土中由于贯入度过大 燃油不易爆发 往往桩锤反跳不起来 会使工作循环中断 液压锤 一种新型打桩设备 它是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱 往返实现锤击作用 将桩沉入土中 液压锤不排出任何废气 无噪音 冲击频率高 并适合水下打桩 是理想的冲击式打桩设备 但构造复杂 造价高 1 桩锤 落锤 导杆式柴油锤工作原理图 2 桩架根据桩锤的类型 桩的长度和施工条件等因素选择和确定桩架 桩架高度 桩长 桩帽厚度 桩锤高度 滑轮组高 1 2m 起锤工作余地 常用的桩架形式有 滚筒式桩架 多功能桩架 履带式桩架 1 滚筒式桩架 行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动 优点 结构简单 制作容易 但在转弯 调头方面不够灵活 操作人员较多 2 多功能桩架 可旋转 倾斜 沿轨道行走 轨道式桩架的机动性和适应性很大 可做360度旋转 导架可以伸缩和倾斜 依靠底座下的铁轮在轨道上行走 这种桩架可适用于各种预制桩和灌筑桩施工 缺点是机构庞大 现场组装和拆迁比较麻烦 3 履带式桩架 比多功能桩架灵活 以履带起重机为底盘 增加导杆和斜撑组成 移动方便 比多功能桩架更灵活 可用于各种预制桩和灌筑桩施工 履带式桩架1一桩锤 2一桩帽 3一桩 4一立柱 5一斜撑 6一车体 桩帽及衬垫材料为了提高打桩的效率和精度 保护桩锤和防止桩顶损坏 应在桩顶加设桩帽 并根据桩锤 桩帽的类型 桩型 地质条件和施工条件等因素 合理选择衬垫材料 桩帽上部垫材为锤垫 常用橡木 桦木等硬木 桩帽下部与桩顶间的垫材为桩垫 常用草垫 麻布片等 送桩器桩顶标高低于地表时 要将桩打入至设计标高 成为送桩 送桩器一般用钢管制成 有较高的强度和刚度 易于打入和拔出 二 锤击沉桩施工 打桩 一 打桩机械 二 打桩准备工作1 处理障碍物 平整场地打桩前应对现场周围 一般10米以内 的建筑物作全面检查 如有危房或构筑物 必须预以加固 不然由于打桩振动 可造成倒塌 在建筑物基线以外4 6m范围内的整个区域或桩机进出场地及移动路线上 应作适当平整压实 并做适当坡度 保证场地排水良好 2 材料 机具的准备 接通水电源3 进行打桩试验沉桩前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验 用以了解桩的贯入度 持力层强度 桩的承载力 以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 4 确定打桩顺序打桩时 由于桩对土体的挤密作用 先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变位或被垂直挤拔造成浮桩 而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度 造成土体隆起和挤压 截桩过大 常用的打桩顺序一般有下面几种 自两侧向中间打逐排打设自中间向四周打自中间向两侧打 为减少挤土影响 确定沉桩顺序的原则应入下 20字方针 a 从中间向四周沉设 由中及外 b 从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设 由近及远 c 先沉设入土深度深的桩 由深及浅 d 先沉设断面大的桩 由大及小 e 先沉设长度大的桩 由长及短 5 抄平放线 定桩位 设标尺打桩现场附近需设置不少于2个水准点 检查桩位偏差和入土深度 根据建筑物的轴线控制桩 按设计图纸要求定出桩基础轴线 偏差值应 20mm 和每个桩位 偏差值应 10mm 打桩准备工作 1 处理障碍物 平整场地 2 材料 机具的准备 接通水电源 3 进行打桩试验 4 确定打桩顺序 5 抄平放线 定桩位 设标尺 二 锤击沉桩施工 打桩 一 打桩机械 二 打桩准备工作 三 打桩桩机就位 桩起吊对位插桩 打桩 接桩 打桩 送桩 检查验收 处理桩头 桩机移位进行下一桩的施工桩机就位 应对准桩位 保证垂直 稳定 确保在施工中不发生倾斜 移动 对位插桩 就位后 将桩锤和桩帽吊起 然后吊桩并送至导杆内 垂直对准桩位缓缓送下插入土中 桩尖插入桩位后 先用落距较小的轻捶1 2次 桩入土一定深度 再调整桩捶 桩帽 桩垫及打桩机导杆 使之与打入方向成一直线 并使桩稳定 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 打桩打桩时应 重锤低击 打桩开始时 锤的落距应较小 待桩入土至一定深度且稳定后 再按要求的落距锤击 这样桩尖不易产生偏移 打桩过程中 应经常用线锤或水平尺检查桩的垂直度 偏差超过1 必须及时纠正 以免把桩打歪 如撞锤回弹过大 说明桩锤太轻 无法使桩下沉 应更换重的撞锤 如贯入度骤减 表明桩尖碰到障碍 应减小锤距 加快锤击 若还有此现象 则停机查明原因 若贯入度骤增 锤击时桩弯曲 振动 表明桩身可能破坏 或有空洞 打桩入土速度应均匀 锤击间歇的时间不要过长 对于打斜的桩 应将桩拔出 查明原因 排除故障 用砂石填孔后 重新插入施打 若把桩有困难 同设计单位研究处理 或在原桩位附近补打一桩 某工地600预制桩被挤断的照片 一个承台六根桩 有四 五根桩断掉 打的时候收锤无问题 锤第二根桩挤断第一根 锤第三根挤断第二根桩 打入预制桩第一节桩体 接桩混凝土预制桩 一般要分节制作 在现场接桩 分节沉入 一般混凝土预制桩接头不宜超过2个 预应力管桩接头不宜超过4个 常用接头方式有焊接接桩 法兰接桩 桩端部有法兰盘 接桩时用螺栓连接 施工简单 速度快 适用于管桩 但耗钢量大 打入预制桩 电焊接桩 送桩在打桩时 若要使桩顶打入土中一定深度 则需设置送桩 送桩的中心线应与桩身吻合一致方能进行送桩 如用硬木制作 其桩顶损坏部分应修剪平整后再用 送桩器桩顶标高低于地表时 要将桩打入至设计标高 称为送桩 送桩器一般用钢管制成 有较高的强度和刚度 易于打入和拔出 打入预制桩 末节桩体 桩头的处理1 空心管桩打完后桩尖以上1 1 5m范围内的空心部分立即用细石混凝土填实 其余部分用细砂填实 2 在打完各种预制桩开挖基坑时 按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去 截桩头时不能破坏桩身 要保证桩身的主筋伸入承台 长度应符合设计要求 3 当桩顶标高在设计标高以下时 在桩位上挖成喇叭口 凿掉桩头混凝土 剥出主筋并焊接接长至设计要求长度 与承台钢筋绑扎在一起 用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身 如 定位 起吊 打桩 接桩 桩头爆裂 环氧树脂补桩 桩上的裂缝 二 锤击沉桩施工 打桩 一 打桩机械 二 打桩准备工作 三 打桩 四 打桩施工常见问题的分析打桩的施工工艺要求已如上所述 但在实际施工中 常会发生打坏 打歪 打不下等问题 发生这些问题的原因是复杂的 有工艺和操作上的原因 有桩的制作质量上的原因 也有土层变化复杂等原因 因此 发生这些问题时 必须具体分析 具体处理 必要时 应与设计单位共同研究解决 下面介绍的常遇到的几个问题 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 1 桩顶破碎打桩时 桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力 如果桩顶钢筋网片配置不当 混凝土保护层过厚 桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎 在沉桩工艺方面 若桩垫材料选择不当 厚度不足 桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎 2 桩身被打断制作时 桩身有较大的弯曲凸肚 局部混凝土强度不足 在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物 增大锤击距离 反复过度冲击等都可能引起桩身断裂 可加钢箍用螺栓拉紧后焊固补救 3 桩身位移 扭转或倾斜桩尖四棱锥制作偏差大 桩接头破坏 桩架倾斜 桩身与桩帽 桩锤不在同一垂线上以及桩尖遇岩石等都会引起桩身位移 扭转或倾斜 偏差过大 应拔出移位再打 障碍物不深 可挖出回填后再打 锤击沉桩的不良影响 打桩对周围环境的影响 除震动 噪音外 还有土体的变形 位移和形成超静孔隙水压力 它使土体原来所处的平衡状态破坏 对周围原有的建筑物和地下设施带来不良影响 轻则使建筑物的粉刷脱落 墙体和地坪开裂 重则使圈梁和过梁变形 门窗启闭困难 它还会使临近的地下管线破损和断裂 甚至中断使用 还能使临近的路基变形 影响交通安全等 如附近有生产车间和大型设备基础 它亦可能使车间跨度发生变化 基础被推移 因而影响正常的生产 静力压桩 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 三 静力压桩借助专用桩架的自重和桩架上的压重 通过卷扬机牵引滑轮组或液压系统施加压力在桩顶 桩在自重和静压力作用下被逐节压入土中的 优点 无振动 无噪声 施工应力小 可减少振动对地基和相邻建筑物的影响 桩顶不易损坏 沉桩精度高 节省材料 降低成本 适用于 在软土 淤泥质土中沉桩 以及有防振要求的建筑物附近施工 施工程序 测量定位 桩机就位 吊桩插桩 桩身对中调直 静力压桩 接桩 再压桩 终止压桩 切割桩头 第三章地基处理与桩基工程3 2预制桩施工 静力压桩机 灌注桩 直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔 在孔内安放钢筋 灌注混凝土而成的桩 与预制桩相比 灌注桩具有桩长和直径变化自如 不需要接桩和截桩 节约钢材 振动小 噪声小 对周围环境和邻近建筑物影响小等特点 但成桩工艺复杂 工艺要求严格 灌注桩按成孔方法分为钻孔灌注桩 人工挖孔灌注桩 套管成孔灌注桩 爆扩成孔灌注桩等 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 一 钻孔灌注桩钻孔灌注桩是用机械钻孔 后浇注混凝土而成孔的方法 可分为 泥浆护壁成孔灌注桩和干作业成孔两种 一 泥浆护壁成孔灌注桩 湿作业成孔 利用泥浆护壁 钻孔时通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔 而后吊放钢筋笼 水下灌注混凝土成桩 能够解决孔壁塌落 钻机磨损以及沉渣过多等问题 适用于有地下水和无地下水的土层 施工工艺流程 测定桩位 埋设护筒 制备泥浆 成孔 清孔 安放钢筋骨架 浇筑水下混凝土 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 1 测定桩位2 埋设护筒钻孔前 在现场放线定位 按桩位挖去桩孔表层土 并埋设护筒 护筒是用厚4 8mm钢板制成的圆筒 其内径比钻头直径大100 200mm 顶面高出地面0 4 0 6m 上部设1 2个溢浆孔 护筒的作用是固定桩孔位置 保护孔口 防止地面水流入 维持孔内水压力 防止塌孔 成孔时引导钻头的方向 3 泥浆制备在钻孔过程中 向孔中注入相对密度为1 1 1 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 注 在粘土和粉质粘土中成孔时 可注入清水 以原土造浆 在其他土层中成孔 泥浆可选用高塑性 Ip 17 的粘土或膨润土制备 4 成孔 1 钻孔机械 全叶螺旋钻孔机 回转钻孔机 潜水钻机 钻扩机 全套管钻机 全叶螺旋钻孔机 用于地下水位以上的粘土 粉土 中密以上的砂土或人工填土土层的成孔 成孔孔径为300mm 800mm 钻孔深度8 12m 配有多种钻头 以适应不同的土层 1一电动机 2一变速器 3一钻杆 4一托架 5一钻头 6一立柱 7一斜撑 8一钢管 9一钻头接头 10一刀板 11一定心尖 回转钻孔机由机械动力传动 配以笼头式钻头 在泥浆护壁条件下 慢速钻进排渣成孔 设备性能可靠 噪音振动小 钻进效率高 钻孔质量好 该机的最大钻孔直径可达2 5m 钻进深度可达50 100m 适用于碎石类土 砂土 粘性土 粉土 强风化岩 软质与硬质岩层等多种地质条件 回旋钻机1 座盘 斜撑 塔架 电机 卷扬机 塔架 转盘 8 钻杆 9 泥浆输送管 10 钻头 潜水钻机适用于粘性土 粘土 淤泥 淤泥质土 砂土等 不宜用于碎石土层 这种钻机以潜水电动机作动力 工作时动力装置潜在孔底 耗用动力小 钻孔效率高 钻架对场地承载力要求低 缺点是 钻孔时采用泥浆护壁 易造成现场泥泞 采用反循环钻孔时 如土体中有较大石块 则容易卡管 1一钻头 2 潜水钻机 3 电缆 4一护筒5 水管 6一滚轮 7一钻杆 8一电缆盘 9一卷扬机 10一10kN卷扬机 11一电表 12一起动开关 4 成孔 以回转钻机为例回旋钻机是由动力装置带动钻机的回旋装置转动 并带动带有钻头的钻杆转动 由钻头切削土壤 切削形成的土渣 通过泥浆循环排出桩孔 排渣有正循环排渣和反循环排渣两种方式 正循环排渣法 泥浆泵往空心钻杆内部注入高压水泥浆由钻头底部强力喷出 泥浆与切削的碎泥渣混合后 携带泥土沿孔壁向上流动 从护筒的溢流孔排出 进入泥浆池沉淀 沉淀后进入下一个循环 反循环排渣法 泥浆从沉淀池中流出 经过钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔 冷却钻头 携带钻下的土渣由钻杆内部返回地面 进入沉淀池 经过沉淀进入下一个循环 a 正循环b 反循环1一钻头 2一泥浆循环方向 3一沉淀池 4一泥浆池 5一泥浆泵 6一砂石泵 7一水阀 8一钻杆 9一钻机回旋装置 在护筒上拉十字线 使钻机的钻头对准桩的中心线 等钻机对准后往护筒里放水 采用泥浆护壁进行钻孔 5 清孔即清除孔底沉渣 淤泥浮土 以减少桩基的沉降量 提高承载能力 对于土质较好不易坍塌的桩孔 可用空气吸泥机清孔 使管内形成强大高压气流向上涌 同时不断地补足清水 被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出 直至喷出清水为止 对于稳定性较差的孔壁 应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣 清孔后的泥浆相对密度应控制在1 15 1 25 清空后立即安放钢筋笼 浇筑混凝土 灌注桩钢筋冷挤压连接 6 浇注水下混凝土泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的 故称为浇筑水下混凝土 水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级 必须具备良好的和易性 配合比应通过试验确定 水下混凝土浇筑常用导管法 浇筑时 先将导管内及漏斗灌满混凝土 然后剪断悬吊隔水栓的钢丝 混凝土在自重作用下迅速排出球塞进入水中 初次装入混凝土量要保证导管下端一次埋入混凝土面以下0 8m以上 隔水栓 球塞 用来隔开混凝土与泥浆 或水 可用木球或混凝土圆柱塞等 其直径宜比导管内径小20 25mm 用3 5mm厚的橡胶圈密封 其直径宜比导管内径大5 6mm 浇筑时 将导管吊起沉至孔底 使其下口距地基面约300mm 往导管中放隔水栓 隔水栓用绳子或铁丝吊挂 向导管内灌一定量混凝土 并尽快剪断吊绳 混凝土靠自重推动球塞下落 冲向基底 并向四周扩散 球塞被推出管后 混凝土包围住导管下部 形成混凝土堆 这时可把导管再下降至基底100 200mm处 使导管下部能有更多的部分埋入首批浇筑的混凝土中 不断地将混凝土通过承料漏斗浇入导管内 管外混凝土面不断被挤压上升 随着管外混凝土面的上升 相应地逐渐提升导管至浇筑完毕 视频注意 1 导管应缓缓提升 每次200mm左右 务必保证导管下端埋人混凝土中的深度满足要求 导管最小埋置深度不能小于1m 适宜的埋置深度为2 4m 但也不宜过深 以免造成堵管 2 混凝土浇筑应连续进行 不得中断 混凝土浇筑的最终标高应比设计标高高出0 5m 导管一般用无缝钢管制作 直径为200 300mm 每节长度为2 3m 最下一节为脚管 长度不小于4m 各节管用法兰盘和螺栓连接 导管使用前应试拼装 过球和进行封闭水压试验 不漏水者方可使用 提升导管 浇筑混凝土 排出泥浆 正循环 泥浆护壁成孔灌注桩 反循环 泥浆护壁成孔灌注桩 视频 桩头混凝土取样 截桩头 一 钻孔灌注桩钻孔灌注桩是用机械钻孔 后浇注混凝土而成孔的方法 可分为 泥浆护壁成孔灌注桩和干作业成孔两种 二 干作业成孔灌注桩课本64页成孔时若无地下水或地下水很小 基本上不影响工程施工时 称为干作业成孔 主要适用于北方地区和地下水位低的土层 施工工艺流程 场地清理 测量放线定桩位 桩机就位 钻孔取土 成孔 清除孔底沉渣 成孔质量检查验收 吊放钢筋笼 浇筑孔内混凝土 干作业成孔一般采用螺旋钻成孔 还可采用机扩法扩底 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 履带式螺旋钻机1一上底盘 2一下底盘 3一回转滚轮 4一行车滚轮 5一钢丝滑轮 6一回转轴 7一行车油缸 8一支架 演示 干作业成孔一般采用螺旋钻成孔 为了确保成桩后的质量 施工中应注意以下几点 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孔径扩大及增多孔底虚土 发现钻杆摇晃 移动 偏斜或难以钻进时 应提钻检查 排除地下障碍物 避免桩孔偏斜和钻具损坏 钻进过程中 应随时清理孔口粘土 遇到地下水 塌孔 缩孔等异常情况 应停止钻孔 同有关单位研究处理 钻头进入硬土层时 易造成钻孔偏斜 可提起钻头上下反复扫钻几次 以便削去硬土 若纠正无效 可在孔中局部回填粘土至偏孔处0 5m以上 再重新钻进 成孔达到设计深度后 应保护好孔口 按规定验收 并做好施工记录 孔底虚土尽可能清除干净 可采用夯锤夯击孔底虚土或进行压力注水泥浆处理 然后快吊放钢筋笼 并浇筑混凝土 混凝土应分层浇筑 每层高度不大于1 5m 一 钻孔灌注桩钻孔灌注桩是用机械钻孔 后浇注混凝土而成孔的方法 可分为 泥浆护壁成孔灌注桩和干作业成孔两种 二 人工挖孔灌注桩在井圈护壁的保护下 采用人工挖掘方法成孔 放置钢筋笼 浇筑混凝土而成的桩基础 它由承台 桩身和扩大头组成 穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上 思考 有了机械可以挖孔了 什么情况下采用人工挖孔 适用范围 大直径桩 优点 桩身直径大 承载能力高 可在孔内直接检查成孔质量 观察地质土质变化情况 桩底清孔彻底 干净 易保证混凝土质量 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 二 人工挖孔灌注桩 一 人工挖孔桩的施工机具1 电动葫芦或手动卷扬机 提土桶及三脚支架 2 潜水泵 用于抽出孔中积水 3 鼓风机和输风管 用于向桩孔中强制送人新鲜空气 4 镐 锹等挖土工具 若遇坚硬土层还应配风镐 5 照明灯 对讲机等 二 一般构造要求课本65页桩直径 般为800 2000mm 最大直径可达3500mm 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 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 二 人工挖孔灌注桩 三 施工工艺采用现浇混凝土护壁时人工挖孔桩的施工工艺过程如下 1 测定桩位 放线 2 开挖土方 分段开挖 每段高度取决于土壁的直立能力 一般为0 5 1 0m 挖土顺序先中间 后周边 3 支撑护壁模板 浇注护壁混凝土课本65页图片模板高度一般为1m 护壁厚度不宜小于100mm 且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100 150mm 上下节护壁可用长为1m左右钢筋拉结 每节护壁均应在当日连续施工完毕 上下节护壁搭接长度不小于50mm 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 二 人工挖孔灌注桩 三 施工工艺采用现浇混凝土护壁时人工挖孔桩的施工工艺过程如下 1 测定桩位 放线 2 开挖土方 3 支护壁模板 浇注护壁混凝土4 挖土图片设备就位 开挖下一节桩身土方 清孔 拆除上一节护壁混凝土模板 支第二节模板 浇注第二节护壁混凝土 依次循环作业 直至挖到设计要求的深度并按设计进行扩底 5 桩孔验收 清理虚土 安放钢筋笼 浇筑桩身混凝土 孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土 当混凝土浇至钢筋的底面设计标高时再安放钢筋笼 继续浇筑桩身混凝土 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 监理下桩底检查 业主会同设计院验桩持力层 桩底持力层岩样 设计院与甲方 监理验桩 确定终孔 钢筋绑扎完毕 超声波安装完毕 砼浇筑 桩基检测开展 超声波检测 浇筑完成后的桩 钻孔抽出来的芯样 芯样比较完整 密实性较好 桩底与岩石粘结较好 属一类桩 人工挖孔必须制定好安全措施 1 施工人员进入孔内必须戴安全帽 孔内有人作业时 孔上必须有人监督防护 2 孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井 使用的电动葫芦 吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置 不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下 电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力 3 每日开工前必须检测井下的有毒有害气体 并有足够的安全防护措施 桩孔开挖深度超过10m时 应有专门向井下送风的设备 4 护壁应高出地面200 300mm 以防杂物滚入孔内 孔周围要设0 8m高的护栏 5 孔内照明要用12V以下的安全灯或安全矿灯 使用的电器必须有严格的接地 接零和漏电保护器 如潜水泵等 哈尔滨一工地2工人挖灌注桩被埋 不少工人围在出事桩口等待工友的消息 一 钻孔灌注桩二 人工挖孔灌注桩三 套管成孔灌注桩 沉管灌注桩 利用锤击打桩设备或振动沉桩设备 将带有钢筋混凝土桩尖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 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 利用锤击设备沉管 拔管成桩 称为锤击沉管灌注桩 利用振动沉管 拔管成桩 称为振动沉管灌注桩 沉管桩对周围环境有噪音 振动 挤压等影响 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 锤击沉管灌注桩 振动沉管灌注桩 三 套管成孔灌注桩 沉管灌注桩 一 锤击沉管灌注桩利用锤击式桩锤将带有桩尖的钢管沉人土中形成桩孔 然后放入钢筋笼 浇筑混凝土 最后拔出钢管 形成所需的灌注桩 适用于一般粘性土 淤泥质土 砂土和人工填土地基 但不能在密实的砂砾石 漂石层中使用 锤击沉管灌注桩常采用单打法 复打法等施工工艺 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 沉管灌注桩桩靴 桩尖 a 活瓣桩尖 b 桩靴1一桩管 2一锁轴 3一活瓣 4 桩靴 施工流程 定位埋设混凝土预制桩尖 桩机就位 锤击沉管 灌注混凝土 边拔管 边锤击 边继续灌注混凝土 中间吊放钢筋笼 成桩 单打法复打法 课本67页 第二段 复打法在第一次单打将混凝土浇筑到桩顶设计标高后 清除桩管外壁上污泥和孔周围地面上的浮土 立即在原桩位上再次安放桩尖 进行第二次沉管 使第一次未凝固的混凝土向四周挤压密实 将桩径扩大 然后第二次浇筑混凝土成桩 一般在下列情况下应用 1 设计要求扩大桩的直径 增加桩的承载力 减少桩的数量 减少承台面积等 2 施工中处理工程问题和质量事故 例如怀疑或发现有缩径 吊脚 夹泥等缺陷或持力层起伏不平 个别桩由于桩管长度所限达不到设计规定的进入持力层深度 以致使贯入度不符合要求 作为补救措施而采用复打法 锤击沉管灌注桩施工要点桩尖与桩管接口处应垫麻 或草绳 垫圈 以防地下水渗入管内和作缓冲层 沉管时先用低锤锤击 观察无偏移后 才正常施打 拔管前 应先锤击或振动套管 在测得混凝土确已流出套管时方可拔管 桩管内混凝土尽量填满 拔管时要均匀 保持连续密锤轻击 并控制拔管速度 一般土层以不大于1m min为宜 在管底未拔到桩顶设计标高前 倒打或轻击不得中断 注意使管内的混凝土保持略高于地面 并保持到全管拔出为止 三 套管成孔灌注桩 沉管灌注桩 一 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 但不能在密实的砂砾石 漂石层中使用 二 振动沉管灌注桩利用振动桩锤 又称激振器 将桩管沉入土中 然后灌注混凝土而成 这种灌注桩与锤击沉管灌注桩相比 更适合于稍密及中密的砂土地基施工 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 振动沉管灌注桩 动画演示 沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法 课本68页1 颈缩指桩身的局部直径小于设计要求的现象 原因 当在淤泥和软土层沉管时 由于受挤压的土壁产生空隙水压 拔管后便挤向新灌注的混凝土 桩局部范围受挤压形成颈缩 当拔管过快或混凝土拌和物和易性差时 周围淤泥质土趁机填充过来 也会形成颈缩 动画演示处理方法 拔管时应保持管内混凝土面高于地面 使之具有足够的扩散压力 混凝土坍落度应控制在50 70mm 拔管时应采用复打法 并严格控制拔管的速度 2 断桩指桩身局部分离或断裂 更为严重的是一段桩没有混凝土 原因 桩距离太近 相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度 已形成的桩受挤压而断裂 检查 在浅层 2 3m 可用重锤敲击桩头侧面 如断桩会感到浮振 深层检测可采用超声波检测或开挖检查 一经发现 先拔出断桩 将孔清理后 略增大面积或加铁箍连接 再重新浇混凝土补做桩身 处理方法 施工时 合理控制桩间中心距离 合理确定打桩顺序和行车路线 减少对新灌注混凝土桩的影响 采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60 设计强度后 再进行下根桩的施工 3 吊脚桩 桩尖隔空 进水 进泥沙 指桩底部混凝土隔空或松软 没有落实到孔底地基土层上的现象 原因 预制桩尖质量差 强度不足 沉管时被打坏而挤入桩管内 或由于桩尖活瓣受土压力 拔管至一定高度才张开 使得混凝土下落 造成桩脚不密实 形成松软层 处理方法 可将桩管拔出 修复改正桩靴活瓣 或将桩管与桩靴接合处用草绳 麻袋垫紧后 用砂回填桩孔后重新沉桩动画演示 一 钻孔灌注桩二 人工挖孔灌注桩三 套管成孔灌注桩 沉管灌注桩 四 爆破成孔灌注桩课本68页原理 先在桩位形成导孔 再埋炸药引爆扩孔 后放置钢筋浇注混凝土而形成的桩 施工工艺 成孔 检查修理桩孔 安放炸药包 注入压爆混凝土 引爆 检查扩大头 安放钢筋笼 浇注桩身混凝土 成桩养护动画演示 第三章地基处理与桩基工程3 3灌注桩施工 冲击钻成孔冲击钻机通过机架 卷扬机把带刃的重钻头 冲锤 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钻头形式有十字形 工字形 人字形等 一般十字形钻头 掏渣采用抽筒 用以掏取孔内岩屑和石渣 也可进入稀软土 流砂 松散土层排土和修平孔壁 抽筒为底部设有活门的钢筒 由钢绳牵引向下运动时 活门被泥浆顶开 孔底泥浆进入抽筒 提升时自动关闭 往复数次 抽筒内就装满了含大量钻渣的稠泥浆 即可提出孔口 倒入排渣沟 冲孔前应埋设钢护筒 并准备好护壁材料 冲击钻机1滑轮 2主杆 3拉索 4斜撑 5卷扬机 6垫木7钻头 冲击成孔 冲抓锥成孔冲抓锥锥头上有一重铁块和活动抓片 通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度 下落时松开卷筒刹车 抓片张开 锥头便自由下落冲入土中 然后开动卷扬机提升锥头 这时抓片闭合抓土 冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣 依次循环成孔 冲抓锥成孔施工过程 护筒安装要求