《建筑桩基工程》PPT课件.ppt

建筑施工技术 第五章桩基础工程 主讲 胡莉萍 建筑施工技术 第一节预制桩施工 建筑施工技术 本节要点 桩的制作 运输和堆放沉桩的机械设备沉桩工艺 建筑施工技术 第一节预制桩施工 一 桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上 以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题 二 桩的分类1 按承台位置的高低分 高承台桩基础 低承台桩基础 建筑施工技术 第一节预制桩施工 2 按承载性质不同可分为 端承桩 摩擦桩3 按桩身的材料不同可分为 钢筋混凝土桩 钢桩 木桩 砂石桩 灰土桩4 按桩的使用功能分 竖向抗压桩 竖向抗拔桩 水平荷载桩 复合受力桩 建筑施工技术 第一节预制桩施工 5 按桩直径大小分 小直径桩d 250mm 中等直径桩250mm d 800mm 大直径桩d 800mm6 按成孔方法分 非挤土桩 部分挤土桩 挤土桩7 按制作工艺分 预制桩 灌筑桩8 按截面形式分 方形截面桩 圆形空心桩 建筑施工技术 第一节预制桩施工 一 桩的制作 运输和堆放 一 桩的制作 图5 1 建筑施工技术 第一节预制桩施工 钢筋混凝土预制桩多数在施工现场预制 多用叠浇法施工 重叠法间隔施工 建筑施工技术 第一节预制桩施工 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 钢筋混凝土预制桩的混凝土强度等级不宜低于C30 桩身配筋与沉桩方法有关 桩顶布置钢筋网片 钢筋网片间距50mm 钢筋保护层厚度不得小于35mm 建筑施工技术 第一节预制桩施工 二 桩的运输当运距不大时 可用起重机吊运或在桩下垫以滚筒 用卷扬机拖拉 运距较大时 可采用平板拖车运输 经过搬运的桩要进行质量检查 混凝土预制桩达到设计强度的70 方可起吊 达到100 方可运输 三 桩的堆放桩堆放时 地面必须平整 坚实 垫木间距应与吊点位置相同 各层垫木应位于同一垂直线上 最下层垫木应适当加宽 堆放层数不宜超过4层 不同规格的桩应分开堆放 建筑施工技术 第一节预制桩施工 二 沉桩机械设备打桩设备包括桩锤 桩架和动力装置三个部分 一 桩锤作用 对桩施加冲击力 将桩打入土中 类型 落锤 单动汽锤 双动汽锤 柴油锤 液压锤 建筑施工技术 第一节预制桩施工 1 落锤 利用卷扬机提升 以脱钩装置或松开卷扬机刹车使其坠落到桩头上 逐渐将桩打入土中 落锤重量为5 20KN 适用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩 落锤 建筑施工技术 第一节预制桩施工 2 单动汽锤 单动汽锤的冲击部分为汽缸 活塞是固定于桩顶上的 动力为蒸气 其工作过程和原理是 将锤固定于桩顶上 用软管连接锅炉阀门 引蒸气入汽缸活塞上部空间 因蒸气压力推动而升起汽缸 当升到顶端位置时 停止供汽并排出汽体 汽锤则借自重下落到桩顶上击桩 如此反复循环进行 逐渐把桩打入土中 单动汽锤 建筑施工技术 第一节预制桩施工 3 双动汽锤 双动汽锤的冲击部分为活塞 动力是蒸汽 汽缸是固定在桩顶上不动的 而汽锤是在汽缸内 由蒸汽推动而上下运动 双动汽锤 建筑施工技术 第一节预制桩施工 双动汽锤的工作过程和原理是 先将桩锤固定在桩顶上 然后将蒸汽由汽锤的汽缸调节阀进入活塞下部 由蒸汽的推动而升起活塞 当升到最上部时 调节阀在压差的作用下自动改变位置 蒸汽即改变方向而进入活塞上部 下部汽体则同时排出 如此反复循环进行而逐渐把桩打入土中 建筑施工技术 第一节预制桩施工 4 柴油锤 柴油锤是以柴油为燃料 利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力 将锤抬起 然后自由落下冲击桩顶 同时汽缸中空气压缩 温度骤增 喷嘴喷油 柴油在汽缸内自行燃烧爆发 使汽缸上抛 落下时又击桩进入下一循环 如此反复循环进行 把桩打入土中 建筑施工技术 第一节预制桩施工 根据冲击部分的不同 柴油锤可分为导杆式 活塞式和管式三大类 导杆式柴油锤的冲击部分是沿导杆上下运动的汽缸 筒式柴油锤的冲击部分则是往复运动的活塞 导杆式柴油锤 筒式柴油锤 1 活塞 2 汽缸 建筑施工技术 第一节预制桩施工 5 液压锤目前城市环境保护日益提高的情况下 我国研制出新型低噪音 无油烟 能耗省的打桩锤 液压锤 它是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱 令其往返实现夯击作用 将桩沉入土中 建筑施工技术 第一节预制桩施工 二 桩架1 桩架作用是支持桩身和桩锤 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 建筑施工技术 第一节预制桩施工 2 桩架的选择选择桩架时 应考虑桩锤的类型 桩的长度和施工条件等因素 桩架的高度由桩的长度 桩锤高度 桩帽厚度及所用滑轮组的高度来确定 此外 还应留1 3m的高度做为桩锤的伸缩余地 桩架高度 桩长 桩锤高度 桩帽高度 滑轮组高度 1 2m 的起锤工作余地 建筑施工技术 第一节预制桩施工 3 常用的桩架形式有以下三种 滚筒式桩架 行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动 优点是结构比较简单 制作容易 但在平面转弯 调头方面不够灵活 操作人员较多 适用于预制桩和灌筑桩施工 滚筒式桩架 建筑施工技术 第一节预制桩施工 多功能桩架 多功能桩架的机动性和适应性很大 在水平方向可做3600旋转 导架可以伸缩和前后倾斜 底座下装有铁轮 底盘在轨道上行走 这种桩架可适用于各种预制桩和灌筑桩施工 多功能桩架 建筑施工技术 第一节预制桩施工 履带式桩架 以履带起重机为底盘 增加导杆和斜撑组成 用以打桩 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 建筑施工技术 第一节预制桩施工 三 动力装置动力装置包括卷扬机 锅炉 空气压缩机和管道 绳索和滑轮等 打桩机的动力装置 主要根据所选的桩锤性质而定 选用蒸汽锤则需配备蒸汽锅炉 用压缩空气来驱动 则需考虑电动机的或内燃机的空气压缩机 用电源作动力 则应考虑变压器容量和位置 电缆规格及长度 现场供电情况等 建筑施工技术 第一节预制桩施工 三 沉桩工艺 一 锤击法沉桩锤击法是利用桩锤的冲击力克服土体对桩的阻力 使桩沉到预定深度或达到持力层 这是最常用的一种沉桩方法 1 打桩准备 建筑施工技术 第一节预制桩施工 做沉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 根据地质勘探钻孔资料 选择桩位以能代表工程所处的地质条件 打试桩时 要做好详细的施工记录 画出各土层深度 打入各土层的锤击次数 最后精确的测量贯入度 贯入度是指每锤击一次桩的入土深度 建筑施工技术 第一节预制桩施工 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 所以 群桩施工时 为了保证质量和进度 防止周围建筑物破坏 打桩前根据桩的密集程度 桩的规格 长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序 建筑施工技术 第一节预制桩施工 常用的打桩顺序一般有下面几种 自两侧向中间打图 a 逐排打设图 b 自中间向四周打图 c 自中间向两侧打图 d 建筑施工技术 第一节预制桩施工 为减少挤土影响 确定沉桩顺序的原则应入下 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 建筑施工技术 第一节预制桩施工 3 设置水准点打桩现场附近需设置不少于2个水准点 在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度 4 垫木 桩帽和送桩桩锤与桩帽之间应放置垫木 以减轻桩锤对桩帽的直接冲击 垫木下为桩帽 桩帽由扁钢焊成 其内孔尺寸视桩截面而定 在打桩时 若要使桩顶打入土中一定深度 则需设置送桩 建筑施工技术 第一节预制桩施工 5 设置标尺及其它打桩前 设置标尺 以观测 控制桩的入土深度 应认真处理高空 地上和地下障碍物 如地下管线 旧有基础 树木杂草等 此外打桩前应对现场周围 一般10米以内 的建筑物作全面检查 如有危房或危险构筑物 必须预以加固 不然由于打桩振动 可造成倒塌 建筑施工技术 第一节预制桩施工 2 沉桩工艺 1 打桩打桩开始时 应先采用小的落距 0 5 0 8m 作轻的锤击 使桩正常沉入土中约1 2m后 经检查桩尖不发生偏移 再逐渐增大落距至规定高度 继续锤击 直至把桩打到设计要求的深度 打桩有 轻锤高击 和 重锤低击 两种方式 建筑施工技术 第一节预制桩施工 轻锤高击 所得的动量小 而桩锤对桩头的冲击力大 因而回弹也大 桩头容易损坏大部分能量均消耗在桩锤的回弹上 故桩难以入土 相反 重锤低击 所得的动量大 而桩锤对桩头的冲击力小 因而回弹也小 桩头不易被打碎 大部分能量都可以用来克服桩身与土壤的摩阻力和桩尖的阻力 故桩很快入土 此外 又由于重锤低击的落距小 因而可提高锤击频率 打桩效率也高 正因为桩锤频率较高 对于较密实的土层 如砂土或粘性土也能较容易地穿过 所以打桩宜采用 重锤低击 建筑施工技术 第一节预制桩施工 贯入度是指每锤击一次桩的入土深度 贯入度一般是指最后贯入度 即施工中最后10击桩的平均入土深度 贯入度的大小应通过合格的试桩或试打数根桩后确定 它是打桩质量标准的重要控制指标 最后贯入度的测量应在下列正常条件下进行 桩顶没有破坏 锤击没有偏心 锤的落距符合规定 桩帽与弹性垫层正常 建筑施工技术 第一节预制桩施工 2 接桩当桩的长度较大时 由于桩架高度以及制作运输等条件限制 往往需要分段制作和运输 沉桩时 分段之间就需要接头 桩的接头应有足够的强度 能传递轴向力 弯矩和剪力 接桩方法有 法兰连接 角钢连接及浆锚法 前二者适用于各类土层 后者适用于软土层 建筑施工技术 第一节预制桩施工 焊接法连接如图为焊接法接桩节点构造 建筑施工技术 第一节预制桩施工 浆锚法用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩工艺 称为浆锚法 如右图所示 建筑施工技术 第一节预制桩施工 3 打桩的质量控制 4 打桩记录 建筑施工技术 第一节预制桩施工 二 其它沉桩方法1 振动法2 水冲沉桩法3 钻孔击法4 静力压桩法 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 建筑施工技术 本节要点 灌注桩施工准备灌注桩施工工艺 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 灌注桩又叫现浇桩 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 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 一 灌注桩的施工准备 一 定桩位和确定成孔顺序 1 机械钻孔灌注桩 干作业成孔灌注桩等 成孔时对土没有挤密作用 一般按现场条件和桩机行走最方便的原则确定成孔顺序 2 冲孔灌注桩 振动灌注桩 爆扩桩等 成孔时对土有挤密作用和振动影响 一般可结合现场施工条件 间隔成孔 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 二 制作钢筋笼 三 混凝土配制石子粒径要求 卵石不宜大于50mm 碎石不宜大于40mm 配筋的桩不宜大于30mm 石子最大粒径不得大于钢筋净距的1 3 坍落度要求 水下灌注的混凝土宜为16 22cm 干作业成孔的混凝土宜为8 10cm 套管成孔的混凝土宜为6 8cm 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 二 灌注桩的施工工艺 一 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁 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 水下灌注混凝土而成桩 泥浆的作用是护壁 携砂排土 切土润滑 冷却钻头等 其中以护壁为主 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程如下 1 测定桩位平整清理好施工场地后 设置桩基轴线定位点和水准点 根据桩位平面布置施工图 定出每根桩的位置 并做好标志 施工前 桩位要检查复核 以防被外界因素影响而造成偏移 2 埋设护筒 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 2 埋设护筒护筒的作用是 固定桩孔位置 防止地面水流入 保护孔口 增高桩孔内水压力 防止塌孔 成孔时引导钻头方向 护筒用4 8mm厚钢板制成 内径比钻头直径大100 200mm 顶面高出地面0 4 0 6m 上部开1一2个溢浆孔 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 3 泥浆制备泥浆制备应根据土质条件确定 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 泥浆可选用高塑性的粘土或膨润土制备 为了提高泥浆质量可加入外掺料 如增重剂 增粘剂 分散剂等 施工中废弃的泥浆 泥渣应按环保的有关规定处理 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 4 成孔方法 回转钻成孔 按排渣方式不同分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 正循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土 由泥浆泵往钻杆输进泥浆 泥浆沿孔壁上升 从孔口溢浆孔溢出流人泥浆池 经沉淀处理返回循环池 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 反循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土 利用泵吸 气举 喷射等措施抽吸循环护壁泥浆 挟带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外的成孔方法 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 潜水钻成孔潜水钻同样使用泥浆护壁成孔 其出碴方式也分为正循环和反循环两种 潜水钻正循环是利用泥浆泵将泥浆压人空心钻杆并通过中空的电动机和钻头等射入孔底 然后携带着钻头切削下的钻渣在钻孔中上浮 由溢浆孔溢出 进入泥浆沉淀池 经沉淀处理后返回循环池 潜水钻反循环有泵吸法 泵举法和气举法三种 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 冲击钻成孔冲孔是用冲击钻机把带钻刃的重钻头 又称冲锤 提高 靠自由下落的冲击力来削切岩层 排出碎渣成孔 冲击钻机有钻杆式和钢丝绳式两种 钻杆式所钻孔径较小 效率低 应用较少 钢丝绳式钻孔直径大 有800mm 1000mm 1200mm几种 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 抓孔抓孔即用冲抓锥成孔机将冲抓锥斗提升到一定高度 锥斗内有压重铁块和活动抓片 松开卷扬机刹车时 抓片张开 钻头便以自由落体冲入土中 然后开动卷扬机提升钻头 这时抓片闭合抓土 冲抓锥整体被提升到地面上将土渣卸去 如此循环抓孔 该法成孔直径为450 600mm 成孔深度10m左右 适用于有坚硬夹杂物的粘土 砂卵石土和碎石类土 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 5 清孔当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后 应立即进行清孔 目的是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量 提高承载能力 确保桩基质量 清孔方法有真空吸泥渣法 射水抽渣法 换浆法和掏渣法 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 6 吊放钢筋笼清孔后应立即安放钢筋笼 浇混凝土 钢筋笼一般都在工地制作 制作时要求主筋环向均匀布置 箍筋直径及间距 主筋保护层 加劲箍的间距等均应符合设计要求 分段制作的钢筋笼 其接头采用焊接且应符合施工及验收规范的规定 吊放钢筋笼时应保持垂直 缓缓放人 防止碰撞孔壁 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 7 水下浇筑混凝土常用导管法 混凝土强度等级不低于C20 坍落度为18 22cm 其浇筑方法见右图 水下灌筑混凝土 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 8 常见工程质量事故及处理方法泥浆护壁成孔灌注桩施工时常易发生孔壁坍塌 斜孔 孔底隔层 夹泥 流砂等工程问题 水下混凝土浇筑属隐弊工程 旦发生质量事故难以观察和补救 所以应严格遵守操作规程 在有经验的工程技术人员指导下认真施工 并做好隐弊工程记录 以确保工程质量 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 二 干作业成孔灌注桩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 1 螺旋钻成孔灌注桩施工工艺螺旋钻孔机由主机 滑轮组 螺旋钻杆 钻头 滑动支架 出土装置等组成 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 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 全叶螺旋钻孔机 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 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 三 沉管灌注桩施工又叫套管成孔灌注桩沉管灌注桩是目前采用较为广泛的一种灌注桩 依据使用桩锤和成桩工艺不同 分为锤击沉管灌注桩 振动沉管灌注桩 静压沉管灌注桩 振动冲击沉管灌注桩和沉管夯扩灌注桩等 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 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带有桩尖的钢管沉人土中 造成桩孔 然后放人钢筋笼 浇筑混凝土 最后拔出钢管 形成所需的灌注桩 沉管桩对周围环境有噪音 振动 挤压等影响 沉管灌注桩施工过程 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 1 锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩的机械设备由桩管 桩锤 桩架 卷扬机滑轮组 行走机构组成 锤击沉管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 它的施工程序一般为 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 中间插入吊放钢筋笼 成桩 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 施工时 用桩架吊起钢桩管 对准埋好的预制钢筋混凝土桩尖 钢筋混凝土桩尖 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 桩管与桩尖连接处要垫以麻袋 草绳 以防地下水渗入管内 缓缓放下桩管 套人桩尖压进土中 桩管上端扣上桩帽 检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上 桩管垂直度偏差 0 5 时即可锤击沉管 先用低锤轻击 观察无偏移后再正常施打 直至符合设计要求的沉桩标高 并检查管内有无泥浆或进水 即可浇筑混凝土 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 复打法是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 复打法有全复打 半复打和局部复打之分 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 2 振动沉管灌注桩施工振动沉管灌注桩是利用振动桩锤 又称激振器 振动冲击锤将桩管沉人土中 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砂土地基施工 振动沉管灌注桩和振动冲击沉管桩的施工工艺完全相同 只是前者用振动锤沉桩 后者用振动带冲击的桩锤沉桩 建筑施工技术 第二节灌注桩施工 1 滑轮组 2 激振器 3 漏斗 4 桩管 5 前拉索 6 遮蓬 7 滚筒 8 枕木 9 架顶 10 架身顶段 11