管桩特点介绍与管桩施工简介.ppt

管桩特点介绍与管桩施工 中石油国际储备库施工现场 一 概述 1 桩基础桩基础是深基础中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 2 桩的作用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 3 管桩的发展 我国的管桩在二十世纪九十年代初才开始开发利用 主要是采用日本和苏联的技术经验 这说明我国的管桩起步较晚 且使用的区域有限 主要是江 浙 沪 广东沿海经济发达的地区 但随着经济的迅速发展 广西的管桩开发和利用发展迅猛 后来居上 管桩的生产和技术也日臻完善 现在 广西建筑基础工程使用预应力混凝土管桩已形成了大力推广的局面 二 桩的分类 1 按受力情况分类 端承桩 是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩 上部结构荷载主要由岩层阻力承受 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可作参考 摩擦桩 完全设置在软弱土层中 将软弱土层挤密实 以提高土的密实度和承载能力 上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受 施工时以控制桩尖设计标高为主 贯入度可作参考 端承桩与摩擦桩 a 端承桩 b 摩擦桩 1 桩 2 承台 3 上部结构 2 按施工方法分类 预制桩根据沉入土中的方法 可分打入桩 水冲沉桩 振动沉桩和静力压桩等 灌注桩是在桩位处成孔 然后放入钢筋骨架 再浇筑混凝土而成的桩 灌注桩按成孔方法不同 有钻孔灌注桩 挖孔灌注桩 冲孔灌注桩 沉管灌注桩等 预制管桩 1 预应力混凝土管桩生产流程 2 管桩的构成 3 管桩的适用范围 管桩的适用范围1 预应力高强混凝土管桩 代号PHC 预应力混凝土管桩 代号PC 适用于工业与民用建筑的基础 铁路 公路与桥梁 港口 水利 市政 构筑物等工程的基础设计也可使用 2 预应力混凝土薄壁管桩 代号PTC 适用于工业与民用建筑的基础 3 PHC桩 PC桩适用于抗震设防烈度不大于7度的地区 若使用于抗震设防烈度较高的地区 则需另行验算 4 PTC桩适用于抗震设防烈度小于7度的地区 抗震设防烈度为7度的地区需另行验算 PTC桩不得用于抗震设防烈度大于7度的地区 5 当基础工程的环境 地质条件对管桩有侵蚀性时 应采取有效的技术措施 6 管桩主要考虑承受竖向荷载 4 常用管桩规格 型号及其应用承载力 管桩分PC桩和PHC桩 广东 广西几乎全是PHC桩 管桩按外径分为300mm 400mm 500mm 600mm和700mm 800mm 1000mm 1200mm 1300mm 1400mm等规格 建筑中的常用管桩规格为300mm 400mm 500mm和600mm 管桩按混凝土有效预压应力值分为A型 AB型 B型和C型 其有效预压应力值分别为4MPa 6MPa 8MPa和10MPa 重要工程都要选用AB型或B型桩 静压用桩广东大部分选用厚壁的AB型桩 今后A型桩逐步少用 常用管桩承载力一览表 四 管桩基础的主要施工方法 1 锤击法 柴油锤 液压锤 2 静压法 抱压式液压压桩机顶压式液压压桩机抱压顶压联合式液压压桩机抱压振动液压压桩机 3 引孔打 压 法 4 钻孔植桩法 5 中掘法 直径 600 筒式柴油锤管桩施工 筒式柴油锤管桩施工 简介 柴油打桩机由柴油桩锤和桩架两部分组成 桩架有专用的 也有利用挖掘机或起重机上的长臂吊杆加装龙门架改装而成 柴油桩锤按其动作特点分导杆式和筒式两种 导杆桩锤冲击体为气缸 它构造简单 但打桩能量小 筒式桩锤冲击为活塞 打击能量大 施工效率高 是目前使用较广泛的一种打桩设备 下面以筒式桩锤为例介绍柴油桩锤的工作原理 滚管式打桩机 导杆式打桩机 步履式打桩机 三点支撑履带式打桩机 柴油锤 广东生产的柴油锤和液压锤 液压锤 特大型液压锤 带消音罩 一 柴油锤的工作原理 1 喷柴油 压缩空气上活塞落下撞击燃油杠 使燃油泵将一定量的柴油锤通过喷油咀喷至下活塞冲击面上 当上活塞继续下落经过吸排气口时 就开始压缩气缸内的空气 逐渐增大的空气压力将下活塞和桩帽紧密地压在桩头上 2 柴油桩锤系列利用冲击部分自由下落的冲击能量和柴油燃烧爆炸的能量使桩下沉 它实质上是一个单杠而冲程柴油发动机 如图 当活塞1在下行而触及油泵压块7时 就开始向锤座5的中央球槽中喷油 活塞继续下行至关闭吸排气4时 空气被压缩 这是喷油与压缩过程 如图所示 此后活塞下行 直到冲击锤座5 产生强大的冲击力 使桩下沉 与此同时 喷入球槽中的柴油 在高温高压空气的作用下雾化 并着火燃烧 如图所示 燃烧爆炸力一边将活塞向上推 一边对锤座产生压力 一 柴油锤的工作原理 3 当活塞上行到越过吸排气口4时 废气排于缸外 如图所示 缸内废气排出 但活塞还要惯性上行 于是新鲜空气又被吸入 如图所示 当活塞重新下行时 自由缸内新鲜空气被向缸外扫出一部分 如图所示 直到活塞下行至如图所式情况 至此完成一个工作循环4 扫气上活塞继续向上升起 使气缸内产生负压 新鲜空气通过吸排气口被吸入 并彻底将废气扫出 燃油泵的压油杠杆被释放恢复原位 燃油泵重新吸入柴油 一 柴油锤的工作原理 返回 a 喷油和压缩b 冲击c 爆炸d 排气e 吸气f 活塞下行并排气1活塞2柴油箱3气缸4吸排气5锤尾6喷油泵7油泵操纵压块 返回 二 打桩机具 一 桩帽及垫层的设置应符合下列要求 1 桩帽应有足够的强度 刚度和耐打性 2 桩帽宜做成圆筒型 套桩头用的筒体深度宜取350至400mm 内径应比管桩外径大20至30mm 3 打桩时桩帽与桩头之间应设置弹性衬垫 衬垫可采用麻袋 硬纸板 水泥纸袋 胶合板等材料制作 衬垫厚度应均匀且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm 在打桩期间应经常检查 及时更换或补充 4 桩帽和桩锤之间应用坚纹硬木或盘圆层叠的钢丝绳作 锤垫 其厚度宜取150至200mm 二 送桩器及衬垫设置应符合下列规定 1 送桩器宜做成圆筒形 并应有足够的强度 刚度和耐打性 送桩器长度应满足送桩浓度的要求 2 送桩器上下两端面应平整 且与送桩器中心轴线相垂直 3 送桩器下端面应开孔 使管桩内腔与外界连通 4 送桩器应与管桩匹配 套筒式送桩器下端的套筒深度宜取250至350mm 内径应比管桩外径大20至30mm 插销式送桩器下端的插销长度宜取200至300mm 外径应比管桩内径小20至30mm 对于内孔存有余浆的管桩 不宜采用插销式送桩器 5 送桩作业时 送桩器与管桩桩头之间应设置1至2层麻袋或硬纸板作衬垫 二 打桩机具 三 打桩施工守则 一 桩锤没有完全在桩头上放置可靠 以及各项规定的准备和检查尚未结束之前 绝对不准启动桩锤 下活塞向下伸出时 不准启动桩锤 防止损坏半圆环和连接法兰或下汽缸 二 桩锤脱离桩架导轨或停放垫木上时不准启动桩锤 以防事故发生 防止偏打桩 应在桩的轴心线和桩的中心线 尽可能重合保证桩头受力均匀 避免发生事故 如果偏心打桩会引起桩锤受偏心冲击作用摆动 引起下汽缸破裂或变形 此外如果是混凝土桩可能会折断 对防止这种现象 可使用带导向的桩帽 三 要了解施工工地土质 避免追锤现象 严格按以下操作规格是避免追锤的有效途径 自沉送桩过后 不要急着挂挡施工 要用起落架钩起上活塞上升到一定高度 使其自由落下 以其自重空挡打击 如此反复操作 然后观察桩的入土情况 当其贯入度少于1 7m时方可挂历挡操作 但追锤现象是由地质情况引起的 所以 施工的具体操作还要视实地土质情况灵活操作 才能有效地避免追锤现象 四 如果桩锤的上活塞连续打击10次 桩的沉量少于2厘米 必须立即停止 三 打桩施工守则 五 打桩时如果发现桩的贯入量变少 应随时注意上活塞是否反跳过高 应及时调节油量或停车 六 桩锤工作时就保证气缸内无异物 以免发生事故 三 打桩施工守则 七 必须经常检查桩锤导向板和起落架导向块的连接螺栓 保证其按规定锁紧 八 停车时必须使燃油泵处于空档位置 为防止意外 换桩后或送桩时 先用空档打1 2次 确保其间锤不发生爆炸 活塞不连续运动 即表示油泵不漏油 时 才可加挡正常工作 九 拖桩时要用轮胎垫底 三 打桩施工守则 四 管桩的施打 一 管桩的施打应符合下列规定 1 第一节管桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于0 5 并宜用长条水准尺或其他测量仪器校正 必要时 宜拔出重插 2 管桩施打过程中 桩锤 桩帽和桩身的中心线应重合 当桩身倾斜率超过0 8 时 应找出原因并设法纠正 当桩尖进入硬土层后 严禁用动桩架等强行回扳的方法纠偏 四 管桩的施打 二 遇下列情况之一应暂停打桩 并及时与设计 监理等有关人员研究处理 贯入度突变 桩头混凝土剥落 破碎 桩身突然倾斜 跑位 地面明显隆起 邻桩上浮或位移过大 总锤击数超过本规程以下规定值 PHC桩总锤击数不宜超过2500 最后1m沉桩锤击数不宜超过300 桩身回弹曲线不规则 锤击管桩施工流程图 管桩桩位放样 桩位放样后的现场 吊桩入位 校正垂直度 锤击沉桩 导向箍 安装导向箍 接桩就位中 接桩就位 接头电焊 不送桩收锤 送桩收锤 切割机截桩头 桩头插筋 预应力管桩质量控制要点 1 施工前成品桩应按选定的标准图或设计制作图 对其外观质量进行检验 有否桩身合缝漏浆 露筋 表面裂缝 端板平整度及坡口高度 桩端空洞 对接桩用焊条 沉桩等材料和设备进行检验 2 施工过程打入 静压 深度 停锤 沉桩阻力 控制标准及桩身 架 垂直度检查 接桩质量 接桩间歇时间及桩顶完整状况 每米进尺锤击数 沉桩阻力 最后1m锤击数 沉桩动阻力 最后三阵贯入度及桩尖标高等 3 施工后通过桩孔照明直观检查沉桩后桩身质量及焊接质量 桩位偏差 桩顶标高 贯入度 低应变动测 静载荷试验 案例1 锤击沉桩浮桩分析及处理措施 某高层建筑桩基础 按先开挖基坑后打桩的顺序施工 基坑深6 2m 采用 500mmPHC桩273根 桩中心距有3 5d和3 8d两种 d为桩径 单桩竖向承载力设计值为2400Kn 用两台柴油桩机 D62锤 自边缘向中央顺序施打 收锤贯入度为30mm 10击 场地地质情况 上部为第系砂质黏土 含较多粉细砂和少量粗砾砂 N 6 4 46 9击 层厚12 3m 25 3m 下部为强风化层4 5m左右 施工开始即进行浮桩观测 至第10天共观测37根桩 其中上浮40mm以上者16根 上浮100mm以上者9根 最大上浮量达180mm 至施打完毕 共观测210根桩 六 案例分析一 浮桩原因分析 1 桩中心距较小 4d 且边缘向中央的沉桩顺序不合理 使后续沉桩时的侧向挤土余地不足 导致桩间土体上隆 带动先行沉入的邻桩上浮 特别是在深基坑中沉桩 由于边界受约束 没有充分的挤土余地 更易使桩上浮 2 地下水位以下含粉细砂和少理粗砂的砂质黏土 其骨架结构极易受振动作用破坏 而引起土中孔隙水压力升高 对桩产生较大的浮托力使其上浮 3 桩尖伸入的强风化岩层强度低 嵌固力不足 也是造成浮桩的原因 五 案例分析一 一 浮桩处理由静载试验结果可知 由于桩的上浮使其受荷后的沉降产生突变 突变发生后沉降仍不稳定 这是因为桩上浮后桩尖以下有空穴 但并非完全脱空 而是被水土挤占 为保证工程质量 对上浮量较大的桩必须进行处理 根据静载试验结果和经验 决定对上浮量超过40mm和尚未观测上浮的桩均进行复打处理 复打后又抽检了2根桩 其静载试验Q s曲线均平缓 总沉降量分别为15 84mm和12 45mm 符合要求 一 浮桩处理与控制 二 浮桩控制对于桩中心距小于4d的群桩 为避免或减小桩的上浮 可采取以下控制措施 1 宜采用自中央向边缘的沉桩顺序或分段沉没 2 预钻孔沉桩 钻孔宜较桩径小50mm 100mm 深度为桩长的1 3 1 2 3 设置袋装砂井或塑料排水板 限制打桩速度 以消除或减小孔隙水压力 4 设置隔振板桩或地下连续墙或防震沟等 5 采用开口桩尖 减小挤土的压力 一 浮桩处理与控制 静压桩机 一 静压桩机的来历及优点二 工作原理三 静压桩机的构造四 吊机构造五 液压系统工作原理六 桩机的操作 液压机是环保型桩工机械 该机能独立完成吊 压 拔桩作业 可压方桩与管桩 具有纵横何行走 360度回转 平台调平等功能 该机具有噪音低 无振动 无污染公害等优点 能连续作业 效率高 压桩力大 操作简单 维修方便 二 工作原理 液压压桩是利用缸体中油位在泵压下变化使活塞杆伸缩 并依托压桩机自重抵消桩入土时的摩擦阻力 利用抱桩器固定桩位然后重力压入 不产生冲击 入桩的反作用力随入桩深度的加大相应增大 依靠油泵变压入桩 桩机能自行行走 它利用桩机底部前后左右4只用轨道吊挂在机身上的船脚 每只船脚由油泵变压使两根活塞杆上下伸缩并沿轨道前后移动 使桩机在两个方向利用二对船脚而移动 桩机上2个驾驶室的操作人员分别负责吊桩 压桩及机身移动 三 静压桩机的构造 1 长船 长船行走小车 长船油缸总成等 2 短船 短船底座 短船油总成 短船行走小车等 3 平台 支腿油缸总成 立柱等 4 配重梁 配重支腿 配重铁等 5 立柱 龙门架 主压油缸总成 副压油缸总成等 6 夹桩器本体 夹桩油缸总成 夹桩板等 7 驾驭室等8 油泵 液压管路 液压阀 9 电气系统10 吊机 吊机液压系统 吊臂 变幅油缸总成 吊机构造 1 变幅机构造2 起升机构3 回转支承机构 五 液压系统工作原理 双泵工作制 分别由两套泵组成 油箱内的液压油进入油泵 油泵输出的液压油由溢流阀调定压力为23 17MPA 分别进入多路换向阀 三件多路阀之间在过桥油口并联 以满足压桩 平台升降时较大的流量需要 操作多路换向阀使液压油进入与其相连接的油缸 推动油缸动作 六 桩机的操作 1 准备工作A 接通380V三相电源至电箱B 起动动力电机 需空转动10分钟C 空运转时 检查电机是否有异常震动及噪声D 检查吸油滤油器上的压力表指针是否在绿色安全区 若出现异常立即停机检查 排除故障 E 起重机按照起重机操作规程 规范进行检查 检查结果均正常后 方可以操作多路换向阀进行工作 2 桩机的行走 转向及对位A 长船方向行走控制支腿顶升油缸顶升平台 使短船底座离地一定高度 控制长船行走油缸 使桩机能沿着长船方向前进或者后退 行走一次最大距离为3M 操纵四个支腿顶升油缸收缩活塞杆 使短船落地支承平台 长船离地 控制长船上行走油缸 使长船复位 重复第一次动作直到合适的位置为止 B 短船方向移动操纵四只支腿顶升油缸收缩活塞杆 使长船离地 同方向操纵短船上行走油缸的两操纵杆 使平台沿短船方向移动 短船方向一次移动最大距离0 6M 操纵四只支腿顶升油缸伸出活塞杆放下长船使其落地 同方向操纵短船行走油缸 使短船往相反的方向移动 重复移动操作 直到需要的位置为止 C 转向操作短船落地 长船离地 两只短船上行走油缸各伸出一半行程 注意 短船与支承底座在长方向上最好对齐 同时往相反方向操作控制短船上行走油缸 使平台转动 平台转向一次最大转角12度 操作支腿顶升油缸放下长船使短船离地 同时往相反方向操作控制短船上行走油缸 使短船与到承底座回到原来的位置 重复上述操作 直到合适的位置为止 D 对桩位桩机进入桩位后应使长船尽量着地 同时两个短船底座稍稍离地 协调操作控制四只支腿顶升油缸的操纵杆 观察平台是否处于水平位置 当桩位标点在夹桩器正方形孔的中心轴线上时 此时桩位对准 可以准备压桩 在对桩位的过程中尽量使平台重心降低不能过高顶升平台 以免造成危险 3 夹桩 压桩的操作操作主压桩油缸 使活塞杆伸出 注意 副压桩油缸的活塞杆不能伸出 夹压装置处于最低处 用起重机将预制桩吊入夹桩器正方形孔中间 将桩夹紧后复核桩尖是否对准桩位中心标点 压桩装置提升到最高处 操作夹桩油缸夹紧预制桩 观察夹桩油缸压力表压力值达到被夹的桩规定压力值时 桩的大小不同 所需夹桩力不同 将操纵杆退回中间位置 检查桩是否符合规定的垂直度要求 否则调整平台的位置 使桩的垂直度达到规定的要求 两根桩的接头按规定的要求焊接 操作主压桩操纵杆向下压桩 并注意压压力表的值 当两主压油缸压力不够时 控制副压油缸共同工作 当压桩油缸活塞杆行程接近1 8M或停止压桩时 夹桩油缸活塞杆收缩 松开所夹持的混凝土预制桩 重复压桩动作 注意 1 如果只用主压桩油缸 必需将副压桩油缸活塞杆全部缩回油缸 否则严禁只操纵主压桩油缸的操纵杆压桩 2 当压桩油缸活塞杆行程接近1 8M 或停止压桩时 须把卸荷阀手柄向前或向后扳动 使液压系统处于回油状态 再把控制主副压桩油缸换向阀手柄向后扳动 待压桩油缸压力表指针复回0位及整机的重量完全释放到地面上时 方可松开夹桩油缸 重复压桩动作 在对接桩焊接时特别要注意 1 用夹桩器的夹桩板将两根桩的接头部分夹紧2 先压桩一小行程3 松开桩 将夹紧装置移到最高位置将夹紧4 压桩 将桩接头部分送到地面上便于焊接的位置5 校正两根桩接头同圆心6 在圆周上均布三处点焊7 松开夹紧装置 平移到最高位置8 将桩夹紧 检查桩是否达到垂直度要求 否则调整平台 使桩达到达到规定的垂直度要求9 将两根桩的接头部分全部按规定的要求焊接好后 方可