第二章第一、二节混凝土预制桩施工

第二章 桩基础工程,深基础的类型桩基础（深基础中应用最多）墩基础地下连续墙沉井基础沉箱基础,一、桩的作用,1、作为基础使用,2、起护壁作用,第一节 概述,（a）端承桩；（b）摩擦桩；1桩；2承台；3上部结构 图21 桩基础,组成,若干根桩承台（承台梁）,二、桩的分类,1、按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土等2、按横向截面分： 方、圆、多边、三角、十字3、按竖向荷载方向分：抗压（较多）、抗拔4、按受力性质分： 摩擦桩、 端承桩、 抗拔（浮）桩5、按制作（施工）方法分： 预制桩、灌注桩,第二节 混凝土预制桩施工,预制钢筋混凝土桩类型,实心桩：一般为方形断面，截面尺寸200mm 200mm 500mm 500mm。,空心桩：一般为预应力管桩，离心成型，直径400 500，壁厚80100。,图2-2预应力管桩,图2-3 实心方桩,一、运输与堆放 1、桩的预制 管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作。 桩的长度主要取决于运输条件及桩架高度，一般不超过30m。如桩长超过30m，可将桩分成几段预制，在打桩过程中接桩。,制作要点：叠制4层，上下隔离，下层强度达30再制上层 钢筋接长用对焊，接头错开，桩尖用钢制。 混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护，养护时间不少于7d，所用混凝土强度等级不宜低于C30。 预应力管桩离心成型，节长810m，所用混凝土强度等级不宜低于C60 。,2、桩的接头形式 角钢帮焊接头、钢板对焊接头、钢法兰盘焊接头、硫磺胶泥浆锚接头。,3、起吊、运输防止损坏(1)混凝土强度： 起吊移位70设计强度 运输、起吊就位100设计强度(2)合理吊点：正负弯矩值相等则均小，见图24。(3)吊、运平稳，避免损坏： 运输过程中支点应与吊点位置一致，且随打随运，避免二次搬运。,4、堆放（见图24）,高度不超过四层。地面坚实、平整，垫长枕木。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。,图2-4预制桩吊点位置及堆放,二、锤击法沉桩的机械设备,锤击法沉桩也称打入法，是利用桩锤落到桩顶上的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。,桩锤对桩施加动力 桩架 支持桩身和桩锤，打桩过程中引导桩的导向 动力装置 施加动力的装置，包括起动桩锤用的 动力设施，如卷扬机、锅炉、空气压 缩机,（一）、桩锤, 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15KN，适用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩。 单动汽锤：动力源为蒸汽或压缩空气。上升耗能、自重下降，重2.513.5t，锤击次数6080次/分；适用于各种桩。,1、桩锤种类, 双动汽锤：双向耗能，效率高，0.71.13t； 锤击次数100120次/分；可打可拔；但移动 困难；适用于各种桩。, 柴油桩锤：桩锤实际是一台单缸二冲程柴油发动 机，不需另带动力设备，但污染大，噪音大；除 过硬，过软地基外可打各种桩；根据冲击部分的 不同分为导杆式、筒式两类。, 液压锤：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；低噪 声、无污染、频率高，贯入度大。, 类型选择：根据现场情况、机具设备条件及工作效率确定。 锤重选择：应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等选用。,用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，力求采用 “ 重锤轻击 ” 。如采用轻锤重击，锤击功能很大一部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头容易打碎。,2、桩锤选择的原则,（二）、桩架,具备三种功能,悬挂打桩锤、起吊预制桩,给打桩锤导向,能行走、转向,图2-5步履式桩架,图2-6轨道式桩架,图2-7履带式桩架,（三）振动沉桩机,其主要装置为振动器，利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动而沉入地层。作业时，桩与周围土壤产生振动， 使桩面的摩擦阻力减小，桩杆由于自重克服桩面及桩尖的阻力而穿破地层下沉，还可以利用共振原理，加强沉桩效果。,图2-9 振动锤,图2-8 振动沉桩机,优点： 噪音小，不产生废气，沉桩速度快，施工简便，操作安全，结构简单、铺助设备少、重量轻、 体积小、对桩头的作用力均匀而使桩头不易损坏等特点，还可以用来拔桩。缺点： 适于砂质粘土、砂土、软土地区施工，不宜用于砾石和密实的粘土层。如用于砂砾石和粘土层中，需配以水冲法辅助施工。,（四）静力压桩机,静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机的牵引传到桩顶，将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。,特点： 噪声低、振动小、无污染，适合在城市中施工。与冲击式施工方式比较，桩身不受冲击应力，损坏可能性小，施工质量好，效率高。不用试桩可以得出单桩承载力。 适用于软弱土地基和压垂直桩，压斜桩困难。,图2-10 静力压桩机,动画演示,图2-11 静力压桩机构造原理图,图2-12 全液压式静力压桩机压桩示意图,11,三、打桩施工工艺,（一）、打桩前的准备工作（1）清除障碍物 打桩前，认真处理高空、地上和地下障碍物，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，预以加固；（2）平整场地 平整、压实场地，设置排水沟；（3）定位放线 放轴线、定桩位、设置水准点（2个）；（4）料具进场；（5）进行打桩试验 2根，检验工艺、设备是否符合要求。,（二）、确定打桩顺序,图2-13 打桩顺序,（a）逐段打设；（b）自中部向四周打设；（c）分段打设（可同时施工）,打桩时应避免：桩入土深度不一，导致不均匀沉降； 桩难打易碎；邻桩移位倾斜。,根据地形、土质、桩布置的密度决定，若桩的中心范围小于四倍的桩径或边长，应选择合理的打桩顺序。,1、 当桩中心距4倍桩径时， 可：自中部向四周环绕或放射打；（图（b） 分段对称打；（图（c）2、 当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打；3、 当桩的规格不同时，先大后小，先长后短；4、 当桩尖设计标高不同时，先深后浅。,（三）、打桩方法,工艺顺序： 设置标尺桩架就位吊桩扣桩帽、落锤、脱吊钩低锤轻打正式打（重锤低击） 接桩（长桩时需要）送桩（拔桩截桩）,1、定锤吊桩 桩锤就位，桩锤、桩帽和桩身应在同一直线上，尽量避免偏心。桩插入土中应校正其垂直度。桩在桩重和锤重作用下沉入土中一定深度而达到稳定后，应再校正一次垂直度。,2、打桩 打桩时应“重锤低击”、“低提重打”，开始打要用小落距（0.50.8m左右），入土一定深度（约1-2m）后再全落距击打。打桩过程中，如突然出现桩锤回弹，贯入度突增，锤击时桩弯曲、倾斜、颠动、桩顶破坏加剧等，则表明桩身可能已破坏。 贯入度一般指最后贯入度，在正常条件下进行（桩顶没有破坏、锤击没有偏心、锤落距符合规定、桩帽与弹性桩垫正常），最后10击内桩的平均入土深度。,3、接桩及截桩头 分节制作的长桩，分节打入，在现场接桩。一般砼预制桩接头不宜超过2个，预应力管桩接头不宜超过4个。应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中时接桩。接头的连接方法有三种：焊接法（见图a）法兰接桩法（见图b）浆锚法（硫磺胶泥，见图c）,适用于软弱土层。,a ）焊接； b ）法兰接； c ）硫磺胶泥锚接 图2-14 桩接头的连接方法,1 下节桩； 2 上节桩； 3 桩帽； 4 连接角钢；5 连接法兰； 6 预留锚筋孔； 7 预埋锚接钢筋,截桩： 当桩顶露出地面影响后续桩施工时，应立即截桩头；而桩顶在地面以下或不影响后续桩施工时，可结合凿桩头进行。预制混凝土桩可用人工或风动工具来截除；混凝土管桩宜人工截除。,4、送桩 桩顶设计标高低于地表时，要将桩顶打入（或压入）至设计标高，这称为送桩。送桩一般采用工具式送桩器进行。 设计要求送桩时，则送桩的中心线应与桩身吻合一致，才能进行送桩。若桩顶不平，可用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的桩孔应立即回填密实。,5、测量和记录 打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。,图2-15 混凝土预制桩施工记录,桩停止锤击（俗称：“停锤”或“收锤”）控制原则：1、桩端位于一般土层时（摩擦桩），以控制桩端设计 标高为主，贯入度作参考。2、桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上 的粉土和砂土或风化岩等土层时，应以贯入度控制 为主，桩端进入持力层深度或桩尖标高作参考。3、若贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击 3阵，其每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数 值。,注：H为施工现场地面标高与设计桩顶标高的距离。,打入桩的桩位偏差,（四）桩及桩头处理 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。 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。,四、预制桩施工注意事项,（1）在打桩过程中应经常检查打桩架的垂直度，如偏差超过1%，则需及时纠正，以免打斜。 (2)打桩入土的速度应均匀，锤击间歇的时间不要过长，土的固结作用而使桩难以下沉。（3）打桩时应观察桩锤回弹情况，如经常回弹较大，则说明锤太轻，不能使桩下沉，应及时更换。（4）随时注意贯入度变化情况，当贯入度骤减，桩锤有较大回弹时，表示桩尖遇到障碍，此时应减小桩锤落距，加快锤击。,如上述情况仍存在，则应停止锤击，查明原因进行处理。在打桩过程中，如突然出现桩锤回弹、贯入度突增、锤击时桩弯曲、倾斜、颤动、桩顶破坏加剧等情况，则表明桩身可能已经破