水利工程施工20

水利工程施工,任课教师：唐会燕E_mail:,桩基础工程施工,预制桩： 在地面上预先制作好钢筋混凝土桩身，然后通过锤击、静压或振动等方法将预制桩沉入地基内到达的深度，形成桩基础。灌注桩： 在施工现场的桩位上，通过机械钻凿或人工挖掘等方法形成桩孔，然后孔内放入钢筋笼，灌注混凝土，形成钢筋混凝土灌注桩。 桩长桩径变化大，应用广。,按桩的施工工艺分类,振动沉桩预制桩1013m,（一）预制桩,1、预制桩种类,（1）钢筋混凝土桩,（2）预应力钢筋混凝土桩,（3）钢桩,2、预制桩的施工工艺,（1）锤击式,（2）静压式,（3）振动式,在工厂（或者现场）预制成桩以后再运至现场，在设计桩位处以沉桩机械沉至地基土中设计深度的施工方法的桩,（二）灌注桩,在现场设计桩位处的地基岩土层中以机械或者人工成孔至设计深度，再吊放钢筋骨架、浇捣混凝土的施工方法的桩,特点：,2 混凝土预制桩施工,钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。 钢筋砼预制桩有实心桩和空心管桩两种。实心桩为便于制作多作成方形截面，边长一般为200mm450mm。管桩是在工厂以离心法成型的空心圆柱，其断面直径一般为400、500等。单节桩的最大长度取决于打桩架的高度，一般不超过30m。如桩长超过30m，可将桩分节（段）制作，在打桩时采用接桩的方法接长。,一、桩的制作、起吊、运输和堆放,1、桩的制作,桩的预制，视具体情况而定。较长的桩，一般情况下在打桩现场附近设置露天预制厂进行预制。如果条件许可，也可以在打桩现场就地预制。较短的桩(10m以下)，多在预制厂预制，也可在现场预制。预制场地必须平整夯实，不应产生浸水湿陷和不均匀沉陷。,2、桩的起吊、运输和堆放,钢筋砼预制桩应在桩身砼达到设计强度等级的70%后方可起吊，达到设计强度等级的100%后方能运输和打桩。如提前起吊，必须作强度和抗裂度验算，并采取必要措施。桩在起吊搬运时，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。 无吊环且设计又未作规定时，绑扎点的数量和位置根据桩长确定，并应符合起吊弯矩最小的原则。,吊点的合理位置,3、确定打桩顺序,打桩顺序直接影响打桩工程质量和施工进度。确定打桩顺序时应综合考虑桩的规格、桩的密集程度、桩的入土深度和桩架在场地内的移动方便。,根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种 。,(a)逐排打设；(b)自中部向四周打设；(c)由中间向两侧打设,当桩较密集(桩距小于4倍桩的直径)时，打桩应采用自中央向两侧打或自中央向四周打的打桩顺序（图b、c），避免自外向里，或从周边向中间打，以免中间土体被挤密、桩难打入，或虽免强打入而使邻桩侧移或上冒。 由一侧向单一方向进行的逐排打法(图a），桩架单向移动，打桩效率高，但这种打法易使土壤向一个方向挤压，地基土挤压不均匀，会导致后打的桩打入深度逐渐减小，最终将引起建筑物不均匀沉降。因此，这种打桩顺序适用于桩距大于4倍桩径时的打桩施工。（此时与打桩顺序无关）。 根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。,三、打（沉）桩施工,打入桩也称锤击沉桩，是钢筋砼预制桩最常用的沉桩方法。它是靠打桩机的桩锤下落到桩顶产生的冲击能而将桩沉入土中的一种沉桩方法。这种方法施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但在施工时极易产生挤土、噪音和振动现象。,1、打桩机具,打桩用的机具主要包括桩锤、桩架及动力装置3部分。,（1）桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤。,落锤,汽锤,（2）桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。,履带式桩架,2、打桩,（1）桩的打设,打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩入土一定深度(12m)稳定以后，再以规定落距施打。,打入预制桩第一节桩体 打入预制桩电焊接桩 打入预制桩末节桩体,打入预制桩第一节桩体,打入预制桩电焊接桩,打入预制桩末节桩体,（2）桩的施打原则,打桩宜重锤低击。开始打入时，采用小落距，使桩能正常沉入土中，当桩入土一定深度，桩尖不宜发生偏移时,再适当增大落距，正常施打。重锤低击桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，因而桩身反弹小，桩头不宜损坏。其大部分能量用以克服桩身摩擦力和桩尖阻力，因此桩能较快地打入土中。由于重锤低击的落距小，因而可提高锤击频率，打桩速度快，效率高，对于较密实的土层，如砂或粘土，能较容易穿过。当采用落锤或单动汽锤时，落距不宜大于1m，采用柴油锤时，应使桩锤跳动正常，落距不超过1.5m。,其它沉桩方法简介,1、静力压桩,静力压桩是利用压桩机桩架自重和配重的静压力将预制桩压入土中的沉桩方法。适用于软土地基中的沉桩施工。这种方法无噪音，无振动，对周围环境和土层的干扰影响小，桩顶不易损坏，不易产生偏心沉桩，节约制桩材料和降低工程成本，且能在沉桩施工中测定沉桩阻力，应用较广泛，尤其适于在城市内打桩施工。,静力压桩机,2、振动沉桩,振动沉桩即采用振动锤进行沉桩的施工方法。振动锤又称激振器。它是一个箱体，安装在桩头，用夹桩器将桩与振动箱固定。在电机的带动下，使桩产生垂直的上下振动，桩及桩周土体处于强迫振动状态，使桩周土体强度显著降低和桩尖处土体挤开，破坏了桩与土体间的粘结力，使桩周土体对桩的摩擦力和桩尖处土体抗力大大减小，桩在自重和振动力的作用下克服阻力而逐渐沉入土中。,振动沉桩机是利用机械振动力使土壤颗粒发生位移，从而减少了土 壤与桩表面间的摩擦阻力，使桩在自重作用下下沉。,3 灌注桩施工,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、灌注混凝土而成型的桩。 与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。 灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。,一、人工挖孔灌注桩,人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法成孔，然后安放钢筋笼，灌注砼而成的桩基。 人工挖孔灌注桩的优点是：成孔机具简单，作业时无振动、无噪声，对施工现场周围的原有建筑物影响小，当施工场地狭窄，邻近建筑物密集时尤为适用；施工速度快，可按施工进度要求确定同时开挖桩孔的数量，必要时各桩孔可同时施工；当土质复杂时，可直接观察或检验分析土质情况；桩底沉渣能清除干净，施工质量可靠。而且桩径和桩深可随承载力的情况而变化，桩底也可人工扩大成为扩底桩。,人工挖孔灌注桩的桩身直径由于施工操作的要求，不宜小于800mm，一般为800mm2000mm。桩底可采用扩底或不扩底两种方法。扩底直径一般为桩身直径的1.3 倍2.5倍。采用现浇钢筋砼护壁时，人工挖孔桩的构造如图所示。护壁厚度一般为D/10 +5 (cm )(其中D为桩径)，护壁内等距放置8根直径8mm10mm的直钢筋，插入下层护壁内，使上下层护壁有钢筋拉结，以避免护壁出现流砂、淤泥，造成护壁因自重而沉裂的现象。,人工挖孔桩构造图1护壁；2主筋；3箍筋；4地梁；5桩帽,人工挖孔桩施工应注意安全事项,现场管理人员应向施工人员仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况，提出可能出现的问题和应急处理措施。要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。要制定安全措施，并要经常检查和落实。,a）孔下作业不得超过2人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。在孔周围地面上不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作1h，井下人员和地面人员进行交换。基础施工中，作周边防护，局部通道口可布设红色警示灯；挖孔桩施工在孔口周围搭设钢管架，解决孔内土石方垂直运输和孔口防护问题、施工间隔用木板封闭孔口，避免安全事故发生。,人工挖孔桩施工应注意安全事项,b）井下人员应注意观察孔壁变化情况。如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情，应及时发出联络信号，以便迅速撤离。并尽快采取有效措施排除险情。 c)地面人员应注意孔下发出的联络信号，反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢，提上来的土石要倒干净，卸在孔口2m以外。 d)施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应一机一闸一漏电保护器，供电线路要用三蕊橡皮线，电线要架空，不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好。,人工挖孔桩施工应注意安全事项,e）从孔中抽水时排水口应距孔口5m以上，并保证施工现场排水畅通。当天挖孔，当天浇筑护壁。人离开施工现场，要把孔口盖好，必要时要设立明显警戒标志。 f)由于土层中可能有腐烂物质或邻域腐烂物质产生的气体逸散到孔中，因此，要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10min把孔盖打开，如有异常气味应及时报告有关部门，排除有害气体后方可作业。挖孔应及时通风，满足新风要求，确保井下作业人员的操作安全。,二、钻孔灌注桩,干作业钻孔灌注桩施工过程如图所示：,螺旋钻机钻孔灌注桩施工过程示意图(a)钻机进行钻孔；(b)放入钢筋骨架；(c)浇筑混凝土,1、干作业钻孔灌注桩,泥浆护壁成孔灌注桩是指先用钻孔机械进行钻孔，在钻孔过程中为了防止孔壁坍塌，向孔中注入循环泥浆(或注入清水造成泥浆)保护孔壁，钻孔达到要求深度后，进行清孔，然后安放钢筋骨架，进行水下灌注砼而成的桩。,2、泥浆护壁钻（冲）孔桩,(1)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。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。 一般用3mm5mm的钢板或预制砼圈制成，其内径应比钻头直径大100mm200mm。安设护筒时，其中心线应与桩中心线重合，偏差不大于50mm。护筒应设置牢固，其顶面宜高出地面0.4 m 0.6m，它的入土深度，在砂土中不宜小于1.5m ，在粘土中不小于1m，并应保持孔内泥浆液面高出地下水位1m以上。在护筒顶部还应开设1个、 2个溢浆口，便于泥浆溢出而流回泥浆池，进行回收和循环。护筒与坑壁之间的空隙应用粘土填实，以防漏水。,钻孔灌注桩护筒埋设,(2)泥浆制备,泥浆是此种施工方法不可缺少的材料，在成孔过程中的作用是：护壁、携碴、冷却和润滑，其中以护壁作用最为主要。由于泥浆的密度比水大，泥浆在孔内对孔壁就产生一定的静水压力，相当于1种液体支撑，可以稳定土壁，防止塌孔。同时，泥浆中胶质颗粒在泥浆压力下，渗入孔壁表面孔隙中，形成一层透水性很低的泥皮，避免孔内壁漏水并保持孔内有一定水压，有助于维护孔壁的稳定。泥浆还具有较高的粘性，通过循环泥浆可将切削破碎的土石碴屑悬浮起来，随同泥浆排出孔外，起到携碴、排土的作用。此外，由于泥浆循环作冲洗液，因而对钻头有冷却和润滑作用，减轻钻头的磨损。,(3)成孔,泥浆护壁成孔灌注桩成孔方法有冲击钻成孔法、冲抓锥成孔法和潜水钻机成孔法3种。,钻孔灌注桩钻进施工,(a)潜水钻机成孔,潜水钻机钻孔示意图 1钻头；2潜水钻机；3电缆；4护筒；5水管；6滚轮（支点）；7钻杆；8电缆盘；95KN卷扬机；1010KN卷扬机；11电流电压表；12启动开关,潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。,工作方式,排渣方式,潜水钻机成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:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。 反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。,循环排渣方法 （a）正循环排渣；（b）反循环排渣 1钻杆；2送水管；3主机；4钻头；5沉淀池；6潜水泥浆泵；7泥浆泵；8砂石泵；9抽渣管；10排渣胶管,(b)冲击钻成孔,简易冲击钻孔机示意图 1副滑轮；2主滑轮；3主杆；4前拉索；5后拉索；6斜撑；7双滚筒卷扬机；8导向轮；9垫木；10钢管； 11供浆管；12溢流口；13泥浆渡槽；14护筒回填土；15钻头,冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)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。,十字形冲头示意图,(c)冲抓锥成孔,冲抓锥头 (a)抓土；(b)提土 1抓片；2连杆；3压重；4滑轮组,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、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。 适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。,(5)浇筑水下混凝土,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