第3章-桩基础(2).ppt

1钻孔灌注桩的施工2挖孔灌注桩的施工3沉管灌注桩的施工4预制桩（预制桩）的施工5水中桩基础施工6桩基施工质量检验,3.2桩基础施工,(一)准备工作(二)钻孔(三)清孔及装吊钢筋骨架(四)灌注水下混凝土,1钻孔灌注桩的施工,准备场地埋置护筒制备泥浆安装钻机或钻架,钻孔灌注桩的施工-准备工作,准备场地,施工前应将场地平整好，以便安装钻架进行钻孔当墩台位于无水岸滩时钻架位置处应整平夯实，清除杂物，挖换软土。场地有浅水时，宜采用土或草袋围堰筑岛当场地为深水或陡坡时，可用木桩或钢筋混凝土桩搭设支架，安装施工平台支承钻机(架)。深水中在水流较平稳时，也可将施工平台架设在浮船上，就位锚固稳定后在水上钻孔。水中支架的结构强度、刚度和船只的浮力、稳定都应事前进行验算。,护筒的作用是:(1)固定桩位，并作钻孔导向；(2)保护孔口，防止孔口土层坍塌;(3)隔离孔内外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位以稳固孔壁。对护筒的要求：埋置护筒要求稳固、准确。护筒制作要求坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使用。一般用木材、薄钢板或钢筋混凝土制成。护筒内径应比钻头直径稍大，旋转钻须增大0.1-0.2m，冲击或冲抓钻增大0.2-0.3m。,埋置护筒,东海大桥桩基施工,back,制备泥浆,泥浆作用：(1)在孔内产生较大的悬浮液压力，可防止坍孔;(2)泥浆向孔外土层渗漏，在钻进过程中，由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔内外水流切断，能稳定孔内水位;(3)泥浆比重大，具有浮渣作用，利于钻渣的排出。孔内保持一定稠度的泥浆，比重以1.1-1.3为宜，在冲击钻进大卵石层时可用1.4以上，粘度10-25s，含砂率小于6%。在较好的粘土层中钻孔，也可灌入清水，使钻孔时孔内自造泥浆，达到固壁效果。调制泥浆的粘土塑性指数不宜小于15。,安装钻机或钻架,钻架：生产的定型旋转钻机和冲击钻机都附有定型钻架，其他一般常用还有木制和钢制的四脚架、三脚架或人字扒杆。在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻机(架)必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷。钻机(架)安装就位时，应详细测量，底座应用枕木垫实塞紧，顶端应用缆风绳固定平稳，并在钻孔过程中经常检查。,施工方法：利用钻具的旋转切削土体钻进，并在钻进的同时常采用循环泥浆的方法护壁排渣，继续钻进成孔。,旋转钻进成孔,施工方法：利用钻锥(重为1035kN)不断地提、落反复冲击孔底土层，把土层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，钻渣悬浮于泥浆中，利用掏渣筒取出。重复上述过程冲击钻进成孔。主要机具：定型的冲击式钻机(钻架、动力、起重装置等)、冲击钻头、转向装置和掏渣筒等，也可用3050kN带离合器的卷扬机配合钢、木钻架及动力组成简易冲击机。,冲击钻进成孔,冲击钻进成孔,钻头：整体铸钢，钻刃为十字形采用高强度耐磨钢材做成。冲击时钻头应有足够的重量，适当的冲程和冲击频率，有足够的能量将岩块打碎。每冲击一次旋转一个角度，才能得到圆形的钻孔。应有转向装置，常用的有合金套或转向环，以保证冲锥的转动，也避免了钢丝绳打结扭断。掏渣筒：掏取孔内钻渣的工具，如图所示，用3mm左右厚的钢板制作，下面阀门应与渣筒密合以防止漏水漏浆。,施工方法：用兼有冲击和抓土作用的冲抓锥，通过钻架，由带离合器的卷扬机操纵。靠冲锥自重(重为10-20kN)冲下使抓土瓣锥尖张开插入土层，然后由卷扬机提升锥头收拢抓土瓣将土抓出，弃土后继续冲抓钻进而成孔。,冲抓钻进成孔,钻孔灌注桩的施工清孔及装吊钢筋骨架,浇注混凝土前孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25、含砂率8%、粘度28s。,钻孔桩的钢筋应接设计要求预先焊成钢筋笼骨架，整体或分段就位，吊入钻孔。钢筋笼骨架吊放前应检查孔底深度是否符合要求;孔壁有无妨碍骨架吊放和正确就位的情况。钢筋骨架吊装可利用钻架或另立扒杆进行。吊放时应避免骨架碰撞孔壁，并保证骨架外混凝土保护层厚度，应随时校正骨架位置。钢筋骨架达到设计标高后，牢固定位于孔口。钢筋骨架安置完毕后，须再次进行孔底检查，有时须进行二次清孔，达到要求后即可灌注水下混凝土。,钢筋笼骨架要求,导管法的施工过程：将导管居中插入到离孔底0.30-0.40m(不能插入孔底沉积的泥浆中)，导管上口接漏斗，在接口处设隔水栓，以隔绝混凝士与导管内水的接触，在漏斗中存备足够数量的混凝土，放开隔水栓使漏斗中存备的混凝土连同隔水栓向孔底猛落，将导管内水挤出，混凝土从导管下落至孔底堆积，并使导管埋在混凝土内，此后向导管连续灌注混凝土。导管下口埋入孔内混凝土内1-1.5m深以保证钻孔内的水不可能重新流入导管。随着混凝土不断由漏斗、导管潜入钻孔，钻孔内初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应地不断提升导管和拆除导管，直至钻孔灌注混凝土完毕。,灌注方法,钻孔灌注桩的施工-灌注水下混凝土,2挖孔灌注桩的施工,1.开挖桩孔2.护壁和支撑3.吊装钢筋骨架及灌注桩身混凝土,开挖桩孔,人工开挖，清除悬石、浮土，排除不安全因素，孔口防止土石掉入孔内，安排好排土提升设备，布置好弃土通道，孔口应搭雨棚。注意施工安全，下孔人员配戴安全帽和安全绳，提取土渣的机具经常检查。挖土时随时检查桩孔尺寸和平面位置。孔深超过l0m时，检查孔内二氧化碳浓度，如超过0.3%应增加通风措施。爆破施工，应采用浅眼爆破法，炮眼附近加强支护，以防止震坍孔壁。桩孔较深时，电引爆，爆破后通风排烟，经检查无毒后施工人员方可下孔。根据孔内渗水情况，做好孔内排水工作。,30,人工挖孔灌注桩施工,31,人工挖孔灌注桩施工,32,人工挖孔灌注桩孔斜检查,33,人工挖孔灌注桩现浇混凝土护壁,34,人工挖孔灌注桩干浇混凝土,护壁和支撑,挖孔桩开挖时，开挖和护壁，连续作业，确保孔壁不坍。根据地质、水文、材料等情况选择支撑和护壁方法。桩孔深，土质差，出水量大，遇流砂时，就地灌注混凝土护壁，每1-2m灌注一次。护壁厚度0.15-0.20m，混凝土为C15-20号，可配少量的钢筋，也可用下沉预制钢筋混凝土护壁。土质松散渗水量不大时，用木料作框架式支撑或在木框架后面铺木板作支撑。木框架或木框架与木板间应用扒钉钉牢木板后面也应与上面塞紧。如土质尚好，渗水不大时也可用荆条、竹笆作护壁，随挖随护壁，以保证挖土安全进行。,吊装钢筋骨架及灌注桩身混凝土,挖孔到达设计深度后，应检查和处理孔底和孔壁情况，清除孔壁、孔底浮土，孔底必须平整，土质及尺寸符合设计要求，以保证基桩质量。吊装钢筋笼架及需要时灌注水下混凝土有关事项可参阅钻孔灌注桩有关部分。,3沉管灌注桩施工,沉管灌注桩无论是采用锤击打桩设备沉管，还是采用振动打桩设备沉管，其施工过程如下图。,39,1.打桩方法沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)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。沉管灌注桩桩靴见下图。,40,2.桩的分类利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩,(1)锤击沉管灌注桩,锤击沉管灌注桩机械设备示意图1桩锤钢丝绳；2桩管滑轮组；3吊斗钢丝绳；4桩锤；5桩帽；6混凝土漏斗；7桩管；8桩架；9混凝土吊斗；10回绳；11行驶用钢管；12预制桩尖；13卷扬机；14枕木,41,(2)振动沉管灌注桩,振动沉管灌注桩桩机示意图1导向滑轮；2滑轮组；3激振器；4混凝土漏斗；5桩管；6加压钢丝绳；7桩架；8混凝土吊斗；9回绳；10活瓣桩尖；11缆风绳；12卷扬机；13行驶用钢管；14枕木,42,3.成孔顺序在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。,4.施工工艺为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.51.0m，振动510s，然后再拔管0.51.0m，这样反复进行，直至全部拔出。复打法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行。,43,(3)沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法1)颈缩颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。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量少，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。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5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。,44,2)断桩断桩：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。处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；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。,45,3)吊脚桩吊脚桩是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：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，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：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。,46,4)混凝土灌注过量如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。,4沉桩（预制桩）的施工,打入桩的施工,静力压桩的施工,48,打入法也称锤击法，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。,桩锤种类：桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.22t。它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。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。柴油打桩锤利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤、桩架与动力设备配套组成柴油打桩机。振动锤是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。,打入桩的施工,49,打入预制桩第一节桩体,50,打入预制桩电焊接桩,51,打入预制桩末节桩体,桩的吊运,起吊、运输堆放时，按照设计计算的吊点位置起吊(钢筋吊环，油漆)，否则桩身受力情况与计算不符，混凝土开裂。预制的钢筋混凝土桩主筋沿桩长按设计内力均匀配置的。桩吊运(或堆放)时的吊点(或支点)位置，正负弯矩相等，这样较为经济。一般长度的桩，水平起吊常采用两个吊点，按上述原则确定吊点的位置应位于0.207l处。这时MA=MB=MAB=0.0214ql2,插桩吊立时，单点起吊，同样原则单吊点位置应位于0.293l处。此时MC=MCD=0.0429ql2对于较长的桩为了减小内力、节省钢材，可多点起吊。根据施工的实际情况，考虑桩受力的全过程，合理布置吊点位置，并确定吊点上的作用力的大小与方向，然后计算桩身内力与配筋或验算其吊运时的强度。,桩的吊运,54,静力压桩,操作特点静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。静力压桩机见右图。,55,操作过程静力压桩利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力(8001500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。,56,静力压桩机示意图1活动压梁；2油压表；3桩帽；4上段桩；5加重物仓；6底盘；7轨道；8上段接桩锚筋；9下段桩；10桩架；11底盘；12卷扬机；13加压钢绳滑轮组；14桩架导向笼,5水中桩基础施工,(一)浅水中桩基础施工(二)深水中桩基础施,浅水中桩基础施工,浮运沉桩设备将桩架安设在驳船或浮箱组合的浮体上，或使用专用的打桩船，有时配合使用定位船、吊船等，在组合的船组中各有混凝土工厂、水泵、空气压缩机、动力设备、龙龙门吊或履带吊车及塔架等施工机具设备。特殊施工方法有围堰修筑法、临时便桥法。,围堰修筑法：先筑围堰，后沉基桩的方法。围堰所用材料和形式，以及各种围堰应注意的要求，与浅基础施工一节所述相同，围堰筑好后，便可抽水挖基坑或水中吸泥挖坑再抽水，然后作基桩施工。临近河岸的基础若场地有足够大时，桩基础施工如同在旱地施工一样;河中桩基础施工，一般可借围堰支撑或用万能杆件拼制或打临时桩搭设脚手架，将桩架或龙门架与导向架设置在堰顶和脚手架平台上进行基桩施工,浅水中桩基础施工,临时便桥法：在这种情况下，可利用便桥和相应搭设的脚手架，把桩架或龙门架与导向架安置在便桥和脚手架上，利用便桥进行围堰和基桩施工，这样在整个桩基础施工中可不必动用浮运打桩设备，同时也是解决料具、人员运输的好办法。设置临时施工便桥应在整个建桥施工方案中考虑，根据施工场地的水文地质、工程地质、施工条件和经济效益来确定。一般在水深不大(3-4m)、流速不大、不通航(或保留部分河道通航)，便桥临时桩施工不困难的河道上，可考虑采用建横跨全河的便桥，或靠两岸段的便桥方案。,浅水中桩基础施工,深水中桩基础施工,钢板桩围堰法双壁钢围堰法吊箱法套箱法沉井结合法,钢板桩围堰法,钢板桩围堰桩基础施工的方法与步骤如下：(1)在导向船上拼制围笼，拖运至墩位，将围笼下沉、接高、沉至设计标高，用锚船(定位船)或抛锚定位(2)在围笼内插打定位桩(可以是基础的基桩也可以是临时桩或护筒)，并将围笼固定在定位桩上;退出导向船;(3)在围笼上搭设工作平台，安置钻机或打桩设备;(4)沿围笼插打钢板桩，组成防水围堰;(5)完成全部基桩的施工(钻孔灌注桩或打入桩);(6)用吸泥机吸泥，开挖基坑;,(7)基坑经检验后，灌注水下混凝土封底;(8)待封底混凝土达到规定强度后，抽水，修筑承台和墩身直至出水面；(9)拆除围笼，拔除钢板桩。,钢板桩围堰法,东海大桥桩基施工,结构：井壁钢壳：加劲肋的内外壁板，中空。密封隔舱（利用向隔舱不等高灌水来控制双壁围堰下沉及调整下沉时的倾斜）。底部设置刃脚。双壁围堰根据起重运输条件，可以分节整体制造，也可以分层分块制造。目前采用双壁钢围堰修建的大型桥梁深水基础，大都将基础放在岩盘上用钻孔嵌岩后，在孔内安放钢筋笼灌注混凝土与岩盘牢牢结合在一起，故称这种方法修筑的基础为双壁围堰钻孔基础。,双壁钢围堰法,优点：1.由于双壁钢围堰刚度较大，强度较高，所以能承受很大的水头差(30m以上)，既能承受向内的压力也能承受向外的压力，故能渡洪(不怕洪水淹没围堰)。2.围堰内无支撑体系，工作面开阔，吸泥下沉、清基钻孔、灌注水下混凝土均很方便。3.由于双壁钢壳在施工中仅起围堰作用，因而部分钢壳可以水下割除回收重复使用。4.双壁围堰通过若干个大直径钻孔基础与岩盘牢固结合，从而避免了沉井基础水下大面积清基和穿过风化岩层的缺点。,双壁钢围堰法,钢围堰吸泥下沉示意图,吊箱法,吊箱：是悬吊在水中的箱形围堰，基桩施工时用作导向定位，基桩完成后封底抽水，灌注混凝土承台。围笼、底盘、侧面围堰板等部分组成。吊箱围笼平面尺寸与承台相应，分层拼装，最下一节将埋入封底混凝土内，以上部分可拆除周转使用;顶部设有起吊的横梁工作平台，并留有导向孔。底盘用槽钢作纵、横梁，梁上铺以木板作封底混凝士的底板，并留有导向孔(大于桩径50mm)以控制桩位。侧面围堰板由钢板形成，整块吊装。,吊箱法的施工方法与步骤如下:在岸上或岸边驳船上拼制吊箱围堰，浮运至墩位，吊箱下沉至设计标高插打围堰外定位桩，并固定吊箱围堰于定位桩上基桩施工填塞底板缝隙，灌注水下混凝土;抽水，将桩顶钢筋伸入承台，铺设承台钢筋，灌注承台及墩身混凝土;拆除吊箱围堰连接螺栓外框，吊出围笼。,套箱法,先用打桩船(或其他方法)完成了全部基桩施工后，修建高桩承台基础。套箱可预制成与承台尺寸相应的钢套箱或钢筋混凝土套箱，箱底板按基桩平面位置留有桩孔。基桩施工完成后，吊放套箱围堰，将基桩顶端套入套箱围堰内基桩顶端伸入套箱的长度按基桩与承台的构造要求确定，并将套箱固定在定位桩，浇注水下混凝土封底，达到规定强度后即可抽水，继而施工承台和墩身结构。施工中应注意:水中直接打桩及浮运箱形围堰吊装的正确定位，一般均采用交汇法控制，大河中有时还需搭临时观测平台；在吊箱中插打基桩，由于桩的自由长度大应细心把握吊沉方位；在浇灌水下混凝土时应将底桩缝隙堵塞好。,沉井结合法,深水中施工桩基础，当水底河床基岩裸露或卵石、漂石土层钢板围堰无法插打时，或在水深流急的河道上为使钻孔灌注桩在静水中施工时，采用浮运钢筋混土沉井或薄壁沉井作桩基施工时的挡水挡土结构沉井顶设作工作平台。沉井既可作为桩基础的施工设施，又可作为桩基础的一部分即承台。薄壁沉井多用于钻孔灌注桩的施工，除能保持在静水状态施工外，可将几个桩孔一起圈在沉井内代替单个安设护筒并可周转重复使用。,6桩基施工质量检验,(一)桩的几何受力条件检验(二)桩身质量的检验(三)桩身强度与单桩承载力检验,桩的几何受力条件检验,桩的平面布置桩身倾斜度桩顶和桩底标高桩的中心位置误差不宜超过50mm，桩