桥梁工程施工-桥梁基础施工之预制桩施工

教学单元八

桥梁基础施工之预制桩的施工主要内容1－桩的预制2－桩的吊运3－预制桩的施工方法4－预制桩施工中常见事故的预防及处理措施1、桩的预制钢筋混凝土预制桩分空心管桩和实心桩两种。钢筋混凝土空心管桩制作工艺较复杂，一般采用离心成型法，在预制厂制造。实心桩可在预制厂制造，但当工地附近没有预制厂时，从远处工厂将桩运往工地往往不经济，宜在工地选择合适的场地进行预制。这时要注意以下几点。（1）场地布置要紧凑，尽量靠近打桩地点，但要防止地势被洪水淹没。（2）地基要平整密实，并应铺设混凝土地坪或专设桩台。（3）预制桩材料的进场路线与成桩运往打桩地点的路线，不应互受干扰。预制桩的混凝土必须连续一次浇筑完成，宜用机械搅拌和振捣，以确保桩的质量。桩上应标明编号、制作日期，并填写制桩记录。当桩的混凝土强度大于设计强度的70％时，才可吊运；达到设计强度时才可使用。2、桩的吊运预制的钢筋混凝土桩由预制场地吊运到桩架内，在起吊、运输、堆放时都应该按照设计计算的吊点位置起吊（一般应在吊点处预埋直径为20～25mm的钢筋吊环，或以油漆在桩身标明），否则若桩身的受力情况与计算不符，就会引起桩身混凝土开裂。吊点的布置打入法是靠桩锤的冲击能量将桩打入土中，因此桩径不能太大（在一般土质中桩径不应大于0.6m），桩的入土深度也不宜太深（在一般土质中不应超过40m），否则会对打桩设备要求较高，而打桩效率很差。打入桩所用的基桩主要为预制的钢筋混凝土桩或预应力混凝土桩。打入桩常用的设备是桩锤和桩架。此外，还有射水装置、桩帽和送桩等辅助设备。3、预制桩的施工方法3-1打入桩（1）桩锤。常用的桩锤有坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤等。坠锤是最简单的桩锤，它是由铸铁或其他材料做成的锥形或柱形重块，重2～20kN。使用时，先用绳索或钢丝绳通过吊钩由人力或卷扬机将坠锤沿桩架导杆提升1～2m，然后使其自由落下锤击桩顶。坠锤单动汽锤及柴油锤1—输入高压蒸汽；2—汽阀；3—外壳；4—活塞；5—导向杆；6—垫木；7—桩帽；8—桩；9—排气；10—外缸体；11—油泵；12—顶帽；13—导杆另外，施工中还应考虑使用防音罩。从能准确地获得桩的承载力看，锤击法是一种较为优越的施工方法，但因噪声高而很难在市区内采用，因此可用防音罩将整个柴油锤包裹起来，以达到防止噪声扩散和油烟发散的目的。打入桩施工时，应适当选择桩锤的重量，若桩锤过轻则桩难以打下，效率低，还可能将桩头打坏，所以一般认为应重锤轻打，但桩锤若过重，则各机具设备都需加大，不经济。因此，锤重与桩重的比值一般不宜小于表4-8的参考数值。常用的桩架有木桩架和钢桩架，木桩架只适用于坠锤或小型的单动汽锤。柴油锤本身带有钢制桩架（由型钢组装而成）。移动桩时，可在底盘托板下垫上滚筒，或利用轮子和钢轨等，通过动力装置牵引移动。

木桩架1—风缆；2—导杆（3）射水装置。在锤击沉桩过程中，如下沉遇到困难，可用射水方法助沉，因为利用高压水流通过射水管冲刷桩尖或桩侧的土，可减小桩的下沉阻力，从而提高桩的下沉效率。图为设置于管桩中的射水装置，高压水流由高压水泵提供。

管桩中的射水装置1—弯管；2—胶管；3—管柱；4—射水管；5—导向环；6—挡砂板；7—射水嘴；8—保险钢丝绳送桩的构造如图所示，可用硬木、钢或钢筋混凝土制成。当桩顶位于水下或地面以下，或打桩机位置较高时，可用一定长度的送桩套联在桩顶上，使桩顶沉到设计标高。送桩长度应按实际需要确定，为施工方便，应多备几根不同长度的送桩。

送桩的构造1—桩锤；2—送桩；3—桩（5）打桩过程中应注意的事项。①为了避免或减轻打桩时由于土的挤压，而使后打的桩打入困难或先打入的桩被推挤而发生移动，打桩的顺序应由基础的一端向另一端进行，当桩基础的平面尺寸较大时，也可由中间向两端进行。②在打桩前，应检查锤的上下活动中心线与桩的中心线是否一致，锤的重心与桩中心线是否一致，桩位是否正确，桩的垂直度或倾斜度是否符合设计要求，打桩架是否安置牢固平稳。桩顶应采用桩帽、桩垫保护，以免打裂。③桩开始打入时，应轻击慢打，每次的锤击能不宜过大，随着桩的打入，逐渐增大锤击能。④在打桩过程中，随着桩入土深度的增加，每次锤击的贯入度将随之减小，它在一定程度上能反映出桩的承载能力，因此，在打桩时应记录好桩的贯入度，作为桩是否达到设计要求的一个参考数据。对于特大桥梁和地质复杂的大、中桥，打桩工程开始前应进行试桩和静载试验，以确定基桩的入土深度及贯入度，保证基桩达到设计的承载能力。⑤打桩过程中应随时注意观测打入情况，防止基桩的偏移，并填写好打桩记录。打桩时往往会因桩锤重量配备不妥，锤的提升高度不当或地质情况的变化而发生桩身突然倾斜；锤击时锤严重回弹；桩的贯入度突然变化，或桩头破损、桩身产生裂缝等情况。此时应暂停打桩并查明原因，采取措施（如用射水沉桩法配合锤击、改变打桩设备、加固桩身等）后才可继续施工。打桩完毕按规定检查后，才能灌注承台。振动法是用振动打桩机（振动桩锤）将桩打入土中的施工方法。其原理是由振动打桩机使桩产生上下方向的振动，在克服桩与周围土层间摩擦力的同时使桩尖地基松动，从而使桩贯入或拨出。3-2振动法射水法是利用小孔喷嘴以300～500kPa的压力喷射水，使桩尖和桩周围土松动的同时，桩受自重作用而下沉的方法。该法极少单独使用，而常与锤击或振动法联合使用。当射水沉桩到距设计标高还差1.0～1.5m时，停止射水，用锤击或振动恢复其承载力。这种施工方法对黏性土、砂性土都适用，在细砂土层中特别有效。射水沉桩的特点是对较小尺寸的桩不会产生损坏，施工时噪声和振动极小。3-3射水法压入法是在软土地基中用液压千斤顶或桩头加重物以施加顶进力，将桩压入土层中的施工方法。该施工方法具有以下几个特点。（1）施工时产生的噪声和振动较小。（2）桩头不易损坏。（3）桩在贯入时相当于给桩做静载试验，故可准确知道桩的承载力。（4）不仅可用于竖直桩，而且可用于斜桩和水平桩。（5）机械的拼装移动等均需要较多的时间。3-4压入法（1）原因分析。①桩顶部分混凝土质量差、强度低。②锤击偏心，即桩顶面与桩轴线不垂直，锤与桩面不垂直。③未安置桩帽或帽内无缓冲垫或缓冲垫损坏没有及时调换。④遇坚硬土层，或中途停歇后土质恢复阻力增大，用重锤猛打所致。4、预制桩施工中常见事故的预防及处理措施4-1桩顶破损（2）预防及处理措施①加强对桩的预制、装、运的管理，确保桩的质量要求。②施工中及时纠正桩位，使锤击力顺桩轴方向。③采用合适的桩帽，并及时调换缓冲垫。④选用合适的桩锤，且施工时每桩都要一气呵成。（1）原因分析。①桩质量不符合设计要求。②装卸中吊装时吊点或支点不符合规定，悬臂过长或中跨过多。③打桩时，桩的自由长度过大，产生较大的纵向挠曲和振动。④锤击或振动过甚。4-2桩身破裂（2）预防及措施处理。①加强对桩的预制、装、运、卸的管理。②木桩可用8号镀锌铁丝捆绕加强。③对于混凝土桩，当其破裂的地方位于水上部位时，可用钢夹箍加螺栓拉紧焊接补强加固；位于水中部位时，可用套筒横板浇筑混凝土加固补强。④适当减小桩锤的落距或降低锤击频率。4-3桩身扭转或位移(1)原因分析桩尖制造不对称，或桩身有弯曲。（2）预防及处理措施用棍撬、慢锤低击纠正；若偏心不大，可不做处理。（1）原因分析。①桩头不平，桩尖倾斜过大。②桩接头破坏。③一侧遇石块等障碍物，土层有陡的倾斜角。④桩帽和桩身不在一条直线上。4-4桩身倾斜或位移（2）预防及措施处理。①偏差过大时，应拔出，移位再打。②当入土深度小于1m且偏差不大时，可利用木架顶正，再慢锤打入。③障碍物如不深时，可将其挖除后回填再继续沉桩。4-5桩涌起(1)原因分析遇软土或流沙。（2）预防及处理措施应选择涌起量较大的桩做静载试验，如合格可不再复打；如不合格，则应进行复打或重打。4-6桩急剧下沉（有时伴随着发生倾斜或移位）(1)原因分析①遇软土层、土洞。②接头破裂或桩尖劈裂。③桩身弯曲或有严重的横向裂缝。④落锤过高，接桩不垂直。（2）预防及处理措施①应暂停沉桩，查明情况，再决定处理措施。②如不能查明时，可将桩拔起，检查改正后重打，或在靠近原桩位处做补桩处理。4-7桩的贯入度突然减小(1)原因分析①桩由软土层进入硬土层。②桩尖遇到石块等障碍物。（2）预防及处理措施①查明原因，不能硬打。②改用能量较大的桩锤。③配合射水沉桩。4-8桩不易沉入或达不到设计标高(1)原因分析①遇旧埋设物、坚硬土夹层或砂夹层。②打桩间歇时间过长，摩阻力增大。③定错桩位。