土方与基础工程施工-桩基础(三)

1、主讲： 建筑工程系,土方与基础工程施工,内容提要,预制桩施工(二),人工挖孔桩施工,第一节 预制桩施工,第四章 桩基础工程,当桩的长度较大时，由于桩架高度以及制作运输等条件限制，往往需要分段制作和运输，沉桩时，分段之间就需要接头。一般混凝土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。 桩的接头应有足够的强度，能传递轴向力、弯矩和剪力，接桩方法有：法兰连接、焊接法连接及浆锚法。前二者适用于各类土层，后者适用于软土层。,七、 接桩,1、焊接法连接 下图为焊接法接桩节点构造。当桩沉至操作平台时，在下节桩上端部焊接4个638长150mm的短角

2、钢，这四个短角钢与桩的主筋焊在一起，然后把上节桩吊起，在其下端把四个638长150mm的短角钢焊在主筋上，最后把上下两桩对准用4根角钢或扁钢焊接，使之成为一个整体。,2、浆锚法 接桩可以采用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩工艺，接桩速度快。 如图所示，在上节桩的下端伸出钢筋，长度为15倍的钢筋直径，下节桩的上端设预留锚筋孔，孔径为2.5d ，孔深大于15d ，一般取15d+30mm。接桩时，把上节桩伸出的4根锚筋，插入下节桩的预留孔中，孔内灌满硫蟥胶泥并热铺于桩的顶面，厚度约为12cm，胶泥灌注时间不得超过2分钟，然后将两节桩压紧，胶泥很快冷却硬化，只需停510分钟，就可继续锤击沉桩,浆锚法

3、施工工艺： 接桩时，首先把上节桩对准下节桩，使四根锚筋插入锚筋孔，下落上节桩身，使其结合紧密，然后将桩上提约20mm，（以四根锚筋不脱离锚筋孔为度），此时安好施工夹箍（由四块板内侧用人造革包裹40mm厚的树脂海绵块而成），将熔化的硫蟥胶泥注满锚筋孔和接头平面上（厚12cm），然后下落上节桩，当硫蟥胶泥冷却并拆除夹箍后，方可继续沉桩。,焊接法,硫磺胶泥锚接,硫蟥胶泥是一种热塑冷硬性材料，具有良好而稳定的物理力学性能，结构简单，高强快硬且耐冲击（可承受5000次以上），它由胶结材料（硫蟥），填充剂（低标号水泥、石墨粉、粗砂）和增韧剂（聚硫780胶或聚硫甲胶）按一定重量比加热熔融而成。 硫蟥胶泥有两

4、种配合比： 硫蟥：水泥：粉砂：聚硫780胶=44：11：44：1 硫蟥：石英砂：石墨粉：聚硫甲胶=60：34.3：5：0.7 硫蟥胶泥的熬制： 硫蟥胶泥具有在一定温度下，多次重复搅拌熔融而强度不变的特性，因此硫蟥胶泥可固定生产，施工时使用预制硫蟥胶泥成品重复熔融即可。熬制方法如下：,按重量配合比，称取各项材料； 将硫蟥块放入热锅中，不停的搅拌，小火加温熔化至1300C； 将水泥和干燥的粉砂（或石墨粉和石英砂）均匀地加入熔化的硫蟥内，不停搅拌，并升温至1501550C； 将聚硫780胶（使用聚硫甲胶时需切成长1520mm，宽45mm，厚12mm的片状）缓慢而均匀地加入硫蟥砂浆中，加强搅拌，严格控

5、制温度，保持在1700C之内（温度不可超过1700C，否则会使硫升华和聚硫甲胶分解而严重影响硫蟥胶泥质量）； 待完全脱水后（以液面上无气泡为准），降温至1401450C浇注入模，制成硫蟥胶泥预制块； 熬制注意事项： 硫蟥的熔点为960C，且遇明火易燃，所以备料、储藏、熬制过程中应避免与明火接触，并严格控制在1700C以内防止引起燃烧。熬制过程中有刺鼻气体放出，操作应近通风处并应使用劳保用品。,3、法兰连接 在预制桩时，在桩的端部设置法兰，需接桩时用螺拴把它们连在一起，这种方法，施工简便，速度快。主要用于混凝土管桩。但法兰盘制作工艺复杂，用钢量大。,八、 桩头的处理,在打完各种预制桩开挖基坑时，

6、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。,九、打桩施工时对临近建筑物的影响及预防措施 打桩对周围环境的影响，除震动、噪音外，还有土体的变形、位移和形成超静孔隙水压力，它使土体原来所处的平衡状态破坏，对周围原有的建筑物和地下设施带来不良影响。轻则使建筑物的粉刷脱落，墙体和地坪开裂；重则使圈梁和过梁变形，门窗启闭困难，它还会使临近的地下管线破损和断裂，甚至中断使用

7、；还能使临近的路基变形，影响交通安全等；如附近有生产车间和大型设备基础，它亦可能使车间跨度发生变化、基础被推移，因而影响正常的生产。,采用钻孔打桩工艺 预钻孔打桩亦称“钻打法”，它是先在地面桩位处钻孔，然后在孔中插入预制桩，用打桩机将桩打到设计标高。钻孔深度与桩长、土质、临近建筑物距离等因素有关，为了兼顾单桩的承载力，不致使承载力受到明显影响，钻孔深度一般不宜超过桩长的一半。 上海港务局客运总站大楼，（见图图213）地上17层，用桩基加箱基，桩长38.6m，桩断面450450mm，共174根。施工时先用长螺旋钻钻孔深10m，然后放入钢筋混凝土预制桩用锤击至设计标高。,地表变形数据： 东侧地表隆

8、起10cm，水平位移810cm，西侧建筑物附近，只隆起2cm左右，水平位移34cm，北侧道路隆起1011cm，南侧建筑物附近隆起与水平位移均为4.5cm。上述地表变形值与另一打入法沉桩的筒仓粮库工程相比，地面隆起减少80% 。 临近建筑物变形： 通过实侧得知，桩区西侧的建筑物向北位移2cm，向西位移4cm，桩区南侧的建筑物，向西位移1.5cm，向南位移3.8cm 。这些建筑物均距桩区较近，原有裂缝未明显开展。此外，临近的地下管线和交通干道等设施均未受损。,合理安排沉桩顺序 沉桩顺序不同，挤土情况亦不同。由于先打入桩周围的土固结后，土与桩之间产生一定的摩阻力，可阻止土隆起，所以土隆起多发生在打桩

9、推进的前方。因此为了保护附近的建筑物，群桩宜采取由近而远的打桩顺序。先打离建筑物较近的桩，后打离建筑物较远的桩。在较硬土地区打桩，为避免桩难以打入，宜采取先中间后四周的打桩顺序。,控制沉桩速率 沉桩时由于挤压产生超静孔隙水压力，它有一个消散过程。为避免在较短时间内连续打入大量桩，对超静孔隙水压力的增加有所控制，减少挤土效应，宜控制沉桩速率。这样做虽然会延长施工工期，有时还是需要的。,挖防震沟 沿沉桩区四周挖防震沟，沟深1.52m，两边放坡，可隔断近提表处的土体位移，不致影响到沟槽以外的区域。同时还可阻断打桩产生的地震波，由于地震波主要沿地表层传播，深层的地震波易被吸收，且深处无地下管线和基础等

10、，不会产生有害影响。事实证明，这种沟槽对防震和防止土体位移都有良好的作用。,十、打桩中常见问题的分析和处理 桩顶、桩身被打坏 这个现象一般是桩顶四周和四角打坏，或者顶面被打碎。有时甚至将桩头钢筋网部分的混凝土全部打碎，几层钢筋网都露在外面，有的是桩身混凝土崩裂脱落，甚至桩身断折。发生这些问题的原因及处理方法如下： a、打桩时，桩的顶部由于直接受到冲击而产生很高的局部应力。因此，桩顶的配筋应作特别处理。这样纵向钢筋对桩的顶部既起到箍筋作用，同时又不会直接接受冲击而颤动，因而可避免引起混凝土的剥落。,b、桩身混凝土保护层太厚，直接受冲击的是素混凝土，因此容易剥落。主筋放的不正，是引起保护层过厚的原

11、因，必须注意避免。 c、桩的顶面与桩的轴线不垂直，则桩处于偏心受冲击状态，局部应力增大，极易损坏。有时由于桩帽比桩大，套上的桩帽偏向桩的一边，或者桩帽本身不平，也会使桩受着偏心冲击。有的桩在施打时发生倾斜，锤击数下就可以看到一边的混凝土被打碎而脱落，这都是由于偏心冲击，局部应力过大的缘故。因此，预制桩时，必须使桩的顶面与桩的轴线严格保持垂直。施打时，桩帽要安垫平整，打桩过程中要避免打歪后仍旧继续施打，一经发现歪斜，就应及时纠正。,d、过打：桩处于下沉速度慢而施打时间长、锤击次数多或冲击能量过大称为过打。过打发生在以下几种情况：一是桩尖通过硬土层时，二是最后贯入度定的过小，三是锤的落距过大。由于

12、混凝土的抗冲击强度只有其抗压强度的50%，若桩身混凝土反复受到过度的冲击，就容易破坏。遇到过打，应分析地质资料，判断土层情况，改善操作方法，采取有效措施解决。 e、桩身混凝土强度不够。有的是由于砂、石含泥量较大，影响了强度，有的则是由于养护龄期不够，未到标号要求就进行施打，致使桩顶、桩身打坏。如桩身打坏，可加钢夹箍用螺栓拉紧焊牢补强。, 打歪 桩顶不平，桩身混凝土凸肚，桩尖偏心、接桩不正或土中有障碍物，都容易使桩打歪；另一方面，桩被打歪往往与操作有直接关系，例如桩初入土时，桩身就有歪斜，但未纠正即予施打，就很容易把桩打歪。防止把桩打歪，可采取以下措施： a、打桩机的导架，必须仔细检查其两个方向

13、的垂直度，以确保垂直，否则，打入的桩会偏离桩位。,b、竖立起来的桩，其桩尖必须对准桩位，同时，桩顶要正确地套入桩锤下的桩帽 内，勿偏在一边，使桩能够承受轴心锤击而沉入土中。 c、打桩开始时，桩锤用小落距将桩徐徐击人土中，并随时检查桩的垂直度，待柱入土一段长度并稳住后，再适当增大落距将桩连续击人土中。,d、柱顶不平，桩尖偏心投易使校打歪，因此必须注意桩的制作质量和桩的验收捡查工作。 e、如系由于地下障碍物使桩打歪，应设法排除，或经研究移位后再打。,打不下 在市区打桩，如初入土12米就打不下去，贯人度突然变小，桩锤严重回弹，则可能遇上旧的灰土或混凝上基础等障碍物，必要时应彻底清除或钻透后再打，或者

14、将桩拔出，适当移位后再打。如桩已打入土中很深，突然打不下去，这可能有以下几种情况：,a、桩顶或桩身已打坏，锤的冲击能不能有效地传给桩，使之继续沉入土中。,b、土层中央有较厚的砂层或其他硬土层，或者遇上钢碴、孤石等障碍物，在这种 情况下，如盲目施打，会造成桩顶破碎、桩身断折，所以，应会同设计勘探部门共同研究解决。有时，由于桩被打歪，也会发生类似现象。 c、打桩过程中，因特殊原因，不得已而中断，桩停歇一段时间以后，再予施打，往往下能顺利地将桩打人士中其原因主要是由于土的固结作用，使得桩身周围的土与桩牢固结合，钢筋混凝土桩变成了直径较大的土桩而承受荷裁，因而难以继续将桩打入土中。所以在打桩施工中，必

15、须在各方面做好准 备，保证施打的连续进行。,一桩打下，邻桩上升 这种现象多在软土中发生，即桩贯入土中时，由于桩身周围的土体受到急剧的挤压和扰动，被挤压和扰动的土，靠近地面 的部分，将在地表面隆起和水平移动若布桩较密，打桩顺序又欠合理时，一桩打下，将形响到邻桩上升，或将邻桩拉断，或引起周围土坡开裂、建筑物裂缝。因此，当桩的中距5d时，应当采取分段施打，以免土体朝着同一方向运动，造成过大的水平移动和隆起。,表2.2 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准,十一、 静力压桩 静力压桩是在软弱土层中，利用静压力(压桩机自重及配重)将预制桩逐节压入土中的一种 沉桩法。,静力压桩在一般情况下是分段预制，为段压入、

16、逐段接长。每节桩长度取决于桩架高度，通常6m左右压桩桩长可达30m以上，桩 断面为400mm400mm。接桩方法可采用焊接法、硫磺胶泥锚接法等。,图213静力压桩机,顶压式静力压桩机,工作原理：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。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中。,十二、 振动沉桩,一、人工挖孔桩施工,第二节 灌注桩施工,人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。人工挖孔灌注桩其结构上的特点是单桩的承载能力高，受力性能好，既能承受垂直荷载，又能承受水平荷载；人工挖孔灌注桩，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施

17、工场地小，无噪音，无振动，不污染环境，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，工期缩短，造价低等优点，因此得到广泛应用。,适用范围 人工挖孔灌注桩适用于土质较好，地下水位较低的粘土、亚粘土及含少量砂卵石的粘土层等地质条件。可用于高层建筑、公用建筑、水工结构(如泵站、桥墩)作桩基，起支承、抗滑、挡土之用。对软土、流砂及地下水位较高，涌水量大的土层不宜采用。,(一)人工挖孔桩的施工机具 1电动葫芦或手动卷扬机，提土桶及三脚支架。 2潜水泵：用于抽出孔中积水。 3鼓风机和输风管：用于向桩孔中强制送人新鲜空气。 4镐、锹、土筐等挖土工具，若遇坚硬土层或岩石还应配风镐等。 5照明灯、对讲机、电

18、铃等。,(二)一般构造要求 桩直径般为8002000mm，最大直径可达3 500mm。桩埋置深度一般在20m左右，最大可达40m。底部采取不扩底和扩底两种方式，扩底直径13d30d，最大扩底直径可达4 500mm。一般采用一柱一桩，如采用一柱两桩时，两桩中心距不应小于3d，两桩扩大头净距不小于1m（图），上下设置不小于0.5m，桩底宜挖成锅底形，锅底中心比四周低200mm，根据试验，它比平底桩可提高承载力20%以上。,桩底应支承在可靠的持力层上。支承桩大多采用构造配筋，配筋率0.4%为宜，配筋长度一般为1/2桩长，且不小于10m；用于作抗滑、锚固，挡土桩的配筋，按全长或2/3桩长配置，由计算确

19、定。箍筋采用螺旋箍筋或封闭箍筋，不小于8200mm ，在桩顶1.0m范围内间距加密一倍，以提高桩的抗剪强度。当钢筋笼长度超过4.0m 时，为加强其刚度和整体性，可每隔2.0m设一道1620mm焊接加强筋。钢筋笼长超过10m需分段拼接，拼接处应用焊接。,(三)施工工艺 1测定桩位、放线。 2开挖土方。采用分段开挖，每段高度取决于土壁的直立能力，一般为0510 m，开挖直径为设计桩径加上两倍护壁厚度。挖土顺序是自上而下、先中间、后孔边。 3支撑护壁模板。模板高度取决于开挖土方每段的高度，一般为1 m，由48块活动模板组合而成。护壁厚度不宜小于100mm，一般取D/10 + 5cm(D为桩径)，且第

20、一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100150 mm，上下节护壁可用长为1 m左右6一8的钢筋进行拉结。,4在模板顶放置操作平台。平台可用角钢和钢板制成半圆形，两个合起来即为一个整圆，用来临时放置混凝土和浇筑混凝土用。,5浇筑护壁混凝土。护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级，应注意浇捣密实。根据土层渗水情况，可考虑使用速凝剂。不得在桩孔水淹没模板的情况下浇护壁混凝土。每节护壁均应在当日连续施工完毕。上下节护壁搭接长度不小于50mm。,6拆除模板继续下一段的施工。一般在浇筑混凝土24 h之后便可拆模。若发现护壁有蜂窝、孔洞、漏水现象时，应及时补强、堵塞，防止孔外水通过护壁流人桩孔内。当护壁符合质量要求后，便可开挖下一段的土方，再支模浇筑护壁混凝土，如此循环，直至挖到设计要求的深度并按 设计进行扩底。 7安放钢筋笼、浇筑混凝土。孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土，当混凝土浇至钢筋 的底面设计标高时再安放钢筋笼，继续浇筑桩身混凝土