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1、1 第2章桩基础工程 1 桩的作用 桩一般由桩和承台组成 其作用在于将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土层上 或使软弱土层挤压 以提高土壤的承载力和密实度 从而保证建筑物的稳定性和减少地基沉降 2 桩基础组成 桩身 桩顶承台 2 桩基础 按受力性质分 端承桩 摩擦桩 按材料分 钢筋砼桩 预应力钢筋砼桩 复合地基桩 按制作方法分 预制桩 现浇桩 人工成孔灌注桩 机械成孔灌注桩 摩擦桩 端承摩擦桩 摩擦端承桩 端承桩 木桩 钢桩 钻孔灌注桩 冲孔灌注桩 挖孔灌注桩 沉管灌注桩 爆扩桩 3 桩的类型 3 第1节预制桩施工 特点 能承受较大的荷载 坚固耐久 施工速度快 对周围环境影响较大 分类
2、实心桩 方桩尺寸200 200mm 500 500mm长度 27m以内管桩 空心圆桩直径 400 500mm施工程序 预制 运输 堆放 沉桩 4 一 预制桩的制作制作方法 并列法 间隔法 重叠法 翻模法等 对于重叠法重叠层数不宜超过四层 层与层之间应涂刷隔离剂 上层桩或临桩的灌筑 应在下层桩或临桩混凝土达到设计强度30 以后方可进行 注意事项 钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋的连接宜采用对焊 接头应错开 桩尖用钢制 钢骨架的偏差应符合有关规定 混凝土宜采用机械搅拌 机械振捣 由桩顶向桩尖连续浇筑捣实 一次完成 严禁中断 5 钢筋混凝土预制桩制作 钢筋 模板施工 6 钢筋混凝土预制桩制作 混凝土
3、浇筑 7 预制管桩外形 8 桩头 9 截桩 10 垫层施工 11 垫层 12 承台钢筋 13 承台模板 14 承台和地基梁浇筑混凝土后 15 承台细部 16 二 预制桩的起吊 运输1 起吊当桩的砼达到设计强度的75 方可起吊 桩吊点位置的确定 原则 弯矩最小 a 一个吊点 b 二个吊点 c 三个吊点 d 四个吊点吊点的合理位置 17 2 运输 1 当桩的砼达到设计强度100 方可运输打桩前 桩从制作处运到现场前以备打桩 并应根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运 2 桩的运输方式 在运距不大时 可用起重机吊运 当运距较大时 可采用轻便轨道小平台车运输 用平板车运桩1 铁轨2 平台车3 桩 18 三
4、 桩的堆放桩堆放时 地面必须平整 坚实 垫木间距应根据吊点确定 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 应分别堆放 19 四 预制桩沉桩施工 预制桩沉桩施工方法 1 锤击法2 静力压桩3 振动法4 水冲法 20 锤击沉桩也称打入桩 是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中 锤击沉桩是混凝土预制桩最常用的沉桩方法 优点 该法施工速度快 机械化程度高 适应范围广 现场文明程度高 缺点 施工时有噪音污染和振动 对于城市中心和夜间施工有所限制 一 锤击法 21 钢筋混凝土预制桩施工 钢管桩施工 22 打斜桩海上打桩 23 打桩设备包括桩锤 桩架和动力装置
5、1 桩锤桩锤是对桩施加冲击 将桩打入土中的主要机具 桩锤主要有落锤 蒸汽锤 柴油锤和液压锤 目前应用最多的是柴油锤 用锤击沉桩时 力求采用 重锤低击 2 桩架桩架是支持桩身和桩锤 在打桩过程中引导桩的方向 并保证桩捶能沿着所要求方向冲击的打桩设备 常用的桩架 多功能桩架 履带式桩架 3 动力装置动力装置的配置取决于所选的桩锤 包括起动桩锤用的动力设施 当选用蒸汽锤时 则需配备蒸汽锅炉和卷扬机 1 锤击法施工机械设备 24 桩架 多功能桩架 沿轨道行驶 可作360 回转优点 可适应各种预制桩 也可用于灌注桩施工缺点 是机构较庞大 现场组装和拆迁比较麻烦 履带式桩架 以履带式起重机为底盘 增加立柱
6、和斜撑用以打桩 优点 性能比多能桩架灵活 移动方便 可适应各种预制桩施工 目前应用最多 25 多功能桩架 履带式桩架 26 27 1 清除妨碍施工的地上和地下的障碍物 平整施工场地 定位放线 设置供电 供水系统 安装打桩机等 2 桩基轴线的定位点及水准点的设置 桩基轴线的定位点及水准点 应设置在不受打桩影响的地点 水准点设置不少于2个 在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度 2 打桩前的准备工作 28 1 确定打桩顺序的原因 土体挤密 偏移变位浮桩 2 什么时候尤需确定打桩顺序 当桩的中心距小于4倍桩径时 打桩顺序尤为重要 3 打桩顺序 由一侧向单一方向进行 图a 自中间向两个方向对
7、称进行 图b 自中间向四周进行 图c 3 打桩顺序的确定 29 打桩质量包括两个方面的内容 一 是能否满足贯入度或标高的设计要求 二 是打入后的偏差是否在施工及验收规范允许范围以内 摩擦桩的入土深度控制 以标高为主 最后贯入度作为参考端承桩的入土深度控制 以最后贯入度为主 标高作为参考 4 打桩的质量控制 30 打入预制桩 第一节桩体 31 打入预制桩 电焊接桩 32 浆锚法接桩 33 打入预制桩 末节桩体 34 1 打桩时 引起桩区及附近地区的土体隆起和水平位移 邻桩相互挤压导致桩位偏移 2 如在已有建筑群中施工 打桩还会引起临近已有地下管线 地面交通道路和建筑物的损坏和不安全 预防措施 挖
8、防振沟 砂井排水 或塑料排水板排水 预钻孔取土打桩 采取合理打桩顺序 控制打桩速度等 5 打桩的公害 35 二 静力压桩1 原理 静力压桩是利用静压力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺 静力压桩机工作原理是在预制桩压入过程中 以桩机重力 自重和配重 作为作用力 克服压桩过程中桩身周围的摩擦力和桩尖阻力 将桩压入土中 静力压桩适用于软土地区的桩基施工 2 特点及适用范围 静力压桩是利用静压力将桩压入土中 施工中虽然仍然存在挤土效应 但没有振动和噪音 适用于软弱土层和邻近有怕振动的建 构 筑物的情况 3 分类 静力压桩机有机械式和液压式之分 目前使用的多为液压式静力压桩机 压力可达5000kN 36
9、静力压桩机 37 三 振动法沉桩 振动法是利用振动锤沉桩 将桩与振动锤连接在一起 振动锤产生的振动力通过桩身带动土体振动 使土体的内摩擦角减小 强度降低而将桩沉入土中 该方法在砂土中施工效率较高 38 四 水冲法沉桩 射水沉桩 射水沉桩方法往往与锤击 或振动 法同时使用 具体选择应视土质情况而定 必须注意 不论采取任何射水施工方法 在沉入最后阶段1 1 5m至设计标高时 应停止射水 用锤击或振动沉入至设计深度 以保证桩的承载力 39 第2节灌注桩施工 1 灌注桩 就地成孔安放钢筋笼灌注混凝土 2 灌注桩分类 根据成孔工艺不同 分为 干作业成孔的灌注桩 泥浆护壁成孔灌注桩套管成孔灌注桩 爆扩成孔
10、灌注桩等 3 灌注桩的特点灌注桩能适应各种地层的变化 无需接桩 施工时无振动 无挤土 噪音小 宜在建筑物密集地区使用 但其操作要求严格 施工后需较长的养护期方可承受荷载 成孔时有大量土渣或泥浆排出 40 41 干作业成孔灌注桩适用于成孔深度内没有地下水的情况 成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔 干作业成孔一般采用螺旋钻机 一 干作业成孔灌注桩 42 洛阳铲 是100多年前由洛阳的盗墓贼发明的 目前 洛阳铲已不再是考古界的专有工具 在建筑 公路 铁路 矿山等领域里都发挥了重要作用 特别是在地基灌桩和地质勘探等方面 洛阳铲已是必不可少的工具 43 二 泥浆护壁成孔灌注桩1 泥浆护壁成孔是用成孔机
11、械成孔 在成孔过程中由泥浆保护孔壁并排出土渣 2 适用范围 不论地下水位高或低的土层皆适用 多用于含水量高的软土地区 3 泥浆作用 具有保护孔壁 防止塌孔 排出土渣以及冷却与润滑钻头的作用 泥浆一般需专门配制 当在粘土中成孔时 也可用孔内钻渣原土自造泥浆4 成孔机械 1 回转钻机 2 潜水钻机 3 冲击钻其中以回转钻机应用最多 44 冲击转机 45 1 机械成孔 1 回转钻机成孔工作原理 动力装置回转装置转动钻杆转动由钻头切削土壤 切削形成的土渣 通过泥浆循环排出桩孔 分类 正循环回转钻机反循环回转钻机 携带土渣量较大 对孔深大于30m的端承型桩 宜采用反循环 回转钻机成孔施工过程 46 钻孔
12、灌注桩 护筒埋设 47 钻孔灌注桩 钻孔 48 钻孔灌注桩 钢筋笼吊装 49 钻孔灌注桩 混凝土浇筑 50 钻孔灌注桩 泥浆运输车辆 51 2 潜水钻机成孔 潜水钻机是一种旋转式钻孔机械 其动力 变速机构和钻头连在一起 加以密封 因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔 用正循环工艺输入泥浆 进行护壁和将钻下的土渣排出孔外 潜水钻机成孔 亦需先埋设护筒 其他施工过程皆与回转钻机成孔相似 潜水钻机 52 3 冲击钻成孔冲击钻主要用于在岩土层中成孔 成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层 然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆还有一种冲抓锥 锥头内有重铁块和活动抓片 下落时松开卷
13、扬机刹车 抓片张开 锥头自由下落冲入土中 然后开动卷扬机拉升锥头 此时抓片闭合抓土 将冲抓锥整体提升至地面卸土 依次循环成孔 冲击钻机 53 2 施工工艺用流程图表示泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺为 测定桩位 埋设护筒 桩机就位 成孔 清孔 安放钢筋骨架 浇筑水下混凝土 泥浆池 制备泥浆 泥浆循环清渣 钢筋骨架制作 吊运 安放 灌注混凝土 54 1 测定桩位根据设计图纸对桩位进行放线 严格控制桩位精度 是保证桩基础施工质量的前提条件 所有桩点一次性全部测放 复核 每天对预钻进桩点进行二次复核检查 确保桩位准确 桩点放线偏差应 10mm 采用4根木桩加钉小钉 即定位桩 十字法定位 如下页图所示 并防
14、止车辆 机械 人员等碾压 踩踏移位 破坏 桩点定位图 55 2 埋设护筒 56 护筒是用4 8mm厚钢板制作 内径应大于钻头直径100mm 上部宜开设1 2个溢浆孔 护筒的设置不仅仅起到桩孔定位及护口作用 在地下水位较高或水下施工中 还起到隔离水流渗入孔内的作用 埋设护筒时 先挖去桩孔处表土 将护筒埋土中 保证其准确 牢固 稳定 倾斜率 5 检查并控制护筒中心与桩中心点的偏差不得大于50mm 护筒与坑壁之间用粘土填实 必要时在面层铺设20mm厚水泥砂浆 以防漏水 护筒的埋设深度 在粘性土中不宜小于1 0m 砂土中不宜小于1 5m 护筒顶面应高于地面0 4 0 6m 并应保持孔内泥浆面高出地下水
15、位1 0m以上 受水位涨落影响或水下施工的灌注桩 护筒应加高加深 保证泥浆面高出最高水位线1 5m以上 在正式施钻前 复核检查每一个桩中心与护筒中心偏差值 控制其在规范或设计要求范围内 57 3 桩机就位桩机就位时 精心调平 保证钻头中心与桩位中心相重合 偏差 20mm 垂直度偏差 1 并确保成孔机械在整个钻孔过程中的稳定性 避免其产生前倾和侧倾 以至影响桩孔的垂直度 为此 对于土质软弱的施工现场需要对地面进行适当的加固处理 并适当加大承重枕木的面积 58 4 成孔钻孔机具及工艺的选择 应根据桩型 钻孔深度 土层情况 泥浆排放及处理等条件综合确定 如果是端承为主的结构桩 地基土中含有碎石土 砂
16、卵石 土层较坚硬及风化岩比较多 则适宜选用冲击钻机成孔方式 即冲孔桩 如果是利用桩身与土层的摩擦力进行承载 例如某些临时性的基坑支护桩等 在砂土 淤泥质土 粘性土等土层比较厚时 可选用潜水钻机成孔方式施工 即钻孔桩 59 5 清孔当钻孔达到设计深度要求后 即应进行验孔和清除孔底沉渣 淤泥 以减少桩基的沉降量 提高承载能力 在灌注混凝土之前 孔底沉渣应符合下列规定 端承桩 50mm 摩擦端承 端承摩擦桩 100mm 摩擦桩 300mm 为此 在清孔过程中要不断置换泥浆 直至浇筑水下混凝土 并保持孔底500mm以内的泥浆比重应 1 25 孔底沉渣可用重锤法或X 2型沉渣仪检测 重锤法是依据手感来判断沉渣表面位置 然后凭测锤重量夯入沉渣的厚度作为测量值 重锤法要求经验丰富 否则测量误差较大 X 2型沉渣仪是利用测试探头和仪表量测 如下图所示 60 61 6 安放钢筋骨架钢筋笼制作 制作时 箍筋与主筋隔点点焊 预制环形保护层垫块纵向设置间距5 6m一组 一组不少于4档 沿钢筋笼周围均匀分布 距笼顶2m另加设1道 垫块环径即为保护层厚度 环形垫块可以减少孔壁的刮伤及增加钢筋保护层的均匀性 钢筋笼
