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1、桩基础设计与施工,建艺分院建筑工程系,2,目录,任务1 桩的分类与管桩施工,任务2 灌注桩施工与特点,任务3 单桩承载力与基桩检测,任务4 桩基础验算,3,6. 2,灌注桩施工工艺与要点,4,灌注桩施工工艺与要点,钻孔灌注桩施工工艺； 沉管灌注桩的施工工艺； 灌注桩的质量控制；,6,一、钻孔灌注桩,定义利用钻孔机械钻出桩孔并在孔中浇筑混 凝土而成的桩。 分类干作业成孔灌注桩 泥浆护壁钻孔灌注桩 工艺特点：无振动、无挤土、噪声小、对周围建筑物影响小；,工程案例：上海市某汽车大厦钻孔灌注桩施工方案,7,泥浆护壁成孔灌注桩 定义：钻孔过程中注入泥浆保护孔壁防止坍 孔，然后浇筑混凝土而成的桩。 适用于
2、：地下水位以下的粘性土、粉土、砂 土、填土、碎石土及风化岩层，以及地质情 况复杂、夹层多、风化不均、软硬变化较大 的岩层。,8,（1）工艺流程 确定桩位埋设护筒钻机就位（制备泥浆）-钻孔（泥浆循环清渣）-清孔-下钢筋笼-安装导管-水下浇筑混凝土-拔出护筒,9,护筒,施工程序 湿作业法,就位,成孔,浇筑,钢筋笼 放导管,成型,钻头,泥浆,钻杆,泥浆泵,钻机,导管,钢筋笼,砼,浇注漏斗,10,泥浆护壁成孔灌注桩施工程序图,钻孔灌注桩施工工艺,11,冲抓钻 冲击钻 潜水电钻 回转钻,（2） 成孔机械,12,冲击钻作业示意图,13,潜水钻机图 1-钻头；2-潜水钻机；3-电缆；4-护筒；5-水管；6-
3、滚轮；7-钻杆；8-电缆盘；9、10-卷扬机；11-电压表；12-开关,14,（3）施工准备,现场准备地下、地面、空中、抄平放线定桩位 （1）场地准备：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟； （2）放轴线、定桩位、设置水准点 （2个）； 2. 技术准备沉桩试验、确定打桩顺序 正式施工前应作不小于2根桩的沉桩工艺试验， 了解桩的沉入时间、标高、贯入度、承载力及施工中 可能出现的问题。同时也是对图纸设计的检验。,15,如何确定施工顺序？,挤土、桩机移动方便； 无挤土时，一般按桩机路线最短； 有挤土时，每隔12个桩孔成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；群桩中先中间桩现成孔；爆扩桩先小桩
4、后大桩；,16,(4)护壁泥浆 泥浆作用： 护壁原理-注入的泥浆比重1.1-1.15（水的比重），比地下水位高，能平衡地下水压力，并对孔壁形成一种液态支撑；粘粒渗入孔四周，使周围土孔隙减少，并在孔内壁表层形成一层泥皮，可保护孔壁。 泥浆除护壁作用外，还有携渣，润滑和冷却钻头，减少钻进阻力的作用。,17,泥浆的组成与性能： 地基土为粘土时可用原土直接在孔中造浆； 地基土为砂土或有砂夹层时，要专门造浆。 泥浆可用高粘性土或膨润土加水制备。 泥浆性能要求有9项： 1、相对密度1.051.25 2、粘度825s 3、含砂率 98% 5、 失水量30mL/30min 6、 泥皮厚13mm/30min 7
5、、 静切力 1min 23Pa 10min 510Pa 8、 稳定性 0.03g/cm2 9、 pH值 79,18,泥浆循环 正循环回旋钻机成孔工艺 泥浆由钻杆内部注入孔底，从钻杆底部喷出，携渣出孔，沉淀（好的泥浆再注入钻杆，沉淀的土渣排出） 反循环回旋钻机成孔工艺 泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入孔内，由砂石泵在钻杆内形成真空，将土渣从钻杆内吸出流向沉淀池。此法排渣快。孔深大于30m的端承型桩宜用。,19,泥浆循环成孔工艺,20,泥浆循环 泥浆循环的方式： 正循环：适合小直径孔（ 0.8m) 正循环的优缺点： 优点：设备简单、操作方便、小孔径效率较高 缺点：泥浆反流速度低、排渣能力弱 反循环
6、的优缺点： 与正循环相反,21,（5）钻孔灌注桩施工要点,a .护筒： 作用是：防止孔口土壁坍塌、定桩位、存贮泥浆并使浆面高于地下水位。 护筒做法：可用钢板，埋入土中不宜小于1m（粘土）、1.5m（砂土），内径比钻头直径大100以上，顶面高出地面0.4-0.6m，上部设1-2个溢水口。 护筒施工要求：中心与桩位中心的偏差50mm。护筒外侧粘土填塞。施工期间泥浆面高出地下水位1m以上。,22,（5）钻孔灌注桩施工要点 1.护筒埋设 护筒用46mm厚钢板加工制作，高1.52m。直径比钻头大100mm，开设12个溢浆口，埋入土中1m； 护筒的作用：定位、保护孔口，维持水位高差等重要作用。 2.泥浆
7、泥浆的作用：护壁、排渣、降温 制作及性能要求： 粘土中成孔：注入清水，以原土造浆。泥浆比重：1.11.3 其它土层（砂土、类砂层、砂卵石）：优质粘土造浆，泥浆比重：1.21.5,23,3.泥浆池和沉淀池 泥浆池和沉淀池的池面标高应比护筒顶低0.51m以利泥浆回流畅顺。 位置布置合理（防止妨碍吊机和钻机行走） 泥浆池容量为每孔的排渣量 沉淀池容量为每孔的排渣量的1.52倍 4.施工时应有专人清理泥浆池和沉淀池。保证泥浆泵的正常工作。,24,5.钻机钻进速度控制 应根据： 土层类别 孔径大小 来确定钻进速度 供浆量 淤泥和淤泥质土中：一般1m/min 松散砂层：3m/h 硬土层或岩石层：以钻机不发
8、生跳动为准 6.桩孔排渣可采用泥浆循环或抽渣筒。 7.钻孔桩入岩每进100mm取样一次。,25,8.清孔应按下列规定进行 到达设计深度后，可以使钻头空转不进尺，循环换浆。 （1）原土造浆，泥浆比重在1.1左右 （2）砂土层或砂夹卵石层，泥浆比重在1.151.25左右 （3）清孔后的沉渣厚度 端承桩：100mm 摩擦桩：200mm 在混凝土浇筑前复测，超过规定重新清孔。,26,沉渣厚度的检测： 重锤法：手感 X2型沉渣仪,27,（6）水下混凝土浇筑 混凝土：必须具备良好的和易性 坍落度宜为180220mm 含砂率宜为4045，并宜选中粗砂 水泥用量360kg/m3 方法：导管法 目的防止混凝土中
9、水泥被水带走，又可防止泥浆进入混凝土内形成软弱夹层，减少混凝土离析现象。,28,隔水栓 预制混凝土块（四周加橡皮封圈） 橡胶球胆 软木塞,29,导管法施工要点 1.吊导管入桩孔 顶部高于泥浆面34m 底部距桩孔底0.30.5m 2.浇筑混凝土 （1）导管内灌入足量混凝土，保证能埋管500600mm后剪断导柱塞铅丝。 （2）连续浇筑混凝土，边浇筑边拔管，提管时保证混凝土埋入1m。 （3）一直浇筑直到桩顶为止。,30,泥浆护壁成孔灌注桩施工程序图,钻孔灌注桩施工工艺,31,（7）施工质量要求 成桩质量检查： 1.成孔和清孔 成孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度 2.钢精笼制作及要求 钢
10、筋规格、连接质量、制作偏差及安放的实际位置 3.混凝土搅拌及灌注,32,（8）常见工程质量问题及处理 1.孔壁坍塌 处理方法（1）坍塌段用石子粘土投入，重新开钻。 （2）使用冲孔机时，填入混和料后低锤密击，造成坚固孔壁后，再正常冲击。 2.偏孔：孔位偏移或孔身倾斜 原因：桩架不稳固、导杆不垂直。 土层软硬不均 处理方法（1）桩架重新安装牢固、平稳垂直。 （2）如偏移过大，应填入石子粘土重新成孔。 （3）如有探头石，可用岩钻除去或低锤将石击碎。 （4）遇基岩倾斜，投入毛石于低处再开钻或密打,33,3.孔底隔层 原因：清孔不彻底 浇筑混凝土或安放钢筋笼时碰撞孔壁造成塌孔落土。 4.夹泥或软弱夹层
11、：桩身混凝土混进泥土或形成浮浆泡沫软弱土层。 原因（1）浇筑混凝土时孔壁坍塌。 （2）导管下口埋入混凝土高度太小，泥浆被喷翻，掺入混凝土中。 5.流砂：成孔时发现大量流砂涌塞孔底 处理：可抛入碎砖石、粘土。用锤冲入流砂层，阻止流砂涌入。,34,二、套管成孔灌注桩（打拔管） 用锤击或振动的方法，将钢套管（带混凝土桩靴/钢活瓣桩尖）打入土中到规定深度后，在管内浇筑混凝土（放钢筋笼），随后边拔管边灌注，利用拔管时的锤击或振动使混凝土密实。 适用于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土。,35,活瓣桩尖1桩管；2锁轴；3活瓣,36,沉管方法：锤击、振动、静压均可,施工程序,就位,沉管,浇筑,振动 拔管,浇
12、灌 放钢筋笼,成型,（一）、沉管灌注桩施工过程,37,沉管灌注桩设备1滑轮组；2振动器；3漏斗；4桩管；5吊斗；6枕木；7机架；8拉索；9架底；10卷扬机,38,设备简单，桩长按地质要求（灵活），较经济。承载力低，软土中易颈缩，有挤土、振动、噪音，对临近建筑物有危害。 施工工艺流程：安桩架吊桩套管、关闭活瓣或套入桩靴沉钢套管吊放钢筋笼浇混凝土拔管成桩。,（二）、沉管灌注桩特点：,39,1、锤击沉管灌注桩 (1)单打法：为防地下水进入套管内，在桩尖与套管连接处加垫圈密封（稻草绳/麻绳）；校正套管垂直度0.5%；打好后，用吊铊检查孔内泥浆及渗水情况；将混凝土灌入钢套管内，灌满套管后开始拔管；控制好
13、拔管速度（保持管内砼2m高，砼面略高于地面），拔管速度均匀，宜1m/min，低锤密击，直至全部拔出。 (2)复打法（在复打时放入钢筋笼）：拔出后立即清除套管外壁泥污，在原桩位（位置与第一次重合）放桩靴，作第二次成孔灌注。 可见，复打法使桩径扩大，承载力提高。还可以减少打桩中出现的某些质量问题（如颈缩）。,40,(3)施工要求： 砼C20，配筋时塌落度80-100，无筋时60-80，碎石粒径40，预制桩尖砼C30，桩尖中心与套管中心重合。 砼连续浇，分层振捣，每层1-1.5m，试块1组，从拌制砼到最后拔出套管初凝时间。 在群桩中，当桩的中心距4d时，要防止因挤土使前面的桩发生桩身断裂，防止方法：
14、套管的打入要在邻桩砼初凝前完成，或用跳打法，跳过（未打）的桩在邻桩砼强度达50%后方可再打。,41,如沉桩时发现套管内有水及泥浆，则先在管内灌1.5m高封底砼，再沉管。 严格控制最后3阵（每阵10击）的灌入度。记录好每根桩的总锤击数、最后1m沉入的锤击次数。,42,锤击沉管灌注桩施工要点： 桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。 拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。 桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，
15、应控制在0.8m/min以内为宜。,43,在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。 桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后，方可施打。,44,2、振动沉管灌注桩 与锤击法的不同之处在于激振器振动，使桩与土间的摩阻力减小，从而使桩下沉。 （1）单打法：宜用于含水量较小的土层、宜用预制桩靴。复打法、反插法用于饱和土层。在灌满砼后，先振5-10s，再拔管，边振边拔，每拔0.5-1m，停拔并振5-10s，拔管速度1.2-1.5m/min，在软弱土中0.6-0.8m/min
16、。 （2）反插法：每次拔管0.5-1m，向下反插0.3-0.5m，边灌砼边拔套管，砼面高于地下水位1-1.5m，拔管速度0.5m/min。反插使桩的截面增大，承载力提高。 活瓣之间缝隙严密。,45,3、灌注桩钢筋笼与砼施工 1、吊放钢筋笼：笼长12m时，分段制作，段-段以焊接连接，每隔2m在主筋外侧加1直径12的加强环箍筋以防变形，保护层60-80（可用定位钢筋焊与骨架上），绑在桩架或护筒上临时固定。定准钢筋笼位置。 2、吊放导管、浇水下混凝土（导管法）导管200-250，壁厚3，宜用法兰连接，接头处密封。,46,混凝土要求：C20，和易性好，塌落度150-220，中粗砂，砂率40-45%，粗骨料最大粒径不宜40，1/3最小净距，素砼粗骨料最大粒径1/4d，并不宜70mm。钢筋笼放入后4h内必须浇筑，连续不断，贯入混凝土量计算体积，直径1m的桩每根试块不少于1组
