各种桩基施工工艺分析课件

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1、,桩基工程施工,学习要求： 熟悉桩基础组成及分类； 了解预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施； 了解静力压桩特点和施工方法； 熟悉泥浆护壁成孔、人工挖空施工过程及工艺原理； 掌握水下砼灌注的施工方法与要点。 熟悉常见质量事故的预防和处理，安全施工措施； 了解预制桩、灌注桩质量检验标准。,桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或盖梁组成。 桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土（岩）层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。,、桩基础的作用、组成、分类,桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图2.1) 端承桩是

2、穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制嵌岩深度为主，对沉渣厚度的要求严格。 桥梁工程中的端承桩多数要求嵌岩。 摩擦桩完全设置在软弱土层中，依靠桩端阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受荷载，施工时以控制桩端设计标高（长度）为主。 对于桩端为硬土层者，又有摩擦端承桩，端承摩擦桩。 桥梁工程中的摩擦桩，通常不计挤密作用。,桩按施工方法分为预制桩和灌注桩 预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等； 灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻（冲）孔灌注桩、挖孔灌注桩、套管成孔灌注

3、桩及爆扩成孔灌注桩等。,一、 钢筋混疑土预制桩施工,钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。 钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型多用于房建工程，桥梁工程少用。,钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。 钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。,打入

4、法施工,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。 锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。,打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。,1.3.2 打桩顺序的确定,打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，应根据桩的密集程度(桩距大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。 根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种，如图2.7所示。 当桩的中心

5、距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图2.7(c)，或由中间向四周施打(图2.7(b)。 当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设(图2.7(a) 。,根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。,1.3.3 打桩,打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。 桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩入土一定深度(12m)稳定以后，再以规定落距施打。 桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。

6、 桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。,1.3.4 打桩质量要求和测量记录,(1) 打桩质量要求 端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩端设计标高可作参考；摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时，贯入度可作参考。 打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)的桩位偏差，必须符合表2.4的规定。 桩的承载力检验,1.3.5 打桩施工常见问题的分析,在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩身严重回弹等。 发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂土层等三个方面的

7、原因。 工程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题，都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技术措施后，方可继续施工。,1.3.6 打桩过程中的注意事项,桩机就位后，桩架应垂直平稳，桩帽与桩顶应锁紧牢靠，连接成整体。 打桩时，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况。 在正常情况下，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，应避免因间歇时间过长，土的固结作用而使桩难以下沉。 打桩时振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用，施工过程中要有专人巡视检查，及时发现和处理有关问题。 严禁非施工人员进入打桩现场；对桩机的

8、正常运行、桩架的稳定经常进行检查，严格按操作规程进行施工，确保安全。,1.4 静力压桩,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(图2.8)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。 压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。 接桩的方法目前有三种：焊接法(图2.9)、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法(图2.10)。,二、 混疑土灌注桩施工,灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。 与

9、预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。 灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。,2.1 干作业钻孔灌注桩,干作业钻孔灌注桩施工过程如图2.11所示。 干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为400mm、500mm、600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。 钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。,钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清

10、孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。 钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度5060cm。,2.2 泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。 成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。 泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、

11、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。,2.2.3 清孔,验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。 泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。 对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.25。含砂率=4%(大直径桩2%),2.2.4 浇筑水下混疑土,泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇

12、筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。 水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。 水下混凝土浇筑常用导管法(图2.17)。 浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下1.0m以上，然后剪断（或迅速拔出）悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。,水下砼灌注过程示意图,导管埋深应保持在26m之间 过小易发生导管进水，过大易导致“埋管”。,导管口初始位置，首盘砼用量,导管口到孔底的距离不宜太大或太小，一般2040cm. 太大不利于将沉渣带起，底部砼质量难以保证； 太小容易堵管。 为防止导管进水

13、，首盘砼应使导管埋深不少于1m。,2.3.1 锤击沉管灌注桩,锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基，其施工过程见图2.20所示。,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，应控制在0.8m/min以内为宜。,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，

14、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。,2.3.2 振动沉管灌注桩,振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。 其施工过程为： 桩机就位 沉管 上料 拔管,2.3.3 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

15、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。,(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。,(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

16、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。,(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。,2.4 人工挖孔灌注桩,挖孔灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图2.21)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。 优点是桩身直径大，承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇