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1、1,第二章建筑工程施工新技术,讲授时间：,2O16年3月11日,2,建筑工程施工新技术,一、地基处理新技术 二、桩基础工程施工新技术 三、地下空间工程施工 四、深基坑支护技术 五、新型混凝土技术 六、预应力混凝土施工技术 七、新型模板及脚手架应用技术 八、钢结构施工新技术 九、建筑防水工程新技术 十、建筑装饰工程新技术 十一、建筑节能与环保新技术 十二、施工过程监测和控制,3,桩基础工程,1：桩基础是用承台或梁将沉入土中的桩联系起来，以承受上部结构的一种常用的基础形式。当天然地基土质不良，不能满足建筑物对地基变形和强度方面的要求时，常常采用桩基础将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土(岩)
2、层上，以保证建筑物的稳定和减少其沉降量。同时，当软弱土层较厚时，采用桩基础施工，可省去大量的土方开挖、支撑、排(降)水设施，一般均能获得良好的经济效果。因此，桩基础在建筑工程中应用广泛。 2：按桩的传力和作用性质，桩可分为端承桩和摩擦桩两种。1）：端承桩是穿过上部软弱土层而达到下部持力层(岩石、砾石层、砂层或坚硬土层)上的桩，上部结构荷载主要是由桩尖阻力来平衡。2）：摩擦桩是把建筑物的荷载传布在桩四周土中及桩尖下土中的桩，其大部分荷载靠桩四周表面与土的摩擦力来支承。,4,(a)端承桩,(b)摩擦桩,桩的分类,1桩；2承台；3上部结构；4软弱土层；5下卧硬土层,3：按桩身的材料来分有木桩、混凝土
3、桩、钢筋混凝土桩、预应 力钢筋混凝土桩和钢桩等。,5,4：按桩的截面形状分为：实心桩和空腹桩。5：按桩的施工方式可分为预制桩和灌注桩两大类。1）：预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩，然后用沉桩设备将桩沉入(打、压、振)土中。钢筋混凝土预制桩(含预应力钢筋混凝土桩)施工速度快，适用于穿透中间层较软弱或夹有不厚的砂层、持力层埋置深度及变化不大、地下水位高、对噪声及挤土影响无严格限制的地区；2）：灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。灌注桩适用于严格限制噪声、振动、挤土影响、持力层起伏较大的地区。,6,预制桩施工,一：钢筋混凝土预制桩1:钢筋
4、混凝土预制桩(简称预制桩)是运用比较多的一种桩型，具有制作方便、质量可靠、材料强度高、耐腐蚀性强、承载力高、价格低等特点，但桩在施工时，对土的挤密压紧作用较严重，穿过厚沙层或硬土层较困难，桩截面有限且截桩困难。2:预制桩常用的截面形式有混凝土方形实心截面、圆柱体空心截面以及预应力混凝土管形截面。预制混凝土实心桩大多做成方形截面，边长通常为250500mm。单根桩的最大长度根据打桩架的高度而定，一般在27m以内。如需打30m以上的桩，或者受运输条件所限，则将桩分为几段，在打桩过程中逐段接长。较短的桩多在预制厂生产，较长的桩一般在现场附近或打桩现场就地预制。,7,钢筋混凝土方桩 1主筋；2钢箍；3
5、钢筋网,3:桩的预制,预制桩在制作时，桩内应设纵向钢筋或预应力筋,(或丝)和横,向钢筋(或箍)，以便承受桩在运输、起吊和下沉时产生的弯曲,应力和冲击力。,8,现场预制桩多采用叠浇法间隔制作，预制场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。桩与桩之间应涂刷隔离剂，以保证桩起吊时不互相粘结。桩的叠浇层数，应根据地面允许荷载和施工条件确定，但不宜超过四层。上层桩或邻桩的浇筑，须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度等级的30后方可进行。4:桩的起吊预制桩达到设计强度等级的70后方可起吊，达到设计强度的100后才可以运输和沉桩。,9,5:桩的堆放桩堆放时，场地必须平整、坚实，桩按规格、桩号分类分层叠置，堆放层数
6、不宜超过四层，支承点应设在吊点处，各垫木应在同一垂直线上，最下层垫木适当加宽。6:锤击法沉桩1): 锤击法沉桩也称打桩，是利用桩锤下落到桩顶产生的冲击能而使桩沉入土中。在沉桩施工前，必须做好地基勘测与环境调查工作、编制预制桩沉桩的施工组织设计、清除施工现场障碍物、施工现场的场地平整以及施工现场的定位放线等准备工作。2): 打桩设备主要有桩锤、桩架以及动力装置三部分。（1）桩锤。桩锤是对桩施加冲击力，把桩沉入土中的主要机具。桩锤有落锤、汽锤(单动和双动)、柴油锤、液压锤和振动锤等。a：落锤：为一铸铁块，质量一般为12t，用卷扬机提起桩锤，用脱钩装置或松开卷扬机刹车使其自由下落到桩顶上，利用锤重下
7、降冲击桩顶，使桩沉入土中，如图所示。落锤构造简单，使用方便，冲击力大，能随意调整落距。但打桩速度慢，每分钟612次，效率低。落锤主要适用于打设木桩以及细长的混凝土桩，在一般土层及含砾石的土层均可使用。,10,落锤 单动汽锤 双动汽锤 柴油锤,1进汽孔；2排汽孔；3活塞；4汽孔,5燃油泵；6桩帽；7桩,11,b:汽锤：利用蒸汽或压缩空气的动力进行锤击。根据其工作情况又分为单动汽锤和双动汽锤。单动汽锤的冲击体在上升时消耗动力，下降时靠自重，这种锤冲击力大，结构简单，落距小，对设备和桩头的损伤较小，适用于打设各种类型的桩，常用锤质量为1.510t，每分钟锤击次数为2530次。双动汽锤的冲击体升降均由
8、动力推动，其冲击频率高，每分钟为100200次，冲击力大，但设备笨重，移动较为困难，适用于打设各种桩，特别适用于打斜桩和拔桩，也可用于水下打桩，其锤质量为0.66t。C:柴油锤：利用汽缸内的燃油爆炸时的能量推动冲击部分(活塞等)向上运动，丧失速度后具有势能的冲击部分回落击桩。柴油锤需有桩架、动力等设备，但不需外界能源，机架轻、移动方便、打桩速度快，适用于打设钢板桩以及在软弱地基上打设混凝土桩，但不适用于在松软土或硬土中打桩。,12,桩锤适用范围,13,（3）:打桩施工。1）打桩顺序。由于打桩对土体的挤密作用，使先打的桩因受水平推挤而造成 偏移和变位，或被垂直挤拔造成浮桩，而后打入的桩因土体挤密
9、，难以达到设计标高或入土深度，或造成土体隆起和挤压，截桩过大。因此，进行群桩打入施工时，为了保证打桩工程质量，防止周围建筑物受土体挤压的影响，打桩前应根据桩的密集程度、桩的规格、长短和桩架的移动方便等因素来正确选择打桩顺序。,14,当桩较稀疏时(桩中心距大于4倍桩边长或桩径)，可采用上述两种打桩顺序，也可采用由一侧向另一侧单一方向施打的方式(即逐排打设)，或由两侧同时向中间施打，如图 (a)、(b)所示。在采用逐排打设时，桩架单方向移动，打桩效率高。但打桩前进方向一侧不宜有防侧移、防振动的建筑物、构筑物、地下管线等，以防止受土体挤压破坏。,(a) 逐排打设,(b) 从两侧向中间打设,(c)自中
10、部向四周打设,(d)由中间向两侧打设,15,当桩较密集时(桩中心距小于或等于4倍桩边长或桩径)，应由中间向两侧对称施打或由中间向四周施打，如图(c)、(d)所示。这样，打桩时土体由中间向两侧或四周均匀挤压，易于保证施工质量。当桩数较多时，也可采用分区段施打。当桩规格、埋深、长度不同时，宜按先大后小、先深后浅、先长后短的方式进行施打。在实际施工过程中，不仅要考虑打桩顺序，还要考虑桩架的移动是否方便。如果自然地面标高接近桩顶的设计标高，而持力层的标高不尽相同，预制桩不可能根据持力层标高的不同而设计各种尺寸和长度的桩，这样，打桩完毕后，其桩顶会高于地面，当桩顶高于桩架底面高度时，桩架不能向前移动到下
11、一个桩位继续打桩，只能后退打桩，这就是所谓的“退打”，此时，桩不能预先布置在场内，只能采用随打随运。在打桩后，桩顶标高低于桩架底面高度，桩架可以向前移动来打桩，称为“顶打”，此时，只要场地允许，预制桩可以预先布置在场地内以便施工，同时可避免桩的二次搬运。,16,打桩。(1):打桩开始时，应先采用小落距(0.50.8m)轻击桩顶，使桩正常沉入土中12m后，检查桩身垂直度以及桩尖偏移，当符合要求后，再逐渐增大至规定落距，直至将桩沉到设计要求的深度。(2):打桩的方法有重锤低击和轻锤高击两种。轻锤高击所获得的动量小，冲击力大，其回弹也大，桩头易损坏，在实际工程中一般不用；重锤低击获得的动量大，桩锤对
12、桩顶的冲击小，其回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用以克服桩周边土壤的摩阻力而使桩下沉。正因为桩锤落距小，频率高，对于较密实的土层，如砂土或粘土也能容易穿过，一般在工程中采用重锤低击，其落距为：落锤小于1.0m，单动汽锤小于0.6m，柴油锤小于1.5m。,17,（4）质量要求沉桩的质量主要是看能否满足贯入度或设计标高的要求以及打入后桩的偏差是否在规定的范围内。质量控制的原则是：1）桩尖位于坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的沙土或风化岩等持力层时，以贯入度控制为主，以桩尖进入持力层的深度或桩尖标高作为参考；2）贯入度已达到要求而桩尖标高未达到要求时，应继续锤击三阵，其每阵10击的平均贯入度
13、不应大于规定的数值；3）桩尖位于其他软土层时，以桩尖设计标高为主，贯入度作为参考；4）打桩时，如控制指标已符合要求，而其他指标与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理；5）贯入度应通过试桩确定，或做打桩试验与有关单位确定。,18,灌注桩施工,灌注桩施工是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。 是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、
14、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。,19,干作业成孔灌注桩,干作业成孔灌注桩适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的土质，不需护壁可直接取土成孔。目前常用螺旋钻机成孔。 施工工艺流程 场地清理测量放线定桩位桩机就位钻孔取土成孔清除孔底沉渣成孔质量检查验收吊放钢筋笼浇筑孔内混凝土。 施工注意事项 开始钻孔时，应保持钻杆垂直、位置正确，防止因钻杆晃动引起孔径扩大及增多孔底虚土。 发现钻杆摇晃、移动、偏斜或难以钻进时，应提钻检查，排除地下障碍物，避免桩孔偏斜和钻具损坏。 钻进过程中，应随时清理孔口粘土，遇到地下水、塌孔、
15、缩孔等异常情况，应停止钻孔，同有关单位研究处 理。 钻头进入硬土层时，易造成钻孔偏斜，可提起钻头上下反复扫钻几次，以便削去硬土。若纠正无效，可在孔中局部回填粘土至偏孔处05m以上，再重新钻进。 成孔达到设计深度后，应保护好孔口，按规定验收，并做好施工记录。 孔底虚土尽可能清除干净，可采用夯锤夯击孔底虚土或进行压力注水泥浆处理，然后快吊放钢筋笼，并浇筑混凝土。混凝土应分层浇筑，每层高度不大于15m。,20,螺旋钻孔机是利用动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土块沿螺旋叶片上升排出孔外。在软塑土层，含水量大时，可用疏纹叶片钻杆，以便较快地钻进。在可塑或硬塑粘土中，或含水量较小的砂土中应用密纹叶
16、片钻杆，缓慢地均匀地钻进。操作时要求钻杆垂直，钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到石块等异物，应立即停机检查。全叶片螺旋钻机成孔直径一般为300600mm，钻孔深度820m。钻进速度应根据电流变化及时调整。在钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究解决。,1一电动机；2一变速器；3一钻杆； 4一托架；5一钻头；6一立柱； 7一斜撑；8一钢管；9一钻头接头； 10一刀板；11一定心尖,21,泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁，钻孔时通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放钢筋笼，水下灌注混凝土而成桩。成孔方式有正(反)循环回转
17、钻成孔、正(反）循环潜水钻成孔、冲击钻成孔、冲抓锥成孔、钻斗钻成孔等。,22,施工工艺流程 (1)测定桩位。 (2)埋设护筒。 护筒的作用是：固定桩孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。护筒用48mm厚钢板制成，内径比钻头直径大100200mm，顶面高出地面040.6m，上部开1一2个溢浆孔。埋设护筒时，先挖去桩孔处表土，将护筒埋入土中，其埋设深度，在粘土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于15m。 (3)泥浆制备。 泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。 (4)成孔方法 回转钻成孔。回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。 （5)清孔。 当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，应立即进行清孔，目的是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量，提高承载能力，确保桩基质量。清孔方法有真空吸泥渣法、射水抽渣法、换浆法和掏渣法。 (6)吊放钢筋笼。 清孔后应立即安放钢筋笼、浇混凝土。钢筋笼一般都在工地制作，制作时要求主筋环向均匀布置，箍筋直径及间距、主筋保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。若造成塌孔或安放钢筋笼时间太长，应进行二次清孔后再浇筑混凝土。,
