第二章桩基础工程_土木工程施工

1第二章桩基础工程概述第二章桩基础工程2概述当地基较好时一般建筑物或构筑物多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。如果地基土较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，进行地基处理。如深部土层也软弱，或上部荷载较大，或对沉降有严格要求的建筑物、构筑物以及桥梁基础等，则往往需采用深基础。桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和承台组成。第二章桩基础工程3桩基础组成41.桩的类型摩擦型桩摩擦桩端承摩擦桩端承型桩端承桩摩擦端承桩桩按承载性状分类第二章桩基础工程51.桩的类型摩擦桩——在极限承载力下，桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦桩——在极限承载力下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受；端承桩——在极限承载力下，桩顶荷载由桩端阻力承受；摩擦端承桩——在极限承载力下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。第二章桩基础工程6预制桩木桩混凝土桩混凝土方桩预应力混凝土管桩钢桩钢管桩H型钢桩灌注桩干作业成孔人工挖孔螺旋钻钻孔洛阳铲成孔泥浆护壁成孔回转钻机成孔潜水钻机成孔套管成孔锤击成孔振动锤成孔按桩的施工方法分类2.桩按施工方法分类第二章桩基础工程7第一节混凝土预制桩一．混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放（一）制作混凝土预制方桩多数是在施工现场预制，亦可在预制厂生产；混凝土预应力管桩则均在工厂生产。第二章桩基础工程891、截面：方桩的截面边长多为250~550mm；管桩直径一般300~800mm，常用的为400~600mm２、长度：单根桩或多节桩的单节长度，应根据桩架高度、制作条件、运输能力等确定。工厂制作——不超过12m；现场预制——不超过30m３、混凝土强度等级：不宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20）４、桩身配筋：锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%；静压桩不宜小于0.4%；桩顶一定范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片第二章桩基础工程10方桩的叠浇法制作为节省场地，现场预制方桩多用叠浇法制作。重叠层数：取决于地面允许荷载和施工条件，一般不宜超过4层。场地要求：场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。隔离剂：桩与桩间应做好隔离层，桩与邻桩、底模间的接触面不得发生粘结。浇筑时间：上层桩或邻桩的浇筑，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%后方可进行。第二章桩基础工程11钢筋混凝土预制桩制作－钢筋、模板施工（预制厂制作）第二章桩基础工程12钢筋混凝土预制桩制作－混凝土浇筑（现场制作）第二章桩基础工程13（二）桩的起吊与运输混凝土强度：达到设计强度的70%方可起吊；达到100%方可运输和打桩。起吊吊点：应符合设计要求，一般吊点的设置如图2-1所示。0.707L0.293La)0.207L0.568L0.207Lb)c)0.145L0.355L0.145L0.355Lla）一点起吊；b）两点起吊；c）三点起吊图2-1桩的合理吊点第二章桩基础工程14（三）堆放堆放桩的地面必须平整、坚实；垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上；堆放层数不宜超过4层；不同规格的桩，应分别堆放。第二章桩基础工程15二.预制桩沉桩（一）锤击法施工1．打桩设备2.打桩前的准备工作3.打桩顺序4.打桩方法要点5.打桩的质量控制6.打桩的公害第二章桩基础工程16１.打桩设备打桩设备——打桩机打桩机——主要包括:桩锤、桩架和动力装置。第二章桩基础工程17锤型锤击动力适用性优缺点优点缺点落锤重力小型桩工程构造简单、使用方便效率低、桩身易损失坏柴油锤燃油爆炸能量适用面广、特别适用于大型混凝土桩和钢管桩等结构简单、使用方便；不需从外部供应能源过软的土中会使工作循环中断；污染大蒸汽锤蒸汽动力适用面广冲击力较大；无污染需配备锅炉设备；液压锤液压作用适合水下打桩能获得较大的贯入度构造复杂、造价高a．桩锤（１）桩锤第二章桩基础工程18b.桩锤的选择用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，应采用“重锤轻击”。如采用轻锤重击，锤击功能很大一部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头容易打碎。锤重一般根据土质、桩的规格等进行选择，如能进行锤击应力计算则更为科学。第二章桩基础工程19（２）桩架a．桩架的作用悬吊桩锤，并为桩锤导向，它还能起吊桩并可在小范围内移动桩位。桩架的高度是选择桩架时需考虑的一个重要问题。桩架的高度=桩长+滑轮组高度+桩锤高度+桩帽高度+起锤移位高度（取1~2m）第二章桩基础工程20b．桩架的形式多能桩架（图2-2）多能桩架的机动性和适应性很大，水平方向可作360°回转，立柱可前后倾斜，可在轨道上行走，但其机构较庞大。图2-2多能桩架第二章桩基础工程21履带式桩架（图2-3）履带式桩架以履带式起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩。其性能灵活，移动方便，可适应各种预制桩施工，目前应用最多。156234图2-3履带式桩架1-桩锤；2-桩帽；3-桩；4-立柱；5-斜撑；6-车体第二章桩基础工程22２．打桩施工（１）准备工作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。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。打入预制桩第一节桩体第二章桩基础工程23（２）打桩顺序a．避免挤土影响打桩顺序影响挤土方向，打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：a)b)c)a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行图2-4打桩顺序第二章桩基础工程24b．减小后施工的桩对先施工的桩的影响根据设计标高及桩的规格，应遵循以下原则：宜先深后浅、先大后小、先长后短第二章桩基础工程25锤击打入预制桩第二章桩基础工程26（３）打桩方法a．控制入土时的垂直度插入土中的垂直度偏差不得超过0.5%，桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩身垂直下沉。b．桩头保护在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有5~10mm的间隙，以防损伤桩顶。c．打桩开始锤击落距应较小，入土稳定后，最大落距不宜大于1m；打桩中遇有贯入度剧变或异常，应暂停打桩，研究处理；桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中。d．接桩混凝土桩——焊接、法兰接以及硫磺胶泥锚接三种方法；钢桩——一般均用焊接法。第二章桩基础工程27电焊接桩打入预制桩第二章桩基础工程28锤击桩动画第二章桩基础工程29（４）打桩的质量控制a．桩的垂直偏差应控制在1%之内；b．平面位置的允许偏差（见下表）基础形式允许偏差单排或双排桩的条形桩基垂直于条形桩基纵轴线方向平行于条形桩基纵轴线方向100mm150mm承台桩数为1~3根100mm桩数为4~16根1/3桩径或1/3边长桩数大于16根最外边的桩中间桩1/3桩径或1/3边长1/2桩径或1/2边长第二章桩基础工程30c．贯入度与标高控制端承型桩——以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考；摩擦型桩——以桩尖设计标高控制为主，贯入度可作参考。第二章桩基础工程最后贯入度：在正常条件下进行（桩顶没有破坏、锤击没有偏心、锤落距符合规定、桩帽与弹性垫层正常），最后10击内桩的平均入土深度。桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或风化岩等土层时，以贯入度控制为主，桩端进入持力层深度或桩尖标高可作为参考；当贯入度达到而桩端标高未到时应继续锤击3阵，每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值（一般在30-50mm）；桩端位于其它软土层时，以桩端设计标高控制为主，贯入度可作为参考。31（５）打桩的公害a．公害挤土、震动、噪音、大气污染等b．防止措施防止挤土影响挖防振沟、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。防止震动、噪音、大气污染等选择合适的打桩方法，如静力压桩、灌注桩等第二章桩基础工程32锤击桩视频第二章桩基础工程33（二）静力压桩静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中没有振动和噪音，但仍存在挤土效应。该方法适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。静力压桩机有机械式和液压式两类，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达5000KN以上，如图2-5示。116798534781021图2-5液压式静力压桩机1-操纵室；2-电气控制台；3-液压系统；4-导向架；5-配重；6-夹持装置；7-吊桩把杆；8-支腿平台；9-横向行走与回转装置；10-纵向行走装置；11-桩第二章桩基础工程34静压桩动画第二章桩基础工程35静力压桩第二章桩基础工程36（三）振动法沉桩振动法是利用振动锤（图2-6）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。该方法适用于砂土中沉桩。2157634图2-6振动锤1-振动器；2-横梁；3-竖轴；4-弹簧；5-吸振器；6-加压滑轮；7-起重环第二章桩基础工程37DZM系列液压振动锤(配挖掘机用)38特点通过振动器的振动，减小桩和周围土体的摩擦力，在桩自重和附加压力作用下沉桩。优点：噪音小，不产生废气，沉桩速度快，施工简便，操作安全，结构简单、铺助设备少、重量轻、体积小、对桩头的作用力均匀而使桩头不易损坏等特点，还可以用来拔桩。缺点适于砂质粘土、砂土、软土地区施工，不宜用于砾石和密实的粘土层。如用于砂砾石和粘土层中，需配以水冲法辅助施工。39第二章桩基础工程第二节灌注桩施工第二章桩基础工程40第二节灌注桩施工灌注桩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。第二章桩基础工程41灌注桩成孔方法主要有：1.人工挖孔；2.干作业成孔；3.泥浆护壁成孔；4.套管成孔。第二章桩基础工程42一、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，亦有用洛阳铲成孔的。第二章桩基础工程43螺旋钻机螺旋钻成孔灌注桩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（图2-7）。全叶片螺旋钻机成孔直径一般为300~600mm，钻孔深度8~20m。12345678图2-7步履式螺旋钻机1-上底盘；2-下底盘；3-回转滚轮；4-行车滚轮；5-钢丝滑轮；6-回转轴；7-行车油缸；8-支盘第二章桩基础工程44长螺旋钻孔机出土状态长螺旋钻孔机45短螺旋钻孔机短螺旋钻孔机出土状态46二、泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔是用钻机成孔的同时，用泥浆保护孔壁并排出土碴。它不论地下水位高低都能适用，一般用于地下水位以下土的成孔。第二章桩基础工程4748（一）泥浆的作用与组成泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可用孔内钻碴原土自造泥浆。1、泥浆作用泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土碴以及冷却与润滑钻头的作用。泥浆产生的液柱压力可平衡水压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的一种液态支撑；泥浆中胶质颗粒在泥浆压力下，渗入孔壁表面孔隙中，形成一层泥皮，从而可防止塌孔，护壁。灌进的泥浆比重小，排出的比重大，从而携渣排出泥土。泥浆还具有润滑钻头、降低钻头发热、减少钻进阻力等用。第二章桩基础工程49•2、泥浆的组成•护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。•503、泥浆性能要求项次项目性能指标检验方法1相对密度1.05~1.25泥浆密度计2粘度18-25s500/700mL漏斗法3含砂率4%含砂量计4胶体率98%量杯法5失水量30mL/30min失水量仪6泥皮厚度1~3mm/30min失水量仪7静切力1min2~3Pa10min5~10Pa静切力计8稳定性0.03g/cm29pH值7-9PH试纸膨润土泥浆的性能指标第二章桩基础工程51泥浆护壁钻孔灌注桩施工时，通常应埋设钢护筒，以起定位、保护孔口、存储泥浆和使其高于地下水位。埋设的钢护筒52埋设护筒