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桩基础施工技术•桩基础的概念竖直或微倾斜的基础构件，横截面尺寸比长度小得多。•工作原理设置于岩土中的桩通过桩侧摩阻力和桩端阻力将荷载传递到地基或通过桩身将横向荷载传给侧向土体•优先考虑桩基础作为深基础的条件：1)荷载大，地基上部土层软弱，持力层位置较深；2)河床冲刷严重，河道不稳或冲刷深度不易计算准确；3)地基计算沉降过大，或结构不均匀沉降敏感；4)施工水位或地下水位较高•桩的分类分类依据：功能、荷载传递机理、材料、施工方法等。按材料分木桩钢桩钢筋混凝土桩按受力情况分抗压桩抗拔桩抗横向推力桩端承桩摩擦桩抗浮桩塔基桩深基坑支护桩抗滑桩按施工方法分预制桩：主要指预制钢筋混凝土桩。通过锤击、静压或振动等方法沉入地基内到达所需的深度，形成桩基础。适用条件桩径小（一般直径在0.6m以下），地基土质为砂性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵砾石的土层。灌注桩：在施工现场的桩位上，通过机械钻孔或人工挖掘等方法形成桩孔，然后在孔内下入钢筋笼，灌注混凝土，形成钢筋混凝土灌注桩。适用条件桩径桩长变化范围大，适用于各种土层和岩层。应用广。预制桩灌注桩非挤土灌注桩部分挤土灌注桩挤土灌注桩普通钢筋混凝土预制桩预应力钢筋混凝土预制桩螺旋钻孔灌注桩机动洛阳铲成孔灌注桩人工挖孔灌注桩潜水电钻成孔灌注桩正循环钻孔灌注桩反循环钻孔灌注桩套管护壁成孔灌注桩冲击成孔灌注桩组合桩沉管灌注桩夯扩灌注桩干振灌注桩按施工方法分•桩型与成桩工艺选择1)建筑物的性质与荷载2)工程地质水文地质条件3)施工环境条件4)材料供应与施工技术条件5)经济指标和施工工期主要因素1)重要建筑物及对不均匀沉降敏感的建筑物，选择成桩质量稳定性好的桩型2)荷载大的高重建筑物，首先要选择单桩承载力足够大的桩型3)地震设防区或受其他动荷载的桩基，在能满足竖向承载力的同时又有利于提高横向承载力的桩4)当坚实持力层埋深较浅时，应优先采用端承桩，包括扩底桩，当坚实持力层埋深深时，则应根据单桩承载力的要求，选择合适的长径比5)土层有可液化或震沉特性时，应考虑其产生的负摩擦力使桩嵌入稳定土层中一定深度影响桩型因素1)地下水位与地下水补给条件是选择桩的施工方法的主要因素2)施工场地距相邻建筑物、道路等很近时，采用挤土桩，应采用有效措施防止邻近建筑及设施的破坏3)施工场地面积小，不能采用沉淀方法处理泥浆时，尽可能不采用泥浆护壁法施工4)选择成桩方法时，还须考虑设备进出场和成孔成桩过程中所需空间尺寸与建筑物的净距等的要求5)选择成桩方法时不要盲目追求先进性而忽视现实可靠性影响施工方法因素桩型与施工方法选择原则综合经济效益好，满足施工工期钻孔灌注桩的施工本章的主要内容：1、概述2、灌注桩的成孔方法灌注桩的定义灌注桩的类型灌注桩的施工程序灌注桩的优缺点正循环回转钻进反循环钻进振动钻进螺旋钻进冲抓锥钻进3、灌注桩的施工程序一、灌注桩基本概念1、灌注桩的定义灌注桩是在设计的桩位使用机械或人工按要求成孔，然后在孔内下入钢筋骨架等，灌入混凝土而成桩，属就地成桩。2、灌注桩施工的发展与应用1）发展早期灌注桩施工，采用人工开挖井孔,这种开挖工作一般用木挡板或钢圈作支撑，并随开挖进展而支设,用这种方式挖孔筑桩，除了费时外，当桩穿过含的粘土时会遇到一些重大的施工问题。1940年以后，大型桩机出现，机械成孔穿过软土而到第一个能胜任的持力层。随着车装式和起重机式钻机和开挖机具的发展，施工周期缩短，成本降低。几乎完全代代替了人工操作。（除遇到硬岩和灌注前清理井底与侧壁外）2）应用工业与民用建筑：桩基础、基坑支护（护坡桩）铁路、公路路基，桥基、立交桥基础重型设施、设备基础滑坡防治：抗滑桩大型塔基水上建筑基础3、灌注桩类型按作用机理分1）摩擦桩2）端承桩3）端承—摩擦桩4）摩擦—端承桩5）嵌岩桩普通摩擦桩扩底摩擦桩普通端承桩扩底端承桩全套管施工法（贝诺特灌注桩）正、反循环回转钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩潜水钻成孔灌注桩旋挖成孔灌注桩冲抓成孔灌注桩人工挖孔灌注桩按施工方法分干法作业扩底灌注桩泥浆护壁冲抓成孔灌注桩套管护壁挤土灌注桩冲击成孔灌注桩沉管灌注桩夯扩灌注桩桩端、桩侧压浆钻孔灌注桩旋转挤压灌注桩锥形灌注桩挤扩支盘灌注桩非挤土灌注桩按桩的工作特性分普通桩：基础桩抗震桩护坡桩抗拔桩岩石锚桩树根桩按桩的垂直度分直桩单向斜桩多向斜桩4、钻孔灌注桩的功能特点1)适应性广2)单桩承载力大3)建造费用较低4)抗震性能好5)施工中噪音小、公害少5、钻孔灌注桩施工缺点1)成桩受天气影响2)某些地层若不能控制流失、塌孔成桩困难3)检验手段不够完善5、灌注桩的构造1）混凝土标号混凝土标号不得低于C15，水下灌注混凝土不得低于C20，预制桩尖不得低于C30。2）配筋•主筋受水平力的桩不得少于8Ø10；抗压桩、抗拔桩不宜少于6Ø10。纵向主筋均匀布置，其净距不应小于60mm，尽量减少接头。•箍筋Ø6—Ø8@200—300mm，宜采用螺旋式箍筋；受水平力较大或抗震桩，桩顶3—5d范围内箍筋应适当加密。•加劲箍筋（又称架立筋）钢筋笼长度大于4m，应每隔2m左右设一道Ø12—Ø18的加劲箍筋。•主筋保护层不应小于35mm，水下灌注不应小于50mm。二、灌注桩施工钻进方法(岩土工程施工钻进方法)①工程施工钻的产生与发展矿山竖井采矿爆破供水井及其它工程技术孔起源深度浅口径大特点1)荷兰1927年采用回转法施工孔径2m以上。2)英格索兰公司1930年采用大口径钢粒钻进工程孔。(U.S.)3)1941年前苏联采用转盘钻施工大口径孔，研制出5.5m口径钻机。4)德国、法国19世纪50年代制成泵吸反循环钻机和贝诺特钻机。5)美国核试验施工450眼大口径井。(φ48-96in，平均深500-1500ft)6)日本20世纪70年代引进并研制出数十种大口径钻机。现状----设备制造、施工方法和工艺多样化和专业化。是钻探技术的一个分支。世界主要基础设备制造商：德国宝峨、意大利土力、美国英格索兰、阿特拉斯公司发展简况1、简介②工程施工钻的应用大型建筑物基础工程施工1)钻孔灌注桩2)管桩：钢管桩、混凝土管桩3)地下连续墙4)锚桩5)沉管灌注桩6)复合地基7)基坑降水、支护已竣工程基础的注浆加固1)基础防渗：钻孔注浆加固2)基础裂隙的粘合：钻孔注浆堵塞粘合3)古建筑基础加固：注浆加固4)路基沉降：钻孔注浆充填加固各种工程技术孔1)采矿爆破、运输、通风、排水孔2)钻井法开挖竖井3)地下核试验4)地震观测孔5)非开挖铺设管线6)沼气井、储藏室、化学冻结孔7)大型供水井微型桩沉管人工挖孔桩大型灌注桩③国内外工程施工钻孔的现状桩孔直径微型桩≤φ300mmφ500~800mm≤一般灌注桩≤φ1000~1500mmφ1500~3000mm≤大型灌注桩≤φ4000~5000mm深度一般20~30m承载层很深时60~70m回转法冲击法冲抓法螺旋钻法潜水钻法旋挖法钻孔扩底法人工挖孔法方法正循环反循环长螺旋短螺旋冲击反循环2、施工前的准备工作场地准备场地为旱地时在设备进场前做到“三通一平”（通电、水、路，平整场地），清除地面杂物；在建筑物旧址或杂填土地区施工时，将浅埋旧基础、石块等挖除，松软场地夯打密实或换除软土；场地为浅水时，宜采用筑岛方法，使施工场地高出水面0.5～1.0米；场地为深水时，可搭水上工作平台或船上作业；查清现场是否有妨碍施工的地下埋设物、地下构筑物；检查测量资料，复核测量基线和基点，标定桩位和高程。护筒的埋设挖孔（坑）埋设：地下水位在地面以下超过1米时，可采用。填筑埋设：当地下水位较高，挖埋困难时先填筑工作土台，然后在土台上挖坑埋设护筒。护筒埋设是泥浆护壁成孔灌注桩施工的开端，护筒的位置、垂直度准确与否，对成孔成桩质量大有影响护筒的作用护筒的要求控制桩位、导正钻具防止孔口孔壁坍塌提高孔内水头高度稳定孔壁护筒顶面可作为测量基准面用于测量孔深、钢筋笼下放深度、砼面位置、导管埋深增加孔壁的静水压力护筒内径大于钻头直径，护筒顶端高度高出地下水位护筒底端埋深：粘性土不小于1.0～1.5m，砂土不小于1.5m护筒埋置偏差不大于50㎜有钻杆导向的正、反循环回转钻宜大100㎜，其它情况为200㎜，深水处护筒内径宜大于400㎜高出地下水位1.0～2.0米护筒的种类砖砌护筒用于地下水位埋深大于1.5m且易于开挖的场地木护筒重复使用次数少，较少采用钢护筒坚固耐用，使用广泛钢筋混凝土护筒多用于大直径桩孔泥浆配制与循环处理泥浆的作用保护孔壁悬浮并携带钻渣减小钻进阻力泥浆的配制利用所钻地层的粘土，采用清水钻进自然造浆用泥浆搅拌机，或投入粘土靠钻具的冲击、回转造浆泥浆循环系统泥浆池：泥浆池（沉淀池加贮浆池）的容积，不小于同时施工的桩孔容积的1.2～2.0倍沉淀池：单个沉淀池的容积可用同时开动的泥浆泵在沉淀时间的总排量来决定循环槽：断面尺寸由工艺决定，循环槽应设5‰坡度。沉淀时间由实验决定。（一般为20分钟）正循环钻进因泵量小可采用小断面（300×250㎜）；反循环因泵量大可采用大断面（500×300㎜）泥浆净化自然沉降机械净化化学净化振动筛除0.5㎜以上，旋流除砂器除0.5㎜以下颗粒制浆池沉淀池贮浆池出浆槽进浆槽钻孔3、钻进方法循环槽吸水管水泵水龙头高压胶管莲蓬头水源箱钻杆钻头全孔正循环原理示意图采用钻机回转装置通过钻杆带动钻头回转切削破碎岩土；泥浆泵泵送的泥浆经过钻钻杆内腔输送致孔底，县浮并携带钻渣，再经钻杆与孔壁之间的间隙返回地面，实现排渣与护壁。1)成孔直径不宜大于1000mm,钻孔深度小于40m。2)采用泥浆护壁、排渣3)适应地层：填土、粘土、粉土、淤泥、砂土、基岩及卵石（含量小于15%、粒径小于10mm）。适用条件正循环存在的问题口径大时，泥浆上返速度低，排渣困难，岩土重复破碎现象严重，受泥浆泵排量限制。①正循环回转钻进方法1)钻机•转速低、扭矩大（低速马达）•通孔直径大•移位搬迁方便（钻机、钻塔安装于车辆或平台上）2)泥浆泵•离心泵----流量大、重量轻、价格便宜，流量随管道阻力的增加而减小•往复泵----可多台并联使用增大排量，泵量基本不随管道阻力而变化3)钻头•全面钻进用钻头•环状钻进用钻头•扩底钻头全面钻进用钻头环状钻进用钻头鱼尾钻头笼式刮刀钻头组合牙轮钻头内外压砂块式钢粒钻头牙轮取芯钻头硬质合金取芯钻头钢粒取芯钻头扩底钻头选用设计钻头考虑因素适应地层特点；成孔直径大；全孔钻进；要控制超径；导向性能要好；加压或减压要方便、可靠。出水口刀刃导向性差，遇局部阻力或侧向挤压易偏斜鱼尾钻头适用条件适用于钻进粘土和砂土层优点制作简单，与孔底接触面积小，以较小的钻压便可获得较高的钻进效率缺点为克服这一缺点，可在钻头翼板上加焊导向笼----笼式鱼尾钻头法兰肋骨圆钢管硬质合金笼式钻头导向上腰带导向下腰带中心杆硬质合金鱼尾钻头横竖支撑双腰带笼式钻头适用条件粘土、粉砂土、中、粗砂和细砂优点钻速快，排渣好，由于双腰带的导正作用与小钻头的定心作用，钻头工作平衡、摆动小（扩孔率小，可减小砼的灌注量），垂直精度高，破碎岩土效率高法兰肋骨圆钢管硬质合金内螺旋钻头螺旋片筒体推土盘八角硬质合金筒式钻头适用条件粘土层、砂卵砾石层优点钻进速度快，导向性好。内螺旋可对土体进行破碎，增加环状间隙泥浆流速，排渣好。适用条件第四纪各类粘土层、砂土、砂砾石层。优点钻进速度快，导向性好，排渣好。全面钻进用钢粒钻头钢板叠合式钢粒钻头，四分之三面积的圆钢板为钻头工作唇面（厚50㎜），以压住孔底工作钢粒转动，按钻头回转方向在一侧割出35°导砂角，钻头体外加焊周长300㎜、厚20㎜的肋骨片，以防夹钻。钢板叠合式钢粒钻头：广西某队用该型钻头直径1200㎜，钻压39.2KN,转速为23～42r/min，冲洗液量300L/min时，在Ⅳ～Ⅶ砂岩中的小时进尺0.09m。内外压砂块式钢粒钻头：广东某队用这种钻头（直径1米），钻进抗压强度为110.6Mpa的花岗岩，平均每小时钻进1米。钢板叠合式钢粒钻头斜拉幅板钻杆沉淀管钻头体外肋骨片叠合钢板内外压砂块式钢粒钻头，内外压砂块在平面上均布，角度互相错开，外压砂块间焊加强筋板。底面上压砂面积小，要求钻头轴向压力相对较小。1-内