土木工程施工技术 第二章 深基础工程

第二章深基础工程预制桩施工灌注桩施工其它深基础施工第一节概述•一、深基础的类型桩基础墩基础地下连续墙沉井基础沉箱基础二、桩基础的组成与种类1．组成：若干根桩•承台（承台梁）2．种类1）按受力性质分：摩擦桩端承桩抗拔（浮）桩2）按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土…3）按形状分：方、圆、多边、管4）按制作方法分：预制桩、灌注桩预制桩沉桩方法：锤击法：以桩锤的冲击力将桩打入软土。振动法：以振动桩机带桩振动，减少土与桩间摩阻，沉拔快，适砂土。水冲法：高压射水（桩侧或桩内）冲孔下沉，留1～2m打入或振入。适坚硬土、砂石层。钻孔锤击法：钻孔（留1～2m）、注浆护壁、提钻、插桩、锤击。用于坚硬土层。静力压桩法：80～120t压桩机，适软弱土层。活动压梁油压表桩帽上段桩上段桩锚筋下段桩加压重物底盘轨道导笼口操作平台卷扬机加压钢丝绳滑轮组桩架导向笼静力压桩机构造原理图全液压式静力压桩机压桩示意图1－1灌注桩按成孔方法：钻孔法——一般土层沉管法——土质差、水位高爆扩法——土质好（粘性）、无地下水人工挖孔法——桩径大、土较好第二节钢筋混凝土打入桩的施工一、预制桩的制作、运输和堆放1．制作――应由工厂加工，保证质量要点：叠制≯4层，上下隔离，下层30％再上层；钢筋接长用对焊，接头错开；混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护；预应力管桩离心成型，直径400～500，壁厚80～100，节长8～10m，C60。2、运输－－防止损坏(1)混凝土强度：起吊移位――≮70％设计强度运输、起吊就位――≮100％设计强度一点吊――距顶0.31L(L=5~10m)，距顶0.29L（L＝11～16m）；两点吊――距顶、距尖0.207L；(3)吊、运平稳，避免损坏。+M－M(2)合理吊点：（正负弯矩值相等则均小）3．堆放高度不超过四层；地面坚实、平整，垫长枕木；支承点在吊点位置，垫木上下对齐。二、打桩设备：1、桩锤——落锤：构简、使便、锤高可调；效率低，桩损大。锤重0.5～1.5t，动力卷扬机、人。柴油锤：(导杆式、筒式)构简、使便、自供能源、适于中型桩；锤重0.12～6.0t；不适过软过硬土、噪音大、污染，40～80次/分。蒸汽锤：单动－升耗能、自重降，力大慢1.5～15t，25～30次/分；–双动式－双向耗能，效率高，0.6～6t；100～200次/分；可打可拔。液压锤：无噪、无污、频率高，复杂、价高。油气二压施力长，贯入度大。单动汽锤工作原理图双动汽锤工作原理图导杆式柴油锤工作原理图筒式柴油锤工作原理图2、桩架作用：支撑锤桩•吊桩就位•打桩导向类型（常用）：多功能桩架：机动适应性好；大而装拆运麻烦。履带式桩架：移动方便，适用范围广。步履式桩架：移动方便，稳定性好,适应性强。履带式桩架多功能桩架3、桩锤选择：（宜重锤低击）类型选择：型号选择：1）依单桩设计荷载计算冲击能E；E≥0.025P2）依E及资料初选桩锤重量；3）验算适用系数K：K＝[（锤总重M+桩重C）/E选]；•（≤5，3.5，2）4)验算合宜系数：M/C＝1～2三、打桩施工1、准备工作（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）；（3）确定打桩顺序：（4）进行打桩试验：≮2根，检验工艺、设备是否符合要求。打桩顺序：1)当桩中心距4倍桩径时，可：①自中间向四周环绕或放射打；②由中心向两侧对称打；③分段对称打；2)当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打；3)当桩的规格不同时，先大后小，先长后短；4)当桩尖设计标高不同时，先深后浅。避免入土深度不一，导致不均匀沉降；难打易碎；邻桩移位倾斜。2、打桩工艺：工艺顺序：设置标尺→桩架就位→吊桩就位→扣桩帽、落锤、脱吊钩→低锤轻打→正式打（接桩，截桩，静、动载试验，承台施工）。要点：采用重锤低击，开始要轻打；注意贯入度变化，做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度…）；如遇异常情况（贯入度剧变；桩身突然倾斜、位移、回弹；桩身严重裂缝或桩顶破碎），暂停施打，与有关单位研究处理。3、质量要求：1）满足承载力要求：端承桩－控制最后贯入度为主(参考标高)摩擦桩－控制沉桩标高为主(参考最后贯入度)2）偏差:桩位偏差：排桩―偏轴≯100，顺轴≯150mm；群桩－≯1/3桩径或边长；垂直偏差≯1%;3）桩不受损：桩顶、桩身不打坏，桩顶下1/3桩长内无水平裂缝。第三节灌注桩施工一、钻孔灌注桩：施工无振动无噪音，但比同径预制桩承载低、沉降大。（一）干作业法（用于无地下水或已降水）1、成孔机械：螺旋钻－长：钻杆长10m以上,φ400～600短：钻杆长3～5m，φ300～400钻扩机：钻孔径800～1200，扩孔径可达3.5m步履式螺旋钻机2、施工(1)工艺顺序平整场地，挖排水沟→定桩位→钻机对位、校垂直→开钻出土→清孔→检查垂直度及虚土情况→放钢筋骨架→浇混凝土。钻孔螺旋钻孔机成桩工艺放入钢筋骨架浇筑混凝土清孔（2）施工要点①土质差、有振动、间距小时，间隔钻孔制作；②软塑土层、含水量大－用疏纹叶片钻杆；可塑、硬塑粘土，含水量较小的砂土－用密纹叶片钻杆；③及时灌注混凝土，防止孔壁坍塌；④浇混凝土时放护筒，混凝土坍落度5～9cm，每层浇筑高度≯1.5m。（3）质量要求①偏差要求：位置偏差≯70～150mm；垂直度偏差≯1％②孔底虚土厚度：端承桩≯50mm；摩擦桩≯150mm。③避免出现缩径和断桩（二）泥浆护壁成孔（用于有地下水）1、成孔机械冲抓钻冲击钻潜水电钻回转钻•反循环•正循环用于碎石土、砂土、粘性土、风化岩用于粘性土、淤泥、砂土冲击钻作业示意图水龙头钻杆钻机回转装置泥浆泵泥浆池沉淀池泥浆循环方向钻头砂石泵钻头新泥浆流向沉淀池水龙头钻杆钻机回转装置泥浆循环方向2、施工（1）工艺顺序：平整场地、挖排水沟→定桩位→埋护筒→配泥浆→钻孔、灌泥浆→清孔→放钢筋骨架→水下灌注混凝土。（2）要点：1）护筒直径比钻头大100，开设1～2个溢浆口，埋入土中≮1m；2）泥浆比重1.1左右（粘土时可自造），随钻随灌，保持高于水位面；3）水下灌注要求：①混凝土≮C20，坍落度16～22cm，骨料粒径≯30mm；②导管最大外径比钢筋笼内径小100以上；③钢筋的混凝土保护层厚度≮50mm（混凝土垫块）；④能埋管500～600mm后剪断导柱塞铅丝；⑤提管时保证混凝土埋入≮1m。二、沉管灌注桩1.特点：能在土质很差，地下水位很高时施工。2.施工方法：锤击沉入钢管法–振动沉入钢管法3.工艺顺序：桩靴、钢管就位→沉管→检查管内有无砂、水→放入钢筋骨架→浇灌混凝土、提管。4.要点：防止钢管内进入泥浆、水；灌满混凝土后再随拔管、随灌、并轻打或振动；防止缩径、断桩及吊脚桩。就位沉入浇筑成型边拔边浇放入钢筋笼继续浇筑钢筋混凝土桩尖钢管活瓣桩尖5.提高桩承载力的方法锤击沉管灌注桩：单打法——复打法——单打时不放钢筋笼，混凝土初凝前原位打入、插筋灌注。振动沉管灌注桩：单振法——灌满混凝土后，每原位振动5～10s，再上拔0.5～1m。复振法——同复打法；反插法——单振法拔管时，每上拔0.5～1m，向下反插0.3～0.5m。三、爆扩灌注桩步骤：成孔→放炸药→灌砂及压爆混凝土→引爆成扩大头→检查→置筋→灌筑混凝土。炸药用量：依扩大头径及土质而定，可用计算、试验、查表三法。内容：爆桩孔爆扩大头桩身坚土层承台混凝土垫层扩大头爆扩桩基础构造示意图爆扩桩施工工艺钻孔(直径50～60mm)放炸药管扩孔清土放炸药包灌混凝土爆扩大头放入钢筋骨架,灌注混凝土四、人工挖孔灌注桩安全要求：–护壁、通风、联络、照明、人员上下大直径扩底桩护壁构造示意第四节其它深基础施工一、地下连续墙1.用途：深基坑的支护结构＋建筑物的深基础2.特点：刚度大，挡土又挡水，可用于任何土质，施工无振动、噪音低；成本高，施工技术复杂，专用设备。3.施工工艺：导墙施工→槽段开挖→清孔→插入接头管和钢筋笼→水下浇筑混凝土→（初凝后）拔出接头管。4.支承及与基础底板、结构墙体的连接：地下连续墙施工过程示意图导杆液压抓斗构造SF型多头钻成槽机二、墩基础（即大直径扩底灌注桩）直径0.8m。（桩径2.5m、底径5m、承千吨）方法：1)人挖人扩桩；2)机钻人扩桩,干法；3)机钻机扩桩,湿法。要求：防塌壁；须降水、通风、通讯、照明。设备：1)风镐、八字护壁；2)钻扩机。施工工艺：护壁挖孔→扩底→放入钢筋笼→浇筑混凝土墩身施工示意图三、沉井基础1、用途：重型设备基础；桥墩；取水结构；超高层建筑物基础；2、施工工艺：制作安放刃脚→分节浇筑沉井和开挖下沉→（井内混凝土施工）1)现浇带刃脚的钢筋混凝土圆或方形井筒，可设内隔墙，可竖向分段；2)井筒内挖土或水力吸泥后，井筒靠自重逐步下沉，边挖边沉；3)沉至设计标高后用素混凝土封底防水渗，浇钢筋混凝土底板，或内填；4)若沉井为内空的地下结构物，则浇筑钢筋混凝土顶板。沉井施工主要程序示意图