第5讲 砼预制桩施工

邵阳学院土木专业51砼预制桩的制作2预制桩的沉桩施工3预制桩的沉桩质量控制4预制桩头的截桩邵阳学院杨宗耀教授级高级工程师第2章地基处理与桩基工程邵阳学院土木专业桩的分类桩基础由桩和承台组成：按承载性状分端承桩磨擦桩端承桩磨擦端承桩端承磨擦桩磨擦桩桩基础构造示意图第5讲砼预制桩施工共32页第1页邵阳学院土木专业钢筋砼预制桩有实心桩(RC桩)和预应力管桩(PC管桩)两种：●实心桩常为边长250～550mm的方形断面，一般在施工现场预制，单根桩的最大长度，取决于打桩架的高度，长度不宜超过30m。打30m以上的桩需考虑接桩，即整体分段预制、打桩过程中逐段接长；●管桩一般为外径400～500mm的空心园柱形截面，壁厚80～100mm，在工厂采用“离心法”制成，分节长度8～10m，法兰连接。管桩大多采用先张法预应力工艺。预应力钢筋砼管桩共32页第2页第5讲砼预制桩施工邵阳学院土木专业1砼预制桩的制作⑴现场制作砼预制桩一般采用“间隔重叠法”生产，桩与桩间用塑料薄膜或隔离剂隔开，邻桩与上层桩的砼须待邻桩与下层桩的砼达到设计强度的30%以后方可进行；重叠层数不超过四层、层与层间之间涂刷隔离剂；1.1钢筋砼方桩的预制第一层预制方桩制作完毕预制方桩的间隔生产第5讲砼预制桩施工共32页第3页邵阳学院土木专业⑵桩中钢筋应位置准确，主筋连接宜采用对焊，主筋接头位置应相互错开，相邻两根主筋接头截面的距离应大于35d，并不小于500mm；桩顶、桩尖一定范围内不要留接头；桩身钢筋绑扎1砼预制桩的制作桩尖钢筋构造桩端钢筋构造共32页第4页邵阳学院土木专业⑶桩尖对准纵轴线、桩顶平面和接桩端面应平整；⑷现场分段预制桩时，应整体支模、纵向主筋先通长铺设，再在分段处切断；分段长度应考虑桩架有效高度、场地条件、装卸和运输能力，并避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩；⑸预制桩的砼强度等级不低于C30，预应力砼桩的砼强度等级不低于C40，纵向钢筋的保护层厚度不宜小于30mm；锤击预制桩的粗骨料粒径宜为5～40mm；⑹砼应机拌机捣、由桩顶向桩尖连续浇筑捣实，严禁中断，养护不少于7天。料斗布料入模砼振捣密实表面拍实压光1砼预制桩的制作共32页第5页邵阳学院土木专业桩的砼强度达到设计强度等级的70%方可起吊，如需提前起吊，应进行强度和抗裂度验算。1.2预制桩的起吊吊点应设在设计规定之处，设计无规定时，应按吊桩弯距最小的原则确定吊点位置。见右图：预制桩的装车运输共32页第6页1砼预制桩的制作邵阳学院土木专业1.3预制桩的运输、堆放⑴桩运输时的砼强度应达到设计强度的100%；⑵打桩时桩宜随打随运，以避免二次搬运；⑶桩的堆放场地地面必须平整坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应在同一垂直面上，层数不超过四层，不同规格的桩应分别堆放；⑷运桩和堆放的桩尖方向应符合吊升的要求，以免临时再需将桩调头。1砼预制桩的制作预制桩的堆放共32页第7页邵阳学院土木专业2预制桩的沉桩施工预制桩的沉桩施工方法有锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法。锤击法静力压桩法振动法共32页第8页第5讲砼预制桩施工邵阳学院土木专业打桩设备包括桩锤、桩架和动力设备。⑴桩锤2.1锤击法①落锤——构造简单、施工方便，锤重一般0.5～1.5t，用卷扬机拉升施打，可随意调整落锤高度。速度慢、效率低、对桩身损伤大；②汽锤——利用蒸汽或压缩空气为动力进行锤击。有单动和双动之分，单动式汽锤锤重3～15t，锤击频率40～60次/min，落距短、速度快、效率高、适宜打各类桩；双动式汽锤锤重0.6～3.5t，锤击频率100～135次/min，可打斜桩、水下打桩和拔桩。目前已较少使用。共32页第9页2预制桩的沉桩施工邵阳学院土木专业③柴油锤——构造简单、施工方便，有导杆式和筒式两种，锤重2～7.2t，由于噪音、振动和空气污染等公害，在城市施工日益受到限制，不适用硬土和软土中打桩；④液压打桩锤——无噪音、冲击频率高，并适合水下打桩，是理想的冲击式打桩设备，但构造复杂、造价较高。国内最大的D180筒式柴油锤HHP系列液压打桩锤点击动画点击动画柴油锤柴油锤2.1锤击法共32页第10页邵阳学院土木专业柱锤的选择使用锤击法沉桩施工，选择桩锤是关键。首先应根据施工条件选择桩锤的类型，然后决定锤重，一般锤重大于桩重的1.5～2倍时效果较为理想（桩重大于2t时可采用比桩轻的锤，但不宜小于桩重的75%）。施工中应“重锤轻击”（锤的重量大而落距小），这样桩极易打入土中，不会打坏桩头，也不会产生桩身回跃（回弹）；桩锤过轻时，则会出现“轻锤高击”，极易损坏桩头，桩也难以打入土中。共32页第11页2.1锤击法邵阳学院土木专业⑵桩架桩架是支持桩身和桩锤、在打桩过程中引导桩的方向的设备。常用的桩架有多功能桩架和履带式桩架。①多功能桩架：由立柱、斜撑、回转工作台、底盘及传动机构组成。优点：机动性和适应性较大，水平方向可作3600回转，立柱可倾斜，可适应各种预制桩和灌注桩；缺点：机构庞大，组装拆迁较麻烦。2.1锤击法共32页第12页邵阳学院土木专业②履带式桩架以履带式起重机为底盘，加装立柱及传动机构用以打桩。性能灵活，移动方便，适应各类预制桩或灌注桩的施工。共32页第13页2.1锤击法邵阳学院土木专业⑶打桩前的施工准备工作清除地上或地下障碍物→平整场地→定位放线→通电、通水→安设打桩机；①桩基轴线的定位点应设置在不受打桩影响处；②每个桩位打一个小木桩；③打桩地区附近设置不少于2个水准点，供施工过程中检查桩位的偏差和桩的入土深度。注意：打桩前对桩管进行检查共32页第14页2.1锤击法邵阳学院土木专业⑷打桩顺序直接影响打桩速度和打桩质量，应综合桩距大小、桩机性能、工程特点和工期要求综合考虑。●由一侧向单一方向打（逐排打）：桩的就位和起吊方便，打桩效率高，但土壤向一个方向挤压，桩距≥4倍桩径时，土壤的挤压影响可忽略不予考虑，小于4倍桩径时可产生桩身倾斜或浮桩，应考虑跳打或变换打桩顺序；●自中间向两个方向打：适宜大面积的桩群；●自中间向四周打：适宜大面积的桩群。共32页第15页2.1锤击法邵阳学院土木专业注意：对标高不一的桩应遵循“先深后浅”的原则；对不同规格的桩，应遵循“先大后小、先长后短”的原则。点击动画锤击法沉桩共32页第16页2.1锤击法邵阳学院土木专业⑸打桩方法①桩插入土中时的垂直度偏差不超过0.5%，固定桩锤和桩帽，使桩、桩帽、桩锤在同一垂线上，确保桩能垂直下沉；②开始沉桩应起锤轻压并轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，始可转入正常施打；③打桩过程中，如遇桩身倾斜、桩位位移、贯入度剧变、桩顶或桩身严重裂缝或破碎等异常情况，应暂停打桩，处置后再行施工；桩身定位共32页第17页2.1锤击法邵阳学院土木专业④采用送桩法将桩顶标高低于地面的桩送入土中时，桩与送桩杆应在同一轴线上，拔出送桩杆后，桩孔应及时回填；安装送桩杆送桩施打桩已打入地面以下共32页第18页2.1锤击法邵阳学院土木专业⑹多节桩的接桩常用接桩方法有焊接、法兰连接或硫磺胶泥锚接。前二种方法适用于各类土层，后一种适用于软土层。焊接接桩，钢板宜用低碳钢，焊条宜用E43，先四角点焊固定，再对称焊接；法兰接桩，钢板和螺栓亦宜用低碳钢并紧固牢靠；硫磺胶泥锚接桩的硫磺胶泥配合比应通过试验确定。焊接接桩共32页第19页2.1锤击法邵阳学院土木专业2.2静力压桩静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中无振动、无噪音，但存在挤土效应，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。当存在厚度大于2m的中密砂夹层时，不宜采用静力压桩。静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达7000kN。2预制桩的沉桩施工共32页第20页邵阳学院土木专业静力压桩多采用分段预制、分节压入、逐段接长。当下节桩压入土中后上端距地面0.8～1m时接长上节桩，继续压入。每根桩的压入、接长应连续。初压时如桩身发生较大移位、倾斜，压入过程中桩身突然下沉或倾斜，桩顶砼破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。静力压桩的分节压入、接长静力压桩施工现场2.2静力压桩共32页第21页邵阳学院土木专业桩机就位吊起管桩静力压桩GZY700D全液压高效静力压桩机点击动画静力压桩共32页第22页2.2静力压桩邵阳学院土木专业2.3振动沉桩振动法是将振动锤吊至预制桩顶上，将桩头套入与振动箱连接的桩帽或液压夹桩器内夹紧，振动锤产生的激振力通过桩身带动土体振动，使土颗粒间的摩擦力大大减小，桩在自重和机械力作用下沉入土中。振动法沉桩设备构造简单、使用方便、效率较高。适用于沉钢板桩、钢管桩及长度在15m内的细长钢筋砼预制桩，在砂土中效率最高，粘土中略差。DZM100液压振动锤共32页第23页2预制桩的沉桩施工邵阳学院土木专业二台桩锤联动打钢管桩DZJ135振动桩锤白马河特大桥振动沉桩2.3振动沉桩共32页第24页邵阳学院土木专业世界最大的液压振动锤APE公司在大直径超重钢圆筒和砼圆筒振沉设备方面居于世界领先地位。最大的APE600型振动锤偏心力矩为230kg.m，激振力为4830KN。APE600型振动锤APE600锤构造APE600型振动锤4台联动在美国奥克兰-旧金山大桥沉桩施工共32页第25页2.3振动沉桩邵阳学院土木专业2.4射水沉桩射水沉桩法往往与锤击（或振动）法同时使用：在砂夹卵石层或坚硬土层中，一般以射水为主，锤击或振动为辅；在粉质粘土或粘土中，一般以锤击或振动为主，射水为辅，并控制射水时间和水量。水压与流量根据地质条件、沉桩机具、沉桩深度和射水管直径、数目等因素确定，通常在沉桩施工前经过试桩选定。下沉空心桩，一般用单管桩内射水，当下沉较深或土层较密实，可用锤击或振动配合射水；下沉实心桩，将射水管对称装在桩身两侧，并可沿桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。2预制桩的沉桩施工共32页第26页邵阳学院土木专业吊插桩时要注意及时引送射水胶管，防止拉断或脱落；桩插正立稳后，压上桩帽桩锤，开始桩主要靠自重下沉，用较小水压控制桩身缓慢下沉，并注意控制和校正桩身垂直度。下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击。沉至一定深度（8～10m）已能保持桩身垂直度后，可逐步加大水压和锤的冲击动能。注意：不论采取何种射水施工方法，在沉至距设计标高1-1.5m时，应停止射水，拔出射水管，用锤击或振动沉桩至设计深度，以保证桩的承载力。射水沉桩施工要点：2.4射水沉桩共32页第27页邵阳学院土木专业2.5水中沉桩桥梁施工常需进行水下沉桩。当河流水浅时，可搭设施工便桥或脚手架安置桩架进行水中沉桩施工。当河流较宽较深时，可采用：⑴先筑围堰后沉桩法：临近河岸、水不深的桩可采用；⑵先沉桩后筑围堰法：适用较深水中沉桩；先沉桩后吊放钢吊箱围堰先沉桩后筑钢板桩围堰2预制桩的沉桩施工共32页第28页邵阳学院土木专业在较深较宽的江面上使用专用沉桩船进行水中沉桩。⑶沉桩船沉桩金塘大桥钢管桩沉桩施工多功能打桩船2.5水中沉桩共32页第29页邵阳学院土木专业⑷用吊箱围堰施工水中桩基在深水中修筑高桩承台，可采用吊箱围堰法拼装水上工作平台，进行沉桩施工和承台砼浇筑。其施工程序是：近岸边水上拼装吊箱围堰→吊箱围堰水上浮运→下沉→插打外围堰定位桩→固定吊箱围堰→插打桩基→灌注水下封底砼→抽水并拆除送桩→灌注承台砼→灌注墩身砼共32页第30页2.5水中沉桩邵阳学院土木专业3预制桩的沉桩质量控制⑴桩的垂直偏差应控制在1%以内，平面位置的偏差，单排桩不大于100mm，多排桩为1/2～1个桩的直径或边长；⑵承受轴向荷载的磨擦桩的入土深度控制，以标高为主，贯入度为参考；按标高控制的桩，桩顶标高的允许误差为±50mm；⑶端承桩的入土深度以最后贯入度控制为主，标高作为参考；⑷如遇桩顶位移或上升涌起、桩身倾斜、桩头击碎严重、桩身断裂、沉桩达不到设计标高等严重情况时，应暂停施工，采取相应措施处理后方可继续施打。共32页第31页第5讲砼预制桩施工邵阳学院土木专业4预制桩头的截桩承台施工前要按承台底标高对已验收合格的预制桩进行截桩处理，截去高出的桩身砼，剔出桩身受力主筋锚入承台内。截桩施工应防止对桩身的