桩基工程施工培训讲义

第五章桩基工程施工§5.1概述§5.2预制桩的施工§5.3灌注桩的施工事故分析2013年10月12日10时30分许，重庆市丰都县长江二桥施工工地4号桥墩因浮吊悬臂脱落，冲击钢围堰，致使钢围堰受损，发生事故。据初步调查，已造成11人失踪，2人受轻微伤。目前，伤员已经送往医院救治。具体事故原因及性质正在进一步调查之中。？？为什么钢围堰受损会导致11人死亡§5.1概述桩的分类按承载力性状分为：摩擦型桩（摩擦桩、端承摩擦桩）；端承型桩（端承桩、摩擦端承桩）按使用功能分：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩按施工方法分：预制桩、灌注桩、深层搅拌桩工程应用工业与民用建筑、多层至高层建筑、铁路、公路、桥梁、港口码头等的基础。地下结构的围护结构。§5.1概述苏通大桥主桥主墩基础分别采用131根直径2.5米至2.85米，长约120米的灌注桩，是世界最大规模的群桩基础。§5.1概述§5.2预制桩的施工预制桩定义预制桩是在工厂或施工现场制成的桩（钢筋混凝土桩、钢桩、PHC管桩），而后用沉桩设备将桩打入、压入、振入（有时用高压水冲）土中。§5.2预制桩的施工预应力管桩是采用预应力工艺、经离心成型、常压—高压蒸汽养护工艺在工厂标准化、规模化生产制造的预应力中空圆筒体细长混凝土预制件，主要由圆筒形桩身、端头板合钢套箍等组成。按混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩（PC）和预应力高强混凝土管桩（PHC）。PHC管桩混凝土强度等级不低于C80。单桩承载力大，耐打性好，设计选用灵活方便，施工速度快，成桩质量可靠。§5.2混凝土预制桩的施工混凝土预制桩施工工艺包括：制作、起吊、运输和堆放；沉桩—锤击打入法，静压压入法;接桩;停桩。§5.2混凝土预制桩的施工制作1）可在工厂或施工现场预制，但预制场地须平整、密实。2）为防止桩顶击碎，预制桩混凝土应从桩顶向桩尖开始连续浇筑，并应防止桩尖砂浆积累过多。3）采用重叠法制桩时，上层桩或邻桩的浇注，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度30%以后，方可进行，且桩的重叠层数，不宜超过4层。§5.2混凝土预制桩的施工起吊、运输和堆放1）桩达到设计强度70%方可起吊，达到100%方可运输；2）当运距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输；当运距较大时可采用小平台车运输。运输过程应平稳，严禁在场地上直接拖拉桩体；3）桩的堆放层数不宜超过4层，且各层垫木与吊点在同一横截面上。§5.2混凝土预制桩的施工打桩过程包括：桩架移动和定位、吊桩和定桩、打桩、截桩和接桩等。Ⅵ3Ⅴ1Ⅴ1Ⅲ2Ⅲ1-1Ⅲ1-1Ⅲ1-2袋装砂棱体中粗砂碎石反滤层吹填砂吹填砂开山石和面层1:2.5§5.2混凝土制桩的施工锤击法打桩静压法压桩§5.2混凝土制桩的施工§5.2混凝土预制桩的施工打桩前的准备工作打桩前应处理地上、地下障碍物，对场地进行平整压实，放出桩基线并定出桩位，并在不受打桩影响的适当位置设置水准点，以便控制桩的入土标高；正式打桩前，还应进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。按照规范的规定，试桩不得少于3根。§5.2混凝土预制桩的施工打入桩施工注意要点：1）、第一节管桩起吊就位插入地面的垂直度偏差不得大于0.5％，并宜用长条水准尺或其它测量仪器校正；必要时，宜拔出重插。2）、施打中，桩捶、桩帽、桩身中心线应重合、当桩身倾斜率超过0.8％时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入硬土层后，严禁用移动桩架等强行回扳的方法纠偏。3）、在较厚的粘土。粉质粘土层中施打管桩，不宜采用大流水打桩施工法，应将每根桩一次性连续打到底，尽量减小中间休歇时间。§5.2混凝土预制桩的施工沉桩时桩锤的选择原则：重锤低击§5.2混凝土预制桩的施工打桩顺序原则：减少挤土效应对桩与周边建筑物影响1）桩数多于30根的群桩基础，自中间向两个方向或四周对称施打。一般情况下，桩的中心距小于4倍桩的直径时，就要拟定打桩顺序。2）当一侧比邻建筑物时，由比邻建筑物处向另一方向施打；3）根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。§5.2混凝土预制桩的施工接桩1）接桩时，上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。桩的连接方法有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接三种；2）焊接法与法兰接法所采用钢板桩和螺栓宜为低碳钢，并确保焊缝质量和设计尺寸，该接法适用于各类土层；3）硫磺胶泥锚接桩质量应严格管理，该接法一般仅用于软土层。§5.2混凝土预制桩的施工焊接接桩应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接规则》焊缝应饱满连续。焊后自然冷却时间不得小于8分钟；严禁用水冷却或焊好即打。硫磺胶泥锚接桩时接点的平面和锚筋孔内应灌满胶泥，灌注时间不得超过两分钟，灌注后停歇时间应符合要求（6-20分钟）静力压桩作业要点1、压桩机机上吊机在进行吊桩、喂桩过程中，严禁行走和调整；2、喂桩时，管桩桩身两侧合缝位置应避开夹持机够中夹具的直接接触；3、带有桩尖的第一节桩插入地面0.5－0.6米时应严格调整桩的垂直度，偏差不得大于0.5％，然后才能继续下压；4、压桩过程中应经常注意观察桩身混凝土的完整性，一旦发现桩身裂缝或掉角，应立刻停机，找出原因，采用改进接桩。锤击式打入桩作业要点1、合理选锤、重锤低击；2、桩帽大小要适中，垫层软硬要适度，厚度要保证；3、桩身要直，力戒偏打；4、接头焊接质量要保证；5、在较厚的粘土、粉层粘土层中，应连续一次性将一根桩打到底；6、正确适宜地确定收锤标准；7、在整个施工过程中，必须在适应时间更换垫层。变形的垫层或锤击时偏打，都会严重损坏桩头。§5.2混凝土预制桩的施工桩停止锤击的控制原则：A承受轴向荷载摩擦桩以控制桩端设计标高为主，贯入度作为参考；B承受轴向荷载端承桩以贯入度控制为主，桩端标高作为参考。注：贯入度，最后10击桩的入土平均深度§5.2混凝土预制桩的施工静力压桩停止的控制原则静力压桩单桩竖向承载力，可通过桩的终止压力值大致判断，因土质的不同而异。桩的终止压力不等于单桩的极限承载力，要通过静载对比试验来确定一个系数，然后再利用系数和终止压力，求出单桩竖向承载力的标准值qκ，即qκ＝kqs。如判断的终止压力值不能满足设计要求，应立即采取送压加深处理或补桩，以保证桩基的施工质量。§5.2混凝土预制桩的施工打桩施工时对周围影响主要包括：噪音、振动、挤土打桩施工时减少对周围影响的措施：1）浅层预钻孔排土打入桩，要求桩架具备钻孔锤击双重功能，钻孔深度宜为桩长的1/3-1/2；2）设置袋装砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水压力；3）设置隔离板或开挖地面防震沟，沟宽0.5-0.8m,深2-3m；4）加强对邻近建筑物，地下管线监测，调整打桩速率。打(压)桩工程常见质量问题有：单桩承载力低于设计值，桩倾斜过大、断桩、桩接头断离、桩位偏差过大等五大类。一般处理方法有：补沉法、补桩法、送补结合法、纠偏法、扩大承台法、复合地基法等。§5.2混凝土预制桩的施工§5.3灌注桩的施工不同桩型的适应条件：1）泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以下土层及风化岩层；2）沉管灌注桩适用于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土，在厚度较大流塑状态的粘性土中应慎用；3）夯扩桩适用于桩端持力层为中、低压缩性土；4）干作业成孔灌注桩适用于地下水位以上土层及风化岩层。场地准备埋设护筒制备泥浆钻孔清孔钢筋笼入孔灌注水下混凝土等§5.3灌注桩的施工泥浆护壁成孔灌注桩泥浆的制备和处理正反循环钻孔灌注桩的施工法旋挖钻孔灌注桩的施工法施工工艺质量控制§5.3灌注桩的施工泥浆的制备和处理1）在粘土中钻孔，可采用清水钻进，自造泥浆护壁以防坍孔，在砂土中钻孔则应注入制备泥浆；2）泥浆制备应选用高塑性粘土或膨润土，泥浆比重为1.1-1.15；3）施工期间护筒内泥浆面应高出地下水位1.0m以上；4）浇筑混凝土前，应清孔，孔底500mm以内泥浆比重应小于1.25，含砂率≤8%§5.3灌注桩的施工正循环成孔设备简单，操作方便，工艺成熟，当孔深不太深，孔径小于800mm时钻进效率高。当桩径较大时，钻杆与孔壁间的环形断面较大，泥浆循环时返流速度低，排碴能力弱。§5.3灌注桩的施工反循环成孔是泥浆从钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，来冷却钻头并携带沉碴由钻杆内腔返回地面的一种钻进工艺。由于钻杆内腔断面积比钻杆与孔壁间的环状断面积小得多，因此，泥浆的上返速度大，一般可达2m/s-3m/s多，是正循环工艺泥浆上返速度的数十倍，因而可以提高排碴能力，保持孔内清洁，减少钻碴在孔底重复破碎的机会，能大大提高成孔效率。这种成孔工艺是目前大直径成孔施工的一种有效的先进的成孔工艺，因而应用较多。反循环钻孔旋挖钻机在中国也是在最近四五年才被逐渐认识和应用，成为近年来发展最快的一种新型桩孔施工方法，旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”，其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩桩孔的成孔设备，可以实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量；旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔。吊放钢筋笼、灌注砼、后压浆等同其他水下钻孔灌注桩工艺。旋挖钻孔灌注桩施工工法§§5.3灌注桩的施工定桩位埋设护筒钻机定位钻孔第一次清孔测孔深、沉淤下钢筋笼下导管下钢筋笼下导管第二次清孔测沉淤安放隔水球浇灌混凝土钻机移位泥浆循环泥浆处理泥浆外运下钢筋笼浇灌混凝土采用正循环清孔采用反循环清孔端承桩≤50mm;摩擦端承桩或端承摩擦桩≤100mm;摩擦桩≤300mm充盈系数（1,1.3）钻孔灌注桩为地下隐蔽工程，影响其施工质量的因素多且复杂，施工中常遇到：塌孔、灌注混凝土中阻、钢筋笼上浮、缩颈与断桩等问题。缺陷桩处理常用方法有扩大承台、原位复桩、接桩、桩芯凿井法、补桩、补强，改变施工方法，修改设计方案等。§5.3灌注桩的施工钻孔咬合桩钻孔咬合桩围护结构是指桩身密排且相邻桩桩身相割形成的具有防渗作用的连续挡土墙结构，既可全部采用钢筋混凝土桩，也可采用素混凝土桩与钢筋混凝土桩相间布置，使之形成具有良好防渗作用的整体连续排桩式挡土支护机构。§5.3灌注桩的施工A为一序桩，B为二序桩施工顺序：A1—A2—B1—A3—A2B1B2平整场地测放桩位导墙施工装备桩机清空测量连接套管取土套筒钻进制作吊放钢筋笼安装砼导管灌注砼回填桩孔钻机移位钻孔咬合桩特点1、使用全套筒护壁，避免孔壁坍塌，对周围土体影响较小，可紧邻周边建筑物、地下管线成桩；2、成孔尺寸容易控制，纵向桩身大小相近；3、全套筒的作用较好地解决了普通钻孔灌注桩施工可能发生的缩颈、断桩、砼离析等质量问题；4、机械采用液压系统，施工时噪音低、无振动，可大大减少施工对周围环境的影响；5、施工二序桩时在已完成的一序桩两桩之间实施切割咬合，全套筒的护孔方式保证了桩与桩之间的紧密咬合，形成了良好的整体连续结构；