桩基工程及其检测技术第四讲

1第8章桩基工程施工教学目的：掌握桩基施工前的调查与准备、各种类型桩的施工方法及常见问题解决方法；了解和掌握桩端后注浆技术、桩基工程事故的处理对策，掌握桩基工程预算方法和桩基工程现场监理工作内容。教学重点：1、桩基工程施工前的调查与准备工作内容；2、预应力管桩、预制混凝土方桩、钢桩、沉管灌注桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、挤扩支盘灌注桩、大直径薄壁筒桩、水泥搅拌桩、碎石桩的施工方法及施工中的常见问题；3、桩端（侧）后注浆施工技术；4、桩基工程事故的处理对策（本科）；5、桩基工程预算的内容与方法（本科）；6、桩基工程现场监理的内容。28.1概述桩基础是一种特殊的深基础，深埋于地下，是一种隐蔽工程；同时，其结构类型、传力特点与施工方法有着密切的关系，施工质量又直接影响桩基础的承载性状。所以研究桩基础的施工是桩基工程的一项重要内容。本章主要介绍了桩基施工前的调查与准备、各种类型桩的施工方法及常见问题解决方法、桩端后注浆技术、桩基工程事故的处理对策，同时对桩基工程预算以及桩基工程现场监理内容也作了阐述。38.2桩基施工前的调查与准备桩基工程施工前的调查与准备工作主要包括桩基施工前的调查、编制桩基工程施工组织设计和桩基础施工准备。8.2.1桩基施工前的调查桩基施工前的调查（investigationbeforepileconstruction）内容主要包括现场踏勘、施工场地和周围状况、桩基设计情况及有关监督单位和法规上的限制等。1.现场踏勘桩基的现场踏勘（dependingonthescene），就是结合地质报告对拟打桩的现场场地的地质情况和地下水情况及周边环境条件进行现场实地调查，了解打桩可行性和建立初步方案。42.施工场地及周围状况调查1）施工场地的状况（statusofconstructionsite）a.施工场地表面状态和地上堆积物及地面标高的变化情况；b.地下建筑物、管道、树木及地上障碍物等；c.地基的稳定程度。2）施工场地周围建筑物的状况（statusofthebuildingsaroundtheconstructionsite）a.周围建筑物的结构、构造和层数；b.周围建筑物的地下部分深度和基础型式及地基沉降；c.周围建筑物施工状况，包括开挖深度、开挖规模、基坑挡土方法及基坑开挖时排降水方法等；d.周围建筑物的用途及附属设备等。3）公共设施及周围道路状况（statusofpublicfacilitiesandthesurroundingroads）a.地下管线(自来水管、下水管、煤气管等)的位置、埋深、管径、使用年限等情况；b.周围道路的级别、宽度、交通情况等。53.桩基设计情况1）桩基型式；2）桩位平面布置图；3）桩顶设计标高与现有地面标高的关系；4）桩基尺寸；5）桩与承台连接，桩的配筋，强度等级以及承台构造等；6）桩的试打、试成孔以及桩的载荷试验资料。4.有关监督单位及法规上的限制1）场地红线范围及建筑物灰线定位情况；2）道路占用或使用许可证；3）人行道的防护措施；4）地下管道的暂时维护措施；5）架空线路的暂时维护措施等。68.2.2编制桩基工程施工组织设计桩基础工程在施工前，应根据工程规模的大小、复杂程度和施工技术的特点，编制整个分部分项工程施工组织设计或施工方案。其包括的内容与要求如下：1.机械施工设备的选择应根据工程地质条件、桩基础形式、工程规模、工期、动力与机械供应以及现场情况等条件来选择合适的桩基施工设备。2.设备、材料供应计划制定设备、配件、工具(包括质量检查工具)、桩体(对于预制桩、钢管桩和埋入桩等)、灌注桩所需材料(钢筋、水泥、砂石料以及外加剂等或商品混凝土)的供应计划和保障措施。73.成桩方式与进度要求针对不同类型的桩基础，根据进度要求（progressrequirement），制定有针对性的计划：对于预制桩要考虑桩的预制、起吊方案、运输方式、堆放方法、沉桩方式、打桩顺序和接桩方法等；对于就地灌注桩要考虑成孔、钢筋笼的放置、混凝土的灌注、泥浆制备、使用和排放(对于泥浆护壁灌注桩成孔的情况)、孔底沉渣清理等。4.作业和劳动力计划制定劳动力计划（laborplan）及相应的管理方式。5.桩的试打或试成孔如编制施工组织设计或施工方案前未进行桩的试沉(对于打入桩、压入桩)或试成孔(对于灌注桩)，则此项工作应在桩基正式施工前进行，各方都参加并形成试打桩会议纪要作为施工依据。86.桩的载荷试验如无试桩资料，设计单位要求试桩时，有相应资质的试桩单位应制定试桩计划。7.制定各种技术措施制定保证工程质量、安全生产、劳动保护、防火、防止环境污染(振动、噪声、泥浆排放等)和适应季节性(冬季、雨季)施工的技术措施以及文物保护措施。8.编制施工平面图在图上标明桩位、编号、数量、施工顺序；水电线路、道路和临时设施的位置；当桩基施工需制备泥浆时，应标明泥浆制备设施及其循环系统的位置；材料及桩(对于预制桩)的堆放位置。98.2.3桩基础施工准备1.清除施工场地内障碍物桩基础施工前，应清除妨碍施工的地上、地下障碍物，如电杆、架空线、地下构筑物、树木、埋设管道等，这对保证顺利进行桩基础施工十分重要。2.施工场地平整处理1）现场预制桩场地的处理为了保证在施工现场预制桩的质量，防止桩身发生弯曲变形，应对预制混凝土桩的制作场地进行必要的夯实和平整处理。2）沉桩场地的平整处理施工设备进场前应做好场地的平整工作，对松软场地应进行夯实处理。若施工场地的地基承载力不能满足桩机作业时的要求，应在表面铺以碎石，并予以整平，以提高地基表面承载力，保证桩架作业时正直，不发生不均匀沉降。雨季施工时，必须采取排水措施。103.放线定位（linelocation）1）放基线（baselinelocation）桩基轴线，不仅是桩基础施工，而且是整个上部结构施工所应遵照的，必须予以高度重视。轴线的施放，应以国家级三角网控制点引入，并应多次复合测量。桩基轴线的定位点，应设置在不受桩基础施工影响处。2）设置水准基点（setbenchmarks）每根桩入土后，均应按照设计要求做标高记录。为了控制桩基施工的标高，应在施工地区附近设置水准基点，一般要求不少于2个，为防止损坏，应设置在不受桩基施工影响处。3）施放桩位（pilelocation）根据设计图纸中的桩位图，按沉桩顺序将桩逐一编号，根据桩号所对应的轴线，按尺寸要求施放桩位，并设置样桩，以供桩机就位后定位。4.打桩前的准备工作针对不同的设计桩型，选择相对应的打桩机各就各位。同时对钻孔桩施工配备好泥浆池、泥浆泵等设备。118.3预应力管桩施工8.3.1预应力管桩的特点及适用范围预应力管桩（prestresstubepile）的主要优点有单桩承载力高、适用范围广、桩长规格灵活、单位承载力造价低、接桩速度快、施工工效高、工期短、桩身耐打、穿透力强等，而且成桩质量可靠。预应力管桩一般采用工厂化生产，桩身质量可靠，只要严格执行沉桩操作规程，成桩质量较好，从而得到广泛应用。预应力管桩按其桩身混凝土强度等级分为普通预应力混凝土管桩(PC桩，强度等级不低于C60)和高强预应力混凝土管桩(PHC桩，强度等级不低于C80)。先张法管桩外径有300mm、400mm、500mm、550mm、600mm等规格。管壁厚55～130mm，应视管径、设计承载力大小而不同，一般随管径增加，壁厚也增加。管桩每节长一般不超过15m，常用节长8～12m，有时按设计要求节长为4～5m。预应力管桩按有效预应力（筋）的大小可分为A型、AB型、B型和C型，对应配筋由少到多。预应力混凝土管桩的配筋和力学性能见表8-1。1213预应力管桩一般适合于多层、小高层和25层以下的高层建筑的桩基础。桩持力层可选在黏性土、砂性土、全风化岩、强风化岩。桩长可按实际需要接长（但长径比应控制在100以内）。但预应力管桩在下列地层情况下不宜使用：1）存在大面积地下障碍物（如孤石）时；2）场地内地层中有坚硬夹层时；3）桩持力层为硬质中风化岩时，此时要控制总锤击数和最后贯入度以免桩身被打碎；4)石灰岩溶洞地层；5)桩基持力层为硬质岩且岩层面倾角很陡时，此时桩端稳定性不好。148.3.2预应力管桩的制作预应力混凝土管桩制作工艺有后张法和先张法两种。后张法的桩径较大(Ф800～Ф1200)，桩身混凝土采用离心——辊压——振动复合工艺成型，而且每节长约4～5m、壁厚12～15cm，而且在管壁中间预留有15～25个Ф130mm左右的小孔。使用时通过这些预留孔用高强钢绞线将各段管连接起来，并在其后张拉过程中再对这些孔道高压注浆，使之形成一长桩，桩长可达70～80m。宁波北仑港某码头曾用后张法管桩。在工业与民用建筑中使用的基本上都是先张法预应力混凝土管桩，该管桩的生产制作工艺包括混凝土制备、钢筋笼制作、布料合模、预应力张拉、离心成型、普通蒸养和蒸压养护六大环节。先张法预应力管桩工艺流程如图8-1所示。1516171819202.桩锤选择（Selectionofthehammer）施工时常用锤击能量大，施工速度快，工效高的柴油锤打桩。桩锤大小应能满足打桩的各项技术指标要求：最后贯入度在20～40mm／10击；打桩破损率在1％左右，最多不超过3％；每根桩的锤击数宜在1500击以内，最多不超过2500击等。选择桩锤重量时，可以根据以往经验，也可采用现场试打确定。为了防止桩锤回弹过大，锤击应力过高而将桩头打坏，同样也为了提高打桩速度，桩锤应遵循“重锤轻击”的原则。3.桩帽和垫层（Pilecapsandcushion）桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性。桩帽宜作成圆筒形，套筒深度宜为35～40cm，内径应比管桩外径大2～3cm。“锤垫”设在桩帽的上部，保护柴油锤和桩头，一般采用坚纹硬木或盘圈层叠的钢丝绳制作，厚度取15～20cm；桩垫设在桩帽下部的套筒里面，与桩顶接触，一般采用麻袋、硬纸板、水泥纸袋、胶合板等材料，要求厚度均匀，软硬合适、锤击后压实厚度不应小于12cm。214.接桩（Pileconnection）预应力管桩的接桩，现在全部用端头板，四周一圈坡口进行电焊连接。当底桩桩头被沉至离地面0.5～1.0m时，可用钢丝刷将两个对接桩头端头板上的泥土铁锈刷清，露出金属光泽，待两个端头板对齐后，在端头板四周均匀对称点焊4～6点，一般为防止产生接桩偏斜，应用两个焊工对称操作，要求两个端头板之间焊接饱满。待焊缝自然冷却8～10min后便可继续锤击沉桩。5.打桩顺序（Pilingorder）打桩时，由于桩对土体的挤密作用，后打入桩将使先打入桩受水平推挤而造成偏移和变位，或被垂直挤拔造成浮桩；而后打入的桩由于土体隆起或挤压很难达到设计标高或入土深度，造成截桩过大。所以施打群桩时，为了保证质量和进度，防止周围建筑物被破坏，应根据桩基平面布置、桩的尺寸、密集程度、深度等实际情况来正确选择打桩顺序。《建筑桩基技术规范》中规定，打桩顺序应按下列规定执行：①对于密集桩群，自中间向两个方向或四周对称施打；②当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打；③根据基础的设计标高，宜先深后浅；④根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。图8-8为几种常见打桩顺序对土体的挤密状况。22236.打桩收锤标准（criterionofstoppinghammering）桩锤重的选用应根据地质条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等因素确定，也可参照表8-3选用。247.施工中应注意的问题a.打桩过程中应防止偏心打桩，打桩时应保证桩锤、桩帽和桩身中心线重合，如有偏差应随时纠正，特别是第一节底桩，对成桩质量影响更大，因此其垂直偏差不得大于0.5％。b.在较厚的黏土、粉质黏土中施打多节管桩中，宜连续施工，一次完成。c.控制打桩顺序和打桩节奏，锤击法打桩一般有挤土效应，当打桩场地周围有地下管线和建筑物时，应事