《建筑施工》深基础工程

大连理工大学网络教育学院第1页共8页建筑施工辅导资料五主题：第二章深基础工程（第1-2节）学习时间：2011年10月31日－11月6日内容：我们这周主要学习第二章深基础工程中的第一、二节两节，来了解深基础工程中钢筋混凝土预制桩施工及灌注桩施工的相关内容。本周内容中有很多涉及强度达到多少方可以进行下一步施工的数据，需要同学们记忆。一、学习要求1、了解钢筋混凝土预制桩的制作、运输和堆放，掌握涉及的各种数据；2、了解锤击沉桩的施工过程，重点掌握其中的常见的打桩顺序、沉桩前应做的准备工作以及打桩过程中常见的问题；3、掌握静力压桩施工过程中应注意的问题；4、了解预制桩的其它施工方法；5、掌握泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺；6、了解套管成孔灌注桩的施工工艺，重点掌握施工过程中的常见质量问题及处理办法。二、主要内容第二章深基础工程第一节钢筋混凝土预制桩施工（一）钢筋混凝土预制桩的制作、运输和堆放Ⅰ、桩的制作较短的钢筋混凝土预制桩一般在预制厂制作，较长的桩在施工现场预制。所用混凝土强度等级不宜低于C30，方桩的截面边长为25~55cm。桩的制作长度主要取决于运输条件及桩架高度，一般不超过30m，可将桩分成几段预制，在打桩过程中接桩。钢筋混凝土预制桩的混凝土浇筑工作应连续进行，严禁中断。钢筋混凝土预制桩主筋应根据桩截面大小确定，一般为4~8根，直径为12~25mm。主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，不超过50％；同一根钢筋两个接头的间距应大于30倍钢筋直径，并不小于500mm。Ⅱ、桩的起吊、运输和堆放钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度的70％方可起吊；达到设计强度的100%才能运输和打桩。桩在起吊和搬运时，吊点应符合设计规定。吊点位置的选择随桩长而异，并应符合起吊弯矩最小的原则。桩在施工现场的堆放场地必须平整、坚实。堆放时应设垫木，垫木的位置与吊点位置相同，各层垫木应上、下对齐，堆放层数不宜超过4层。（二）锤击沉桩的施工Ⅰ、打桩机械打桩机主要包括：桩架、桩锤和动力装置三个部分。在选择打桩机具时，应大连理工大学网络教育学院第2页共8页根据地基土质的性质、工程的大小、桩的种类、动力供应条件和现场情况确定。1、桩锤的选择桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩的长度、桩身结构强度、桩群密集程度以及施工条件等因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。当桩锤重大于桩重的1.5～2倍时，沉桩效果较好。2、桩架的选择桩架的选择应考虑桩锤类型、桩的长度和施工现场的条件等因素。桩架的高度=桩长＋桩锤高度＋滑轮组高＋起锤移位高度＋安全工作间隙3、动力装置的选择动力装置的选择应根据桩锤的类型来确定。Ⅱ、沉桩前的准备工作（重点掌握，考查形式主要为简答题，部分要点可作为选择题考查）1、清除地上、地下障碍物，对场地进行平整并做好排水工作。2、放出桩的基准线并定出桩位，在不受打桩影响的适当位置设置水准点。3、接通现场的水、电管线，准备好施工机具；做好对桩的质量检验。4、进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。5、确定打桩顺序。在确定打桩顺序时，应考虑桩对土体的挤压位移会造成后续打桩下沉的困难，并对附近建筑物产生一定的影响。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，桩距大于或等于4倍桩距时，打桩顺序与土体挤压情况关系不大。打桩顺序一般分为：逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打和分段打等四种。（重点掌握，考查形式主要为简答题）①逐排打。桩架单向移动，桩的就位与起吊均很方便，打桩效率较高。但会使土体向一个方向挤压，导致土体挤压不均匀，后面桩的打入深度因而逐渐减小，最终会引起建筑物不均匀沉降。②自边缘向中央打。中间部分土体挤压较密实，不仅使桩难以打入，而且在打中间桩时可能使外侧各桩被挤压而浮起。③自中央向边缘打。可减缓打桩对土体挤压不均匀的影响。④分段打。可分散打桩对土体的挤压力。但打桩机位要经常移位，影响打桩效率。Ⅲ、打入桩的施工工艺1、桩机就位桩机就位时桩架应垂直，导杆中心线与打桩方向一致，校核无误后将其固定。2、吊桩桩机就位后，将桩锤和桩帽吊升起来，其高度超过桩顶，再吊起桩身，送至导杆内，对准桩位调整垂直偏差，合格后，将桩帽或桩箍在桩顶固定，并将桩锤缓落到桩顶上，在桩锤的重量作用下，桩沉入土中一定深度达到稳定位置，再校正桩位及垂直度，此谓定桩。3、打桩（之前一般有初打，且打桩过程中的质量检验及判断标准比较重要）打桩开始时，用短落距轻击数锤至桩入土一定深度后，观察桩身与桩架、桩锤是否在同一垂直线上，然后再以全落距施打。桩的施打原则是“重锤低击”，这样可以使桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都能用于沉桩。大连理工大学网络教育学院第3页共8页4、接桩当设计桩较长时，需分段施打，并在现场进行接桩。常用的接桩方法有：焊接法结合、管式结合、硫磺砂浆钢筋结合、管桩螺栓结合。5、送桩当桩顶设计标高低于自然地面，则需用送桩管将桩送入土中，桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上。6、截桩Ⅳ、打桩过程中常见的问题1、桩顶、桩身被打坏。（换）这与桩头钢筋设置不合理、桩顶与桩轴线不垂直、混凝土强度不足、桩尖通过过硬土层、锤的落距过大、桩锤过轻等有关。2、桩位偏斜。（重打）主要原因是：桩顶不平、桩尖偏心、接桩不正、土中有障碍物等。3、桩打不下。施工时，桩锤严重回弹，贯入度突然变小，则可能与土层中夹有较厚砂层、硬土层以及障碍物有关。当桩顶或桩身已被打坏，锤的冲击不能有效传给桩时，也会发生桩打不下的现象。有时由于打桩间歇，土产生固结，也会造成桩打不下。所以打桩施工中，必须保证打桩的连续进行。4、一桩打下邻桩升起。（桩距太密，考虑增大桩距）（三）静力压桩静力压桩是借助压桩机及其配重将桩压入土中，此法适用于软弱土层。由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以减小。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。Ⅰ、静力压桩的施工工艺施工程序为：测量定位→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→截桩。Ⅱ、施工注意事项（考查形式主要为简答题）1、压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能地缩短，否则，间歇时间过长会由于土体固结导致发生压不下去的事故。大连理工大学网络教育学院第4页共8页2、当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则，在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。3、压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，可采取停车再开。忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可以采取截桩的办法。（四）预制桩的其它施工方法Ⅰ、振动沉桩振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力就减少，桩在自重和振动力共同作用下沉人土中。适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩，同时借助起重设备可以拔桩。振动沉桩施工应控制最后三次振动，每次5min或10min，以每分钟平均贯入度满足设计要求为准。摩擦桩以桩尖进入持力层深度为主。Ⅱ、射水沉桩法射水法沉桩又称水冲法沉桩，是将射水管附在桩身上，用高压水流束将桩尖附近的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水流及土的颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自重（或稍加外力）沉入土中。射水法沉桩的特点是：当在坚实的砂土中沉桩，桩难以打下或久打不下时，使用射水法可防止将桩打断，或桩头打坏；比锤击法可提高工效2～4倍，节省时间，加快工程进度。本法最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩，在粘性土中亦可使用。Ⅲ、植桩法沉桩植桩法沉桩是在沉桩部位按设计要求的孔径和孔深先用钻机钻孔，钻出的土体通过湿法或干法排出地面外运，在孔内再插入预制钢筋混凝土桩，然后采用锤击或振动锤打入法，将桩打入设计持力层标高。植打桩顺序为：先打长桩，后打短桩；先打外围桩，后打中间桩，以防止土体位移对四周建筑物及各种设施造成的影响。第二节灌注桩施工灌注桩是在施工现场的桩位上就地成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。根据成孔方法的不同可以分为干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工挖孔灌注桩等。灌注桩与预制桩相比由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及配筋只要满足使用要求就可以，因而具有节省钢材、降低造价、无需接桩及截桩等优点。（一）干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩适用于成孔深度内没有地下水的情况，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。干作业成孔一般采用螺旋钻机。（二）泥浆护壁成孔灌注桩采用泥浆护壁成孔能够解决施工中地下水带来的孔壁塌落、钻具磨损、发热及沉渣等问题。Ⅰ、埋设护筒1、护筒的作用护筒作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止塌孔，增加桩孔内水压。2、护筒的埋设（记忆数值要求）大连理工大学网络教育学院第5页共8页护筒由3~5mm钢板制成，其内径比钻头直径大100mm，埋在桩位处，其顶面应高出地面400~600mm，上部留有1~2个溢浆口，护筒周围用粘土填实，以防漏水。护筒的埋设深度一般为1.0~1.5m，并应保持孔内泥浆面高于地下水位1m以上，防止塌孔。Ⅱ、泥桨的制备1、护壁泥浆的作用（1）护壁。（2）携砂。（3）冷却。（4）润滑。2、泥浆的制备制备泥浆的方法可根据钻孔土质确定。泥浆的性能指标如相对密度、粘度、含砂量、pH值、稳定性等要符合规定的要求。Ⅲ、成孔（各种方法的具体内容不需要掌握，只需要掌握几种成孔方法即可）1、潜水钻机成孔2、回转钻机成孔3、冲击钻成孔4、冲抓锥成孔Ⅳ、泥浆循环排渣泥浆循环排渣可分为正循环排渣（用的是泥浆泵）和反循环排渣法（用的是砂石泵）。Ⅴ、清孔钻孔达到要求的深度后要清除孔底沉渣，以防止灌注桩沉降过大、承载力降低，这个过程称为清孔。当孔壁土质较好，不易塌孔时，可用空气吸泥机清孔，同时注入清水，清孔后泥浆相对密度应控制在1.1（1.1~1.2）左右；孔壁土质较差时，宜用反循环排渣法清孔。Ⅵ、水下浇筑混凝土水下混凝土浇注最常用的是导管法。导管法是将密封连接的钢管作为水下混凝土的灌注通道，混凝土倾落时沿竖向导管下落。导管的作用是隔离环境水，使其不与混凝土接触。混凝土强度不应小于C20，混凝土选用的粗骨料粒径，不宜大于30mm，且不得大于钢筋间最小净距的1/3，坍落度为160～220mm，含砂率宜为40％～45％，宜采用中砂。混凝土保护层厚度不应小于50mm.。导管最大外径应比钢筋笼内径小100mm以上。（记忆数值要求）Ⅶ、常见质量问题及处理方法1、塌孔。如发生塌孔，应探明塌孔位置，将砂和粘土混合物回填到塌孔位置以上1～2m，如塌孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实后再重新钻孔。2、缩孔。处理时可用钻头反复扫孔，以扩大孔径。3、斜孔。处理时可在偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，直至把孔位校直；或在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。（三）套管成孔灌注桩套管成孔灌注桩是利用锤击或振动方法将带有桩尖（桩靴）的桩管（钢管）沉入土中成孔。当桩管打到要求深度后，放人钢筋骨架，边浇筑混凝土，边拔出桩管而成桩。施工工艺主要包括：就位→沉钢管→放钢筋笼→浇筑混凝土→拔钢管。Ⅰ、桩靴与桩管大连理工大学网络教育学院第6页共8页桩靴可分为钢筋混凝土预制桩靴和活瓣式桩靴两种，其作用是阻止地下水进入桩管，并且能在浇筑混凝土的压力下自动开启。因此，要求桩靴应具有足够轻度，开启灵活，并与桩管贴合紧密。活瓣式桩靴与套管连成一体，可多次重复使用。Ⅱ、成孔常用的成孔机械有振动沉管机和锤击沉桩机。群桩基础或桩中心距小于3～3.5倍的桩径，应制定合理的施工顺序，以免影响相邻桩的质量。Ⅲ、混凝土浇筑与拔管为确保灌注桩的承载力，拔管可分别采用单打法，复打法和反插法。1、单打法放入钢筋骨架，灌注混凝土后，拔管时必须边打边拨，一次将管拔出，即整个灌注桩浇筑完毕。2、复打法复打法是在同一桩孔位进行两次单打，或根据需要进