土木工程施工-2桩基础工程

2020/1/18桩基础工程1第二章桩基础工程学习重点、难点：钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工及质量检验标准，泥浆护壁成孔灌注桩施工过程及方法。2020/1/18桩基础工程2学习要求：•了解桩基础组成及分类；•掌握预制桩施工顺序、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；•了解静力压桩特点和施工方法；•了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；•掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；•了解预制桩、灌注桩质量检验标准。2020/1/18桩基础工程3一、深基础：桩基础、墩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙二、桩基础：若干根单桩+承台或承台梁桩基(a)端承桩;(b)摩擦桩(a)(b)2020/1/18桩基础工程41.桩基础分类：①按材料分类：木、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢桩②按受力情况分类：摩擦型桩：桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受；端承型桩：桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受；③按功能分类：竖向抗压桩、竖向抗拉桩、水平受荷桩及复合受荷桩④按施工方法分类：预制桩和灌注桩⑤按排土分类：挤土桩：打入、静压、振动、预钻孔、沉管、拧入等非挤土桩：钻孔、挖孔2020/1/18桩基础工程52.桩的发展：①提高承载力②向攻克桩成孔难点方向发展；③向低公害方向发展。2020/1/18桩基础工程62.1预制桩施工优点：（常规挤土）承载力大，施工速度快，质量好，工艺简单，不受地下水影响。缺点：耗钢量大，端承型桩有接桩和截桩，硬土沉桩困难。截面形式：┏实心桩：方形，边长一般200～550mm┗空心桩：常圆形，离心法生产，有RC、PC、PTCPHC，外径300～1000mm单根桩长：由桩架的高度、运输决定施工包括:制作→（运输→堆放→）起吊→沉桩2020/1/18桩基础工程72.1.1预制桩的制作混凝土强度等级不宜低于C30，一般为C40～C50制作：(1)叠浇法：一般≤4层，下层桩或邻桩混凝土达到30%fcuk，才能浇上层桩或邻桩(2)钢筋要求：允许偏差（接头、位置、间距等）(3)混凝土：由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断(4)制作偏差，质量外观长桩一般分节制作，工厂预制每节≤12m，现场预制每节≤30m，注意节点位置。2020/1/18桩基础工程8钢筋混凝土预制桩制作－钢筋、模板施工2020/1/18桩基础工程9钢筋混凝土预制桩制作－混凝土浇筑2020/1/18桩基础工程10预应力混凝土管桩2020/1/18桩基础工程11采用先张法预应力工艺先张法采用离心工艺成型2020/1/18桩基础工程12离心成型的PC宜采用常压蒸养,PHC宜采用常压和高压蒸养2020/1/18桩基础工程132.1.2预制桩的起吊与运输1.预制桩的吊装强度钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。2.预制桩的起吊搬运桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图示的位置捆绑。2020/1/18桩基础工程14桩的合理吊点位置(a)一点起吊;(b)两点起吊;(c)三点起吊0.707L0.293L0.207L0.207L0.586L0.145L0.145L0.355L0.355LL(a)(b)(c)2020/1/18桩基础工程151.锤击沉桩2.静力压桩3.振动沉桩4.水冲沉桩2.1.4预制桩沉桩2020/1/18桩基础工程16一、锤击沉桩(打入桩)(一)打桩机具:1.桩锤:落锤汽锤液压锤柴油锤单动汽锤双动汽锤落锤(a)普通落锤;(b)自动挂钩落锤打入桩施工2020/1/18桩基础工程172020/1/18桩基础工程182020/1/18桩基础工程192020/1/18桩基础工程202.桩锤的选择:桩锤宜重锤低击，锤重的选择应根据工程地质条件、桩的类型，结构，密集程度及施工条件，参照下表选用.锤型柴油锤(10kN)蒸汽锤(单动)(10kN)1.82.53.2473～4710锤型资料冲击部分重1.82.53.24.67.23～45.59锤总重4.26.57.29.6183.5～4.56.711锤冲击力～200180～200300～400400～500600～1000～230～300350～400常用冲程(m)1.8～2.30.6～0.80.5～0.70.4～0.6适用桩规格预制方桩，管桩的边长或直径(cm)30～4035～4540～5045～5555～6035～4540～4540～50钢管桩直径(cm)ø40ø60ø90粘性土一般进入深度(m)1～21.5～2.52～32.5～3.53～51～21.5～2.52～3桩尖可达到静力触探P2平均值(0.1Mpa)3040505050304050砂土一般进入深度(m)0.5～10.5～11～21.5～2.52～30.5～11～1.51.5～2桩尖可达到标准贯入击数N值15～2520～3030～4040～455015～2520～3030～40岩石(软质)桩尖可进入深度(m)强风化0.50.5～1.01～22～30.50.5～1中等风化表层0.511～2表层锤的常用控制贯入度(cm/10击)2～33～54～83～5设计单桩极限承载力(10kN)40～12080～160160～200300～500500～100060～140150～300250～400选择锤重参考表2020/1/18桩基础工程21(二)桩架:桩架高度HH≥h1+h2+h3+h4+h5=桩长+桩帽高度+桩锤高度+滑轮组高度+起锤工作余位高度(1～2m)2020/1/18桩基础工程22(三)打桩顺序:1.根据桩的密集程度:(a)自中间向两侧对称进行(桩距≤4d)(b)自中间向四周进行(桩距≤4d)(c)由一侧向单一方向进行(桩距4d)2020/1/18桩基础工程232.根据基础的设计标高：先深后浅3.根据桩的规格：先大后小，先长后短4.行走路线：┏顶打（摩擦型桩，端承型桩送桩）┗退打（端承型桩）(四)打桩施工:1.工艺:清理场地→安装桩架→吊桩就位→打桩贯入度:每锤击一次桩的入土深度.最后贯入度:最后10击桩的平均入土深度.2020/1/18桩基础工程242.桩的接头型式321314565715d16d(a)(b)桩的接头型式(a)、(b)焊接接合;(c)管式接合;(d)管桩螺栓接合;(e)硫磺砂浆锚筋接合1-角钢与主筋焊接;2-钢板;3-焊缝;4-预埋钢管;5-浆锚孔6-预埋法兰;7-预埋锚筋;d-锚栓直径(c)(d)(e)2020/1/18桩基础工程25（五）质量控制A.当桩尖位于硬土层(如坚硬、硬塑的粘土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等)时(端承型桩），以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高为参考；当贯入度已达到而桩尖标高未达到时，应继续锤击3阵，每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值。B.当桩尖位于软土层时（摩擦型桩），以桩尖设计标高控制为主，贯入度为参考；C.当控制指标已符合要求，而其它指标与要求相差较大时，应与有关单位研究处理。2020/1/18桩基础工程26D.打桩施工记录:钢筋混凝土预制桩施工记录:施工单位工程名称施工班组桩的规格桩锤类型及冲击部分重量自然地面标高桩帽重量桩顶设计标高编号打桩日期桩入土每米锤击次数1234……落距(mm)桩顶高出或低于设计标高(m)最后贯入度(mm/10击)备注工程负责人:记录:2020/1/18桩基础工程27柴油锤施工打入预制桩第一节桩体2020/1/18桩基础工程28打入预制桩－电焊接桩2020/1/18桩基础工程29打入预制桩末节桩体2020/1/18桩基础工程30二、静力压桩：特点:无噪声、无振动、节约钢筋、可预估和验证桩承载力。1.静力压桩机机械式液压式2020/1/18桩基础工程312020/1/18桩基础工程32如:YZY650型——最大压入力为6500KNZYJ680型——额定压桩力为6800KN(a)(e)11215255321553215534(b)(d)(c)压桩架操作平台线地平线压桩程序示意图(a)准备压第一段桩;(b)接第二段桩;(c)接第三段桩;(d)整根桩压平至地面;(e)采用送桩压桩完毕1-第一段;2-第二段;3-第三段;4-送桩;5-接桩处2020/1/18桩基础工程33静力压桩机2020/1/18桩基础工程34三、先张预应力管桩：D1预应力管桩示意1-桩身;2-钢套箍;3-端头板;D-外径;t-壁厚3232t1.组成:桩身、端头板、钢套箍2.分类预应力管桩(代号PC桩):混凝土强度≥C60高强预应力管桩(代号PHC桩):混凝土强度≥C803.规格外径300～1000mm，壁厚60～130mm每节桩长≤15m2020/1/18桩基础工程354.沉桩方式锤击沉桩静力压桩24113（a）（b）（c）（d）（e）预应力管桩施工工艺流程(a)测量放样、桩机和桩就位对中调直;(b)锤击下沉;(c)电焊接桩;(d)再锤击、再接桩、再锤击;(e)收锤，测贯入度1-打桩机;2-打桩锤;3-桩;4-接桩2020/1/18桩基础工程362020/1/18桩基础工程372020/1/18桩基础工程382020/1/18桩基础工程392020/1/18桩基础工程402020/1/18桩基础工程412020/1/18桩基础工程422.2灌注桩施工优点：节约钢筋、模板，无需接桩、截桩缺点：技术间歇时间长，需严格控制施工质量项目适用范围泥浆护壁成孔冲抓冲击回转钻碎石土、砂土、粘土及风化岩潜水钻粘性土、淤泥、淤泥质土及砂土干作业成孔螺旋钻地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土钻孔扩底地下水位以上的坚硬、硬塑的粘性土及中密以上的砂土机动洛阳铲(人工)地下水位以上的粘性土、黄土及人工填土套管成孔锤击振动可塑、软塑、流塑的粘性土，稍密及松散的砂土灌注桩适用范围2020/1/18桩基础工程432.1.1干作业成孔灌注桩(一)适用范围：地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土及风化岩层。不宜用于地下水以下的各类土及碎石土、淤泥和淤泥质土。（二）钻孔机械螺旋钻机钻扩机锥式钻头耙式钻头平底钻头动画2020/1/18桩基础工程44液压步履式长螺旋钻机1-减速箱总成;2-臂架;3-钻杆;4-中间导向套;5-出土装置;6-前支腿;7-操纵室;8-斜撑;9-中盘;10-下盘;11-上盘;12-卷扬机;13-后支腿;14-液压系统2020/1/18桩基础工程45（a）（b）（c）（d）钻扩机钻孔示意图(a)钻头;(b)钻孔;(c)扩孔;(d)机扩钻孔桩;2020/1/18桩基础工程46(三)要求：1.钻杆垂直稳固位置正确，防止发生钻杆晃动引起径扩大2.钻孔灌注桩混凝土强度等级≥C15，水下灌注时≥C20;3.灌注桩混凝土应分层浇筑和振捣，每层高度不得大于1.5m;4.钻孔桩一定要处理孔底虚土。2020/1/18桩基础工程47泥浆护壁成孔灌注桩（动画），适用于地下水位以下的各种土层。(一)施工工艺:设泥浆池制备泥浆┐┌→泥浆循环清渣↓↓测定桩位→埋设护筒→桩机就位→成孔→清孔→安放钢筋笼→浇筑水下混凝土2.2.2泥浆护壁钻孔灌注桩2020/1/18桩基础工程48(二)埋设护筒：作用——定位导向，保护孔口，维持水头要求——直径≥钻头D+100mm（回转钻），D+200mm（冲击钻）埋设深度——保证泥浆面高于地下水位1m以上;高于地面30～60cm地表土层较好，开钻后不坍孔，可不埋设护筒GL1m以上护简入土深度护筒地下水位泥浆(a)GL1m以上护简入土深度地下水位泥浆(b)地下水位与孔内水位的关系(a)地下水位较浅时；(b)地下水位较深时2020/1/18桩基础工程49(三)泥浆护壁：1.作用——护壁、排渣、冷却、润滑2.制备——①原土造浆：当土质为粘土和粉质粘土时，加清水；排渣时泥浆比重为1.1～1.2。②制备泥浆：粘性土(除去杂质)+水(+稳定浆)干净泥浆比重1.