桩基础工程

2.3基础工程基础的分类：（1）按埋深（施工角度）浅基础：埋深5m,施工较简便、无需特殊设备及措施；深基础：埋深≥5m,施工较复杂、有时需要专门设备及措施。选用顺序：天然地基浅基础→人工地基上浅基础→深基础。墙/柱下条形基础柱下独立基础板式/筏板基础箱形基础—混凝土或砖石材料砌筑工程2.3.1浅基础混凝土结构工程—多为钢筋混凝土材料独立基础条形基础箱形基础桩基础板式基础2.3桩基础施工是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成深基础。•若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；•若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础，而在桥梁、码头工程中常用高承台桩基础。桩承台（梁）柱桩尖土木工程施工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页土木工程施工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按桩的制作方式分为：•预制桩：是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩，而后用沉桩设备将桩打入、压入、旋入或振入（有时还兼用高压水冲）土中。•灌注桩：是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，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分为挖孔、钻孔、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩等。桥梁、港口、码头、水闸、大坝电站及其它水域构筑物或建筑物，常把钻孔桩作为水域地基加固和基础的结构型式之一。钢筋混凝土预制桩预制方桩预应力管桩土木工程施工邵阳学院土木专业2.3.1砼预制桩的施工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.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共32页第3页第5讲砼预制桩施工土木工程施工邵阳学院土木专业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、桩尖一定范围内不留接头。桩身钢筋绑扎1.1钢筋砼方桩的预制桩尖钢筋构造桩端钢筋构造共32页第4页土木工程施工邵阳学院土木专业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共32页第5页1.1钢筋砼方桩的预制土木工程施工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。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砼预制桩的制作土木工程施工邵阳学院土木专业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页土木工程施工邵阳学院土木专业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。锤击法共32页第8页第5讲砼预制桩施工静力压桩法振动法土木工程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。1.桩锤2.3.1锤击法⑴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。⑵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。2预制桩的沉桩施工共32页第9页土木工程施工邵阳学院土木专业⑶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；⑷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柴油锤2.1锤击法共32页第10页土木工程施工邵阳学院土木专业柱锤的选择锤击法沉桩施工，桩锤选择是关键。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锤击法土木工程施工邵阳学院土木专业2.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。⑴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。共32页第12页2.1锤击法土木工程施工邵阳学院土木专业⑵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锤击法土木工程施工邵阳学院土木专业2.3.1.3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锤击法土木工程施工邵阳学院土木专业1.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。⑴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；⑵自中间向两个方向打：适宜大面积的桩群；⑶自中间向四周打：适宜大面积的桩群。共32页第15页2.1锤击法湖南城市学院⑵打桩前准备工作三通一平；材料机具；打桩试验；确定打桩顺序：由于桩入土后对其周围的土体有挤压作用，对打桩本身和周围建筑物有影响，所以应确定打桩的顺序，常见的几种打桩顺序及其对土体的影响见下图。土木工程施工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锤击法土木工程施工邵阳学院土木专业2.打桩方法⑴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、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。⑵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。⑶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锤击法土木工程施工邵阳学院土木专业⑷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锤击法土木工程施工邵阳学院土木专业3.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锤击法湖南城市学院（3）打桩施工工艺扣桩帽吊装就位检查桩垂直度播放打桩暂停停止打桩开始时，应先采用小的落距（0.5—0.8m）作轻的锤击，使桩正常沉入土中约1—2m后，经检查桩尖不发生偏移，再逐渐增大落距至规定高度（落锤和单动汽锤不超过1m；柴油锤不超过1.5m），继续锤击，直至把桩打到设计要求的深度。湖南城市学院(6).打桩施工时对临近建筑物的影响及预防措施打桩对周围环境的影响，除震动、噪音外，还有土体的变形、位移和形成超静孔隙水压力，它使土体原来所处的平衡状态破坏，对周围原有的建筑物和地下设施带来不良影响。①采用钻孔打桩工艺②合理安排沉桩顺序③控制沉桩速率④挖防震沟(7).打桩中常见问题的分析和处理①桩顶、桩身被打坏②桩身打歪③打不下(滞桩)（遇到孤石、硬土层，桩顶或桩身打坏，停歇一段时间由于土的排水固结也会滞桩）④一桩打下，邻桩上升(浮桩)（桩较密，或大桩顺序欠合理）目录2.3.2.1静力压桩噪声、振动污染小，适用于软弱土层或振动、噪声要求严的情况，适用于软土地区。2.3.2静力压桩、振动沉桩、射水沉桩土木工程施工邵阳学院土木专业1.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页土木工程施工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页土木工程施工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静力压桩静力压桩土木工程施工邵阳学院土木专业2.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预制桩的沉桩施工土木工程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页土木工程施工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A