桩基础新型施工工艺和未来展望

二○一七年一月桩基础新型施工工艺及未来展望姓名：戴千盛学号：1350939任课教师：张陈蓉联系方式：17191769775摘要：随着我国科学，社会经济的快速发展，高层建筑，高层建筑和大型水力设施，大中型桥梁建筑设施不断涌现，桩基础的应用越来越广泛。近年来已有许多新的桩基施工技术，例如，承载桩，钻孔桩，冲击钻孔桩，人工钻孔桩等。在未来的发展中将弥补他们的缺点，以加强他们的优势，在研究新建筑技术的同时也可能是新发展方向。关键词：桩基础钻孔桩新技术混凝土1引言桩基础是一种古老的基础类型。桩技术已经经历了数千年的发展。桩材料和桩型，或桩施工机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化的基础设施工程系统。在某些情况下，使用桩基可以大大减少施工现场的工作量和材料消耗。在20世纪70年代，中国发生了几次大地震。例如，唐山地震就是之一，在那里使用桩基建筑一般只遭受轻微损伤。这说明桩基在地震力作用下变形小，稳定性好，是解决地震基础较弱，地震液化地震地震问题的有效措施。目前，有多种桩基础施工技术和新型施工技术。本文主要介绍了桩基础的新建施工技术，探讨了桩基础未来发展方向。2桩基础施工新技术2.1静力压桩2.1.1静力压桩的含义和适用范围用静力压桩机或锚杆将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土中的一种沉桩施工工艺。静力压桩包括锚杆静压桩及其他各种非冲击力沉桩。适用范围静力压桩适用于软土、填土及一般粘性土层中应用，特别适合于居民稠密及危房附近环境要求严格的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有厚度大于2m的中密以上砂夹层的情况，以及单桩承载力超过1600kN的情况。静力压桩的主要优点是不污染环境、对桩身无冲击力以及能在沉桩时显示压桩力等，因此，静力压桩使桩基础在受力特征上明朗化，从根本上保证施工质量和建筑物的安全。随着大吨位静力压桩机的出现，静力压桩已适用于几乎所有的需要采用桩基础的地基，包括含有硬夹层的地基。静力压桩施工面临的主要问题是：施工前根据设备情况判断静压桩的沉桩可能性；施工中解决压不下的问题；最终压桩力的确定及提高桩基承载力的措施；节约材料和方便施工的方法。沉桩可能性预测静压桩的沉桩可能性预测，实际上就是预估（最大的）沉桩阻力，或称为压桩力。实践证明，双桥静力触探资料能用于确定桩的承载力。因为静力触探与静力压桩贯入过程的相似性，用静力触探来模拟桩的压入，求得压桩力，似乎比求承载力更为直接。但如果不作分析地直接用静力触探资料计算沉桩阻力，结果并不能令人满意。2.1.3主要机具（1）全液压静力压桩机。（2）其他机具：吊车、经纬仪、水准仪、钢卷尺、电焊机。2.1.4工艺流程静力压桩工艺流程见下图。2.1.5质量控制点（1）混凝土预制桩的混凝土强度达到强度设计值的70%方可起吊，达到强度设计值的100%才能运输和压桩施工。（2）桩机就位时，应对准桩位，将静压桩机调至水平、稳定，确保在施工中不发生倾斜和移动。（3）施工中应密切关注压桩的压力变化，压桩时压力不得超过桩身强度。（4）桩顶标高允许偏差为+50mm。（5）对于引孔沉桩，引孔孔径约比桩径小50～100mm，且应随钻随压桩。2.1.6静压桩的复压静压桩的复压是指在沉桩达到预定的压桩力后松开夹持，然后重新加力再压的操作。可以复压一次或若干次，并可在预定的压桩力作用下稳压一段时间。复压是静压桩特有的技术，也是静压桩的优势之一。静压桩施工时，一般都是用最终压桩力连续复压，经过复压的桩在静载试验时沉降显著减小、承载力增大。为充分挖掘静压桩的承载潜力，使设计施工更经济合理，可采取如下措施：在软硬互层的地基上，要同时考虑桩的穿透能力（沉桩能力）和桩端软弱下卧层之上的硬土持力层厚度，一般较难确定桩端持力层，这时候可以取足够长的桩试压，记录各深度的压桩力，根据试压结果确定经济桩长，指导设计施工。在坚硬桩端持力层上的桩，因桩身混凝土强度高，对承载力起控制作用的是土的支承力，故在桩身不被破坏的前提下，应竭尽压桩机设备的能力压桩，以期获得较大的承载力。这样做，桩长增加并不多，而承载力提高却很多，经济性较佳。根据静压桩施工时显示出来的压桩力确定桩的承载力是工程界最为关心的问题。解决这一问题的关键是研究静压桩承载力的时效性。这个时效性和土质类型有关，与施工结束时的压桩力相比，软土地基上桩的承载力提高幅度较大，其他地基上较小。但无论在何种地基上，经过复压的桩的极限承载力都不会低于施工时的最终压桩力，由此可以估算桩的承载力下限值。预留锚固筋的长度及按标高控制沉桩一般的钢筋混凝土预制桩，在沉桩结束后，需要再破桩头，凿去混凝土，留出桩伸入承台的锚固筋长度。由于桩头通常有钢筋网片（为防止沉桩时的桩头破坏），使得破桩头的工作非常费力。2.2泥浆护壁钻孔灌注桩随着我国高层和超高层建筑的发展，长大直径的泥浆护壁钻孔灌注桩被普遍采用，但是如何更大限度地节约桩基成本、缩短施工工期、有效地增强质量稳定性和提高单桩承载力是建筑业探索的新问题。后压浆技术是一种提高钻孔桩单桩承载力、降低建筑物沉降量、节约工程成本的先进施工技术。下面就其加固机理、施工工艺流程、施工要点做一简单介绍。2.2.1泥浆护壁钻孔灌注桩的含义（1）灌注桩：先用机械或人工成孔，然后再下钢筋笼、灌注混凝土的基桩。（2）泥浆护壁：用机械进行灌注桩成孔时，为防止塌孔，在孔内用相对密度大于1的泥浆进行护壁的一种成孔施工工测量放线桩机就位起吊预制桩稳桩压桩接桩预制桩检验试桩检查验收送桩转移桩机艺。2.2.2适用范围泥浆护壁钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同，可分为如下几种，其适用范围如下：（1）冲击成孔灌注桩：适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层中应用，特别适合于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用，对流砂层亦可克服，但对淤泥及淤泥质土，则应慎重使用。（2）冲抓成孔灌注桩：适用于一般较松软粘土、粉质粘土、砂土、砂砾层以及软质岩层应用，孔深在20m内。（3）回转钻成孔灌注桩：适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、粘性土、砂土、软质岩层。（4）旋挖钻成孔灌注桩：适用于一般粘性土、砂土、砂砾层以及中等密实度的卵石地层应用，孔深在80m内。（5）潜水钻成孔灌注桩：适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、砂土、砂夹卵石及风化页岩层中使用，不得用于漂石。2.2.3主要机具成孔机械根据土质情况进行选用，常用的成孔钻机有冲击钻机、冲抓钻机、回转钻机、旋挖钻机、潜水钻机等。2.2.4工艺流程泥浆护壁钻孔灌注桩工艺流程见下图。2.2.5质量控制点（1）控制桩位偏差和垂直度。（2）杜绝采取加深钻孔深度的方法代替清孔。（3）钢筋笼要对中。（4）首浇砼量的问题。首浇砼埋管深度不得小于1.0～1.2m。（5）埋管深度不管灌注如何顺利，最好不超过6m，最多放宽至8m。（6）砼灌注标高控制到设计标高0.5m以上。2.2.6影响钻孔桩单桩承载力的主要因素（1）孔壁完整性差。（2）孔壁泥皮阻碍桩身混凝土与桩周土体的粘结，起到润滑作用，降低了桩侧摩阻力。（3）施工中无论怎样二次清孔，孔底残碴仍是不可避免的。孔底残碴是影响单桩承载力和建筑物沉降的最重要的因素之一。（4）混凝土初灌时，由于导管细而长、落差大，混凝土出现离析现象在桩底部形成“干碴石”、“虚尖”，影响桩底混凝土强度。（5）由于桩身混凝土的固结发生体积收缩，使桩身混凝土与孔壁间发生间隙，减少了桩侧摩阻力。2.3人工成孔灌注桩2.3.1人工成孔灌注桩的含义人工成孔灌注桩，又称人工挖孔灌注桩，即是采用人工挖土成孔、灌注混凝土成桩的一种基桩。2.3.2适用范围人工成孔灌注桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、姜结石的粘土层采用，特别适于黄土地层中使用，深度一般20m左右。可用于高层建筑、公用建筑、水工结构（如泵站、桥墩作支承、抗滑、挡土、锚拉桩之用。）对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地层及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层不宜使用。2.3.3主要机具一般需备有三木搭、卷扬机组或电动葫芦、手推车或翻斗车、镐、锹、手铲、钢钎、线坠、定滑轮组、导向滑轮组、混凝土搅拌机、吊桶、溜槽、导管、振捣棒、插钎、粗麻绳、钢丝绳、安全活动盖板、防水照明灯（低压36V、100W）、电焊机、通风及供氧设备、扬程水泵、木辘轳、活动爬梯、安全帽、安全带等。2.3.4工艺流程人工成孔灌注桩一般按以下工艺流程进行。放线定桩位及高程→开挖第一节桩孔土方→支护壁模板放附加钢筋→浇筑第一节护壁混凝土→检查桩位（中心）轴线→加设垂直运输架→安装电动葫芦（卷扬机或木辘轳）→安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机等→开挖吊运第二节桩孔土方（修边）→先拆第一节、支第二节护壁模板（放附加钢筋）→浇筑第二节护壁混凝土→检查桩（中心）轴线→逐层往下循环作业→开挖扩底部分→检查验收→吊放钢筋笼→放混凝土串筒（导管）→浇筑桩身混凝土（随浇随振）→插桩顶钢筋。质量控制要点Y设置支架、潜水泵、鼓风机、照明等设备第二节桩孔开挖及排水不合格合格N施工准备放线定桩位、放桩挖孔线在护壁上二次投测标高及桩位中心线绑扎护壁钢筋、支模浇筑第一节护壁混凝土第一节桩孔开挖及排水绑扎护壁钢筋、拆上节模板、支第二节模板、浇灌第二节护壁检查验收桩孔直径、检查持力层后扩底循环作业直至达到设计深度清理虚土、清理桩孔四壁、校正桩孔垂直度和直径场地平整2.3.5质量控制点1、人工挖孔桩的孔径（不含护壁）不得小于0.8m，且不宜大于2.5m；孔深不宜大于30m。当桩净距小于2.5m时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m。2、开孔前，桩位应准确定位放样，在桩位外设置定位基准桩，安装护壁模板必须用桩中心点校正模板位置，并应由专人负责。3、、严格控制桩孔垂直度、中心位置，每节桩孔护壁做好后，必须将桩位轴线和标高测设在护壁上口然后用十字线对中，吊线锤向孔底投设，以半径尺杆检查孔壁垂直平整度，孔深以基准点为依据逐根引测，使孔壁圆弧保持上下顺直。4、护壁的厚度、拉接钢筋、配筋、混凝土强度等级均应符合设计要求；一般护壁的厚度不应小于100mm，混凝土强度等级不应低于桩身混凝土强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径不小于8mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉接。5、当土质较差时，为防止塌孔，开挖前应掌握现场土质错开桩位开挖，缩短每节高度随时观察土体松动情况，必要时可在坍孔处用砌砖，钢板桩、木板桩封堵；操作进程要紧凑，不留间隔空隙。6、桩终孔要保证设计桩长、入岩深度及扩大头尺寸，桩孔挖至设计深度后，必须检查土质情况，桩底必须支承在设计规定的持力层上。7、在放钢筋笼前后均应认真检查孔底，清除虚土杂物，必要时用水泥砂浆或混凝土封底。8、开挖过程中孔底要挖集水坑，及时下泵抽水。如有少量积水，浇筑混凝土时可对桩端及时采用低水混凝土封底；当渗水量过大时，应采取场地截水、降水或水下灌注混凝土等有效措施，严禁在桩孔中边抽水边开挖边灌注。9、在浇筑混凝土前一定要做好操作技术交底，坚持分层浇筑、分层振捣、连续作业。10、钢筋笼应在专用平台上加工，主筋与箍筋点焊牢固，支撑加固措施要可靠，吊运要竖直，使其平稳地放入桩孔中，保持骨架完好。钢筋骨架在存放、起吊过程中应采取措施防止变形；在安放入孔时，位置要居中；安放至设计标高后，应采取措施固定，确保混凝土浇灌过程中不移动。11、人工挖孔桩桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。直径大于1m或单桩混凝土量超过25m3的桩，每根桩桩身混凝土应留有1组试件；直径不大于1m的桩或单桩混凝土量不超过25m3的桩，每个灌注台班不得少于1组试件；每组试件应留3件。2.4螺旋钻成孔灌注桩2.4.1螺旋钻成孔灌注桩的含义（1）干作业成孔灌注桩：是指不用泥浆或套管护壁的情况下用人工或钻机成孔，下钢筋笼、浇灌混凝土的基桩。（2）螺旋钻成孔灌注桩：是干作业成孔灌注桩的一种，是利用电动机带动带有螺旋叶片的钻杆转动，使钻头螺旋叶片旋转削土，土块随螺旋叶片上升排出孔口，至设计深度后，进行孔底清理，然后下钢筋笼、浇灌混凝土成桩。2.4.2适用