建筑施工课件(桩基础工程)

江西理工大学软件学院第二章桩基础工程江西理工大学软件学院建筑与资源工程系马俊江西理工大学软件学院2011.9内容提要主要内容：学习重点：1、钢筋混凝土预制桩施工工艺；2、现场成孔灌注桩施工工艺。1、锤击沉桩的工艺与质量控制；2、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩的施工工艺与质量控制。江西理工大学软件学院2011.92-1概述江西理工大学软件学院2011.9将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。一、桩基础的定义和作用作用桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。江西理工大学软件学院2011.9软土层硬层硬层端承桩摩擦桩二、桩基础的分类1、分类1）按受力性质：端承桩、摩擦桩2）按桩身材料：混凝土桩、钢桩、木桩江西理工大学软件学院2011.93）按使用功能不同：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平荷载桩、复合受荷桩4）按桩径大小：小桩（d≤250mm）、中等直径桩（250d800）、大直径桩（d≥800mm）5）按成孔方法不同：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩6）按制作工艺：预制桩、现场灌注桩江西理工大学软件学院2011.92-2钢筋混凝土预制桩施工江西理工大学软件学院2011.9钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型概述1、钢筋混凝土预制桩在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中所成的桩。特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。江西理工大学软件学院2011.9类型：实心桩—方形，边长200～500，长7～25m。管桩—直径300～550，每节4～12m，管壁80mm。预制桩的施工内容（施工方案）：桩的预制、起吊和运输；确定桩基的施工方法；选择沉桩机械；确定沉桩顺序；沉桩过程中的技术要点。江西理工大学软件学院2011.9管桩方桩江西理工大学软件学院2011.9一、桩的制作、运输、堆放1、桩的制作方桩：重叠法材料要求：桩的钢筋：主筋一般为4～8根，直径为12～25mm；连接宜采用对焊；江西理工大学软件学院2011.9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30d，并不小于500mm。预制桩箍筋直径为6～8mm，间距不大于20cm。桩顶和桩尖处的配筋应加强。江西理工大学软件学院2011.9混凝土浇筑：应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。混凝土：C30～C40，机械搅拌、振捣，一次浇完，洒水养护7天，粗骨料粒径为5～40mm。江西理工大学软件学院2011.9预应力管桩钢模管桩生产江西理工大学软件学院2011.92、桩的起吊要求：应达到设计强度的70%才可起吊吊点的确定：吊点3个正负弯矩相等原则吊点3个反力相等原则江西理工大学软件学院2011.93、桩的运输要求：混凝土强度达到设计强度100%。方法：当运距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输；当运距较大时可采用小平台车运输。运输过程中支点应与吊点位置一致。江西理工大学软件学院2011.94、桩的堆放要求：不同规格的桩，应分别堆放。桩在施工现场的堆放场地应平整、坚实，并不得产生不均匀沉陷。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。江西理工大学软件学院2011.91）场地平整及周边障碍物处理；2）定桩位及埋设水准点；依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置2～4个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。3）桩帽、垫衬和送桩设备机具准备；4）进行打桩试验。（试桩不得少于2根）二、预制桩的施工1、准备工作江西理工大学软件学院2011.95）确定打桩顺序打桩顺序是否合理，直接影响打桩进度和施工质量。在确定打桩顺序时，应考虑桩对土体的挤压位移对施工本身及附近建筑物的影响。逐排打设；自中部向四周打设；由边缘向中间打设；分段打。打桩顺序种类：检验打桩设备及工艺是否符合要求，了解桩的贯入度、持力层强度及桩的承载力，以确定打桩方案。目的：江西理工大学软件学院2011.9①当桩的中心距4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打，或由中间向边缘施打。②当桩的中心距4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设。根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。江西理工大学软件学院2011.9打桩顺序和土壤挤密情况逐排打自中央向边缘打自边缘向中央打分段打自中央向边缘打、分段打是比较合理的施工方法，一般情况下均可采用。江西理工大学软件学院2011.92、预制桩沉桩锤击沉桩静力压桩振动沉桩射水沉桩打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。1）锤击沉桩（打入法）方法：江西理工大学软件学院2011.9特点：混凝土预制桩常用的沉桩方法，施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。打桩设备桩锤桩架动力设备落锤、汽锤、柴油锤、振动锤。桩锤：对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具。江西理工大学软件学院2011.9落锤：一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.2～2t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶。汽锤：以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种。江西理工大学软件学院2011.9柴油锤：利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。振动锤：利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。选择桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩身结构强度、桩的长度、桩群密集程度以及施工条件因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。土的密实程度不同所需桩锤的冲击能量可能相差很大。实践证明:当桩锤重大于桩重的1.5倍~2倍时,能取得较好的效果。桩锤的选择江西理工大学软件学院2011.9蒸汽锅炉或空气压缩机、卷扬机、滑轮、千斤顶桩架支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。多功能式履带式动力设备江西理工大学软件学院2011.9多功能式桩架江西理工大学软件学院2011.9锤击沉桩施工工艺江西理工大学软件学院2011.91、桩开始打入时，采用短距（0.6—0.8m)轻击；待桩入土一定深度(1～2m)稳定以后，再以规定落距施打。2、桩的施打原则：“重锤低(轻）击”。3、观察桩锤回弹入土速度慢，回弹较大桩锤太轻贯入度骤减，有较大回弹桩尖有障碍物，此时，可将落距减小，加快锤击，否则应停止锤击，查明原因。施工要点江西理工大学软件学院2011.9接桩4、打桩方向顶打退打接桩方法焊接法浆锚法法兰连接1）焊接法多用于方桩的连接江西理工大学软件学院2011.9焊接法江西理工大学软件学院2011.9焊接法江西理工大学软件学院2011.92）浆锚法硫磺胶泥作为热塑冷硬性胶结材料。此法不适用于坚硬土层中。3）法兰螺栓连接多用于混凝土管桩江西理工大学软件学院2011.9打桩对环境的影响及预防措施1、噪音选择噪音较小的液压锤；桩顶、桩帽面上加垫吸音缓冲材料（硬木、粗草纸、麻袋）。2、震动采用液压锤；采用重锤轻击打桩；开挖防震沟；打设钢管桩。江西理工大学软件学院2011.93、土体的挤压导致临近建筑物、地下结构、地下管线的损坏与开裂合理安排打桩顺序；控制打桩速度；开挖防震沟；沟宽0.5-0.8m；打设钢板桩围护；预钻孔打桩；深度为桩长度1/2江西理工大学软件学院2011.9打桩的质量控制端承桩：以贯入度控制为主，入土深度为辅摩擦桩：以入土深度为主，贯入度为辅钢筋混凝土预制桩施工记录江西理工大学软件学院2011.92）振动沉桩法借助固定于桩头上的振动沉桩机产生的振动力，以减小桩与土颗粒间的摩擦力，使桩在自重与机械力的作用下沉入土中的方法。适用：砂土、黄土、软土、亚粘土，在含水砂层中效果更好江西理工大学软件学院2011.93）静力压桩在软土地基上，利用静力压桩机以无振动的静压力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。特点：无噪音、无振动、无冲击力，施工应力小，桩顶不易破坏，桩不易倾斜。沿海软土地基广泛采用江西理工大学软件学院2011.9静力液压压桩机江西理工大学软件学院2011.94）水冲法（射水沉桩）利用高压水流冲刷桩尖下面的土壤，减少桩表面与土之间的摩擦力与桩下沉时的阻力，使桩在自重或锤击作用下沉入土中的方法。适用：砂石、砾石、坚硬土层，尤其适用于重桩的打设施工江西理工大学软件学院2011.92-3钢筋混凝土灌注桩施工江西理工大学软件学院2011.9分类按成孔方法分：钻孔灌注桩套管成孔灌注桩人工挖孔灌注桩爆扩成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩干作业成孔灌注桩锤击沉管灌注桩振动沉管灌注桩江西理工大学软件学院2011.9一、灌注桩的施工准备1、定桩位，确定成孔顺序1）机械钻孔，干作业成孔对土没有挤密作用，按现场条件及桩机行走方便原则确定。2）冲孔，振动，爆扩桩对土有挤密作用成孔顺序：间隔1-2个桩位成孔；在临桩混凝土初凝前或终凝后再成孔；5根单桩以上的群桩，中间的桩先成孔，周围的桩后成孔。江西理工大学软件学院2011.92、制作钢筋笼3、混凝土的配制砼的坍落度：水下砼：18-22cm干作业成孔砼：8-10cm套管成孔砼：6-8cm江西理工大学软件学院2011.9二、灌注桩的施工工艺1、泥浆护壁成孔灌注桩（湿作业成孔灌注桩）利用泥浆保护孔壁，通过循环泥浆裹携悬浮于孔内钻、挖出的土渣并将其排出孔外，从而形成桩孔而后吊放钢筋笼，浇筑混凝土所成的灌注桩。1）泥浆的作用护壁：最重要水平方向液体支撑携渣冷却润滑钻具冷却与润滑，减轻磨损江西理工大学软件学院2011.92）施工工艺定桩位埋设护筒桩机就位泥浆制备成孔清孔吊放钢筋笼浇筑水下混凝土3）施工过程及要点①定桩位，埋设护筒护筒的作用：固定桩位保护孔口，保持孔内水压力引导钻头江西理工大学软件学院2011.9护筒埋设要求：中心偏差≤50mm埋入土中深度≥1.0—1.5m顶面高于地面0.4-0.6m江西理工大学软件学院2011.9②泥浆制备在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。江西理工大学软件学院2011.9③成孔回转钻机成孔多用于地下水位较高的软硬土层，淤泥、粘性土、砂土、软质岩层。正循环反循环江西理工大学软件学院2011.9潜水钻机成孔采用正循环方式排渣，多用于地下水位较高的软硬土层。潜水钻机钻孔示意图D=500-1500mmL=20-30mLmax=50mV=0.3-2m/min江西理工大学软件学院2011.9冲击钻成孔多用于岩土层中成孔，特别适用于有孤石的砂砾土层、漂石层、坚硬土层。冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。江西理工大学软件学院2011.9冲击钻十字形冲头示意图江西理工大学软件学院2011.9冲抓锥成孔适用于：一般松散土层，粉质粘土，砂土，砂砾层及软质岩层。江西理工大学软件学院2011.9④清孔清除孔底的残渣与淤泥，从而减少桩基的沉降量，提高其承载力。清孔方法:不易塌孔的桩空气吸泥机稳定性较差的孔壁正反循环法抽渣筒⑤浇筑水下混凝土导管法1、混凝土应具有良好的和易性；2、水泥用量≥360kg/m3；3、中粗砂砂率=40%-45%；4、边拔管边浇筑混凝土；5、拔管过程中应始终保证导管在砼内2-6m。江西理工大学软件学院2011.91－上料斗；2－贮料斗；3－滑