学习单元5 沉管灌注桩施工

《建筑施工技术》学习单元5沉管灌注桩及其他桩施工5.1沉管灌注桩施工5.2长螺旋成孔灌注桩5.3挤扩支盘桩5.4人工挖孔桩施工学习情境二基础工程施工《建筑施工技术》学习单元5沉管灌注桩与人工挖孔桩施工【教学要求】1.熟悉钢筋混凝土灌注桩基础施工机械；2.掌握沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩的施工工艺与质量检查方法；3.能对沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩基础施工进行技术交底；4.会判定沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩基础施工质量的好坏；能针对沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩基础工程施工现场可能发生的安全事故采取应对措施。【教学重点】沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩的施工工艺；钢筋混凝土灌注桩基础质量检查方法。【教学难点】灌注桩常见质量问题的预防及处理方法。《建筑施工技术》5.1沉管灌注桩又称套管成孔灌注桩。是利用锤击法或振动法将带有钢筋砼桩靴(或活辨式桩尖)的钢制桩管沉入土中，然后边拔管边灌注砼而成桩。用锤击沉桩设备沉管时称为“锤击沉管灌注桩”利用激振器的振动沉管时，称为“振动沉管灌注桩”学习单元5沉管灌注桩与人工挖孔桩施工《建筑施工技术》砼预制桩靴锤击沉管灌注桩施工工艺沉入边锤击下钢筋笼套管边拔管继续浇灌桩机就位套入桩靴初灌砼桩成型5.1.1工艺流程⑴锤击沉管立管→套入桩靴、对准桩位压入土中→检查→低锤轻击→检查有无偏移→正常施打至设计标高→第一次浇灌砼→边拔管、边锤击、边继续浇灌砼→安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。桩管桩靴点击动画锤击沉管钢筋笼5.1沉管灌注桩《建筑施工技术》振动沉管灌注桩施工工艺边振边灌桩顶插筋边拔桩管并灌满砼振动锤上料口桩管活瓣桩尖钢筋笼砼料斗⑵振动沉管立管→合拢活瓣桩尖、对准桩位压入土中→检查→初始沉管→检查有无偏移→正常沉管至设计标高→第一次浇灌砼→边拔管、边振动、边继续浇灌砼→安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。5.1.1工艺流程沉管砼上料桩机就位合拢桩尖点击动画振动沉管灌注桩振动沉管的施工方法有单打法、反插法和复打法。《建筑施工技术》5.1.2沉管施工用桩架吊起桩管，对准预设在桩位处的预制砼桩靴，套入桩靴，或关闭桩管活瓣桩尖。然后缓缓放下套管，压进土中。桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管偏斜≯0.5%时，即可起锤沉管。先低锤轻击，观察如无偏移方可正常施打，直至符合设计要求的贯入度或标高。⑵沉管桩尖埋设桩管套入桩靴合拢桩管活瓣桩尖⑴桩管就位5.1沉管灌注桩《建筑施工技术》⑶砼浇灌桩管沉至设计标高后，应检查并处理桩管内的进泥、进水和吞桩尖等情况，并立即灌注砼。第一次浇灌砼时桩管内应尽量灌满，拔管过程中应向桩管内继续浇灌砼，并使桩管内砼保持略高于地面。⑷锤击拔管砼灌满桩管后，拔管即可进行。一边拔管、一边锤击，拔管的速度要均匀，一般土层以1m/min为宜，软弱土层以0.3～0.8m/min为宜。倒打拔管的速度，单动汽锤不少于50次/min，自由落锤小落距轻击不少于40次/min。在管底未拔至桩顶设计标高时，倒打或轻击不得中断。5.1.2沉管施工桩管沉至设计标高桩管上料口近景《建筑施工技术》⑸振动拔管桩管内灌满砼后，应先振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，每拔出0.5~1.0m，停拔，振动5～10s；如此反复，直至桩管全部拔出;在一般土层内，拔管速度宜为1.2～1.5m/min，用活瓣桩尖时宜慢，用砼预制桩尖时可适当加快；在软弱土层中宜控制在0.6～0.8m/min。5.1.2沉管施工边拔管、边振动边继续浇灌砼《建筑施工技术》⑴跳打法桩的中心距小于4倍桩管外径或小于2m时，均应跳打。中间空出的桩，须待邻桩砼达到设计强度的50%后方可施打。锤击沉管的特殊施工方法有跳打法、复打法。振动沉管的特殊施工方法有反插法和复打法。5.1.3沉管灌注桩的特殊施工方法在桩管灌满砼后，先振动再拔管，每次拔管高度0.5～1.0m，向下反插深度0.3～0.5m。拔管过程中应分段添加砼，保持管内砼面始终不低于地表面或高于地下水位1.0～1.5m，拔管速度应小于0.5m/min;距桩尖处1.5m范围宜多次反插以扩大桩端部断面；在流动性淤泥中不宜使用反插法。⑵反插法5.1沉管灌注桩点击动画反插法沉桩《建筑施工技术》单打第2次第2次复打砼浇筑反插继续反插单打局部复打成桩沉管浇筑砼成桩预加1m沉管拔管成桩成桩沉管成桩全部复打下部反插上部局部复打⑶复打法在第一次砼浇筑完毕、拔出桩管，立即在原桩位再设预制桩靴或合好活瓣桩尖，第二次复打沉入桩管，使未凝固的砼向四周挤压扩大桩径，再浇筑第二次砼。复打法可扩大桩径并提高单桩承载能力。点击动画复打法沉桩不反插5.1.3沉管灌注桩的特殊施工方法《建筑施工技术》5.1.4沉管灌注桩常见问题的处置检查：露出地面的桩体可目测观察；地下2～3m范围内的桩体断裂,用手或脚轻摇会有浮振的感觉；深部的断桩须用动测法检测。⑴断桩5.1沉管灌注桩预防措施：控制桩的中心距≮4倍桩径，合理安排沉桩顺序和桩架行走路线，采用跳打法和控制时间法使桩身砼终凝前避免振动和扰动，认真控制拔管速度。断桩处理：断桩一经发现，应将断桩拔去，清理桩孔及接桩面，略增大桩身截面积再重新浇筑桩身砼。挖出来的断桩断桩的处理《建筑施工技术》⑵桩靴进水检查：用浮标可测得桩底是否进水或进泥。预防措施：桩尖活瓣间隙或预制桩靴与桩管接触处要严密，对缝隙较大的桩尖或桩靴应及时修理或更换。处理措施：先在桩管内灌入0.5m高水泥砂浆，再灌入1m高砼，然后反插打下。⑶吊脚桩5.1.4沉管灌注桩常见问题的处置监测：拔管前观测管内浮标，监测桩管活瓣桩尖或砼预制桩靴是否打开或脱开。预防措施：拔管采取“密振慢抽”，开始拔管50cm，将桩管反插几下，再正常拔管；保持砼的和易性，防止卡管或堵管；严格控制砼预制桩靴的强度和规格，防止桩靴打碎或压入管内。处理措施：将桩管拔出后填砂重打。点击动画吊脚桩《建筑施工技术》⑷缩颈监测：流塑状态土质沉桩，拔管时须设置浮标记录每0.5～1m高度砼的灌入量，砼的充盈系数(砼灌入量与桩身体积之比)≮1.0。5.1.4沉管灌注桩常见问题的处置预防措施：严格控制拔管速度在0.6～0.8m/min以内，桩管内尽量多装砼，使管内砼高于地面或地下水位1～1.5m以上。处理措施：采取复打法进行处理。开挖验证的缩颈桩桩体点击动画缩颈桩《建筑施工技术》5.1.5内夯沉管灌注桩又称夯扩桩，其打桩设备在沉管灌注桩设备基础上增加内夯管。分为带砼预制桩尖夯扩桩和无桩尖夯扩桩。内夯沉管灌注桩由于夯扩成型，在桩端处形成扩大头，桩端面积增大、桩端持力层被夯实挤密,单桩承载力较高。外管直径325~450mm，桩长一般15m左右，单桩承载特征值2000kN以内。5.1沉管灌注桩使用范围基本与沉管灌注桩相同，距地面4～20m范围内有较硬的土层作桩端持力层时较为适用。液压步履式夯扩桩机《建筑施工技术》当采用外管与内夯管结合锤击沉管进行夯压、扩底、扩径时，内夯管应比外管短100mm，内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底。内外管及管塞扩底端断桩的处理5.1.5内夯沉管灌注桩HKJ-400型液压步履式夯扩机内夯沉管灌注桩施工全景《建筑施工技术》外管封底可采用干硬性砼、无水砼配料，经夯击形成阻水阻泥管塞，其高度可为100mm。当内外管间不会发生间隙涌水、涌泥时亦可不封底。5.1.5内夯沉管灌注桩桩身砼宜分段灌注，拔管时内夯管和桩锤应施压于外管中的砼顶面，边压边拔。内夯沉管灌注桩施工中外管封底加入干硬性砼锤击内夯管！《建筑施工技术》5.2长螺旋成孔灌注桩其成孔工艺分为长螺旋钻孔灌注桩和长螺旋钻孔压灌桩，前者是一种早期的干作业成孔工艺，后者是在早期工艺的基础上演进而成。后者较前者的适应范围更广、成桩效果更好。长螺旋钻孔灌注桩施工工艺长螺旋钻孔压灌桩施工工艺长螺旋钻机成孔空钻清孔提钻提钻200mm下钢筋笼灌注砼边提钻边压入砼振捣成桩下钢筋笼学习单元5沉管灌注桩与人工挖孔桩施工《建筑施工技术》5.2.1长螺旋钻孔灌注桩适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度8～20m、成孔直径300～600mm，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用螺旋钻机成孔，亦可用洛阳铲成孔。成孔原理：电动机带动钻杆转动，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片上升排出孔外。5.2长螺旋成孔灌注桩点击动画螺旋钻成孔《建筑施工技术》5.2.1长螺旋钻孔灌注桩《建筑施工技术》长螺旋钻机钻头近景长螺旋钻机成孔施工只钻不进空转清土提钻卸土5.2.1长螺旋钻孔灌注桩《建筑施工技术》钻孔时钻杆应保持垂直稳固，位置准确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理。5.2.1长螺旋钻孔灌注桩《建筑施工技术》5.2.2长螺旋钻孔压灌桩长螺旋钻孔压灌桩的工艺改进在提钻与桩身砼灌注两环节。第一次提钻200mm、然后通过钻杆内腔压灌砼，边提升钻杆边压灌砼，吊放钢筋笼时内套振动棒，将钢筋笼范围内砼振捣密实。该桩型插钢筋笼后宜用于黏性土、粉土、砂土、填土、非密实的碎石类土、强风化岩。5.2长螺旋成孔灌注桩钻机钻至砼通过钻杆将钢筋笼预定深度内腔压灌至孔底振入或压振捣成桩清孔边灌边提升钻杆入砼内长螺旋钻孔压灌桩工艺流程《建筑施工技术》长螺旋钻孔压灌桩施工全景边提升钻杆边压灌砼吊起钢筋笼与导入管钢筋笼就位5.2.2长螺旋钻孔压灌桩《建筑施工技术》钢筋笼正振入桩中5.2.2长螺旋钻孔压灌桩钢筋笼振沉桩中近景《建筑施工技术》5.3挤扩支盘桩钻孔结束后，在桩孔内下入专用液压挤扩机，在适当位置对钻孔周围土体施以三维静压，挤扩成型设置承力盘或分支，形成由主桩、承力盘及分支组成的挤扩支盘桩。挤扩支盘桩变普通摩擦桩为变截面多支点的摩擦端承桩，改变了桩的受力机理，具有抗震性好、沉降变形小的优点。适用于非饱和粘性土，砂性较大的粘土、粉土、砂土、砾卵石、风化岩层等。树根构造示意图挤扩支盘桩体开挖验证的挤扩支盘桩桩体十字分支承力盘承力盘共75页第62页学习单元5沉管灌注桩与人工挖孔桩施工《建筑施工技术》泥浆护壁成孔时，应根据地质情况选择持力层设置分支及承力盘，按支盘设计深度，下放全液压挤扩支盘成型机，操作液压工作站将弓压臂(承力板)挤出、收回、反复转角、经多次挤压成盘，再由上至下或由下至上完成挤扩多个支盘的作业，然后安放钢筋笼、清孔、灌注砼成桩。泥浆护壁成孔的挤扩支盘桩施工支盘操作台支盘挤扩机5.3挤扩支盘桩《建筑施工技术》5.4人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩单桩承载力大、受力性能好、质量可靠、沉降量小、无振动无噪音、无环境污染,无需大型机械设备，一柱一桩时无需截桩、节省承台。可多桩同时施工，施工进度快。国内人工挖孔桩直径最大已达4m，最深为98m。人工挖孔灌注桩施工现场直径达2.5m的人工挖孔桩学习单元5沉管灌注桩与人工挖孔桩施工《建筑施工技术》5.4.1构造要求⑴桩径：最小≮0.8m，最大不宜＞2.5m;⑵桩长：一般20m左右，不宜超过30m；⑶扩底：分为扩底和不扩底。扩底时扩底直径与桩身直径之比(D1/D)不宜＞3。桩底宜挖成锅底形，矢高h0可取(0.15～0.2)D1。5.4人工挖孔灌注桩直径达2.5m的人工挖孔桩首节井圈的中心线偏差≯20mm井圈顶面高出地面100～150mm《建筑施工技术》5.4.2桩孔护壁人工挖孔桩护壁有砖护壁和砼护壁（直径1.2m以上）两种，施工方法是分段开挖（每段0.8～1m左右）、分段砌筑或浇筑砼拱圈护壁，直至设计标高。砼护壁的厚度≮100mm，砼强度等级不低于桩身砼强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径≮8mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉接。砼护壁的模板安装上下节护壁搭接长度≮50mm井圈任意直径的误差≯50mm砖砌孔壁支护5.4人工挖孔灌注桩《建筑施工技术》5.4.3施工程序及方法放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节护壁砼→循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身砼。切线开挖第一节土方支第一节护壁模板继续挖桩孔土方井圈顶面高出地面100～150mm模板在砼灌注24