桩机工程

第3章桩基础工程3.1概述•桩基础构造•桩基础包括：桩体和承台。•荷载传递路径：•上部结构承台桩地基􀂋•桩的分类􀂋•按荷载传递机理分：端承桩、摩擦桩。•桩端阻力桩侧阻力•􀂋按材料分•木桩、砂石（灰）桩—加固地基（排水固结、挤密土层）•（钢筋）混凝土桩、钢管桩—承载力大。•􀂋按沉桩方法分挤土桩—打入式和压入式预制桩，无需预先成孔。部分挤土桩—预钻孔打入式预制桩和部分挤土灌注桩。非挤土桩—非挤土灌注桩。混合桩等。•􀂋按施工方法分•预制桩—预制→运输→打桩•灌注桩（即现浇桩）—成孔→安放钢筋笼→浇注混凝土3.2混凝土预制桩施工主要施工过程：桩的预制、运输和沉入。3.2.1桩的预制预制桩有实心桩与空心桩。工厂预制桩长一般不超过12m；工地预制不超过30m，且桩长L50倍桩截面边长或直径。•（1）桩的制作—并列法、间隔法、重叠法、翻模法重叠不超过四层；底模和场地应平整坚实，防止浸水沉陷；上下层桩间及桩与底模之间刷隔离剂；下层需达到30%设计强度后上层方可浇筑；连续浇筑，不得留施工缝；浇水养护不少于7d。•（2）桩的起吊、运输•混凝土强度要求应在混凝土强度达到70％设计强度后方可起吊，达到100％后方可运输和沉桩。􀂋•桩起吊验算问题：桩起吊时承受的荷载远小于使用阶段承受的上部结构荷载，因此可不进行桩的起吊验算？•答：关键是起吊阶段和使用阶段桩的内力性质不同，使用阶段主要为轴压力，起吊阶段为弯矩。•内力性质不同，则不可比较大小•桩的吊点布置•确定原则：吊点间的跨中弯矩与吊点处负弯矩相等。•常见的吊点位置如下图示：-MmaxMmax-Mmax•桩的堆放•堆放不得超过四层；•上下层间设置垫木（按吊点位置确定间距、上下对齐）•地面平整坚实，设有排水坡度。3.2.2沉桩前的准备工作•清除障碍物平整场地沉桩试验•抄平放线定桩位确定沉桩顺序。•沉桩顺序确定的原则•从中间向四周沉没，由中及外；•从靠近建筑物最近的桩位起，由近及远；•先深后浅；先大后小。•结合考虑“退沉桩”还是向前“顶沉桩”。•3.2.3桩的设备•主要方法：锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩•预制桩工机械主要有以下三类：•打桩机—锤击沉桩•振动沉拔桩机—振动沉桩•静力压桩机—静力沉桩•打桩机—锤击沉桩•打桩机由桩锤和桩架组成，靠桩锤冲击桩头，使桩在冲击力的作用下贯入土中，故又称冲击式打桩机。根据桩锤驱动方式不同，可分为蒸汽、柴油和液压三种打桩机。重锤蒸汽锤•锤击沉桩施工工艺流程：测量定位桩机就位底桩就位对中和调直锤击沉桩接桩、对中垂直度校核再锤击送桩收锤•筒式柴油锤•振动沉拔桩机—振动沉桩•振动沉拔桩机由振动桩锤和桩架组成。振动桩锤利用机械振动法使桩沉入或拔出。•静力压桩机—静力沉桩•静力压桩机采用机械或液压方式产生静压力，使桩在持续静压力作用下压入至所需深度。•施工工艺流程测量定位桩机就位吊桩、插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩送桩终止压桩切割桩头（2）桩架􀂋作用：吊桩就位、固定桩位置、承受桩锤和桩的重量、打桩过程中引导锤和桩的方向，并保证桩锤能够沿着所要求的方向冲击桩体。分类：塔式、直式、悬挂式、三点支撑履带行走式。􀂋行走机构：滚管式、轨道式、轮胎式、汽车式、履带式和步履式等。桩架高度：=桩长+滑轮组高（2m）+锤高+桩帽高+安装空隙（0.5m）悬挂式桩架三点履带式桩架轮式桩架滚管式桩架桁式打桩架步履式打桩架•全液压履带式三支点打桩架（3）打桩注意事项􀂋隐蔽工程及时做好记录严禁偏打桩锤、桩帽和桩身轴线重合，衬垫平整均匀，构造合适桩顶衬垫弹性应适宜延长锤击作用时间和应力波波长，降低锤击应力值，从而提高打击效率和降低桩的损坏率。连续施打、入土速度均匀，不得间歇过长避免土的固结作用，使继续打桩阻力增大，不易打入土中桩锤回弹过大且经常发生,应更换重锤。桩锤突然有较大的回弹•表明桩端遇阻，须减小锤的落距。􀂋桩下沉突然加大•可能遇到软土层、洞穴或桩尖、桩身破坏等，应停止进行处理。送桩时桩身和送桩轴线一致􀂋打斜•应拔出，用砂石填孔，重新插入施打。若拔桩困难，应在原桩附近再补打一桩。尽量避免送桩3.2.3.2振动沉桩•（1）工作原理：其主要装置为振动器，利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用下而拔出土。•（2）振动器工作原理•振动器产生激振力的方法如下：振动器都是采用机械式，由两根装有偏心块的轴组成。这两根轴上装有相同的偏心块，但两根轴相向转动。这时两根轴上的偏心块所产生的离心力，在水平方向上的分力互相抵消，而其垂直方向上的分力则迭加起来。(配挖掘机用)DZM系列液压振动锤•（4）特点、优缺点•特点•通过振动器的振动，减小桩和周围土体的摩擦力，在桩自重和附加压力作用下沉桩。•优点：•噪音小，不产生废气，沉桩速度快，施工简便，操作安全，结构简单、铺助设备少、重量轻、体积小、对桩头的作用力均匀而使桩头不易损坏等特点，还可以用来拔桩。•缺点•适于砂质粘土、砂土、软土地区施工，不宜用于砾石和密实的粘土层。如用于砂砾石和粘土层中，需配以水冲法辅助施工。􀂋3.2.3.3静力压桩•工作原理•依靠持续作用静压力，将桩压入或拔出的桩工机械。•特点•噪声低、振动小、无污染，与冲击式施工方式比较，桩身不受冲击应力，损坏可能性小，施工质量好，效率高。不用试桩可以得出单桩承载力。•适用于软弱土地基和压垂直桩，压斜桩困难。•3.2.3.4沉桩对周边环境的影响及防治•􀂋（1）对环境的影响•􀂋锤击法、振动法沉入预制桩和套管成孔法沉入灌注桩—施工时产生噪音、振动冲击、废气，并引起土体挤压隆起位移，影响原有建筑和地下管线等。•􀂋泥浆护壁成孔灌注桩—泥浆中含有水泥成份，PH在10-12。•􀂋（2）防治措施•􀂋采用预钻孔桩。•􀂋采用机械或人工成孔灌注桩。•􀂋设置防振沟，基坑支护。•􀂋在有条件的城市，明令禁止锤击法或振动法沉桩。3.3混凝土灌注桩施工•主要施工过程：成孔、安放钢筋笼和混凝土浇注。•钻孔成孔—泥浆护壁和干作业成孔灌注桩挖孔•成孔—人工挖孔桩（2）灌注桩成孔顺序•取土成孔•——成孔对周边土壤无挤密或冲击作用•挤土成孔•——成孔对周边土壤有挤密或冲击作用•每隔1～2个桩位成孔；•在邻桩初凝前或终凝后成孔；•群桩基础中，先中间桩后周围桩；•同一桩基的爆扩桩，先浅后深。•􀂋（3）灌注桩成孔控制深度•套管成孔•——必须保证设计桩长。•􀂋摩擦桩•——以标高控制为主，以贯入度（或贯入速度）为辅。•􀂋端承桩•——以贯入度（或贯入速度）控制为主，以标高为辅。•􀂋钻孔成孔•——保证桩孔进入硬土层达到设计深度，清理孔底沉渣。3.3.1钻孔灌注桩根据钻头是否在含水层中施工，分为：泥浆护壁钻孔灌注桩和干作业钻孔灌注桩。•优点•无振动、无挤土、噪音小，对周边建筑物影响小，适宜于硬、半硬、硬塑和软塑粘性土。•缺点•承载力低，沉降量大。•泥浆材料•泥浆主要是膨润土或粘土和水的混合物。􀂋•要求•孔内泥浆液面高于地下水位以上1m；•泥浆的相对密度为1.1-1.15，排出时为1.2-1.4。•泥浆的作用•泥浆产生的液柱压力可平衡水压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的一种液态支撑；•泥浆中胶质颗粒在泥浆压力下，渗入孔壁表面孔隙中，形成一层泥皮，从而可防止塌孔，护壁。•灌进的泥浆比重小，排出的比重大，从而携渣排出泥土。••泥浆还具有润滑钻头、降低钻头发热、减少钻进阻力等作用。•清孔•端承桩沉渣厚度不得大于50mm，摩擦端承和端承摩擦沉渣不得大于100mm，摩擦桩不大于300mm。•吊放钢筋笼•长度为桩长的1/2-1/3当全长超过12m时分段制作。•接头错开500，同一截面不超过50%，每2m焊12加强环，有60-80钢筋保护层措施（定位钢筋环、定位垫块）•水下浇筑砼•导管口先用球塞堵住，导管口下沉至底表上约300mm处•首次灌注的砼应满足导管口埋入砼500mm以上，管内砼顶面高出地下水面2.5m左右•开管（剪断铁丝、球塞被砼顶出）•提升导管0.5-3m/h•灌注桩•施工流程埋设护筒钻进施工泥浆运输车泥浆池吊放钢筋笼混凝土浇筑3.3.1.2干作业成孔灌注桩施工•施工方法•利用钻孔机械（机动或人工）在桩位处进行钻孔，待钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，然后钢筋笼吊入桩孔中，再浇注混凝土而成的桩。•螺旋钻成孔、钻孔扩底•人工成孔•适用于地下水位以上的干土层3.3.2人工挖孔桩•施工流程