2009土木工程施工—ch2基础工程

土木工程施工重庆大学土木工程学院2009年2月学习重点：钢筋混凝土预制桩施工和混凝土灌注桩施工及质量检验标准，泥浆护壁成孔灌注桩施工过程及方法。第二章桩基础工程土木工程施工第二章（桩）基础工程学习要求：了解桩基础组成及分类；掌握预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；了解静力压桩特点和施工方法；了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防、处理和安全施工措施；了解预制桩、灌注桩质量检验标准。第二章桩基础工程土木工程施工*基本知识1、基础的概念及作用建筑物基础：将建筑物荷载传递给地基的地下结构部分。作用：①（平面上）扩散/（浅层地基土质不佳时）传递上部荷载；②调整地基变形。第二章桩基础工程土木工程施工2、基础的类型——按埋深分（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→深基础第二章桩基础工程土木工程施工2．基础的类型——按构造分墙/柱下条形基础柱下独立基础板式/筏板基础箱形基础桩基础…—混凝土或砖石材料—多为混凝土材料见CH3砌筑工程↓↙见CH4混凝土结构工程↖其它尚有钢—混（凝土）、木等材料—略（2）按构造形式第二章桩基础工程土木工程施工构造图独立基础条形基础箱形基础桩基础板式基础第二章桩基础工程土木工程施工桩承台（梁）柱桩尖桩基础构造第二章桩基础工程土木工程施工3、桩基础分类按施工方法预制桩灌注桩亦可按使用功能、材料、直径大小等对桩分类：按受力情况摩擦桩—桩的荷载主要由桩侧的土与桩身的摩擦力承担。端承桩—荷载主要由桩端承阻力承担。端承桩摩擦桩第二章桩基础工程土木工程施工4、主要相关规范（1）建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202—2002）（2）建筑地基基础设计规范（GB50007—2002）（3）建筑桩基技术规范（JGJ94—2008）（4）基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93—95）第二章桩基础工程土木工程施工§2.1预制桩施工概念：在地面上将桩预制好，然后在桩位上用各种方法将桩沉入土中。工艺：制作→起吊→运输→堆放→沉桩→接桩、截桩等。特点：施工速度快，预制质量有保证，施工有污染，承载能力偏小。第二章桩基础工程土木工程施工2.1.1、制作、起吊、运输、堆放1、制作钢桩多在工厂制作；混凝土桩可在预制厂也可在现场制作。预制厂制作时，每节桩长不超过12米，现场可达30米。多为叠浇生产，重叠不宜超过4层，层与层之间刷隔离剂，上层桩混凝土的浇筑，必须在下层桩混凝土达到设计强度等级的30%后进行。第二章桩基础工程土木工程施工2、起吊混凝土强度达到70%后可以起吊。吊点按照起吊后桩的正、负弯矩基本相等的原则进行设置。其原因是桩的配筋是对称配筋。第二章桩基础工程土木工程施工3、运输、堆放混凝土强度达到100%后可以运输和打桩。混凝土桩堆放层数不宜超过4层。第二章桩基础工程土木工程施工2.1.2、沉桩锤击法：利用桩锤靠冲击能将桩打入土中。静压法：利用静压力将桩压入土中。振动法：利用振动桩锤沉桩。水冲法：高压水冲击桩尖附近土层，锤击或振动沉桩。第二章桩基础工程土木工程施工1、锤击法沉桩（打入法）（1）常用设备桩锤：落锤、蒸汽锤（单动、双动）、柴油锤等桩架：动力装置：*桩锤质量选择：锤重宜≥桩重，1.5~2倍时效果良好。*桩架的作用：悬吊桩锤、为桩锤导向、起吊桩并在小范围内移动。第二章桩基础工程土木工程施工桩锤桩架桩动力装置第二章桩基础工程土木工程施工桩架第二章桩基础工程土木工程施工（2）打桩施工施工要点：保证桩身垂直；桩身不开裂；合理确定打桩顺序。打桩顺序及方向*桩中心距小于4倍桩径时，宜考虑打桩顺序*打桩顺序平面上：深度：先深后浅规格：先大后小*打桩方向退打顶打平面打桩顺序由中间向两侧打设、自中部向四周打设和逐段打设三种第二章桩基础工程土木工程施工打桩方法*重锤低击*开始时，小落距、轻击*减少冲击能对桩顶的损坏*送桩接桩方法焊接法兰接锚接第二章桩基础工程土木工程施工打桩方法打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩入土一定深度(1～2m)稳定以后，再以规定落距施打。桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。第二章桩基础工程土木工程施工打桩质量控制*做好施工记录*质量控制摩擦桩/桩尖位于软弱土层：标高为主、贯入度为辅端承桩/桩尖位于坚硬土层：贯入度为主、标高为辅*贯入度：每击打一次，桩的入土深度。打桩对周围环境的影响噪声污染、振动影响等第二章桩基础工程土木工程施工2、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。第二章桩基础工程土木工程施工3、水冲沉桩高压水冲击桩尖附近土层，锤击或振动沉桩。适用于砂土、碎石土。第二章桩基础工程土木工程施工4、振动沉桩利用振动桩锤的高频振动，使桩身周围的土体液化而减小沉桩阻力，靠桩的自重和桩锤重量将桩沉入土中。适用于软土、粉土、松砂等土层，不宜用于密实的粉性土、砾石等土层。第二章桩基础工程土木工程施工打桩施工常见问题的分析打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩身严重回弹等。发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。工程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题，都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技术措施后，方可继续施工。第二章桩基础工程土木工程施工(1)桩顶破碎打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混凝土保护层过厚、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎。(2)桩身被打断制作时，桩身有较大的弯曲凸肚，局部混凝土强度不足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。第二章桩基础工程土木工程施工(3)桩身位移、扭转或倾斜桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转或倾斜。(4)桩锤回跃，桩身回弹严重选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。第二章桩基础工程土木工程施工§2.1灌注桩施工施工工艺：（就地）成孔→安放钢筋笼→浇筑混凝土特点：能适应土层变化，无需接桩，施工时无振动、无挤压，噪声小。但其施工要求严格，浇筑混凝土后需有一段养护期，不能立即承受荷载。分类——根据成孔工艺钻孔灌注桩沉管灌注桩挖孔灌注桩…干作业成孔灌注桩湿作业成孔灌注桩第二章桩基础工程土木工程施工1、干作业成孔灌注桩主要适用于地下水位以上的各种软、硬土（土质条件较好）中成孔。钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。第二章桩基础工程土木工程施工第二章桩基础工程土木工程施工钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。钢筋骨架应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50～60cm。第二章桩基础工程土木工程施工2、泥浆护壁钻孔灌注桩*泥浆保护孔壁、出渣成孔，适用范围较广，地下水位以上或以下均适用，也适用于地质情况复杂、夹层多、风化不均、软硬变化大的岩层。*主要技术问题埋设护筒：一般为工具式钢板护筒，多为挖坑埋设，主要作用：定桩位、保护孔口、提高泥浆压力。第二章桩基础工程土木工程施工泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。第二章桩基础工程土木工程施工第二章桩基础工程土木工程施工钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒高2m左右，上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。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、排土的作用第二章桩基础工程土木工程施工清孔**清孔质量直接影响桩端阻力的发挥。**方法：真空吸泥渣；射水抽渣；循环换浆。泥浆护壁：**制备：高塑性粘土或膨润土＋水＋掺合剂**特性：触变**作用：保护孔壁；携带泥渣；润滑、冷却钻头。相对密度为1.1～1.5的泥浆第二章桩基础工程土木工程施工水下浇筑混凝土——导管法验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15～1.25。第二章桩基础工程土木工程施工第二章桩基础工程土木工程施工水下浇筑混凝土泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导管法。浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。第二章桩基础工程土木工程施工第二章桩基础工程土木工程施工3、沉管(打拨)灌注桩预制桩施工工艺＋灌注桩施工工艺的综合应用。第二章桩基础工程土木工程施工第二章桩基础工程土木工程施工沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩。第二章桩基础工程土木工程施工在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。第二章桩基础工程土木工程施工施工方法锤击沉管灌注桩振动沉管灌注桩单打法复打法反插法第二章桩基础工程土木工程施工为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.5～1.0m，振动5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，这样反复进行，直至全部拔出。复打法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行。翻插法：钢管每提升0.5m，再下插0.3m，这样