第3章桩基础工程PPT课件

第三章桩基础工程学习重点：钢筋混凝土预制桩、混凝土灌注桩施工过程及方法。主要内容：桩的分类；预制桩制作、起吊；预制桩施工准备及施工方法、工艺流程；灌注桩施工工艺及方法；桩施工中的注意事项桩基础组成：由沉入土中的桩和承台组成桩的材料：砼、钢或组合材料桩的作用：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。3.1概述桩的分类：桩的分类：端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；（施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考）摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受（施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考）预制桩：是一种预先制作然后将其运至工地，并用沉桩设备将其沉入土中而成的桩按入土方法不同可分锤击桩、静力压桩、水冲沉桩、振动沉桩等灌注桩：是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩按成孔方法不同有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等桩的分类：3.2预制桩施工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。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。我国目前广泛采用的一种桩型。预应力管桩的生产在工厂内进行，利用高强螺旋肋的钢丝作为预应力筋，混凝土强度等级可达C60～C80，采用离心法生产，蒸汽养护。预应力混凝土管桩的桩端加强钢板套箍管桩钢丝螺旋箍筋预应力混凝土管桩表示方法：PC-预应力混凝土管桩PHC－预应力高强混凝土管桩外径：300、350、400、450、500、550、600、800、1000mm砼强度：不低于C50或C80长度：7-15m混凝土有效预压应力值：4.0（A型）、6.0（AB型）、8.0（B型）、10.0（C型）PC-300(70)A-C60-7管桩理解：为预应力混凝土管桩，桩外径300mm，壁厚70mm，砼为C60，桩长7m，有效预应力值为4.0N/mm2起吊、运输：钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊，达到100%设计强度才能运输和打桩吊点、绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则（即跨中与吊点的弯矩相等的原则）当桩长大于13m时采用支点法，两支点设在离桩两端0.21L处；当桩长不大于13m时，可采用直接进行水平起吊，采用专用吊钩钩住管桩两端内壁直接进行水平起吊。堆放：不同直径管桩允许堆放层数不同，直径越大允许堆放层数越少：例550mm砼桩在现场堆放层数不宜超过4层堆放时垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上试桩－－定桩位－－确定沉桩顺序1、试桩：不少于2根，确定施工参数（如贯入度等）2、定桩位：多用小木桩3、确定沉桩顺序：逐排、自中间向四周、分段3.2.2沉桩准备原则：先深后浅、先大后小、先长后短3.2.2桩的沉设预制桩沉设方法分类：锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩1、锤击沉桩锤击沉桩又称打桩，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施工方法优点：施工速度快，机械化程度高，适用范围广，是混凝土预制桩常用的沉桩方法缺点：施工时噪声较大，且对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制打桩设备及选择打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置等。(1)桩锤桩锤分类：落锤、蒸汽锤、柴油锤、振动锤等落锤：一般用钢或铸铁制成，重0.5～2t，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特点：费用低，但施工速度慢、效率低，桩顶易被打坏适用范围：小直径桩，在软土层中应用较多蒸汽锤：是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。特点：打桩速度快、效率高适用范围：可用于打各种桩，也可在水下打桩并用于拔桩。常用于较软弱土层中打桩柴油打桩锤：利用柴油爆炸时膨胀产生的压力将桩锤抬起，然后自由落下冲击桩顶把桩打入土中特点：速度快，施工性能好，但施工时振动大、噪声高、废气污染严重适用范围：适用于各种土层及各类桩型振动锤：是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考表3.1选用。锤重一般依设计选择，并经试桩确认。广州大学城工地柴油锤捶击沉桩，一般用在对周围居民影响不大的空旷地区(2)桩架桩架是支持桩身和桩锤，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。桩架高度：根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高+桩帽及锤垫高度＋起锤移位高度（1-2m）桩架按移动方式分类：轮胎式、履带式、轨道式等履带式桩架操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施工打桩打桩工艺：桩机就位－第一节桩起吊就位－打第一节桩－第二节起吊就位－接桩－打桩至持力层或设计标高打桩原则：宜采用重锤低击（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，再以规定落距施打打桩过程中的注意事项1、做好预制桩施工记录：打桩工程属隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据打桩过程中的注意事项2、严禁偏打：桩锤、桩帽、桩身轴线重合3、桩垫适宜4、速度均匀，连续施打5、桩架垂直平稳，桩帽与桩顶锁紧牢靠6、密切观察桩锤回弹、桩身下沉变化情况7、送桩：送桩器或桩送桩，一般不宜大于2m8、专人巡视检查周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用情况1、贯入度或设计标高质量要求贯入度：指锤击桩每10击进入的深度mm，用（mm/10击）表示最后贯入度：锤击桩最后10击桩的平均入土深度质量控制要求：端承桩以最后贯入度为主，桩端标高作参考；摩擦桩以桩端标高控制为主，贯入度作参考2、桩位偏差要求：不大于100-150mm3、桩垂直度偏差：不超过0.5%4、承载力检验：动载、静载试验符合要求打桩质量要求与验收打桩施工常见问题的分析打桩施工中遇见的问题：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主要原因：钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺、土层复杂等(1)桩顶破碎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)桩身断裂制作时，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。(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)桩锤跳跃，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。桩头的处理截桩：打完预制桩开挖基坑时，按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去要求：截桩头时不能破坏桩身，要保证桩身的主筋伸入承台，长度应符合设计要求桩头的处理2、静力压桩静力压桩：在软土地基上，利用桩机本身产生的静压力将预制桩分节压入土中的一种沉桩方法特点：无噪声、无振动、施工简便、速度快适用范围：常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工，目前广泛应用于闹市中心建筑较密集的地区施工方法：采取分节压入、逐段接长的施工方法。当第一节桩压入土中，其上端距地面1m左右时将第二节桩接上，继续压入吊桩静力压桩机连续压桩压入一节桩与桩管口焊接连接（接桩）3、接桩接桩的主要方法：焊接法、法兰螺栓连接法、硫磺胶泥锚接法焊接法：在桩上下接头处预埋铁件，上下桩头对正后用金属现场焊牢连接适用范围：单桩设计承载力高，细长比大、桩基施工困难的桩（目前应用最多）硫磺胶泥锚接法：在下节桩预留垂直锚筋孔，上节预留伸出锚筋，将熔化的硫磺胶泥注满锚筋孔并溢出桩面，落下上桩头互相胶结适用范围：对抗震不利，仅用于软土层3.3混疑土灌注桩施工混凝土灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。特点：受地层变化影响小,一次成型不需要接桩，振动小、噪声小分类：按成孔方法分为钻孔灌注桩（泥浆护壁、干作业）、人工挖孔灌注桩、沉管灌注桩等桩成孔顺序要求：对土无挤密作用：成孔顺序无特殊要求对土有挤密作用（沉管灌注桩、爆破灌注桩）：间隔1-2桩成孔；邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；群桩基础的中间桩先成孔等检验方法：静载试验（承载力）、低应变法（桩身）、高应变法（桩身、承载力）、声波透射法（桩身）、钻芯法（桩身）等由具有相应检测资质的单位承担，并出具检测报告施工工艺流程：测定桩位－埋设护筒－桩机就位－制备泥浆－机械成孔－泥浆循环出渣－清孔－安放钢筋笼－安设导管－浇筑水下混凝土－拔除护筒特点：稳定孔壁的机械钻孔方法，通过循环泥浆将切削碎的泥渣屑悬浮后排出孔外，适用范围广成孔机械：潜水钻机、冲击钻机、回转钻机等3.3.1泥浆护壁成孔灌注桩（1）埋设护筒和制备泥浆护筒制作：高2m左右（埋入1-1.5m)，用厚4～8mm钢板制成，内径应大于钻头直径100-200mm护筒作用：定孔，保护孔口，防止地面水流入，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向泥浆制备：建专用泥浆池，用粘土或膨润土和水混合，制成相对密度为1.1-1.15的泥浆泥浆作用：保护孔壁、防止塌孔、排出土渣、冷却与润滑钻头泥浆护壁钻孔灌注桩施工时，通常应埋设钢护筒，以起定位、保护孔口、存储泥浆和使其高于地下水位埋设的钢护筒钢护筒水上搭操作平台，进行钻孔灌注桩施工，埋设钢护筒。护壁的泥浆有采用膨润土制浆、原土制浆等，其泥浆的比重应根据土质进行调整，维持孔壁一定的泥浆压力，不塌孔。泥浆池制浆（2）成孔钻机就位后，校正钻具中心对准护筒中心，边钻孔边注入泥浆，泥浆液面高于地下水位1.0m以上（3）清孔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。清孔方法：对于稳定性较差的孔壁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（4）混疑土浇筑水下混凝土浇筑常用导管法工艺：吊放钢筋笼－放入导管－导管及漏斗灌混凝土－剪断隔水栓或球塞－随浇混凝土随提升导管－拔除导管成桩混凝土材料要求：强度等级（高一等级）、和易性、坍落度、粗细骨料、配合比（通过试验确定）钢筋笼吊放要求：保护层，加强箍筋其它要求：导管内及漏斗灌的混凝土量应保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上3.3.2干作业钻孔灌注桩工艺：钻机就位－钻孔－清孔－吊放钢筋笼－浇筑混凝土适用条件：成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。设备：一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。清孔：将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。砼灌注：分层浇筑、分层捣实，每层厚度50～60cm3.3.3人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，由桩身和扩大头组成。优点：桩身直径大（1m～5m），承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。缺点：开挖效率低，安全条件差支护方法有现浇钢筋砼护壁、沉井护壁和钢套管护壁等。现浇护壁工艺：