桩基础工程施工PPT教程

中等职业教育建筑工程施工专业规划教材1主编：曹海成李娟单元6桩基础工程施工地基与基础工程施工DiJiYuJiChuGongChengShiGong了解桩基础组成、分类及特点；2.掌握预制桩的施工过程及方法；了解静力压桩特点和施工方法；3.掌握混凝土灌注桩施工过程、方法及质量检验标准。了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；4.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和处理，安全施工措施；5.掌握地下连续墙施工工艺。按受力情况分类桩按受力情况可分为端承桩和摩擦桩两种，如图6.1所示。6.1.1桩基础的分类图6.1桩基础（a）端承桩；（b）摩擦桩6.1桩基础概述（1）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。（2）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。6.1桩基础概述按施工方法分类桩按施工方法分为预制桩和灌注桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；灌注桩又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计。6.1桩基础概述按桩身材料分类（1）木桩适用于小型建筑，采用坚硬耐久的木材，如杉木、橡木等。木桩工程宜打入地下水位以下，在干湿交替的环境或在地下水位以上木桩容易腐烂。（2）钢筋混凝土桩多制成预制桩，是目前各地采用最多的桩，截面形式多为正方形，其边长为200mm～600mm，单根桩的长度为10m～20m长，根据工程的需要可以多节连接。6.1桩基础概述（3）钢桩钢桩主要是由型钢和钢管制作，它的截面形式有圆管形桩、工字形桩，钢桩多用于临时支护或永久性支护工程。常用的有直径250～1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。（4）混合桩由两种以上材料混合形成的桩体，如钢管混凝土桩、上部钢管下部混凝土桩等。6.1桩基础概述按施工方法分类（1）打入桩（2）静力压桩（3）灌注桩（4）搅拌桩（5）爆扩桩（6）振冲桩6.1桩基础概述按成桩方法分类（1）挤土桩成桩过程中，桩周围的土体被桩体挤密，土体受到严重扰动，土体的结构被破坏，使土的工程性质改变。挤密桩和预制桩等属于此类。（2）非挤土桩这类桩主要是挖孔和钻孔埋桩，桩周围的土体结构很少受到扰动，土体结构基本不被破坏。（3）部分挤土桩这类桩主要有预钻孔打入式预制桩、打入式敞口桩、部分挤土灌注桩等，成桩时土体受到轻微扰动，土体结构和工程性质没有太大的变化。6.1桩基础概述预制桩的特点（1）预制桩为打入式桩，桩体制作可在工厂或工地预制，制作方便。桩身的质量和截面尺寸能够得到保证。材料强度高，耐腐蚀性强。单位面积承载力高。（2）施工过程中打桩噪声大、振动大；有明显的挤土现象，当遇有坚硬土层时不易穿透；打桩有时出现断桩现象；承台施工时截桩困难；桩的截面尺寸不能太大；预制桩工程造价较高。（3）预制桩适用于水下工程或地下水位较高的工程；土层中没有坚硬夹层及持力层埋置深度变化不大的地区；对噪声、挤土、振动没有严格限制的地区。6.1.2桩基础的特点6.1桩基础概述灌注桩的特点（1）灌注桩施工时振动小没有噪声；工序简单；成桩没有接头；桩体用钢量小，可做成大直径、大深度的桩身；单桩承载力较高。（2）灌注桩的施工质量不好控制，桩质量检测比较麻烦；桩身的强度比预制桩小；当采用泥浆护壁制桩时，废泥浆的处理较麻烦。（3）灌注桩施工不受地基土质因素的影响，适用于各种土质；一般情况下不宜用于水下工程。6.1桩基础概述（1）摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍，当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。在确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。（2）扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的3倍。（3）桩底进入持力层的深度，根据地质条件、荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的1~3倍。在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m。6.1.3桩基础的构造要求6.1桩基础概述（4）布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。（5）预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20；预应力桩不应低于C40。（6）桩的主筋应经计算确定。定打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%（小直径桩取大值）。6.1桩基础概述（7）配筋长度：①受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。②桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥淤、泥质土层或液化土层。③坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。④桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。6.1桩基础概述（8）桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm。主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（Ⅰ级钢）的30倍和钢筋直径（Ⅱ级钢和Ⅲ级钢）的35倍。对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。桩和柱的连接可按本规范第8.2.6条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋，柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。（9）在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要求。6.1桩基础概述混凝土预制桩的施工方法有有锤击沉桩法（打入法）、静力压桩法、振动沉桩法、水冲沉桩法等多种施工方法。锤击沉桩法是利用桩锤的冲击力将桩沉入土中。静力压桩法是利用静力压桩机直接将桩压入土中的一种沉桩工艺。振动沉桩法是将振动桩机刚性固定在桩头上，振动沉桩机产生垂直方向的振动力，桩也沿着竖直方向上下振动，桩身与土层之间的摩擦力减少，在自重和机械力的作用下沉入土中。水冲沉桩法是利用高压水冲刷桩尖下的土层，以减少桩身与土层之间的摩擦力和下沉时的阻力，使桩在自重作用或锤击下沉入土中。6.2混凝土预制桩施工。沉桩方法适用范围锤击沉桩法适用于粘性土、中密或密实卵石层静力压桩法适用于软土、填土、一般粘性土层中，以及居民稠密和危房附近环境保护要求严格的地区进行压桩施工振动沉桩法主要适用于砂石土、黄土、软土和亚粘土，在含水砂层中效果更佳水冲沉桩法适用于砂土、砾石或其他较坚硬土层，对施工重型桩很有效。但必须考虑大量的水进入土中是否会对原有基础产生影响表6.1各种沉桩方法的适用范围6.2混凝土预制桩施工施工准备（1）现场、资料准备①开工前应熟悉施工图，了解工程概况，了解施工现场地质水文资料。编制整套桩基础施工组织设计方案。施工组织设计的主要内容包括：确定打桩方案、编排打桩顺序平面布置、选择机械设备、编制各项计划措施等。打桩方案可分为：挖土打桩方案和送桩方案。6.2.1锤击沉桩施工6.2混凝土预制桩施工②挖土打桩方案，是在打桩前先挖基坑至桩顶设计标高再进行打桩。此种方法适用于地下水位较低、桩群密集、桩顶标高较浅、地表浅层硬土较厚、场地施工条件较宽阔的工程。③送桩方案，在打桩工程中，被打的桩顶设计标高低于自然地面标高，用送桩器连接桩顶直到把桩顶打到设计标高，然后把送桩器拔出来。桩顶从自然地面到设计标高这段距离叫做送桩。送桩器如图6.2所示，采用钢板焊制而成，也可用其它具有较高强度和刚度的材料制作。6.2混凝土预制桩施工④编排打桩顺序平面布置图时，应根据施工现场的条件、水文地质条件、施工工艺要求、布桩要求等条件，确定打桩顺序。不同打桩顺序的沉降量和挤土情况不同，如图6-3所示。图6.2钢板送桩器6.2混凝土预制桩施工打桩顺序和挤土情况（a）逐排单项打设；（b）中部向两侧打设；（c）两侧向中心打设；（d）分段相对打设；（e）自中间向边沿打设6.2混凝土预制桩施工⑤做好施工现场的三通一平工作（即临时供水、供电、道路要通，施工现场要平），按施工组织设计，安排材料场地、搅拌棚、材料库等工作。⑥按施工图完成桩基轴线、桩位的测设放线等工作。6.2混凝土预制桩施工（2）打桩机械准备打桩的机械包括桩锤、桩架和动力装置。①桩锤：桩锤有蒸汽锤、柴油锤、落锤、液压锤、振动锤等，目前应用最多是柴油锤。蒸汽锤：可分为单动和双动气锤，其构造参见图6.4(a)、(b)。打桩时利用蒸汽或压缩空气作为动力将锤头举起，单动汽锤自由下落，双动汽锤利用气压增加下冲力，因此双动比单动气锤的冲击力大，适用于各种土层、打各种桩。6.2混凝土预制桩施工柴油锤：以柴油为燃料，利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动力，引起锤头跳动夯击桩顶。柴油锤的体积小、重量轻、打击能力大，打桩时噪声大、振动大。适用于一般土层打各种类型的桩。其构造参见图6.4(c)。液压锤：通过液压装置将滑块提起，利用滑块的冲击力夯击桩头。液压锤的结构较复杂，冲击频率小，适用于一般土层打桩。其构造参见图6.4(d)所示。6.2混凝土预制桩施工桩锤示意图（a）单动气锤构造示意图；（b）双动气锤构造示意图；（c）柴油锤构造示意图；（d）液压锤构造示意图6.2混凝土预制桩施工落锤：是由卷扬机或人力将锤提起，靠桩锤自由下落夯击桩顶。落锤的构造简单，使用方便，可用提高落距的方法增大夯击力。适用于一般土层的木桩及截面较小的细长桩施工。振动锤：利用锤头的高频振动和自重力，带动桩身振动使桩身周围的土体液化，减小桩身的摩擦力使桩身沉入土体。振动锤施工方便结构简单，施工速度快。不宜在岩石、砾石和坚实的粘性土层上使用。其构造参见图6-5所示。6.2混凝土预制桩施工锤型单动蒸汽锤(KN)柴油锤(KN)30～40701002535456072锤的动力性能冲击部分重(KN)30～4055902535456072总重(KN)35～456711065