各种桩基施工工艺课件.ppt
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- 各种 桩基 施工工艺 课件
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1、桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图图2.1)2.1)v端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩,结构荷载主端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩,结构荷载主要由岩层阻力承受;施工时以控制嵌岩深度为主,对沉渣厚度的要要由岩层阻力承受;施工时以控制嵌岩深度为主,对沉渣厚度的要求严格。求严格。桥梁工程中的端承桩多数要求嵌岩。桥梁工程中的端承桩多数要求嵌岩。v摩擦桩完全设置在软弱土层中,依靠桩端阻力和桩身侧面与地基土摩擦桩完全设置在软弱土层中,依靠桩端阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同之间的摩擦阻力共同承受承受荷载荷载,施工时以控制桩端设计标高
2、(长度),施工时以控制桩端设计标高(长度)为主。为主。对于桩端为硬土层者,又有对于桩端为硬土层者,又有摩擦端承桩,端承摩擦桩。摩擦端承桩,端承摩擦桩。桥梁工程中的摩擦桩,通常不计挤密作用。桥梁工程中的摩擦桩,通常不计挤密作用。桩按施工方法分为桩按施工方法分为预制桩预制桩和和灌注桩灌注桩v预制桩预制桩根据沉入土中的方法,可分根据沉入土中的方法,可分打入桩打入桩、水冲沉桩水冲沉桩、振动沉桩振动沉桩和和静力压桩静力压桩等;等;v灌注桩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。灌注桩按成孔方法不同,有的桩。灌注桩按成孔方法不同,有钻
3、(冲)孔灌注桩钻(冲)孔灌注桩、挖孔灌注挖孔灌注桩桩、套管成孔灌注桩套管成孔灌注桩及及爆扩成孔灌注桩爆扩成孔灌注桩等。等。钢筋混凝土预制桩钢筋混凝土预制桩: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,其特点:坚固耐久,不受地下水或在设计位置上将其沉入土中,其特点: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,潮湿环境影响,能承受较大荷载,施工机械化程度高,进度快,进度快,能适应不同土层施工。能适应不同土层施工。钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型多用于房多用于房
4、建工程建工程,桥梁工程少用。桥梁工程少用。钢筋混凝土预制桩有钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩方形实心断面桩和和圆柱体空心断面桩圆柱体空心断面桩。钢筋混凝土预制桩施工前,应根据施工图设计要求、桩的类型、钢筋混凝土预制桩施工前,应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料,制定施工方成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料,制定施工方案。其案。其主要内容包括主要内容包括:确定施工方法,选择打桩机械,确定打桩:确定施工方法,选择打桩机械,确定打桩顺序,桩的预制、运输,以及沉桩过程中的技术和安全措施。顺序,桩的预制、运输,以及沉桩过程中的技术和安全措施。钢筋骨架钢筋
5、骨架的主筋连接宜采用对焊;主筋接头配置在同一截面内数量不超的主筋连接宜采用对焊;主筋接头配置在同一截面内数量不超过过50%50%;同一根钢筋两个接头的距离应大于;同一根钢筋两个接头的距离应大于3030d d0 0并不小于并不小于500500mmmm。桩顶和桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力,桩顶和桩尖钢筋配置桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力,桩顶和桩尖钢筋配置(如如图图2.22.2所示所示)应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合表表.1的规定。的规定。表.1 .1 预制桩钢筋骨架质量检验标准 混凝土制作宜用机械搅拌、机械振捣;浇筑混凝土
6、过程中应严格保证钢筋混凝土制作宜用机械搅拌、机械振捣;浇筑混凝土过程中应严格保证钢筋位置正确,桩尖应对准纵轴线,纵向钢筋顶部保护层不宜过厚,钢筋网片位置正确,桩尖应对准纵轴线,纵向钢筋顶部保护层不宜过厚,钢筋网片的距离应正确,以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法的距离应正确,以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法生产时,上层桩和邻桩浇筑,必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强生产时,上层桩和邻桩浇筑,必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强度的度的30%30%以后才能进行。浇筑完毕后,立即加强养护,防止由于混凝土收缩以后才能进行。浇筑完毕后,立即加强养护,防止由于混凝土
7、收缩产生裂缝,养护时间不少于产生裂缝,养护时间不少于7d。钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表表2的规定。的规定。表.2 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准 钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%70%才可起吊;达到才可起吊;达到100%100%设计强度设计强度才能运输和打桩。才能运输和打桩。若若提前吊运,必须采取措施并经过验算合格方可进提前吊运,必须采取措施并经过验算合格方可进行。行。桩在起吊搬运时,必须做到平稳,避免冲击和振动,吊点应同时受力,桩在起吊搬运时,必须做到平稳,避免冲击和振动,吊点应同时受力,且吊点位置应符合设计
8、规定。如无吊环,设计又未作规定时,绑扎点且吊点位置应符合设计规定。如无吊环,设计又未作规定时,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,可按的数量及位置按桩长而定,应符合起吊弯矩最小的原则,可按图图2.3所示的位置捆绑。所示的位置捆绑。1.3 1.3 打入法施工打入法施工 打入法打入法也称锤击法,是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力,也称锤击法,是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力,使桩沉到预定的使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法,它施工速度快,机械化程度高,是混凝
9、土预制桩常用的沉桩方法,它施工速度快,机械化程度高,适用范围广,但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动,在城区和夜适用范围广,但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动,在城区和夜间施工间施工有所限制。有所限制。2.1.3.1 2.1.3.1 打桩设备及选择打桩设备及选择 打桩设备包括打桩设备包括桩锤桩锤、桩架桩架和和动力装置动力装置。(1)(1)桩锤桩锤桩锤可选用桩锤可选用落锤落锤、汽锤汽锤、柴油打桩锤柴油打桩锤和和振动锤振动锤。落锤落锤一般由铸铁制成。有一般由铸铁制成。有穿心锤穿心锤和和龙门锤龙门锤两种,重两种,重0.20.22 2t t。它利用绳它利用绳索或钢丝绳通过吊钩索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿
10、桩架导杆提升到一定高度,然后自由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落下击打桩顶(如图如图2.42.4)。汽锤汽锤是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械,有是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械,有单动汽锤单动汽锤和和双动双动汽锤汽锤两种两种(如图如图2.52.5)。柴油打桩锤柴油打桩锤利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩,利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩,柴油柴油桩桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。振动锤振动锤是利用机械强迫振动,通过桩帽传到桩上使桩下沉是利用机械强迫振动,通过桩帽传到桩上使桩下沉。锤重选择锤重选择
11、应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考件等参考表表.3.3选用。选用。表表3 锤重选择表锤重选择表(2)(2)桩桩架架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证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。求方向冲击的设备。桩架一般由桩架一般由底盘底盘、导向杆导向杆、起吊设备起吊设备、撑杆撑杆等组成。等组成。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。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。桩架高
12、桩架高度度=桩长桩长+桩锤高度桩锤高度+滑轮组高滑轮组高桩架用钢材制作,按移动方式有桩架用钢材制作,按移动方式有轮胎式轮胎式、履带式履带式、轨道式轨道式等。等。履带式桩架履带式桩架(图图2.62.6)以履带式起重机为主机,配备桩架工作装置而组成。操作以履带式起重机为主机,配备桩架工作装置而组成。操作灵活,移动方便,适用于各种预制桩和灌注灵活,移动方便,适用于各种预制桩和灌注桩的施工。桩的施工。(3)(3)动力装置动力装置 打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时,应配备空气压缩机;当选用锤时,应配备空气压缩机;当选用 蒸汽锤时,则
13、要配备蒸汽锅炉蒸汽锤时,则要配备蒸汽锅炉和绞盘。和绞盘。1.3.2 1.3.2 打桩顺序的确定打桩顺序的确定 打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度,应根据桩的密集程度打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度,应根据桩的密集程度(桩距桩距大小大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考置、工期要求等综合考虑,合理确定打桩顺序。虑,合理确定打桩顺序。根据桩的密集程度,打桩顺序一般分为根据桩的密集程度,打桩顺序一般分为逐段打设逐段打设、自中部向四周打设自中部向四周打设和和由中由中间向两侧打设间向两侧打设三种,如三种,如图图2.7所示。
14、所示。v当桩的中心距不大于当桩的中心距不大于4 4倍桩的直径或边长时,应由中间向两侧对称施打倍桩的直径或边长时,应由中间向两侧对称施打(图图2.7(2.7(c)c),或或由中间向四周施打由中间向四周施打(图图2.7(2.7(b)b)。v当桩的中心距大于当桩的中心距大于4 4倍桩的边长或直径时,可采用上述两种打法,或逐排倍桩的边长或直径时,可采用上述两种打法,或逐排单向打设单向打设(图图2.7(2.7(a)a)。根据基础的设计标高和桩的规格,宜按根据基础的设计标高和桩的规格,宜按先深后浅、先大后小、先长后短先深后浅、先大后小、先长后短的顺的顺序进行打序进行打桩。桩。1.3.3 1.3.3 打桩打
15、桩打桩机就位时,桩架应垂直平稳,导杆中心线与打桩方向一致。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(12 2m)m)稳定以后,再稳定以后,再以规定落距施打。以规定落距施打。桩的施打原则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,桩能较力和桩尖阻力上,桩能较快地沉入土中。快地沉入土中。桩入
16、土深度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。与桩的类型有关。1.3.4 1.3.4 打桩质量要求和测量记录打桩质量要求和测量记录(1)(1)打桩质量要求打桩质量要求端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时,桩端设计标高可作端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时,桩端设计标高可作参考;摩擦桩端标参考;摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时,贯入度可作参考。高达到设计规定的标高范围时,贯入度可作参考。打打(压压)入桩入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)
17、的桩位偏差,的桩位偏差,必须符合必须符合表表2.42.4的规定。的规定。桩的承载力检验桩的承载力检验 表.4 预制桩(钢桩)桩位的允许偏差(2)(2)混凝土预制桩施工记录混凝土预制桩施工记录 打桩工程是隐蔽工程,施工中应做好每根桩的观测和记录,这是工打桩工程是隐蔽工程,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程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录,各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录,见见表表2.52.5所示。所示。表表2.5 混凝土预制桩施工记录混凝土预制桩施工记录 1.3.5 1.3.5 打桩施工常见问题的分析打桩施工常见问题的分析在打桩施工过
18、程中会遇见各种各样的问题,例如在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题,例如桩顶破碎桩顶破碎,桩身断裂,桩桩身断裂,桩身位移身位移、扭转扭转、倾倾斜斜,桩锤跳跃桩锤跳跃,桩身严重回弹桩身严重回弹等。等。发生这些问题的原因发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。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,提出明确的桩,施工单位应与勘察、设计单位共同研究,查
19、明原因,提出明确的处理处理意见,采取相应的技术措施后,方可继续施工。意见,采取相应的技术措施后,方可继续施工。(1)(1)桩顶破碎桩顶破碎 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。
20、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)(2)桩身被打断桩身被打断 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。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)(3)桩身位移、扭转或倾斜桩身位移、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
21、会,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。引起桩身位移、扭转或倾斜。(4)(4)桩锤回跃,桩身回弹严重桩锤回跃,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。身则严重回弹。1.3.6 1.3.6 打桩过程中的注意事项打桩过程中的注意事项桩机就位后,桩架应垂直平稳,桩帽与桩顶应锁紧牢靠,连接成整体。桩机就位后,桩架应垂直平稳,桩帽与桩顶应锁紧牢靠,连接成整体。打桩时,应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况。打桩时,应密切观察桩身下沉贯入度的变化
22、情况。在正常情况下,沉桩应连续施工,打入土的速度应均匀,应避免因间歇时间过在正常情况下,沉桩应连续施工,打入土的速度应均匀,应避免因间歇时间过长,土的长,土的固结作用而使桩难以下沉。固结作用而使桩难以下沉。打桩时振动大,对土体有挤压作用,可能影响周围建筑物、道路及地下管线的打桩时振动大,对土体有挤压作用,可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正安全和正常使用,施工过程中要有专人巡视检查,及时发现和处理有关问题。常使用,施工过程中要有专人巡视检查,及时发现和处理有关问题。严禁非施工人员进入打桩现场;对桩机的正常运行、桩架的稳定经常进行检查,严禁非施工人员进入打桩现场;对桩机的正常运行、桩架的
23、稳定经常进行检查,严格按严格按操作规程进行施工,确保安全。操作规程进行施工,确保安全。1.3.7 1.3.7 桩头的处理桩头的处理 在打完各种预制桩开挖基坑时,按设计要求的桩顶标高将桩头多余在打完各种预制桩开挖基坑时,按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身,要保证桩身的主筋伸入承台,长度的部分截去。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。当桩顶标高在设计标高以下时,在桩位上挖成喇叭口,应符合设计要求。当桩顶标高在设计标高以下时,在桩位上挖成喇叭口,凿掉桩头混凝土,剥出主筋并焊接接长至设计要求长度,与承台钢筋绑扎凿掉桩头混凝土,剥出主筋并焊接接
24、长至设计要求长度,与承台钢筋绑扎在一起,用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。在一起,用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。1.4 1.4 静力压桩静力压桩 静力压桩静力压桩是是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中,常用于土质均匀利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中,常用于土质均匀的软土地基的沉桩的软土地基的沉桩施工。施工。静力压桩静力压桩(图图2.82.8)利用压桩架的自重和配重,通过卷扬机牵引,由钢丝绳、利用压桩架的自重和配重,通过卷扬机牵引,由钢丝绳、滑轮和压梁,将整个桩机的重力滑轮和压梁,将整个桩机的重力(800(80015001500kN)kN)反压在桩顶上,
25、以克服桩反压在桩顶上,以克服桩身下沉时与土的摩擦力,迫使预制身下沉时与土的摩擦力,迫使预制桩下沉。桩下沉。压桩施工压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。接桩的方法接桩的方法目前有三种:目前有三种:焊焊接法接法(图图2.9)、法兰螺栓连接法法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法硫磺浆锚法(图图2.10)。灌注桩: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。注混凝土而成型的桩。与预制桩相比与预制桩相比,灌注桩具有不受地层变化限制,不需要接桩和截桩,灌注桩具有不受地层变化限制,不
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