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1、土木工程施工之,第2章 桩基础工程,土木工程施工之第2章 桩基础工程,【实际问题】,某小区工程共有20 幢商住楼，分布有多层、高层、联排别墅等建筑物，占地79888m2，总建筑面积为244919m2。该工程范围内岩土层地质概况自上而下分别为：杂填土，粉质粘土，淤泥，含泥中粗砂，饱和，卵石，强风化花岗岩，中风化花岗岩，场地内地下稳定水位埋深在4.85.0m。设计采用PHC 高强度预应力管桩作为桩基础，全区共有4395 根管桩，其中400-95A 型管桩3673 根，500-125AB型管桩722 根。该工程西、南面为道路，东、北为民房、工厂且距离较近。那么，在管桩施工中，该采用何种沉桩方法？如何
2、控制沉桩质量？怎样才能加快工程进度，又不致对周围环境造成影响？,【实际问题】某小区工程共有20 幢商住楼，分布有多层、高层、,3.1.1浅基础的类型按受力特点分：刚性基础和柔性基础按构造形式分：独立基础、带形基础、交梁基础、筏板基础等按材料不同分：砖、石、灰土、混凝土、毛石混凝土、钢筋混凝土等,3.1 浅基础施工,3.1.1浅基础的类型3.1 浅基础施工,形式：带形基础和独立基础做法：基础下部需做成大放脚等高大放脚：两皮一收，各收进1/4砖长；不等高大放脚：两皮一收与一皮一收相间隔，各收进1/4砖长；,3.1.2砖基础施工,形式：带形基础和独立基础3.1.2砖基础施工,形式：阶梯形和梯形要求：
3、基础的顶面宽度比墙厚大200mm，即每边宽出100mm。每阶高度一般为300mm400mm，并至少砌二皮毛石。上下错缝、内外搭接。,3.1.3石基础施工,形式：阶梯形和梯形3.1.3石基础施工,浇筑混凝土时应分层进行对阶梯型基础：每一阶梯内分层浇筑捣实。对锥形基础：随浇随安装斜面部分的模板，注意边角处砼的密实。对独立基础：连续浇筑。毛石混凝土基础：为节约水泥，在浇筑砼时，可投入25%左右的毛石。,3.1.4混凝土和毛石混凝土基础施工,浇筑混凝土时应分层进行3.1.4混凝土和毛石混凝土基础施工,1.条形基础组成：垫层、钢筋砼底板、大放脚工序：支模、扎筋、浇筑、养护、拆模等注意事项：保护层厚度：3
4、5mm（有垫层）、70mm（无垫层）模板：位置准确、支撑牢靠混凝土：分层捣实、浇水养护,3.1.5钢筋混凝土基础施工,2.杯形基础注意事项：杯口模板尺寸和位置准确、利于柱子安装杯底比设计标高底50mm，便于安装柱子时进行调整弹线（对中线、标高控制线）,1.条形基础3.1.5钢筋混凝土基础施工 2.杯形基础,3.筏型基础组成：底板、地梁等类型：梁板式和平板式,注意事项：砼浇筑方向应平行于次梁长度方向；平板式则平行于基础长边方向。一次性浇筑完成。若不能，则留施工缝。施工缝位置：梁板式次梁中部1/3跨度范围内平板式平行于底板短边且不在柱脚范围内,3.筏型基础注意事项：,4.钢筋混凝土箱形基础组成：底
5、板、顶板、外墙、内隔墙等注意事项：,内外墙与顶板分次支模浇筑，外墙接缝处设榫接或止水带。底板、顶板和内外墙宜连续浇筑。基础长度超过40m，宜设置后浇带。底板厚，要按大体积砼的浇筑要求进行。基础完成后，及早回填、减少暴露时间。,4.钢筋混凝土箱形基础内外墙与顶板分次支模浇筑，外墙接缝处设,3.2.1 桩基础组成和类型1、组成：桩和承台2、类型（1）按受力性质分摩擦桩端承桩,3.2 浅基础施工,3.2.1 桩基础组成和类型3.2 浅基础施工,（2）按材料分：木、钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土（3）按形状分：方、圆、多边、管（4）按直径大小分：小桩（d250mm）、中等直径桩（250mmd800
6、mm）、大直径桩（d800mm）（5）按成桩时挤土状况分挤土桩（预制桩、沉管灌注桩等）非挤土桩（干作业成孔灌注桩、泥浆护壁灌注桩、人工挖孔桩等）部分挤土桩（预钻孔打入式预制桩等）（6）按桩的制作工艺分预制桩（打入法、静力压桩法、振动法、水冲法、旋入法）灌注桩（钻孔、沉管、人工挖孔、爆扩）,（2）按材料分：,1.预制桩的制作、运输和堆放1）钢筋砼预制桩的制作、运输和堆放制作预制厂生产、现场预制重叠法：叠制4层，上下隔离，下层或邻桩砼达到30再上层或邻桩；钢筋接长用对焊，接头错开，同一根钢筋两个接头的距离35d且500；混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护；,3.2.2 预制桩施工,1.预制桩的
7、制作、运输和堆放3.2.2 预制桩施工,第2章桩基础工程课件,运输（1）混凝土强度：起吊移位70设计强度 运输、起吊就位100设计强度（2）起吊点确定：原则正负弯矩值相等一点吊距顶0.31L(L=510m)，距顶0.29L（L1116m）；两点吊距顶、距尖0.207L；（3）吊、运平稳，避免损坏,堆放高度不超过4层；地面坚实、平整，垫长枕木；支承点在吊点位置，垫木上下对齐。,运输堆放,第2章桩基础工程课件,2）预应力管桩的制作、运输和堆放 制作：工厂离心旋转法PC桩：C60 HPC桩：C80管桩:300、350、400、450、500、550、600、800、1000等规格，长度为715m按管
8、桩的抗弯性能或混凝土有效预压应力值分:A型、AB型、B型和C型。,运输：达到设计强度100。堆放：不超过3层，楔形木块塞紧。,2）预应力管桩的制作、运输和堆放运输：达到设计强度100。,3）钢管桩的制作、运输和堆放制作：无缝钢管或钢板卷焊，工厂制作d4001000，壁厚650，节长1215m桩端形式：开口型、闭口型防腐处理堆放：场地平整、坚实、排水通畅。900的钢管桩不宜超过3层，600的钢管桩不宜超过4层，400的钢管桩不宜超过5层，木楔塞牢。,3）钢管桩的制作、运输和堆放,预制桩沉桩方法：锤击法：以桩锤的冲击力将桩打入软土。振动法：以振动桩机带桩振动，减少土与桩间摩阻，沉拔快，适砂土。水冲
9、法：高压射水（桩侧或桩内）冲孔下沉，留12m打入或振入。适坚硬土、砂石层。静力压桩法：80120t压桩机，适软弱土层钻孔锤击法：钻孔（留 12m）、注浆护壁、提钻、插桩、锤击。用于坚硬土层。,预制桩沉桩方法：,2.锤击沉桩施工特点：速度快，机械化程度高，适用广；有噪音、振动、挤土等公害，不宜在医院、学校、居民区等城镇人口密集地区施工。1）打桩设备桩锤作用：施加冲击力，打桩入土。,2.锤击沉桩施工,落锤：构简、使便、锤高可调；效率低，桩损大。锤重0.52t，动力卷扬机。蒸汽锤：单动升耗能、自重降，力大慢；1.515t，6080次/分；双动式双向耗能，效率高，0.66t；100200次/分；可打可
10、拔。柴油锤：(导杆式、筒式)构简、使便、自供能源、适于中型桩；锤重0.2215t；不适过软过硬土、噪音大、污染，4080次/分。液压锤：低噪、无污、频率高，复杂、价高。油气二压施力长，贯入度大。,落锤：,桩架作用：支撑锤桩 吊桩就位 打桩导向类型（常用）：滚筒式桩架：移动方便，稳定性好,适应性强。多功能桩架：机动适应性好；大而装拆运麻烦。履带式桩架：移动方便，适用范围广。其它设备动力设备、桩帽及衬垫材料、送桩器,桩架,履带式桩架,多功能桩架,履带式桩架多功能桩架,2）打桩前的准备工作(1)场地准备：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟；(2)放轴线、定桩位、设置水准点（2个）；(3
11、)进行打桩试验：2根，检验工艺、设备是否符合要求。(4)确定打桩顺序：目的：避免邻桩移位倾斜；难打易碎；入土深度不一，导致不均匀沉降；,2）打桩前的准备工作,当桩中心距4倍桩径时，自中央向四周环绕或放射打；由中心向两侧对称打；分段对称打；当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打；当桩的规格不同时，先大后小，先长后短；当桩尖设计标高不同时，先深后浅。,当桩中心距4倍桩径时，,施工程序：桩机就位吊桩插桩打桩接桩送桩截桩要点：桩锤与桩帽、桩帽与桩之间应设弹性衬垫桩插入时的垂直度偏差不超过0.5%桩锤、桩帽和桩身在同一中心线上 打桩时应采用“重锤低击”注意贯入度变化，做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩
12、顶标高、最后贯入度）,3）打桩施工工艺,施工程序：桩机就位吊桩插桩打桩接桩送桩截桩3）打,接桩焊接法：适于各种土层；接头强度较高，接头承载力大，施工操作时间长。法兰接法：适于各种土层；操作时间较短，耗钢量较大。浆锚法：适于软弱土层。操作简单，节约钢材，时间短，接头承载力不高。,焊接法,接桩焊接法法兰接法浆锚法,1）满足承载力要求：端承桩控制最后贯入度为主(参考标高)摩擦桩控制沉桩标高为主(参考最后贯入度)2）偏差:桩位偏差：排桩偏轴100，顺轴150mm；群桩 1/3桩径或边长；垂直偏差 1%；3）桩不受损：桩顶、桩身不打坏，桩顶下1/3桩长内无水平裂缝。,打桩质量,1）满足承载力要求：打桩质
13、量,5）打桩常见质量问题及处理桩顶、桩身被打坏原因：桩头钢筋设置不合理、桩顶与桩轴线不垂直、混凝土强度不足、桩尖通过过硬土层、锤的落距过大、桩锤过轻等有关。桩位偏斜原因：桩顶不平、桩尖偏心、截桩不正、土中有障碍物等 桩打不下去原因：土层中夹有较厚砂层、硬土层以及障碍物；桩顶或桩身被打坏，锤的冲击能不能有效传给桩；打桩间歇过长，土产生固结等。一桩打下邻桩升起原因：桩距较小，打桩顺序欠合理等。,5）打桩常见质量问题及处理,6）打桩对周围环境的影响及预防措施噪音：桩顶、桩帽上加垫缓冲材料；改用其他打桩机械振动：防震沟、设钢板桩、重锤轻击等挤土：预钻孔沉桩：钻比桩径小50100mm的孔，1/31/2桩
14、长；合理安排打桩顺序、控制打桩速度挖防震沟降低超静孔隙水压力：井点降水、设置砂井或塑料排水板设置防挤防渗墙：设隔离板桩或地下连续墙空气污染：,6）打桩对周围环境的影响及预防措施,3.静力压桩利用压桩机以无振动的静压力（自重和配重）将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。适于软土地基。压桩设备：方式：顶压式 箍压式 前压式,3.静力压桩,吊桩,静力压桩机,吊桩 静力压桩机,活动压梁油压表桩帽上段桩上段桩锚筋下段桩加压重物底盘轨道导笼,全液压式静力压桩机压桩示意图11,4.振动沉桩原理：借助固定于桩头上的振动沉桩机所产生的振动力，以减少桩与土颗粒之间摩擦力，使桩在自重与机械力的作用下沉入土中。适于：砂石、
15、黄土、软土、压粘土。5.水冲沉桩原理：利用高压水流冲刷桩尖下面的土壤，以减少桩表面与土壤之间的摩擦力和桩下沉时的阻力，使桩在自重或锤击作用下，沉入土中。适于：砂土、砾石或坚硬的土层。,4.振动沉桩,直接在施工现场桩位上成孔，然后放入钢筋笼再浇筑砼而成桩。特点：适用性强、无需接桩、桩长、桩径不受限制，但工艺复杂。,3.2.3 灌注桩施工,灌注桩按成孔方法：钻孔法一般土层沉管法土质差、水位高爆扩法土质好（粘性）、无地下水人工挖孔法桩径大、土较好,直接在施工现场桩位上成孔，然后放入钢筋笼再浇筑砼而成桩。3.,1.钻孔灌注桩1）干作业成孔灌注桩适用于地下水位以上的干土层中桩基成孔施工。施工工艺,螺旋钻
16、孔机成桩工艺,1.钻孔灌注桩钻孔放入钢筋骨架浇筑混凝土清孔螺旋钻孔机成桩,钻机：螺旋钻长：钻杆长10m以上,400600 短：钻杆长35m，300400 钻扩机：钻孔径8001200，扩孔径可达3.5m质量要求：垂直度容许偏差1；孔底虚土厚度：摩擦桩 100mm 端承桩 50mm,钻机：,步履式螺旋钻机,步履式螺旋钻机,第2章桩基础工程课件,2.泥浆护壁成孔灌注桩适用于含水量较高的软土地区。施工工艺：,2.泥浆护壁成孔灌注桩,（1）埋设护筒作用：固定桩孔位置；保护孔口；维持孔内水头，防止塌孔；引导钻头方向。,埋设的钢护筒,（1）埋设护筒 埋设的钢护筒,（2）泥浆制备作用：护壁；携砂排土；切土润
17、滑；冷却钻头等。原土造浆；高塑性粘土或膨润土造浆；,泥浆池制浆,（2）泥浆制备泥浆池制浆,（3）成孔方法回转钻机成孔适用于松散土层、粘土层、砂砾层、软硬岩层等地质。按排渣方式分：正循环和反循环正循环：泥浆返流速度慢，携带土渣直径小，排渣能力差，适于孔深不超过40m的桩。反循环：泥浆返流速度快，携带土渣直径大，排渣能力强，适于孔深大于40m的桩。,（3）成孔方法,水龙头钻杆钻机回转装置泥浆泵泥浆池沉淀池泥浆循环方向钻头砂石,潜水钻成孔适于淤泥、粉质粘土、砂土、砂卵石及风化岩层。冲击钻成孔适于粉质粘土、砂卵石层、坚实土层、岩层等。冲抓锥成孔适于较松散粘土、粉质粘土、砂卵石层及软质土层。,潜水钻机,
18、潜水钻成孔潜水钻机,冲击钻机,冲抓锥斗,冲击钻机冲抓锥斗,（4）清孔孔壁土质较好：空气吸泥机清孔，清后比重1.1左右孔壁土质较差：反循环排渣清孔，清后比重1.151.25孔底沉渣允许厚度：端承桩50mm摩擦桩300mm摩擦端承桩、端承摩擦桩100mm（5）放钢筋笼分段制作、分段吊放，主筋接头相互错开500mm。每隔2m焊12加强环箍筋。吊放时应垂直，平稳下放，避免碰壁。（6）水下浇筑混凝土 导管法在埋管500600mm后剪断导柱塞铅丝；提管时保证混凝土埋入1m；浇筑后的桩身砼应超过桩顶设计标高0.5m。,（4）清孔,沉管灌注桩施工过程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置钢筋笼、灌注混
19、凝土；e）拔管成桩,沉管灌注桩设备,1滑轮组；2振动器；3漏斗；4桩管；5吊斗；6枕木；7机架；8拉索；9架底；10卷扬机,适于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土。施工工艺,3.套管成孔（沉管）灌注桩,沉管灌注桩施工过程沉管灌注桩设备 1滑轮组；2振动器；,施工方法：锤击沉管振动沉管注意事项：桩管与桩锤在同一垂直线上，桩管偏斜0.5%防止钢管内进入泥浆、水；灌满混凝土后再随拔管、随灌、并轻打或振动；拔管过程中要保证管内有2m以上的砼。拔管速度：锤击沉管不大于1m/min 振动沉管1.21.5m/min,施工方法：,提高桩承载力的方法锤击沉管灌注桩：单打法一次成桩 复打法单打时不放钢筋笼，混凝土
20、初凝前原位打入、插筋灌注。振动沉管灌注桩：单振法灌满混凝土后，每原位振动510s，再上拔0.51m。复振法同复打法；反插法单振法拔管时，每上拔0.51m，向下反插0.30.5m。,提高桩承载力的方法,常遇问题及解决方法（1）断桩原因：桩距过小；软硬土层传递水平力不同；桩身砼终凝不久。措施：桩中心距不小于3.5d；跳打或控制时间间隔；合理安排打桩顺序。（2）缩颈桩原因：拔管过快，管内砼过少，砼出管扩散慢；土体挤压，产生过大的孔隙水压力。措施：控制拔管速度，“慢拔密击”；管内保持砼高于地面；复打或反插法。,常遇问题及解决方法,（3）吊脚桩原因：桩靴或钢活瓣在沉管时破坏或变形，拔管时未能及时被砼压出
21、。桩管入土较深并进入低压缩性土层。措施：加强桩靴强度；用吊砣检查桩靴是否进入桩管或活瓣是否张开；拔出、填砂后重打；密振慢拔（4）桩尖进水进泥原因：桩靴与桩管接触不严密；桩靴被打坏；钢活瓣桩尖变形严重。措施:桩靴与桩管接触处缠绕麻绳或衬垫、封严。拔管、清理、修复，用黄砂回填钻孔重打；地下水位较高时，在沉管至地下水位时，在桩管内灌入0.5m高水泥砂浆封底。,（3）吊脚桩,3.人工挖孔灌注桩人工挖土成孔，放钢筋笼灌砼而形成的桩。优点：设备简单；无噪音、振动、污染，对周围影响小；速度快，可同时开挖数根桩；可直接观察土层变化情况，清除沉渣彻底，桩径不受限制，承载力大；成本低。缺点：作业条件差，流砂、流泥
22、、有害气体等的影响。,3.人工挖孔灌注桩,护壁形式：1、现浇砼护圈2、钢套管护圈3、沉井,护壁构造示意,护壁形式：护壁构造示意,4.爆扩成孔灌注桩用钻孔或爆扩法成孔，孔底放入炸药，再灌入适量砼，引爆，孔底形成扩大头，放入钢筋笼，灌砼形成的桩。在粘性土层中效果好，在软土、砂土中不易成型。H在36m，最大不超过10m，D约是2.53.5d。,4.爆扩成孔灌注桩,爆扩桩施工工艺,钻孔(直径5060mm),放炸药管,扩孔清土,放炸药包灌混凝土,爆扩大头,放入钢筋骨架,灌注混凝土,爆扩桩施工工艺钻孔放炸药管扩孔清土放炸药包爆扩大头放入钢筋骨,用于深基础、地下室、蓄水池、桥墩、工作井、取水口等工程。构造：刃脚、井筒、内隔墙施工工艺：制作安放刃脚分节浇筑沉井和开挖下沉（井内混凝土施工）1)现浇带刃脚的钢筋混凝土圆或方形井筒，可设内隔墙，可竖向分段；2)井筒内挖土或水力吸泥后，井筒靠自重逐步下沉，边挖边沉；3)沉至设计标高后用素混凝土封底防水渗，浇钢筋混凝土底板，或内填；4)若沉井为内空的地下结构物，则浇筑钢筋混凝土顶板。,3.3 沉井基础施工,用于深基础、地下室、蓄水池、桥墩、工作井、取水口等工程。3.,沉井施工主要程序示意图,沉井施工主要程序示意图,沉井施工示意,沉井施工示意,实际问题解决方案（略）,实际问题解决方案（略）,The End!,The End!,
