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1、土木工程施工之,土木工程施工教材编写组2009-08,第3章 基础工程施工,【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
2、？如何控制沉桩质量？怎样才能加快工程进度，又不致对周围环境造成影响？,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,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：阶梯形和梯形要求：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
3、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,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：35mm（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
4、制线）,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,4.钢筋混凝土箱形基础组成：底板、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。,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
5、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（250mmd800mm）、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）,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
6、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,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。,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、
7、800、1000等规格，长度为715m按管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。,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。,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。水冲法：高压射水（桩侧或桩内）冲孔下沉，留12m打入
8、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。,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。,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
9、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。,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,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)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
10、致不均匀沉降；,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。,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、桩顶标高、最后贯入度）,3）打桩施工工艺,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
11、：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,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,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
12、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。,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：,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,吊桩,静力压桩机,4
13、.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、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。,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,1.钻孔灌注桩1）干作业成孔灌注
14、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,螺旋钻孔机成桩工艺,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,步履式螺旋钻机,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：,（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,（2）泥浆制备作用：护壁；携砂排土；切土润滑；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,（3）成孔方法回转钻机成孔适用于松散
15、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。,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,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1
16、00mm（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。,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,施工方法：锤击沉管振动沉管注意事项：桩管与桩锤在同一
17、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,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。,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
18、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。,（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。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.人
19、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、有害气体等的影响。,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,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。,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,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,沉井施工主要程序示意图,沉井施工示意,实际问题解决方案（略）,The End!,
