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1、桩基础设计与施工,建艺分院建筑工程系,2,目录,任务1 桩的分类与管桩施工,任务2 灌注桩施工与特点,任务3 单桩承载力与基桩检测,任务4 桩基础验算,3,6.2,灌注桩施工工艺与要点,4,灌注桩施工工艺与要点,钻孔灌注桩施工工艺；沉管灌注桩的施工工艺；灌注桩的质量控制；,5,灌注桩施工,优 点：能适应土层变化、做成大直径、大深 度、无挤土、无噪声、无振动、节约 钢材 缺 点：桩身质量难保证、泥浆处理,6,一、钻孔灌注桩,定义利用钻孔机械钻出桩孔并在孔中浇筑混凝土而成的桩。分类干作业成孔灌注桩 泥浆护壁钻孔灌注桩 工艺特点：无振动、无挤土、噪声小、对周围建筑物影响小；,工程案例：上海市某汽车大
2、厦钻孔灌注桩施工方案,7,泥浆护壁成孔灌注桩 定义：钻孔过程中注入泥浆保护孔壁防止坍孔，然后浇筑混凝土而成的桩。适用于：地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层，以及地质情况复杂、夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层。,8,（1）工艺流程 确定桩位埋设护筒钻机就位（制备泥浆）-钻孔（泥浆循环清渣）-清孔-下钢筋笼-安装导管-水下浇筑混凝土-拔出护筒,9,护筒,施工程序湿作业法,就位,成孔,浇筑,钢筋笼放导管,成型,钻头,泥浆,钻杆,泥浆泵,钻机,导管,钢筋笼,砼,浇注漏斗,10,泥浆护壁成孔灌注桩施工程序图,钻孔灌注桩施工工艺,11,冲抓钻 冲击钻 潜水电钻 回转钻,（2）成孔
3、机械,12,冲击钻作业示意图,13,潜水钻机图1-钻头；2-潜水钻机；3-电缆；4-护筒；5-水管；6-滚轮；7-钻杆；8-电缆盘；9、10-卷扬机；11-电压表；12-开关,14,（3）施工准备,现场准备地下、地面、空中、抄平放线定桩位（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）；2.技术准备沉桩试验、确定打桩顺序 正式施工前应作不小于2根桩的沉桩工艺试验，了解桩的沉入时间、标高、贯入度、承载力及施工中可能出现的问题。同时也是对图纸设计的检验。,15,如何确定施工顺序？,挤土、桩机移动方便；无挤土时，一般按桩机路线最短；有挤土时，
4、每隔12个桩孔成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；群桩中先中间桩现成孔；爆扩桩先小桩后大桩；,16,(4)护壁泥浆 泥浆作用：护壁原理-注入的泥浆比重（水的比重），比地下水位高，能平衡地下水压力，并对孔壁形成一种液态支撑；粘粒渗入孔四周，使周围土孔隙减少，并在孔内壁表层形成一层泥皮，可保护孔壁。泥浆除护壁作用外，还有携渣，润滑和冷却钻头，减少钻进阻力的作用。,17,泥浆的组成与性能：地基土为粘土时可用原土直接在孔中造浆；地基土为砂土或有砂夹层时，要专门造浆。泥浆可用高粘性土或膨润土加水制备。泥浆性能要求有9项：1、相对密度1.051.25 2、粘度825s 3、含砂率 98%5、失水量30m
5、L/30min 6、泥皮厚13mm/30min 7、静切力 1min 23Pa 10min 510Pa 8、稳定性 0.03g/cm2 9、pH值 79,18,泥浆循环正循环回旋钻机成孔工艺 泥浆由钻杆内部注入孔底，从钻杆底部喷出，携渣出孔，沉淀（好的泥浆再注入钻杆，沉淀的土渣排出）反循环回旋钻机成孔工艺 泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入孔内，由砂石泵在钻杆内形成真空，将土渣从钻杆内吸出流向沉淀池。此法排渣快。孔深大于30m的端承型桩宜用。,19,泥浆循环成孔工艺,20,泥浆循环泥浆循环的方式：正循环：适合小直径孔（0.8m)正循环的优缺点：优点：设备简单、操作方便、小孔径效率较高缺点：泥浆反
6、流速度低、排渣能力弱反循环的优缺点：与正循环相反,21,（5）钻孔灌注桩施工要点,a.护筒：作用是：防止孔口土壁坍塌、定桩位、存贮泥浆并使浆面高于地下水位。护筒做法：可用钢板，埋入土中不宜小于1m（粘土）、1.5m（砂土），内径比钻头直径大100以上，顶面高出地面，上部设1-2个溢水口。护筒施工要求：中心与桩位中心的偏差50mm。护筒外侧粘土填塞。施工期间泥浆面高出地下水位1m以上。,22,（5）钻孔灌注桩施工要点1.护筒埋设护筒用46mm厚钢板加工制作，高1.52m。直径比钻头大100mm，开设12个溢浆口，埋入土中1m；护筒的作用：定位、保护孔口，维持水位高差等重要作用。2.泥浆泥浆的作用
7、：护壁、排渣、降温制作及性能要求：粘土中成孔：注入清水，以原土造浆。泥浆比重：1.11.3其它土层（砂土、类砂层、砂卵石）：优质粘土造浆，泥浆比重：1.21.5,23,3.泥浆池和沉淀池泥浆池和沉淀池的池面标高应比护筒顶低0.51m以利泥浆回流畅顺。位置布置合理（防止妨碍吊机和钻机行走）泥浆池容量为每孔的排渣量沉淀池容量为每孔的排渣量的1.52倍4.施工时应有专人清理泥浆池和沉淀池。保证泥浆泵的正常工作。,24,5.钻机钻进速度控制应根据：土层类别 孔径大小 来确定钻进速度 供浆量淤泥和淤泥质土中：一般1m/min松散砂层：3m/h硬土层或岩石层：以钻机不发生跳动为准6.桩孔排渣可采用泥浆循环
8、或抽渣筒。7.钻孔桩入岩每进100mm取样一次。,25,8.清孔应按下列规定进行到达设计深度后，可以使钻头空转不进尺，循环换浆。（1）原土造浆，泥浆比重在1.1左右（2）砂土层或砂夹卵石层，泥浆比重在1.151.25左右（3）清孔后的沉渣厚度端承桩：100mm摩擦桩：200mm在混凝土浇筑前复测，超过规定重新清孔。,26,沉渣厚度的检测：重锤法：手感X2型沉渣仪,27,（6）水下混凝土浇筑混凝土：必须具备良好的和易性坍落度宜为180220mm含砂率宜为4045，并宜选中粗砂水泥用量360kg/m3 方法：导管法 目的防止混凝土中水泥被水带走，又可防止泥浆进入混凝土内形成软弱夹层，减少混凝土离析
9、现象。,28,隔水栓预制混凝土块（四周加橡皮封圈）橡胶球胆软木塞,29,导管法施工要点1.吊导管入桩孔顶部高于泥浆面34m底部距桩孔底0.30.5m2.浇筑混凝土（1）导管内灌入足量混凝土，保证能埋管500600mm后剪断导柱塞铅丝。（2）连续浇筑混凝土，边浇筑边拔管，提管时保证混凝土埋入1m。（3）一直浇筑直到桩顶为止。,30,泥浆护壁成孔灌注桩施工程序图,钻孔灌注桩施工工艺,31,（7）施工质量要求成桩质量检查：1.成孔和清孔 成孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度2.钢精笼制作及要求 钢筋规格、连接质量、制作偏差及安放的实际位置3.混凝土搅拌及灌注,32,（8）常见工程质量问题
10、及处理1.孔壁坍塌处理方法（1）坍塌段用石子粘土投入，重新开钻。（2）使用冲孔机时，填入混和料后低锤密击，造成坚固孔壁后，再正常冲击。2.偏孔：孔位偏移或孔身倾斜原因：桩架不稳固、导杆不垂直。土层软硬不均处理方法（1）桩架重新安装牢固、平稳垂直。（2）如偏移过大，应填入石子粘土重新成孔。（3）如有探头石，可用岩钻除去或低锤将石击碎。（4）遇基岩倾斜，投入毛石于低处再开钻或密打,33,3.孔底隔层原因：清孔不彻底 浇筑混凝土或安放钢筋笼时碰撞孔壁造成塌孔落土。4.夹泥或软弱夹层：桩身混凝土混进泥土或形成浮浆泡沫软弱土层。原因（1）浇筑混凝土时孔壁坍塌。（2）导管下口埋入混凝土高度太小，泥浆被喷翻
11、，掺入混凝土中。5.流砂：成孔时发现大量流砂涌塞孔底处理：可抛入碎砖石、粘土。用锤冲入流砂层，阻止流砂涌入。,34,二、套管成孔灌注桩（打拔管）用锤击或振动的方法，将钢套管（带混凝土桩靴/钢活瓣桩尖）打入土中到规定深度后，在管内浇筑混凝土（放钢筋笼），随后边拔管边灌注，利用拔管时的锤击或振动使混凝土密实。适用于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土。,35,活瓣桩尖1桩管；2锁轴；3活瓣,36,沉管方法：锤击、振动、静压均可,施工程序,就位,沉管,浇筑,振动拔管,浇灌放钢筋笼,成型,（一）、沉管灌注桩施工过程,37,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；
12、9架底；10卷扬机,38,设备简单，桩长按地质要求（灵活），较经济。承载力低，软土中易颈缩，有挤土、振动、噪音，对临近建筑物有危害。施工工艺流程：安桩架吊桩套管、关闭活瓣或套入桩靴沉钢套管吊放钢筋笼浇混凝土拔管成桩。,（二）、沉管灌注桩特点：,39,1、锤击沉管灌注桩(1)单打法：为防地下水进入套管内，在桩尖与套管连接处加垫圈密封（稻草绳/麻绳）；校正套管垂直度0.5%；打好后，用吊铊检查孔内泥浆及渗水情况；将混凝土灌入钢套管内，灌满套管后开始拔管；控制好拔管速度（保持管内砼2m高，砼面略高于地面），拔管速度均匀，宜1m/min，低锤密击，直至全部拔出。(2)复打法（在复打时放入钢筋笼）：拔出
13、后立即清除套管外壁泥污，在原桩位（位置与第一次重合）放桩靴，作第二次成孔灌注。可见，复打法使桩径扩大，承载力提高。还可以减少打桩中出现的某些质量问题（如颈缩）。,40,(3)施工要求：砼C20，配筋时塌落度80-100，无筋时60-80，碎石粒径40，预制桩尖砼C30，桩尖中心与套管中心重合。砼连续浇，分层振捣，每层1-1.5m，试块1组，从拌制砼到最后拔出套管初凝时间。在群桩中，当桩的中心距4d时，要防止因挤土使前面的桩发生桩身断裂，防止方法：套管的打入要在邻桩砼初凝前完成，或用跳打法，跳过（未打）的桩在邻桩砼强度达50%后方可再打。,41,如沉桩时发现套管内有水及泥浆，则先在管内灌1.5m
14、高封底砼，再沉管。严格控制最后3阵（每阵10击）的灌入度。记录好每根桩的总锤击数、最后1m沉入的锤击次数。,42,锤击沉管灌注桩施工要点：桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以内为宜。,43,在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。桩的中心距在
15、5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后，方可施打。,44,2、振动沉管灌注桩 与锤击法的不同之处在于激振器振动，使桩与土间的摩阻力减小，从而使桩下沉。（1）单打法：宜用于含水量较小的土层、宜用预制桩靴。复打法、反插法用于饱和土层。在灌满砼后，先振5-10s，再拔管，边振边拔，每拔0.5-1m，停拔并振5-10s，拔管速度，在软弱土中。（2）反插法：每次拔管0.5-1m，向下反插，边灌砼边拔套管，砼面高于地下水位1-1.5m，拔管速度0.5m/min。反插使桩的截面增大，承载力提高。活瓣之间缝隙严密。,45,3、灌注桩钢筋笼与砼施工1、吊放
16、钢筋笼：笼长12m时，分段制作，段-段以焊接连接，每隔2m在主筋外侧加1直径12的加强环箍筋以防变形，保护层60-80（可用定位钢筋焊与骨架上），绑在桩架或护筒上临时固定。定准钢筋笼位置。2、吊放导管、浇水下混凝土（导管法）导管200-250，壁厚3，宜用法兰连接，接头处密封。,46,混凝土要求：C20，和易性好，塌落度150-220，中粗砂，砂率40-45%，粗骨料最大粒径不宜40，1/3最小净距，素砼粗骨料最大粒径1/4d，并不宜70mm。钢筋笼放入后4h内必须浇筑，连续不断，贯入混凝土量计算体积，直径1m的桩每根试块不少于1组。开始灌注时，隔水栓距孔底300-500，料斗中要有足够的砼储
17、备量，管底埋进砼0.8m以上，浇筑过程中保持埋入2m以上，要求设专人测量导管内外砼高差，填写浇筑纪录。砼要连续浇筑，每根桩浇筑总时间不超过初凝时间。桩顶不得偏低，将来将顶部薄弱部分凿除。,47,沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法,(1)颈缩颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在5070mm。拔管时应采用复
18、打法，并严格控制拔管的速度。,48,(2)断桩 断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。,49,(3)吊脚桩 吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚
19、不密实，形成松软层。处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。,50,(4)混凝土灌注过量 如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。,51,三、灌注桩施工质量要求及验收资料,灌注桩施工质量检查包
20、括成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段也应进行检查。,52,成孔质量检查及要求,(1)桩的桩位偏差必须符合表1的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。(2)灌注桩成孔深度的控制要求锤击套管成孔，桩尖位于坚硬、硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土、风化岩土层时，应达到设计规定的贯入度；桩尖位于其他软土层时，桩尖应达到设计规定的标高。泥浆护壁成孔、干作业成孔，应达到设计规定的深度。灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于150mm；当以端承力为主时不得大于50mm。
21、,53,表1 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差,54,施工验收资料,桩基施工验收应包括下列资料：(1)工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。(2)经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。(3)桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。,55,(4)桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。(5)成桩质量检查报告。(6)单桩承载力检测报告。(7)基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。,56,桩基础工程安全技术,(1)桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格按操作规程施
22、工，服从指挥，坚守岗位，集中精力操作。(2)按不同类型桩的施工特点，针对不安全因素，制定可靠的安全措施，严格实施。,57,(3)对施工危险区域和机具(冲击、锤击桩机，人工挖掘成孔的周围，桩架下)，要加强巡视检查，对于有险情或异常情况时，应立即停止施工并及时报告，待有关人员查明原因，排除险情或加固处理后，方能继续施工。(4)打桩过程中可能引起停机面土体挤压隆起或沉陷，打桩机械及桩架应随时调整，保持稳定，防止意外事故发生。(5)加强机械设备的维护管理，机电设备应有防漏电装置。,58,案例一【背景】某工程项目桩基工程采用套管成孔灌注桩，预制桩尖的混凝土强度为C25，采用锤击沉管的施工方法，为了保证混
23、凝土的质量，桩管灌满混凝土后开始拔管，拔管时，管内混凝土高度为1.5m，拔管速度控制在0.91.1m/min，施工过程中检查桩身直径，发现一处桩身直径与设计直径之比为0.9。,59,问题：1.该桩基工程预制桩尖的混凝土强度是否符合要求？请简要说明。2.该桩基工程施工过程中，拔套管时管内混凝土高度和拔管速度是否符合要求？3.施工过程中检查桩身直径，发现一处桩身直径与设计直径之比为0.9，是否符合要求？4.套管成孔灌注桩施工结束后，应检查哪些内容？,60,1.不符合要求。规定，预制桩尖混凝土强度应大于C30。2.该桩基工程施工过程中，拔套管时管内混凝土高度不符合要求，拔管速度符合要求。按照规范，桩
24、管满混凝土后开始拔管，管内应保持不少于2m高度的混凝土。锤击沉管时拔管速度为0.81.2m/min，该工程控制在0.91.1m/min，符合要求。3.施工过程中检查桩身直径，发现一处桩身直径与设计直径之比为0.9，不符合要求。按照规范，套管成孔灌注桩任意一段平均直径与设计直径之比严禁小于1.4.施工结束后，应检查桩体混凝土强度，并应做好桩体质量和承载力检验。,61,案例二课后思考【背景】某项目，结构类型为框架剪力墙结构，基础为钻孔灌注桩，主要功能为商业用房及办公、住宅、地下停车场，混凝土采用泵送商品混凝土。问题：钻孔灌注桩施工质量控制的要点是什么？,完成项目五：桩基础工程施工作业二钻孔灌注桩施工技术交底,62,Thanks for yourattention,
