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桩基础施工工艺
桩基础施工工艺
桩基础工程
预制桩施工
桩基础的组成和作用:
由桩身和承台两部分组成,桩身或部分埋入土中,将上部结构的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的地基,以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。
桩基础的分类:
1、按传力性质分:
端承桩、摩擦桩;
2、按制作方式分:
预制桩、灌注桩;
3、按预制桩沉入方法分:
锤击法、水冲法、振动法、静力压桩法;
4、按灌注桩成孔方法分:
钻孔、冲孔、挖孔灌注法、钻扩孔、沉管和爆扩灌注法等;
5、按成桩方法分:
非挤土成孔桩、部分挤土桩和挤土桩;
6、按断面形式分:
圆桩、方桩、多边行桩和管桩等;
7、按制作材料分:
混凝土桩,钢筋混凝土桩、钢桩等。
一、预制桩施工
钢筋混凝土预制桩的施工,主要包括预制、起吊、运输、堆放、沉桩等过程。
(一)桩的制作、起吊、运输和堆放
1、桩(实心桩和管桩)的制作:
a、实心桩正方形,边长200~450mm;(管桩的外径通常为∅400mm、∅500mm,壁厚80-110mm);
b、30m以上的桩可分段预制,工厂制作每段不宜超过12M;
c、砼强度等级不宜低于C30(预应力砼桩的强度等级不宜低于C40);
d、长桩现场制作,短桩工厂预制;
e、用叠浇法预制桩施工,不宜超过4层,下层或邻桩的砼达到30%设计强度以后方可进行(管桩每节长度8~10M,采用离心法生产制作)。
f、制作程序为:
现场布置→场地处理→浇地坪筑砼→支模→扎筋、安设吊环→浇筑混凝土
以履带起重机为底盘,增加导杆和斜撑组成,用以打桩。
移动方便,比多功能桩架更灵活,可用于各种预制桩和灌筑桩施工。
3、动力装置
动力设备包括驱动桩锤用的动力设施,如卷扬机、锅炉、空气压缩机和管道、绳索和滑轮等。
打桩机的动力装置,主要根据所选的桩锤性质而定。
选用蒸汽锤则需配备蒸汽锅炉;用压缩空气来驱动,则需考虑电动机的或内燃机的空气压缩机;用电源作动力,则应考虑变压器容量和位置、电缆规格及长度、现场供电情况等。
(三)沉桩工艺
沉桩方法有捶击法、水冲法、振动法、钻孔捶击法、静力压桩法
1、捶击法沉桩:
利用桩捶的冲击力克服土体对桩体的阻力,使桩沉到预定尝试或达到持力层。
(1)打桩准备
1)定桩位和确定打桩顺序
打桩顺序直接影响打桩速度和打桩质量。
所以,群桩施打前,应根据桩群的密集程度、桩的规格、长短、和桩架移动方便来正确选择打桩顺序。
a、从两侧向中间打b、逐排打设 c、自中央向四周打d、自中央向两侧打
稀疏时(桩中心距>4倍桩径时),根据施工方便选择打桩顺序。
密集时(桩中心距<=4倍桩径时),按选定的打桩顺序实施。
当桩规格、埋深、长度不同时,宜“先大后小、先深后浅、先长后短”施打,当一侧毗邻建筑物时,由毗邻建筑物处向另一方向施打。
2)设置水准点:
打桩现场附近需设置不少于2个水准点检查桩位偏差和入土深度
3)垫木、桩帽和送桩:
桩捶与桩帽间应设置垫木用以减轻对桩帽的直接冲击
4)设置标尺:
以控制桩的入土深度
5)其它
(2)沉桩工艺
桩机就位→桩起吊→对位插桩→打桩→接桩→打桩→送桩→检查验收→桩机移位
1)桩机就位:
应对准桩位,保证垂直、稳定,确保在施工中不发生倾斜、移动。
2)桩起吊:
钢筋混凝土预制应在混凝土达到设计强度的70%方可起吊,达到设计强度的100%才能运输。
3)对位插桩:
桩尖插入桩位后,先用落距较小的轻捶1-2次,桩入土一定深度,再调整桩捶、桩帽、桩垫及打桩机导杆,使之与打入方向成一直线,并使桩稳定。
4)打桩:
打桩顺序根据基础的设计标高,先深后浅;依桩的规格先大后小,先长后短
5)接桩:
混凝土预制长桩,一般要分节制作,在现场接桩,分节沉入。
常用接头方式有焊接接桩、法兰接桩及硫硝胶泥锚接接桩三种。
6)送桩:
在打桩时,若要使桩顶打入土中一定深度,则需设置送桩,送桩的中心线应与桩身吻合一致方能进行送桩
7)检查验收:
一是能否满足贯入度或标高的设计要求,二是打入后的偏差是否在施工及验收规范允许的范围以内
2、静力压桩法:
利用无振动、无噪声的静压力将桩压入土中。
适用于在软土、淤泥质土中沉桩,以及有防振要求的建筑物附近施工。
1)机械设备:
(压桩机)
a、机械式静力压桩机是利用桩架的自重和压重,通过卷扬机牵引滑轮组,将整个压桩机的重力经压梁传至桩顶,以克服桩身下沉时与土的摩阻力,将桩压入土中。
b、液压式静力压桩机由压桩机构、行走机构和起吊机构组成。
2)施工程序:
测量定位→桩机就位→吊桩插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再沉桩→终止压桩→切割桩头
3、其他沉桩方法:
振动法、水冲沉桩法、钻孔锤击法等
(1)振动法:
借助固定于桩顶的振动器产生的振动力,减小桩与土之间的摩擦阻力,使桩在自重和振动力的作用下沉入土中。
适于振动法在砂土中运用效果较好,对黏土地区效率较差
(2)水冲沉桩法:
利用高压水流经过桩侧面或空心桩内部的射水管冲击桩靴附近土层,减小桩与土之间的摩擦力及桩靴下土的阻力,使桩在自重和锤击作用下迅速沉入土中。
适于砂土和碎石土,有时对于特别长的预制桩,单靠锤击有一定困难时,也可用水冲法辅助施工。
(3)钻孔锤击法:
当遇到土层坚硬,采用锤击法遇到困难时可以先在桩位上钻孔后再在孔内插桩,然后锤击沉桩。
混凝土灌注桩施工
原理:
直接在施工现场的桩位上使用人工或机械等方法成孔,然后在孔内浇筑混凝土或钢筋混凝土成桩。
分类:
根据成孔方法不同分为钻孔、套管成孔、爆扩成孔及人工挖孔灌注桩等。
(一)灌注桩的施工准备
1、定桩位和确定成孔顺序(四点、两线、一点,攀线法)
(1)钻孔、挖孔无挤土,可按施工方便确定成孔顺序。
(2)冲孔、振动、爆扩有挤土,可按规定确定成孔顺序
1)间隔1-2个桩位成孔
2)在邻桩混凝土初凝前或终凝后再成孔
3)群桩基础(≥5根单桩),从中间向周围成孔。
4)爆扩桩,同一承台下一定桩距的可单爆或联爆法成孔
2、制作钢筋笼
(1)主筋:
环向均匀布,保护层厚度符合要求,焊接连接。
(2)箍筋:
直径、间距。
(3)加劲箍:
直径、间距、焊接。
(4)定位筋:
控制保护层厚度,间距符合设计规定。
注意:
钢筋笼外径:
比套管内径小60-80mm,比导管外径大100mm以上。
3、混凝土配制
(1)石子:
:
合适粒径,卵石≤50mm、碎石≤40mm,配筋桩≤30mm
(2)砂:
中粗砂
(3)坍落度:
水下16-22mm,干作业8-10mm,套管6-8mm
(二)灌注桩的施工工艺
1、钻孔灌注桩:
利用钻孔机械钻出桩孔,并在桩孔中浇灌混凝土而成的桩。
(1)干作业成孔灌注桩:
钻头在不含水土层中施工
适用:
地下水位以上的各种软硬土层,不需设置护壁。
1)螺旋钻成孔灌注桩施工工艺
钻机就位→钻孔→检查成孔质量→孔底清理→盖好孔口盖板→移桩机至下→桩位→移走盖口板→复测桩孔深度及垂直度→安放钢筋笼→放混凝土串筒→浇灌混凝土→插桩顶钢筋
2)螺旋钻孔压浆成桩法施工工艺
钻机就位→钻孔、清底→一次压浆→提钻→下钢筋笼→下碎石→二次补浆
(2)泥浆护壁成孔灌注桩:
钻头在含水土层中施工
适用:
地下水位以下的各种软土层,需设置护壁。
泥浆作用:
护壁、携渣、冷却和润滑。
施工工艺流程:
测定桩位→埋设护筒(1.5,100—200,400—600)→桩机就位→制备泥浆→成孔→清孔→安放钢筋骨架→浇筑水下混凝土
1)定桩位、埋设护筒
定位后,埋设护筒。
护筒作用是定位、防水、保护孔口、保持孔内水压力、引导钻进方向等。
2)制备泥浆
原土造浆:
土屑与水旋拌自成。
人工造浆:
高塑性黏土或膨润土与水拌合。
浓度应控制,注入为1.1左右,排出为1.2-1.4;
3)成孔:
机械钻孔
a、回转钻机成孔
正循环:
注水、浮渣、清孔难度大、速度慢。
反循环:
流水、抽水、吸渣、清孔容易、速度快。
b、潜水钻成孔
潜水钻机和钻头连在一起,潜入水中切土工作的一种体积小而轻的旋转式钻孔机械。
c、冲击钻成孔
主要用于岩土层中成孔,钻头有十、工、人字形。
4)清孔
注入清水或浓度低的泥浆,通过泥浆比重仪检测泥浆比重,用重锤法或沉渣仪检测孔底沉渣厚度(端承桩<=50mm,摩擦端承桩、端承摩擦桩<=100mm,摩擦桩<=300mm)。
5)浇筑水下混凝土(导管法)
将密封连接的钢管作为混凝土水下灌注的通道,混凝土沿竖向导管下落至孔底,置换泥浆而成桩。
2、沉管灌注桩
原理:
使用桩锤将一定直径的钢管和桩尖挤土、入土,达到设计标高后,边拔管、边振动、边灌注混凝土、边成桩。
分类:
振动沉管灌注桩:
振动冲击锤冲击和振动,活瓣式桩尖。
锤击沉管灌注桩:
桩锤冲击,桩靴式桩尖。
夯压成型灌注桩:
外钢管入土,内夯管夯打。
(1)施工顺序:
桩机就位→沉管(锤击、振动)→混凝土浇筑→边拔管边浇砼→安放钢筋笼或插筋
(2)施工方法:
有单打法、反插法、复打法等
1)单打法:
一次沉管、一次拔管,一般情况下振动沉管灌注桩均采用此法
2)复打法:
两次沉管、两次拔管,可扩大桩径,大大提高桩的承载力
3)反插法:
多次沉管、多次拔管,可扩大桩径,提高桩的承载力
3、人工挖孔灌注桩
原理:
采用人工挖掘方法进行成孔,然后安放钢筋笼,浇筑混凝土而形成的桩。
特点:
质量好,速度快,污染小,不安全。
要求:
直径满足设计承载力,最小为800mm,一般为1000mm-3000mm,桩底一般都扩底。
(1)机具准备:
挖土、出土、降水、通风和通讯机具,以及护壁模板。
(2)施工工艺:
测量放线、定桩位→桩孔内土方开挖→支护壁模板→浇护壁混凝土→拆模,继续下一节的施工→浇筑桩身混凝土
(3)注意事项
a、桩位监控,专人负责;
b、保证孔位和垂直度;
c、防止土壁坍落及流砂;
d、护壁混凝土符合规范;
e、及时清孔、排水、搅混凝土。
4、爆扩成孔灌注桩
原理:
先在桩位形成导孔,再埋炸药引爆扩孔,后放置钢筋浇注混凝土而形成的桩。
施工工艺:
成孔→检查修理桩孔→安放炸药包→注入压爆混凝土→引爆→检查扩大头→安放钢筋笼→浇注桩身混凝土→成桩养护
桩基工程常见的质量通病及防治措施
桩基工程施工过程中,由于有工艺和操作上,桩的制作质量上,土层变化复杂等原因,会导致一些质量问题和事故的发生。
因此,发生这些问题时,必须具体分析,具体处理,必要时,应与设计单位共同研究解决。
(一)预制桩施工
常见的质量通病有:
桩顶破碎,沉桩达不到控制要求,桩倾斜、偏移,桩身断裂,接头忪脱、开裂,桩顶上涌。
(二)灌注桩施工
1、泥浆护壁成孔灌注桩
常见的质量通病有:
孔壁坍塌孔,护筒冒水,钻孔偏斜,钻孔漏浆,梅花桩,卡锤,流砂,钢筋笼偏位、变形、上浮,端桩等。
2、沉管灌注桩
常见的质量通病有:
缩径,桩身夹泥,断桩,掉脚桩,桩身下沉,桩尖进水进泥砂,灌注桩达不到最终设计要求等。
3、干作业成孔灌注桩
常见的质量通病有:
塌孔,桩孔偏斜,钻进困难等。
4、挖孔桩灌注桩
常见的质量通病有:
桩身质量缺陷,桩孔坍塌,护壁裂缝等。
5、爆扩桩灌注桩
常见的质量通病有:
拒爆、拒落、回落土、偏头、缩径、桩孔偏斜或倾斜等。
四、桩基础的检测
(一)桩基检测
基本方法:
静载试验法(破损试验)、动测法(无破损试验)。
1、静载试验法(承载力检测)
(1)试验目的:
采用接近于桩的实际工作条件,通过静载加压,确定单桩的极限载力,作为设计依据,或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价
(2)试验方法:
根据模拟实际荷载情况,通过静载加压,得出一系列关系曲线,综合评定确定其容许承载力的一种试验方法。
1)桩身强度达到设计要求的强度;
2)成桩后时间要求达到规定。
预制桩:
砂类土T≥10d,粉土和黏性土T≥15d,淤泥或淤泥质土T≥25d。
灌注桩:
砂类土T≥10d,黏性土T≥20d,淤泥或淤泥质土T≥30d。
2、动测法(完整性检测):
检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术,作为静载试验的补充,检测快速,费用低。
(1)承载力试验方法:
动力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法、机械阻抗法、波动方程法等
(2)桩身质量(桩长、桩径、完整性等)检验方法:
应力波反射法,又称低应变法
(二)桩基验收
1、桩位放样允许偏差:
群桩20mm,单排桩10mm。
2、桩位验收
(1)桩顶与场地标高相同时,桩基工程的验收应在施工结束后进行。
(2)桩顶比场地标高低时,在沉至场地标高时,进行中间验收;灌注桩可对护筒位置做中间验收。
3、桩位偏差
(1)打入桩的桩位偏差必须符合表3-9规定。
(2)灌注桩的桩位偏差必须符合表3-10的规定。
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