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1、土木工程施工 第二章 基础工程第二章 基础工程2.1 桩基础施工 桩按受力情况不同分为端承桩、摩擦桩和复合受荷载桩。按桩身材料的不同可分为混凝土桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩和钢桩等。按成桩方法和施工工艺的不同分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。按施工方法的不同又可分为预制桩和灌注桩。灌注桩是在施工现场的桩位上先成孔，然后在孔内灌注混凝土（或钢筋混凝土）而成。根据成孔方法的不同，可分为泥浆护壁成孔灌注桩、干作业成孔灌注桩、套管成孔灌注桩和爆扩成孔灌注桩等。和预制桩相比，它具有节省钢材、降低造价、持力层顶面起伏不平时桩长容易控制等优点。但施工时影响灌注桩质量的因素多，故应严格按规定施工，并加
2、强对施工质量的检验。预制桩是先在工厂或施工现场预制成桩，然后利用沉桩设备将桩沉入土中。钢筋混凝土预制桩承载力较大，桩的制作和沉设具有工艺简单、施工速度快、沉桩不受地下水位高低影响等特点。其施工现场洁净，文明施工程度较高，但耗钢量较大，桩长也不易适应地层变化。1、预制钢筋混凝土桩施工 钢筋混凝土预制桩有实心桩和空心管桩两种。沉桩方法有锤击沉桩、静力压桩、振动沉桩和水冲沉桩等。（1）钢筋混凝土桩的制作、起吊、运输和堆放1）桩的制作 加工预制桩的场地应坚实、平整。现场预制混凝土桩多用间隔叠浇法施工，桩与桩之间用塑料薄膜、油毡或涂刷隔离剂隔开。桩的重叠层数应根据地面的允许荷载和施工条件确定，一般不宜超
3、过四层。桩与桩之间应做好隔离层，上层桩或邻桩的混凝土灌筑，应在下层桩或邻桩混凝土达到设计强度的30以后方可进行。钢筋混凝土预制桩所采用的混凝土强度等级不低于C30。2）桩的起吊 当桩的混凝土达到设计强度的设计强度的70后后，方可起吊；如提前吊运，必须采取措施并经强度和抗裂度的验算合格后方可进行。起吊和搬运时应用吊索系于设计规定之处，如无吊环，设计又未作规定时，应按照正负弯矩相等的原则确定绑扎点的位置，应按照正负弯矩相等的原则确定绑扎点的位置，当一点绑扎不能满足要求时，可采用两点绑扎或三点绑扎，确保桩在起吊时不会因自重的作用引起桩身开裂。起吊时应平稳提升，采取措施保护桩身质量，防止撞击和震动。3
4、）桩的运输 混凝土强度达到设计强度的100后才能运输和打桩。运桩前应检查桩的观感质量，运桩后还应进行复查，桩身质量不符合要求的桩不得用于工程中。4）桩的堆放 预制桩在桩堆放时，应按规格、桩号分层叠置在平整、坚实的地面上，支承点应设在吊点处，为防止产生附加弯矩，各层垫木应上下对齐垫木应上下对齐，支撑平稳，最下层的垫木应适当加宽，堆放层数不宜超过四层。层数不宜超过四层。（2)沉桩设备 打桩用的机械设备，主要包括桩锤、桩架及动力设备三部分。1）桩锤 桩锤是对桩施加冲击力，把桩打入土中的机具，锤击沉桩常用的桩锤有落锤、柴油锤、汽锤和振动锤等类型。落锤。落锤重515kN，构造简单，使用方便。用电动卷扬机
5、拉升，拉升高度可根据场地情况进行调整，然后自由落下，夯击桩顶。落锤适用于在粘土和含砾石较多的土中打桩。其缺点是锤击速度慢(每分钟约620次)，贯入能力低，对桩的损伤较大。柴油锤。它是利用燃油爆炸，推动活塞往复运动进行锤击打桩。柴油锤冲击部分的重量有、等数种。每分种锤击次数约4080次。柴油锤具有结构简单，打桩迅速的优点，常用于打设木桩、钢板桩和长度在12m以内的钢筋混凝土桩，但不适用于在硬土和松软土中打桩，而且由于存在噪音、振动和对空气污染等公害，在城市中施工受到一定限制。2）桩架 桩架是打桩的专用起重和导向设备，在打桩施工过程中，桩架的作用是起吊桩和桩锤，控制和调整沉桩位置并引导落锤的方向，
6、以保证桩锤能沿着所要的方向冲击，使桩在沉桩过程中不发生偏移。桩架的形式多种多样，常用的通用桩架有多能桩架、履带式桩架和步履式桩架。(3)打桩施工1）施工准备：2）打（沉）桩程序 打桩顺序一般分为逐排打、自中央往边缘打、自边缘向中央打和分段打四种.打桩顺序根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅，先大后小，先长后短的顺序进行打桩施工，这样可以使土层挤密均匀以防止桩移位或偏斜。若桩间距大于或等于4倍的桩径，则打桩顺序则不会影响到桩的成桩质量。3）沉桩工艺 锤击沉桩施工工艺。打桩工艺过程包括桩机的移动和就位、吊桩和定位、打桩、接桩、送桩和截桩等。接桩方法有焊接接桩、法兰接桩和硫磺胶泥焊接桩三种，接
7、桩形式如图所示。前两种适用于各种土层，后一种适用于软土层。打桩的质量控制。打桩工程质量评定主要有两个方面，一是打入后桩的偏差是否在允许范围内，二是能否满足贯入度或标高的设计要求。摩擦桩的入土深度控制，应以标高为主，以贯入度作为参考；端承桩的入土深度控制应以贯入度为主而以标高为参考。这里的贯入度是指最后贯入度，即最后十击桩的平均入土深度。打桩对周围环境的影响及预防措施:挤土作用,振动,超静水,噪声 为避免和减轻打桩对周围环境产生的危害，可采取下述预防措施：控制打桩速度 ,选择合理的打桩顺序 ,挖防振沟 ,埋设塑料排水板或袋装砂井,钻孔植桩打设(4)静力压桩施工 静压法沉桩是通过静力压桩机的压桩机
8、构，以压桩机自重和桩机上的配重作反力面将预制桩分节压人地基土层中成桩。适用于软土、填土及一般粘性土层中应用，特别适合于居民稠密的地区、危房附近以及环境保护要求严格的地区沉桩；但不适用于地下有较多的孤石、障碍物以及有4m以上硬隔离层的地区。桩的施工，一般都采取分段压人，逐段接长的方法。1）施工工艺。施工工艺程序为：测量定位压桩机就位吊桩、插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩送桩终止压桩切割桩头。在压桩过程中要认真记录桩人土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时，要停机对照地质资料进行分析，判断是否遇到障碍物或产生断桩现象等。当压力表读数达到预先规定值，便可
9、停止压桩。如果桩顶接近地面，而压桩力尚未达到规定值，可以进行送桩。2、混凝土灌注桩施工 混凝土及钢筋混凝土灌注桩按照施工设备和成孔方法的不同分为泥浆护壁成孔灌注桩、套管成孔灌注桩、干作业成孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩等。（1）泥浆护壁成孔灌注桩安放钢筋骨架埋设护筒桩机就位钻孔清孔测定桩位灌注水下混凝土制备泥浆泥浆循环清渣图28 泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺过程1）潜水钻机成孔方法 潜水钻机适用于在地下水位较高的硬土层如粘性土、粉质粘土、淤泥、淤泥质土、砂土、砂夹卵石以及风化页岩中中钻孔，不得用于含漂石的土中。护筒可用混凝土预制或钢板卷制制成，要求有足够的刚度。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止
10、塌孔，增高桩孔内水压。护筒顶面应高出地面0.40.6m,其埋设深度在粘性土中不宜小于1.m，在砂土中不宜小于1.5m。在钻进过程中应先向桩孔内注入制备好的泥浆或在桩孔内注入清水原地造成泥浆。泥浆在桩孔内将孔壁土层中的空隙渗填密实，由于孔内有稳定的水压，就可以防止塌孔。在成孔过程中，泥浆的作用是护壁、携渣、冷却泥浆的作用是护壁、携渣、冷却的作用。在钻进过程中产生的泥渣靠泥浆不断循环的方法排除桩孔，泥浆循环的方法有正循环和反循环两种，应根据不同的土质条件选用。钻孔达到设计要求深度后就要进行清孔。当孔壁土质较好，不易塌孔时，可采用泥浆循环换浆法清孔，即让钻头在原位旋转，同时注入清水，用清水置换泥浆，
11、清孔后的泥浆比重应控制在左右。如孔壁土质较差时，则应采用泥浆正循环的方法进行清孔，将桩孔中的泥渣排出，清孔时泥浆比重控制在之间。清孔时应保证泥浆面的稳定，施工中及清孔过程中应经常测定泥浆比重，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。当孔底泥渣厚度符合要求，泥浆比重达到要求时即可停止清孔。2）灌注混凝土 桩孔清孔后，应尽快吊放钢筋骨架并灌注混凝土。水下灌注混凝土通常采用导管法 泥浆护壁成孔灌注桩施工时常会遇到孔壁坍塌的问题。（2）挤扩多分支承力盘与多支盘灌筑桩 挤扩多分支承力盘(或多支盘)灌筑桩，是一种新型的变截面桩，是在普通灌筑桩基础上，按承载力要求和工程地质条件的不同，在桩身不同部位设置分支和承力盘
12、而成，这种装有主桩、分支、承力盘和在它周围被挤扩密实的固结料组成，是一种介于摩擦桩和端承桩之间的变截桩，其特点是：单桩承载力高，为普通混凝土灌筑桩的23倍：可节约30原材料，在同等承载力情况下桩长为普通灌筑桩的1213；施工快速，可缩短工期约30，成本低，节省资金；提高地基强度，适应性强，可在多种土层成桩，不受地下水位限制；施工机械化程度高，低振动，劳动强度低，工效高，操作维修方便。（3）干作业成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩是先用钻机在桩位处进行钻孔，然后在桩孔内放入钢筋骨架，浇筑混凝土而成桩。干作业成孔灌注桩的成孔直径一般为300mm左右，钻孔深度为812m，适用于地下水位以上的一般粘性土、砂
13、土及人工填土地基，不适用于地下水位以下的上述各类土及淤泥质土地基。常用的钻孔机械有：螺旋钻机、钻扩机、机械洛阳铲等。其中螺旋钻机使用较为广泛。1）长螺旋钻孔机长螺旋钻孔机通常由钻具和底盘桩架两部分组成。钻具的驱动动力可用电动机、内燃机或液压马达。钻杆的全长上都有螺旋叶片，底盘桩架有汽车式、履带式和步履式。2）短螺旋钻孔机 短螺旋钻孔机钻具与长螺旋的钻具相似，但钻杆上只有端部一段叶片（约为26个导程）。工作时，短螺旋不能像长螺旋那样，直接把土输送到地面上来，而是采用断续工作方式，即钻进一段，提出钻具卸土，然后再钻进。干作业成孔灌注桩施工时常会遇到钻孔偏斜的问题。钻杆不垂直，土层软硬不均或碰到孤石
14、时，都会引起钻孔偏斜。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土。如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处以上，然后重新钻进。(4）套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩又称为打拔式灌注桩，是用锤击或振动的方法将桩管(钢管)沉入土中成孔的。为防止泥土进入桩管，在桩管下端设预制钢筋混凝土桩尖(桩靴)或活瓣桩尖。当桩管打到规定的深度后，放人钢筋骨架，边浇灌混凝土，边拔出桩管而成桩。按沉管方法的不同，套管成孔灌注桩分锤击沉管灌注桩和振动沉管灌注桩两种。为了提高桩的质量和承载能力，常采用复打扩大灌注桩，2）振动沉管灌注桩 振动沉管灌注桩是利用振动打桩机的振动使钢桩管沉入土中成孔，灌注混凝土后，拔出
15、钢管而成桩。其适用范围除与锤击沉管灌注桩相同外，还适用于湿陷性黄土地基，但在坚硬砂土、碎石土即有尖硬夹层的土层中，因易损环桩尖不宜采用。施工工艺 为了提高桩的混凝土浇筑质量，振动沉管灌注桩还可采用反插法。3）套管成孔灌注桩常见问题及处理 套管成孔灌注桩施工时常发生断桩、缩颈、断桩、缩颈、桩尖进水或进泥及吊脚桩桩尖进水或进泥及吊脚桩等问题，施工中应加强检查并及时处理。（5）人工挖孔灌注桩 人工挖孔成桩是指在桩位用人工挖掘的方法成孔，然后安装钢筋笼、浇筑混凝土而成的桩。人工挖孔桩适用于土质较好，地下水位较低的粘土、粉质粘土、含少量卵石的粘土等土层，特别适用于在黄土层中使用。对软土、流沙等地下水位较高，涌水量大的土层中不宜采用。人工挖孔灌注桩挖孔时，一般由人在孔内直接挖土，故桩的直径除满足设计承载力要求外，还应满足人员在桩孔内操作的要求。桩径最小为800mm，最大直径可达3500mm，桩底采取不扩底和扩底两种方式，扩底直径为倍的直径，最大扩底直径可达4500mm。