2-3桩基础工程学习.pptx
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1、2 2、桩的分类u按承载性质分类u摩 擦 桩:在极限承载力下,桩顶荷载 由桩侧阻力承受;u端承摩擦桩:在极限承载力下,桩顶荷载 主要由桩侧阻力承受;u端 承 桩:在极限承载力下,桩顶荷载 由桩端阻力承受;u摩擦端承桩:在极限承载力下,桩顶荷载 主要由桩端阻力承受。第2页/共150页桩的分类桩的分类(a)(a)端承桩;端承桩;(b)(b)摩擦桩摩擦桩1 1桩;桩;2 2承台;承台;3 3上部结构;上部结构;4 4软弱土层;软弱土层;5 5下卧硬土层下卧硬土层第3页/共150页u按桩的使用功能竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷载桩、复合受荷载桩u按桩身材料混凝土桩、钢桩、组合材料桩。u按成桩方法u非
2、挤土桩(如干作业法桩、泥浆护壁法桩、套筒护壁法桩)u部分挤土桩(如部分挤土灌注桩、预钻孔打入式预制桩等)u挤土桩(如挤土灌注桩、挤土预制桩等)u按桩制作工艺:预制桩和现场灌注桩第4页/共150页二、混凝土预制桩 一 混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放 (一)制作 混凝土预制方桩多数是在施工现场预制,亦可在预制厂生产;混凝土预应力管桩则均在工厂生产。第三节第三节桩基础工程桩基础工程第5页/共150页 1、截面:方桩的截面边长多为250550mm;管桩直径一般300800mm,常用的为400600mm、长度:单根桩或多节桩的单节长度,应根据桩架高度、制 作条件、运输能力等确定。工厂制作不超过12
3、m;现场预制不超过 30m 、混凝土强度等级:不宜低于C30(静压法沉桩时不宜低于C20)、桩身配筋:锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%;静压桩不宜小于 0.4%;桩顶一定范围内的箍筋应加密,并设置钢筋网片第6页/共150页方桩的叠浇法制作为节省场地,现场预制方桩多用叠浇法制作。重叠层数:取决于地面允许荷载和施工条件,一般不宜超过4层。场地要求:场地应平整、坚实,不得产生不均匀沉降。隔离剂:桩与桩间应做好隔离层,桩与邻桩、底模间的接触面 不得发生粘结。浇筑时间:上层桩或邻桩的浇筑,必须在下层桩或邻桩的混凝土 达到设计强度的30%后方可进行。第7页/共150页(二)桩的起吊与运输 混凝土强
4、度:达到设计强度的70%方可起吊;达到100%方可运输和打桩。起吊吊点:应符合设计要求,一般吊点的设置如图2-1所示。a)一点起吊;b)两点起吊;c)三点起吊图2-1 桩的合理吊点 第8页/共150页(三)堆放堆放桩的地面必须平整、坚实;垫木间距应与吊点位置相同,各层垫木应位于同一垂直线上;堆放层数不宜超过4层;不同规格的桩,应分别堆放。第9页/共150页预制桩沉桩(一)锤击法施工 1打桩设备 2.打桩前的准备工作 3.打桩顺序 4.打桩方法要点 5.打桩的质量控制 6.打桩的公害第10页/共150页.打桩设备 打桩设备打桩机 打桩机主要包括:桩锤、桩架和动力装置。第11页/共150页锤 型
5、锤击动力 适用性 优缺点 优 点 缺 点 落 锤重 力 小型桩工程 构造简单、使用方便 效率低、桩身易损失坏柴油锤 燃油爆炸能量 适用面广、特别适用于大型混凝土桩和钢管桩等结构简单、使用方便;不需从外部供应能源 过软的土中会使工作循环中断;污染大 蒸汽锤 蒸汽动力 适用面广 冲击力较大;无污染 需配备锅炉设备;液压锤 液压作用 适合水下打桩 能获得较大的贯入度 构造复杂、造价高 a桩 锤()桩 锤 第12页/共150页柴油锤第13页/共150页柴油锤第14页/共150页振动沉拔桩锤第15页/共150页 b.桩锤的选择用锤击沉桩时,为防止桩受冲击应力过大而损坏,应采用“重锤轻击”。如采用轻锤重击
6、,锤击功能很大一部分被桩身吸收,桩不易打入,且桩头容易打碎。锤重一般根据土质、桩的规格等进行选择,如能进行锤击应力计算则更为科学。第16页/共150页()桩 架a桩架的作用悬吊桩锤,并为桩锤导向,它还能起吊桩并可在小范围内移动桩位。桩架的高度是选择桩架时需考虑的一个重要问题。桩 架 的 高 度 =桩 长 +滑 轮 组 高 度 +桩 锤 高 度 +桩帽高度+起锤移位高度(取12m)第17页/共150页b桩架的形式多能桩架 (图2-2)多能桩架的机动性和适应性很大,水平方向可作360回转,立柱可前后倾斜,可在轨道上行走,但其机构较庞大。图2-2 多能桩架 第18页/共150页履带式桩架(图2-3)
7、履带式桩架以履带式起重机为底盘,增加立柱和斜撑用以打桩。其性能灵活,移动方便,可适应各种预制桩施工,目前应用最多。图2-3履带式桩架1-桩锤;2-桩帽;3-桩;4-立柱;5-斜撑;6-车体 第19页/共150页打桩施工()准备工作清除妨碍施工的地上和地下的障碍物、平整施工场地、定位放线、设置供电供水系统、安装打桩机等。桩基轴线的定位点及水准点,应设置在不受打桩影响的地点,水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。打入预制桩第一节桩体第20页/共150页()打桩顺序 a避免挤土影响打桩顺序影响挤土方向,打桩向哪个方向推进,则向哪个方向挤土。根据桩群的密集程度,可选用
8、下述打桩顺序:a)由一侧向单一方向进行;b)由中间向两个方向进行;c)由中间向四周进行 图2-4 打桩顺序第21页/共150页b减小后施工的桩对先施工的桩的影响根据设计标高及桩的规格,应遵循以下原则:宜先深后浅、先大后小、先长后短第22页/共150页锤击打入预制桩第23页/共150页()打桩方法 a控制入土时的垂直度插入土中的垂直度偏差不得超过0.5%,桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上,确保桩身垂直下沉。b桩头保护在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫,桩帽和桩顶周围四周应有510mm的间隙,以防损伤桩顶。c打桩开始锤击落距应较小,入土稳定后,最大落距不宜大于1m;打桩中遇有贯入度剧变或异常,应暂停打桩,研
9、究处理;桩顶标高低于自然土面,则需用送桩管将桩送入土中。d接桩混凝土桩 焊接、法兰接以及硫磺胶泥锚接三种方法;钢桩 一般均用焊接法。第24页/共150页如:定位起吊第25页/共150页打桩第26页/共150页预应力管桩施工接桩第27页/共150页桩头爆裂环氧树脂补桩桩上的裂缝.第28页/共150页预应力管桩的质量检验动载试验第29页/共150页()打桩的质量控制c贯入度与标高控制端承型桩 以贯入度控制为主,桩尖进入持力层深度或桩尖 标高可作参考;摩擦型桩 以桩尖设计标高控制为主,贯入度可作参考。第30页/共150页()打桩的公害 a公害 挤土、震动、噪音、大气污染等 b防止措施防止挤土影响 挖
10、防振沟、砂井排水(或塑料排水板排水)、预钻孔取土打桩、采取合理打桩顺序、控制打桩速度等。防止震动、噪音、大气污染等选择合适的打桩方法,如静力压桩、灌注桩等第31页/共150页二、二、静力压桩施工工艺静力压桩施工工艺(一)特点与原理作业方法静力压桩是在软土地基上,利用静力压桩机或液压压桩机用无振动的静压力(自重和配重)将预制桩压入土中的一种沉桩新工艺。适用性:我国沿海软土地基。特点:施工无噪音、无振动、节约材料、降低成本、提高施工质量、沉桩速度快。第32页/共150页u工作原理通过安置在压桩机上的卷扬机的牵引,由钢丝绳、滑轮及压梁,将整个桩机的自重力(80150T)反压在桩顶上,以克服桩身下沉时
11、与土的摩擦力,迫使预制桩下沉。第33页/共150页(二)压桩的机械设备u机械静力压桩机 它由压桩架(桩架与底盘)、传动设备(卷扬机、滑轮组、钢丝绳)、平衡设备(铁块)、量测装置(测力计、油压表)及辅助设备(起重设备、送桩)等组成。u液压静力压桩机由液压吊装机构、液压夹持、压桩机构(千斤顶)、行走及回转机构、液压及配电系统、配重铁等部分组成,该机具有体积轻巧,使用方便等特点。第34页/共150页第35页/共150页液压静力压桩机液压静力压桩机第36页/共150页第37页/共150页液压式静力压桩机液压式静力压桩机第38页/共150页液压式静力压桩机液压式静力压桩机第39页/共150页(三)压桩工
12、艺方法1.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静压沉桩终止压桩切割桩头2.压桩方法用起重机将预制桩吊运或用汽车运至桩机附近,再利用桩机自身设置的起重机将其吊入夹持器中,夹持油缸将桩从侧面夹紧,压桩油缸作伸程动作,把桩压入土层中。伸长完后,夹持油缸回程松夹,压桩油缸回程,重复上述动作,可实现连续压桩操作,直至把桩压入预定深度土层中。第40页/共150页3、桩拼接的方法u浆锚接头它是用硫磺水泥或环氧树脂配制成的粘结剂,把上段桩的预留插筋粘结于下段桩的预留孔内。u焊接接头在每段桩的端部预埋角钢或钢板,施工时于上下段桩身相接触,用扁钢贴焊连成整体。第41页/共150页第42页/共
13、150页(四)压桩施工要点1.连续进行2.终压控制一般对纯摩擦桩,终压时以设计桩长为控制条件。对长度大于21m的端承摩擦型静压桩,应以设计桩长控制为主,终压力值作对照。对一些设计承载力较高的桩基,终压力值宜尽量接近压桩机满载值。对长1421m的静压桩,应以终压力达满载值为终压控制条件。对桩周土质较差且设计承载力较高的,宜复压12次为佳,对长度小于14m的桩,宜连续多次复压,特别对长度小于8m的短桩,连续复压的次数应适当增加。第43页/共150页3.终压值不能满足要求的处理送桩加深处理或补桩第44页/共150页四、现浇混凝土桩施工工艺四、现浇混凝土桩施工工艺u定义:现浇混凝土桩(亦称灌注桩)是一
14、种直接在现场桩位上使用机械或人工等方法成孔,然后在孔内安装钢筋笼,浇筑混凝土而成的桩。u分类:按其成孔方法不同,可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩等。第45页/共150页(一)钻孔灌注桩u作业方法钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔,并在孔中浇注混凝土(或先在孔中吊放钢筋笼)而成的桩。u分类 根据钻孔机械的钻头是否在土壤的含水层中施工,又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两种施工方法。第46页/共150页1、泥浆护壁成孔灌注桩u作业方法:泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔。u适用性:适用于地下水位较高的地质条件u分类及适用性:按设备又分冲击钻、回旋钻及潜水钻成孔法。前两
15、种适用于碎石土、砂土、粘性土及风化岩地基,后一种则适用于粘性土、淤泥、淤泥质土及砂土。第47页/共150页(1)施工设备u主要有冲击钻、回转钻及潜水钻机。u潜水钻机由防水电机、变速机构和钻头等组成,是一种旋转式钻孔机械,其动力、变速机构和钻头连在一起,加以密封,因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。第48页/共150页第49页/共150页第50页/共150页(2)施工方法u准备工作:场地平整,设排水沟,制备泥浆,做试桩成孔,设置桩基轴线定位点和水准点,放线定桩位等工作。u开始钻孔:安装桩架及水泵设备,桩位处挖土埋设孔口护筒。桩架就位后,钻机进行钻孔。l 护筒的作用:定位、保护孔口、存
16、贮泥浆l 泥浆的作用:护壁、携渣、润滑钻头、降低 钻头发热、减少钻进阻力l钻进速度的控制第51页/共150页泥浆护壁成孔灌注桩施工现场泥浆护壁成孔灌注桩施工现场第52页/共150页反循环成孔,现在是在护筒上拉十字线,是使钻机的钻头对准桩的中心线,等钻机对反循环成孔,现在是在护筒上拉十字线,是使钻机的钻头对准桩的中心线,等钻机对准后往护筒里放水,采用泥浆护壁进行钻孔准后往护筒里放水,采用泥浆护壁进行钻孔第53页/共150页第54页/共150页 泥浆制备 护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物,还可在其中掺入其他掺合剂,如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。第55页/共150页u 清孔u对以
17、原土造浆的钻孔,可使钻机空转不进尺,同时注入清水,等孔底残余的泥块已磨浆,排出泥浆比重降至1.1左右(以手触泥浆无颗粒感觉),即可认为清孔已合格。u对注入制备泥浆的钻孔,可采用换浆法清孔,至换出泥浆比重小于1.151.25为合格。u吊放钢筋笼和浇注水下混凝土 导管法浇注混凝土第56页/共150页桩定位,图中的孔为超前钻的孔冲孔桩开始施工第57页/共150页冲击成孔第58页/共150页在原先已经支护的地面上冲孔成桩,容易冲到锚杆和锚索,造成钢筋笼下不去第59页/共150页灌注桩钢筋冷挤压连接第60页/共150页焊吊筋,防止浇筑砼时钢筋笼上浮第61页/共150页提升导管,下料,排出泥浆第62页/共
18、150页第63页/共150页截桩头第64页/共150页第65页/共150页桩头混凝土取样第66页/共150页预应力管桩的质量检验动载试验第67页/共150页(3)质量要求u护筒u泥浆比重u清渣u浇注混凝土钻孔灌注桩第68页/共150页2.干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩u适用性地下水位以上的干土层中桩基的成孔施工。(1)施工机械u主要有螺旋钻机、钻孔扩机、机动或人工洛阳铲等。在此主要介绍螺旋钻机。u常用的螺旋钻机有履带式和步履式两种。第69页/共150页第70页/共150页第71页/共150页第72页/共150页第73页/共150页(2)施工方法钻孔的现场准备工作。钻机就位,钻杆要垂直对准桩位
19、中心,放下钻机使钻头触及土面。钻孔时,先慢后快,避免钻杆摇晃,并随时检查钻孔偏移,有问题应及时纠正。清孔。吊放钢筋笼,浇注混凝土。及时浇注,连续浇筑,分层捣实,超过桩顶第74页/共150页(3)质量要求垂直度容许偏差1%孔底虚土容许厚度不大于100mm桩位允许偏差第75页/共150页3、施工中常遇问题及处理(1)孔壁坍塌u判断:钻孔过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失。u原因:土质松散,泥浆护壁不好,护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。u处理办法:首先应保持孔内水位并加大泥浆比重以稳定钻孔的护壁。如坍塌严重,应立即回填粘土,待孔壁稳定后再钻。第76页/共150页(2)
20、钻孔偏斜u原因:钻杆不垂直,钻头导向部分压短、导向性差,土质软硬不一,或者遇上孤石。u防止措施:除钻头加工精确,钻杆安装垂直外,操作时 还要注意经常观察。u处理办法: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,应于孔中部回填粘土至偏孔处0.5m以上重新钻进。第77页/共150页(3 3)孔底虚土u虚土:干作业施工中,由于钻孔机械结构所限,孔底常残存一些虚土,它来自扰动残存土,孔壁坍落土以及孔口落土。施工时,孔底虚土较规范大时必须清除,因虚土影响承载力。u常用的治理虚土的方法 用20kg重铁饼人工辅助夯实,但效果不理想。新近研制出的一套孔底夯实机具经实践证明有较好的夯实效
21、果。第78页/共150页(4)断桩u预防措施:u一是力争首批混凝土浇灌一次成功;u二是分析地质情况,研究解决对策;u严格控制现场混凝土配合比。第79页/共150页(二)沉管灌注桩(二)沉管灌注桩作业方法:沉管灌注桩是指利用锤击打桩法或振动打桩法,将带有活瓣式桩靴或预制钢筋混凝土桩尖的钢管沉入土中,然后边浇筑混凝土(或先在管内放入钢筋笼)边锤击或振动拔管而成。前者称为锤击沉管灌注桩,后者称为振动沉管灌注桩。第80页/共150页1、锤击沉管灌注桩作业方法:锤击沉管灌注桩是采用落锤、蒸汽锤或柴油锤将钢套管沉入土中成孔,然后灌注混凝土或钢筋混凝土,抽出钢管而成。(1)施工设备锤击沉管灌注桩桩机第81页
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