土方与基础工程施工-桩基础(三)课件.ppt
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1、主讲:主讲:建筑工程系建筑工程系土方与基础工程施工土方与基础工程施工内容提要内容提要预制桩施工预制桩施工(二二)人工挖孔桩施工人工挖孔桩施工第一节第一节 预制桩施工预制桩施工第四章第四章 桩基础工程桩基础工程 当桩的长度较大时,由于桩架高度以及制作当桩的长度较大时,由于桩架高度以及制作运输等条件限制,往往需要分段制作和运输,沉运输等条件限制,往往需要分段制作和运输,沉桩时,分段之间就需要接头。一般混凝土预制桩桩时,分段之间就需要接头。一般混凝土预制桩接头接头不宜超过不宜超过2 2个个,预应力管桩接头,预应力管桩接头不宜超过不宜超过4 4个个,应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层应避免在桩
2、尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中时接桩。中时接桩。桩的接头应有足够的强度,能传递轴向力、桩的接头应有足够的强度,能传递轴向力、弯矩和剪力,接桩方法有:法兰连接、焊接法连弯矩和剪力,接桩方法有:法兰连接、焊接法连接及浆锚法。前二者适用于各类土层,后者适用接及浆锚法。前二者适用于各类土层,后者适用于软土层。于软土层。七、七、接桩接桩1 1、焊接法连接、焊接法连接下图为焊接法接桩节点构造。当桩沉至操作平台下图为焊接法接桩节点构造。当桩沉至操作平台时,在下节桩上端部焊接时,在下节桩上端部焊接4 4个个63638 8长长150mm150mm的短的短角钢,这四个短角钢与桩的主筋焊在一起,然后角钢,这四个
3、短角钢与桩的主筋焊在一起,然后把上节桩吊起,在其下端把四个把上节桩吊起,在其下端把四个63638 8长长150mm150mm的的短角钢焊在主筋上,最后把上下两桩对准用短角钢焊在主筋上,最后把上下两桩对准用4 4根根角钢或扁钢焊接,使之成为一个整体。角钢或扁钢焊接,使之成为一个整体。2 2、浆锚法、浆锚法接桩可以采用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩接桩可以采用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩工艺,接桩速度快。工艺,接桩速度快。如图所示,在上节桩的下端伸出钢筋,长度为如图所示,在上节桩的下端伸出钢筋,长度为1515倍的倍的钢筋直径钢筋直径,下节桩的上端设预留锚筋孔,孔径为,下节桩的上端设预留锚
4、筋孔,孔径为2.5d 2.5d,孔深大于孔深大于15d 15d,一般取一般取15d+30mm15d+30mm。接桩时,把上节接桩时,把上节桩伸出的桩伸出的4 4根锚筋,插入下节桩的预留孔中,孔内灌根锚筋,插入下节桩的预留孔中,孔内灌满硫蟥胶泥并热铺于桩的顶面,厚度约为满硫蟥胶泥并热铺于桩的顶面,厚度约为12cm12cm,胶胶泥灌注时间不得超过泥灌注时间不得超过2 2分钟,然后将两节桩压紧,胶分钟,然后将两节桩压紧,胶泥很快冷却硬化,只需停泥很快冷却硬化,只需停510510分钟,就可继续锤击沉分钟,就可继续锤击沉桩桩浆锚法施工工艺:浆锚法施工工艺:接桩时,首先把上节桩对准下节桩,使四接桩时,首先
5、把上节桩对准下节桩,使四根锚筋插入锚筋孔,下落上节桩身,使其结合根锚筋插入锚筋孔,下落上节桩身,使其结合紧密,然后将桩上提约紧密,然后将桩上提约20mm20mm,(,(以四根锚筋不以四根锚筋不脱离锚筋孔为度),此时安好施工夹箍(由四脱离锚筋孔为度),此时安好施工夹箍(由四块板内侧用人造革包裹块板内侧用人造革包裹40mm40mm厚的树脂海绵块而厚的树脂海绵块而成),将熔化的硫蟥胶泥注满锚筋孔和接头平成),将熔化的硫蟥胶泥注满锚筋孔和接头平面上(厚面上(厚12cm12cm),),然后下落上节桩,当硫蟥胶然后下落上节桩,当硫蟥胶泥冷却并拆除夹箍后,方可继续沉桩。泥冷却并拆除夹箍后,方可继续沉桩。焊接
6、法硫磺胶泥锚接硫蟥胶泥是一种热塑冷硬性材料,具有良好而稳定的物硫蟥胶泥是一种热塑冷硬性材料,具有良好而稳定的物理力学性能,结构简单,高强快硬且耐冲击(可承受理力学性能,结构简单,高强快硬且耐冲击(可承受50005000次以上),它由胶结材料(硫蟥),填充剂(低标次以上),它由胶结材料(硫蟥),填充剂(低标号水泥、石墨粉、粗砂)和增韧剂(聚硫号水泥、石墨粉、粗砂)和增韧剂(聚硫780780胶或聚硫胶或聚硫甲胶)按一定重量比加热熔融而成。甲胶)按一定重量比加热熔融而成。硫蟥胶泥有两种配合比:硫蟥胶泥有两种配合比:硫蟥:水泥:粉砂:聚硫硫蟥:水泥:粉砂:聚硫780780胶胶=44=44:1111:4
7、444:1 1硫蟥:石英砂:石墨粉:聚硫甲胶硫蟥:石英砂:石墨粉:聚硫甲胶=60=60:34.334.3:5 5:0.70.7硫蟥胶泥的熬制:硫蟥胶泥的熬制:硫蟥胶泥具有在一定温度下,多次重复搅拌熔融而强度硫蟥胶泥具有在一定温度下,多次重复搅拌熔融而强度不变的特性,因此硫蟥胶泥可固定生产,施工时使用预不变的特性,因此硫蟥胶泥可固定生产,施工时使用预制硫蟥胶泥成品重复熔融即可。熬制方法如下:制硫蟥胶泥成品重复熔融即可。熬制方法如下:按重量配合比,称取各项材料;按重量配合比,称取各项材料;将硫蟥块放入热锅中,不停的搅拌,小火加温熔化至将硫蟥块放入热锅中,不停的搅拌,小火加温熔化至1300C1300
8、C;将水泥和干燥的粉砂(或石墨粉和石英砂)均匀地加入熔化的硫将水泥和干燥的粉砂(或石墨粉和石英砂)均匀地加入熔化的硫蟥内,不停搅拌,并升温至蟥内,不停搅拌,并升温至1501550C1501550C;将聚硫将聚硫780780胶(使用聚硫甲胶时需切成长胶(使用聚硫甲胶时需切成长1520mm1520mm,宽宽45mm45mm,厚厚12mm12mm的片状)缓慢而均匀地加入硫蟥砂浆中,加强搅拌,严格控制的片状)缓慢而均匀地加入硫蟥砂浆中,加强搅拌,严格控制温度,保持在温度,保持在1700C1700C之内(温度不可超过之内(温度不可超过1700C1700C,否则会使硫升华和否则会使硫升华和聚硫甲胶分解而严
9、重影响硫蟥胶泥质量);聚硫甲胶分解而严重影响硫蟥胶泥质量);待完全脱水后(以液面上无气泡为准),降温至待完全脱水后(以液面上无气泡为准),降温至1401450C1401450C浇注浇注入模,制成硫蟥胶泥预制块;入模,制成硫蟥胶泥预制块;熬制注意事项:熬制注意事项:硫蟥的熔点为硫蟥的熔点为960C960C,且遇明火易燃,所以备料、储藏、熬制过程中且遇明火易燃,所以备料、储藏、熬制过程中应避免与明火接触,并严格控制在应避免与明火接触,并严格控制在1700C1700C以内防止引起燃烧。熬制以内防止引起燃烧。熬制过程中有刺鼻气体放出,操作应近通风处并应使用劳保用品。过程中有刺鼻气体放出,操作应近通风处
10、并应使用劳保用品。3 3、法兰连接、法兰连接 在预制桩时,在桩的端部设置法兰,需接在预制桩时,在桩的端部设置法兰,需接桩时用螺拴把它们连在一起,这种方法,施工桩时用螺拴把它们连在一起,这种方法,施工简便,速度快。主要用于混凝土管桩。但法兰简便,速度快。主要用于混凝土管桩。但法兰盘制作工艺复杂,用钢量大。盘制作工艺复杂,用钢量大。八、八、桩头的处理桩头的处理 在打完各种预制桩开挖基坑时,按设计在打完各种预制桩开挖基坑时,按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身,要保证桩身的桩头时不能破坏桩身,要保证桩身的主筋伸主筋伸入承台入承台,长度应
11、符合设计要求。当桩顶标高,长度应符合设计要求。当桩顶标高在设计标高以下时,在桩位上挖成喇叭口,在设计标高以下时,在桩位上挖成喇叭口,凿掉桩头混凝土,剥出主筋并焊接接长至设凿掉桩头混凝土,剥出主筋并焊接接长至设计要求长度,与承台钢筋绑扎在一起,用桩计要求长度,与承台钢筋绑扎在一起,用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。桩身。九、打桩施工时对临近建筑物的影响及预防措施九、打桩施工时对临近建筑物的影响及预防措施 打桩对周围环境的影响,除打桩对周围环境的影响,除震动、噪音震动、噪音外,还外,还有土体的有土体的变形、位移变形、位移和形成和形成超静孔隙水压力
12、超静孔隙水压力,它使,它使土体原来所处的平衡状态破坏,对周围原有的建筑土体原来所处的平衡状态破坏,对周围原有的建筑物和地下设施带来不良影响。轻则使建筑物的粉刷物和地下设施带来不良影响。轻则使建筑物的粉刷脱落,墙体和地坪开裂;重则使圈梁和过梁变形,脱落,墙体和地坪开裂;重则使圈梁和过梁变形,门窗启闭困难,它还会使临近的门窗启闭困难,它还会使临近的地下管线地下管线破损和断破损和断裂,甚至中断使用;还能使临近的路基变形,影响裂,甚至中断使用;还能使临近的路基变形,影响交通安全等;如附近有生产车间和大型设备基础,交通安全等;如附近有生产车间和大型设备基础,它亦可能使车间跨度发生变化、基础被推移,因而它
13、亦可能使车间跨度发生变化、基础被推移,因而影响正常的生产。影响正常的生产。采用钻孔打桩工艺采用钻孔打桩工艺 预钻孔打桩亦称预钻孔打桩亦称“钻打法钻打法”,它是先在地面,它是先在地面桩位处钻孔,然后在孔中插入预制桩,用打桩机桩位处钻孔,然后在孔中插入预制桩,用打桩机将桩打到设计标高。钻孔深度与桩长、土质、临将桩打到设计标高。钻孔深度与桩长、土质、临近建筑物距离等因素有关,为了兼顾单桩的承载近建筑物距离等因素有关,为了兼顾单桩的承载力,不致使承载力受到明显影响,钻孔深度一般力,不致使承载力受到明显影响,钻孔深度一般不宜超过桩长的一半。不宜超过桩长的一半。上海港务局客运总站大楼,(见图图上海港务局客
14、运总站大楼,(见图图2 21313)地上)地上1717层,用桩基加箱基,桩长层,用桩基加箱基,桩长38.6m38.6m,桩断面桩断面450450450mm450mm,共共174174根。施工时先用长螺旋钻钻孔根。施工时先用长螺旋钻钻孔深深10m10m,然后放入钢筋混凝土预制桩用锤击至设计然后放入钢筋混凝土预制桩用锤击至设计标高。标高。地表变形数据:地表变形数据:东侧地表隆起东侧地表隆起10cm10cm,水平位移水平位移810cm810cm,西侧建筑西侧建筑物附近,只隆起物附近,只隆起2cm2cm左右,水平位移左右,水平位移34cm34cm,北侧北侧道路隆起道路隆起1011cm1011cm,南侧
15、建筑物附近隆起与水平位南侧建筑物附近隆起与水平位移均为移均为4.5cm4.5cm。上述地表变形值与另一打入法沉桩上述地表变形值与另一打入法沉桩的筒仓粮库工程相比,地面隆起减少的筒仓粮库工程相比,地面隆起减少80%80%。临近建筑物变形:临近建筑物变形:通过实侧得知,桩区西侧的建筑物向北位移通过实侧得知,桩区西侧的建筑物向北位移2cm2cm,向西位移向西位移4cm4cm,桩区南侧的建筑物,向西位移桩区南侧的建筑物,向西位移1.5cm1.5cm,向南位移向南位移3.8cm 3.8cm。这些建筑物均距桩区较这些建筑物均距桩区较近,原有裂缝未明显开展。此外,临近的地下管近,原有裂缝未明显开展。此外,临
16、近的地下管线和交通干道等设施均未受损。线和交通干道等设施均未受损。合理安排沉桩顺序合理安排沉桩顺序沉桩顺序不同,挤土情况亦不同。由于先打沉桩顺序不同,挤土情况亦不同。由于先打入桩周围的土固结后,土与桩之间产生一定入桩周围的土固结后,土与桩之间产生一定的摩阻力,可阻止土隆起,所以土隆起多发的摩阻力,可阻止土隆起,所以土隆起多发生在打桩推进的前方。因此为了保护附近的生在打桩推进的前方。因此为了保护附近的建筑物,群桩宜采取建筑物,群桩宜采取由近而远由近而远的打桩顺序。的打桩顺序。先打离建筑物较近的桩,后打离建筑物较远先打离建筑物较近的桩,后打离建筑物较远的桩。在较硬土地区打桩,为避免桩难以打的桩。在
17、较硬土地区打桩,为避免桩难以打入,宜采取先中间后四周的打桩顺序。入,宜采取先中间后四周的打桩顺序。控制沉桩速率控制沉桩速率 沉桩时由于挤压产生沉桩时由于挤压产生超静孔隙水压力超静孔隙水压力,它有一个消散过程。为避免在较短时间内连它有一个消散过程。为避免在较短时间内连续打入大量桩,对超静孔隙水压力的增加有续打入大量桩,对超静孔隙水压力的增加有所控制,减少挤土效应,宜控制沉桩速率。所控制,减少挤土效应,宜控制沉桩速率。这样做虽然会延长施工工期,有时还是需要这样做虽然会延长施工工期,有时还是需要的。的。挖防震沟挖防震沟沿沉桩区四周挖防震沟,沟深沿沉桩区四周挖防震沟,沟深1.52m1.52m,两边两边
18、放坡,可隔断近提表处的土体位移,不致影放坡,可隔断近提表处的土体位移,不致影响到沟槽以外的区域。同时还可阻断打桩产响到沟槽以外的区域。同时还可阻断打桩产生的地震波,由于地震波主要沿地表层传播,生的地震波,由于地震波主要沿地表层传播,深层的地震波易被吸收,且深处无地下管线深层的地震波易被吸收,且深处无地下管线和基础等,不会产生有害影响。事实证明,和基础等,不会产生有害影响。事实证明,这种沟槽对防震和防止土体位移都有良好的这种沟槽对防震和防止土体位移都有良好的作用。作用。十、打桩中常见问题的分析和处理十、打桩中常见问题的分析和处理桩顶、桩身被打坏桩顶、桩身被打坏这个现象一般是桩顶四周和四角打坏,或
19、者顶面这个现象一般是桩顶四周和四角打坏,或者顶面被打碎。有时甚至将桩头钢筋网部分的混凝土全被打碎。有时甚至将桩头钢筋网部分的混凝土全部打碎,几层钢筋网都露在外面,有的是桩身混部打碎,几层钢筋网都露在外面,有的是桩身混凝土崩裂脱落,甚至桩身断折。发生这些问题的凝土崩裂脱落,甚至桩身断折。发生这些问题的原因及处理方法如下:原因及处理方法如下:a a、打桩时,桩的顶部由于直接受到冲击而产生很打桩时,桩的顶部由于直接受到冲击而产生很高的局部应力。因此,桩顶的配筋应作特别处理。高的局部应力。因此,桩顶的配筋应作特别处理。这样纵向钢筋对桩的顶部既起到箍筋作用,同时这样纵向钢筋对桩的顶部既起到箍筋作用,同时
20、又不会直接接受冲击而颤动,因而可避免引起混又不会直接接受冲击而颤动,因而可避免引起混凝土的剥落。凝土的剥落。b b、桩身混凝土保护层太厚,直接受冲击的是素混桩身混凝土保护层太厚,直接受冲击的是素混凝土,因此容易剥落。主筋放的不正,是引起保凝土,因此容易剥落。主筋放的不正,是引起保护层过厚的原因,必须注意避免。护层过厚的原因,必须注意避免。c c、桩的顶面与桩的轴线不垂直,则桩处于偏心受桩的顶面与桩的轴线不垂直,则桩处于偏心受冲击状态,局部应力增大,极易损坏。有时由于冲击状态,局部应力增大,极易损坏。有时由于桩帽比桩大,套上的桩帽偏向桩的一边,或者桩桩帽比桩大,套上的桩帽偏向桩的一边,或者桩帽本
21、身不平,也会使桩受着偏心冲击。有的桩在帽本身不平,也会使桩受着偏心冲击。有的桩在施打时发生倾斜,锤击数下就可以看到一边的混施打时发生倾斜,锤击数下就可以看到一边的混凝土被打碎而脱落,这都是由于偏心冲击,局部凝土被打碎而脱落,这都是由于偏心冲击,局部应力过大的缘故。因此,预制桩时,必须使桩的应力过大的缘故。因此,预制桩时,必须使桩的顶面与桩的轴线严格保持垂直。施打时,桩帽要顶面与桩的轴线严格保持垂直。施打时,桩帽要安垫平整,打桩过程中要避免打歪后仍旧继续施安垫平整,打桩过程中要避免打歪后仍旧继续施打,一经发现歪斜,就应及时纠正。打,一经发现歪斜,就应及时纠正。d d、过打:桩处于下沉速度慢而施打
22、时间长、锤击、过打:桩处于下沉速度慢而施打时间长、锤击次数多或冲击能量过大称为过打。过打发生在以下次数多或冲击能量过大称为过打。过打发生在以下几种情况:一是桩尖通过硬土层时,二是最后贯入几种情况:一是桩尖通过硬土层时,二是最后贯入度定的过小,三是锤的落距过大。由于混凝土的抗度定的过小,三是锤的落距过大。由于混凝土的抗冲击强度只有其抗压强度的冲击强度只有其抗压强度的50%50%,若桩身混凝土反,若桩身混凝土反复受到过度的冲击,就容易破坏。遇到过打,应分复受到过度的冲击,就容易破坏。遇到过打,应分析地质资料,判断土层情况,改善操作方法,采取析地质资料,判断土层情况,改善操作方法,采取有效措施解决。
23、有效措施解决。e e、桩身混凝土强度不够。有的是由于砂、石含泥桩身混凝土强度不够。有的是由于砂、石含泥量较大,影响了强度,有的则是由于养护龄期不够,量较大,影响了强度,有的则是由于养护龄期不够,未到标号未到标号要求就进行施打,致使桩顶、桩身打坏。要求就进行施打,致使桩顶、桩身打坏。如桩身打坏,可加如桩身打坏,可加钢夹箍钢夹箍用螺栓拉紧焊牢补强。用螺栓拉紧焊牢补强。打歪打歪桩顶不平,桩身混凝土凸肚,桩顶不平,桩身混凝土凸肚,桩尖偏心桩尖偏心、接桩、接桩不正或土中有障碍物,都容易使桩打歪;另一不正或土中有障碍物,都容易使桩打歪;另一方面,桩被打歪往往与操作有直接关系,例如方面,桩被打歪往往与操作有
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