土木工程施工第5讲砼预制桩施工.ppt

,土木工程施工,邵阳学院 土木专业,第,5,讲 砼预制桩施工,1,砼预制桩的制作,2,预制,桩的沉桩施工,3,预制,桩的沉桩质量控制,4,预制桩头的截桩,邵阳学院 杨宗耀,（教授级高工）,第,2,章,地基处理与桩基工程,桩的分类,桩基础由,桩,和,承台,组成：,按承载性状分,端承桩,磨擦桩,端承桩,磨擦端承桩,端承磨擦桩,磨擦桩,桩基础构造示意图,第,5,讲,砼预制桩施工,共,32,页,第,1,页,钢筋砼预制桩有,实心桩,(,RC,桩,),和预应力,管桩,(,PC,管桩,),两种：,实心桩,常为边长,250,550mm,的,方形断面,，一般在施工,现场预制,，单根桩的最大长度，取决于打桩架的高度，长度不宜超过,30m,。打,30m,以上的桩需考虑接桩，即,整体分段预制、打桩过程中逐段接长,；,管桩,一般为外径,400,500mm,的,空心园柱形截面,，壁厚,80,100mm,在工厂采用,“离心法”,制成，分节长度,8,10m,，法兰连接。,管桩,多采用,先张法预应力工艺,。,预应力钢筋砼管桩,共,32,页,第,2,页,第,5,讲,砼预制桩施工,1,砼预制桩的制作,现场制作砼预制桩一般采用,“间隔重叠法”,生产，桩与桩间用塑料薄膜或隔离剂,隔开,，邻桩与上层桩的砼须待邻桩与下层桩的砼达到设计强度的,30%,以后方可进行；重叠层数不超过,四层,、层与层间之间,涂刷隔离剂,。,1.1,钢筋砼方桩的预制,第一层,预制方桩制作完毕,预制方桩的间隔生产,共,32,页,第,3,页,第,5,讲,砼预制桩施工,桩中钢筋应位置准确，主筋连接宜采用,对焊,，主筋接头位置应,相互错开,，相邻两根主筋接头截面的距离应大于,35d,，并不小于,500mm,；桩顶、桩尖一定范围内,不留接头,。,桩身钢筋绑扎,1.1,钢筋砼方桩的预制,桩尖钢筋构造,桩端钢筋构造,共,32,页,第,4,页,桩尖对准纵轴线,、,桩顶平面和接桩端面应平整,。,现场分段预制桩时，应,整体支模,、纵向主筋,先通长铺设,，再在,分段处切断,；分段长度应考虑桩架有效高度、场地条件、装卸和运输能力，并,避免桩尖接近硬持力层,或,桩尖处于硬持力层中接桩,。,预制桩的砼强度等级,不低于,C30,，预应力砼桩的砼强度等级,不低于,C40,，纵向钢筋的保护层厚度不宜小于,30mm,；锤击预制桩的粗骨料粒径宜为,5,40mm,。,砼应机拌机捣、由,桩顶向桩尖连续浇筑捣实，严禁中断，,养护不少于,7,天。,料斗,布料入模,砼振捣,密实,表面,拍实压光,共,32,页,第,5,页,1.1,钢筋砼方桩的预制,桩的砼强度达到设计强度等级的,70%,方可起吊，如需提前起吊，应进行强度和抗裂度验算。,1.2,预制桩的起吊,吊点应设在设计规定之处，设计无规定时，应按,吊桩弯距最小,的原则确定吊点位置。见右图：,预制桩的,装车运输,共,32,页,第,6,页,1,砼预制桩的制作,1.3,预制桩的运输、堆放,桩运输时的砼强度应达到设计强度的,100%,。,打桩时桩宜,随打随运,，以避免,二次搬运,。,桩的堆放场地须,平整坚实,，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应在,同一垂直面上,，层数不超过,四层,，不同规格的桩应分别堆放。,运桩和堆放的,桩尖方向应符合吊升的要求,以免临时再需将桩调头。,1,砼预制桩的制作,预制桩的堆放,共,32,页,第,7,页,2,预制桩的沉桩施工,预制桩的沉桩施工方法有,锤击法,、,静力压桩法,、,振动法,和,水冲法,。,锤击法,共,32,页,第,8,页,第,5,讲,砼预制桩施工,静力压桩法,振动法,打桩设备包括桩锤、桩架和动力设备。,2.1.1,桩锤,2.1,锤击法,落锤,构造简单、施工方便，锤重一般,0.5,1.5t,，用卷扬机拉升施打，可随意调整落锤高度。,速度慢、效率低、对桩身损伤大。,汽锤,利用,蒸汽,或,压缩空气,为动力进行锤击。有,单动,和,双动,之分，单动式汽锤锤重,3,15t,，锤击频率,40,60,次,/min,，,落距短、速度快、效率高、适宜打各类桩,；双动式汽锤锤重,0.6,3.5t,，锤击频率,100,135,次,/min,，,可打斜桩、水下打桩和拔桩,。目前已较少使用。,2,预制桩的沉桩施工,共,32,页,第,9,页,柴油锤,构造简单、施工方便，有,导杆式,和,筒式,两种，锤重,2,7.2t,，由于噪音、振动和空气污染等公害，在城市施工日益受到限制，不适用硬土和软土中打桩；,液压打桩锤,无噪音、冲击频率高，并适合水下打桩，是,理想的冲击式打桩设备,，但构造复杂、造价较高。,国内最大的,D180,筒式柴油锤,HHP,系列液压打桩锤,点击动画,柴油锤,2.1,锤击法,共,32,页,第,10,页,柱锤的选择,锤击法沉桩施工，,桩锤选择是关键,。首先应根据施工条件选择桩锤的类型，然后决定锤重，一般锤重大于桩重的,1.5,2,倍时效果较为理想（桩重大于,2t,时可采用比桩轻的锤，但不宜小于桩重的,75%,）。,施工中应,“重锤轻击”,(,锤的重量大而,落距小,),，这样桩极易打入土中，不会打,坏桩头，也不会产生桩身回跃,(,回弹,),；,桩锤过轻时，则会出现,“轻锤高击”,，,极易损坏桩头，桩也难以打入土中。,共,32,页,第,11,页,2.1,锤击法,2.1.2,桩架,桩架是支持桩身和桩锤、在打桩过程中引导桩的方向的设备。常用的桩架有,多功能桩架,和,履带式桩架,。,多功能桩架：,由立柱、斜撑、回转工作台、底盘及传动机构组成。,优点：,机动性,和适应性较大,，水平方向可,作,360,0,回转，,立柱可倾斜，,可适应各种预,制桩和灌注桩,；,缺点：,机构,庞大，组装拆,迁较麻烦,。,共,32,页,第,12,页,2.1,锤击法,履带式桩架,以履带式起重机为底盘，加装立柱及传动机构用以打桩。性能灵活，移动方便，适应各类预制桩或灌注桩的施工。,共,32,页,第,13,页,2.1,锤击法,2.1.3,打桩前的施工准备工作,清除地上或地下障碍物,平整场地,定位放线,通电、通水,安设打桩机,。,桩基轴线的定位点应设置在不受打桩影响处；,每个桩位打一个小木桩；,打桩地区附近设置不少于,2,个水准点，供施工过程中检查桩位的偏差和桩的入土深度。,注意：,打桩前对桩管进行检查,共,32,页,第,14,页,2.1,锤击法,2.1.4,打桩顺序,直接影响打桩速度和打桩质量，应综合桩距大小、桩机性能、工程特点和工期要求综合考虑。,由一侧向单一方向打,(,逐排打,),：,桩的就位和起吊方便，打桩效率高，但土壤向一个方向挤压，桩距,4,倍桩径时，土壤的挤压影响可忽略不予考虑，小于,4,倍桩径时可产生桩身倾斜或浮桩，应考虑跳打或变换打桩顺序；,自中间向两个方向打：,适宜大面积的桩群；,自中间向四周打：,适宜大面积的桩群。,共,32,页,第,15,页,2.1,锤击法,注意：,对标高不一的桩应遵循,“先深后浅”,的原则；对不同规格的桩，应遵循,“先大后小、先长后短”,的原则。,点击动画,锤击法沉桩,共,32,页,第,16,页,2.1,锤击法,2.1.5,打桩方法,桩插入土中时的,垂直度偏差不超过,0.5%,，,固定桩锤和桩帽,使桩、桩帽、桩锤在,同一铅垂线上,，确保桩能垂直下沉。,开始沉桩应,起锤轻压,并,轻击数锤,，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，始可转入正常施打。,打桩过程中，如遇,桩身倾斜、桩位位移、贯入度剧变、桩顶或桩身严重裂缝或破碎,等异常情况，应,暂停打桩,，,处置后再行施工,。,桩身定位,共,32,页,第,17,页,2.1,锤击法,采用,送桩法,将桩顶标高低于地面的桩送入土中时，桩与送桩杆应在,同一轴线上,，拔出送桩杆后，,桩孔应及时回填,。,安装送桩杆 送桩施打 桩已打入地面以下,共,32,页,第,18,页,2.1,锤击法,2.1.6,多节桩的接桩,常用接桩方法有,焊接、法兰连接,或,硫磺胶泥锚接,。前二种方法适用于各类土层，后一种适用于软土层。,焊接接桩：,钢板宜用低碳钢，焊条宜用,E43,，先四角点焊固定，再对称焊接；,法兰接桩：,钢板和螺栓亦宜用低碳钢并紧固牢靠；,硫磺胶泥锚接桩,的硫磺胶泥配合比应通过试验确定。,焊接接桩,共,32,页,第,19,页,2.1,锤击法,2.2,静力压桩,静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中无振动、无噪音，但存在,挤土效应,。适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。当存在厚度大于,2m,的中密砂夹层时，不宜采用静力压桩。,静力压桩机有,机械式,和,液压式,之分，目前使用的多为,液压式静力压桩机,，压力可达,7000kN,。,2,预制桩的沉桩施工,共,32,页,第,20,页,静力压桩多采用,分段预制、分节压入、逐段接长,。当下节桩压入土中后,上端距地面,0.8,1m,时接长上节桩，继续压入。每根桩的压入、接长应连续。,初压时如桩身发生较大移位、倾斜，压入过程中桩身突然下沉或倾斜，桩顶砼破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。,静力压桩的分节压入、接长,静力压桩施工现场,2.2,静力压桩,共,32,页,第,21,页,桩机就位,吊起管桩,静力压桩,GZY700D,全液压,高效静力压桩机,点击动画,静力压桩,共,32,页,第,22,页,2.2,静力压桩,2.3,振动沉桩,振动法是将振动锤吊至预制桩顶上，将桩头套入与振动箱连接的桩帽或液压夹桩器内夹紧，振动锤产生的,激振力,通过桩身,带动土体振动,，使土颗粒间的摩擦力大大减小，桩在自重和机械力作用下沉入土中。振动法沉桩设备构造简单、使用方便、效率较高。,适用于,沉钢板桩、钢管桩,及,长度在,15m,内的细长钢筋砼预制桩,，在砂土中效率最高，粘土中略差。,DZM100,液压振动锤,共,32,页,第,23,页,2,预制桩的沉桩施工,二台桩锤联动打钢管桩,DZJ135,振动桩锤,白马河特大桥振动沉桩,2.3,振动沉桩,共,32,页,第,24,页,世界最大的液压振动锤,APE,公司在大直径超重钢圆筒和砼圆筒振沉设备方面居于世界领先地位。最大的,APE600,型振动锤偏心力矩为,230kg.m,，激振力为,4830KN,。,APE600,型振动锤,APE600,锤构造,APE600,型振动锤,4,台联动在,美国奥克兰,-,旧金山大桥沉桩施工,共,32,页,第,25,页,2.3,振动沉桩,2.4,射水沉桩,射水沉桩法往往与锤击（或振动）法同时使用。在砂夹卵石层或坚硬土层中，一般以,射水为主,，,锤击,或,振动为辅,；在粉质粘土或粘土中，一般以,锤击,或,振动为主,，,射水为辅,，并,控制射水时间和水量,。水压与流量根据地质条件、沉桩机具、沉桩深度和射水管直径、数目等因素确定，通常在沉桩施工前经过试桩选定。,下沉空心桩，一般用,单管桩内射水,，当下沉较深或土层较密实，可用锤击或振动配合射水；下沉实心桩，将,射水管对称装在桩身两侧,，并可沿桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。,2,预制桩的沉桩施工,共,32,页,第,26,页,吊插桩时要注意及时引送射水胶管，防止拉断或脱落；桩插正立稳后，压上桩帽桩锤，开始桩主要靠自重下沉，用较小水压控制桩身缓慢下沉，并注意控制和校正桩身垂直度。下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击。沉至一定深度（,8,10m,）已能保持桩身垂直度后，可逐步加大水压和锤的冲击动能。,注意,：,不论采取何种射水施工方法，在,沉至距设计标高,1-1.5m,时，应停止射水,，,拔出射水管，用锤击或振动沉桩至设计深度，以保证桩的承载力。,射水沉桩施工要点,2.4,射水沉桩,共,32,页,第,27,页,2.5,水中沉桩,桥梁施工常需进行水下沉桩。当河流水浅时，可搭设施工便桥或脚手架安置桩架进行水中沉桩施工。当河流较宽较深时，可采用：,先筑围堰后沉桩法：,临近河岸、水不深的桩可采用。,先沉桩后筑围堰法：,适用较深水中沉桩。,先沉桩后吊放钢吊箱围堰 先沉桩后筑钢板桩围堰,2,预制桩的沉桩施工,共,32,页,第,28,页,在较深较宽的江面上使用专用沉桩船进行水中沉桩。,沉桩船沉桩,金塘大桥,钢管桩沉桩施工,多功能打桩船,2.5,水中沉桩,共,32,页,第,29,页,用吊箱围堰施工水中桩基,在深水中修筑高桩承台，可采用吊箱围堰法拼装水上工作平台,进行沉桩施工和承台砼浇筑。其施工程序是：,近岸边水上拼装吊箱围堰,吊箱围堰水上浮运,下沉,插打外围堰定位桩,固定吊箱围堰,插打桩基,灌注水下封底砼,抽水并拆除送桩,灌注承台砼,灌注墩身砼,共,32,页,第,30,页,2.5,水中沉桩,3,预制桩的沉桩质量控制,桩的垂直偏差应控制在,1%,以内，平面位置的偏差，单排桩不大于,100mm,，多排桩为,1/2,1,个桩的直径或边长。,承受轴向荷载的磨擦桩的入土深度控制，以,标高为主,，,贯入度为参考,；按标高控制的桩，桩顶标高的允许误差为,50mm,。,端承桩的入土深度以,最后贯入度控制为主,，,标高作为参考,。,如遇桩顶位移或上升涌起、桩身倾斜、桩头击碎严重、桩身断裂、沉桩达不到设计标高等严重情况时，应,暂停施工,，采取相应措施处理后方可继续施打。,共,32,页,第,31,页,第,5,讲,砼预制桩施工,4,预制桩头的截桩,承台施工前要按承台底标高对已验收合格的预制桩进行截桩处理，截去高出的桩身砼，剔出桩身受力主筋锚入承台内。截桩施工应防止对桩身的过大震动和破坏。,预应力管桩,加焊锚固钢筋,截桩作业中 截桩后,浇注砼垫层,点击,截桩录像,共,32,页,第,32,页,第,5,讲,砼预制桩施工,