现代施工技术(4)深基础施工.ppt

深基础施工深基础施工概述概述钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土灌注桩施工钢筋混凝土灌注桩施工钢桩施工钢桩施工桩基础的分类按材料分:混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、木桩按施工方法分：预制桩、灌注桩按力学性能分：端承桩、摩擦桩、抗拔桩端承桩 摩擦桩砼预制桩施工砼预制桩施工砼预制桩的制作砼预制桩的制作 预制预制桩的沉桩施工桩的沉桩施工预制预制桩的沉桩质量控制桩的沉桩质量控制预制桩头的截桩预制桩头的截桩 钢筋砼预制桩有钢筋砼预制桩有实心桩实心桩(RC桩桩)和预应力和预应力管桩管桩(PC管桩管桩)两种：两种：实心桩实心桩常为边长常为边长250550mm的的方形断面方形断面，一般在施工，一般在施工现场预制现场预制，单根桩的最大长度，取决于打桩架的高度，长度不，单根桩的最大长度，取决于打桩架的高度，长度不宜超过宜超过30m。打。打30m以上的桩需考虑接桩，即以上的桩需考虑接桩，即整体分段预制、整体分段预制、打桩过程中逐段接长打桩过程中逐段接长；管桩管桩一般为外径一般为外径400500mm的的空心园柱形截面空心园柱形截面，壁，壁厚厚80100mm,在工厂采用在工厂采用“离离心法心法”制成，分节长度制成，分节长度810m，法兰连接。，法兰连接。管桩管桩多采用多采用先张法预应力工先张法预应力工艺艺。预应力钢筋砼管桩预应力钢筋砼管桩1 砼预制桩的制作砼预制桩的制作 现场制作砼预制桩一般采用现场制作砼预制桩一般采用“间隔重叠法间隔重叠法”生产，生产，桩与桩间用塑料薄膜或隔离剂桩与桩间用塑料薄膜或隔离剂隔开隔开，邻桩与上层桩的砼须待，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邻桩与下层桩的砼达到设计强度的30%以后方可进行；重叠以后方可进行；重叠层数不超过层数不超过四层四层、层与层间之间、层与层间之间涂刷隔离剂涂刷隔离剂。1.1 钢筋砼方桩的预制钢筋砼方桩的预制第一层第一层预制方桩制作完毕预制方桩制作完毕预预制制方方桩桩的的间间隔隔生生产产 桩中钢筋应位置准确，主筋桩中钢筋应位置准确，主筋连接宜采用连接宜采用对焊对焊，主筋接头位置应，主筋接头位置应相互错开相互错开，相邻两根主筋接头截面，相邻两根主筋接头截面的距离应大于的距离应大于35d，并不小于，并不小于500mm；桩顶、桩尖一定范围内；桩顶、桩尖一定范围内不不留接头留接头。桩桩身身钢钢筋筋绑绑扎扎桩尖钢筋构造桩尖钢筋构造桩端钢筋构造桩端钢筋构造共共3232页页 第第4 4页页 桩尖对准纵轴线桩尖对准纵轴线、桩顶平面和接桩端面应平整桩顶平面和接桩端面应平整。现场分段预制桩时，应现场分段预制桩时，应整体支模整体支模、纵向主筋、纵向主筋先通长铺先通长铺设设，再在，再在分段处切断分段处切断；分段长度应考虑桩架有效高度、场地条；分段长度应考虑桩架有效高度、场地条件、装卸和运输能力，并件、装卸和运输能力，并避免桩尖接近硬持力层避免桩尖接近硬持力层或或桩尖处于硬桩尖处于硬持力层中接桩持力层中接桩。预制桩的砼强度等级预制桩的砼强度等级不低于不低于C30，预应力砼桩的砼强，预应力砼桩的砼强度等级度等级不低于不低于C40，纵向钢筋的保护层厚度不宜小于，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锤击预制桩的粗骨料粒径宜为540mm。砼应机拌机砼应机拌机捣、由捣、由桩顶向桩尖桩顶向桩尖连续浇筑捣实，严连续浇筑捣实，严禁中断，禁中断，养护不少养护不少于于7天。天。料斗料斗布料入模布料入模砼振捣砼振捣密实密实表面表面拍实压光拍实压光 桩的砼强度达到设计强度等桩的砼强度达到设计强度等级的级的70%方可起吊，如需提前起方可起吊，如需提前起吊，应进行强度和抗裂度验算。吊，应进行强度和抗裂度验算。1.2 预制桩的起吊预制桩的起吊 吊点应设在设计规定之处，吊点应设在设计规定之处，设计无规定时，应按设计无规定时，应按吊桩弯距最吊桩弯距最小小的原则确定吊点位置。见右图：的原则确定吊点位置。见右图：预预制制桩桩的的装装车车运运输输1.3 预制桩的运输、堆放预制桩的运输、堆放 桩运输时的砼强度应达到设计强度的桩运输时的砼强度应达到设计强度的100%。打桩时桩宜打桩时桩宜随打随运随打随运，以避免，以避免二次搬运二次搬运。桩的堆放场地须桩的堆放场地须平整坚实平整坚实，垫木间距应与吊点位置相，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应在同，各层垫木应在同一垂直面上同一垂直面上，层数不超过，层数不超过四层四层，不同规，不同规格的桩应分别堆放。格的桩应分别堆放。运桩和运桩和堆放的堆放的桩尖方向桩尖方向应符合吊升的要应符合吊升的要求求,以免临时再以免临时再需将桩调头。需将桩调头。预制桩的堆放预制桩的堆放2 预制桩的沉桩施工预制桩的沉桩施工预制桩的沉桩施工方法有预制桩的沉桩施工方法有锤击法锤击法、静力压桩法静力压桩法、振动法振动法和和水冲水冲法法。锤锤击击法法静静力力压压桩桩法法振振动动法法 打桩设备包括桩锤、桩架和动力设备。打桩设备包括桩锤、桩架和动力设备。2.1.1 桩锤桩锤 2.1 锤击法锤击法 落锤落锤 构造简单、施工方便，锤重一般构造简单、施工方便，锤重一般0.51.5t，用卷扬机拉升施打，可随意调整落锤高度。，用卷扬机拉升施打，可随意调整落锤高度。速度慢、效率低、速度慢、效率低、对桩身损伤大。对桩身损伤大。汽锤汽锤 利用利用蒸汽蒸汽或或压缩空气压缩空气为动力进行锤击。有为动力进行锤击。有单动单动和和双动双动之分，单动式汽锤锤重之分，单动式汽锤锤重315t，锤击频率，锤击频率4060次次/min，落距短、速度快、效率高、适宜打各类桩落距短、速度快、效率高、适宜打各类桩；双动式；双动式汽锤锤重汽锤锤重0.63.5t，锤击频率，锤击频率100135次次/min，可打斜桩、可打斜桩、水下打桩和拔桩水下打桩和拔桩。目前已较少使用。目前已较少使用。柴油锤柴油锤构造简单、施工方便，构造简单、施工方便，有有导杆式导杆式和和筒式筒式两种，锤重两种，锤重27.2t，由于，由于噪音、振动和空气污染等公害，在城市施噪音、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工日益受到限制，不适用硬土和软土中打桩；桩；液压打桩锤液压打桩锤 无噪音、冲击频率高，并无噪音、冲击频率高，并适合水下打桩，是适合水下打桩，是理想的理想的冲击式打桩设备冲击式打桩设备，但构造，但构造复杂、造价较高。复杂、造价较高。国内最大的国内最大的D180筒式柴油锤筒式柴油锤HHP系列液压打桩锤系列液压打桩锤点击动画点击动画点击动画点击动画柴油锤柴油锤柴油锤柴油锤柱锤的选择柱锤的选择 锤击法沉桩施工，锤击法沉桩施工，桩锤选择是关键桩锤选择是关键。首先应根据。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大于桩重的1.52倍时效果较为理想（桩重大于倍时效果较为理想（桩重大于2t 时可采用比桩轻的锤，但不宜小于桩重的时可采用比桩轻的锤，但不宜小于桩重的75%）。）。施工中应施工中应“重锤轻击重锤轻击”(锤的重量大而锤的重量大而落距小落距小)，这样桩极易打入土中，不会打，这样桩极易打入土中，不会打坏桩头，也不会产生桩身回跃坏桩头，也不会产生桩身回跃(回弹回弹)；桩锤过轻时，则会出现桩锤过轻时，则会出现“轻锤高击轻锤高击”，极易损坏桩头，桩也难以打入土中。极易损坏桩头，桩也难以打入土中。2.1.2 桩架桩架 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。常用的桩架有备。常用的桩架有多功能桩架多功能桩架和和履带式桩架履带式桩架。多功能桩架：多功能桩架：由立柱、斜撑、回转工作台、底盘由立柱、斜撑、回转工作台、底盘及传动机构组成。及传动机构组成。优点：优点：机动机动性性和适应性较和适应性较大大，水平方向，水平方向可可作作3603600 0回转，回转，立柱可倾斜，立柱可倾斜，可适应各种可适应各种预预制桩和灌注制桩和灌注桩桩；缺点：缺点：机机构构庞大，组装庞大，组装拆拆 迁较麻烦迁较麻烦。履带式桩架履带式桩架 以履带式起重机为底盘，加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，适应各类预制桩灵活，移动方便，适应各类预制桩或灌注桩的施工。或灌注桩的施工。2.1.3 打桩前的施工准备工作打桩前的施工准备工作 清除地上或地下障碍物清除地上或地下障碍物 平整场地平整场地 定定位放线位放线通电、通水通电、通水 安设打桩机安设打桩机。桩基轴线的定位点应设桩基轴线的定位点应设置在不受打桩影响处；置在不受打桩影响处；每个桩位打一个小木桩；每个桩位打一个小木桩；打桩地区附近设置不少打桩地区附近设置不少于于2个水准点，供施工过程中检个水准点，供施工过程中检查桩位的偏差和桩的入土深度。查桩位的偏差和桩的入土深度。注意：注意：打桩前对桩管进行检查打桩前对桩管进行检查2.1.4 打桩顺序打桩顺序 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。性能、工程特点和工期要求综合考虑。由一侧向单一方向打由一侧向单一方向打(逐排打逐排打)：桩的就位和起桩的就位和起吊方便，打桩效率高，但土壤向一个方向挤压，桩距吊方便，打桩效率高，但土壤向一个方向挤压，桩距4倍桩倍桩径时，土壤的挤压影响可忽略不予考虑，小于径时，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；生桩身倾斜或浮桩，应考虑跳打或变换打桩顺序；自中间向两个自中间向两个方向打：方向打：适宜大面积的桩适宜大面积的桩群；群；自中间向四周自中间向四周打：打：适宜大面积的桩群。适宜大面积的桩群。2.1 2.1 锤击法锤击法注意：注意：对标高不一的桩应遵循对标高不一的桩应遵循“先深后浅先深后浅”的原则的原则 ；对不；对不同规格的桩，应遵循同规格的桩，应遵循“先大后小、先长后短先大后小、先长后短”的原则。的原则。点击动画点击动画锤击法沉桩锤击法沉桩2.1.5 打桩方法打桩方法 桩插入土中时的桩插入土中时的垂直度偏差不超过垂直度偏差不超过0.5%，固定桩锤和固定桩锤和桩帽桩帽,使桩、桩帽、桩锤在使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。，确保桩能垂直下沉。开始沉桩应开始沉桩应起锤轻压起锤轻压并并轻击数锤轻击数锤，观察桩身、桩架、，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，始可转入正桩锤等垂直一致，始可转入正常施打。常施打。打桩过程中，如遇打桩过程中，如遇桩桩身倾斜、桩位位移、贯入度剧身倾斜、桩位位移、贯入度剧变、桩顶或桩身严重裂缝或破变、桩顶或桩身严重裂缝或破碎碎等异常情况，等异常情况，应应暂停打桩暂停打桩，处置后再行施工处置后再行施工。桩桩身身定定位位 采用采用送桩法送桩法将桩顶标高低于地面的桩送入将桩顶标高低于地面的桩送入土中时，桩与送桩杆应在土中时，桩与送桩杆应在同一轴线上同一轴线上，拔出送桩杆，拔出送桩杆后，后，桩孔应及时回填桩孔应及时回填。安装送桩杆安装送桩杆 送桩施打送桩施打 桩已打入地面桩已打入地面以下以下2.1.6 多节桩的接桩多节桩的接桩 常用接桩方法有常用接桩方法有焊接、法兰连接焊接、法兰连接或或硫磺胶泥锚接硫磺胶泥锚接。前二。前二种方法适用于各类土层，后一种适用于软土层。种方法适用于各类土层，后一种适用于软土层。焊接接桩：焊接接桩：钢板宜用低碳钢，焊条宜用钢板宜用低碳钢，焊条宜用E43，先四角点焊固定，再对称焊，先四角点焊固定，再对称焊接；接；法兰接桩：法兰接桩：钢板和螺栓亦宜用低碳钢并紧固牢靠；钢板和螺栓亦宜用低碳钢并紧固牢靠；硫磺硫磺胶泥锚接桩胶泥锚接桩的硫磺胶泥配合比应通过试验确定。的硫磺胶泥配合比应通过试验确定。焊接接桩焊接接桩2.2 静力压桩静力压桩 静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中无振动、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，但存在无噪音，但存在挤土效应挤土效应。适用于软弱土层和邻近有怕振动。适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。当存在厚度大于的建（构）筑物的情况。当存在厚度大于2m的中密砂夹层时，的中密砂夹层时，不宜采用静力压桩。不宜采用静力压桩。静力压桩机静力压桩机有有机械式机械式和和液压液压式式之分，目前使之分，目前使用的多为用的多为液压式液压式静力压桩机静力压桩机，压，压力可达力可达7000kN。静力压桩多采用静力压桩多采用分段预制、分段预制、分节压入、逐段接长分节压入、逐段接长。当下节。当下节桩压入土中后桩压入土中后上端距地面上端距地面0.81m时接长上节桩，继续压时接长上节桩，继续压入。每根桩的压入、接长应连入。每根桩的压入、接长应连续。续。初压时如桩身发生较大初压时如桩身发生较大移位、倾斜，压入过程中桩移位、倾斜，压入过程中桩身突然下沉或倾斜，桩顶砼身突然下沉或倾斜，桩顶砼破坏或压桩阻力剧变时，应破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。暂停压桩，及时研究处理。静力压桩的分节压入、接长静力压桩的分节压入、接长静力压桩施工现场静力压桩施工现场共共3232页页 第第2121页页桩桩机机就就位位吊吊起起管管桩桩静力压桩静力压桩GZY700D全液压全液压高效静力压桩机高效静力压桩机点击动画点击动画静力压桩静力压桩2.3 振动沉桩振动沉桩 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，振动锤产生的连接的桩帽或液压夹桩器内夹紧，振动锤产生的激振力激振力通过桩通过桩身身带动土体振动带动土体振动，使土颗粒间的摩擦力大大减小，桩在自重和，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、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。效率较高。适用于适用于沉钢沉钢板桩、钢管桩板桩、钢管桩及及长度在长度在15m内的内的细长钢筋砼预制细长钢筋砼预制桩桩，在砂土中效，在砂土中效率最高，粘土中率最高，粘土中略差。略差。DZM100液压振动锤液压振动锤二二台台桩桩锤锤联联动动打打钢钢管管桩桩DZJ135振动桩锤振动桩锤白白马马河河特特大大桥桥振振动动沉沉桩桩世界最大的液压振动锤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。最大的于世界领先地位。最大的APE600型振动锤偏心力矩为型振动锤偏心力矩为230kg.m，激振力为激振力为4830KN。APE600型振动锤型振动锤 APE600锤构锤构造造APE600型振动锤型振动锤4台联动在台联动在美国奥克兰美国奥克兰-旧金山大桥沉桩施旧金山大桥沉桩施工工2.4 射水沉桩射水沉桩 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，一般以卵石层或坚硬土层中，一般以射水为主射水为主，锤击锤击或或振动为辅振动为辅；在粉质粘土或粘土中，一般以在粉质粘土或粘土中，一般以锤击锤击或或振动为主振动为主，射水为辅射水为辅，并并控制射水时间和水量控制射水时间和水量。水压与流量根据地质条件、沉桩机。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。施工前经过试桩选定。下沉空心桩，一般用下沉空心桩，一般用单管桩内射水单管桩内射水，当下沉较深或土，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，将层较密实，可用锤击或振动配合射水；下沉实心桩，将射射水管对称装在桩身两侧水管对称装在桩身两侧，并可沿桩身上下自由移动，以便，并可沿桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。在任何高度上射水冲土。吊插桩时要注意及时引送射水胶管，防止拉断或脱落；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。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（下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击。沉至一定深度（810m）已）已能保持桩身垂直度后，可逐步加大水压和锤的冲击动能。能保持桩身垂直度后，可逐步加大水压和锤的冲击动能。注意注意：不论采取何种射水施工方法，在不论采取何种射水施工方法，在沉至距设计标沉至距设计标高高1-1.5m时，应停止射水时，应停止射水，拔出射水管，用锤击或拔出射水管，用锤击或振动沉桩至设计深度，以保证桩的承载力。振动沉桩至设计深度，以保证桩的承载力。射水沉桩施工要点射水沉桩施工要点2.5 水中沉桩水中沉桩 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，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：可采用：先筑围堰后沉桩法：先筑围堰后沉桩法：临近河岸、水不深的桩可临近河岸、水不深的桩可采用。采用。先沉桩后筑围堰法：先沉桩后筑围堰法：适用较深水中沉桩。适用较深水中沉桩。先沉桩后吊放钢吊箱围堰先沉桩后吊放钢吊箱围堰 先沉桩后筑钢板桩围先沉桩后筑钢板桩围堰堰 在较深较宽的在较深较宽的江面上使用专用沉江面上使用专用沉桩船进行水中沉桩。桩船进行水中沉桩。沉桩船沉桩沉桩船沉桩金金塘塘大大桥桥钢钢管管桩桩沉沉桩桩施施工工多多功功能能打打桩桩船船 用吊箱围堰施工水中桩基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作平台,进行沉桩施工和承台砼浇筑。其施工程序是：进行沉桩施工和承台砼浇筑。其施工程序是：近岸边水上拼近岸边水上拼装吊箱围堰装吊箱围堰吊箱吊箱围堰水上浮运围堰水上浮运下下沉沉插打外围堰定插打外围堰定位桩位桩固定吊箱围固定吊箱围堰堰插打桩基插打桩基灌灌注水下封底砼注水下封底砼抽抽水并拆除送桩水并拆除送桩灌灌注承台砼注承台砼灌注墩灌注墩身砼身砼3 预制桩的沉桩质量控制预制桩的沉桩质量控制 桩的垂直偏差应控制在桩的垂直偏差应控制在1%以内，平面位置的偏差，以内，平面位置的偏差，单排桩不大于单排桩不大于100mm，多排桩为，多排桩为1/21个桩的直径或边长。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，以承受轴向荷载的磨擦桩的入土深度控制，以标高为主标高为主，贯入度为参考贯入度为参考；按标高控制的桩，桩顶标高的允许误差为；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端承桩的入土深度以最后贯入度控制为主最后贯入度控制为主，标高作为参标高作为参考考。如遇桩顶位移或上升涌起、桩身倾斜、桩头击碎严重、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，应桩身断裂、沉桩达不到设计标高等严重情况时，应暂停施工暂停施工，采取相应措施处理后方可继续施打。采取相应措施处理后方可继续施打。4 预制桩头的截桩预制桩头的截桩 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。内。截桩施工应防止对桩身的过大震动和破坏。预应力管桩预应力管桩加焊锚固钢筋加焊锚固钢筋截桩作业中截桩作业中 截桩后截桩后浇注砼垫层浇注砼垫层点击点击截桩录像截桩录像第第5 5讲讲 砼预制桩施工砼预制桩施工砼灌注桩施工砼灌注桩施工 1 干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩 2 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩 3 沉管灌注桩沉管灌注桩 4 人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩 5 钢筋笼吊放钢筋笼吊放 6 桩基检测桩基检测*砼灌注桩的施工特点砼灌注桩的施工特点 灌注桩直接在灌注桩直接在桩位上成孔桩位上成孔，然后在孔内灌注砼而成。，然后在孔内灌注砼而成。该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。施工后需施工后需要一定的要一定的养护期，养护期，不能立即不能立即 承受荷载承受荷载1 干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩 适用于成孔深度内无地下水适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度勿需护壁，成孔深度820m、成孔直径成孔直径300600mm，不宜，不宜用于地下水位以下的各类土及用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用淤泥质土。常用螺旋钻机成孔螺旋钻机成孔，亦可用洛阳铲成孔。亦可用洛阳铲成孔。成孔原理：成孔原理：电动机带动电动机带动钻钻杆转动杆转动，使螺旋叶片，使螺旋叶片旋转削土旋转削土，土随螺旋叶片上升排出孔外。土随螺旋叶片上升排出孔外。第第6 6讲讲 砼灌注桩施工砼灌注桩施工1.1 孔底清理孔底清理 钻至设计深度后进行孔底清理，方法是钻至设计深度后进行孔底清理，方法是只钻只钻不进、空转清土、提钻卸土不进、空转清土、提钻卸土。可在钻杆上换装可在钻杆上换装扩孔刀片扩孔刀片，扩底直径为桩身，扩底直径为桩身直径的直径的2.53.5倍，在设计要求位置形成倍，在设计要求位置形成葫芦桩葫芦桩或或扩底桩扩底桩。孔底虚土厚度：孔底虚土厚度：磨擦力为主的桩不大磨擦力为主的桩不大于于300mm，端承力为主的桩不大于，端承力为主的桩不大于100mm；1.2 桩身或桩底扩孔桩身或桩底扩孔 钢筋笼宜一次绑好，吊入孔内时钢筋笼宜一次绑好，吊入孔内时注意勿碰孔壁，钢筋骨架过长时，可注意勿碰孔壁，钢筋骨架过长时，可分段吊放，逐段焊接。砼应分层连续分段吊放，逐段焊接。砼应分层连续浇筑，分层厚度不大于浇筑，分层厚度不大于1.5m。1.3 施工要点施工要点长长螺螺旋旋钻钻机机成成孔孔施施工工 长长螺螺旋旋钻钻机机钻钻头头长长螺螺旋旋钻钻机机成成孔孔近近景景点击动画点击动画螺旋钻成孔螺旋钻成孔2 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔是用泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁泥浆保护孔壁、防止塌孔和排出土渣、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土质和地下水位高低都适用。多用于含水量高而成孔，不同土质和地下水位高低都适用。多用于含水量高的软土地区。的软土地区。成孔机械有成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回等，其中以回转钻机应用最多。转钻机应用最多。回转钻机是由动力装置带动有钻头的钻杆转动，由回转钻机是由动力装置带动有钻头的钻杆转动，由钻头切钻头切削土壤削土壤。切削形成的。切削形成的土渣土渣，通过，通过泥浆循环排出桩孔泥浆循环排出桩孔。根据泥浆。根据泥浆循环方式的不同，分为循环方式的不同，分为正循环回转钻机正循环回转钻机和和反循环回转钻机反循环回转钻机。2.1 成孔机械及工艺成孔机械及工艺2.1.1 回转钻机成孔回转钻机成孔正循环回转钻机正循环回转钻机成孔时成孔时泥浆由钻杆内部注泥浆由钻杆内部注入入,从钻杆底部喷出从钻杆底部喷出，携带钻，携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。此进行循环。步步履履式式正正反反循循环环冲冲击击钻钻机机点击动画点击动画正循环成孔正循环成孔共共4141页页 第第6 6页页反循环回转钻机反循环回转钻机成孔时成孔时泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔钻孔，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。流的速度较高，排放土渣的能力强。GW-40型型全液压钻机全液压钻机GW-35B型钻机型钻机FGZ反循环反循环回转钻机回转钻机点击动画点击动画反循环成孔反循环成孔共共4141页页 第第7 7页页2.1.2 潜水钻机成孔潜水钻机成孔 潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和潜水钻机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钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以地下水位以下下进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。将钻下的土渣排出孔外。KQ系列潜水工程钻孔机系列潜水工程钻孔机共共4141页页 第第8 8页页2.1.3 冲击钻成孔冲击钻成孔 冲击钻主要用于在岩土层中成孔，冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以以自由下落的冲击力来破碎岩层自由下落的冲击力来破碎岩层，然，然后用后用掏渣筒掏渣筒来掏取孔内的渣浆。来掏取孔内的渣浆。冲击钻成孔作业冲击钻成孔作业冲冲击击锥锥 掏掏碴碴筒筒共共4141页页 第第9 9页页2.2.1 泥浆的作用泥浆的作用 泥浆具有泥浆具有保护孔壁保护孔壁、防止塌孔防止塌孔、排出土渣排出土渣及及冷却与润滑冷却与润滑钻头钻头的作用。钻进中，护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边的作用。钻进中，护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出携带土屑的泥浆；当钻孔达到规定深度后，排出携带土屑的泥浆；当钻孔达到规定深度后，运用泥浆循运用泥浆循环进行孔底清渣环进行孔底清渣。2.2 护壁泥浆护壁泥浆 2.2.2 泥浆的组成泥浆的组成 是由高塑性粘土或膨润土和水是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，也可掺入拌合的混合物，也可掺入加重剂、加重剂、分散剂、增粘剂分散剂、增粘剂及及堵漏剂堵漏剂等掺合剂。等掺合剂。泥浆一般在现场制备，有些粘性土泥浆一般在现场制备，有些粘性土在钻进过程中可形成适合护壁的浆在钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，即液，则可利用其作为护壁泥浆，即“自造泥浆自造泥浆”。泥浆池泥浆池共共4141页页 第第1010页页2.3 施工程序及方法施工程序及方法 2.3.1 埋设钢护筒埋设钢护筒 在杂填土或松软土层中钻孔时，在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒，以起应在桩位处埋设钢护筒，以起定位、定位、保护孔口、维持水头保护孔口、维持水头等作用。其内径等作用。其内径应比钻头大应比钻头大100mm，埋入土中不少，埋入土中不少于于1m。2.3.2 泥浆注入泥浆注入 粘土中可采用粘土中可采用清水钻进、自造泥清水钻进、自造泥浆护壁浆护壁；砂土中钻进则应注入；砂土中钻进则应注入制备制备泥浆泥浆，注入泥浆密度控制在，注入泥浆密度控制在1.1左右，左右，排出泥浆密度宜为排出泥浆密度宜为1.21.4。钻进过。钻进过程中，应保持护筒内程中，应保持护筒内泥浆水位高于泥浆水位高于地下水位地下水位。插打钢护筒插打钢护筒共共4141页页 第第1111页页 2.3.3 第一次清孔：第一次清孔：钻孔达到设计标高后应进行清孔。钻孔达到设计标高后应进行清孔。以原土造浆的钻孔可用以原土造浆的钻孔可用“射水法射水法”，即，即钻杆只转不进钻杆只转不进（空转），（空转），待泥浆密度降至待泥浆密度降至1.1左右；注入制备泥浆的钻孔则应采用左右；注入制备泥浆的钻孔则应采用“换换浆法浆法”清孔，至换出的清孔，至换出的泥浆密度小于泥浆密度小于1.15时方为合格。时方为合格。2.3.5 第二次清孔：第二次清孔：在钢筋笼在钢筋笼和导管安放后、水下砼浇灌前进行，在和导管安放后、水下砼浇灌前进行，在导管顶部安放导管顶部安放泵泵及及皮笼皮笼，用泵将泥浆压，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉置换沉渣渣。第二次清孔标准是：孔深达到设计。第二次清孔标准是：孔深达到设计要求，沉渣厚度在要求，沉渣厚度在100mm以内。以内。2.3.4 吊放钢筋笼及导管吊放钢筋笼及导管共共4141页页 第第1212页页 2.3.6 水下浇灌砼水下浇灌砼1 安放导管安放导管 2 导管就位导管就位 3 料斗贮料料斗贮料 4 连续浇注连续浇注 5 提升导管提升导管泥浆护壁泥浆护壁成孔的缺成孔的缺点：点：施工施工现场环境现场环境污染严重污染严重共共4141页页 第第1313页页2.4 钻孔灌注桩常见问题的处置钻孔灌注桩常见问题的处置 钻进过程中如发现排出的泥浆中不断钻进过程中如发现排出的泥浆中不断出现气泡出现气泡或泥浆或泥浆液面突然下降液面突然下降，这表示有，这表示有孔壁坍陷孔壁坍陷迹象。迹象。预防及处理措施：预防及处理措施：护筒周围用粘土填封密实，护筒周围用粘土填封密实，钻进过程中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；钻进过程中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土层时适当遇流砂、松散土层时适当加大泥浆比重加大泥浆比重，控制钻进控制钻进速度速度和和空转时间空转时间；孔壁坍陷时应保持孔内泥浆液位；孔壁坍陷时应保持孔内泥浆液位并加大泥浆比重以稳孔护壁。并加大泥浆比重以稳孔护壁。如孔坍陷严重，应提如孔坍陷严重，应提出钻具立即回填粘土，待孔壁稳定后再钻。出钻具立即回填粘土，待孔壁稳定后再钻。2.4.1 孔壁塌陷孔壁塌陷共共4141页页 第第1414页页2.4.1 钻孔偏斜钻孔偏斜 钻进过程中钻进过程中钻杆不垂直钻杆不垂直、土层软硬不均土层软硬不均或或碰到孤石碰到孤石都会都会引起引起钻孔偏斜钻孔偏斜；预防措施是钻机安装时对导架进行水平和垂；预防措施是钻机安装时对导架进行水平和垂直校正，发现直校正，发现钻杆弯曲时应及时更换钻杆弯曲时应及时更换，遇软硬土层应，遇软硬土层应低速钻低速钻进进；出现钻杆偏斜时可提起钻头，上下；出现钻杆偏斜时可提起钻头，上下反复扫钻反复扫钻几次。如纠几次。如纠正无效，应于正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，稳定后以上，稳定后再重新钻进。再重新钻进。回回转转钻钻机机的的钻钻头头共共4141页页 第第1515页页扩扩底底灌灌注注桩桩设设备备3 沉管灌注桩沉管灌注桩 沉管灌注桩是利用沉管灌注桩是利用锤击打桩法锤击打桩法或或振动沉管法振动沉管法将带有钢筋将带有钢筋砼桩靴砼桩靴(或活辨式桩尖或活辨式桩尖)的钢桩管沉入土中，然后的钢桩管沉入土中，然后边拔管边灌边拔管边灌注砼注砼而成。而成。用锤击沉桩用锤击沉桩设备沉管时设备沉管时称为称为“锤击锤击沉管灌注桩沉管灌注桩”利用激振利用激振器的振动器的振动沉管时，沉管时，称为称为“振振动沉管灌动沉管灌注桩注桩”共共4141页页 第第1616页页 立管立管对准桩位套入桩靴、压入土对准桩位套入桩靴、压入土中中检查检查低锤轻击低锤轻击检查有无偏移检查有无偏移正常施打至设计标高正常施打至设计标高第一次浇灌砼第一次浇灌砼边拔管、边锤击、边继续浇灌砼边拔管、边锤击、边继续浇灌砼安放安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。3.1.1 施工程序施工程序3.1 锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩砼预制桩靴砼预制桩靴点击动画点击动画锤击沉管锤击沉管共共4141页页 第第1717页页3.1.2 就位就位 用桩架吊起桩管，用桩架吊起桩管，关闭桩关闭桩尖活瓣尖活瓣或对准预设在桩位处的或对准预设在桩位处的预制砼桩靴，预制砼桩靴，套入桩靴套入桩靴。然后。然后缓缓放下套管，压进土中。缓缓放下套管，压进土中。桩管上端扣上桩帽，检查桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在桩管与桩锤是否在同一垂直线同一垂直线上，桩管偏斜不大于上，桩管偏斜不大于0.5%时，时，即可起锤沉管。即可起锤沉管。先低锤轻击先低锤轻击，观察如观察如无偏移方可正常施打无偏移方可正常施打，直至符合设计要求的直至符合设计要求的贯入度贯入度或或标高标高。3.1.3 沉管沉管关关闭闭桩桩管管活活瓣瓣桩桩尖尖 桩桩管管套套入入砼砼桩桩靴靴共共4141页页 第第1818页页3.1.4 砼浇灌砼浇灌 检查桩管内有无泥浆或水进入，即可灌注砼。第一次浇检查桩管内有无泥浆或水进入，即可灌注砼。第一次浇灌砼时桩管内应灌砼时桩管内应尽量灌满尽量灌满，拔管过程中应向桩管内继续浇灌，拔管过程中应向桩管内继续浇灌砼，并使砼，并使桩管内砼保持略高于地面桩管内砼保持略高于地面。3.1.5 拔管拔管 在砼灌满桩管后，拔管即可进行。在砼灌满桩管后，拔管即可进行。一边拔管、一边锤击一边拔管、一边锤击，拔管的速度要均匀，一般土层以拔管的速度要均匀，一般土层以1m/min为宜，软弱土层以为宜，软弱土层以0.30.8 m/min为宜。为宜。倒打拔管倒打拔管的速度，单动汽锤不得少于的速度，单动汽锤不得少于50次次/min，自由落锤不少于，自由落锤不少于40次次/min。在管底未拔至桩顶设。在管底未拔至桩顶设计标高时，计标高时，倒打倒打和和轻击轻击不得中断。不得中断。共共4141页页 第第1919页页 跳打法跳打法 桩的桩的中心距小于中心距小于4倍桩管外径倍桩管外径或或小于小于2m时，均应跳打。时，均应跳打。中间空出的桩，须待中间空出的桩，须待邻桩砼达到设计强度的邻桩砼达到设计强度的50%后方可施打。后方可施打。为提高桩的质量和承载能力，可采用复打来扩大灌注桩为提高桩的质量和承载能力，可采用复打来扩大灌注桩的桩径。方法是：在第一次浇筑砼完毕、拔出桩管，消除管的桩径。方法是：在第一次浇筑砼完毕、拔出桩管，消除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再设外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再设预预制桩靴制桩靴或或合好合好S S桩尖活瓣桩尖活瓣，第二次复打沉入桩管，使，第二次复打沉入桩管，使未凝固未凝固的砼向四周挤压扩大桩径的砼向四周挤压扩大桩径，然后再浇筑第二次砼。，然后再浇筑第二次砼。复打法复打法点击动画点击动画复打法沉桩复打法沉桩 锤击沉管灌注桩的特殊施工方法有锤击沉管灌注桩的特殊施工方法有跳打法跳打法、复打法复打法。共共4141页页 第第2020页页3.1.6 特殊施工方法特殊施工方法3.2 振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩 振动沉管采用振动锤或振动冲击锤沉管，利用桩机强迫振动沉管采用振动锤或振动冲击锤沉管，利用桩机强迫振动频率与土的自振频率相同时产生的振动频率与土的自振频率相同时产生的共振共振而沉管。而沉管。沉桩前，沉桩前，将桩管下端将桩管下端活瓣合拢活瓣合拢或或套入桩靴套入桩靴，对准桩位，徐徐，对准桩位，徐徐 放下桩管压入土中，勿使偏斜，即可开动激放下桩管压入土中，勿使偏斜，即可开动激 振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减 小，同时利用振动锤自重在桩管上加压，桩小，同时利用振动锤自重在桩管上加压，桩 管即能沉入土中。管即能沉入土中。振动沉管灌注桩可采用振动沉管灌注桩可采用单打法单打法、反反插法插法和和复打法复打法施工。施工。点击动画点击动画振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩共共4141页页 第第2121页页 在沉入土中的桩管内灌满砼，开动激振器振动在沉入土中的桩管内灌满砼，开动激振器振动510s后后开始拔管，边振边拔；每拔开始拔管，边振边拔；每拔0.51m，停拔振动，停拔振动510s，如，如此反复，直到桩管全部拔出。一般土层内拔管速度宜为此反复，直到桩管全部拔出。一般土层内拔管速度宜为1.21.5m/min，在软弱土层中宜为，在软弱土层中宜为0.60.8m/min。3.2.1 单打法单打法 在桩管内灌满砼后，先振动再开始拔管，每次拔管高度在桩管内灌满砼后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.51.0m，向下反插深度，向下反插深度0.30.5m。如此反复进行，直至。如此反复进行，直至桩管全部拔出地面。桩管全部拔出地面。反插法能增大桩的截面，提高桩的承载反插法能增大桩的截面，提高桩的承载能力，适宜在较差的软土地基上应用。能力，适宜在较差的