桩基础施工技术.pdf

Happy d ay桩基础施工技术桩基础的概念竖直或微倾斜的基础构件，横截面尺寸比长度小得多。工作原理设置于岩土中的桩通过桩侧摩阻力和桩端阻力将荷载传 递到地基或通过桩身将横向荷载传给侧向土体优先考虑桩基础作为深基础的条件：1）荷载大，地基上部土层软弱，持力层位置较深；2）河床冲刷严重，河道不稳或冲刷深度不易计算准确;3）地基计算沉降过大，或结构不均匀沉降敏感；4）施工水位或地下水位较高桩的分类分类依据：功能、荷载传递机理、材料、施工方法等。“木桩按材料分 钢桩.钢筋混凝土桩端承桩抗压桩 I摩擦桩按受力 I培城 J抗浮桩情况分5抗拔桩 t塔基桩:抗横向推力桩深基坑支护桩I抗滑桩按施工方法分预制桩：主要指预制钢筋混凝土桩。通过锤击、静压或振动等方法沉入 地基内到达所需的深度，形成桩基础。适用条件桩径小（一般直径在0.6m以下），地基土质为砂性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵砾石的土层。灌注桩：在施工现场的桩位上，通过机械钻孔或人工挖掘等方法形成桩 孔，然后在孔内下入钢筋笼，灌注混凝土，形成钢筋混凝土 灌注桩。适用条件桩径桩长变化范围大，适用于各种土层和岩层。应用广。预制桩普通钢筋混凝土预制桩 预应力钢筋混凝土预制桩按施工方法分螺旋钻孔灌注桩机动洛阳铲成孔灌注桩人工挖孔灌注桩右午挤土灌注桩4潜水电钻成孔灌注桩正循环钻孔灌注桩 反循环钻孔灌注桩 套管护壁成孔灌注桩部分挤土灌注桩冲击成孔灌注桩 组合桩I技,涉日位 沉管灌注桩 挤土濯汪桩J夯扩灌注桩 I干振灌注桩桩型与成桩工艺选择1）建筑物的性质与荷载2）工程地质水文地质条件3）施工环境条件因素4）材料供应与施工技术条件5）经济指标和施工工期影响桩型因素1）重要建筑物及对不均匀沉降敏感的建筑物，选择成桩质量稳定 性好的桩型2）荷载大的高重建筑物，首先要选择单桩承载力足够大的桩型3）地震设防区或受其他动荷载的桩基，在能满足竖向承载力的同 时又有利于提高横向承载力的桩4）当坚实持力层埋深较浅时，应优先采用端承桩，包括扩底桩，当坚实持力层埋深深时，则应根据单桩承载力的要求，选择合 适的长径比15）土层有可液化或震沉特性时，应考虑其产生的负摩擦力使桩嵌 入稳定土层中一定深度7 1 2影响施工方法因素!73地下水位与地下水补给条件是选择桩的施工方法的主要因素施工场地距相邻建筑物、道路等很近时，采用挤土桩，应采用 有效措施防止邻近建筑及设施的破坏施工场地面积小，不能采用沉淀方法处理泥浆时，尽可能不采 用泥浆护壁法施工选择成桩方法时，还须考虑设备进出场和成孔成桩过程中所需 空间尺寸与建筑物的净距等的要求选择成桩方法时不要盲目追求先进性而忽视现实可靠性桩型与施工方法选择原则综合经济效益好，满足施工工期钻孔灌注桩的施工本章的主要内容:1、概述“灌注桩的定义 灌注桩的类型 灌注桩的施工程序J灌注桩的优缺点正循环回转钻进 反循环钻进2、灌注桩的成孔方法 振动钻进螺旋钻进I冲抓锥钻进3、灌注桩的施工程序、灌注桩基本概念1、灌注桩的定义灌注桩是在设计的桩位使用机械或人工按要求成孔，然后在孔内下入 钢筋骨架等，灌入混凝土而成桩，属就地成桩。2、灌注桩施工的发展与应用1）发展早期灌注桩施工，采用人工开挖井孔，这种开挖工作一般用木挡板或钢 圈作支撑，并随开挖进展而支设，用这种方式挖孔筑桩，除了费时外，当桩 穿过含的粘土时会遇到一些重大的施工问题。1940年以后，大型桩机出现，机械成孔穿过软土而到第一个能胜任的 持力层。随着车装式和起重机式钻机和开挖机具的发展，施工周期缩短，成本降低。几乎完全代代替了人工操作。（除遇到硬岩和灌注前清理井底 与侧壁外）2）应用工业与民用建筑：桩基础、基坑支护（护坡桩）铁路、公路路基，桥基、立父桥基础重型设施、设备基础滑坡防治：抗滑桩大型塔基水上建筑基础3、灌注桩类型XX普通摩擦桩XX按作用 机理分11)2)3)4)(5)摩擦桩端承桩 端承一摩擦桩摩擦一端承桩 嵌岩桩扩底摩擦桩XXXxCT普通端承桩XXXxC扩底端承桩r螺旋钻孔灌注桩 r干法作业W人工挖孔灌注桩 冲抓成孔灌注桩 i扩底灌注桩r非挤土灌注布泥浆护壁正、反循环回转钻孔灌注桩 潜水钻成孔灌注桩 旋挖成孔灌注桩冲抓成孔灌注桩按施工 方法分套管护壁全套管施工法（贝诺特灌注桩）挤土灌注桩/冲击成孔灌注桩沉管灌注桩夯扩灌注桩桩端、桩侧压浆钻孔灌注桩旋转挤压灌注桩锥形灌注桩挤扩支盘灌注桩普通桩：基础桩抗震桩r直桩按桩的工J 作特性分护坡桩抗拔桩 按桩的垂 直度分单向斜桩、多向斜桩岩石锚桩I树根桩4、钻孔灌注桩的功能特点1）适应性广2）单桩承载力大3）建造费用较低4）抗震性能好5）施工中噪音小、公害少5、钻孔灌注桩施工缺点1）成桩受天气影响2）某些地层若不能控制流失、塌孔成桩困难3）检验手段不够完善5、灌注桩的构造1）混凝土标号混凝土标号不得低于C15,水下灌注混凝土不得低于C20,预制桩尖不得 低于C30 o2）配筋主筋受水平力的桩不得少于8010；抗压桩、抗拔桩不宜少于6010。纵向主筋均匀布置，其净距不应小于60mm,尽量减少接头。箍筋06082OO_300mm,宜采用螺旋式箍筋；受水平力较大或抗震桩，桩顶35d范围内箍筋应适当加密。加劲箍筋（又称架立筋）钢筋笼长度大于4m,应每隔2m左右设一道012018的加劲箍筋。主筋保护层不应小于35mm，水下灌注不应小于50mm。二、灌注桩施工钻进方法（岩土工程施工钻进方法）1、简介工程施工钻的产生与发展起源矿山竖井米矿爆破供水井及其它工程技术孔特点深度浅口 径大发展简况1）荷兰1927年米用回转法施工孔径2m以上。2）英格索兰公司1930年采用大口径钢粒钻进工程孔。（U.S.）3）1941年前苏联采用转盘钻施工大口径孔，研制出5.5m口径钻机。4）德国、法国19世纪50年代制成泵吸反循环钻机和贝诺特钻机。5）美国核试验施工450眼大口径井。（p48-96in,平均深500-1500ft）6）日本20世纪70年代引进并研制出数十种大口径钻机。现状-设备制造、施工方法和工艺多样化和专业化。是钻探技术的一个分支。世界主要基础设备制造商：德国宝峨、意大利土力、美国英格索兰、阿特拉 斯公司工程施工钻的应用大型建筑物基础工程施工厂1)2)3)4)5)6)7)钻孔灌注桩管桩：钢管桩、混凝土管桩地下连续墙锚桩沉管灌注桩复合地基基坑降水、支护1)2)已竣工程基础的注浆加固5 匚4)基础防渗：钻孔注浆加固基础裂隙的粘合：钻孔注浆堵塞粘合古建筑基础加固：注浆加固路基沉降：钻孔注浆充填加固11)2)3)各种工程技术孔4)5)6)7)采矿爆破、运输、通风、排水孔 钻井法开挖竖井地下核试验地震观测孔非开挖铺设管线沼气井、储藏室、化学冻结孔大型供水井大型灌注桩国内外工程施工钻孔的现状桩孔直径深度l微型桩S(p300mmv(p500800mms一般灌注桩S(p 10001500mm 川)15003000mmS 大型灌注桩 S(p40005000mmf 般 2030m承载层很深时6070m珪、+r正循环冲击法I反二?冲击反循环方法冲抓法 螺旋估法 潜水钻法长螺旋 短螺旋旋挖法 钻孔扩底法I人工挖孔法2、施工前的准备工作场地准备场地为早地时在设备进场前做到“三通一平”（通电、水、路，平整场地），清除地面杂物;在建筑物旧址或杂填土地区施工时，将浅埋旧基础、石块等挖除，松软场地夯打密实或换除软土;场地为浅水时，且米用筑岛方法，使施工场地高出水面0.51.0 米;场地为深水时，可搭水上工作平台或船上作业;查清现场是否有妨碍施工的地下埋设物、地下构筑物;检查测量资料，复核测量基线和基点，标定桩位和高程。护筒的作用Y控制桩位、导正钻具防止孔口孔壁坍塌提高孔内水头高度稳定孔壁护筒顶面可作为测量基准面增加孔壁的静水压力用于测量孔深、钢筋笼下放深:一度、碎面位置、导管埋深护筒内径大于钻头直径,有钻杆导向的正、反循环回转钻 宜大100mm,其它情况为200nl%深水处护筒内径宜大于400nlm护筒的要求护筒底端埋深：粘性土不小于 1.01.5m,砂土不小于1.5m 高出地下水位1.02.0米护筒埋置偏差不大于50顿厂（砖砌护筒）用于地下水位埋深大于1.5m且易于开挖的场地泥浆配制与循环处理保护孔壁悬浮并携带钻渣减小钻进阻力利用所钻地层的粘土，采用清水钻进自然造浆沉淀池：单个沉淀池的容积可用同时开动的泥 浆泵在沉淀时间的总排量来决定I用泥浆搅拌机，或投入粘土靠钻具的冲击、回转造浆泥浆池：泥浆池（沉淀池加贮浆池）的容积 不小于同时施工的桩孔容积的1.22.0倍泥浆的配制它浆循环系多正循环钻进因泵量小可采用小断面（300X250mm）沉淀时间由实验决 定。（一般为20分自然沉降化学净化出浆槽进浆槽K振动筛除0.5丽以、J上，旋流除砂器除0.5洞以下颗粒,机械净化制浆池钻孔3、钻进方法正循环回转钻进方法采用钻机回转装置通过钻杆带动钻头回转切削破碎 岩土；泥浆泵泵送的泥浆经过钻钻杆内腔输送致孔底，县浮并携带钻渣，再经钻杆与孔壁之间的间隙返回地面,实现排渣与护壁。1）成孔直径不宜大于1000mm,钻孔深度小于40m。_适用条件2）采用泥浆护壁、排渣3）适应地层：填土、粘土、粉土、淤泥、砂土、基岩及卵石（含量小于15%、粒 径小于10mm）o正循环存在的问题口径大时，泥浆上返速度低,水龙头排渣困难，岩土重复破碎现象严重,受泥浆泵排量限制。全孔正循环原理示意图1）钻机转速低、扭矩大（低速马达）通孔直径大移位搬迁方便（钻机、钻塔安装于车辆或平台上）2）泥浆泵离心泵-流量大、重量轻、价格便宜，流量随管道阻力的增加而减小 往复泵-可多台并联使用增大排量，泵量基本不随管道阻力而变化3）钻头全面钻进用钻头环状钻进用钻头扩底钻头鱼尾钻头，全面钻进用钻头笼式刮刀钻头 组合牙轮钻头内外压砂块式钢粒钻头1 牙轮取芯钻头环状钻进用钻头，硬质合金取芯钻头 I钢粒取芯钻头选用设计钻 头考虑因素扩底钻头适应地层特点；成孔直径 大；全孔钻进；要控制超 径；导向性能要好；加压 或减压要方便、可靠。适用条件0适用于钻进粘土和砂土层制作简单，与孔底接触而优点 积小，以较小的钻压便可获得较高的钻进效率缺点导向性差，遇局部阻力或 侧向挤压易偏斜鱼尾钻头X为克服这一缺点，可在 钻头翼板上加焊导向笼-笼式鱼尾钻头,笼式钻头适用条件粘土、粉砂土、中、粗砂和细砂四速大，俳电灯，田腰F 5-、优点 3钻头的定心作用，钻头工作平衡、摆动小（扩 孔率小，可减小的的灌注量），垂直精度高，破碎岩土效率高5筒 体推土 盘Iz内螺旋钻头,AWwt八角硬质合 金筒式钻头适用条件扇粘土层、砂卵砾石层占进速度快，导向性好。优点Q内螺旋可对土体进行破碎，增加环状间隙泥浆流速，排渣好。第四纪各类粘土层、砂土、砂族石层。占进速度快，导向性好，优点I排渣好。全面钻进用钢粒钻头钢板叠合式钢粒钻头，四分之三面积的圆钢板为钻头 工作唇面（厚50mm）,以压住孔底工作钢粒转动，按 钻头回转方向在一侧割出35导砂角，钻头体外加焊 周长300nl叭 厚20nmi的肋骨片，以防夹钻。内外压砂块式钢粒钻头，内外压砂块在平面上均 布，角度互相错开，外压砂块间焊加强筋板。底 面上压砂面积小，要求钻头轴向压力相对较小。1-内压砂块；2-加强筋板;3-外压砂块；4-外管；5-心管；6-钻杆接头钢板叠合式钢粒钻头：广西某队用该型钻头直径1200mm,钻压39.2KN,转速为23 42r/min,冲洗液量300L/min时，在IVVII砂岩中的小时进尺0.09m。内外压砂块式钢粒钻头：广东某队用这种钻头（直径1米），钻进抗压强度为U0.6Mpa 的花岗岩，平均每小时钻进1米。组合牙轮钻头适用条件 硬土、基岩或卵砾石层钻进效率图缺点的钻压，钻头价格较高双吸口牙轮钻头1-超前三牙轮；2-吸渣口；3-中心管；4-导管；5-正刀牙轮6-边刀牙轮7-刀盘扩底钻头作用：用于施工匕小、下大的异径扩 底灌注桩孔的“扩大头”孔段 适用条件：粘性土、砂土地层。一般 将孔径扩至原孔直径的2.53.5倍。环状钻进用钻头作用：进行环状取芯钻进。适用条件：硬地层和基岩。注：大口径取芯钻进的岩芯断取较困难,特别是在嵌岩桩取芯时钻进时，为了断 取岩芯，有时需加长进尺。4）钻具组合及特点灌注桩钻孔要求:口径大、深度浅钻孔弯曲 小。施工地层特点:变化大，经常是卵、砾石及 回填地层，软硬不均地层。对设备要求:回转扭矩大对钻具要求:导向性、刚性和稳定性均好岩心楔断器和楔断岩心原理5）钻进工艺参数特点。钻压：钻头作用于孔底岩石上的轴向压力广1）大口径基础工程施工钻孔，由于孔深浅，增加钻压很难实现。钻压J 2）在松散地层，实际钻压应保证冲洗液畅通、及时排渣。选择3）在基岩地层，通过配置加重钻铤或加重块来提高压力。4）一般为 10KN-25KN。钻进基岩时硬质合金钻头-400600N/颗钢粒钻头-钻头唇面上200300N/cm2牙轮钻头、翼状钻头-每厘米钻头直径300500N钻杆上导正器i-加重块组下导正器 牙轮钻头如果无法达到要求的钻压怎么办？分级扩孔钻进分级扩孔钻进在相同条件下可增大钻压，一般情况下，常以50洞作为级差；或以设备能力通过 计算以等切削量作为扩孔级差；-扩孔钻头直径；,D=驱 _ d 2 d前一级钻头直径；2 N兀 1 等切削面积 J扩孔注意事项1.扩孔钻头必须导向性好，以免孔斜；2.压力不宜过大，尽可能不通过钻杆加压（钻头配重加压）；3.转速宜低一点；4.泵量宜大，排渣干净；5.采用优质泥浆，钻具级配要好。