水利工程施工3

水利工程施工任课教师：唐会燕E_mail:tanlywork@163.com桩基础工程施工预制桩：在地面上预先制作好钢筋混凝土桩身，然后通过锤击、静压或振动等方法将预制桩沉入地基内到达的深度，形成桩基础。灌注桩：在施工现场的桩位上，通过机械钻凿或人工挖掘等方法形成桩孔，然后孔内放入钢筋笼，灌注混凝土，形成钢筋混凝土灌注桩。桩长桩径变化大，应用广。按桩的施工工艺分类振动沉桩预制桩10~13m（一）预制桩1、预制桩种类（1）钢筋混凝土桩（2）预应力钢筋混凝土桩（3）钢桩2、预制桩的施工工艺（1）锤击式（2）静压式（3）振动式在工厂（或者现场）预制成桩以后再运至现场，在设计桩位处以沉桩机械沉至地基土中设计深度的施工方法的桩（二）灌注桩在现场设计桩位处的地基岩土层中以机械或者人工成孔至设计深度，再吊放钢筋骨架、浇捣混凝土的施工方法的桩

特点：（1）沉管灌注桩（2）钻孔灌注桩（3）挖孔灌注桩适用于各种地基土，桩端可进入中、微风化岩层；桩径可较大，配筋量小；桩长可按要求确定；桩身质量相对较差。§2混凝土预制桩施工

钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。钢筋砼预制桩有实心桩和空心管桩两种。实心桩为便于制作多作成方形截面，边长一般为200mm～450mm。管桩是在工厂以离心法成型的空心圆柱，其断面直径一般为Ф400、Ф500等。单节桩的最大长度取决于打桩架的高度，一般不超过30m。如桩长超过30m，可将桩分节（段）制作，在打桩时采用接桩的方法接长。一、桩的制作、起吊、运输和堆放1、桩的制作

桩的预制，视具体情况而定。较长的桩，一般情况下在打桩现场附近设置露天预制厂进行预制。如果条件许可，也可以在打桩现场就地预制。较短的桩(10m以下)，多在预制厂预制，也可在现场预制。预制场地必须平整夯实，不应产生浸水湿陷和不均匀沉陷。

2、桩的的起吊吊、运运输和和堆放放钢筋砼砼预制制桩应应在桩桩身砼砼达到到设计计强度度等级级的70%后方可可起吊吊，达达到设设计强强度等等级的的100%后方能能运输输和打打桩。。如提提前起起吊，，必须须作强强度和和抗裂裂度验验算，，并采采取必必要措措施。。桩在起起吊搬搬运时时，必必须做做到平平稳，，避免免冲击击和振振动，，吊点点应同同时受受力，，且吊吊点位位置应应符合合设计计规定定。无吊环环且设设计又又未作作规定定时，，绑扎扎点的的数量量和位位置根根据桩桩长确确定，，并应应符合合起吊吊弯矩矩最小小的原原则。。吊点的的合理理位置置3、确定定打桩桩顺序序打桩顺顺序直直接影影响打打桩工工程质质量和和施工工进度度。确确定打打桩顺顺序时时应综综合考考虑桩桩的规规格、、桩的的密集集程度度、桩桩的入入土深深度和和桩架架在场场地内内的移移动方方便。。根据桩桩的密密集程程度，，打桩桩顺序序一般般分为为逐段段打设设、自自中部部向四四周打打设和和由中中间向向两侧侧打设设三种种。(a)逐排打打设；；(b)自中部部向四四周打打设；；(c)由中间间向两两侧打打设当桩较较密集集(桩距小小于4倍桩的的直径径)时，打打桩应应采用用自中中央向向两侧侧打或或自中中央向向四周周打的的打桩桩顺序序（图图b、c），避避免自自外向向里，，或从从周边边向中中间打打，以以免中中间土土体被被挤密密、桩桩难打打入，，或虽虽免强强打入入而使使邻桩桩侧移移或上上冒。。由一侧侧向单单一方方向进进行的的逐排排打法法(图a），桩架架单向移移动，打打桩效率率高，但但这种打打法易使使土壤向向一个方方向挤压压，地基基土挤压压不均匀匀，会导导致后打打的桩打打入深度度逐渐减减小，最最终将引引起建筑筑物不均均匀沉降降。因此此，这种种打桩顺顺序适用用于桩距距大于4倍桩径时时的打桩桩施工。。（此时时与打桩桩顺序无无关）。。根据基础础的设计计标高和和桩的规规格，宜宜按先深后浅浅、先大大后小、、先长后后短的顺序进进行打桩桩。三、打（（沉）桩桩施工打入桩也称称锤击沉桩桩，是钢筋筋砼预制桩桩最常用的的沉桩方法法。它是靠靠打桩机的的桩锤下落落到桩顶产产生的冲击击能而将桩桩沉入土中中的一种沉沉桩方法。。这种方法法施工速度度快，机械械化程度高高，适用范范围广，但但在施工时时极易产生生挤土、噪噪音和振动动现象。1、打桩机具具打桩用的机机具主要包包括桩锤、、桩架及动动力装置3部分。（1）桩锤可选选用落锤、、汽锤、柴柴油打桩锤锤和振动锤锤。落锤汽锤（2）桩架是支持持桩身和桩桩锤，在打打桩过程中中引导桩的的方向及维维持桩的稳稳定，并保保证桩锤沿沿着所要求求方向冲击击的设备。。履带式桩架架2、打桩（1）桩的打设设打桩机就位位时，桩架架应垂直平平稳，导杆杆中心线与与打桩方向向一致。桩开始打入入时，应控控制锤的落落距，采用用短距轻击击；待桩入入土一定深深度(1～2m)稳定以后，，再以规定定落距施打打。①打入预制桩桩－第一节节桩体②打入预制桩桩－电焊接接桩③打入预制桩桩－末节桩桩体打入预制桩桩——第一节桩体体打入预制桩桩－电焊接接桩打入预制桩桩——末节桩体（2）桩的施打打原则打桩宜重锤锤低击。开开始打入时时，采用小小落距，使使桩能正常常沉入土中中，当桩入入土一定深深度，桩尖尖不宜发生生偏移时,再适当增大大落距，正正常施打。。重锤低击击桩锤对桩桩头的冲击击小，回弹弹也小，因因而桩身反反弹小，桩桩头不宜损损坏。其大大部分能量量用以克服服桩身摩擦擦力和桩尖尖阻力，因因此桩能较较快地打入入土中。由由于重锤低低击的落距距小，因而而可提高锤锤击频率，，打桩速度度快，效率率高，对于于较密实的的土层，如如砂或粘土土，能较容容易穿过。。当采用落落锤或单动动汽锤时，，落距不宜宜大于1m，采用柴油油锤时，应应使桩锤跳跳动正常，，落距不超超过1.5m。其它沉桩方方法简介1、静力压桩桩静力压桩是是利用压桩桩机桩架自自重和配重重的静压力力将预制桩桩压入土中中的沉桩方方法。适用用于软土地地基中的沉沉桩施工。。这种方法法无噪音，，无振动，，对周围环环境和土层层的干扰影影响小，桩桩顶不易损损坏，不易易产生偏心心沉桩，节节约制桩材材料和降低低工程成本本，且能在在沉桩施工工中测定沉沉桩阻力，，应用较广广泛，尤其其适于在城城市内打桩桩施工。静力压压桩机机2、振动动沉桩桩振动沉沉桩即即采用用振动动锤进进行沉沉桩的的施工工方法法。振振动锤锤又称称激振振器。。它是是一个个箱体体，安安装在在桩头头，用用夹桩桩器将将桩与与振动动箱固固定。。在电机机的带带动下下，使使桩产产生垂垂直的的上下下振动动，桩桩及桩桩周土土体处处于强强迫振振动状状态，，使桩桩周土土体强强度显显著降降低和和桩尖尖处土土体挤挤开，，破坏坏了桩桩与土土体间间的粘粘结力力，使桩桩周土土体对对桩的的摩擦擦力和和桩尖尖处土土体抗抗力大大大减减小，，桩在在自重重和振振动力力的作作用下下克服服阻力力而逐逐渐沉沉入土土中。。振动沉沉桩机机是利利用机机械振振动力力使土土壤颗颗粒发发生位位移，，从而而减少少了土土壤壤与桩桩表面面间的的摩擦擦阻力力，使使桩在在自重重作用用下下下沉。。§3灌灌注注桩施施工灌注桩桩：直直接在在桩位位上用用机械械成孔孔或人人工挖挖孔，，在孔孔内安安放钢钢筋、、灌注注混凝凝土而而成型型的桩桩。与与预预制桩桩相比比，灌灌注桩桩具有有不受受地层层变化化限制制，不不需要要接桩桩和截截桩，，节约约钢材材、振振动小小、噪噪声小小等特特点。。灌灌注桩桩按成成孔方方法分分为泥泥浆护护壁成成孔灌灌注桩桩、沉沉管灌灌注桩桩、干干作业业钻孔孔灌注注桩、、人工工挖孔孔灌注注桩等等。一、、人人工工挖挖孔孔灌灌注注桩桩人工工挖挖孔孔灌灌注注桩桩是是指指桩桩孔孔采采用用人人工工挖挖掘掘方方法法成成孔孔，，然然后后安安放放钢钢筋筋笼笼，，灌灌注注砼砼而而成成的的桩桩基基。。人工工挖挖孔孔灌灌注注桩桩的的优优点点是是：：成成孔孔机机具具简简单单，，作作业业时时无无振振动动、、无无噪噪声声，，对对施施工工现现场场周周围围的的原原有有建建筑筑物物影影响响小小，，当当施施工工场场地地狭狭窄窄，，邻邻近近建建筑筑物物密密集集时时尤尤为为适适用用；；施施工工速速度度快快，，可可按按施施工工进进度度要要求求确确定定同同时时开开挖挖桩桩孔孔的的数数量量，，必必要要时时各各桩桩孔孔可可同同时时施施工工；；当当土土质质复复杂杂时时，，可可直直接接观观察察或或检检验验分分析析土土质质情情况况；；桩桩底底沉沉渣渣能能清清除除干干净净，，施施工工质质量量可可靠靠。。而而且且桩桩径径和和桩桩深深可可随随承承载载力力的的情情况况而而变变化化，，桩桩底底也也可可人人工工扩扩大大成成为为扩扩底底桩桩。。人工工挖挖孔孔灌灌注注桩桩的的桩桩身身直直径径由由于于施施工工操操作作的的要要求求，，不不宜宜小小于于800mm，一一般般为为800mm～2000mm。桩桩底底可可采采用用扩扩底底或或不不扩扩底底两两种种方方法法。。扩底底直直径径一一般般为为桩桩身身直直径径的的1.3倍～～2.5倍。采采用用现现浇浇钢钢筋筋砼砼护护壁壁时时，，人人工工挖挖孔孔桩桩的的构构造造如如图图所所示示。。护护壁壁厚厚度度一一般般为为D/10+5(cm)(其中中D为桩桩径径)，护护壁壁内内等等距距放放置置8根直径8mm～10mm的直钢筋，，插入下层层护壁内，，使上下层层护壁有钢钢筋拉结，，以避免护护壁出现流流砂、淤泥泥，造成护护壁因自重重而沉裂的的现象。人工挖孔桩桩构造图1—护壁；2—主筋；3—箍筋；4—地梁；5—桩帽人工挖孔桩桩施工应注注意安全事事项现场管理理人员应应向施工工人员仔仔细交待待挖孔桩桩处的地地质情况况和地下下水情况况，提出出可能出出现的问问题和应应急处理理措施。。要有充充分的思思想准备备和备有有充足的的应急措措施所用用的材料料、机械械。要制制定安全全措施，，并要经经常检查查和落实实。a）孔下作作业不得得超过2人，作业业时应戴戴安全帽帽、穿雨雨衣、雨雨裤及长长筒雨靴靴。孔下下作业人人员和孔孔上人员员要有联联络信号号。在孔孔周围地地面上不不得摆放放铁锤、、锄头、、石头和和铁棒等等坠落伤伤人的物物品。每每工作1h，井下人人员和地地面人员员进行交交换。基基础施工工中，作作周边防防护，局局部通道道口可布布设红色色警示灯灯；挖孔孔桩施工工在孔口口周围搭搭设钢管管架，解解决孔内内土石方方垂直运运输和孔孔口防护护问题、、施工间间隔用木木板封闭闭孔口，，避免安安全事故故发生。。人工挖孔孔桩施工工应注意意安全事事项b）井下人员员应注意意观察孔孔壁变化化情况。。如发现现塌落或或护壁裂裂纹现象象应及时时采取支支撑措施施。如有有险情，，应及时时发出联联络信号号，以便便迅速撤撤离。并并尽快采采取有效效措施排排除险情情。c)地面人员员应注意意孔下发发出的联联络信号号，反应应灵敏快快捷。经经常检查查支架、、滑轮、、绳索是是否牢固固。下吊吊时要挂挂牢，提提上来的的土石要要倒干净净，卸在在孔口2m以外。d)施工中抽抽水、照照明、通通风等所所配电气气设备应应一机一一闸一漏漏电保护护器，供供电线路路要用三三蕊橡皮皮线，电电线要架架空，不不得拖拽拽在地上上。并经经常检查查电线和和漏电保保护器是是否完好好。人工挖孔孔桩施工工应注意意安全事事项e）从孔中抽抽水时排排水口应应距孔口口5m以上，并并保证施施工现场场排水畅畅通。当天挖孔孔，当天天浇筑护护壁。人离开开施工现现场，要要把孔口口盖好，，必要时时要设立立明显警警戒标志志。f)由于土层层中可能能有腐烂烂物质或或邻域腐腐烂物质质产生的的气体逸逸散到孔孔中，因因此，要要预防孔孔内有害害气体的的侵害。。施工人人员和检检查人员员下孔前前10min把孔盖打打开，如如有异常常气味应应及时报报告有关关部门，，排除有有害气体体后方可可作业。。挖孔应应及时通通风，满满足新风风要求，，确保井井下作业业人员的的操作安安全。二、钻孔孔灌注桩桩干作业钻钻孔灌注注桩施工工过程如如图所示示：螺旋钻机机钻孔灌灌注桩施施工过程程示意图图(a)钻机进行行钻孔；；(b)放入钢筋筋骨架；；(c)浇筑混凝凝土1、干作业业钻孔灌灌注桩泥浆护壁壁成孔灌灌注桩是是指先用用钻孔机机械进行行钻孔，，在钻孔孔过程中中为了防防止孔壁壁坍塌，，向孔中中注入循循环泥浆浆(或注入清水造造成泥浆)保护孔壁，钻钻孔达到要求求深度后，进进行清孔，然然后安放钢筋筋骨架，进行行水下灌注砼砼而成的桩。。2、泥浆护壁钻钻（冲）孔桩桩(1)埋设护筒钻孔前，在现现场放线定位位，按桩位挖挖去桩孔表层层土，并埋设设护筒。护筒的作用是固定桩孔位位置，保护孔孔口，防止地地面水流入，，增加孔内水水压力，防止止塌孔，成孔孔时引导钻头头的方向。一般用3mm～5mm的钢板或预制制砼圈制成，，其内径应比比钻头直径大大100mm～200mm。安设护筒时时，其中心线线应与桩中心心线重合，偏偏差不大于50mm。护筒应设置置牢固，其顶顶面宜高出地地面0.4m～0.6m，它的入土深深度，在砂土土中不宜小于于1.5m，在粘土中不不小于1m，并应保持孔孔内泥浆液面面高出地下水水位1m以上。在护筒筒顶部还应开开设1个、2个溢浆口，便便于泥浆溢出出而流回泥浆浆池，进行回回收和循环。。护筒与坑壁壁之间的空隙隙应用粘土填填实，以防漏漏水。钻孔灌注桩护护筒埋设(2)泥浆制备泥浆是此种施施工方法不可可缺少的材料料，在成孔过过程中的作用是：护壁、携碴、、冷却和润滑滑，其中以护壁壁作用最为主主要。由于泥泥浆的密度比比水大，泥浆浆在孔内对孔孔壁就产生一一定的静水压压力，相当于于1种液体支撑，，可以稳定土土壁，防止塌塌孔。同时，，泥浆中胶质质颗粒在泥浆浆压力下，渗渗入孔壁表面面孔隙中，形形成一层透水水性很低的泥泥皮，避免孔孔内壁漏水并并保持孔内有有一定水压，，有助于维护护孔壁的稳定定。泥浆还具具有较高的粘粘性，通过循循环泥浆可将将切削破碎的的土石碴屑悬悬浮起来，随随同泥浆排出出孔外，起到到携碴、排土土的作用。此此外，由于泥泥浆循环作冲冲洗液，因而而对钻头有冷冷却和润滑作作用，减轻钻钻头的磨损。。(3)成孔泥浆护壁成孔孔灌注桩成孔孔方法有冲击击钻成孔法、、冲抓锥成孔孔法和潜水钻钻机成孔法3种。钻孔灌注桩—钻进施工(a)潜水钻机成孔孔潜水钻机钻孔孔示意图1－钻头；2－潜水钻机；；3－电缆；4－护筒；5－水管；6－滚轮（支点点）；7－钻杆；8－电缆盘；9－5KN卷扬机；10－10KN卷扬机；11－电流流电压压表；；12－启动动开关关潜水钻钻机是是一种种旋转转式钻钻孔机机，其其防水水电机机变速速机构构和钻钻头密密封在在一起起，由由桩架架及钻钻杆定定位后后可潜潜入水水、泥泥浆中中钻孔孔。注注入泥泥浆后后通过过正循循环或或反循循环排排渣法法将孔孔内切切削土土粒、、石渣渣排至至孔外外。工作方方式排渣方式式潜水钻机机成孔排排渣有正正循环排排渣和反反循环排排渣两种种方式。。①正循环环排渣法法:在钻孔过过程中，，旋转的的钻头将将碎泥渣渣切削成成浆状后后，利用用泥浆泵泵压送高高压泥浆浆，经钻钻机中心心管、分分叉管送送入到钻钻头底部部强力喷喷出，与与切削成成浆状的的碎泥渣渣混合，，携带泥泥土沿孔孔壁向上上运动，，从护筒筒的溢流流孔排出出。②反循环环排渣法法:砂石泵随随主机一一起潜入入孔内，，直接将将切削碎碎泥渣随随泥浆抽抽排出孔孔外。循环排渣渣方法（a）正循环环排渣；；（b）反循环环排渣1－钻杆；；2－送水管管；3－主机；；4－钻头；；5－沉淀池池；6－潜水泥泥浆泵；；7－泥浆泵泵；8－砂石泵泵；9－抽渣管管；10－排渣胶胶管(b)冲击钻成成孔简易冲击击钻孔机机示意图图1－副滑轮轮；2－主滑轮轮；3－主杆；；4－前拉索索；5－后拉索索；6－斜撑；；7－双滚筒筒卷扬机机；8－导向轮轮；9－垫木；；10－钢管；；11－供浆管管；12－溢流口口；13－泥浆渡渡槽；14－护筒回回填土；；15－钻头冲击钻机机通过机机架、卷卷扬机把把带刃的的重钻头头(冲击锤)提高到一一定高度度，靠自自由下落落的冲击击力切削削破碎岩岩层或冲冲击土层层成孔。。十字形冲冲头示意意图(c)冲抓锥成成孔冲抓锥头头(a)抓土；(b)提土1－抓片；；2－连杆；；3－压重；；4－滑轮组组冲抓锥锥锥头上有有一重铁铁块和活活动抓片片，通过过机架和和卷扬机机将冲抓抓锥提升升到一定定高度，，下落时时松开卷卷筒刹车车，抓片片张开，，锥头便便自由下下落冲入入土中，，然后开开动卷扬扬机提升升锥头，，这时抓抓片闭合合抓土。。冲抓锥锥整体提提升至地地面上卸卸去土渣渣，依次次循环成成孔。冲抓锥成成孔施工工过程、、护筒安安装要求求、泥浆浆护壁循循环等与与冲击成成孔施工工相同。。适用用于松软软土层(砂土、粘土土)中冲孔，但但遇到坚硬硬土层时宜宜换用冲击击钻施工。。(5)浇筑水下混混凝土泥浆护壁成成孔灌注混混凝土的浇浇筑是在水水中或泥浆浆中进行的的，故称为为浇筑水下下混凝土。。水下混凝土土宜比设计计强度提高高一个强度度等级，必必须具备良良好的和易易性，配合合比应通过过试验确定定。水下混混凝土浇筑筑常用导管管法（如图图）。浇筑筑时，先将将导管内及及漏斗灌满满混凝土，，其量保证证导管下端端一次埋入入混凝土面面以下0.8m以上，然