建筑工程钢筋混凝土预制桩施工工艺

第3章桩基础工程建筑施工技术2011.9内容提要主要内容：学习重点：1、钢筋混凝土预制桩施工工艺；2、现场成孔灌注桩施工工艺。1、锤击沉桩的工艺与质量控制；2、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩的施工工艺与质量控制。2011.93-1概述2011.9

将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。一、桩基础的定义和作用作用桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。2011.9软土层硬层硬层端承桩摩擦桩二、桩基础的分类1、分类1）按受力性质：端承桩、摩擦桩2）按桩身材料：混凝土桩、钢桩、木桩2011.93）按使用功能不同：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平荷载桩、复合受荷桩4）按桩径大小：小桩（d≤250mm）、中等直径桩（250<d<800）、大直径桩（d≥800mm）5）按成孔方法不同：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩6）按制作工艺：预制桩、现场灌注桩2011.93-2钢筋混凝土预制桩施工2011.9钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型概述1、钢筋混凝土预制桩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所成的桩。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。2011.9类型：实心桩—方形，边长200～500，长7～25m。管桩—直径300～550，每节4～12m，管壁80mm。预制桩的施工内容（施工方案）：桩的预制、起吊和运输；确定桩基的施工方法；选择沉桩机械；确定沉桩顺序；沉桩过程中的技术要点。2011.9管桩方桩2011.9一、桩的制制作、运输输、堆放1、桩的制作作方桩：重叠叠法材料要求：：桩的钢筋：：主筋一般为为4～8根，直径为为12～25mm；连接宜采采用对焊；；2011.9主筋接头配配置在同一一截面内的的数量，当当采用闪光光对焊和电电弧焊时，，不超过50%；同一根钢钢筋两个接接头的间距距应大于30d，并不小于于500mm。预制桩箍箍筋直径为为6～8mm，间距不大大于20cm。桩顶和桩桩尖处的配配筋应加强强。2011.9混凝土浇筑筑：应由桩顶向向桩尖连续续进行，严严禁中断。。桩顶和桩桩尖处不得得有蜂窝、、麻面、裂裂缝和掉角角。混凝土：C30～C40，机械搅拌拌、振捣，，一次浇完完，洒水养养护>7天，粗骨料料粒径为5～40mm。2011.9预应力管桩桩钢模管桩生产2011.92、桩的起吊吊要求：应达到设设计强度的的70%才可起吊吊点的确定定：吊吊点<3个正正负弯矩矩相等原则则吊点>3个反反力相等等原则2011.93、桩的运输输要求：混凝土强度度达到设计计强度100%。方法：当运距不大大时，可采采用滚筒、、卷扬机等等拖动桩身身运输；当运距较大大时可采用用小平台车车运输。运运输过程中中支点应与与吊点位置置一致。2011.94、桩的堆放放要求：不同规格的的桩，应分别堆放。桩在施工现现场的堆放放场地应平平整、坚实实，并不得得产生不均均匀沉陷。。堆放时应应设垫木，垫木的位位置与吊点点位置相同同，各层垫垫木应上、、下对齐，，堆放层数不不宜超过4层。2011.91）场地平整及及周边障碍碍物处理；2）定桩位及埋埋设水准点点；依据施工图图设计要求求，把桩基定位轴轴线桩的位置在施施工现场准准确地测定定出来，并并作出明显显的标志。。在打桩现现场附近设设置2～4个水准点，用以抄平平场地和作作为检查桩桩入土深度度的依据。。桩基轴线线的定位点点及水准点点，应设置置在不受打打桩影响的的地方。3）桩帽、垫衬衬和送桩设设备机具准准备；4）进行打桩试试验。（试桩不不得少于2根）二、预制桩桩的施工1、准备工作作2011.95）确定打桩顺顺序打桩顺序是是否合理，，直接影响响打桩进度度和施工质质量。在确确定打桩顺顺序时，应应考虑桩对土体的的挤压位移移对施工本本身及附近近建筑物的影响。逐排打设；；自中部向四四周打设；；由边缘向中中间打设；；分段打。打桩顺序种种类：检验打桩设设备及工艺艺是否符合合要求，了了解桩的贯贯入度、持持力层强度度及桩的承承载力，以以确定打桩桩方案。目的：2011.9①当桩的中中心距<4倍桩的直径径或边长时时，应由中间向向两侧侧对称称施打，，或由中间间向边边缘施打。。②当桩桩的中中心距距>4倍桩的的边长长或直直径时时，可采用用上述述两种种打法法，或或逐排单单向打设。。根据基基础的的设计计标高高和桩桩的规规格，，宜按按先深后后浅、先大后后小、先长后后短的顺序序进行行打桩桩。2011.9打桩顺顺序和和土壤壤挤密密情况况逐排打打自中央央向边边缘打打自边缘缘向中中央打打分段打打自中央央向边边缘打打、分分段打打是比比较合合理的的施工工方法法，一般情情况下下均可可采用用。2011.92、预制制桩沉沉桩锤击沉沉桩静力压压桩振动沉沉桩射水沉沉桩打入法法也称称锤击击法，，是利利用桩桩锤落落到桩桩顶上上的冲冲击力力来克克服土土对桩桩的阻阻力，，使桩桩沉到到预定定的深深度或或达到到持力力层的的一种种打桩桩施工工方法法。1）锤击击沉桩桩（打打入法法）方法：：2011.9特点：：混凝凝土预预制桩桩常用用的沉沉桩方方法，，施工工速度度快，，机械械化程程度高高，适适用范范围广广，但但施工工时有有冲撞撞噪声声和对对地表表层有有振动动，在在城区区和夜夜间施施工有有所限限制。。打桩设设备桩锤桩架动力设设备落锤、、汽锤锤、柴柴油锤锤、振振动锤锤。桩锤：：对桩施施加冲冲击力力，将将桩打打入土土中的的机具具。2011.9落锤：一般般由铸铸铁制制成。。有穿穿心锤锤和龙龙门锤锤两种种，重重0.2～～2t。它利利用绳绳索或或钢丝丝绳通通过吊吊钩由由卷扬扬机沿沿桩架架导杆杆提升升到一一定高高度，，然后后自由由落下下击打打桩顶顶。汽锤：以高高压蒸蒸汽或或压缩缩空气气为动动力的的打桩桩机械械，有有单动动汽锤锤和双双动汽汽锤两两种。。2011.9柴油锤锤：利用用燃油油爆炸炸来推推动活活塞往往返运运动进进行锤锤击打打桩，，柴油油桩锤锤与桩桩架、、动力力设备备配套套组成成柴油油打桩桩机。。振动锤锤：利用用机械械强迫迫振动动，通通过桩桩帽传传到桩桩上使使桩下下沉。。选择桩桩锤应应根据据地质条条件、桩的类类型、桩身结结构强强度、桩的长长度、桩群密密集程程度以及施工条条件因因素来确定定，其其中尤尤以地质条条件影影响最最大。土的的密实实程度度不同同所需需桩锤锤的冲冲击能能量可可能相相差很很大。。实践践证明明:当桩锤锤重大大于桩桩重的的1.5倍~2倍时,能取得得较好好的效效果。。桩锤的的选择择2011.9蒸汽锅锅炉或或空气气压缩缩机、、卷扬机机、滑滑轮、、千斤斤顶桩架支持桩桩身和和桩锤锤，在在打桩桩过程程中引引导桩桩的方方向及及维持持桩的的稳定定，并并保证证桩锤锤沿着着所要要求方方向冲冲击的的设备备。多功能能式履带式式动力设设备2011.9多功能能式桩桩架2011.9锤击沉沉桩施施工工工艺2011.91、桩开开始打打入时时，采采用短距（0.6—0.8m)轻击；待桩桩入土土一定定深度度(1～2m)稳定以以后，，再以以规定定落距距施打打。2、桩的的施打打原则则：“重锤低低(轻）击击”。3、观察桩桩锤回回弹入土速速度慢慢，回回弹较较大桩桩锤太太轻贯入度度骤减减，有有较大大回弹弹桩桩尖有有障碍碍物，，此时时，可可将落落距减减小，，加快快锤击击，否否则应应停止止锤击击，查查明原原因。。施工要要点2011.9接桩4、打桩桩方向向顶打退退打打接桩方法焊接法法浆锚法法法兰连连接1）焊接接法多用于于方桩桩的连连接2011.9焊接法2011.9焊接法2011.92）浆锚法法硫磺胶泥泥作为热塑塑冷硬性性胶结材材料。此法不适适用于坚坚硬土层层中。3）法兰螺螺栓连接接多用于混混凝土管管桩2011.9打桩对环环境的影影响及预预防措施施1、噪音选择噪音音较小的的液压锤锤；桩顶、桩桩帽面上上加垫吸吸音缓冲冲材料（（硬木、、粗草纸纸、麻袋袋）。2、震动采用液压压锤；采用重锤锤轻击打打桩；开挖防震震沟；打设钢管管桩。2011.93、土体的的挤压导致临近近建筑物物、地下下结构、、地下管管线的损损坏与开开裂合理安排排打桩顺顺序；控制打桩桩速度；；开挖防震震沟；沟宽0.5-0.8m；打设钢板板桩围护护；预钻孔打打桩；深度为桩桩长度1/22011.9打桩的质质量控制制端承桩：：以贯入入度控制制为主，，入土深深度为辅辅摩擦桩：：以入土土深度为为主，贯贯入度为为辅钢筋混凝凝土预制制桩施工工记录2011.92）振动沉沉桩法借助固定定于桩头头上的振振动沉桩桩机产生生的振动动力，以以减小桩桩与土颗颗粒间的的摩擦力力，使桩桩在自重重与机械械力的作作用下沉沉入土中中的方法法。适用：砂土、黄黄土、软软土、亚亚粘土，，在含水砂层层中效果更更好2011.93）静力压压桩在软土地地基上，，利用静静力压桩桩机以无无振动的的静压力力将预制制桩压入入土中的的一种沉沉桩工艺艺。特点：无噪音、、无振动动、无冲冲击力，，施工应应力小，，桩顶不不易破坏坏，桩不不易倾斜斜。沿海软土土地基广广泛采用用2011.9静力液压压压桩机机2011.94）水冲法法（射水水沉桩））利用高压压水流冲冲刷桩尖尖下面的的土壤，，减少桩桩表面与与土之间间的摩擦擦力与桩桩下沉时时的阻力力，使桩桩在自重重或锤击击作用下下沉入土土中的方方法。适用：砂石、砾砾石、坚坚硬土层层，尤其其适用于于重桩的打设施施工2011.93-3钢筋混凝凝土灌注注桩施工工2011.9分类按成孔方方法分：：钻孔灌注注桩套管成孔孔灌注桩桩人工挖孔孔灌注桩桩爆扩成孔孔灌注桩桩泥浆护壁壁成孔灌灌注桩干作业成成孔灌注注桩锤击沉管管灌注桩桩振动沉管管灌注桩桩2011.9一、灌注注桩的施施工准备备1、定桩位位，确定定成孔顺顺序1）机械钻孔孔，干作作业成孔孔对土没有有挤密作作用，按按现场条条件及桩桩机行走走方便原原则确定定。2）冲孔，振振动，爆爆扩桩对土有挤挤密作用用成孔顺序序：间隔1-2个桩位成成孔；在临桩混混凝土初初凝前或或终凝后后再成孔孔；5根单桩以以上的群群桩，中中间的桩桩先成孔孔，周围围的桩后后成孔。。2011.92、制作钢钢筋笼3、混凝土土的配制制砼的坍落落度：水下砼：：18-22cm干作业成成孔砼：：8-10cm套管成孔孔砼：6-8cm2011.9二、灌注注桩的施施工工艺艺1、泥浆护护壁成孔孔灌注桩桩（湿作作业成孔孔灌注桩桩）利用泥浆浆保护孔孔壁，通通过循环环泥浆裹裹携悬浮浮于孔内内钻、挖挖出的土土渣并将将其排出出孔外，，从而形形成桩孔孔而后吊吊放钢筋筋笼，浇浇筑混凝凝土所成成的灌注注桩。1）泥浆的的作用护壁：最最重要水水平平方向液液体支撑撑携渣冷却润滑钻具冷却却与润滑滑，减轻轻磨损2011.92）施工工工艺定桩位埋设护筒筒桩机就位位泥浆制备备成孔清孔吊放钢筋笼笼浇筑水下混混凝土3）施工过程程及要点定桩位，埋埋设护筒护筒的作用用：固定桩位保护孔口，，保持孔内内水压力引导钻头2011.9护筒埋设要要求：中心偏差≤50mm埋入土中深深度≥1.0—1.5m顶面高于地地面0.4-0.6m2011.9泥浆制备在钻孔过程程中，向孔孔中注入相相对密度为为1.1～1.5的泥浆，使使桩孔内孔孔壁土层中中的孔隙渗渗填密实，，避免孔内内漏水，保持护筒内内水压稳定定；泥浆相对对密度大，，加大了孔孔内的水压压力，可以以稳固孔壁壁，防止塌塌孔；通过过循环泥浆浆可将切削削的泥石渣渣悬浮后排排出，起到到携砂、排土土的作用。2011.9成孔回转钻机成成孔多用于地下下水位较高高的软硬土土层，淤泥泥、粘性土土、砂土、、软质岩层层。正循环反循环2011.9潜水钻机成成孔采用正循环方式排渣，，多用于地地下水位较较高的软硬硬土层。潜水钻机钻钻孔示意图图D=500-1500mmL=20-30mLmax=50mV=0.3-2m/min2011.9冲击钻成孔孔多用于岩土层中成孔，特特别适用于于有孤石的的砂砾土层层、漂石层层、坚硬土土层。冲击钻机通通过机架、、卷扬机把把带刃的重重钻头(冲击锤)提高到一定定高度，靠靠自由下落落的冲击力力切削破碎碎岩层或冲冲击土层成成孔。2011.9冲击钻十字字形冲头示示意图2011.9冲抓锥成孔孔适用于：一一般松散土土层，粉质质粘土，砂砂土，砂砾砾层及软质质岩层。2011.9清孔清除孔底的的残渣与淤淤泥，从而而减少桩基基的沉降量量，提高其其承载力。。清孔方法:不易塌孔的的桩空空气吸泥机机稳定性较差差的孔壁正正反反循环法抽抽渣筒浇筑水下混混凝土导管法1、混凝土应应具有良好好的和易性性；2、水泥用量量≥360kg/m3；3、中粗砂砂砂率=40%-45%；4、边拔管边边浇筑混凝凝土；5、拔管过程程中应始终终保证导管管在砼内2-6m。2011.91－上料斗；；2－贮料斗；；3－滑道；4－卷扬机；；5－漏斗；6－导管；7－护筒；8－隔水栓水下浇筑混凝土2011.92、干作业成成孔灌注桩桩1）螺旋钻成成孔灌注桩桩密螺纹叶片片疏疏螺纹纹叶片干作业成孔孔灌注桩适适用于：成成孔深度内内没有地下水水的情况，成成孔时不必采取护护壁措施而直接取土土成孔。土渣沿螺旋旋叶片上升升排出孔外外D=300-600mmDmax=0.8mL=8-12m2011.92011.92011.92）螺旋钻孔孔压浆成桩桩用螺旋钻杆杆钻到预定定的深度后后，通过其其底部的喷喷嘴，自孔孔底由下而而上向孔内内高压喷射射以水泥浆浆为主的浆浆液，使液液面升至地地下水位或或无塌孔底底位置上，，在孔内吊吊放钢筋笼笼，投放骨骨料，再自自孔底向上上多次高压压补浆。特点：连续一次成成孔，多次次自下而上上的高压注注浆成桩；；无噪音，无无振动，可可在流砂、、卵石、地地下水，易易塌孔的地地质条件下下成桩；承载力为一一般桩的1—1.5倍。高压水泥浆浆的渗透扩扩散，局部部膨胀扩径径。2011.93、套管成孔孔灌注桩（（打拔管灌灌注桩）利用锤击打打桩设备或或振动沉桩桩设备，将将带有钢筋筋混凝土的的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣瓣式桩靴的的钢管沉入入土中(钢管直径应应与桩的设设计尺寸一一致)，形成桩孔孔，然后放放入钢筋骨骨架并浇筑筑混凝土，，随之拔出出套管形成成的灌注桩桩。1）锤击沉管管灌注桩适用于：一般粘性土土，淤泥质质土，砂土土和人工填填土地基。。2011.9沉管灌注桩桩桩靴锤击沉管灌灌注桩机械械设备示意意图2011.9振动沉管灌灌注桩桩机机示意图2）振动沉管管灌注桩适用于：砂土，稍密密及中密的的碎石土地地基。2011.9施工工艺：：合拢活瓣桩桩靴套管就位锤击（振动动）沉管验孔放入钢筋笼笼浇筑砼，边边振动边拔拔出钢管单打法、复复打法、反反插法施工方法：：2011.9即一次拔管管法。拔管管时每提升升0.5m～1.0m，振动5S～10S后，再拔管管0.5m～1.0m，如此反复复进行，直直到全部拔拔出为止。。单打法：施工要点：：1、每次应向向管内尽量量灌满混凝凝土；2、拔管不宜宜过高，应应保持管内内不少于2m的混凝土；；3、拔管时应保持持连续密锤低击。4、拔管速度应均均匀：一般土层≤≤1m/min软弱土层≤≤0.8m/min2011.9复打法：在同一桩孔内进进行两次单打，，或根据要求进进行局部复打。。单打施工完毕毕后，及时清除除粘附在钢管壁壁和散落在地面面的泥土，在原原桩位上第二次次安放桩靴，以以后的施工过程程与单打工艺完完全一样。施工要点：1、前后两次沉管管的轴线应重合；2、须在前次混凝凝土初凝前进行复打。2011.9预加1m1m12312312344（a）(b)(c)（a)全部复打；（（b）`(c)局部复打1—单打桩；2—沉管；3—第二次浇筑混凝凝土；4—复打桩2011.9有时为了消除灌灌注桩的缩颈采用反插法。即即在拔管时，每每拔出0.5m-1m，便向下反插2/3活瓣桩靴长（0.3-0.5m），如此反复进进行，并始终保保持振动，直至至桩管全部拔出出地面。反插法：1、在拔管过程中中应分段填加混混凝土，保持管管内混凝土面始始终不低于地表表面，或高于地地下水位1-1.5m以上；2、拔管速度≤0.5m/min；3、在桩尖约1.5m中范围内宜多次次反插，以扩大大桩的端部截面面。反插法桩截截面比钢桩管扩扩大约50%。施工要点：该法宜在饱和土土层中采用2011.94、人工挖孔灌注注桩挖孔灌注桩的施施工，是测量定定位后开挖工人人下到桩孔中去去，在井壁护圈圈的保护下，直直接进行开挖，，待挖到设计标标高，桩底扩孔孔后，对基底进进行验收，验收收合格后下放钢钢筋笼，浇筑混混凝土成桩。设备简单，现场场干净，噪音小小，振动少，对对周围建筑影响响小，施工速度度快，各孔可同同时施工，土层层情况明确，质质量可靠，尤其其适用于施工现现场狭窄的市区区修建高层建筑筑的基础。优点：2011.9人工挖孔灌注桩桩构造示意图：：h500DD1混凝土护壁主筋箍筋承台人工挖孔桩应考考虑施工操作的的要求：D>800mm。扩底变径尺寸按按：½（D1-D）：h=1:4护壁厚度一般不不少于：D/5+502011.9施工工艺：定位，放线分段挖土支设护壁模板安置操作平台浇注混凝土护壁壁安放钢筋笼、排排除积水、浇注注桩身混凝土继续下一段挖土土施工2011.92011.92011.92011.92011.91、护圈的结构形形式为斜阶型，，每阶高为1m；2、上端口护圈厚厚约170mm，下端口厚约100mm，用C15混凝土浇筑，采采用拼装式弧形形模板；3、在土质较差地地段应加设少量量钢筋，环筋直径可选用ф6～ф10，间距200mm，竖筋为ф6～ф10间距400mm。钢筋混凝土护壁壁分段开挖，分段段浇筑混凝土护圈，至设计标高后后，再将桩的钢钢筋骨架放入护护圈井筒内，然然后灌注桩基混混凝土。混凝土护圈2011.92011.9这种方法使用于于流砂地层，地下水丰富的强强透水地层或承承压水地层，可避免产生流流砂和管涌现象象，能确保施工工安全。钢套管护圈在桩位处先用桩桩锤将钢套管强强行打入土层中中，再在钢套管管的保护下，将将管内土挖出，，吊放钢筋笼，，浇注桩基混凝凝土。待浇筑混混凝土完毕，用用振动锤和人字字拔杆将钢管立立即强行拔出移移至下一桩位使使用。2011.9先在桩位上制作作钢筋混凝土井井筒，然后在筒筒内挖土，井筒筒靠其自重或附加荷载来克克服筒壁与土壁壁之间的摩阻力力，下沉至设计计标高，再在筒筒内浇筑桩身混混凝土。沉井护圈2011.9施工要点：1、桩位控制；2、多桩孔同时成成孔，采取间隔挖孔的方法；3、控制桩的垂直度与直径；4、遇流动性淤泥泥或流砂时，可可按下列方法处处理：减少每节护壁的的高度（0.3-0.5m），采用钢护筒筒作为护壁穿过过松软层或流砂砂层后，继续开开挖；仍无法施工时，，用砂回填桩孔孔，再会同其他他单位处理。5、施工安全问题；安全帽、安全防防护栏、安全绳绳、鼓风机2011.92011.91、桩基的检测：：三、基桩的检测测与验收方法：1）开挖检查只限于观察检查查开挖外露部分分2）钻芯法观察砼有无离析析的空间、夹泥泥及强度2011