桩基础工程经典课件.ppt

第二章 桩基础工程,学习要求:了解桩基础组成及分类；掌握预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；了解静力压桩特点和施工方法；了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；了解预制桩、灌注桩质量检验标准。,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。承台的作用是把上部结构的荷载传递到桩上。桩的作用是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。以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。,桩身,承台板,柱,墙,承台梁,桩身,桩基的组成,桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图2.1)端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。,按承台位置的高低分高承台桩基础承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。低承台桩基础承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。,桩按施工方法分为预制桩和灌注桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等。,1混凝土预制桩（1）静压钢筋混凝土预制桩。（2）静压钢筋混凝土预制管桩。（3）锚杆静压混凝土预制方桩。,2混凝土灌注桩（1）人工挖孔灌注桩。（2）泥浆护壁钻孔灌注桩。（3）振动沉管灌注桩。（4）泥浆护壁冲孔灌注桩。（5）夯扩灌注桩。（6）挤扩多支盘混凝土灌注桩。,按桩身的材料不同钢筋混凝土桩可以预制也可以现浇。根据设计，桩的长度和截面尺寸可任意选择。钢桩常用的有直径2501200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。我国目前只在少数重点工程中使用。如上海宝山钢铁总厂工程中，重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径914.4mm和600mm，长60mm左右的钢管桩。木桩目前已很少使用，只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。在地下水位以下时，木材有很好的耐久性，而在干湿交替的环境下，极易腐蚀。砂石桩主要用于地基加固，挤密土壤。,按桩的使用功能分竖向抗压桩竖向抗拔桩水平荷载桩复合受力桩按桩直径大小分小直径桩 d 250mm中等直径桩 250mm d 800mm大直径桩 d 800mm,第一节 钢筋混凝土预制桩施工,本 章 内 容,第二节 混凝土灌注桩施工,2.1 钢筋混疑土预制桩施工,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，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。钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。,钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。,2.1.1 施工准备,场地平整及周边障碍物处理 定桩位及埋设水准点 依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置24个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。桩帽、垫衬和送桩设备机具准备,管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作。,2.1.2 桩的制作、运输、堆放,一 预制桩的制作,1、钢筋混凝土实心方桩实心方桩截面尺寸一般为200200mm600600mm。钢筋混凝土实心桩桩身长度：限于桩架高度，现场预制桩的长度一般在2530m以内。限于运输条件，工厂预制桩，桩长一般不超过12m，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以接长。接头不宜超过2个。钢筋混凝土实心桩的优点：长度和截面可在一定范围内根据需要选择，由于在地面上预制，制作质量容易保证，承载能力高，耐久性好。因此，工程上应用较广。,钢筋混凝土实心桩由桩尖、桩身和桩头组成。图2-2。,材料要求：钢筋混凝土实心桩所用混凝土的强度等级不宜低于C30。采用静压法沉桩时，可适当降低，但不宜低于C20，预应力混凝土桩的混凝土的强度等级不宜低于C40，主筋根据桩断面大小及吊装验算确定，一般为48根，直径1225mm；不宜小于14，箍筋直径为68mm，间距不大于200mm，打入桩桩顶23d长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。桩尖处可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，在密实砂和碎石类土中，可在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖。,制作采用叠浇法要求：保证强度、平直、标准；工艺：现场布置,地基处理,浇砼胎模,支模,扎筋安吊环,浇砼,养护到30%拆模,涂刷隔离剂,邻桩扎筋、浇砼,支上层模,重复生产上层,养护,叠制4层，上下隔离，下层达30设计强度再上层；混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护，不得留设施工缝；,重叠法间隔施工1侧模板；2隔离剂或隔离层；3卡具；第一批浇筑桩；第二批浇筑桩；第三批浇筑桩；,2、钢筋混凝土管桩混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产。桩径有300、400、500mm等，每节长度8m、10m、12m不等，接桩时，接头数量不宜超过4个。管壁内设12mm22mm主筋10根20根，外面绕以6mm螺旋箍筋，多以C30混凝土制造。混凝土管桩各节段之间的连接可以用角钢焊接或法兰螺栓连接。由于用离心法成型，混凝土中多余的水分由于离心力而甩出，故混凝土致密，强度高，抵抗地下水和其它腐蚀的性能好。混凝土管桩应达到设计强度100%后方可运到现场打桩。堆放层数不超过三层，底层管桩边缘应用楔形木块塞紧，以防滚动。,采用叠层法生产时，上层桩和邻桩浇筑，必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强度的30%以后才能进行。浇筑完毕后，立即加强养护，防止由于混凝土收缩产生裂缝，养护时间不少于7d。,钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图2.3所示的位置捆绑。,二 桩的起吊、运输,桩的运输 打桩前，应尽可能避免桩在现场二次搬运。运距不大时，可直接用起重机调运；当运距较大时，可采用平板运输，运输时的支点应选在吊点位置。,三 桩的堆放,堆放：预制桩堆放场地应平整、坚实；垫木与吊点的位置应相同，各垫木应上下对齐；堆放层数应小于4层。,2.1.3 预制桩沉桩,一.沉桩方法锤击法：以桩锤的冲击力将桩打入软土；静力压桩法：80120t压桩机，适软弱土层；振动法：以振动桩机带桩振动，减少土与桩间摩阻力，沉拔快，适砂土。水冲法：射水沉桩，高压射水（桩侧或桩内）冲孔下沉，留12m打入或振入。适于坚硬土、砂石层。,二 打入法施工,打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。,1.打桩设备 主要包括：桩架、桩锤和动力装置（1）桩锤：是钢筋混凝土制桩设备的重要部分，应根据桩的类型和土层类型分类选择。A 落锤：适用范围：适宜在打桩及细长尺寸的砼桩，在一般土层及黏土和含有砾石的土层中均有用；原理：用人力或卷扬机拉起悬桩锤，落下，利用锤重夯击桩顶，使桩入土；优缺点：构造简单，使用方便，冲击力大，能随意调节落距，但锤击速度慢，效率低，桩损大。锤重0.51.5t；,B 柴油锤：利用燃油爆炸，推动活塞，引起桩头跳动打击桩头；适用范围：最适宜打钢板桩、木桩，在软弱地基打12m以下的砼桩，适于中型桩；锤重0.126.0t，4080次/分；优缺点：移动便利，打桩快，燃料消耗少，但桩架高度低，遇软土或硬土不宜使用，噪音大、污染。如图所示。,导杆式柴油锤工作原理图,C 蒸汽锤单动汽锤：利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举，然后自由下落冲击桩顶。适用范围：适用打各种桩，最适宜于套管打桩和灌注砼桩；优缺点：结构简单，落距小，不易损坏桩头；打桩速度及冲击力较落锤大，效率高；双动气锤：利用蒸汽或压缩空气的压力将锤上举及下冲，增加夯击能量，100200次/分；适用范围：适宜打各种桩，可用于打斜桩，使用压缩空气，可打地下桩，也可拔桩；如图示。,D 振动桩锤：利用偏心轮引起的激振，通过刚性连接，从桩帽传到桩上。适用范围：适宜于打钢板桩，钢管桩，长度在15m以内的打入式灌注桩；适用于亚粘土、松散砂土、黄土或软土，不宜用于岩石、砾石和密实的粘性土地基。E 液压锤：无噪、无污、频率高，复杂、价高。油气二压施力，贯入度大。桩锤选择：（宜重锤低击）桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩的长度、桩身结构强度、桩群密集程度以及施工条件等因素来确定，其中地质条件的影响最大。一般当桩锤重大于桩重的1.52倍时，沉桩效果较好。,锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考表2.3选用。,表2.3 锤重选择表,(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及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。桩架一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高桩架用钢材制作，按移动方式有滚管式、轨道式、步履式、履带式等。履带式桩架以履带式起重机为主机，配备桩架工作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施工。,山西格瑞特电厂桩基工程,桩架的选择（A）桩的材料、桩的截面形状和尺寸大小、桩的长度及接桩方式；（B）桩的数量、桩距及布置方式；（C）选用桩锤的形式、重量及尺寸；（D）工地现场条件、打桩作业空间及周边环境；（E）投入桩机数量级操作人员的素质；（F）施工工期及打桩速率。,（3）动力装置的选择 动力装置的选择应根据桩锤的类型来确定。落锤以电源为动力，再配置电动卷扬机、变压器、电缆等。蒸汽锤以高压蒸汽为动力，配以蒸汽锅炉、蒸汽绞盘等；气锤以压缩空气为动力，配有空气压缩机、内燃机等；柴油锤的桩锤本身有燃烧室，不需要外部动力。,2.打桩施工准备工作：(1)、处理障碍物打桩前，应认真处理高空、地上和地下障碍物，如地下管线、旧有基础、树木杂草等。此外打桩前应对现场周围（一般10米以内）的建筑物作全面检查，如有危房或危险构筑物，必须预以加固，不然由于打桩振动，可造成倒塌。(2)、平整场地在建筑物基线以外46m范围内的整个区域或桩机进出场地及移动路线上，应作适当平整压实，并做适当坡度，保证场地排水良好。否则由于地面高低不平，不仅使桩机移动困难，降低沉桩生产率，而且难以保证使就位后的桩机稳定和入土的桩身垂直，以致影响沉桩质量。(3)、材料、机具的准备，接通水电源桩机进场后，按施工顺序铺设轨道，选定位置架设桩机和设备，接通水电源，进行试机，并移机至桩位，力求桩架平稳垂直。,书签,（4）、进行打桩试验又叫沉桩试验。沉桩前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验，用以了解桩的贯入度（什么叫贯入度）、持力层强度、桩的承载力，以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等。没有打过桩的地方先打试桩是必要的。（5）、确定打桩顺序,打桩顺序：打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，应根据桩的密集程度(桩距大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。一般分为：逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打、间隔跳打和分段打等。可以避免入土深度不一，导致不均匀沉降；难打易碎；邻桩移位倾斜。注意：当桩中心距4倍桩径时，可自中间向四周环绕或放射打、由中心向两侧对称打、分段对称打；当桩中心距4倍桩径时，按施工方便；当桩的规格不同时，先大后小，先长后短；当桩尖设计标高不同时，先深后浅。,打桩,打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩入土一定深度(12m)稳定以后，再以规定落距施打。桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。,3 打桩质量要求和测量记录,(1)打桩质量要求端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩端设计标高可作参考；摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时，贯入度可作参考。打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)的桩位偏差，必须符合表2.4的规定。桩的承载力检验,表2.4 预制桩(钢桩)桩位的允许偏差,(2)混凝土预制桩施工记录 打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录，见表2.5所示。,表2.5 混凝土预制桩施工记录,4 桩头的处理,在打完各种预制桩开挖基坑时，按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身，要保证桩身的主筋伸入承台，长度应符合设计要求。当桩顶标高在设计标高以下时，在桩位上挖成喇叭口，凿掉桩头混凝土，剥出主筋并焊接接长至设计要求长度，与承台钢筋绑扎在一起，用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。,2.1.4 静压混凝土预制管桩施工,一 概念、特点与适用范围 1.概念 静压预应力混凝土管桩是用静力压桩机将预制的预应力管桩压入土层成桩的方法。先张法预应力混凝土管桩采用先张法预应力工艺和离心成型法，制成一种空心圆筒体混凝土构件。由于目前压桩机静压吨位最大约7500kN左右，因此目前管桩直径一般为550mm以下。2.特点与适用范围 管桩适用坚硬的土层最适合管桩的地质条件应为基岩埋藏较浅约1030m，且基岩风化严重，强风化岩层较厚，其上一般还有一层风化残积土。,二 混凝土管桩的制作 先张法预应力混凝土管桩（主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成，如图所示。管桩按桩身混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩（代号PC桩）和预应力高强混凝土管桩（代号PHC桩）。,三 静力压桩机的选用 静力压桩机可通过以下途径合理选用：1、按经验法选用，一般情况下，压桩机的最大压桩力不宜小于桩的设计极限承载力，当遇上砂土层或砂隔层时，宜选用大一级甚至大二级的压桩机。2、通过现场试压桩选用，特别是在厚软土层中用最大压桩力小于桩的极限承载力的压桩机来施工时，更需作现场试桩。,图2.7,施工工艺:测量定位压桩机就位吊桩、插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩送桩终止压桩截桩,接桩的方法有焊接结合、管式结合、硫磺砂浆钢筋结合、管桩螺栓结合（见图）等，接桩后，将第二节桩继续压入土中。每节桩的长度根据压桩架的高度而定,一般高为16m20 m。,a）焊接结合b）管式结合c）硫磺砂浆钢筋结合d）管桩螺栓结合1L5010010 2予埋钢管 3予留孔洞 4予埋钢筋5法兰螺栓连接,接桩,注意事项：1压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能地缩短，否则间歇时间过长会由于土体固结导致压不下去；2当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则补压时也会发生压不下去或压入过少的现象；3压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，可采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩缓慢下沉穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可采取截桩的办法。,2.1.6 振动沉桩 振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力减少，桩在自重和振动力共同作用下沉人士中。适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩，同时借助起重设备可以拔桩。（图2.9）,2.1.7 射水沉桩 射水沉桩又称水冲法沉桩，是将射水管附在桩身上，用高压水流将桩尖附近的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水及土颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自重（或稍加外力）沉入土中。特点：当在坚实的砂土中沉桩，桩难以打下或久打不下时，射水法可防止将桩打断或桩头打坏。比锤击法可提高工效24倍，加快工程进度。最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩，在粘性土中亦可使用。（图2.10）,2.2 混疑土灌注桩施工,灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。,2.2.1 干作业钻孔灌注桩,干作业钻孔灌注桩施工过程如图2.11所示。干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为400mm、500mm、600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。,螺旋钻成孔灌注桩是利用动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土块沿螺旋叶片上升排出孔外。施工时，要根据实际情况，确定相应的钻进转速及钻压；在软塑土层，含水量大时，可用疏纹叶片钻杆，以便较快地钻进；在可塑或硬塑黏土中，或含水量较小的砂土中应用密纹叶片钻杆，缓慢地均匀地钻进。,全叶螺旋钻孔机全叶螺旋钻孔机由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成，用于地下水位以上的粘土、粉土、中密以上的砂土或人工填土土层的成孔，成孔孔径为300mm800mm，钻孔深度812m。配有多种钻头，以适应不同的土层。,短螺旋钻孔机（如图所示），其钻具与长螺旋的钻具相似，但钻杆上只有一段叶片（约为26个导程）。工作时，短螺旋不能像长螺旋那样，直接把土输送到地面上来，而是采用断续工作方式，即钻进一段，提出钻具卸土，然后再钻进。,短螺旋钻孔机甩土方式,(1)施工工艺流程：场地清理测量放线定桩位桩机就位钻孔取土成孔清除孔底沉渣成孔质量检查验收吊放钢筋笼浇筑孔内混凝土。（2）质量要求 偏差要求：位置偏差70150mm；垂直度偏差1 孔底虚土厚度：端承桩50mm；摩擦桩150mm。避免出现缩径和断桩,2.2.2 泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外。特点：护壁效果好，成孔质量高，施工无噪声、无振动、无挤压；机具设备简单，操作简单，费用较低。可生成不同大小孔径和深度的桩。但成孔速度慢、效率低，用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(砾)石土及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层，冲孔灌注桩除适应上述地质情况外，还能穿透旧基础、大孤石等障碍物，但在岩溶发育地区应慎重使用。,成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程,2.2.2.1 放样定位,钻孔前，在现场放线定位，首先由测量人员根据控制点放出各桩位，并在桩位中心打一根短钢筋作标记，再根据定出的桩位点，用“十字正交法”（两直线交于一点的原理），在桩位旁边引出桩位点，即可挖坑，在挖坑的过程，可拔掉标记钢筋，坑挖好后，并将坑底整平，再用“十”字正交法定出桩位，桩位中心重新打上标记钢筋。,2.2.2.2 埋设护筒和制备泥浆,按桩位挖去桩孔表层土，埋设护筒。护筒高2m左右，上部设12个溢浆孔，是用厚48mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。一般高出地面或水面400600mm。四周用粘土回填，分层夯实，防止渗漏。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。,护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。泥浆的作用:护壁、防止塌孔、排出土渣、冷却润滑,2.2.2.3 成孔,(1)潜水钻机成孔 潜水钻机成孔示意图如图2.12所示。潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。,潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种方式，如图2.13所示。正循环施工法是从地面向钻管内注入一定压力的泥浆，泥浆压送至孔底后，与钻孔产生的泥渣搅拌混合，然后经由钻管与孔壁之间的空腔上升并排出孔外，混有大量泥渣的泥浆水经沉淀、过滤并适当处理后，可重复使用。正循环施工答泥浆上返速度慢，排渣能力弱。在钻进过程中应均匀缓慢地钻进，根据设计桩长，应不断的加长钻杆。加钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底80100mm，维持冲洗液循环12分钟，以清洗孔底，并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵加接钻杆，钻杆连接应牢固。钻杆接好后，继续钻进，直到设计桩长。,反循环 反循环的钻孔施工是通过泵吸或射流抽吸，或送入压缩空气，使钻杆内腔形成负压或形成充气液柱产生压差，使经过钻杆与孔壁间的环空间隙流向孔底的泥浆携带钻头切削下来的钻屑，由钻杆内腔高速回流地面泥浆池，由于泥浆上返速度快，排渣能力强，孔底水力流场合理，钻头始终处于新鲜土层或岩层面上切削破碎，成孔效率高，排渣能力强，对孔壁的冲刷作用小，在孔壁上形成的泥波相对较薄，成孔质量好。,(2)冲击钻成孔 冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2.14)。冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头(图2.15)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。,冲击成孔,冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程0.40.8m范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉34m以后，冲程可以提高到1.52.0m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。,(3)冲抓锥成孔冲抓锥(图2.16)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。该法成孔直径为450600 mm，成孔深度10 m左右，适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。,2.2.2.4 钢筋笼制作及吊装,钢筋笼应严格按设计及有关规定制作。吊起钢筋笼，垂直缓慢地放入孔内，利用上部架立筋将第一段钢筋笼暂时固定在钻机上。然后吊起第二段钢筋笼，对准位置后，将接头用电焊连接，要求焊缝长度不小于10d，在同一截面的接头钢筋不超过50%，接头应错开35d且不小于500mm。钢筋笼到位前，为了更好地使主筋锚固在承台中，将主筋弯折成与水平面成70，同时在顶部焊接两根固定钢筋，调整并检测钢筋笼顶部的标高，当符合设计要求后固定在钻机上。,2.2.2.5 下导管,钢筋笼安入完毕后，即可下导管，每节导管之间要垫上橡胶片，并用螺栓拧紧，以防因漏气，导致浇筑砼时堵管。,2.2.2.6 清孔,清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。清孔时用泵将泥浆压入导管内再从孔底沿着导管外向上溢出带走沉渣。泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔。,对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.25。清孔应达到如下标准才算合格：一是对孔内排出或抽出的泥浆，用手摸捻应无粗粒感觉，孔底500mm以内的泥浆密度小于125gcm3(原土造浆的孔则应小于11gcm3)；二是在浇筑混凝土前，孔底沉渣允许厚度符合标准规定，即端承桩50mm，摩擦端承桩、端承摩擦桩100mm，摩擦桩300mm。,2.2.2.7 浇筑水下混疑土,泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导管法(图2.17)。,水下混凝土浇筑专用下料斗,导管,导管吊装,第二次清孔,水下混凝土首灌专用斗,水下混凝土首灌开始,水下混凝土浇筑过程中的浇筑标高监测,水下砼浇筑过程中对排气孔的观测,根据水下混凝土浇筑标高分节拆除导管,砼浆泵吸去多余砼浆,灌注砼之前，应先拆下几节导管，让导管底部与孔底具有一定距离，再装上漏斗，这样灌注砼时，隔水塞就能顺利排出。在导管上口放隔水塞(图片)，用铁丝将隔水塞悬吊在钻机的钢丝绳上，先让隔水塞停在漏斗口位置，然后即可灌注砼。初灌进，要先搅拌一盘砂浆，倒入漏斗，这时可下落隔水塞，然后将砼倒入漏斗中，集料于漏斗中，当漏斗中的砼能保证一次灌入，并能埋管达0.81.0m以上时，即可剪断隔水塞铁丝。初灌后，应连续灌注，不可中断。在砼灌注过程中，如果导管插不下时可拔管，在拔管时应控制埋管深度，保证最小不小于2m，最多不超过6m。浇筑砼过程中，要在一盘砼中随机取出部分混凝土制作试块，以便检测砼的强度。当砼灌注到桩顶设计标高时，适当控制砼灌注量，保证超灌600700mm，确保桩头质量。砼灌注结束后，拔出全部导管，一根桩的施工就算完成。,2.2.3 沉管灌注桩,沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。,特点 1)、能适应复杂地层，不受持力层起伏和地下水位高低的限制；2)、能用小桩管打出大截面桩，有较高的承载力；3)、有套管护壁，可防止塌孔、缩径、断桩、桩质量可靠；4)、振动沉管桩属于低振幅次中频振动，对附近建筑物的振动影响以及噪声对环境的干扰都比较小；5)、施工速度快，效率高，操作简便、安全，同时费用比较低，比预制桩可降低工程造价30%左右，但由于振动使土体受到扰动，会大大降低地基强度，因此土体需养护一定时间，才能恢复地基强度。,适用范围 振动沉管灌注桩适用于在一般粘性土、淤泥、淤泥质土、粉土、湿陷性黄土、稍密及松散的砂土和填土中使用；但在坚硬砂土、碎石土及有硬夹层的土层中，因易损坏桩尖，不宜采用。利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩(图2.18)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2.19)。,沉管灌注桩,活瓣桩尖1桩管；2锁轴；3活瓣,桩尖埋设,在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。,2.2.3.1 锤击沉管灌注桩,锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基，其施工过程见图2.20所示。,它的施工程序一般为：定位埋设混凝土预制桩尖桩机就位锤击沉管灌注混凝土边拔管、边锤击、边继续灌注混凝土(中间插入吊放钢筋笼)成桩。,back,施工要点：施工时，用桩架吊起钢桩管，对准埋好的预制钢筋混凝土桩尖。桩管与桩尖连接处要垫以麻袋、草绳，以防地下水渗入管内。缓缓放下桩管，套入桩尖压进土中，桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管垂直度偏差0.5时即可锤击沉管。先用低锤轻击，观察无偏移后再正常施打，直至符合设计要求的沉桩标高，并检查管内有无泥浆或进水，即可浇筑混凝土。管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。凡灌注配有不到孔底的钢筋笼的桩身混凝土时，第一次混凝土应先灌至笼底标高，然后放置钢筋笼，再灌混凝土至桩顶标高。第一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌人的混凝土量为限，不宜拔得过高。在拔管过程中应用专用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况。拔管速度要均匀，对一般土层以1 mmin为宜，在软弱土层及软硬土层交界处宜控制在0.30.8mmin为宜。,2.2.3.2 振动沉管灌注桩,振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。利用振动桩锤(又称激振器)、振动冲击锤将桩管沉人土中，然后灌注混凝土而成。这两种灌注桩与锤击沉管灌注桩相比，更适合于稍密及中密的砂土地基施工。施工工艺流程：放样、定桩位埋设预制桩尖桩机就位沉管灌注砼吊放钢筋笼、继续浇筑砼拔管。,振动灌注桩可采用单打法、反插法或复打法施工。单打法是一般正常的沉管方法，它是将桩管沉人到设计要求的深度后，边灌混凝土边拔管，最后成桩。适用于含水量较小的土层，且宜采用预制桩尖。桩内灌满混凝土后，应先振动5-10 s，再开始拔管，边振边拔，每拔0.51.0m停拔振动5-10s，如此反复进行，直至桩管全部拔出。拔管速度在一般土层内宜为1.21.5mmin，用活瓣桩尖时宜慢，预制桩尖可适当加快，在软弱土层中拔管速度宜为0.60.8mmin。,复打法是在单打法施工完拔出桩管后，立即在原桩位再放置第二个桩尖，再第二次下沉桩管，将原桩位未凝结的混凝土向四周土中挤压，扩大桩径，然后再第二次灌混凝土和拔管。反插法是在拔管过程中边振边拔，每次拔管0.51.0 m，再向下反插0.30.5 m，如此反复并保持振动，直至桩管全部拔出。在桩尖处1.5 m范围内，宜多次反插以扩大桩的局部断面。穿过淤泥夹层时，应放慢拔管速度，并减少拔管高度和反插深度。在流 动性淤泥中不宜使用反插法。,2.2.4 人工挖孔大直径灌注桩,1.概念 人工挖孔灌注桩系用人工挖孔成孔，浇筑混凝土成桩，系在挖孔灌注桩的基础上，扩大桩底尺寸而成。它由承台、桩身和扩大头组成(图2.21)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。2.优点是桩身直径大，承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。,3适用范围 挖孔及挖孔扩底灌注桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、姜结石的粘土层采用，特别适用于黄土层使用，深度一般20m左右，可用于高层建筑、公用建筑、水工结构（如泵站、桥墩作支承、抗滑、挡土、锚拉桩之间）。对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层，不宜采用。,4.构造要求 挖孔桩直径（d）一般为8002000mm，最大直径可达3500mm；桩埋置深度（桩长）一般在20m左右，当要求增大承载力、底部扩底时，扩底直径一般为1.33.0d，最大可达4.5d，扩底直径大小按(d1-d)h/2=1:4，h1=(d1-d)/4进行控制。,5.施工工艺流程 场地平整放线、定桩位挖第一节桩孔土方支模浇筑第一节混凝土护壁养护、拆除模板在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线安装活动井盖、垂直运输架、起重电动葫芦或卷扬机、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等第二节桩身挖土清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径支第二节模板、浇筑第二节混凝土护壁重复第二节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直到设计深度检查持力层后进行扩底。（当不扩底时无此道工序）清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层封底吊放钢筋笼就位浇筑桩身混凝土。,(1)场地整平(2)放线、定桩位(3)挖孔 1）挖第一桩孔上方：由人工自上而下逐层用锄头、镐、锹进行，遇到坚硬土层用锤、锹破碎。同一段内挖土次序先挖中间后挖周边，允许尺寸误差3cm。扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。2）支第一节护壁模板：桩孔壁应设砼支护，每节每90100cm，厚815cm，第一节模板高度要高出地面20cm30cm。,3）浇筑第一节护壁砼：安装第一节模板后即可浇筑护壁砼，边浇筑边敲击模板及用竹或木棒捣实。第一节护壁要高出地面20cm30cm，且高出部分厚度不小于30cm。4）拆第一节模板：砼浇筑完毕24小时后，当砼强度达1MPa即可拆除模板。5）在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线：用红漆画一个三角形作为标高标记，桩位十字轴线也是用红漆在护壁上点四个点作标记。6）安装垂直运输架、通风、照明设施,重复第一节挖土、支模、浇筑砼、拆模循环作业直到设计深度。(4)扩底 清理孔底、粉底，经甲方及监理人员检查达到设计要求后，即可扩底，在浇筑砼之前，应先清理孔底虚土、排除积水，经甲方及监理人员再次检查后，迅速进行封底。,(5)吊放钢筋笼 封底完毕即可吊放钢筋笼，钢筋笼主筋砼保护层厚度不宜小于70mm。吊放钢筋笼入孔时，不得碰撞孔壁。(6)浇筑桩身砼 浇筑砼时，应在漏斗下面加接串筒，串筒最低端距离混凝土面不能小于2米，以确保混凝土不会产生分层离析，通过反复浇筑、振捣，直到桩顶设计标高。在混凝土浇注12小时后，进行湿水养护，时间不得少于七天。这就是人工挖孔灌注桩的施工过程。,人工挖孔桩；基坑护坡部分用沙包；人工挖孔桩的护壁模板为钢模板，分为四块,监理下桩底检查,业主会同设计院验桩持力层,桩底持力层岩样,设计院与甲方、监理验桩，确定终孔,钢筋绑扎完毕，超声波安装完毕,砼浇筑,桩基检测开展超声波检测,浇筑完成后的桩,2.2.5 夯扩灌注桩施工,一、概念、特点与适用范围1.概念 夯压成型灌注桩又称夯扩桩，在桩管内增加了一根与外桩管长度基本相同的内夯管，由于其扩底作用，增大了桩端支承面积，能够充分发挥桩端持力层的承载力，具有较好的技术经济指标，十几年来已在国内许多地区得到广泛地应用和发展。,二、夯扩灌注桩常用施工机具设备 沉管机械采用锤击式沉桩机或1.8t导杆式柴油打桩机、静力压桩机，并配有2台2t慢速卷扬机，用于拔管。桩管由外管（套管）和内管（夯管）组成。外管直径为325mm（或377mm）无缝钢管；内管直径为219mm，壁厚10mm，长比外管短100 mm，内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底。,外管和内管,夯锤,沉井施工主要程序示意图,爆扩成孔灌注桩,爆扩成孔灌注桩是用钻孔爆扩成孔，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头，再放入钢筋笼，浇筑桩身混凝土。具体步骤如图所示。爆扩桩在粘性土层中使用效果较好，但在软土及砂土中不易成型,桩长(H)一般为36m，最大不超过10m。扩大头直径D为2.53.5d。这种桩具有成孔简单，节省劳力和成本低等优点。但是检查质量不便，施工质量要求严格。,地下连续墙基础,一、地下连续墙地下连续墙可以定义为：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。1.用途：深基坑的支护结构建筑物的深基础 2.特点：刚度大，挡土又挡水，可用于任何土质，施工无振动、噪音低；成本高，施工技术复杂，专用设备。3.施工工艺：导墙施工槽段开挖清孔插入接头管和钢筋笼水下浇筑混凝土（初凝后）拔出接头管。,地下连续墙施工过程示意图,导墙放线,导墙开挖,钢筋绑扎,导墙模板支撑,导墙混凝土浇筑,导墙浇筑完毕要注意养护，中间要架设木支撑或者砖支撑,泥浆配置 泥浆的作用不少，最主要的就是护壁