基础工程第3章 桩基础的构造与施工.ppt

第三章 桩基础的构造与施工,知识目标学习桩基础的概念、分类及应用范围，熟悉对于不同建筑的适用条件。了解桩基础的基本构造，与承台的连接形式及布置方式。掌握竖向荷载下单桩受力性状，并明确桩基竖向承载力计算方法。熟悉预制桩和灌注桩常用的施工机具、操作工艺流程，并了解施工中注意细节和事故的预防、处理方法。简要学习常规桩基试验检测方法。,第三章 桩基础的构造与施工,能力目标通过本节所学知识能够简易识别各类桩基，并能依据静荷载试验和现行规范经验公式计算单桩竖向承载能力。可以简绘常规桩基施工流程图，指导施工实践活动。,第三章 桩基础的构造与施工,第一节 概述第二节 桩的分类第三节 桩基础构造第四节 单桩竖向承载力第五节 桩基工程的施工与检测,第一节 概述,一、桩基概念 又称桩基，其作用主要是把建筑物的荷 载传递到较为坚硬的、压缩性较小的土层或者岩层上。通过作用于桩侧土（岩）层的摩阻力和桩尖土（岩）层的端阻力来支撑轴向压力和拉力，通过桩侧土（岩）层侧向阻力支撑建筑物所受的侧向风力、波浪力、撞击力、地震力等水平作用力,第一节 概述,二、桩基适用范围软弱地基不宜采取加固措施或某些特殊性土（可液化土层、自重湿陷性黄土）上的各类永久性建筑物，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降；地基上层土质较差而下层土质较好或地基软硬不均，不能满足上部结构对不均匀变形的要求；对桥梁、码头、烟囱、输电塔等结构，桩基除承受较大垂直荷载尚有较大的水平力和上拔力；,第一节 概述,对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、减弱基础振动对结构的影响；在地震区，以桩基作为地震区结构抗震措施或穿越可液化土层；水上基础，当施工水位较高或河床冲刷较大，采用其他基础施工困难或不能保证安全时。三、桩基础的优缺点优点：承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降速率低而收敛快等。缺点：工程造价高，成孔和灌注施工复杂，打入桩噪音大，泥浆污染环境等,第二节 桩的分类,一、按桩的承载性状分类二、按成桩方法分类三、按桩径大小分类四、按桩体材料分类五、按施工方法分类,一、按桩的承载性状分类,1.摩擦型桩摩擦桩端承摩擦桩2.端承型桩端承桩摩擦端承桩,桩的承载能力分类图,二、按成桩方法分类,1.非挤土桩2.部分挤土桩3.挤土桩,三、按桩径大小分类,1.小直径桩 2.中等直径桩 3.大直径桩,五、按施工方法分类,预制桩施工方法有打入桩、静压桩、振动沉桩，水冲桩等。灌注桩有沉管桩、钻孔桩、冲孔桩、挖孔桩、爆扩桩等。,四、按桩体材料分类,1.木桩2.钢筋混凝土桩3.钢桩4.散体桩5.柔性半柔性桩,一、各种基桩的构造二、桩的布置和间距三、承台的构造,第三节 桩基础构造,一、各种基桩的构造,1就地灌注钢筋混凝土桩,就地灌注钢筋混凝土桩1.主筋；2.箍筋；3.加强筋；4.护筒,一、各种基桩的构造,2钢筋混凝土预制桩,预制钢筋混凝土方桩1.实心方桩 2.空心方桩 3.吊环,一、各种基桩的构造,3.钢桩,钢管桩桩端构造形式a开口式；b半闭口式；c闭口式,二、桩的布置和间距,桩基础内基桩的布置方案应根据地基土质、荷载情况、基桩承载力等决定，对于中小桥梁的基桩布置常用单排式(桩柱式墩台)；对于大型桥梁或桥（台）水平推力较大时，则采用多排式(行列式或梅花式)。,桩的承台布置,三、承台的构造,承台的平面尺寸和形状应根据上部结构(墩台身)底部尺寸和形状以及基桩的平面布置而定，一般采用矩形和圆端形。厚度应保证承台有足够的强度和刚度，公路桥梁墩台多采用钢筋混凝土或混凝土刚性承台，其厚度宜为桩直径的1.02.0倍，且不小于1.5m。混凝土标号不低于C15。对于盖梁式承台和柱式墩台、空心墩台的承台应验算承台强度并设置必要的钢筋，承台厚度可不受上述限制。当桩中心距不大于3倍桩直径时，承台受力钢筋应均匀布置于全宽度内；当桩中心距大于3倍桩直径时，受力钢筋应均匀布置于距桩中心1.5倍桩直径范围内，在此范围以外应布置配筋率不小于0.1的构造钢筋。,三、承台的构造,桩与承台连接构造,第四节 单桩竖向承载力,一、概述二、单桩竖向抗压承载力三、桩的负摩阻力,一、概述,桩荷载传递机理：当单桩顶竖向荷载由零开始逐渐增大，桩顶首先受到压缩，相对于土体产生向下位移，桩侧受到土体向上摩阻力。随荷载增大，桩身压缩变形与桩侧摩阻力由桩顶向下逐渐扩展或延深；桩身截面上的荷载、变形与侧摩阻力均随桩深度而递减，并出现位移零点，其以下无荷载、变形与侧摩阻力。零点随荷载增大逐步下移直至桩底，使桩身下部摩阻力得以发挥；随着桩端产生压缩位移，出现桩端阻力并随变形加大而增大；桩侧摩阻力随桩身位移变化而重新分布。当桩身侧摩阻力全部发挥后，再增加荷载将全部由桩端阻力来承担；荷载的增加会使桩底下移，产生土体压缩过大或塑性挤出。也就意味着桩端荷载达到桩端土的极限承载力，桩产生急剧不停滞下沉而导致破坏，此时的荷载为桩的极限荷载。,一、概述,单桩轴向荷载传递a轴向受压的单桩；b微桩段的受力情况；c截面位移；d摩阻力分布；e轴力分布,一、概述,由传递机理可知，竖向荷载下桩土体系传递过程可简单描述为：桩身位移 和桩身荷载 随深度递减，侧摩阻力 自上而下逐步发挥。三者之间的关系可通过数学表达式加以描述。求解的基本思路：把桩沿长度方向划分为若干个弹性单元，土体与桩单元的相互作用可用弹簧模型来描述，这些弹簧的应力-应变关系表示了桩侧摩阻力与剪切位移之间的关系。取深度 处的微小桩段为对象，由力的平衡条件可得：,一、概述,由式（3-1）可得侧摩阻力 与桩身轴力 关系：由桩身压缩量 与轴力 之间的关系：断面荷载：,一、概述,断面位移：可得桩土体系荷载传递过程中的基本微分方程为：,二、单桩竖向抗压承载力,单桩的竖向承载力包括桩身承载力和土对桩的支承力。两者确定方法不同。前者由结构计算（桩身强度验算）确定，后者由经验指标推算预估。若采用单桩静载试验，可同时检验两方面因素提高可靠性。（一）静载试验方法确定单桩竖向承载力1静荷载试验装置,单桩静载试验装置示意图,二、单桩竖向抗压承载力,2试验方法工程中最常用的是慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载约为预估极限荷载的l/101/15，第一级荷载可双倍施加。每级加荷后的一小时内间隔5，10，15，30min各测读桩顶沉降；1h后每隔3min读一次。每级荷载作用下，每1h的沉降不超过0.1mm，并连续出现两次，即认为已趋稳定，可施加下一级荷载。当出现下列情况之一时即可终止加载：（1）当荷载沉降()曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过40mm。（2）桩顶总沉降量达到40mm后，继续增加二级或二级以上荷载仍无陡降段。,二、单桩竖向抗压承载力,破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷载，从而确定单桩轴向容许承载力现实情况在破坏荷载下，处于不同土层中的桩，其沉降量及沉降速率是不同的，人为地统一规定某一沉降值或沉降速率作为破坏标准，难以正确评价基桩的极限承载力。因此，宜根据试验曲线采用多种方法分析，以综合评定基桩的极限承载力。(1)Q-S曲线明显转折点法(2)S-lgt沉降速率法,二、单桩竖向抗压承载力,（二）经验公式法确定单桩竖向承载力1.摩擦桩单桩竖向承载力由土对桩周摩阻力和桩尖承载力两部分构成，因此公式基本形式为：单桩竖向承载力=（桩侧极限摩阻力+桩尖极限承载力）/安全系数(1)沉入桩,二、单桩竖向抗压承载力,锤击沉桩桩侧土的极限摩阻力值,二、单桩竖向抗压承载力,锤击沉桩桩尖处的极限承载力 值,二、单桩竖向抗压承载力,（2）钻（挖）孔灌注桩,钻孔桩桩侧土的极限摩阻力,二、单桩竖向抗压承载力,（3）管柱受压容许承载能力确定管柱受压容许承载能力可按沉入桩计算公式计算，也可通过专门实验确定。,值,m0值,二、单桩竖向抗压承载力,2.柱桩支撑在基岩或嵌入岩层的单桩，其轴向受压容许承载力决定于桩底处岩石的强度和嵌入岩层的深度，按下式计算：,系数c1c2值,二、单桩竖向抗压承载力,（三）静力触探法确定单桩容许承载力静力触探是借静力触探仪的探头贯入土中时受到贯入阻力与受压单桩在土中的工作状况以反映土层强度的方法，普遍认为这是确定桩的轴向容许承载力很有发展前途的方法。优点：设备简单，可现场进行测试，比取土样进行室内试验工效更高；有利于合理选择持力层；工作机理与桩相似。本节采用公路桥涵地基与基础设计规范中根据双桥探头资料确定的沉入桩单桩容许承载力公式：,二、单桩竖向抗压承载力,（四）动测试桩法动测法是指给桩顶施加一动荷载(采用冲击、振动等方式)，量测桩土系统的响应信号，然后分析计算桩的性能和承载力，可分为高应变动测法与低应变动测法两种。高应变动测单桩承载力的方法主要有动力公式法和波动方程法。1动力公式(锤击贯入法)2波动方程法,二、单桩竖向抗压承载力,（五）考虑桩身材料确定单桩轴向容许承载力钢筋混凝土桩受轴向压力时，由桩内钢筋和混凝土共同承担。作为压杆，除考虑材料强度外，还应考虑纵向挠曲的稳定性。当桩配有普通箍筋时，其轴向容许承载力按下式计算：,三、桩的负摩阻力,（一）负摩阻力产生的原因(1)在桩基础附近地面大面堆载，引起地面沉降，对桩产生负摩阻力，对于桥头路提高填土的桥台桩基础，地坪大面积堆放重物的车间、仓库建筑桩基础，均要特别注意负摩阻力问题；(2)土层中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，使土层产生自重固结下沉；(3)桩穿过欠固结土层（如填土）进入硬持力层，土层产生自重固结下沉；(4)桩数很多的密集群桩打桩时，使桩周土中产生很大的超空隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉；(5)在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。,三、桩的负摩阻力,（二）、中性点及其位置的确定桩身负摩阻力并不一定发生于整个软弱压缩土层中，产生负摩阻力的深度就是桩侧土层对桩产生相对下沉的范围，它与桩侧土的压缩固结、桩身压缩及桩底下沉等直接有关。中性点的位置即产生负 摩阻力的深度是随着条 件的不同而变动。可按 图所示原则，在实践应 用中应参考有关书籍和 手册，通过计算确定。,中性点位置及荷载传递,三、桩的负摩阻力,桩基设计必须满足地基土的抗力和桩身强度两方面的要求，因此设计中对负摩擦力的考虑主要是看其对地基土抗力和桩身强度的影响，主要影响如下：(1)作用于桩侧表面的总负摩擦力有可能使桩的负荷过大，从而使桩基的沉降过大或桩身结构受到损坏。(2)由于桩承担了一部分土体重量，即负摩擦力减少了桩端标高处的有效覆盖压力，这可能导致桩端阻力降低。(3)当建筑物的部分基础或同一基础中部分桩发生负摩擦力，将出现桩群的不均匀沉降，致使上部结构损坏。,三、桩的负摩阻力,(4)负摩擦力对桩的作用可达到中性点的标高处。在国外，认为如果把中性点以下桩的弹性压缩都考虑在内的话，可假设中性点是位于周围土沉降为5mm的标高处；对打到基岩的桩，一般认为应假设中性点位于桩端处。(5)桩群四角的桩分担到的负摩擦力比桩群内部的桩要大。(6)在正常固结的软粘土中，如果桩长是2025m，其负摩擦力常常与桩的容许荷载值相等，在此情况下，应估计到端承桩会转变为摩擦桩。,第五节 桩基工程的施工与检测,一、钢筋混凝土预制桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工四、钢筋混凝土管桩施工（套管成孔灌注桩）五、钢筋混凝土爆扩灌注桩施工六、桩基工程检测,一、钢筋混凝土预制桩施工,（一）桩的预制钢筋混凝土预制桩分 实心桩和空心管桩两 种。实心桩可在预制 厂制造，但当工地附 近没有预制厂时，从 远处工厂将桩运往工 地往往不经济，宜在 工地选择合适的场地 进行预制。,一、钢筋混凝土预制桩施工,（二）桩的吊运预制钢筋混凝土桩主筋是沿桩长按设计内力配置的，吊运时吊点位置，常根据吊点处由桩重产生的负弯矩与吊点间由桩重产生的正弯矩相等原则确定，这样较为经济。根据相应的弯矩值，即可进行桩身配筋，或验算其吊运时的强度。,一、钢筋混凝土预制桩施工,（三）.施工方法1锤击沉桩(1)桩锤,导杆式桩锤的工作原理a压缩；b供油；c燃烧；d排气、吸气,一、钢筋混凝土预制桩施工,（2）桩架桩架的用途是用来起吊各种锤、桩和料斗等施工机具，并提供锤导向、斜桩变幅和锤体移位，以满足桩基施工的要求。,悬挂式履带式打桩架实图,打桩船示意图,一、钢筋混凝土预制桩施工,(3)射水装置在锤击沉桩过程中，如下沉遇到困难，可用射水方法助沉，因为利用高压水流通过射水管冲刷桩尖或桩侧的土，可减小桩的下沉阻力，从而提高桩的下沉效率。(4)桩帽与送桩器桩帽是用以将锤击能量均匀地 传递到桩顶的钢结构物，俗称“替打”。它除了有导向作用 外，还应把桩锤的锤击能量转 变成有利于沉桩的锤击应力波 传递给桩。,一、钢筋混凝土预制桩施工,（5）沉桩过程注意事项打桩的顺序应由基础的一端向另一端进行，当桩基础平面尺寸较大时，也可由中间向两端进行。在打桩前，应检查锤的上下活动中心线与桩的中心线是否一致，锤的重心与桩中心线是否一致，桩位是否正确。桩开始打入时，应轻击慢打，每次的锤击能不宜过大，随着桩的打入，逐渐增大锤击的冲击能量。打桩时，应记录好桩的贯入度，作为桩是否达到设计要求的一个参考数据。打桩过程中应随时注意观测打入情况，防止基桩的偏移，并填写好打桩记录。,一、钢筋混凝土预制桩施工,2.振动沉桩原理：由振动打桩机使桩产生上下方向的振动，在清除桩与周围土层间摩擦力的同时使桩尖地基松动，从而使桩贯入或拔出。振动法沉桩的主要设备是振动打桩机，它是苏联在20世纪40年代首创。振动锤由电动机、液压马达、振动器、吸振器、冲击块、冲击座、夹桩器、操纵箱等基本部件组成，各种振动锤的结构基本相似，但在构造形式上有差别。振动法施工不仅可有效地用于打桩，也可用以拔桩；虽然振动下沉，但噪音较小；在砂性土中最有效，硬地基中难以打进；施工速度快；不会损坏桩头；不用导向架也能打进；移位操作方便；需要的电源功率大。,一、钢筋混凝土预制桩施工,3.水冲沉桩（射水法）也称射水沉桩。水冲沉桩是在桩的内部或外部设冲水管(也有增设高压气管)，用高压水(气)破坏桩尖处土体，并用气举法将土体上浮以消除桩尖阻力，使桩在自重的作用下，或在自重加其他外力联合作用下，使桩下沉的沉桩方法。水冲沉桩分三类：（1）外冲外排（2）内冲内排（3）内冲外排,一、钢筋混凝土预制桩施工,4压入沉桩压桩是以静压力将预制的桩压入土中的一种沉桩施工方法，它无振动、低噪声、施工简便、公害轻微，适合于在城市人口密集地区、医院附近及精密仪器工厂等地区应用。液压式压桩机特点：（1）节省原材料，降低成本（2）减少环境污染（3）减轻滑坡危害,一、钢筋混凝土预制桩施工,（四）常见事故预防及处理措施1桩顶破损(1)原因分析桩顶部分混凝土质量差，强度低；锤击偏心，即桩顶面与桩轴线不垂直，锤与桩面不垂直；未安置桩帽或帽内无缓冲垫或缓冲垫不良没有及时调换；遇坚硬土层，或中途停歇后土质恢复阻力增大，用重锤猛打所致。(2)预防及处理措施加强桩预制、装、运的管理，确保桩的质量要求；施工中及时纠正桩位，使锤击力顺桩轴方向；采用合适桩帽，并及时调换缓冲垫；正确选用合适桩锤，且施工时每桩要一气呵成。,一、钢筋混凝土预制桩施工,2桩身破裂(1)原因分析桩质量不符合设计要求；装卸中吊装时吊点或支点不符合规定，悬臂过长或中跨过多所致；打桩时，桩的自由长度过大，产生较大纵向挠曲和振动；锤击或振动过甚。(2)预防及处理措施加强预制、装、运、卸管理；木桩可用8号镀锌铁丝捆绕加强；混凝土桩当破裂位于水上部位时，用钢夹箍加螺栓拉紧焊接补强加固，水中部位时用套筒横板浇筑混凝土加固补强；适当减小桩锤落距或降低锤击频率。,一、钢筋混凝土预制桩施工,3桩身扭转或位移(1)原因分析桩尖制造不对称，或桩身有弯曲。(2)预防与处理措施用棍撬、慢锤轻击纠正；偏心不大，可不处理。4桩身倾斜或位移(1)原因分析桩头不平，桩尖倾斜过大；桩接头破坏；一侧遇石块等障碍物，土层有陡的倾斜角；桩帽桩身不在同一直线上。,一、钢筋混凝土预制桩施工,(2)预防与处理措施偏差过大，应拔出移位再打；入土深小于1m，偏差不大时，可利用木架顶正，再慢锤打入；障碍物如不深时，可挖除回填后再继续沉桩。5桩身涌起(1)原因分析在较厚软土上或遇流砂现象。(2)预防及处理措施应选择涌起量较大桩作静载试验，如合格可不再复打，如不合格，进行复打或重打。,一、钢筋混凝土预制桩施工,6桩急剧下沉，有时随着发生倾斜或位移(1)原因分析遇软土层、土洞；接头破裂或桩尖劈裂；桩身弯曲或有严重的横向裂缝；落锤过高，接桩不垂直。(2)预防及处理措施应暂停沉桩查明情况，再决定处理措施；如不能查明时，可将桩拔起，检查改正重打，或在靠近原桩位作补桩处理。7桩贯入度突然减小(1)原因分析桩由软土层进入硬土层：桩尖遇到石块等障碍物。,一、钢筋混凝土预制桩施工,(2)预防与处理措施查明原因，不能硬打；改用能量较大桩锤；配合射水沉桩。8桩不易沉入或达不到设计标高(1)原因分析遇旧埋设物、坚硬土夹层或砂夹层；打桩间歇时间过长，摩阻力增大；定错桩位。(2)预防及处理措施遇障碍或硬土层，用钻孔机钻透后再复打；根据地质资料正确确定桩长，如确实已达要求时，可将桩头截除。,一、钢筋混凝土预制桩施工,9桩身跳动，桩锤回弹(1)原因分析桩尖遇障碍物如树根或坚硬土层；桩身过曲，接桩过长；落锤过高；冻土地区沉桩困难。(2)预防与处理措施检查原因，穿过或避开障碍物；如入土不深，应将桩拔起避开或换桩重打；应先将冻土挖除或解冻后进行。如用电热解冻，应在切断电源后沉桩。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,钻孔桩施工流程,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,(一)准备工作1准备场地进行现场勘察，掌握施工场地现状：（1）了解现场妨碍施工的高空和地下障碍物，诸如高架线路、地下构筑物、水下障碍物等；（2）了解临近建筑物情况，有无危险房屋，有无精密仪器设备等；（3）观察场地平整情况；（4）了解现场道路、水、电排水等设施情况。在施工前应将场地平整好，以便安装钻架进行钻孔。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,2埋置护筒灌注桩除沉管灌注桩外，一般都需设护筒，以固定桩位，保护孔口防止坍塌，隔离地下水或海(河)水和保持孔内水位高出施工水位以防坍孔，同时护筒还可以起到钻(冲)孔导向作用。埋置护筒时特别应注意下列几点：(1)护筒平面位置应埋设正确，偏差不宜大于5cm。(2)护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.52.0m。(3)护筒底应低于施工最低水位(一般低于0.10.3m即可)。(4)下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大(一般比护筒直径大0.10.6m)，护筒四周应夯填密实的粘土，护筒应埋置在稳固的粘土层中，否则应换填粘土并密实，其厚度一般为050m。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,3制备泥浆钻孔灌注桩和冲孔灌注桩在施工过程中为防止孔壁坍塌、浆液流失和携带钻渣，需要在孔内加入护壁泥浆。护壁泥浆一般由水、粘土及化学处理剂组成。配备的泥浆应具有：(1)良好的物理稳定性。(2)良好的化学稳定性。(3)适当的密度(比重)。(4)适当的粘度。(5)较小的含砂率。(6)较好的流变性。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,4安装钻机或钻架钻架是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架。我国生产的定型旋转钻机和冲击钻机都附有定型钻架，其它还有木制的和钢制的四脚架、三脚架或人字扒杆。在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻机(架)必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷。,四脚钻架,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,（二）钻机1钻孔方法和钻具(1)旋转钻进成孔利用钻具的旋转切削土体钻进，并在钻进的同时采用循环泥浆的方法护壁排渣，继续钻进成孔。我国现用旋转钻机按泥浆循环的程 序不同分为正循环与反循环两种。正循环：在钻机驱动钻具回转的同时，利用泥浆泵 通过水龙头、钻杆内孔向孔底输送冲洗液 冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔 壁之间的外环空间上升，从孔口流向沉淀 池，形成正循环排渣体系，反循环：将冲洗液用从钻头的钻杆下口吸进，通过 钻杆中心排出到沉淀池，冲洗液沉淀后再循环使用。,正循环旋转钻孔,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,(2)冲击钻进成孔是采用冲击式钻机或用卷扬机带动一定质量的冲击钻头(或称为冲锥)，在一定的高度内周期性地作自由落体运动，冲击破碎岩层或冲挤土层形成桩孔，再用捞渣筒或泥浆循环等方法将岩屑钻渣排出的成孔方法。冲击钻孔适用于含有漂卵石，大块石的土层及岩层，也能用 于其它土层。成孔深度一般不 宜大于50m。,CZ-22型冲击钻示意图,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,(3)冲抓钻进成孔冲抓成孔主要适用于软土、砂砾、卵石等地层，冲抓成孔孔径一般在7001200mm，孔深最大达40m。冲抓成孔机具主要有履带吊、冲抓锥及运渣设备，冲抓锥有两瓣、三瓣、四瓣、六瓣之分，常用的以两瓣、四瓣为多，质量在1.52.8t，高度约1727m。冲抓施工时应对准孔中心让冲抓锥做自由落体运动，防止扩大孔径，同时应注意钢丝绳的磨损程度，防止因钢丝绳断裂而掉锥。,双绳冲抓锥示意图,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,2钻孔注意事项(1)在钻孔过程中，始终要保持孔内外既定的水位差和泥浆浓度，以起到护壁固壁作用，防止坍孔。若发现有漏水(漏浆)现象，应找原因及时处理；如为护筒本身漏水或因护简埋置太浅而发生漏水，应堵塞漏洞或用粘土在护壁周围夯实加固，或重埋护筒；若因孔壁土质松散，泥浆加固孔壁作用较差，应在孔内重新回填粘土，待沉淀后再钻进，以加强泥浆护壁。(2)在钻孔过程中，应根据土质等情况控制钻进速度、调整泥浆稠度，以防止坍孔及钻孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发生。(3)钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻以避免坍孔，若坍孔严重应回填重钻。(4)钻孔过程中应加强对桩位、成孔情况的检查工作。终孔时应对桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质等情况进行检验，合格后立即清孔、吊放钢筋笼，灌注混凝土。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,（三）清孔及吊装钢筋笼骨架1清孔当钻孔达到设计要求深 度并经检查合格后，应 立即进行清孔，目的是 清除孔底沉渣以减少桩 基的沉降量，提高承载 能力，确保桩基质量。清孔方法有真空吸泥渣 法、射水抽渣法、换浆 法和掏渣法。,清孔示意图l-泥浆砂石渣喷出；2-通入缩空气；3-注入清水；4-护筒；5-孔底沉积物,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,2吊装钢筋笼骨架清孔后应立即安放钢筋笼、浇混凝土。钢筋笼一般都在工地制作，制作时要求主筋环向均匀布置，箍筋直径及间距、主筋保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。吊放钢筋笼时应保持垂直、缓缓放入，防止碰撞孔壁。若造成塌孔或安放钢筋笼时间太长，应进行二次清孔后再浇筑混凝土。,钢筋骨架吊装,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,钢筋骨架中心定位,孔口焊接（帮条焊）,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,（四）灌注水下混凝土1有关器具和方法导管（1）通常选用刚性导管，采用无缝钢管或钢板卷制而成。内经2535cm，中间节长为2m，下端可加长46m。（2）使用前应进行水密、接头抗拉、承压等试验。（3）吊放时应置中，防止与孔壁、钢筋笼相互碰撞。,快速接头导管,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,隔水栓过去常用直径较导管内径小2030mm的木球、混凝土球、砂袋等，以粗铁丝悬挂在导管上口或近水面处，木球隔水栓要求能在管内滑动自如不至卡管，现在也有在漏斗与导管接头处设置活门或铁抽板等。,拔球法 剪球法,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,导管法的施工过程:将导管居中插入到离孔底0.300.40m，导管上口接漏斗，在接口处设隔水栓，以隔绝混凝土与导管内水的接触。在漏斗中贮备足够数量的混凝土后，放开隔水栓，贮备的混凝土连同隔水栓向孔底猛落，这时孔内水位骤涨外溢，说明混凝土已灌入孔内。,灌注水下混凝土l-通混凝土贮料槽；2-漏斗；3-隔水栓；4-导管,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,若落下有足够数量的混凝土则将导管内水全部压出，并使导管下口埋入孔内混凝土内11.5m深，保证钻孔内的水不可能重新流入导管。随着混凝土不断通过漏斗、导管灌入钻孔，钻孔内初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应地不断提升导管和拆除导管，这时应保持导管的埋入深度为24m，最大不宜大于4m，拆除导管时间不超过15min，直至钻孔灌注混凝土完毕。首批封底量确定首次灌注砼量应满足导管初次埋置深度（即导管埋入砼中深度 1m）和填充导管底部间隙的需要。公式：,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,2对混凝土材料的要求为了保证水下灌注混凝土的质量，混凝土的配合比按设计强度的混凝土标号提高20进行设计，强度等级不低于C20。混凝土应有必要的流动性，以坍落度表示，宜在1822cm范围内；每立方米混凝土用量不少于350kg，水灰比宜用，并可适当提高含砂率(宜采用4050)使混凝土有较好的和易性；为防卡管，石料尽可能用卵石，适宜粒径为530mm，最大粒径不应超过40mm。在混凝土浇注过程中，应随时掌握钻孔内混凝土顶面的实际高度，可用测绳和测深锤直接测定。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,3灌注水下混凝土注意事项（1）混凝土拌和必须均匀，尽可能缩短运输距离和减小颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故；（2）灌注混凝土必须连续作业，一气呵成，避免任何原因的中断灌注，因此混凝土的搅拌和运输设备应满足连续作业的要求，孔内混凝土上升到接近钢筋笼架底处时应防止钢筋笼架被混凝土顶起；（3）在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度，以控制和保证导管埋入孔内混凝土有适当的深度，防止导管提升过猛致使管底提离混凝土面或埋入过浅，导致导管内进水造成断桩夹泥；也要防止导管埋入过深，而造成导管内混凝土压不出或导管被混凝土埋住而不能提升，导致中止浇灌而断桩；（4）灌注的桩顶标高应比设计值预加一定的高度，并将此范围内的浮浆和混凝土凿除，以确保桩顶混凝土的质量，预加高度一般为0.51m。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,（五）常见工程质量事故及处理方法1孔壁坍塌成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。原因提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨架 时碰撞护筒及孔壁；护筒周围未用粘土紧密填实，孔内泥浆液面下降，孔内水压降低等造成。处理方法在孔壁坍塌段用石子粘土投入，重新开钻，并调整泥浆容重和液面高度；使用冲孔机时，填入混合料后低锤密击，使孔壁坚固后，再正常冲击。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,2偏孔成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜。主要原固是桩架不稳固，导杆不垂直或土层软硬不均。冲孔成孔，则可能是由于导向不严格或遇到探头石及基岩倾斜所引起的。处理方法将桩架重新安装牢固，使其平稳垂直；如孔的偏移过大，应填入石子粘土，重新成孔；如有探头石，可用取岩钻将其除去或低锤密击将石击碎；如遇基岩倾斜，可以投入毛石于低处，再开钻或密打。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,3孔底隔层孔底残留石渣过厚，孔脚涌进泥砂或塌壁泥土落底。主要原因清孔不彻底，清孔后泥浆浓度减少或浇筑混凝土、安放钢筋骨架时碰撞孔壁造成塌孔落土。处理方法做好清孔工作，注意泥浆浓度及孔内水位变化，施工时注意保护孔壁。4夹泥或软弱夹层桩身混凝土混进泥土或形成浮浆泡沫软弱夹层。主要原因浇筑混凝土时孔壁坍塌或导管口埋入混凝土高度太小，泥浆被喷翻，掺入混凝土中。,二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工,防治措施经常注意混馄凝土表面标高变化，保持导管下口埋入混凝土表面标高变化，保持导管下口埋入混凝土面以下的深度，并应在钢筋笼下放孔内4小时内浇筑混凝土5流砂成孔时发现大量流砂涌塞孔底。主要原因孔外水压力比孔内水压力大，孔壁土松散。处理方法可抛入碎砖石、粘土，用锤冲入流砂层，防止流砂涌入。,三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工,（一）主要施工机具(1)起吊机具：小卷扬机或电动葫芦(或手摇辘轳)、提升架等，用于材料和弃土的垂直运输及施工人员上下；(2)扶壁钢模板(或波纹模板)、砖等；(3)排水机具，潜水泵用于抽出桩孔中的积水；(4)鼓风机和送风管、向桩孔强制送入新鲜空气；(5)挖土工具：镐、锹、土筐等，若遇到硬土或岩石还需风镐、空压机、爆破器材等；(6)混凝土拌制、振捣机具，混凝土拌和站(拌和机)，振捣棒；(7)应急软爬梯、简易防护棚，防止提升弃土时落下伤人。,三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工,（二）施工工艺人工挖孔桩施工最大的隐患是孔壁土体坍塌和上部掉下的异物伤人。为确保安全施工，必须认真制订孔内防止土体坍落的支护措施和防止上部异物掉人孔底伤人的措施，如采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、波纹钢模板护壁、砌砖圈护壁等，应采取孔底设置局部挡棚防止异物掉入伤人等技术措施。1.放线定位按设计图纸放线、定桩位。2.开挖土方采取分段开挖，每段高度决定于土壁保持直立不坍状态的能力，一般以0.81.0m为一施工段。,三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工,3.测量控制桩位轴线采取在地面设十字控制网、基准点。安装提升设备时，使吊桶的钢丝绳中心与桩孔中心线一致，以作挖土时粗略控制中心线用。4.支设护壁模板通常在孔内采用现浇混凝土护壁、钢模板或波纹模板、喷射混凝土护壁等。5.设置操作平台在模板顶放置操作平台，平台可用角钢和钢板制成半圆形，两个合起来即为一个整圆，用于临时放置混凝土拌和料和灌注扶壁混凝土用。,三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工,6.灌注护壁混凝土护壁混凝土要注意捣实，因它起着护壁与防水双重作用，上下护壁间搭接5075mm。护壁分为外齿式和内齿式两种.护壁混凝土强度采用C25或C30，厚度一般取10105cm，加配的钢筋可采用9mm光圆钢筋。第一节混凝土扶壁宜高出地面20cm，便于挡水和定位。,混凝土护壁形式a外齿式；b内齿式,三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工,7.拆除模板继续下一段的施工当护壁混凝土达到一定强度后便可拆除模板，一般在常温情况下约过24h后便可以拆除模板。模板拆除后，再开挖下一段土方，然后继续支模灌注护壁混凝土，如此循环，直到挖到设计要求的深度。8.钢筋笼沉放钢筋笼就位，对质量在1000kg以内的小型钢筋笼，可用带有小卷扬机的活动三支木搭的小型吊运机具，或用汽车吊吊放入孔内就位。9.排除孔底积水，灌注桩身混凝土在灌注混凝土前，应先放置钢筋笼，并再次测量孔内虚土厚度，超过要求应进行清理。混凝土坍落度为810cm。,三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工,（三）施工注意事项(1)桩孔开挖，当桩净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m，孔深不宜大于40m。(2)每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确，桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过1，桩径不得小于设计直径。(3)防止土壁坍塌及流砂。挖土如遇到松散或流砂土层时，可减少每段开挖深度(取0.30.5m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等作护壁，待穿过此土层后再按一般方法施工。流砂现象严重时，应采用井点降水处理。(4)浇筑桩身混凝土时，应注意清孔及防止积水，桩身棍凝土应一次连续浇筑完毕，不留施工缝。为防止混凝土离析，宜采用串筒来浇筑混凝土，如果地下水穿过护壁流入量较大无法抽干时，则应采用导管法浇筑水下混凝土。,三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工,（四）必须制定好安全措施(1)施工人员进入孔内必须戴安全帽，孔内有人作业时，孔上必须有人监督防护。(2)孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井；使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自 动卡紧保险装置；不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下；电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力。(3)每日开工前必须检测井下的有毒有害气体，并有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度 超过10m时，应有专门向井下送风的设备，风量不宜少于25L/s。(4)护壁应高出地面200300mm，以防杂物滚入孔内；孔周围要设0.8m高的护栏。(5)孔内照明要用12V以下的安全灯或安全矿灯。使用的电器必须有严格的接地、接零和漏电保护器(如潜水泵等)。,四、钢筋混凝土管桩施工,施工工艺a.置放桩尖，钢管就位准备沉管 b.沉管 c.放钢筋笼 d.拔出钢管灌注混凝土 e.桩制成,四、钢筋混凝土管桩施工,（一）适用条件及特点适用于不存在特殊硬夹层的一般黏性土、淤泥或淤泥质土、砂土及人工填土等土层。优点易于调整桩长以适应桩尖承载土层的高程变化，能避免预制桩因桩长过长打不下需要截桩、或桩长不够长需要现场接长的缺点；因桩管底部封闭，不受地下水的影响；桩内钢筋不是由操作或锤击应力来决定，可根据桩的受力条件，不配设通长钢筋骨架；可采用管内夯管冲压等方法形成桩底扩大桩等.缺点工程事故频率较高的桩型之一，施工时必须经过试桩，制订防止缩颈、断桩等措施，确保工程质量。,四、钢筋混凝土管桩施工,（二）施工机具沉管灌注桩的施工机具包括打桩机(打桩架)、桩锤、卷扬机、加压装置等，另需准备好桩管、桩尖或预制钢筋混凝土桩靴等。,预制钢筋混凝土桩尖构造,活瓣式桩尖,四、钢筋混凝土管桩施工,（三）施工工艺1桩机就位将预制钢筋混凝土桩尖对准桩位中心，置桩管于桩尖之上(或将带活瓣式桩尖的桩管对准桩位中心，并将活瓣式桩尖闭合)，使桩机平稳，桩管竖直，随后将桩尖压入土中。2灌注隔水混凝土为避免水从桩尖进入桩管，当桩尖就位入土后，先灌注0.1m3混凝土(水灰比03左右)，利用混凝土的重力顶住水和泥浆的渗入。为防止先灌的混凝土在管内凝固，必须在其初凝前将桩管沉入到设计高程并开始拔管。,四、钢筋混凝土管桩施工,3下沉桩管开动沉桩锤，将桩管下沉。下沉速度视土质而定，一般砂类土每分钟下沉23m，粘性土12m，砂砾石或砾石土1.0m左右。4灌注混凝土混凝土强度等级应按设计规定，混凝土坍落度和粗集料的粒径均应符合规范要求。拌和好的混凝土装入料斗中，吊到桩管进料口，徐徐倒进管中。混凝土数量不得小于桩管体积的1.1倍。5拔管应在管中混凝土已灌筑3.0m以上后，才可开始拔管。在测得桩尖活瓣确已张开，混凝土已从桩管中流出以后，才可继续拔出桩管。,四、钢筋混凝土管桩施工,（四）施工注意事项(1)沉管至设计高程后，应立即灌注混凝土，尽量减少间隔时间。灌注混凝土之前，必须检查桩管内有无吞桩尖或进泥、进水的现象；(2)当桩身配钢筋笼时，第一次混凝土应先灌至笼底高程，然后放置钢筋笼，再灌混凝土；(3)拔管速度应均匀平衡，对一般土层以1.0m/min为宜，在软弱土层及软硬土层交界处应控制在0.30.8m/min以内；(4)采用倒打拔管的打击次数，单动汽锤不得少于50次/min；自由落锤轻击不得少于4 0次/min。在桩管底部未上拔至桩设计标高之前，倒打或轻击不得中断；(5)锤击沉管灌注桩的混凝土强度应按设计要求配置，混凝土坍落度和粗集料的粒径均应符合规范要求。每根桩施工的全过程，都应在混凝土初凝前完成。成桩后的桩身混凝土顶面高程应不低于设计高程500mm；(6)混凝土的充盈系数(实际灌注混凝土数量与理论计算需要灌注的混凝土数量之比)应设专人负责计算。当充盈系数小于1.0时，应立即采取措施进行补救，如采用全长复打等。对可能有断桩和缩颈桩时，应采用局部复打。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长、局部复打桩的入土深度应超过断桩或缩颈区1.0m以上；(7)应防止由于桩管人土时产生的挤土作用所引起的土体隆起和水平位移。当桩的中心距小于桩管外径的6倍时，桩管的施打，必须在邻桩的混凝土初凝以前完成。否则，应实行跳打，其间空出的桩，需待混凝土达到设计强度的50以后方可施工。,四、钢筋混凝土管桩施工,（五）常见问题的分析与处理1断桩断桩的裂缝为水平或略带倾斜，一般都贯通整个截面，常常出现于地面以下13 m软硬土层交接处。主要原因桩距过小，邻桩施打时土的挤压产生的水平推力和隆起上拔力的影响；软硬土层传递水平力不同，对桩产生剪应力；桩身混凝土终凝不久；强度弱，承受不了外力的影响。避免断桩的措施(1)布桩应坚持少桩疏排的原则，桩与桩之间中心距不宜小于3.5倍桩径；,四、钢筋混凝土管桩施工,(2)桩身混凝土强度较低时，尽量避免振动和外力的干扰，因此要合理确定打桩顺序和桩架行走路线；(3)采用跳打法或控制时间法以减少对邻桩的影响。控制时间法指在邻桩混凝土初凝以前，必须把影响范围内的桩施工完毕。断桩的检查与处理在浅层(23m)发生断桩，可用重锤敲击桩头侧面，同时用脚踏在桩头上，如桩已断，会感到浮振；深处断桩目