(第三章-基础工程).ppt

建筑施工技术,14级建筑班、造价班,矿业建筑系 温小伟 联系方式本章内容,3.2 浅基础 3.3 混凝土预制桩 3.4 混凝土灌注桩,3.4 混凝土灌注桩,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、噪声小等优点。但存在操作要求较严，易发生颈缩、断裂现象，技术间歇时间较长，不能立即承受荷载，冬季施工困难较多等缺点。 灌注桩按成孔方法分为干作业钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。,（一）干作业钻孔灌注桩 施工过程如下图所示。,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。 钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。,长螺旋钻孔机出土状态,短螺旋钻孔机,短螺旋钻孔机出土状态,（二）泥浆护壁成孔灌注桩 1.概念 先用成孔机械进行钻孔，在钻孔过程中为了防止孔壁坍塌，在孔中注入泥浆（或清水自造泥浆）保护孔壁，钻孔达到深度后，进行检查清孔，然后安放钢筋骨架，最后浇注混凝土而成。 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。,回转钻机 1 座盘；斜撑； 塔架；电机； 卷扬机；塔架； 转盘； 8 钻杆； 9 泥浆输送管； 10 钻头,（1）成孔机械：回转钻机、潜水钻机、冲击钻机等。,潜水钻机 1 一钻头； 2 一潜水钻机； 3 一电缆； 4 一护筒； 5 一水管； 6 一滚轮支点； 7 一钻杆； 8 一电缆盘； 9 一卷扬机； 10 一控制箱,冲击钻机 1 一滑轮； 2 一主杆； 3 一拉索； 4 一斜撑； 5 一卷扬机； 6 一垫木； 7 一钻头,桩定位，图中的孔为超前钻的孔,冲孔桩开始施工,冲击成孔,（2）泥浆： 泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，根据需要，还可掺入其它物质，如纯碱等，以改善泥浆的品质。,泥浆中胶质颗粒的分子，在泥浆的压力下渗入孔壁表层的孔隙中，形成一层泥皮，促使孔壁胶结，从而起到防止坍孔，保护孔壁的作用,作用：液体支撑作用； 形成泥皮；,携渣、冷却刀具、润滑切土机具等作用。,制备泥浆的性能指标,泥浆运 输车辆,浆池,2.施工工艺,测定桩位,埋设护筒,桩机就位,制备泥浆,泥浆循环出渣,机械钻孔,清孔,安放钢筋骨架,浇筑水下混凝土,（1）测定桩位、埋设护筒：,护筒：68mm厚钢板， 比孔口大100200mm， 顶部开设12个溢浆口， 周围用粘土密封。 作用：定位 ； 保护孔口； 维持水头等。,反循环成孔，现在是在护筒上拉十字线，是使钻机的钻头对准桩的中心线，等钻机对准后往护筒里放水，采用泥浆护壁进行钻孔,a ）正循环 b ）反循环 图 2-15 泥浆循环成孔工艺 1 一钻头； 2 一泥浆循环方向； 3 一沉淀池； 4 一泥浆池； 5 一泥浆泵； 6 一砂石泵； 7 一水阀； 8 一钻杆； 9 一钻机回旋装置,（2）泥浆循环方式,正循环方式：泥浆由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入沉淀池，经沉淀的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。操作简单，当孔不太深，孔径800mm时，钻进效果好。 反循环方式：泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。泥浆上返速度快，排渣能力强，钻进效率高，孔壁稳定，孔底沉渣少，成孔质量可靠。,（3）检查 钻进过程中，要保证护筒内水位高于地下水位；排出的泥浆密度应在1.21.4t/m3。 （4）清孔 方式：泥浆循环方式、空气吸泥机 时间：分两次进行。 钻到设计标高时，用循环换浆法清孔； 灌注混凝土前，泵吸反循环清孔。 检查：清孔后，检查孔底沉渣厚度，孔内泥浆密度等。,（5）钢筋骨架的制作与安装 桩的长度较大时钢筋笼一般分段制作，分段制作的钢筋笼接头宜采用焊接。 为防止钢筋笼的变形，应设置加劲箍，加劲箍应在主筋外侧，主筋一般不设弯钩，根据施工工艺要求所设弯钩不得向内伸露，以免妨碍导管提升。 钢筋笼吊装时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，就位后应立即固定在孔口钢护筒上，使其不上浮、下沉。,钢筋笼吊装,灌注桩钢筋冷挤压连接,焊吊筋，防止浇筑砼时钢筋笼上浮,（6）浇筑混凝土 第二次清孔后0.5小时以内，采用导管法浇筑。 混凝土浇筑的导管的壁厚不宜小于3mm ，直径宜为 200250mm ； 直径制作偏差不应超过 2mm ，导管的分节长度视工艺要求确定，底管长度不宜小于4m ，接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头； 管提升时，不得挂住钢筋笼； 导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.61.0MPa,浇筑水下混凝土： 开始灌注时，为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为 300500mm ，桩直径小于 600mm 时可适当加大导管底部至孔底距离； 混凝土料斗中应有足够的混凝土储备量，混凝土灌注后能使导管一次埋入混凝土面下 0.8m 以上； 混凝土浇注中边灌注边提升导管，但应保证导管口始终埋置在混凝土内，导管埋深宜为 26m ，严禁导管提出混凝土面，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写水下混凝土浇注记录 。,混凝土浇筑,提升导管，下料，排出泥浆,截桩头,桩头混凝土取样,3.常遇问题及处理方法 （1）坍孔 （2）钻孔偏移 （3）流砂 （4）吊脚桩 （5）钻孔漏浆,（三）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。 利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩。,沉管灌注桩桩靴,为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。 单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.51.0m，振动510s，然后再拔管0.51.0m，这样反复进行，直至全部拔出。 复打法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行。 翻插法：钢管每提升0.5m，再下插0.3m，这样反复进行，直至拔出。,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。 锤击沉管灌注桩施工要点： 桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。 拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。,桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以内为宜。 在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。 桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后，方可施打。,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。 其施工过程为： 桩机就位 沉管 上料 拔管,3.沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法 (1) 颈缩 颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。 当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌筑的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。 当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。 处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。,(2) 断桩 断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。 原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。 处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。,(4) 混凝土灌注过量 如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。,四、人工挖孔灌注桩 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。,1.人工挖掘成孔护壁方法施工 坍落的支护措施有现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混凝土护壁等。 (1) 现浇混凝土护壁法施工 即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。 桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力，一般0.51.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。,(2) 沉井护壁法施工 当桩径较大，挖掘深度大，地质复杂，土质差(松软弱土层)，且地下水位高时，应采用沉井护壁法挖孔施工。 沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度。,2. 施工中应该注意的几个问题 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0.5%，桩径不得小于桩设计直径。 挖掘成孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷载和机械振动。 桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。,人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混凝土浇筑。 认真清除孔底浮渣余土，排净积水，浇筑过程中防止地下水流入。 人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工。 井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应间隔挖孔施工。,超声波检测，小桩预埋三根管，大桩四根管，小桩须检测两次，图为第一次检测，可以检测到两个断面,低应变检测是桩基检测的一部分,钻孔抽出来的芯样，芯样比较完整，密实性较好，桩底与岩石粘结较好，属一类桩,五、灌注桩施工质量要求 灌注桩施工质量检查包括成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。 施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段也应进行检查。,六、桩基础工程安全技术 (1) 桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严