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第二章 桩基础施工,2.1 预制桩施工 2.2 混凝土灌注桩施工 2.3 预应力混凝土管桩,1,2,地基与基础 天然地基上的浅基础 人工地基上的浅基础 天然地基上的深基础：桩基础,宜优先选用,3,4,5,6,7,8,9,10,天然地基：天然土层，不对地基土做处理 浅基础： （1）埋深小于5m的柱基或墙基 （2）埋深小于基础宽度的筏基、箱基,11,人工地基：经过地基处理，加固上部土层，提 高承载力 浅基础：,12,深基础：桩基础 新加坡发展银行,四墩, 每墩直径7.3m 将荷载传递到下部好土层,承载力高,大直径钻孔桩,风化砂岩及粉砂岩,部分风化及不风化泥岩,13,浅基础 深基础：桩基础 承载性质：端承桩、摩擦桩 成桩方法：预制桩、灌注桩,14,15,16,17,工程概况：STX商务有限公司技术交流中心1#、2#、3#馆，是长兴岛STX造船码头的星级宾馆。其中3#馆，建筑面积1.2万平方米。地下两层，层高分别为6.1m、2.1m；地上7层，一层6.6m，二层4.5m，标准层3.6m。柱网尺寸8m9m。 地质条件： 3#馆座落在回填土上，最厚处达到10多米深，回填土刚刚填完，没进行处理；回填土以下是中风化和强风化石英砂岩夹页岩。 工程要求：1、选择桩型 2、确定成桩工艺,18,桩基础形式：,灌注桩,预制桩（端承桩）,桩基础材料：,预应力砼,（钢、砼、预应力砼）,桩基础断面：,管桩,19,一、预制桩的制作、运输和堆放,20,1构造 截面：方桩250550,预应力管桩: 3001000; 长度：工厂12m，现场30m； 砼强度：不宜低于C30；预应力管桩: C80;,纵筋直径:1225,21,22,23,2制作叠浇法 叠浇层数：4层,上下隔离； 隔离剂：桩与桩之间隔离； 浇注时间：下层30强度，再浇上层。,24,钢筋 、模板,25,26,27,28,29,混凝土浇筑,30,31,32,33,3起吊、运输,(1)砼强度： 起吊达到70设计强度 运输达到100设计强度,(2) 吊点： 正负弯矩值相等则起吊弯矩最小,34,一点起吊,一点起吊,两点起吊,三点起吊,35,4堆放,地面坚实、平整，垫长枕木； 支承点在吊点位置，垫木上下对齐。 高度不超过四层；,36,37,38,管桩制作：工厂制作，长度12米； 管桩运输：选用载重量30t，平板长度14m的重型板车。运输过程中采用两点法放置。 管桩施工： 桩的现场堆放与吊运：堆放场地平整压实，管桩起吊采用两点法； 沉桩：采用静力压桩法（液压式）； 接桩：端板焊接连接； 桩顶标高：送桩器送至设计标高；,39,质量控制 施工前：外观检查； 施工中：桩位偏差；接桩焊接质量；桩顶标高 施工后：荷载试验，桩体质量检验； 经济效益 与锤击法相比：施工速度快，缩短工期1/3； 与普通砼桩相比：配筋率减少3040%； 社会效益 施工噪音小、无污染,40,编笼、滚焊,41,42,上料,43,合模,44,离心成型,45,高压蒸养,46,47,48,49,打桩设备 桩锤落锤、柴油锤、蒸汽锤、液压锤； 桩架： 作用： 吊桩就位、悬吊桩锤、打桩 类型 （常用）： 多功能桩架：机动适应性好；大而装拆运麻烦。 履带式桩架：移动方便，适用范围广。,二、预制桩锤击法施工,50,柴油锤,自由落锤,51,蒸汽锤,单动汽锤,双动汽锤,液压锤,52,高频液压振动锤,53,54,55,56,57,履带式桩架,多功能桩架,58,滚筒式打桩机,59,多功能桩机,60,履带式桩机,61,动力装置 其配置取决于所选的桩锤。 落锤，配备卷扬机； 蒸汽锤，配备蒸汽锅炉。 柴油锤，不需外部动力装置。 锤垫位于桩帽上部 桩帽设在桩顶，保护桩锤和防止桩顶损坏。 桩垫桩帽下部与桩顶间的垫材 送桩器,62,准备工作 （1）场地准备； （2）定位放线； （3）确定打桩顺序； （4）进行打桩试验：2根，检验工艺、设备是否符合要求。,63,试打桩 关于“试打桩”最重要的技术准备工作 目的确定收锤标准贯入度 地点场地内钻孔附近 贯入度：桩被击打一次，桩贯入土中的距离(cm)。,64,打桩工艺 准备 测量放线定位 桩机就位 吊桩和定桩 扣桩帽、落锤、脱吊钩 对中和调直 低锤轻打 打桩接桩 再打桩再接桩 直到收锤标准收锤送桩（截桩）,65,定位,66,打桩,67,接桩：焊接法、浆锚法、法兰法,68,接桩,69,收锤,70,71,72,管桩与基础底板连接,73,1) 当桩较密集时： 自中间向四周环绕打； 由中间向两侧打； 分段施打 2) 当桩较稀疏时：逐排打设,减小：后施工的桩对先施工的桩的影响 对周边环境的影响,74,桩直径不同时： 先大后小 桩埋深不同时： 先深后浅 桩长度不同时： 先长后短 桩一侧毗邻建筑物时： 由建筑物一侧向另一侧施打,75,上海浦东国际机场二期航站楼位于已运营浦东机场一期航站楼东侧。联廊和主楼是二期航站楼组成的一部分。工程桩桩型分为600 预制高强预应力混凝土管桩和断面为500mm500mm的预制混凝土方桩两种。航站楼联廊、主楼共有2592个桩位,其中PHC管桩1277 根,方桩1315 根,方桩桩长46m63m不等,PHC 管桩桩长26m45m 不等,方桩由三节桩组成,PHC管桩由二至三节桩组成。PHC管桩集中分布在42轴及以南区域,方桩集中分布在39轴及以北区域。,上海浦东国际机场二期航站楼桩基施工技术,1 工程地质概况 二期航站楼工程处于机场吹填区域,不同施工区域土层高差达30余米。其地貌类型属河口、砂嘴、砂岛相地貌类型。场地平整后的标高为3.700 m ,联廊、主楼桩基持力层在粉细砂层。,76,上海浦东国际机场二期航站楼桩基施工技术,2 施工方案 方桩: 断面500mm500mm;桩长46m63m;最短12m,最长21m(18种长度);三节桩 预应力空心管状(PHC): 600;桩长26m45m;最短6m,最长为15m(20种长度,细分66种);三节桩 桩位编号与标记 1)制桩时在距桩端1.5m处做标记：制造日期、桩位区编号及轴线编号； 2)施工前，在桩位图上按轴线对PHC管桩和方桩的桩位编号。,预制桩的生产 1)方桩: 现场预制,每天生产量可达114节方桩(38根) ,制桩与打桩流程 2)PHC 管桩: 工厂制作,单日产量可达180节管桩。,77,预制桩的运输 1) 方桩: 载重量30t, 长度18m的超长重型平板车,单车运载能力2节3节。2)PHC管桩: 载重量30t, 长度14m 的重型平板车,单车运载能力70m/ 车。 18m以下的桩在运输过程中按二支点法安置。 18m以上的桩在运输过程中按三支点法的位置。,打桩流程 施工区域以39轴为界：南区，北区 南、北两区：两个工区。 打桩顺序：先打联廊，后打主楼桩。打桩原则：先长桩后短桩。打桩机：15 台履带式打桩机。,78,打桩施工 桩的现场堆放及吊运 堆放：底部楞木位置在桩端0.207L处,堆放高度不超过4 层。 起吊：PHC 管桩起吊采用两端勾吊，方桩采用两点吊。,沉桩:锤击法沉桩, 混凝土强度设计强度100%,龄期满足28d。,接桩 PHC管桩: 端板焊接连接, 方桩: 电焊接桩,焊接用角钢规格为L10010,长度40cm ,焊条选用E43。在焊接接头自然冷却5min 后方可继续沉桩。 送桩 送桩器：送桩深度最大8.72m。观测控制送桩的垂直度, 控制桩顶标高。,79,施工总结 本工程采取预制桩现场预制与工厂预制相结合、制桩与打桩流程相结合、打桩流程安排决定制桩流程的施工方案,确保了桩的配套供应,此外施工机械选型得当和打桩顺序安排合理,加快了工程进度,使得工程能够提早5d结束;通过合理安排打桩流程、采取减少挤土效应的措施,保证了桩位平面偏差都在规范允许范围内,最终使得工程质量达到了合格标准。,80,质量要求：,1）满足承载力要求： 端承桩控制最后贯入度为主(参考标高) 摩擦桩控制沉桩标高为主(参考最后贯入度) 2）偏差: 垂直度偏差：不超过1%； 3）桩不受损：桩顶、桩身不打坏，桩顶下1/3桩长内无水平裂缝。,81,挤土、震动、噪音、大气污染 挤土：采取合理打桩顺序、控制打桩速度； 震动、噪音、大气污染：合理打桩方法。,锤击法打桩的危害,82,静力压桩： 利用静压力将桩压入土中。无振动、噪音，沉桩精度高。 适用于： 适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。 压桩机： 顶压式、箍压式和前压式,预制桩静压法桩法,83,顶压式,箍压式,84,压桩施工，一般采用分段压入、逐节接长的方法。施工时，先将第一节桩压入土中，当其上端与压桩机操作平台齐平时，进行接桩。,85,最重要的是测量定位、桩尖就位、压桩和接桩四大施工过程，这是保证压桩质量的关键。 桩长如何控制？,86,静力压桩的施工工艺 放线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。,87,基础方案：PHC-500(120)A-C80-9,10,12,88,什么是灌注桩？ 灌注桩的成孔方法？ 钻孔灌注桩 沉管灌注桩 冲孔灌注桩 人工挖孔灌注桩 灌注桩与预制桩的比较？ 挤土效应：小 桩长、桩径：变化自如 施工工艺：复杂、工期长,89,（一）钻孔机械设备 螺旋钻孔机,用于地下水位以上的粘土、粉土、中密以上砂土等， 孔径300-800mm, 钻孔深度8-12m,90,钻头,钻孔直径可达2.5m,钻进深度可达50-100m,适宜多种地质,91,92,93,钻扩机 有柱头钻头和扩底钻头,94,对于扩大头桩，至设计标高后换扩大钻头,95,96,（二）钻孔灌注桩： 1、干作业成孔灌注桩施工 北方地区或无地下水的土层 适用：填土、粘性土、粉土、碎石土； 成孔机械：螺旋钻机 孔径8001200,97,施工工艺,（清理场地、测量放线）桩定位钻机就位钻孔清孔（成孔质量检查验收）放钢筋笼浇砼。,钻孔,螺旋钻孔机成桩工艺,放钢筋笼,浇砼,清孔,每步注意事项,98,注意问题 成孔顺序：现场条件、桩机行走方便； 孔距较小，间隔成孔； 及时浇砼，防孔壁坍塌； 质量要求 偏差要求： 垂直度偏差1 孔底虚土厚度： 端承桩50； 摩擦桩150。 避免出现缩径和断桩,99,2、泥浆护壁成孔（用于有地下水）,成孔机械（钻头） 冲击钻：碎石土、砂土、粘性土、风化岩； 回转钻：填土、粘性土、淤泥、砂土；,施工工艺,桩定位埋护筒配泥浆钻孔、灌泥浆清孔放钢筋笼水下浇砼。,原理：钻机成孔，泥浆护壁排土渣,P77,100,（2）埋设护筒,作用： 固定桩孔位置； 保护孔口； 维持孔内水头， 防止塌孔； 为钻头导向 尺寸？P77,101,泥浆护壁钻孔灌注桩施工时，通常应埋设钢护筒，以起定位、保护孔口、存储泥浆和使其高于地下水位。,埋设的钢护筒,102,钢护筒,水上搭操作平台，进行钻孔灌注桩施工，埋设钢护筒。,103,（3）桩机就位,104,护壁的泥浆有采用膨润土制浆、原土制浆等，其泥浆的比重应根据土质进行调整，维持孔壁一定的泥浆压力，不塌孔。,泥浆池制浆,（4）泥浆制备,105,泥浆制备 通过孔内的水头高度所形成的对孔壁的静压力来保护孔壁，泥浆与孔壁形成的泥皮，阻止孔外水向孔内渗流，起到保护孔壁的作用。,106,桥梁基础的钻孔灌注桩施工现场。,107,钻孔灌注桩的施工现场若管理不善，易造成泥浆到处流淌，现场文明施工不够。,混凝土料斗,浇筑混凝土导管,108,109,反循环,正循环,泥浆作用： 护壁 排土渣 冷却 润滑,配泥浆,灌泥浆,110,钻孔灌注桩的钻头由施工作业队根据土质、以往的施工经验加工制作，通常在端部焊接合金刀头，增加耐磨性和切削土的能力。,111,112,（7） 水下灌注砼要求,导管最大外径比钢筋笼内径小100以上； 保护层厚度50； 提管时保证混凝土埋入1m。,（6） 清孔,端承桩,沉渣厚度不大于50； 摩擦型桩,沉渣厚度不大于100 ；,113,清孔(hole trimming) 一般用清水清孔，钻机只钻不进，待泥浆比重降到1.1左右即认为清孔合格。 吊放钢筋笼 清孔后，尽快吊放钢筋笼,114,115,116,混凝土灌注 采用导管法水下混凝土灌注方法施工,117,118,二、沉管灌注桩(cased pile),1.适用于：能在土质很差，地下水位很高时施工。 2.施工方法：锤击沉入钢管法 振动沉入钢管法 3.工艺顺序： 桩靴、钢管就位沉管放钢筋笼浇砼、提管。,119,钢筋混凝土桩尖,钢管活瓣桩尖,120,121,桩尖埋设,122,123,124,125,步履式桩机,126,锤击、振动沉管施工方法 单打法 复打法单打时不放钢筋笼，砼初凝前原位打入、插筋灌注。 反插法边振边拔，每次拔管0.5-1.0m,再向下反插0.3-0.5m,如此反复并保持振动,127,套管成孔灌注桩常遇问题和处理方法,断桩 原因：桩距过小，桩身砼强度低，邻桩沉管时挤土使 桩身断裂。 措施：桩间距3.5d；跳打法；合理打桩顺序。 缩颈桩 原因：邻桩的挤土影响；拔管速度过快。 措施：慢拔密振，反插法，复打法。,128,吊脚桩 原因：预制桩尖未及时脱出；活瓣桩尖未及时张开。 措施：将桩管拔出，填砂后重打。 桩尖进水进泥沙 原因：活瓣桩尖有空隙；砼桩尖与桩管接触不严 措施：修复或更换活瓣桩尖，桩尖已经进水进泥应填砂重打。,129,三、人工挖孔灌注桩(pile with man-excavated shaft) 直径0.8m，长度20m 1.设备 风镐、八字护壁；钻扩机 2.要求 防塌壁；需降水、通风、通讯、照明,130,大直径扩底桩,护壁构造示意,131,2、施工工艺 （1）放线、定桩位 （2）分段开挖 （3）绑扎护壁钢筋 （4）支设护壁模板 （5）放置操作平台 （6）浇护壁砼 （7）拆模往下施工 （8）排除孔底积水 （9）放钢筋笼，浇砼,132,133,134,各种桩基的选择与应用,135,大连某一小区高层住宅，共18层，建筑总高度51.60m，为框架剪力墙体系。 桩型选择原则 荷载、土层、机械、环境、 造价 可供选择的桩型 混凝土预制桩 钻孔灌注桩 沉管灌注桩 适合本工程的桩型,136,137,桩基在实际工程中的应用,工程1 某综合楼结构设计中,该楼主体为5层框架结构体系。地质状况为: 场地内上覆盖土层素填土、淤泥质粘土层、砾砂层、粉砂层。这些土层具有高压缩性,且分布不均。地面下12米为中等风化泥岩，承载力高达2000Kpa。地下水位较高。场地位于住宅区内，三面紧邻三栋建筑物。 问题： 确定基础形式 确定基础施工方案,138,工程2 华润高档住宅区,建筑物为1834层的高层剪力墙结构体系。地质状况为: 场地内上覆盖的杂填土、淤泥质粘土层、中风化板岩。杂填土较厚36米，已经过强夯处理，淤泥质粘土层厚度在515米，中风化板岩承载力高达1200Kpa。场地周围没有建筑物。 问题： 选择基础形式（阐明原因） 并确定施工方案（详细）,139,140,预应力管桩的生产在工厂内进行，利用高强螺旋肋的钢丝作为预应力筋，混凝土强度等级可达C60C80，采用离心法生产，高压蒸汽养护。,预应力混凝土管桩的桩端加强钢板套箍,管桩钢丝,螺旋箍筋,141,运至施工现场的预应力混凝土管桩。,142,吊桩,静力压桩机,143,桩与桩管口焊接连接（接桩）。,144,连续压桩。,145,压入一节。,146,147,1名词解释：, 最后贯入度： 重锤低击： 复打法： 砼充盈系数：,最后贯入度是指锤击沉桩施工中，最后10击内桩的平均入土深度。 重锤低击：指选用较重的锤，以较低的落距锤击沉桩。 复打法：即在同一桩孔内进行两次单打。目的是为了提高桩的质量或使桩 径增大，提高桩的承载能力。 砼充盈系数：指灌注桩施工时，砼的实际浇筑量与理论计算浇筑量的比值。,148,2单项选择：,149,3填空题： 1泥浆护壁钻孔灌注桩成孔施工时，泥浆的作用是：（ ）。 2钢筋砼预制桩的打桩顺序一般有：（ ）、（ ） 、（ ）。 3桩锤重量可按那几个因素来选择：（ ）、（ ）、（ ）。 4预制打入桩垂直度偏差应控制在（ ）以内。 5入土深度控制对摩擦桩应以（ ）为主，以（ ）作为参考。 端承桩应以（ ）为主。 6钻孔灌注桩钻孔时的泥浆循环工艺有（ ）两种，其中（ ） 工艺的泥浆上流速度高，携土能力大。 7打入桩施工时，当桩间距（ ）时，一定要确定合理的打桩顺序。 8若按施工方法分，预制桩可划分为（ ）、（ ）、 （ ）、（ ）。,150,9预制桩吊点设计的原则是：（ ）。 10桩架的作用是（ ）、（ ）、（ ）。 11预制桩接桩的方法有：（ ）、（ ）、（ ）。 12打入桩施工时，宜采用的打桩方法：（ ）。 13套管成孔灌注桩施工时，为提高桩的质量，提高桩的承载力，经常采 用（ ）。 14水下浇筑砼经常采用的方法是（ ）。 15砼预制桩应在砼达到设计强度的（ ）后方可起吊，达到设计强度 的100%后方可（ ）和（ ）。 16沉管灌注桩施工时，常遇问题有：（ ）、（ ）、（ ） （ ）。,151,3填空题： 1泥浆护壁钻孔灌注桩成孔施工时，泥浆的作用是：（ ）。 2钢筋砼预制桩的打桩顺序一般有：（ ）、（ ） 、（ ）。 3桩锤重量可按那几个因素来选择：（ ）、（ ）、（ ）。 4预制打入桩垂直度偏差应控制在（ ）以内。 5入土深度控制对摩擦桩应以（ ）为主，以（ ）作为参考。 端承桩应以（ ）为主。 6钻孔灌注桩钻孔时的泥浆循环工艺有（ ）两种，其中（ ）工艺的泥浆上流速度高，携土能力大。 7打入桩施工时，当桩间距（ ）时，一定要确定合理的打桩顺序。 8若按施工方法分，预制桩可划分为（ ）、（ ）、 （ ）、（ ）。,152,9预制桩吊点设计的原则是：（ ）。 10桩架的作用是（ ）、（ ）、（ ）。 11预制桩接桩的方法有：（ ）、（ ）、（ ）。 12打入桩施工时，宜采用的打桩方法：（ ）。 13套管成孔灌注桩施工时，为提高桩的质量，提高桩的承载力，经常采 用（ ）。 14水下浇筑砼经常采用的方法是（ ）。 15砼预制桩应在砼达到设计强度的（ ）后方可起吊，达到设计强度 的100%后方可（ ）和（ ）。 16沉管灌注桩施工时，常遇问题有：（ ）、（ ）、（ ） （ ）。,153,
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