③大直径桩d≥800mm
6、按成孔方法分
①非挤土桩泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩,应用较广。
②部分挤土桩先钻孔后打入。
③挤土桩打入桩。
7、按制作工艺分
①预制桩钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制,用锤击打入、振动沉入等方法,使桩沉入地下。
②灌筑桩又叫现浇桩,直接在设计桩位的地基上成孔,在孔内放置钢筋笼或不放钢筋,后在孔内灌筑混凝土而成桩。
与预制桩相比,可节省钢材,在持力层起伏不平时,桩长可根据实际情况设计。
预制桩
灌注桩
定义
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的桩
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
分类
可分为混凝土预制桩、钢桩和木桩;沉桩方式为锤击打入、振动打入和静力压入等
种类繁多,大体可归纳为沉管灌注桩和钻(冲、磨、挖)孔灌注桩两类;采用套管或沉管护壁、泥浆护壁和干作业等方法成孔
优点
1.桩的单位面积承载力较高,由于其属挤土桩,桩打入后其周围的土层被挤密,从而提高地基承载力;
2.桩身质量易于保证和检查;适用于水下施工;
3.桩身砼的密度大,抗腐蚀性能强;
4.施工工效高。
因其打入桩的施工工序较灌注桩简单,工效也高;
1.适用于不同土层;
2.桩长可因地改变,没有接头;
3.仅承受轴向压力时,只需配置少量构造钢筋。
需配制钢筋笼时,按工作荷载要求布置,节约了钢材(相对于预制桩是按吊装、搬运和压桩应力来设计钢筋);
4.正常情况下,比预制桩经济;
5.单桩承载力大(采用大直径钻孔和挖孔灌注桩时);
6.振动小,噪声小;
缺点
1.预制桩单价较灌注桩高。
预制桩的配筋是根据搬运、吊装和压入桩时的应力设计的,远超过正常工作荷载的要求,用钢量大。
接桩时,还需增加相关费用;
2.锤击和振动法下沉的预制桩施工时,震动噪音大,影响周围环境,不宜在城市建筑物密集的地区使用,一般需改为静压桩机进行施工;
3.预制桩是挤土桩,施工时易引起周围地面隆起,有时还会引起已就位邻桩上浮;
4.受起吊设备能力的限制,单节桩的长度不能过长,一般为10余米。
长桩需接桩时,接头处形成薄弱环节,如不能确保全桩长的垂直度,则将降低桩的承载能力,甚至还会在打桩时出现断桩;
5.不易穿透较厚的坚硬地层,当坚硬地层下仍存在需穿过的软弱层时,则需辅以其他施工措施,如采用预钻孔(常用的引孔方法)等;
1.桩身质量不易控制,容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象;
2.桩身直径较大,孔底沉积物不易清除干净(除人工挖孔灌注桩外),因而单桩承载力变化较大;
3.一般不宜用于水下桩基;
8、按截面形式分
①方形截面桩
制作、运输和堆放比较方便,截面边长一般为250~550mm。
②圆形空心桩
是用离心旋转法在工厂中预制,它具有用料省,自重轻,表面积大等特点。
国内铁道部门已有定型产品,其直径有300mm、450mm和550mm,管壁厚80mm,每节长度自2m~12m不等。
三、几种常见类型桩的施工
1、预制桩施工工艺
定义
特点
适用条件
锤击法
是用桩锤把桩击入地基的沉桩方法
1.施工速度快,机械化程度高,适用范围广
2.产生较大的振动、挤土和噪声,在城区和夜间施工有所限制
3.引起邻近建筑物或地下管线的附加沉降或隆起(※故施工时应加强对邻近建筑物和地下管线的变形监测和施工控制,并采取周密的防护措施)
适用于松软土地质条件和较空旷的地区
振动法
是在桩顶装上振动器,使预制桩随着振动下沉至设计标高
1.产生较大的振动、挤土和噪声(施工时应考虑振动、噪音和挤土效应的影响)
振动法适用于砂土地基,尤其在地下水位以下的砂土,受振动使砂土发生液化,桩易于下沉.振动法对于桩的自重不大的钢桩的沉桩效果最好。
这种方法不适合一般的粘土地基
静力压桩法
(静压桩)
是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中
1.无噪声、无振动
2.挤土效应仍不可忽略
1.持力层上覆盖为松软地层,无坚硬夹层。
2.持力层表面起伏变化不大,桩长易于控制。
3.水下桩基工程。
4.大面积打桩工程。
由于压入桩的工效高,在桩数量多的情况下,可抵消静压桩价格较高的缺点,而取得经济效益。
2.灌注桩施工工艺
①灌注桩分类
定义
优点
缺点
备注
钻(冲)孔灌注桩
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
施工过程中无挤土、无振动、噪音小,对邻近建筑物及地下管线危害较小,且桩径不受限制
泥浆沉淀不易清除,影响端部承载力的充分发挥,并造成较大沉降
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
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
在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土,从而为桩身混凝土的质量提供了保障
拔除套管时,如提管速度过快会造成缩颈、夹泥,甚至断桩;沉管过程的挤土效应除产生与预制桩类似的影响外,还可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断。
适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基
人工挖孔灌注桩
挖孔灌注桩是用人力挖土形成桩孔,并在向下推进的同时,将孔壁衬砌以保证施工安全,在清理完孔底后,浇灌混凝土
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
对安全要求特高,如有害气体、易燃气体、空气稀薄等,尤其在有地下水时需边抽边挖,对漏电保护也有特殊要求。
要适用于粘性土和地下水位较低的条件,最忌在含水砂层中施工,因易引起流砂坍孔,十分危险
②钻(冲)孔灌注桩施工工艺
钻孔灌注桩施工工艺
冲孔灌注桩施工工艺
图示
所用设备
螺旋钻机钻孔
潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥
施工准备
在现场放线定位,
现场放线定位,并埋设护筒。
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
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
冲击钻机就位后,校正冲锤中心对准护筒中心,在冲程~0.8m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3~4m以后,冲程可以提高到~2.0m,转入正常冲击,随时测定并控制泥浆相对密度
验孔
是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况
清孔
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
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。
对于土质较好不易坍塌的桩孔,可用空气吸泥机清孔,气压为,使管内形成强大高压气流向上涌,同时不断地补足清水,被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出,直至喷出清水为止
沉放钢筋笼
筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定,绑扎牢固,防止变形。
用导向钢筋送入孔内,同时防止泥土杂物掉进孔内
浇注砼
钢筋骨架就位后,应立即灌注混凝土,以防塌孔。
灌注时,应分层浇筑、分层捣实,每层厚度50~60cm
1.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。
2.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
3.将导管内及漏斗灌满混砼,量保证导管下端一次埋入混凝土面下0.8m以上,剪断悬吊隔水栓的钢丝,混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中
③沉管灌注桩施工工艺
钻孔灌注桩施工工艺
图示
分类
1、锤击沉管灌注桩:
利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩
2、振动沉管灌注桩:
利用振动器振动沉管、拔管成桩
原理
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
施工工艺
1、单打法(又称一次拔管法):
拔管时,每提升~1.0m,振动5~10s,然后再拔管~1.0m,这样反复进行,直至全部拔出。
2、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。
3、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
成孔顺序
在施工过程中,对土体有挤密作用和振动影响,所以应结合现场施工条件,考虑成孔的顺序:
1、间隔一个或两个桩位成孔
2、在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔
3、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
④人工挖孔灌注桩施工工艺
钻孔灌注桩施工工艺
图示
护壁方法
1.现浇混凝土护壁法
、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~1.0m为一施工段,开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。
、护壁施工段,即支设护壁内模板(工具式活动钢模板)后浇筑混凝土,其强度一般不低于C15,护壁混凝土要振捣密实;当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板,进入下一施工段。
如此循环,直至挖到设计要求的深度
2.沉井护壁法
、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。
、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
注意事项
1.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%,桩径不得小于桩设计直径。
2.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。
3.桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上4.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。
5.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。
6.人工挖掘成孔过程中,应严格按操作规程施工。
7.井面设置安全防护栏,桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时,应间隔挖孔施工