《挖孔灌注桩的施工》PPT课件.ppt

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1、导管：是内径0.200.40m的钢管，壁厚34mm，每节长度12m，最下面一节导管应较长，一般为34m。导管两端用法兰盘及螺栓连接，并垫橡皮圈以保证接头不漏水，如图3-28所示，导管内壁应光滑，内径大小一致，连接牢固在压力下不漏水 隔水栓：常用直径较导管内径小2030mm的木球，或混凝土球、砂袋等，以粗铁丝悬挂在导管上口或近导管内水面处，要求隔水球能在导管内滑动自如不致卡管。目前也有采用在漏斗与导管接头处设置活门来代替隔水球，它是利用混凝土下落排出导管内的水，施工较简单但需有丰富操作经验。 首批灌注的混凝土数量： 要保证将导管内水全部压出，并能将导管初次埋入1l.5 m深。按照这个要求计算第一

2、斗连续浇灌混凝土的最小用量，从而确定漏斗的尺寸大小及储料槽的大小。,有关设备,漏斗和储料槽的最小容量(m3)为(参看图b): V=h1 d2/4+HcD2/4 式中: Hc- 导管初次埋深加开始时导管离孔底的间距(m); h1- 孔内混凝土高度Hc时，导管内混凝土柱与导管 外水压平衡所需高度(m)， h1c=Hww h1=Hww/c 其中：Hw - 孔内水面到混凝土面的水柱高(m); w、c- 孔内水(或泥浆)及混凝土的容重; d、D- 导管及桩孔直径(m); 漏斗顶端至少应高出桩顶(桩顶在水面以下时应比水面)3m，以保证在灌注最后部分混凝土时，管内混凝土能满足顶托管外混凝土及其上面的水或泥浆

3、重力的需要。,有关设备,back,back,对混凝土材料的要求,为保证水下混凝土的质量，设计混凝土配合比时，要将混凝土标号提高20%; 混凝土应有必要的流动性，以坍落度表示; 坍落度宜在180220mm范围内; 每立方米混凝土水泥用量不少于360kg，水灰比宜用0.50.6，并可适当提高含砂率(宜采用40%50%)使混凝土有较好的和易性； 为防卡管，石料尽可能用卵石，适宜直径为530mm，最大粒径不应超过40mm。,back,灌注水下混凝土注意事项,(1) 混凝土拌合必须均匀，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

4、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，提管时控制和保证导管埋入混凝土面内有35m深度。防止导管提升过猛，管底提离混凝土面或埋入过浅，而使导管内进水造成断桩夹泥。另方面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为混凝土埋住凝结，不能提升，导致中止浇灌而成断桩;,(4) 灌注的桩顶标高应比设计值预加一定的高度，此范围的浮浆和混凝土应凿除，以确保桩顶混凝土的质量，预加高度一般为0.5m，深桩应酌量增加。待桩身混凝上达到设计强度，按规定检

5、验后方可灌注系梁、盖梁或承台。,灌注水下混凝土注意事项,back,挖孔灌注桩的施工,1. 开挖桩孔 2. 护壁和支撑 3. 吊装钢筋骨架及灌注桩身混凝土,back,1.开挖桩孔,一般采用人工开挖，开挖之前应清除现场四周及山坡上悬石、浮土等排除一切不安全的因素，做好孔口四周临时围护和排水设备、孔口应采取措施防止土石掉入孔内，并安排好排土提升设备，布置好弃土通道，必要时孔口应搭雨栅。挖土过程中要随时检查桩孔尺寸和平面位置，防止误差。并注意施工安全，下孔人员必须配戴安全帽和安全绳，提取土渣的机具必须经常检查。孔深超过l0m时，应经常检查孔内二氧化碳浓度，如超过0.3%应增加通风措施。孔内如用爆破施工

6、，应采用浅眼爆破法，且在炮眼附近要加强支护，以防止震坍孔壁。桩孔较深时，应采用电引爆，爆破后应通风排烟，经检查孔内无毒后施工人员方可下孔。应根据孔内渗水情况，注意做好孔内排水工作。,back,2护壁和支撑,挖孔桩开挖过程中，开挖和护壁两个工序，必须连续作业，以确保孔壁不坍。 应根据地质、水文条件、材料来源等情况因地制宜选择支撑和护壁方法。 桩孔较深，土质相对较差，出水量较大或遇流砂等情况时，宜采用就地灌注混凝土护壁，（如图)，每下挖12m灌注一次，随挖随支。 护壁厚度一般采用0.150.20m，混凝土为1520号，必要时可配置少量的钢筋，也可采用下沉预制钢筋混凝土护壁。 如土质较松散而渗水量不

7、大时，可考虑用木料作框架式支撑或在木框架后面铺木板作支撑，（如图b)。 木框架或木框架与木板间应用扒钉钉牢木板后面也应与上面塞紧。 如土质尚好，渗水不大时也可用荆条、竹笆作护壁，随挖随护壁，以保证挖土安全进行。,back,back,3吊装钢筋骨架及灌注桩身混凝土,挖孔到达设计深度后，应检查和处理孔底和孔壁情况，清除孔壁、孔底浮土，孔底必须平整，土质及尺寸符合设计要求，以保证基桩质量。 吊装钢筋笼架及需要时灌注水下混凝土有关事项可参阅钻孔灌注桩有关部分。,back,沉管灌注桩施工,沉管灌注桩无论是采用锤击打桩设备沉管，还是采用振动打桩设备沉管，其施工过程如下图。,沉管灌注桩施工注意事项,1套管开

8、始沉入土中，应保持位置正确，如有偏斜或倾斜应即纠正; 2拔管时应先振后拔，满灌慢拔，边振边拔。在开始拔管时应测得桩靴活瓣确已张开，或钢筋混凝土确已脱离，灌入混凝土已从套管中流出，方可继续拔管。拔管速度宜控制在每分钟1.5m之内，在软土中不宜大于每分钟0.8m。边振边拔以防管内混凝土被吸往上拉而缩颈，每拔起0.5m，宜停拔，再振动片刻，如此反复进行，直至将套管全部拨出。 3在软土中沉桩时，由于排土挤压作用会使周围土体侧移及隆起，有可能挤断邻近已完成但混凝土强度还不高的灌注桩，因此桩距不宜小于3一3.5倍桩径，宜采用间隔跳打的施工方法，避免对邻桩挤压过大。,4由于沉管的挤压作用，在软粘土中或软、硬

9、土层交界处所产生的孔隙水压力较大或侧压力大小不一而易产生混凝土桩缩颈。为了弥补这种现象可采取扩大桩径的复打措施，即在灌注混凝土并拨出套管后，立即在原位重新沉管再灌注混凝土。复打后的桩，其横截面增大，承载力提高，但其造价也相应增加，对邻近桩的挤压也大。,沉管灌注桩施工注意事项,back,打入桩的施工,桩锤 桩架 桩的吊运 打桩过程应注意事项,back,桩锤,坠锤：坠锤是最简单的桩锤，它是由铸铁或其他材料做成的锥形或柱形重块，锤重220kN，用绳索或钢丝绳通过吊钩由人力或卷扬机沿桩架杆提升，然后使锤自由落下锤击桩顶，（如右图）。坠锤打桩效率低，每分钟仅能打数次，但设备简单，适用于小型工程中打木桩或

10、小直径的钢筋混凝土桩。,单动汽锤： 单动汽锤是利用蒸气或压缩空气将桩锤沿桩架顶起提升，而下落则靠锤自由落下锤击脏顶，（如图a)所示。单动汽锤的重力为10100kN，每分钟冲击2040次，冲程为1.5m左右。单动汽锤是一种常用的桩锤，适用于打钢桩和钢筋混凝土桩等各种桩。 双动汽锤: 是利用蒸气或压缩空气的作用将桩锤(冲击部分)在双动汽锤的外壳即汽缸(固定在桩头上)内上下运动，锤击桩顶。其锤重310kN，冲击频率高，每分钟可冲击百次以上，冲程数百毫米，打桩效率高，但一次冲击动能较小。它适用于打较轻的钢筋混凝土桩、钢板桩等各类桩，不仅可用以打桩，还可用于拔桩，在生产中得到广泛使用 。,桩锤,柴油锤:

11、 是一个柴油汽缸，工作原理同柴油机，利用柴油在汽缸内压缩发热点燃而爆炸将汽缸沿导向杆顶起，下落时锤击桩顶，（如图b)所示。柴油锤除杆式柴油锤外，还有筒式柴油锤，均为常用，其机架设备较轻，移动方便，燃料消耗少，效率也较高。锤型大、小均有，常用锤重2072kN，每分钟冲击5060次，冲程1.82.3m，可打钢桩或钢筋混凝土桩等各种桩。,桩锤,打入桩施工时，应适当选择桩锤重量，桩锤过轻，桩难以打下，效率太低，还可能将桩头打坏。但桩锤过重，则各种机具、动力设备都需加大，不经济。,桩锤,back,back,back,桩架,桩架的要求： 桩架在结构上必须有足够的强度、刚度和稳定性，保证在打桩过程中桩架不会

12、发生移动和变位。桩架的高度应保证桩吊立就位的需要和锤击的必要冲程。 桩架的组成： 它包括导杆(又称龙门，控制桩和锤的插打方向)、起吊设备(滑轮组、绞车、动力设备等)、撑架(支撑导杆)及底盘(承托以上设备)、移位行走部件等组成。 桩架的作用： 装吊桩锤、插桩、打桩、控制桩锤的上下方向。,桩架,桩架的类型： 常用的是钢桩架，有与柴油锤或汽锤成套配备的，也有自制的。 柴油锤都带有型钢拼装式的桩架，比较轻巧，易于移动。 钢桩架拼装，一般均先拼装底盘，逐步向上安装。 桩架移动换位可在底盘托板下面垫上滚筒或铺设钢轨，或桩架为自行移动配置轮子、履带，并利用自身动力装置牵引移动或行走。,钢制万能打桩架(如左图

13、)的底盘带有转合和车轮(下面铺设钢轨)，撑架可以调整导向杆的斜度，因此它能沿轨道移动，能在水平面作360o旋转，能打斜桩，施工方便，但桩架本身笨重，拆装运输较困难。,桩架的类型,back,桩的吊运,预制的钢筋混凝土桩由预制场地吊运到桩架内，在起吊、运输堆放时，都应该按照设计计算的吊点位置起吊(一般吊点在桩内预埋直径为2025mm的钢筋吊环，或以油漆在桩身标明)，否则桩身受力情况与计算不符，可能引起桩身混凝土开裂。 预制的钢筋混凝土桩主筋一般是沿桩长按设计内力均匀配置的。桩吊运(或堆放)时的吊点(或支点)位置，是根据吊运或堆放时桩身产生的正负弯矩相等的原则确定的，这样较为经济。 一般长度的桩，水

14、平起吊常采用两个吊点，按上述原则确定吊点的位置应位于0.207l处，（如下图a)所示，,这时 MA= MB = MAB =0.0214ql2 插桩吊立时，常为单点起吊，根据同样原则，单吊点位置应位于0.293l处，如上图b)所示，此时 MC = MCD =0.0429ql2 对于较长的桩为了减小内力、节省钢材，有时采用多点起吊。此时应根据施工的实际情况，考虑桩受力的全过程，合理布置吊点位置，并确定吊点上的作用力的大小与方向，然后计算桩身内力与配筋或验算其吊运时的强度。,桩的吊运,back,打桩过程应注意事项,1为了避免或减轻打桩时由于土体挤压，使后打入的桩打入困难或先打入的桩被推挤移动，打桩顺

15、序应视桩数、土质情况及周围环境而定，可由基础的一端向另一端进，或由中央向两端施打; 2在打桩前，应检查锤与桩的中心线是否一致，桩位是否正确，桩的垂直度或倾斜度是否符合设计要求,打桩架是否安置牢固平稳。桩顶应采用桩帽、桩垫保护，以免打裂桩头。 3桩开始打入时，应轻击慢打，每次的冲击能不宜过大，随着桩的打入，逐渐增大锤击的冲击能量;,4在打桩过程中，随着桩入土深度的增加，每次锤击的贯入度将随之减小，它在一定程度上能反映出桩的承载能力，因此在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。对于特大桥梁和地质复杂的大、中桥，打桩工程开始前应进行试桩和静载试验，以确定基桩的入土深度和贯入

16、度，保证基桩具有设计的承载能力; 5打桩过程中应随时注意观测打桩情况，防止基桩的偏移，并填写好打桩记录。打桩时往往会因桩锤重量配备不妥，锤提升高度不当或地质情况的变化而发生桩身突然倾斜;锤击时桩锤严重回弹;桩的贯入度突然变化，或桩头破损、桩身产生裂缝等情况。此时应暂停打桩，查明原因，采取措施(如:用射水沉桩法配合锤击;改变打桩设备;加固桩身等)后方可继续施工;,打桩过程应注意事项,6每打一根桩应一次连续完成，避免中途停顿过久，否则因桩周摩阻力的恢复而增加沉桩的困难; 7接桩要使上下两节桩对准接准;在接桩过程中及接好打桩前，均须注意检查上下两节桩的纵轴线必须在一条直线上。接头必须牢固，焊接时要注

17、意焊接质量，宜用两人双向对称同时电焊，以免产生不对称的收缩，焊完待冷却后再打桩，以免热的焊缝遇到地下水而开裂; 8在建筑物靠近打桩场地或建筑物密集地区打桩时，需观测地面变位情况，注意打桩对周围建筑物的影响。,打桩过程应注意事项,back,水中桩基础施工,(一)浅水中桩基础施工 (二)深水中桩基础施工,back,浅水中桩基础施工,浮运沉桩设备 将桩架安设在驳船或浮箱组合的浮体上，或使用专用的打桩船，有时配合使用定位船、吊船等，在组合的船组中各有混凝土工厂、水泵、空气压缩机、动力设备、龙龙门吊或履带吊车及塔架等施工机具设备。 特殊施工方法有围堰修筑法、临时便桥法。,围堰修筑法： 先筑围堰，后沉基桩

18、的方法。 围堰所用材料和形式，以及各种围堰应注意的要求，与浅基础施工一节所述相同，围堰筑好后，便可抽水挖基坑或水中吸泥挖坑再抽水，然后作基桩施工。 临近河岸的基础若场地有足够大时，桩基础施工如同在旱地施工一样; 河中桩基础施工，一般可借围堰支撑或用万能杆件拼制或打临时桩搭设脚手架，将桩架或龙门架与导向架设置在堰顶和脚手架平台上进行基桩施工。,浅水中桩基础施工,临时便桥法： 在这种情况下，可利用便桥和相应搭设的脚手架，把桩架或龙门架与导向架安置在便桥和脚手架上，利用便桥进行围堰和基桩施工，这样在整个桩基础施工中可不必动用浮运打桩设备，同时也是解决料具、人员运输的好办法。 设置临时施工便桥应在整个

19、建桥施工方案中考虑，根据施工场地的水文地质、工程地质、施工条件和经济效益来确定。 一般在水深不大(34m)、流速不大、不通航(或保留部分河道通航)，便桥临时桩施工不困难的河道上，可考虑采用建横跨全河的便桥，或靠两岸段的便桥方案。,浅水中桩基础施工,back,深水中桩基础施工,围堰法 吊箱法 套箱法 沉井结合法,back,围堰法,钢板桩围堰桩基础施工的方法与步骤如下： (1)在导向船上拼制围笼，拖运至墩位，将围笼下沉、接高、沉至设计标高，用锚船(定位船)或抛锚定位(如图); (2)在围笼内插打定位桩(可以是基础的基桩也可以是临时桩或护筒)，并将围笼固定在定位桩上;退出导向船; (3)在围笼上搭设

20、工作平台，安置钻机或打桩设备; (4)沿围笼插打钢板桩，组成防水围堰; (5)完成全部基桩的施工(钻孔灌注桩或打入桩); (6)用吸泥机吸泥，开挖基坑;,(7)基坑经检验后，灌注水下混凝土封底; (8)待封底混凝土达到规定强度后，抽水，修筑承台和墩身直至出水面； (9)拆除围笼，拔除钢板桩。,围堰法,back,back,东海大桥桩基施工,back,back,吊箱法,吊箱： 是悬吊在水中的箱形围堰，基桩施工时用作导向定位，基桩完成后封底抽水，灌注混凝土承台。 围笼、底盘、侧面围堰板等部分组成。 吊箱围笼平面尺寸与承台相应，分层拼装，最下一节将埋入封底混凝土内，以上部分可拆除周转使用;顶部设有起吊

21、的横梁工作平台，并留有导向孔。 底盘用槽钢作纵、横梁，梁上铺以木板作封底混凝士的底板，并留有导向孔(大于桩径50mm)以控制桩位。侧面围堰板由钢板形成，整块吊装。,吊箱法的施工方法与步骤如下: 在岸上或岸边驳船1上拼制吊箱围堰，浮运至墩位，吊箱2下沉至设计标高 插打围堰外定位桩3，并固定吊箱围堰于定位桩上 基桩5施工 填塞底板缝隙，灌注水下混凝土; 抽水，将桩顶钢筋伸入承台，铺设承台钢筋，灌注承台及墩身混凝土; 拆除吊箱围堰连接螺栓外框，吊出围笼。,吊箱法,back,back,back,套箱法,这种方法是针对先用打桩船(或其他方法)完成了全部基桩施工后，修建高桩承台基础的水中承台的一种方法。

22、套箱可预制成与承台尺寸相应的钢套箱或钢筋混凝土套箱，箱底板按基桩平面位置留有桩孔。 基桩施工完成后，吊放套箱围堰，将基桩顶端套入套箱围堰内基桩顶端伸入套箱的长度按基桩与承台的构造要求确定，并将套箱固定在定位桩(可直接用基础的基桩上，然后浇注水下混凝土封底，待达到规定强度后即可抽水，继而施工承台和墩身结构。 施工中应注意:水中直接打桩及浮运箱形围堰吊装的正确定位，一般均采用交汇法控制，大河中有时还需搭临时观测平台;在吊箱中插打基桩，由于桩的自由长度大应细心把握吊沉方位;在浇灌水下混凝土时应将底桩缝隙堵塞好。,back,沉井结合法,在深水中施工桩基础，当水底河床基岩裸露或卵石、漂石土层钢板围堰无法

23、插打时，或在水深流急的河道上为使钻孔灌注桩在静水中施工时，还可以采用浮运钢筋混土沉井或薄壁沉井(有关沉井的内容见第四章)作桩基施工时的挡水挡土结构(相当于围堰)和沉井顶设作工作平台。 沉井既可作为桩基础的施工设施，又可作为桩基础的一部分即承台，（如下图）。薄壁沉井多用于钻孔灌注桩的施工，除能保持在静水状态施工外，可将几个桩孔一起圈在沉井内代替单个安设护筒并可周转重复使用。,back,back,桩基施工质量检验,(一)桩的几何受力条件检验 (二)桩身质量的检验 (三)桩身强度与单桩承载力检验,back,桩的几何受力条件检验,桩的平面布置 桩身倾斜度 桩顶和桩底标高 桩的中心位置误差不宜超过50m

24、m， 桩身的倾斜度应不大于1/100,back,桩身质量的检验,桩身质量的检验，要对桩的尺寸、构造及其完整性进行检测，验证桩的制作或成桩的质量。 沉桩(预制桩)： 钢筋骨架、尺寸量度、混凝土配制标号和浇筑方面进行检测 检测的项目有 主筋间距、箍筋间距、 吊环位置与露出桩表面的高度、 桩顶钢筋网片位置、桩尖中心线、 桩的横截面尺寸和桩长、 桩顶平整度及其与桩轴线的垂直度 钢筋保护层厚度等,混凝土质量应检查： 原材料质量与计量、 配合比和坍落度、 桩身混凝土试块强度 成桩后表面有否产生蜂窝麻面 收缩裂缝的情况 表面蜂窝面积不应超过桩表面积的0.5%， 收缩裂缝宽度不应大于0.2mm。,桩身质量的检

25、验,钻孔灌注桩： 桩身质量取决于： 钻孔成孔与清孔 钢筋笼制作与安放 水下混凝土配制与灌注 检验孔径应不小于设计桩径 孔深应比设计深度稍深:摩擦桩不小于0.6m，柱桩不小于0.05m; 孔内沉淀土厚度：对于小桥摩擦桩不得大于0.40.6倍桩径，大、中桥接设计文件规定; 成孔有否扩孔、颈缩现象; 钢筋笼顶面与底面标高比设计规定值误差应在50mm范围内,桩身质量的检验,钻孔灌注桩： 成桩后的钻孔灌注桩身结构完整性检验 小应变(或称低应变)动测法（反射波法） 它是通过应力波沿桩身传播和反射原理进行桩的检验。它对于断桩、离析断面、较严重的扩大桩径或颈缩的位置都能较准确地测定出。（江汉三桥） 超声波透射

26、法,桩身质量的检验,back,back,back,back,桩身强度与单桩承载力检验,桩身强度： 预留试块 对于水下混凝土应高出20% 对于大桥的钻孔桩有必要时应抽查，钻取混凝土蕊样检验抗压强度(同时可以检查桩底沉淀土实际厚度和桩底土层情况，钻孔桩在凿平桩头后也应抽查桩头混凝土质量检验抗压强度。,单桩承载力： 施工过程中 打入桩 最终贯入度和桩底标高进行控制 钻孔灌注桩 缺少在施工中监测承载力的直接手段 成桩可做单桩承载力的检验 单桩静载试验 高应变动力试验确定单桩承载力 大桥及重要工程，地质条件复杂或成桩质量可靠性较低的桩基工程，均需做单桩承载力的检验。,桩身强度与单桩承载力检验,back,back,