在施工前预先制作成型,再用各种机械设备通过锤击、振动打入、静压或旋入等方式把它沉入地基至设计标高的桩,称为预制桩。预制桩的截面形状、尺寸和桩长可在一定范围内选择,桩尖可达坚硬粘性土或强风化基岩,具有承载能力高、耐久性好、且质量较易保证等优点。但其自重大,需大能量的打桩设装备,并且由于桩端持力层起伏不平而导致桩长不一,施工工艺比较复杂。
预制桩可以是木桩、钢桩或钢筋混凝土桩等。 1)木桩
常用松木、杉木或橡木做成,桩顶锯平并加铁箍,桩尖削成棱锥形。木桩制作和运输方便、打桩设备简单,在我国使用历史悠久,但目前已很少使用。
2)钢桩
工程常用的钢桩有H型钢桩以及下端开口或闭口的钢管桩等。
特点:钢桩的穿透能力强,自重轻、锤击沉桩的效果好,承载能力高,无论起吊、运输或是沉桩、接桩都很方便。但钢桩的耗钢量大,成本高,抗腐蚀性能较差,须做表面防腐蚀处理,目前我国只在少数重要工程中使用。
3)混凝土预制桩
一般为配筋率较低(0.3~1.0%)的钢筋混凝土桩。截面形状:方形、圆形等,普通实心方桩截面尺寸:300~500 mm。制作方式:工厂预制,每节长度小于12m,现场预制25~30m,沉桩时现场连接到所需长度。
特点:可方便地按所需长度、断面形状与尺寸进行制作(制作方便),材料易得,质量可控制与检验,强度高、刚度大,采用广泛。配筋主要受起吊、运输、吊立、沉桩等各阶段的应力控制,用钢量较大。
(2)灌注桩
指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成的
定义 在极限承载力状态下,桩顶荷载由桩侧阻力承受 在极限承载力状态下,桩顶荷载主要由桩侧阻力承受 在极限承载力状态下,桩顶荷载由桩端阻力承受 在极限承载力状态下,桩顶荷载主要由桩端阻力承受 桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。灌注桩的横截面呈圆形,可以做成大直径和扩底桩。省去了预制桩的制作、运输、吊装和打入等工序,桩不承受这些过程中的弯折和锤击应力,节省了钢材和造价。同时更能适应基岩起伏变化剧烈的地质条件(适应性强)。但成桩过程完全在地下“隐蔽”完成。施工过程中的许多环节把握不当则会影响成桩质量。
灌注桩分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、爆破灌注桩。 1)沉管灌注桩
优点:在钢管内无水环境中沉放钢筋笼和浇灌混凝土,为桩身混凝土的质量提供了保障。
缺点:一是提管速度过快会造成缩颈、夹泥、甚至断桩;二是沉管过程中产生挤土效应除产生与预制桩类似的影响处,还可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断。
对策:控制提管速度,并振动桩管,不让管内产生负压, 提高桩身混凝土的密实度并保持其连续性;
采用“跳打”顺序施工,待混凝土强度足够时再在它的近旁施打相邻桩。 2)钻孔灌注桩
优点:施工过程无挤土、无振动、噪声小,对邻近建筑物及地下管线危害较小,且桩径不受限制,是城区高层建筑常用桩型。
缺点:泥浆沉淀不易清除,以至使其端部承载力不能充分发挥,并造成较大沉降。
对策:孔底夯填碎石消除淤泥沉淀或桩底注浆,置换与加固沉淀泥浆。 3)人工挖孔灌注桩
工艺特点:现多用现浇混凝土护壁。
适用环境:适用于粘性土和地下水位较低,含水砂层易引起流砂坍孔; 优点:一是直观性,可在开挖面直接鉴别和检验孔壁和孔底的土质情况;二是能直能测定与控制桩身与桩底的直径及形状等,克服“隐蔽性”;三是干作业,挖土和浇灌混凝土都是在无水环境下进行,避免了泥水对桩身质量和承载力的影响;四是施工过程对周围没有挤土影响;五是不必采用大型机械、造价低,但需注意安全。
4)爆扩灌注桩
爆扩桩的桩身直径一般为200~350 mm,扩大头直径一般取桩身直径的2~3倍,桩长一般为4~6m,最深不超过10m。这种桩的适应性强,除软土的新填土外,其他各种地层均可用,最适宜在粘土中成型并支承在坚硬密实土层上的情况。
3、按成桩方法和成桩过程的挤土效应分类
(1)非挤土桩
成桩过程对桩周围的土无挤压作用的桩称为非挤土桩。 (2)部分挤土桩(少量挤土桩)
成桩过程对周围土产生部分挤压作用的桩称为部分挤土桩。 (3)挤土桩
成桩过程中,桩孔中的土未取出,全部挤压到桩的四周,这类桩称为挤土桩。 主要有:木桩、钢筋混凝土桩,闭口的钢管桩或钢筋混凝土管桩,沉管灌注桩。
4.按桩的使用功能分类
竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩以及复合受荷桩。 5.按桩身材料分类
木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩以及组合材料桩。 6.按桩径大小分类 7.按断面(直径)的大小:
大直径桩:d >800mm;用作大型桥梁、超高层建筑的基础。 中等直径桩(最常用):250mm≤d≤800mm;
小直径桩:d< 250 mm,用于地基托换、结构支护、抗浮、地基处理,如树根桩。
二、桩基施工工艺
(一)混凝土预制桩施工工艺 1.施工准备 (1)材料及机具
1)水泥:宜采用强度等级不低于32.5级得普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。
2)砂:用中砂,含泥量不大于3%。
3)石子:粒径为5~40mm,且不大于1/3钢筋主筋净距的碎石或卵石,含泥量不大于1%。
4)水:宜用饮用水或不含有害物质的洁净水。
5)外加剂、掺和剂:根据气候条件、工期和设计要求等,通过试验确定。 6)钢筋:钢筋级别、直径应符合设计要求。 7)接桩材料:
①焊接接桩:钢板宜用低碳钢,焊条宜用E43系列; ②法兰接桩:钢板和螺栓宜用低碳钢;
③硫磺胶泥锚接桩:硫磺胶泥的配合比应通过试验确定。
8)机具:
①制桩机具:钢筋调直机、弯曲机、切断机、对焊机、点焊机、电焊机、混凝土搅拌机、翻斗车或手推车、插入式高频振捣器等。
②运输机具:大型拖车、汽车起重机或履带式起重机、垫木等。
③沉桩机械:柴油打桩机或振动沉桩机、钻孔沉桩机、压入式沉桩机等。 ④接桩机具:电焊机、硫磺胶泥熬制及灌注专用工具。
⑤其他:铁锹、铁板、台秤、胶皮管、铁抹子、水准仪、经纬仪、钢卷尺、水准尺等。
(2)作业条件 1)制桩
①各种原材料已经检验,并经试配提出混凝土配合比。 ②预制场地符合要求。 ③机具齐全
④对提供的桩基布置图、桩基施工图进行会审,并进行技术交底。 2)运输和堆放
①预制桩强度达到起吊、运输要求。 ②堆放位置符合要求。
③起吊、运输设备齐备,并达到要求的能力。 3)沉桩
①提供建筑场地的工程地质勘查报告,必要时还需补充静力触探或标贯试验等原位测试资料。
②清理地上和地下障碍物。打桩场地应平整,地面承载力应能适应桩机工作的正常运转;施工场地应保持排水沟畅通,注意施工中的防震问题。
③施工前,试验桩数量不少于2根。确定贯入度并核验打桩设备、施工工艺以及技术措施是否适宜。
④编制施工组织设计或施工方案,并做详细的技术交底。 ⑤预制桩的检验资料齐全。
⑥沉桩机具已全部进入现场并试运转正常。 ⑦已放线定位完毕。 2.操作工艺 (1)工艺流程
制桩——运输堆放——试桩——沉桩 (2)制桩
1)制作程序:现场布置→整平压实→制作胎膜→绑扎钢筋支模→安设吊环
→浇筑混凝土→养护至30%强度拆模再支上层模→涂隔离剂→叠制→养护至70%强度起吊→100%强度运输、码放。
2)钢筋骨架的主筋连接宜采用闪光对焊或电弧焊。主筋接头的配置在同一截面内的数量应满足设计要求,如无设计要求,还应符合下列规定:
①在同一截面内的主筋接头,不得超过50%;
②相邻两根主筋接头截面的距离应大于主筋直径的35倍,并不小于500mm。 预制桩钢筋骨架质量检验标准应符合下表规定。
项 目 主筋距桩顶距离 允许偏差(mm) ±5 3 ±3 ±5 ±5 10 ±20 ±10 ±10 主控项目多节桩锚固钢筋位置 多节桩顶预埋铁件 主筋保护层厚度 主筋间距 控制一致。在纵向钢筋张拉后,再与横向钢筋绑扎在一起。
4)制作模板可用木模板或钢模,应保证平整牢固、尺寸准确,并刷隔离剂。 5)制桩的混凝土应从桩顶向桩尖连续浇筑,严禁中断,振捣时应边振边抹边找平,达到内实外光。
6)预制桩制作完毕后,应覆盖洒水养护不少于7d。当采用蒸汽养护时,在蒸养后还应适当增加自然养护天数。
7)重叠法制作预制桩时,应符合下列规定: ①桩与邻桩及底模之间的接触面不得粘连。
②上层桩或邻桩的浇筑,应在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%以后进行。
③桩的重叠层数一般不宜超过四层。 ④桩的吊环处应振捣密实。 (3)运输堆放
1)预制桩运输时,应用垫木支垫平稳、位置准确,叠放的层数不得超过三层,严禁在场地上直接拖拉桩体运输。运输长桩时,垫木下宜放活动支座。
2)预制桩堆放时,应按规格、桩号分层叠放在平整、坚实的地面上;垫木
一般项目桩尖中心线 箍筋间距 桩顶钢筋网片间距 多节桩锚固钢筋长度 3)预制桩纵向钢筋的张拉应单根进行,以应力控制为宜,且每根张拉应力
与吊点应保持在同一纵断面上,且各层垫木应上下对齐,堆放层数不宜超过四层。最下一层的垫木应适当加宽加厚,或采用质地良好的枕木,以免因场地浸水、垫木下陷,使底层受弯曲作用而发生断裂。
(4)试桩
试桩过程中,如果发现实际地质情况与设计资料不符,应与有关单位研究处理。不同截面、不同长度的桩,应将每米锤击数、最终贯入度、总锤击数、桩顶标高、接桩就位所占时间、沉桩时间等详实记录,并存档保管。
(5)沉桩
1)沉桩程序:放桩位线→布设桩点→桩机就位→桩就位→校正垂直度→打桩→测量桩顶标高→移钻机,重复以上工序。
2)定位桩基轴线应从建设单位给定的基线开始,并与控制平面位置的基线网相连。在打桩地区附近应设有水准点,数量不宜少于2个,其位置应不受打桩的影响。
3)单桩实际位置应先用钢钎垂直打入地下400~500mm,抽出钢钎后,灌入白灰捣实。桩位放线后,经监理单位、施工单位技术负责人复核,无误后办理交验手续。
4)打桩前应在桩的相邻两侧弹出中心线和每米的标高线,同时在桩架上设置固定标尺,在送桩管或桩顶上面画出每100mm的标高线。
5)桩的起吊、定位,一般利用桩架附设的起重钩吊桩,或配备起重机送桩就位。用桩架的导板夹具或桩箍将桩嵌固在桩架两柱中,垂直对准桩位中心,校正垂直,即桩锤、桩帽或送桩器和桩身中心线重合。
6)打桩前应检查以下内容:
①桩帽或送桩器与桩周围的间隙应为5~10mm。
②锤与桩帽、桩帽与桩之间,应有相适应的弹性衬垫,如硬木、橡胶垫等。 ③桩插入时的垂直偏差不得超过0.5%。 7)打桩顺序宜按下列规定进行:
①密集桩群应从中间向两个方向或向四周对称施打,也可从一侧向单一方向进行;当一侧毗邻建筑物时,可从毗邻建筑物处向另一方向施打。
②根据基础的设计标高,宜先深后浅;根据桩的规格宜先大后小。 8)当采用送桩法沉桩时,应符合下列规定:
①如果承台埋设较浅,宜先将桩打入后再挖土;如果承台埋设深度较深,宜先进行基坑开挖后再打桩。
②当桩顶沉至离地面400~600mm时,应加送桩器进行送桩,桩与送桩器的纵轴线宜在同一轴线上。
9)当采用内(外)射水法沉桩时,应符合下列规定: ①水冲法打桩适用于砂土和碎石土。
②水冲至最后1~2m时,应停止射水,用锤击至规定标高。 10)当采用静力压桩时,应符合下列规定:
①静压桩适用于软弱土层,不适用于厚度大于2m的中密以上砂夹层 ②压桩机应根据土质情况配足额定重量。 ③桩帽、送桩器和桩身的中心线重合。 ④压同一根(节)桩应缩短停顿时间。
11)当桩已打到接近设计标高时,应检查以下内容: ①桩帽和弹性垫层等是否正常。 ②锤击是否偏心。 ③桩顶是否破坏。
12)贯入度的控制应通过试桩或打桩试验确定。
①当桩端(指桩的全断面)位于一般土层时(摩擦为主的桩),以控制桩端设计标高为主,贯入度可作参考。
②当端承桩桩端遇到坚硬(塑)的黏性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时,以贯入度控制为主,桩端标高可作参考。
③摩擦桩和摩擦端承桩的控制入土深度应以标高为主,贯入度可作参考。 ④当贯入度已达到而桩顶标高未达到时,应继续锤击三阵,按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认,必要时施工控制贯入度应与有关单位会商确定。
13)桩连接时必须保证上下节共线,桩的节点处理应符合下列规定: ①焊接接桩:预埋铁件表面应保持清洁;上下节桩之间的间隙应用垫铁填实焊牢;焊接时应采取对称施焊,确保焊缝高度且连续饱满。
②法兰接桩:上下节桩之间宜用石棉或毡衬垫,拧紧螺帽,锤击几次后再拧紧一次,并焊死螺帽。
③硫磺胶泥锚接桩:锚筋应事先清刷干净和调直;锚筋孔内应无积水、杂物和油污;接桩时节点平面和锚筋孔内应灌满硫磺胶泥;硫磺胶泥灌注时间不得超过2min;灌注后需停歇的时间应符合下表规定;硫磺胶泥半成品每100㎏应做一组试件。
不同气温下的停歇试件(min) 项 目 0~10° 11~20° 21~30° 31~40° 41~50° 打桩6 压桩4 6 打桩8 压桩5 7 打桩压桩7 9 打桩压桩9 打桩压桩 桩断面 400mm×400mm 桩断面 450mm×450mm 桩断面 500mm×500mm 10 13 - 12 15 - 10 14 18 - 13 17 21 11 - 17 21 24 12 14 - 3.质量标准
(1)钢筋混凝土预制桩工程主控项目的检验标准应符合下表规定。 项 目 桩体质量检验 承载力 盖有基础梁的桩 桩位偏差(mm) 垂直基础梁的中心线 沿基础梁的中心线 指标或允许偏差 按《建筑基桩检测技术规范》 按《建筑基桩检测技术规范》 100+0.01H 150+0.01H 100 1/2桩径或边长 1/3桩径或边长 1/2桩径或边长 桩数为1~3根桩基中的桩 桩数为4~16根桩基中的桩 桩数大于16根桩基中的桩 最外边的桩 中间桩 注:H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离。 (2)钢筋混凝土预制桩工程一般项目的检验标准应符合下表规定。
项 目 砂、石、水泥、钢材等原材料(现场预制时) 混凝土配合比及强度(现场预制时) 成品桩外形 成品桩裂缝(收缩裂缝或起吊、装运、堆放引起的裂缝) 允许偏差或允许值 符合设计要求 符合设计要求 表面平整,颜色均匀,掉角深度<10mm,蜂窝面积小于总面积的0.5% 深度小于20mm,宽度小于0.25mm,横向裂缝不超过边长的一半 ±5 <10 <10 (2)桩在起吊、运输时,应做到平稳并不得损坏。吊点应符合设计规定,钢丝绳与桩间应加衬垫。 (3)混凝土桩堆放场地应平整、坚实,垫木支垫平稳、位置正确,在雨季施工还应做好地面排水。 (4)运输道路应注意修整与维护,保证运输车辆行驶平稳,雨、雪天路滑时不宜运桩。 (5)桩由水平位置竖起至立于桩架上的全过程均应平稳地进行,防止碰撞、歪扭、快起、急停。 (6)打桩完毕后的基坑开挖,应制定合理的技术措施,防止桩位移和倾斜。 5.注意事项 (1)应注意的质量问题 1)桩在出厂前,应在桩身上用不易磨掉的颜色标明桩的截面尺寸、长度、编号、制作日期;无吊环时,应标明吊点的位置。 2)打入桩遇到下列情况时,应暂停打桩,并及时与有关单位研究处理: ①贯入度剧变。 ②桩身突然发生倾斜、位移或有严重的回弹。 ③桩身出现严重裂缝或破碎。 4.成品保护 (1)混凝土预制桩达到设计强度的70%方可起吊。达到100%方可运输和打 3)静压桩遇到下列情况时,应暂停压桩,并及时与有关单位研究处理: ①初压时,桩身发生较大幅度移位、倾斜。 ②压入过程中,桩身突然下沉或倾斜。 ③桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变。 (2)应注意的安全问题 1)邻近已有建筑物或构筑物时,打桩前,应采取开挖隔震沟、打隔离板桩及砂井排水等隔震措施,并宜采用预钻取土打桩。 2)在软土地基或已有建筑物附近打桩,应采取相应的技术安全措施,以保证安全生产和建筑物安全。 3)坑下打桩时,应设专人对边坡稳定进行检查,并根据打桩设备情况对桩机稳定进行核算,保证安全生产。 4)随时检查桩锤悬挂是否正确、牢靠。在移动打桩机、机架中途检修或因其他原因而中途暂停打桩作业时,应将桩锤放下或临时固定。架上工作台、扶梯等应有保护栏杆。 5)硫磺胶泥的原材料及成品,在运输和储存时应注意防火,熬制时注意避免烫伤。接桩时如遇有风天气,应采取挡风措施。 6)现场人员必须戴安全帽,机电操作人员必须穿绝缘鞋、戴绝缘手套。 7)夜间一般不宜施工,六级以上大风不得施工。 (6)质量记录 1)测量放线记录。 2)砂、石、水泥、钢材、电焊条等原材料合格证、出厂检验报告和进场复验报告。 3)钢筋接头力学性能试验报告。 4)钢筋加工检验批质量验收记录。 5)钢筋隐蔽工程检查验收记录。 6)混凝土预制桩(钢筋骨架)工程检验批质量验收记录。 7)混凝土配合比通知单。 8)混凝土原材料及配合比设计检验批质量验收记录。 9)混凝土施工检验批质量验收记录。 10)混凝土试件强度试验报告。 11)混凝土预制桩检验批质量验收记录。 12)试桩记录。 13)打桩记录。 14)桩位竣工平面图。 15)静力压桩工程检验批质量验收记录。 16)地基承载力检测报告。 17)钢筋混凝土预制桩分项工程质量验收记录。 18)其他技术文件。 (二)混凝土预制桩施工工艺 1.人工挖孔灌注桩施工工艺流程图 施工准备 砂、石、水泥检验 桩位测放 砼配合比确定 桩位复测、标高检查 不合格 钢筋进场 材料试验、焊接试验 护筒施工 计量投料 甲方、监理验收 混凝土搅拌 挖孔、护壁 试块、坍落度 检验合格 桩孔土方清运 不合格 不合格 钢筋加工 钢筋笼制作成型 自检 甲方、监理验收 按设计要求扩底 不合格 成孔自检 合格 甲方、监理验收 吊放钢筋笼 钢筋笼位置检查 浇注封底砼 灌注砼、振捣成桩 2.回转钻成孔正循环清孔工艺流程图 挖泥浆池 挖泥浆沟槽 泥浆制备 桩位测量 埋设护筒 钻机就位 注浆钻进、反循环排碴 N 是否到设计位置? Y 空钻不进尺 反循环二次清孔 Y 是否达到设计要求度? N 钻 机 移 位 N 满足设计沉渣要求吗? Y 转入灌注工序 泥浆回收 泥浆沉淀处理 3.沉管灌注桩施工工艺流程图 砂、石、水泥检验 桩位测放 钢筋检验 混凝土配合比确定 高程测量定孔深 桩尖笼加工 焊接试验 计量投料 桩位复测 桩尖笼成型 钢筋笼加工 混凝土搅拌 否 坍落度检验 放置桩尖 支模 钢筋笼成型 否 桩机就位 灌注混凝土 质量合格? 沉管静压 否 混凝土振捣 合格 合格 灌封底混凝土 振动沉管 否 达到设计要求深度 拆模 养护 下放钢筋笼 灌注混凝土 振动拔管 成桩 桩机移位 桩 体 养 护 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容