沉入桩所用的基桩紧张为预制的钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩。断面形式常用的有实心方桩和空心管桩两种。管桩(包括普通的和预应力的)一样平常由工厂以离心成型法制 成。沉入桩的施工方法紧张有:锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩以及静力压桩等。这里介 绍锤击沉桩的施工方法。
1. 概述
锤击沉桩一样平常适用于中密砂类土、黏土。由于锤击沉桩依赖桩锤的冲击能量将桩打入土中,因此一样平常桩径不能太大(不大于0.6m),入土深度在40m旁边,否则对沉桩设备要 求较高。沉桩设备是桩基施工的质量的关键,应根据土质、工程量、桩的种类、规格、尺寸、施工期限、现场水电供应等条件选择。

2. 施工要点
(1) 沉桩前,应对桩架、桩锤、动力机器等紧张设备部件进行检査;开锤前应再次检讨桩锤、桩帽或送桩与桩的中轴线是否同等;锤击沉桩开始时,应严格掌握各种桩锤的 动能;用坠锤和单动气锤时,提锤高度不宜超过0.50m;用双动气锤时,可少开气阀降落 气压和进宇量,以减少每分钟的锤击数;用柴油机锤时,可掌握供油量以减少锤击能量; 如桩尖已沉入到设计标高,但沉入度仍达不到哀求时,应连续下沉至达到哀求的沉入度为止。沉桩时,如碰着沉入度溘然发生急剧变革;桩身溘然发生倾斜、移位;桩不下沉,桩 锤有严重的回弹;桩顶破碎或桩身开裂、变形;桩侧地面有严重隆起等征象时,应立即停滞锤击,查明缘故原由,采纳方法后方可连续施工。
(2) 沉桩过程中应把稳:桩帽与桩周围应有5 - 10mm间隙,以便锤击时桩在桩帽内可作眇小的自由迁徙改变,避免桩身产生超过容许的旋转应力;打桩机的导向杆应予固定,以便施打时稳定桩身;导向杆设置应担保桩锤上、下活动自由;预制桩顶面应附有适宜桩帽大小的桩垫,其厚度视桩垫材料、桩长及桩尖所受抗力大小决定;桩垫破碎后应及时改换;选用的桩帽,应将锤的冲击力均匀分布于桩顶面。
3. 锤击沉桩的停锤掌握标准
(1) 设计桩尖标高处为硬塑黏土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时,根据贯人度变革并对照地质资料,确认桩尖已沉入该土层,贯入度达到掌握贯入度。
(2) 当贯入度已达到掌握贯人度,而桩尖标高未到达设计标高时,应连续锤入0.10m 旁边(或锤击30 ~ 50次),如无非常变革即可停锤;若桩尖标高比设计标高高得多时,应 报有关部门研究确定。
(3) 设计桩尖标高处为一样平常黏土或其他松软土层时,应以标高掌握,贯入度作为校核。当桩尖已达设计标高,而贯入度仍较大时,应连续锤击,使其靠近掌握贯入度。
(4) 在同一桩基中,各桩的终极贯入度应大致靠近,而沉入深度不宜相差过大,避免根本产生不屈均沉降。如因土质变革太大,致使各桩贯入度或沉桩深度相差过大时,应报有关部门研究,另行订定停锤标准。对付分外设计的桩,当桩尖标高比设计标高高或低时(如拱桥的桥台桩等),应按设计哀求处理。
从沉桩开始时起,应严格掌握桩位及竖桩的竖直度或斜桩的倾斜度。在沉桩过程中, 不得采取顶、拉桩头或桩身办法来纠偏,以防桩身开裂并增加桩身附加弯矩。
二、钻孔贯注桩施工
1. 钻孔贯注桩的特点
钻孔贯注桩桩长可以根据持力土层的起伏面变革,并按利用期间可能涌现的最不利内力组合配置钢筋,钢筋用量较少,便于施工,故运用较为普遍。
2. 钻孔贯注桩施工的紧张工序
钻孔前应先支配施工平台。当场地为浅水时,宜采取筑岛法施工。筑岛面积应按钻孔方法、机具大小等哀求决定,高度应高于最高施工水位0.5 ~ 1.0m。当场地为深水时,可采取钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台,也可采取浮式施工平台。平台须牢固稳定,能承受事情时所有静、动荷载。
钻孔贯注桩施工的紧张工序有:埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清底、钢筋笼制作与吊装以及灌注水下混凝土等。
1) 埋设护筒
护筒能稳定孔壁、防止坍孔,还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向浸染等。
护筒哀求坚固耐用,不漏水,其内径宜比桩径大20 ~ 40cm。 一样平常常用钢护筒,在陆上与深水中均能利用。
护筒高度宜赶过地面0.3m或水面1.0 ~ 2.0m。当钻孔内有承压水时,应高于稳定后的 承压水位2.0m以上;当处于潮水影响地区时,应赶过最高施工水位1.5 ~ 2.0m,并应釆取 稳定护筒内水头的方法。
护筒埋置深度应根据设计哀求或桩位的水文地质情形确定,一样平常情形埋置深度宜为 2~4m,分外情形应加深以担保钻孔和贯注混凝土的顺利进行。有冲刷影响的河床,应沉入 局部冲刷线以下不小于1.0~1.5m,护筒连接处哀求筒内无突出物,应耐拉、压,不漏水。
旱地、筑岛处护筒可采取挖坑埋设法,护筒底部和四周所填黏质土必须分层夯实。水域护筒设置,应严格把稳平面位置、竖向倾斜、倾斜角(指斜桩)和两节护筒的连接质量均需符合哀求。沉入时可采取压重、振动、锤击并辅以筒内除土的办法。
护筒中央竖直线应与桩中央线重合,除设计另有规定外,平面许可偏差为50mm,竖直线倾斜不大于1%,干处可实测定位,水域可依赖导向架定位。
2) 泥浆制备
钻孔泥浆由水、黏土(或膨润土)和添加剂按适当合营比配制而成,通过泥浆搅拌机或人工调和,贮存在泥浆池内,再用泥浆泵输入钻孔内。钻孔泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止塌孔的浸染。
钻孔泥浆的性能指标可根据钻孔方法,地质情形详细选用。对大直径或超长钻孔贯注桩,泥浆的选择应根据钻孔的工程地质情形、孔位、钻机性能、泥浆材料条件等确定。在地质繁芜,覆盖层较厚,护筒下沉不到岩层的情形下,宜利用丙烯酰胺即PHP泥浆。
3) 钻孔
根据井孔中土(钻渣)的取岀方法不同,常用的方法有:螺旋钻孔、正循环回转钻孔、反循环回转钻孔、潜水钻机钻孔、冲抓钻孔、冲击钻孔、旋挖钻机钻孔。
(1) 正循环回转钻孔:系利用钻具旋转切削土体钻进,泥浆泵将泥浆压进泥浆笼 头,通过钻杆中央从钻头喷入钻孔内,泥浆挟带钻渣沿钻孔上升,从护筒顶部排浆孔排出 至沉淀池,钻渣在此沉淀而泥浆流入泥浆池循环利用。其特点是钻进与排渣同时连续进 行,在适用的土层中钻进速率较快,但需设置泥浆槽、沉淀池等,施工占地较多,且机具设备较繁芜。
(2) 反循环回转钻孔:与正循环法不同的是,泥浆输入钻孔内,然后泥浆挟带钻渣从钻头的钻杆下口吸进,通过钻杆中央排出至沉淀池内。其钻进与排渣效率较高,但接长 钻杆时装卸麻烦,钻渣随意马虎堵塞管路。其余,因泥浆是从上向下流动,孔壁坍塌的可能性 较正循环法的大,为此需用较高质量的泥浆。
(3) 冲击钻孔:冲击钻成孔贯注桩适用于黄土、黏性土或粉质黏土和人工杂填土层,特殊适宜于在有孤石的砂砾石层、漂石层、硬土层、岩层中利用。施工中应根据现场 地质状况,合理的选择冲击钻。冲击钻成孔一个最主要的关键点,便是泥浆护壁,护壁泥浆含沙量一定要小。泥浆的浓度可以根据试验测定或履历判断,泥浆太浓钻孔速率慢,泥浆太轻护壁随意马虎坍塌。
开始钻进宜慢不宜快,由于护筒刃脚周围岩层要密实有个过程,需反复冲击挤压,因 为这个位置最随意马虎穿孔。施工中把稳垂直度校正,2~3m后立即校正,钻孔太深且偏差太 大只有回填重来。岩层一样平常是倾斜,与钻机打仗面位置垂直,此处位置通过回填卵石反复冲钻,直到岩层平整,然后再连续钻进,防止卡钻、孔位倾(斜等。
施工过程中护筒及时跟进,护筒内的水头一定要保持,随时检讨掌握泥浆指标,不可马虎。随时检讨钻机、钢丝绳等,防止掉钻;每天根据钻渣判断地质情形,做好地质柱状 图标识;钻至设计位置后关照监理一起验收,共同确定孔底地质与设计是否同等;钻孔整 个过程掌握应严谨,防止刃脚穿孔、塌孔、偏孔、十字孔、卡钻、埋钻、吊钻事件发生。
(4) 旋挖钻机钻孔:旋挖钻机是一种高度集成的桩基施工机器,采取一体化设计、 履带式360。回转底盘及桅杆式钻杆,一样平常为全液压系统。旋挖钻机采取桶式钻斗,钻机就 位后,调度钻杆垂直度,注入调制好的泥浆,然后进行钻孔。当钻斗低落到预定深度后, 旋转钻斗并施加压力,将土挤入钻斗内,仪表自动显示桶满时,钻斗底部关闭,提升钻斗 将土卸于堆放地点。钻进施工过程中应担保泥浆面始终不得低于护筒底部,担保孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁,反复循环直至成孔。
旋挖钻机分外的桶型钻斗直接取土出渣,不需接长钻杆,钻孔时孔口注浆以保持孔内泥浆高度即可,因而能大大缩短成孔韶光,提高施工效率。由于带有自动垂直度掌握和自 动回位掌握,成孔垂直度和孔位等能得到担保。桶钻取土上提过程中对孔壁扰动较小,桶 钻周边设有溢浆孔,溢出泥浆可起到护壁浸染。
旋挖钻机一样平常适用黏土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层。对付具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机,可适用微风化岩层的钻孔 施工。
4)成孔检査与清孔
钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量,是钻孔桩成败的关键。为此,除了钻孔过程中严谨操作、密切不雅观测监督外,在钻孔达到设计哀求深度后,应采取适当用具对孔 深、孔径和孔的倾斜度进行考验,符合设计及规范哀求后,方可清孔。
(1) 清孔的方法:有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法以及用砂浆置换钻渣清孔法等,应根据设计哀求、钻孔方法、机具设备和土质条件决定。个中抽浆法清孔较为彻底, 适用于各种钻孔方法的贯注桩。对孔壁易坍塌的钻孔,清孔时操作要细心,防止塌孔。
(2) 清孔的质量哀求:对摩擦桩,孔底沉淀厚度应符合设方案定,设计未规定时, 对付直径小于1.5m的桩,≤200mm;对桩径大于1.5m或桩终年夜于40m或土质较差的桩, ≤300mm;对支承桩,孔底沉淀厚度不大于设方案定,设计未规定时,≤50mm。清孔后的泥浆指标,相对密度为1.03 ~ 1.10,黏度为17~20Pa • s,含砂率小于2%,胶体率大于98%。
在吊入钢筋骨架后,灌注水下混凝土之前,应再次检査孔内的泥浆指标和孔底沉淀厚度;如超过规定,应进行第二次清孔,符合哀求后方可灌注水下混凝土。不得用加深钻孔深度的办法代替清孔。
5) 钢筋笼制作与吊装
贯注桩钢筋骨架的制作、运输与安装应符合下列规定:
(1) 制作时应采纳必要方法,担保骨架的刚度,主筋的接头应错开支配。大直径长 桩的钢筋骨架宜在胎架上分段制作并编号,安装时应按编号顺序连接。
(2) 应在骨架外侧设置掌握混凝土保护层厚度的垫块,垫块的间距在竖向不应大于2m,在横向圆周不应少于4处。
(3) 钢筋骨架在运输过程中,应采纳适当的方法防止其变形。骨架的顶端应设置吊环。骨架入孔一样平常用吊机,或采取钻机钻架、贯注塔架等,起吊应按骨架节段的编号入孔。
(4) 安装钢筋骨架时,应将其悬挂在孔口的钢护筒上,或在孔口地面上设置扩大受力面积的装置进行悬挂,不得直接将钢筋骨架支承在孔底。
6) 灌注水下混凝土
灌注水下混凝土的搅拌机能力,应能知足桩孔在规定韶光内贯注完毕。贯注韶光不得长于首批混凝土初凝韶光。若估计贯注韶光长于首批混凝土初凝韶光,则应掺入缓凝剂。
水下贯注混凝土的泵送机具宜采取混凝土泵,间隔稍远的宜采取混凝土搅拌运输车。 采取普通汽车运输时,运输容器应严密坚实,不漏浆、不吸水,便于装卸,混凝土不应离析。
水下混凝土一样平常用钢导管贯注,导管内径为200 ~ 350mm,视桩径大小而定。导管利用前应进行水密承压和接头抗拉试验,严禁采取压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝可能承受贯注混凝土时最大内压力P的 1.3 倍。
导管应自下而前次序编号,单节导管作好标示尺度,导管吊装设备能力应充分知足施工哀求。导管应定时进行水密试验,以确保桩基施工质量。
灌注水下混凝土时,混凝土拌合物运至贯注地点时,应检讨其均匀性和坍落度等,如不符合哀求,应进行第二次拌合,二次拌合后仍不符合哀求时,不得利用。首批混凝土的数量应能知足导管首次埋置深度(,1.0m)和添补导管底部的须要。首批混凝土拌合物着落伍,混凝土应连续贯注,导管的埋置深度宜掌握在2 ~ 6m。在贯注过程中,特殊是潮汐地区和有承压力地下水地区,应把稳保持孔内水头;应常常测探井孔内混凝土面的位置, 及时地调度导管埋深。
为防止钢筋骨架上浮,当贯注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m旁边时,应降落混凝土的贯注速率。当混凝土拌合物上升到骨架底口4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2m以上,即可规复正常贯注速率。贯注的桩顶标高应比设计赶过一定高度,一样平常不小于0.5m,以担保混凝土强度,多余部分接桩前必须凿除,桩头应无疏松层。在贯注靠近结束时,应核对混凝土的注意灌输数量,以确定所测混凝土的贯注高度是否精确。
3. 贯注桩质量考验与质量标准
每根贯注桩留取混凝土抗压强度试件应各为3 ~ 4组。对桩身的完全性进行考验时,检测的数量和方法应符合设方案定。宜选择有代表性的桩采取无破损法进行检测,主要工程或主要部位的桩宜逐桩进行检测;设计有规定或对桩的质量有疑问时,应采取钻取芯样法对桩进行检测,当需考验柱桩的桩底沉淀与地层的结合情形时,其芯样应钻至桩底0.5m以下。
4. 钻孔桩水下混凝土的质量哀求
(1) 强度应不低于设计强度,并按设计及《公路桥涵施工技能规范》JTG/T F50— 2011中的规定对桩身完全性与质量进行考验。
(2) 桩身混凝土无断层或夹层,钻孔桩桩底不高于设计标高,桩底沉淀厚度不大于设方案定。应仔细检査剖析所有各桩径的混凝土贯注记录,并用无破损方法考验桩身,认 为个中某些桩的质量可疑,则应以地质钻机钻通全桩取芯样,检讨该桩有无夹泥、断桩、 混凝土质量松软,并做芯样的抗压强度试验。
(3) 桩头凿除预留部分无残余疏松层和薄弱混凝土层;需嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度符合规范哀求。
在质量检讨中,如创造断桩或其他重大质量事件,应会同有关部门共同研究提出处理方案。在处理过程中,应作详细记录。处理完毕后,再作一次检讨,认为合格后方可进行下一道工序的施工。
5. 施工中易涌现的问题及预防和处理方法
1 )钢筋笼上浮这里指的是贯注桩在浇筑混凝土时钢筋笼上浮的征象。
(1 )缘故原由剖析混凝土在进入钢筋笼底部时浇筑速率太快;钢筋笼未采纳固定方法。
(2 )防治方法
当混凝土上升到靠近钢筋笼下端时,应放慢浇筑速率,减小混凝土面上升的动能作 用,以免钢筋笼被顶托而上浮。当钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时,再提升导管,减少导管埋入深度,使导管下端赶过钢筋笼下端有相称间隔时再按正常速率浇筑,在常日情 况下,可防止钢筋笼上浮。此外,浇筑混凝土前,应将钢筋笼固定在孔位护筒上,也可防止上浮。
2)断桩
断桩是成桩后经探测,桩身局部没有混凝土,存在泥夹层,或截面断裂的征象,是最严重的一种成桩毛病,直接影响构造根本的承载力。
(1 )缘故原由剖析
① 混凝土坍落度太小,骨料太大,运输间隔过长,混凝土和易性差,致使导管堵塞,疏通堵管再浇筑混凝土时,中间就会形成夹泥层。
② 打算导管埋管深度时出错,或盲目提升导管,使导管分开混凝土面,再浇筑混凝土时,中间就会形成夹泥层。
③ 钢筋笼将导管卡住,强力拔管时,使泥浆混入混凝土中。
④ 导管接头处渗漏,泥浆进入管内,混入混凝土中。
⑤ 混凝土供应中断,不能连续浇筑,中断韶光过长,造成堵管事件。
(2) 预防方法
① 混凝土合营比应严格按照有关水下混凝土的规范配制,并常常测试坍落度,防止导管堵塞。
② 严禁不经测算盲目提拔导管,防止导管分开混凝土面。
③ 钢筋笼主筋接头要焊平,以免提升导管时,法兰挂住钢筋笼。
④ 浇筑混凝土应利用经由检漏和耐压试验的导管。
⑤ 浇筑混凝土前应担保混凝土搅拌性能正常运转,必要时应有一台备用搅拌机作应急之用。
(3 )管理方法
① 当导管堵塞而混凝土尚未初凝时,可吊起导管,再吊起一节钢轨或其他重物在导 管内冲击,把堵管的混凝土冲散或迅速提出导管,用高压水冲掉堵管混凝土后,重新放入 导管浇筑混凝土。
② 当断桩位置在地下水位以上时,如果桩的直径较大(一样平常在Im以上),可抽掉桩孔内泥浆,在钢筋笼的保护下,人下到桩孔中,对先前浇筑的混凝土面进行凿毛处理并清 洗钢筋,然后连续浇筑混凝土。
③ 当断桩位置在地下水位以下时,可用直径较原桩直径稍小的钻头,在原桩位处钻 孔,钻至断桩部位以下适当深度时,重新清孔,并在断桩部位增设一节钢筋笼,笼的下半 截埋入新钻的孔中,然后连续浇筑混凝土。
④ 当导管被钢筋笼挂住时,如果钢筋笼埋入混凝土中不深,可提起钢筋笼,迁徙改变导 管,使导管分开。如果钢筋笼埋入混凝土中很深,只好放弃导管。
⑤ 贯注桩因严重塌方而断桩或导管拔出后重新放入导管时均形成断桩,是否须要在 原桩外侧补桩,需经检测后与有关单位商定。
3)桩身混凝土质量差
桩身混凝土质量差是指桩身涌现蜂窝、空洞、夹泥层或级配不均的征象。
(1) 缘故原由剖析
① 灌溉混凝土时未边灌边振捣,使桩身混凝土不密实。
② 灌溉混凝土时或上部放钢筋笼时,孔壁土塌落在混凝土中,造成桩身夹泥。
③ 混凝土合营比坍落度节制不严,下料高度过大,混凝当地货生离析,造成桩身级配 和强度不屈均。
(2) 防治方法
① 灌溉混凝土时应边灌边振捣。
② 灌溉混凝土时或上部放钢筋笼时,把稳不要碰撞土壁,造成土体塌落。
③ 负责掌握混凝土的合营比和坍落度,灌溉混凝土时设置串筒下料,防止混凝当地货生离析征象,使混凝土强度均匀。
三、挖孔桩施工
在无地下水或有少量地下水,且较密实的土层或风化岩层中,或无法采取机器成孔或机器成孔非常困难且水文、地质条件许可的地区,可采取人工挖孔施工。岩溶地区和采空 区不宜采取人工挖孔施工。
挖孔桩施工现场应配备气体浓度检测仪器,进入桩孔前应先透风15min以上,并经检讨确认孔内空气符合现行《环境空气质量标准》GB 3095规定的三级标准浓度限值。人工挖孔作业时,应持续透风,现场应至少备用1套透风设备。孔内空气污染物超过现行国家标准《环境空气质量标准》GB 3095规定的三级标准浓度限值,且无透风方法时,不得采取人工挖孔施工。
1. 挖孔桩施工的技能哀求
(1 )人工挖孔施工应订定专项施工技能方案,并应根据工程地质和水文地质情形, 因时制宜选择孔壁支护办法。
(2) 孔口处应设置赶过地面不小于300mm的护圈,并应设置临时排水沟,防止地表水流入孔内。
(3) 挖孔施工时相邻两桩孔不得同时开挖,宜间隔交错跳挖。
(4) 采取混凝土护壁支护的桩孔必须挖一节浇筑一节护壁,护壁的节段高度必须按施工技能方案实行,严禁只挖、不及时浇筑护壁的冒险作业。护壁外侧与孔壁间应填实, 不密实或有空洞时,应采纳方法进行处理。
(5) 桩孔直径应符合设方案定,孔壁支护不得占用桩径尺寸,挖孔过程中,应常常检讨桩孔尺寸、平面位置和竖轴线倾斜情形,如有偏差应随时纠正。
(6) 挖孔的弃土应及时转运,孔口四周作业范围内不得堆积弃土及其他杂物。
(7) 挖孔达到设计高程并经确认后,应将孔底的松渣、杂物和沉淀泥土等打消干净。
(8) 孔内无积水时,按干施工法进行混凝土贯注,并用插入式振动棒振捣密实;孔内有积水且无法排净时,宜按水下混凝土贯注的哀求施工。
2, 挖孔桩施工的安全哀求
(1 )施工前应订定专项安全技能方案并应对作业职员进行安全技能交底。
(2) 挖孔作业前,应详细理解地质、地下水文等情形,不得盲目施工。
(3) 桩孔内的作业职员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋,安全绳必须系在孔 口。作业职员应通过带护笼的直梯进出,职员高下不得携带工具和材料。作业职员不得利用卷扬机高下桩孔。
(4) 桩孔内应设防水带罩灯泡照明,电压应为安全电压,电缆应为防水绝缘电缆, 并应设置泄电保护器。
(5) 施工现场应配备气体浓度检测仪器,进入桩孔前应先透风15min以上。人工挖孔 作业时,应持续透风,始终保持孔内空气质量符合干系哀求;孔深大于10m时,必须采纳机器逼迫透风方法。
(6) 孔深不宜超过15m,孔径不宜小于1.2m。孔深超过15m的桩孔内应配备有效的通信器材,作业职员在孔内连续作业不得超过2h;桩周支护应采取钢筋混凝土护壁,护壁上 的爬梯应每间隔8m设一处安歇平台。孔深超过30m的应配备作业职员升降设备。
(7) 孔口应设专人看守,孔内作业职员应检讨护壁变形、裂痕、渗水等情形,并与孔口职员保持联系,创造非常应立即撤出。
(8) 桩孔内遇岩层需爆破作业时,应进行爆破的专门设计,且宜釆用浅眼松动爆破法,并应严格掌握炸药用量,在炮眼附近应对孔壁加强防护或支护。孔深大于5m时,必须采取电雷管引爆。桩孔内爆破后应先透风排烟15min并经检査确认无有害气体后,施工 职员方可进入孔内连续作业。