1、1,预制桩基础,建工1033班 第五小组 主讲人:,2,第二节 钢筋混疑土预制桩,钢筋混凝土预制桩：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，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。 钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。,3,钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。 钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。
2、,一、钢筋砼预制桩施工,4,方桩,5,管桩,（插入动画）,6,（一）施工准备,场地平整及周边障碍物处理 定桩位及埋设水准点 依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置24个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。 桩帽、垫衬和送桩设备机具准备,7,管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作。 模板可以保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直；桩顶面模板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正四棱锥体，且桩尖位于桩的轴线上；底模板、侧模板及重叠法生产时，桩面间
3、均应涂刷好隔离层，不得粘结。,（二） 桩的制作、运输、堆放,8,钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于35d0并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力，桩顶和桩尖钢筋配置应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合规范的规定。,9,10,预制桩钢筋骨架质量检验标准,11,混凝土制作宜用机械搅拌、机械振捣；浇筑混凝土过程中应严格保证钢筋位置正确，桩尖应对准纵轴线，纵向钢筋顶部保护层不宜过厚，钢筋网片的距离应正确，以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法生产时，不允许超过四层。上层桩和邻桩浇筑，必须在下层
4、和邻桩的混凝土强度达到设计强度的30%以后才能进行。浇筑完毕后，立即加强养护，防止由于混凝土收缩产生裂缝，养护时间不少于7d。 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合规范的规定。,12,钢筋混凝土预制桩的质量检验标准,13,14,钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。 桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图2.3所示的位置捆绑。,15,16,（三） 锤击沉桩法施工,
5、锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。,1、打桩设备及选择,打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。,（插入动画）,17,(1) 桩锤 桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤。 落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.22t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶 汽锤是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种。,18,落锤：落锤重量为520KN，用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩。,19,单动汽锤：单动汽锤的锤重3015
6、0KN，适用于打各种桩。 双动汽锤：双动汽锤的锤重0.66t(6160KN)，适用于打各种桩，并可以用于拔桩和水下打桩。 国外常用的有英国BSP国际基础有限公司，美国的雷蒙德、瓦尔 、科林-MKT，德国的门克等制造商制作的各种型号的单动汽锤。,单动汽锤 1进气孔；2活塞；3汽缸； 4桩； 5出汽孔；,双动汽锤 1进气孔；2活塞；3汽缸； 4桩； 5出汽孔； 6锤砧； 7壳体。,20,柴油锤：,图29柴油锤类型示意图 （a)导杆式柴油锤 (b)活塞式柴油锤 1活塞；2汽缸。,柴油锤可分为导杆式、活塞式和管式三大类。国外常用的柴油锤多为英国BSP国际基础有限公司、日本石川岛播磨和三菱、法国的德尔马
7、、美国的林可贝尔提、荷兰的赫提等制造商制造的柴油锤。 液压锤,21,柴油打桩锤利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。 （插入动画） 振动锤是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。,22,(2) 桩架 桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。,23,履带式桩架以履带式起重机为主机，配备桩架工作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施工。,24,(3)动力装置打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用 蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉
8、和绞盘。,25,2、打桩前的准备工作 （1）处理障碍物 打桩前，应认真处理高空、地上和地下障碍物，如地下管线、旧有基础、树木杂草等。此外打桩前应对现场周围（一般10米以内）的建筑物作全面检查，如有危房或危险构筑物，必须预以加固，不然由于打桩振动，可造成倒塌。,26,（2）平整场地 （3）材料、机具的准备，接通水电源 （4）进行打桩试验 又叫沉桩试验。 沉桩前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验，用以了解桩的贯入度（什么叫贯入度）、持力层强度、桩的承载力，以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等。没有打过桩的地方先打试桩是必要的，通过实践来校核拟定设计方案，确定打桩方案，保证质量措施和打桩技术要求
9、。因此试桩必须细致地进行，根据地质勘探钻孔资料，选择桩位以能代表工程所处的地质条件，打试桩时，要做好详细的施工记录，画出各土层深度、打入各土层的锤击次数，最后精确的测量贯入度。,27,（5）确定打桩顺序 打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变位或被垂直挤拔造成浮桩；而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度，造成土体隆起和挤压，截桩过大。所以，群桩施工时，为了保证质量和进度，防止周围建筑物破坏，打桩前根据桩的密集程度、桩的规格、长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序。 常用的打桩顺序一般有下面几种： 自两侧向中间打 图2-13（a） 逐排打设 图2
10、-13（b） 自中间向四周打 图2-13（c） 自中间向两侧打 图2-13（d）,28,根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。,29,打桩顺序的确定,采用逐排打设，则土体向一个方向挤压，使地基土挤压的程度不均匀。这样可能使桩打入深度逐渐减少，会引起建筑物产生不均匀沉降。 自两侧向中间打，则中间部分的土层挤压密实，使桩不易打入，并且打中间各桩时，已打的外侧各桩可能受挤压而升起。 根据施工经验，打桩的顺序，以自中部向四周打，自中间向两侧打为最好。但桩距大于或等于四倍桩直径时，则打桩顺序关系不大，可采用由一侧向单一方向施打的方式（逐排打设）。这样，桩架单方向移
11、动，打桩效率高。,30,为减少挤土影响，确定沉桩顺序的原则应入下： a、从中间向四周沉设，由中及外； b、从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设，由近及远； c、先沉设入土深度深的桩，由深及浅； d、先沉设断面大的桩，由大及小。 e、先沉设长度大的桩，由长及短。 顺序确定后，还需考虑桩架是往后“退打桩”还是向前“顶打桩”。当打桩地面标高接近桩顶设计标高时，打桩后实际上每根桩还会高出地面。这是由于桩尖持力层的标高不可能完全一致。而预制桩又不能设计成各不相同的长度，因此桩顶高出地面是不可避免的。在此情况下，桩架只能采取往后退行打桩的方法。由于往后退行，桩不能事先将桩布置在地面，只能随打桩随运桩。如打桩
12、后桩顶的实际标高在地面以下时，桩架则可以采取往前顶打的方法。此时只要场地允许，所有的桩都可以事先布置好，避免桩的场内二次搬运,31,（6）抄平放线，定桩位，设标尺 在沉桩现场或附近区域，应设置数量不少于2个的水准点，以作抄平场地标高和检查桩的入土深度之用。根据建筑物的轴线控制桩，按设计图纸要求定出桩基础轴线（偏差值应20mm）和每个桩位（偏差值应10mm）。定桩位的方法，是在地面上用小木桩或撒白灰点标出桩位（当桩较稀时使用），或用设置龙门板拉线法定出桩位（当桩较密时使用）。其中龙门板拉线法可避免因沉桩挤动土层而使小木桩移动，故能保证定位准确。同时也可作为在正式沉桩前，对桩的轴线和桩位进行复核之
13、用。 打桩施工前，应在桩架或桩侧面设置标尺，以观测、控制桩的入土深度。,32,3、打桩 （1）定锤吊桩 桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，其锤底高度应高于桩顶，并固定在桩架上，以便进行吊桩。吊桩是用桩架上的滑轮组和卷扬机将桩吊成垂直状态送人龙门导杆内。桩提升离地时，应用拖拉绳稳住桩的下部，以免撞击桩架和临近的桩。桩送人导杆内后要稳住桩顶，先使桩尖对准桩位，扶正桩身，然后使桩插入土中。桩就位后，在桩顶放上桩垫，套上桩帽，桩帽上放人锤垫后降下桩锤轻轻压住桩帽。桩锤底面，桩帽上、下面和桩顶都应保持水平。桩锤、桩帽和桩身中心线应在同一直线上，尽量避免偏心。桩插入土时应校正其垂直度，偏差不超过05；在桩的
14、自重和锤重作用下，桩沉入土中一定深度而达到稳定，这时应再校正一次垂直度，即可进行打桩。,33,（2）打桩 打桩开始时，应先采用小的落距（0.50.8m）作轻的锤击，使桩正常沉入土中约12m后，经检查桩尖不发生偏移，再逐渐增大落距至规定高度，继续锤击，直至把桩打到设计要求的深度。 打桩有“轻锤高击”和“重锤低击”两种方式。 这两种方式，如果所做的功相同，而所得到的效果却不相同。轻锤高击，所得的动量小，而桩锤对桩头的冲击力大，因而回弹也大，桩头容易损坏大部分能量均消耗在桩锤的回弹上，故桩难以入土。相反，重锤低击，所得的动量大，而桩锤对桩头的冲击力小，因而回弹也小，桩头不易被打碎，大部分能量都可以用
15、来克服桩身与土壤的摩阻力和桩尖的阻力，故桩很快入土。此外，又由于重锤低击的落距小，因而可提高锤击频率，打桩效率也高，正因为桩锤频率较高，对于较密实的土层，如砂土或粘性土也能较容易地穿过，所以打桩宜采用“重锤低击”。,34,(3)接桩 当桩的长度较大时，由于桩架高度以及制作运输等条件限制，往往需要分段制作和运输，沉桩时，分段之间就需要接头。一般混凝土预制桩接头不宜超过2个，预应力管桩接头不宜超过4个，应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中时接桩。 桩的接头应有足够的强度，能传递轴向力、弯矩和剪力，接桩方法有：法兰连接、角钢连接及浆锚法。前二者适用于各类土层，后者适用于软土层。,35,法兰,
16、36,桩制作,37,桩制作,编钢筋龙,38,如图为焊接法接桩节点构造。当桩沉至操作平台时，在下节桩上端部焊接4个638长150mm的短角钢，这四个短角钢与桩的主筋焊在一起，然后把上节桩吊起，在其下端把四个638长150mm的短角钢焊在主筋上，最后把上下两桩对准用4根角钢或扁钢焊接，使之成为一个整体,39,2、浆锚法 接桩可以采用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩工艺，接桩速度快。 如图217所示，在上节桩的下端伸出钢筋，长度为15倍的钢筋直径，下节桩的上端设预留锚筋孔，孔径为2.5d ，孔深大于15d ，一般取15d+30mm。接桩时，把上节桩伸出的4根锚筋，插入下节桩的预留孔中，孔内灌满硫蟥
17、胶泥并热铺于桩的顶面，厚度约为12cm，胶泥灌注时间不得超过2分钟，然后将两节桩压紧，胶泥很快冷却硬化，只需停510分钟，就可继续锤击沉桩。 浆锚法施工工艺：接桩时，首先把上节桩对准下节桩，使四根锚筋插入锚筋孔，下落上节桩身，使其结合紧密，然后将桩上提约20mm，（以四根锚筋不脱离锚筋孔为度），此时安好施工夹箍（由四块板内侧用人造革包裹40mm厚的树脂海绵块而成），将熔化的硫蟥胶泥注满锚筋孔和接头平面上（厚12cm），然后下落上节桩，当硫蟥胶泥冷却并拆除夹箍后，方可继续沉桩。,40,41,4、打桩质量控制 （ 1 ） 桩端位于一般土层时（摩擦桩），以控制桩端设计标高为主，贯入度作参考。 2、桩
18、端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或风化岩等土层时，应以贯入度控制为主，桩端进入持力层深度或桩尖标高作参考。 3、若贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，其每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值。 打桩控制贯入度的计算 打预制钢筋混凝土桩的设计质量控制，通常是以贯入度和设计标高两个指标来检验，打桩贯入度的检验，一般是以桩最后10击的平均贯入度应该小于或等于通过荷载试验（或设计规定）确定的控制数值，当无试验资料或设计规定时，控制贯入度可以按动力公式计算：,42,S桩的控制贯入度（mm）； Q锤重力（N）； H锤击高度（mm）； q桩及桩帽重力（N）； A桩的横截面
19、（mm2）； P桩的安全（或设计）承载力（N）； m安全系数；对永久工程，m=2；对临时工程。m=1.5； n与桩材料及桩垫有关的系数；钢筋混凝土桩用麻袋时，n=1；钢筋混凝土桩用橡木垫时，n=1.5；如果已作静荷载试验，应以桩的极限荷载PK（KN）代替公式中的mP值计算。,43,打桩验收要求 1、桩打入后，桩位的允许偏差应符合建筑地基基础工程施工质量验收规范GB502022002的规定桩顶标高的允许偏差为50mm，+100mm；斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15%（倾斜角系指桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。,44,预制桩(钢桩)桩位的允许偏差,45,混凝土预制桩施工记录 打桩工程是隐
20、蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录,46,混凝土预制桩施工记录,47,2、施工结束后应对承载力进行检查。桩的静荷载试验根数应不少于总根数的1%，且不少于3根；当总桩数少于50根时，应不少于2根；当施工区域地质条件单一，又有足够的实际经验时，可根据实际情况由设计人员酌情而定。 3、桩身质量应进行检验，对多节打入桩不应小于桩总数的15%，且每个柱子承台不得少于1根。 4、由工厂生产的预制桩应逐根检查，工厂生产的钢筋笼应抽查总量的10%，但不少于5根。 5、现场预制成品桩时，应对原材料，钢筋骨架、混凝土强度进行检查；采用工厂生
21、产的成品桩时，进场后应作外观及尺寸检查，并应附相应的合格证、复验报告。 6、施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、桩顶质量等进行检查，对电焊接桩、重要工程应作10%的焊缝探伤检查。,48,7、对长桩或总锤击数超过500击的锤击桩，必须满足桩体强度及28d龄期的两项条件才能锤击。 8、施工结束后，应对承载力及桩体质量做检验。施工手册4 9、打入桩桩基工程的验收通常应按两种情况进行：当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，应在打桩完毕后进行；当桩顶设计标高低于施工场地标高需送桩时，则在每一根桩的桩顶打至场地标高；应进行中间验收，待全部桩打完，并开挖到设计标高后，再作全面验收。,49,桩基工程验
22、收时应提交下列资料： 工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等； 经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况； 桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单； 成桩质量检查报告； 单桩承载力检测报告； 基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。 承台工程验收时应提交下列资料： 承台钢筋、混凝土的施工与检查记录； 桩头与承台的锚筋、边桩离承台边缘距离、承台钢筋保护层记录； 承台厚度、长宽记录及外观情况描述等。,50,静力压桩,静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。 静力压桩(图2.8)利用压桩架的自重和配重，通
23、过卷扬机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力(8001500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。 压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。 接桩的方法目前有三种：焊接法(图2.9)、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法(图2.10)。,51,静力压桩,52,53,54,振动沉桩法（插入动画）,振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织 ，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力就喊少，桩在自重和振动力共同作用下沉入土中。,55,振动沉桩,适用于在粘土、松散砂土及 黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩， 同时借助
24、起重设备可以拔桩。 振动机桩机构的振动箱安装在桩头，用夹桩器将桩与 振动箱固定。振动箱内装有两组偏心振动块，在电动机带动下，偏心块反向同步旋 转产生离心力。离心力的水平分力大小相等，方向相反，相互抵消。而垂直分力大小相等，方向相同，相互叠加，使振动箱 产生垂直方向的振动使桩与土层摩擦力减少，桩逐渐沉入土中。,56,水冲沉桩法,57,二、钢板桩施工,58,钢桩吊放,钢桩校正,59,钢管桩桩端有开口型和闭口型两种。,钢管桩不加桩靴直接开口打入，入土后有大量土体涌入钢管内，当涌入桩内的土达到一定高度后，因挤密就把桩口封死，产生封闭效应，所以受力方面和闭口相似。,60,为了防止在打桩过程中损坏桩尖，桩
25、端可做补强处理图25。图a为开口型补强措施，即用焊接圆环对桩端作增厚处理和焊接十字肋对桩端作加强处理两种方法。图b为闭口型桩端处理方式，一般给桩端穿上桩靴。分别是平底型、尖端型和下端缩小型的封闭式桩靴。 （插入动画）,61,开口的钢管桩在打入过程中土的挤出量小，对相邻桩体和其它建筑物等的影响亦小，因而在软土地区密集的城市中心施工高层建筑有不少采用钢管桩。如上海的联谊大厦、静安希尔顿宾馆、新锦江宾馆、贵都饭店等一系列高层建筑皆用钢管桩。目前我国采用的钢管桩，多数是从国外（主要是日本）进口的，部分是从湖北沙市钢管桩厂生产的钢管桩，还有的是买钢板经卷板焊接而成。,62,国产钢管桩直径为6101420mm，壁厚为9、11、12、13、14、16mm。钢管桩每节长度约为20m，打桩时要接长使用。钢管桩搬运时应防止因碰撞而造成桩端、桩体损坏或弯曲变形。堆放时，应按规格、材质分别堆放，堆放高度不宜太高，防止受压变形。一般900的钢管桩不宜超过3层，600的钢管桩不宜超过4层，400的钢管桩不宜超过5层。管桩两侧用木楔塞牢防止滚动。,63,为了防止把桩头打坏，桩头也应设补强措施。 图26分别采用补强环、补强环加十字肋和 补强板三种补强方法,
