一、桩基分类1.按接受力性质分类2.按制作方法分类(1)预制桩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。
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。