桩基础是一种常用的深基础形式,它由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基,若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础,而在桥梁、码头工程中常用高承台桩基础。
一、按受力情况分为端承桩、摩擦桩
端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩,上部结构荷载主要由岩层阻力承受;施工时以控制贯入度为主,桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。
摩擦桩完全设置在软弱土层中,将软弱土层挤密实,以提高土的密实度和承载能力,上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受,施工时以控制桩尖设计标高为主,贯入度可作参考。
二、按挤土状况分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩
干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工的灌注桩属非挤土桩。
预制桩是在工厂或施工现场制成的各种形式的桩,用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中,或有的用高压水冲沉入土中。根据沉入土中的方法,可分打入桩(锤击沉桩)、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等;
打桩机械:打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三个部分。桩锤是对桩施加冲击力,将桩打入土中的机具;施工中常见的桩锤有落锤、蒸汽锤(单动汽锤、双动汽锤)、柴油汽锤和液压锤(振动锤)。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。一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高。桩架用钢材制作,按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。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,则要配备蒸汽锅炉和绞盘。
打桩施工
A. 准备工作
(1)场地准备:清除地上、地下障碍物,平整、压实场地,设置排水沟;
(2)放轴线、定桩位、设置水准点 (≮2个);
(3)确定打桩顺序:挤土直接影响打桩进度、施工质量以及周围环境。
(4)接通现场的水、电管线,准备好施工机具;做好对桩的质量检验。
(5)进行打桩试验:≮2根,检验工艺、设备是否符合要求。
B.打桩顺序
根据桩的密集程度,打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种。
当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时,应由中间向两侧对称施打,或由中间向四周施打。
当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时,可采用上述两种打法,或逐排单向打设。
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。
C.打桩工艺顺序:
设置标尺→桩架就位→吊桩就位→扣桩帽、落锤、脱吊钩→低锤轻打→正式打(接桩,截桩,静、动载试验,承台施工)。要点:采用重锤低击,开始要轻打;连续施打,减少回弹固结;注意贯入度变化,做好打桩记录(编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度…);如遇异常情况(贯入度剧变;桩身突然倾斜、位移、回弹;桩身严重裂缝或桩顶破碎),暂停施打,与有关单位研究处理。
工作原理:其主要装置为振动器,利用振动器所产生的激振力,使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中,或是在较小的提升力作用下而拔出土。
泥浆护壁成孔灌注桩
1、埋设护筒和制备泥浆
2、成孔
冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔,但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。
3、清孔
验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况;清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土,以减少桩基的沉降量,提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时,对于土质较好不易坍塌的桩孔,可用空气吸泥机清孔,气压为0.5MPa,使管内形成强大高压气流向上涌,同时不断地补足清水,被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出,直至喷出清水为止。对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣,清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15~1.25。
沉管灌注桩(套管成孔灌注桩)
1、锤击沉管灌注桩
2、振动沉管灌注桩
振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。其施工过程为:桩机就位,沉管,上料,拔管。
人工挖孔大直径灌注桩
1、人工挖掘成孔护壁方法施工
(2) 沉井护壁法施工
施工中应该注意的几个问题:
桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50㎜,桩的垂直度偏差不得超过0.5%
桩径不得小于桩设计直径。挖掘成孔区内,不得堆放余土和建筑材料,并防止局部集中荷载和机械振动。
桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上,桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。
人工挖掘成孔过程中,应严格按操作规程施工。井面应设置安全防护栏,当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时,应间隔挖孔施工。
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