桩基施工是建筑基础工程中通过桩与桩承台组成的结构传递荷载至深层地基的技术,主要方法包括
锤击法、振动法、压入法和射水法。锤击法适用于粘性土层,振动法多用于砂土处理,压入法适用于软土且噪音较低,射水法则通过水流辅助破坏土层阻力。现代施工中采用
旋挖钻机、超声波成孔检测仪等设备,如济枣高铁项目完成5336根桩基施工且合格率达100%,
合湛高铁项目应用旋挖钻机成孔工艺与导管法灌注技术实现规模化施工。国产2500KJ大型液压打桩锤锤体总重355吨,最大打击能量2500KJ。
施工方法
预制桩的施工预制桩的施工方法有:
锤击法、振动法、压入法和射水法。①锤击法。桩基施工中采用最广泛的一种沉桩方法。以锤的冲击能量克服土对桩的阻力,使桩沉到预定深度。一般适用于硬塑、软塑粘性土。用于砂土或碎石土有困难时,可辅以钻孔法及水冲法。常用桩锤有
蒸汽锤、
柴油锤。②振动法。振动法沉桩是以大功率的电动激振器产生频率为700~900次/分钟的振动,克服土对桩的阻力,使桩沉入土中。一般适用于砂土中沉入钢板桩,亦可辅以水冲法沉入预制钢筋混凝土管桩。用于振动沉桩的振动机的常用规格为20吨及40吨。使用高频率达10000次/分钟的沉桩机头,震动与噪声小,沉桩速度快。③压入法。压入法沉桩具有无噪声、无震动、成本低等优点,常用压桩机有80吨及120吨两种。压桩需借助设备自重及配重,经过传动机构加压把桩压入土中,故仅用于软土地基。④射水法。锤击、振动两种沉桩方法的辅助方法。施工时利用高压水泵,产生高速射流,破坏或减小土的阻力,使锤击或振动更易将桩沉入土中。射水法多适用于砂土或碎石土中,使用时需控制水冲深度。
现代施工中常结合智能化监测技术,如大理州国储粮二期项目采用分层连续浇筑与机械振捣密实工艺,落实智能化温监测与覆盖保湿养护措施。
中国石油大学(华东)古镇口校区项目应用宝峨钻机设备,通过项目化推进、销号式落实管理措施,成功应对地质硬岩钻进及杂填土回填塌方等施工难题。
此外,乌石项目巴音陶亥黄河特大桥在桩基施工中,通过优化施工方案和创新工艺技术,将单桩施工周期缩短约30%。
施工定类
桩基由桩和桩承台组成(见
桩基础)。桩施工法分为预制桩和灌注桩两大类。打桩方法的选定,除了根据
工程地质条件外,还要考虑桩的类型、断面、长度、场地环境及设计要求。中国古代已有用石硪夯打木桩施工。其后桩长、桩径加大,石硪逐渐被拉动铸铁的落锤取代。17世纪80年代始有蒸汽锤问世。至19世纪30年代已应用导杆式柴油锤。随着
建筑工业的发展,为了适应大型
桩基工程的需要,桩基础施工技术既要增加锤重和改进起重、吊装操作工艺,又要减少震动噪声和对环境的污染。有的预制桩的施工以钻孔取土后沉桩的钻打(或钻压)结合工艺,取代原来单纯锤击挤土或压入挤土等方法。同时能量大、无公害的冲击体重达 60多吨的
液压锤、125吨蒸汽锤和15吨柴油锤都已得到应用。灌注桩施工亦由原来
泥浆护壁、套管成孔进展到无噪声、不排污、不挤土的全套管施工。
施工规范
中国桩基技术历史悠久,如
上海龙华塔(建于北宋太平兴国二年)的桩基做法为中国首例砖木结构高层建筑桩基实践,其桩身构造及稳定性设计为后世施工规范的发展提供了实物参考。
1
配筋率:当桩身直径为300~2000mm时,正截面配筋率可取0.65%~0.2% (小直径桩取高值);对受荷载特别大的桩、抗拔桩和嵌岩
端承桩应根据计算确定配筋率,并不应小于上述
规定值;
2 配筋长度:
(1)端承型桩和位于坡地岸边的
基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋;
(2)桩径大于600mm的摩擦型桩配筋长度不应小于2/3
桩长;当受
水平荷载时,配筋长度尚不宜小于4.0/?(?为桩的水平变形系数);
(3)对于受
地震作用的基桩,桩身配筋长度应穿过可液化土层和
软弱土层,进入稳定土层的深度不应小于本规范第3.4.6条规定的深度;
(4)受
负摩阻力的桩、因先成桩后开挖基坑而随
地基土回弹的桩,其配筋长度应穿过软弱土层并进入稳定土层,进入的深度不应小于2~3倍桩身直径;
(5)专用抗拔桩及因地震作用、
冻胀或
膨胀力作用而受拔力的桩,应等截面或变截面 通长配筋。
3 对于受水平荷载的桩,
主筋不应小于8φ12;对于抗压桩和抗拔桩,主筋不应少于6φ10;纵向主筋应沿桩身周边均匀布置,其
净距不应小于60mm;
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箍筋应采用螺旋式,直径不应小于6mm,间距宜为200~300mm;受水平荷载较大
桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压
承载力时,桩顶以下5d范围内的箍筋应加密,间距不应大于100mm;当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密;当考虑箍筋受力作用时,箍筋配置应符合现行
国家标准《
混凝土结构设计规范》
GB 50010的有关规定;当
钢筋笼长度超过4m时,应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。
4.1.2 桩身混凝土及
混凝土保护层厚度应符合下列要求:
1 桩身
混凝土强度等级不得小于
C25,混凝土预制
桩尖强度等级不得小于
C30;
2
灌注桩主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm,水下灌注 桩的主筋混凝土保护层厚度不得小于50mm;
3 四类、五类环境中桩身混凝土保护层厚度应符合国家现行标准《港口工程混凝土结构设计规范》JTJ 267、《
工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的相关规定。
4.1.3 扩底灌注桩扩底端尺寸应符合下列规定(图4.1.3):
值得注意的是,中国古代石硪夯打木桩工艺是桩基技术的早期形式。
中国石油大学(华东)古镇口项目通过班前安全培训与常态化现场巡查构建立体防护体系,施工期间实现零安全事故目标。
1 当
持力层承载力较高、上
覆土层较差、桩的长径比较小时,可采用扩底桩;扩底端直径与桩身直径之比D/d,应根据承载力要求及扩底端侧面和桩端持力层土性特征以及扩底
施工方法确定;挖孔桩的D/d不应大于3,
钻孔桩的D/d不应大于2.5;
2 扩底端侧面的斜率应根据实际成孔及土体自立条件确定,a/hc 可取1/4~1/2,砂土可取1/4,粉土、
黏性土可取1/3~1/2;
3 扩底端底面宜呈锅底形,
矢高hb可取(0.15~0.20)D。