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岩土研究院

浅谈桩基础的分类以及各种桩基础的施工方法

671 2020-10-28 13:04:37

一、浅谈桩基础的分类

1.1、按受力原理分类

按照基础的受力原理大致可分为摩擦桩和端承桩。

1.1.1、摩擦桩的概念

摩擦型桩:是指在竖向极限荷载作用下,桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。摩擦桩主要用于岩层埋置很深的地基。在极限承载力状态下,桩顶荷载由桩侧阻力承受的桩,桩尖部分承受的荷载很小,一般不超过10%。如打在饱和软粘土地基,在数十米深度内均无坚硬的桩尖持力层。这类桩基的沉降较大。在桥梁工程中,同一个桥台或者桥墩的摩擦桩是等长的,不会因地质不同而变化。

1.1.2、端承桩的概念

端承型桩:是指在竖向极限荷载作用下,桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受,桩侧阻力相对桩端阻力而言较小,或可忽略不计的桩。

1.1.3、摩擦桩与端承桩的区别

构造要素桩基础根据其在土中受力情况不同,可分为端承桩和摩擦桩。端承桩是穿过软弱土层而达到深层坚实土的一种,上部结构荷载主要由桩尖阻力来承担:摩擦桩是完全设置在软弱土层一定深度的一种桩,上部结构荷载要由桩尖阻力和桩身侧面与土之间的摩擦力共同来承担。摩擦型桩包括摩擦桩、端承摩擦桩极限状态下,以摩擦力为主,端承力很小或不计。

端承型桩包括端承桩,摩擦端承桩极限状态下,以端承力为主,摩擦力很小或不计。主要区别在桩的受力模式上。


1.2、按施工方式分类

按照施工方式可分为预制桩和灌注桩。

1.2.1、预制桩的概念

预制桩,是在工厂或施工现场制成的各种材料,各种形式的桩(如木桩,混凝土方桩,预应力混凝土管桩、钢桩等),用沉桩设备将桩打入,压入或振入土中。中国建筑施工领域采用较多的预制桩主要是混凝土预制桩和钢桩两大类。

1.2.2、灌注桩的概念

灌注桩,直接在所设计的桩位上开孔,其截面为圆形,成孔后在孔内加放钢筋笼,灌注混凝土而成。由于具有施工时无振动、无挤土,噪音小,宜于在城市建筑物密集地区使用等优点,灌注桩在施工中得到较为广泛的应用,根据成孔工艺的不同,灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩,泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。

1.2.3、预制桩与灌注桩的区别

预制桩是工厂预先制作的成品,而灌注桩则是现场施工形成的。


预制桩一般采用锤击的方式打入地下,而灌注桩则是采用钻机先成孔后再浇筑而成的。


预制桩预制过程中比较环保、质量易于控制,而灌注桩相对而言对环境影响较大且质量不易控制。


预制桩相比灌注桩而言,直径要小,这主要是其施工方式所决定的。


二、各种桩基础的施工方法

2.1、钢筋混凝土预制桩

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將其沉入土中,其特点:坚韧耐久,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一多用于房建工程,桥梁工程少用。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

2.1.1、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 

2.1.2、柱的制作,运输,堆放

以管桩及长度在10米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。

尖四棱锥面呈正四核锥体,且桩尖位于桩轴线上,底模板,侧模板及重叠法生产时,桩面间均应涂刷好隔离层,不得粘结。

2.1.3、打入法施工

打入法也称捶击法,是利用桩锤落在桩顶上的冲击力克服土对桩的阻力,使桩沉到预定的深度或达到持力的一种打桩施工方法

2.1.4、打桩设备及选择

打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。

2.1.5、打桩顺序的确定

打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度,应根据桩的密集程度(桩距大小),桩的规格,长,短桩的设计标高,工作面布置,工期要求等综合考虑,合理确定打桩顺序。根据桩的密集程度,打桩顺序一般分为逐段打桩,自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种。

2.1.6、打桩

打桩机就位时,桩架应垂直平稳,导杆中心线与打桩方向一致。桩开始打入时应控制锤的落距,采用短距轻击,待桩入土一定深度(12米)稳定以后,再以规定落距施打。


2.2、混凝土灌注桩施工

与预制桩相比,灌注桩具有不受地质变化限制,不需要接桩和截桩,节约钢材振动小,噪声小等特点。灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩,干作业钻孔灌注桩,人工挖空灌注桩等。

泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程:测定桩位,埋设护筒,桩机就位,制备泥浆,机械(潜水钻机,冲击钻机等)成孔,泥浆循环出渣,清空,安放钢筋骨架,浇筑水下混凝土。

沉管灌注桩施工方法:根据图纸桩位布置图,确定打桩线路。防线确定桩位点。桩机进入施工现场后,要试桩,试桩的根数常见的是桩总数的1%,且不少于3根。在桩位布置图中标明试桩的位置,在打桩记录中应注明试桩。按图纸将钢筋笼制作好。按设计惯入度要求施工,符合设计要求时,就意味桩成孔达到设计要求,设计的指标是只最后1阵的惯入度(10锤为1阵)。放入钢筋笼,用绳悬挂好,保证钢筋笼的位置,关注混凝土,随灌随振捣随提升桩管。

干作业钻孔灌注桩施工工艺流程:测量放线及高程控制,设备安装调试,埋设护筒,泥浆池,钻孔施工,清孔,安放钢筋笼,导管法混凝土浇筑。

人工挖孔灌注桩的施工程序是:场地整平一放线,定桩位一挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节混凝土护壁一在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线一安装活动井盖,垂直运输架,起重卷扬机或电动葫芦,活底吊土桶,排水,通风,照明设施等一第二节桩身挖土一清理桩孔四壁,校核桩孔垂直度和直径一拆上节模板,支第二节模板,浇筑第二节混凝土护壁一重复第二节挖土,支模、浇筑混凝土护壁工序,循环作业直至设计深度一进行扩底(当需扩底时)一清理虚土,排除积水,检查尺寸和持力层一吊放钢筋笼就位一浇筑桩身混凝土。