高層建筑樁基施工方法簡介課件

1、高層建筑樁基施工方法簡介高層建筑灌注樁施工方法簡介高層建筑灌注樁施工方法簡介高層建筑樁基施工方法簡介 在世界各國的深基礎工程中，樁基是主要手段，而在樁基中應用最廣泛的是混凝土灌注樁。在高層建筑、橋梁工程中大直徑混凝土灌注樁的應用越來越普遍，這是由于它具有一系列優(yōu)點： (1)單樁承載力高，一根樁可以承受幾百噸乃至幾千噸，能滿足高層建筑的框架結構、筒體結構和剪力墻結構體系的需要，由于單樁承載力高，可以作到一根柱子下面只有一根樁，可以不作承臺； (2)巖層埋藏較淺時，大直徑灌注樁可以嵌入巖層一定深度，使樁更加結實牢固； (3)大直徑灌注樁由于成孔直徑大，施工時下放鋼筋籠方便，灌注水下混凝土也易于保證

2、質量； (4)大直徑灌注樁既能承受較大的垂直荷載，也能承受較大的水平荷載，而且能嵌入地層一定深度，其抗震性能也較好，同時沉降也小，能防止不均勻沉降。 (5)灌注樁施工不存在沉樁擠土問題，振動和噪音均很小，對鄰近建筑物、構筑物及地下管線、道路等的危害極小。 但是，混凝土灌注樁的成樁工藝較復雜，尤其是濕作業(yè)成孔時，成樁速度也較預制打入樁慢。且其成樁質量與施工好壞密切有關，成樁質量難以直 高層建筑樁基施工方法簡介觀的進行檢查。 大直徑的混凝土灌注樁，在我國高層建筑施工中得到愈來愈廣泛的應用。北京、上海、天津、廣州、深圳等地一些著名的高層建筑不少都是利用混凝土灌注樁。通過工程實踐，在機械設備、成樁工藝

3、和質量檢測方面都取得長足的進步。 混凝土灌注樁的成孔，按設計要求和地質條件、設備情況，可采用鉆、沖、抓和挖等不同方式。成孔作業(yè)還分為干式成孔(孔內(nèi)無水)和濕式成孔(孔內(nèi)有水)，分別采用不同的成孔設備和技術措施。濕式成孔時，需采用泥漿護壁，并用水下混凝土的澆筑方式澆筑樁身混凝土。高層建筑樁基施工方法簡介 鉆孔灌注樁施工可采用干式成孔或濕式成孔，成孔后吊放鋼筋籠，灌注混凝土而成。施工時要保證設計要求的孔徑、孔深和孔的垂直精度，并保證孔底松士沉渣厚度滿足規(guī)范要求。(一)干式成孔的鉆孔灌注樁 干式成孔用螺旋鉆機(圖5-10)，它由主機、滑輪組、螺旋鉆桿、鉆頭、滑動支架、出土裝置等組成。由螺旋鉆頭切削土

4、體，切下的土隨鉆頭旋轉并沿螺旋葉片上升而排出孔外。這種鉆機效率高，無振動、無噪音，宜用于勻質粘性土，亦能穿透砂層。高層建筑樁基施工方法簡介 用螺旋鉆機成孔時，鉆機就位檢查無誤后使鉆桿慢慢下移，當接觸地面時開動電機，先用慢速鉆進，以免鉆桿晃動，又易于保證樁位和垂直度。遇硬土層亦應慢速鉆進。鉆至設計標高時，應在原位空轉清土，停鉆后提出鉆桿棄土。鉆出的土應及時清除，不可堆在孔口。鉆進時如發(fā)現(xiàn)鉆桿不正常的晃動或難以鉆進，應立即提鉆檢查，排除障礙。 鋼筋籠宜一次整體吊入，如過長亦可分段吊，兩段焊接后再徐徐沉放孔內(nèi)。吊放鋼筋籠時嚴防碰撞孔壁。 經(jīng)檢驗合格后，應及時灌注混凝土，深度大于6m時靠混凝土下沖力自

5、身砸實，小于6m者以長竹桿插搗，上面的2m用振動器搗實。 螺旋鉆孔灌注樁目前在國內(nèi)外發(fā)展很快。除上述用干式成孔的螺旋鉆機施工法之外，還有下述幾種方法： 1.大芯管、小葉片的螺旋鉆機成樁法，這種鉆機的鉆桿芯管較粗，待鉆至設計標高后，通過芯管下放鋼筋籠，然后灌注混凝土，留下鉆頭、拔出鉆桿即可。該法無振動、無噪音，是美國60年代開始使用的，現(xiàn)在歐、美一些國家仍在使用。 高層建筑樁基施工方法簡介 2日本的CTP工法 該法是用帶普通螺旋鉆桿的鉆機成孔，待鉆至設計深度后停鉆，打開鉆頭底活門，然后邊提鉆桿邊通過中空的鉆桿芯管向孔內(nèi)泵送混凝土直至孔口，然后向孔內(nèi)混凝土中壓入或打人鋼筋籠而成樁。該法日本從70年

6、代開始應用，目前歐洲各國仍應用較多。但該法混凝土的泵送壓力小于2MPa，且向已灌注混凝土的樁孔內(nèi)壓入鋼筋籠較困難，因而應用受到一定的限制。 3鉆孔壓漿成樁法 該法是我國的一項專利。其工藝原理是：先用螺旋鉆機鉆孔至預定深度，通過鉆桿芯管利用鉆頭處的噴嘴向孔內(nèi)自下而上高壓噴注制備好的以水泥漿為主劑的漿液，使液面升至地下水位或無坍孔危險的位置處，提出全部鉆桿后，向孔內(nèi)沉放鋼筋籠和骨料至孔口，最后再由孔底向上高壓補漿，直至漿液達到孔口為止。成樁的樁徑3001000mm,深度可達50m。 該法連續(xù)一次成孔，多次由下而上高壓注漿成樁，具有無振動、無噪音、無護壁泥漿排污的優(yōu)點，又能在流砂、卵石、地下水位高易

7、坍孔等復雜地質條件下順利成孔成樁，而且由于高壓注漿時水泥漿的滲透擴散，解決了斷樁、縮頸、樁間虛土等問題，還有局部膨脹擴徑現(xiàn)象，因此單樁承載力由摩擦力、支承力和端承力復合而成，比普通灌注樁約提高1倍以上。高層建筑樁基施工方法簡介 該成樁工藝，自1985年以來已在國內(nèi)幾百個高難度基礎工程中成功應用，累計達幾十萬延米，也引起世界上許多國家的重視，技術在國際上領先。 (二)濕式成孔的鉆孔灌注樁 濕式成孔鉆孔灌注樁的成孔，可用沖抓錐成孔機、斗式鉆頭成孔機、沖擊式鉆孔機、潛水電站、大直徑旋入全套管護壁成孔鉆機(貝諾托Benote鉆機)和工程水文地質回轉鉆機等。 1沖擊式鉆孔機成孔 該機主要用于巖土層中，施

8、工時將沖錐式鉆頭提升一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后排除碎塊后成孔。沖擊式鉆頭重量一般為5003000kg，按孔徑大小選用，多用鋼絲繩提升。 在孔口處埋設護筒，穩(wěn)定孔口土壁及保持孔內(nèi)水位，護筒內(nèi)徑比樁徑大300400mm，護筒高1.52.0m，用厚68mm鋼板制作，用角鋼加固。掏渣筒用鋼板制作，用來掏取孔內(nèi)渣漿。 2潛水電鉆成孔 潛水電鉆是近年來應用較廣的一種成孔機械。它是將電機、變速機構加以密封，與底部的鉆頭連接在一起組成鉆具?？蓾撊肟變?nèi)作業(yè)，以正(反)循環(huán)方式將泥漿送人孔內(nèi)，再將鉆削下的土屑由循環(huán)的泥漿帶出孔外。高層建筑樁基施工方法簡介 潛水電鉆體積小，重量輕，機動靈活，成孔速

9、度較快，適用于地下水位高的淤泥質土、粘性土、砂質土等，換用合適的鉆頭亦可鉆入巖層。鉆孔直徑約8001500mm，深度可達50m。它常用籠式鉆頭(圖511)。高層建筑樁基施工方法簡介3.斗式鉆頭成孔機成孔 斗式鉆頭成孔機國內(nèi)尚無定型產(chǎn)品，多為施工單位自行加工。國外有定型產(chǎn)品，日本的加藤式(KATO)鉆機即屬此類，有20HR、20TH、50TH型號，鉆孔直徑5002000mm，鉆孔深度60m。斗式鉆頭成孔機由鉆機、鉆桿、土斗、傳動與減速裝置等組成，如圖所示。高層建筑樁基施工方法簡介 鉆機利用履帶式樁機，鉆桿由可伸縮的空心方鋼管與實心方鋼芯桿組成。芯桿的下端以銷軸與斗式鉆頭相連。提起鉆桿時，內(nèi)、中鉆

10、桿均收縮在外套桿內(nèi)，鉆孔取土時，隨著鉆孔深度的增加，先伸出中套桿，后伸出內(nèi)芯桿。電動機通過齒輪變速箱減速后作用于方形鋼鉆桿上，控制工作轉速為7rmin。 用此法成孔的施工過程如圖5-13所示先開孔，斗式鉆頭裝滿土后提出鉆孔卸于翻斗汽車，然后繼續(xù)挖土，待其達到一定深度則安設護筒并輸入護壁泥漿，然后正式開始鉆孔。達到設計深度后仔細進行清碴，接下來吊放鋼筋籠和用導管澆筑混凝土。高層建筑樁基施工方法簡介 用此法成孔的優(yōu)點是：機械安裝簡單，工程費低；最宜在軟粘土中開挖；無噪音、無振動；挖掘速度快。其缺點是：如土層中有壓力較高的承壓水時挖掘較困難；挖掘后樁的直徑可能比鉆頭直徑大1020；如不精心施工或管理

11、不善，會產(chǎn)生坍孔。 4大直徑旋入全套管護壁成孔(Benote)鉆機成孔 貝諾特鉆機首先用于法國，后來傳至世界各地。它是利用一種搖管裝置邊搖動邊壓進鋼套管，同時用沖抓斗挖掘土層。除去巖層，幾乎所有的土質都可挖掘。該法是工大直徑鉆孔樁有代表性的三種方法之一，在國外應用較為廣泛，我國在施工廣州花園酒店的直徑1200mm的灌注樁時，也曾使用過法國制造的貝諾特鉆機。 貝諾特鉆機的主要構造如圖所示，施工時先將套管垂直豎起并對準位置，然后用搖管裝置1將套管2邊搖動邊壓入。套管長度有6、4、3、2和1m等幾種供選用，一般多選用6m，套管之間用鎖口插銷進行連接。 搖管裝置由夾緊器、搖動裝置、上面的鏈條滑車以及壓

12、進和拔出用的千斤頂組成。施工時用搖動臂和專用的夾緊千斤頂將鋼套管夾住，利用搖動千斤頂使鋼套管在圓周方向搖動，同時尚可壓進或拔出套管。由于搖動使套管與土層間的靜摩擦消失，使套管借助自重和壓進千斤頂?shù)膲毫樌剡M行下沉。高層建筑樁基施工方法簡介 用貝諾特鉆機挖土時，在壓入鋼套管后，用卷揚機將沖抓斗(一次抓土量為0.180.50m3 )放下與土層接觸抓土，然后將其吊起至位置4，再向前推出至狀態(tài)5，此時靠鋼絲繩操縱使沖抓斗的抓瓣張開，使土落至砂土槽6上，裝于翻斗車運出。如此反復進行挖土，直至挖到設計規(guī)定的深度為止。在鉆孔達到設計深度后，清除鉆碴，然后放下鋼筋籠，用導管進行澆筑混凝土，并拔出套管。高層建

13、筑樁基施工方法簡介 用貝諾特鉆機施工時，保證套管垂直非常重要，尤其是在埋設第一、二節(jié)套管時更應注意。 為了保證能垂直的埋設套管，首先應當注意貝諾特鉆機本身是否水平。在軟土地基上安裝機械，即使開始時呈水平狀態(tài)，但在起吊和豎立套管時，由于重心位置前移，容易造成前方向下傾斜。此時，就應在地面上滿鋪枕木以擴大支承面積。挖掘開始時，應隨挖掘隨測定套管是否垂直，一旦發(fā)現(xiàn)套管傾斜，就要拔出套管，重新調正貝諾特鉆機的水平。為保證樁體垂直，第一、二節(jié)套管必須謹慎地加以埋設。 用貝諾特鉆機施工，會由于沖抓斗沖擊、抓瓣抓土和地下水壓力引起的翻砂等使樁尖處土層松軟。也會由于套管刃腳與套管外圍尺寸的差額、地下水及搖動套

14、管等使樁周圍的土層變松軟，這對于砂性土尤為顯著。由于上述原因，減少使樁周圍土層變松軟的范圍(塑性區(qū)域)方法為： 為減少樁尖處土層的松軟，在開挖時應使樁孔內(nèi)的水位保持在地下水位以上，使地下水壓不致產(chǎn)生翻砂現(xiàn)象，另外，樁尖處的土層應絕對避免超挖，還應該避免采用沖擊方式挖掘樁尖處的土層。 貝諾特法的優(yōu)點是： (1)相比較而言，無噪音、無振動；高層建筑樁基施工方法簡介 (2)除巖層外，其他任何土質均可適用； (3)在挖掘時，可確切地搞清楚持力層的土質，便于選定樁的長度； (4)挖掘速度快，挖深大，一般可挖至50m左右； (5)在軟土地基中開挖，由于先行壓入套管，不會引起坍孔； (6)由于有套管，在靠近

15、已有建筑物處亦可進行施工； (7)可施工斜樁，可用搭接法施工柱列式地下連續(xù)墻。 貝諾特法的缺點是： (1)因為貝諾特鉆機是大型機械，施工時需要占用較大的施工場地； (2)在軟土地層中施工，尤其是在含地下水的砂層中挖掘，由于套管的搖動會使周圍一定范圍內(nèi)的地基松軟； (3)如地下水位以下有厚細砂層時(厚度5m以上)，由于套管搖動會使土層產(chǎn)生排水固結作用，往往因此而不能繼續(xù)向下挖掘； (4)由于沖抓斗的沖擊會使樁尖處持力層變得松軟； (5)根據(jù)地質情況的不同，已挖成的樁徑會擴大410。 高層建筑樁基施工方法簡介 5 5、工程水文地質回轉鉆機成孔、工程水文地質回轉鉆機成孔 回轉鉆機是目前灌注樁施工用得

16、最多的施工機械，該鉆機配有移動裝置，設備性能可靠，噪音和振動小，效率高，質量好。該鉆機配以籠式鉆頭，可多檔調速或液壓無級調速，以泵吸或氣舉的反循環(huán)或正循環(huán)方式進行鉆進。它適用于松散土層、粘土層、砂礫層、軟硬巖層等各種地質條件。其施工程序如圖5-16所示。 高層建筑樁基施工方法簡介 回轉鉆機成孔工藝應用較多，現(xiàn)分別詳述如下。 (1)正循環(huán)回轉鉆機成孔。 正循環(huán)回轉鉆機成孔的工藝原理圖如圖5-17所示，其設備簡單，將常用的地質鉆機、水文鉆機等稍加改裝即可。操作簡單、工藝成熟。當孔深不太深、孔徑vg，即鉆碴上升速度vs=va-vg0或va=vs+vg。由此可見，vg一定時，va大、vs亦大，鉆碴排出

17、快，鉆進效率提高。但va亦不能過太，因為鉆碴泥漿混合液通過鉆桿內(nèi)腔時的壓力損失由三部分組成：高層建筑樁基施工方法簡介 由式(5-19)可看出，pf與va2成正比，va過大時pf較大，一般va15ms即可鉆進。國外認為va=34ms較好，但國內(nèi)經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)此值過大，對孔壁沖刷厲害，不利于孔壁穩(wěn)定，認為va=23ms較好，可使鉆碴上升速度vs=11.5ms。高層建筑樁基施工方法簡介 3)砂石泵排量 可按下式計算其他符號同前。 我國生產(chǎn)的砂石泵，進水口直徑為100250mm，排量為150400m3/h，可根據(jù)式(5-21)合理選用。 4)主動鉆桿長度H： 主動鉆桿長度H直接影響水龍頭頂部最高點T至孔

18、內(nèi)液面的距離HL，而HL的大小又直接影響水龍頭頂部最高點T處的壓力，而此壓力不得小于循環(huán)介質的汽化壓力，以防引起氣蝕現(xiàn)象，損壞水龍頭和砂石泵。因此，主動鉆桿長度不宜過長，但如果太短則加接鉆桿時間長，不利提高鉆進效率。在HL一定時，宜增大H。正常鉆進時，當鉆完主動鉆桿加接一根鉆桿后HL最大(圖5-22)，此時高層建筑樁基施工方法簡介 HL=Ha+H+Hb+a (2-22)高層建筑樁基施工方法簡介 由式(2-22)可知，為了增大H，就要盡量降低鉆機轉盤的設計和安裝高度Ha和盡量縮短水龍頭的高度Hb。過去認為只要主動鉆桿的長度不大于35m就可以起動砂石泵，實現(xiàn)反循環(huán)鉆進。以致常由于轉盤安裝高度過大而導致砂石泵起動困難，甚至無法起動。 5)泥漿液面(圖5-23)： 國內(nèi)外實踐證明，在第四系地層中鉆進成孔，只要孔內(nèi)水頭壓力比孔外地下水壓力大2104Pa以上，就能保證孔壁的穩(wěn)定。即 由式(5-23)可以看出，要滿足靜水壓力的要求，可以單獨增大H或a，或同時改變H和a。但a不應過大，最大不宜超過1.10104Nm3，以防砂石泵起動困難和增大壓力損失。但H過大會提高設備安裝高度，且護筒埋深需加大，以防孔內(nèi)泥漿順護筒外側反竄至地面，故須綜合考慮。高層建筑樁基施工方法簡介 一般當L2m時，可用清水護壁；當1mL2m時，可提高護筒，設法提高孔內(nèi)液位，使之高出地面1m