按桩施工方法分类:分为灌注桩和预制桩

按照施工方法的不同,桩基础分为灌注桩和预制桩。

1.灌注桩

灌注桩是先在设计桩位成孔,然后在孔内吊放钢筋笼(也有省去钢筋的),现场浇灌混凝土所形成的钢筋混凝土桩,其横截面呈圆形,也可做成大直径和扩底桩,适用于不同类型的地基土,桩身的成型及混凝土质量是保证灌注桩承载力的关键所在。根据成孔方式的不同,灌注桩主要分为以下3类。

(1)钻(冲)孔灌注桩。

钻(冲)孔灌注桩用钻机(如螺旋钻、冲抓锥钻等)钻土成孔,把孔位处的土排出地面,然后清除孔底残渣,安放钢筋笼,浇灌混凝土。有的钻机成孔后,可撑开钻头的扩孔刀刃,使之旋转切土,扩大端部桩孔,浇灌混凝土后在底端形成扩底桩,但扩底不宜大于3倍桩身直径。

目前国内钻(冲)孔灌注桩多用泥浆护壁以防塌孔,泥浆应选用膨润土或高塑性黏土在现场加水搅拌制成,其相对密度一般为1.1~1.15,施工时泥浆面应高出地下水位1m以上,其施工过程如图4.4 所示,常用桩径为800mm、1000mm、1200mm等。其最大优点是入土深,能进入岩层,刚度大,承载力强,桩身变形小,并便于水下施工。

图4.4 钻孔桩施工顺序

(a)成孔;(b)下导管和钢筋笼;(c)灌注水下混凝土;(d)成桩

(2)沉管灌注桩。

采用与桩的设计尺寸相适应的钢管(即套管),在端部套上桩尖后采用振动或锤击沉入土中后,在套管内吊放钢筋骨架,然后边浇筑混凝土边振动或锤击拔管,利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需要的灌注桩。

为了提高桩的质量和承载能力,沉管灌注桩常采用单打法、复打法、反插法等施工工艺。单打法(又称一次拔管法)在拔管时,每提升0.5~1.0m,振动5~10s,然后再拔管0.5~1.0m,这样反复进行,直至全部拔出;复打法在同一桩孔内连续进行两次单打,或根据需要进行局部复打。施工时,应保证前后两次沉管轴线重合,并在混凝土初凝之前进行复打;反插法是钢管每提升0.5m,再下插0.3m,这样反复进行直至拔出。锤击沉管灌注桩的直径一般为300~500mm,振动沉管灌注桩的直径一般为400~500mm,沉管灌注桩的桩长一般小于20m。这种施工方法适用于有地下水、流砂、淤泥的情况,其施工过程如图4.5所示。

图4.5 沉管灌注桩施工过程

(a)就位;(b)沉套管;(c)开始灌注混凝土;(d)下钢筋骨架继续浇灌混凝土;(e)拔管成型

(3)挖孔桩。

可采用人工或机械挖掘成孔,边挖边排水边做钢筋混凝土护壁,桩径一般为800~2500mm,分节支护,每节500~1000mm,护壁厚度大于100mm,可采用砖砌筑或混凝土浇筑。成孔后吊入钢筋笼,浇灌混凝土。挖孔桩施工方便,速度较快,不需要大型机械设备,挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩抗震能力强,造价比冲(钻)孔经济。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大,安全和质量显得尤为重要。当遇到有可能出现流沙地质时应禁止使用人工挖孔桩。表4.3给出了目前国内常用灌注桩的桩径、桩长及适用范围。

2.预制桩

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。预制桩桩身截面面积稳定,桩身材料强度有保障,施工速度快,在岩层埋深、较大的地区极为常用。

(1)钢筋混凝土预制桩。

钢筋混凝土预制桩横截面有方、圆等不同形状。方桩截面边长一般为300~500mm,多为现场预制,现场预制桩长一般在25~30m内,工厂预制桩,桩长一般不超过12m,否则应分节预制,然后在打桩过程中予以接长,分节接头应保证质量以满足桩身承受轴力、弯矩和剪力的要求,通常可用钢板、角钢焊接,并涂以沥青以防止腐蚀。也可采用钢板垂直插头加水平销连接,其施工快捷,不影响桩的强度和承载力。沉桩方式有打入法、静压法等。

(2)预应力混凝土管桩(图4.7)

采用先张法预应力工艺和离心成型技术制作,经高压蒸汽养护的为预应力高强混凝土管桩(PHC桩),桩身混凝土强度等级一般大于C80,直径为300~1000mm;未经高压蒸汽养护的预应力管桩简称为PC桩,混凝土强度等级一般为C60、C80,直径一般为300~600mm。每节长5~12m。桩的下端设置开口的钢桩尖或封口的十字刃钢桩尖(图4.8)。沉桩时桩节处通过焊接端头板接长。

图4.7 预应力混凝土管桩

1—预应力钢筋;2—螺旋箍筋;3—端头板;4—钢套箍

(3)钢桩。

钢桩有端部开口或闭口的钢管桩和H型钢桩等,钢管桩常用直径为400~1200mm,壁厚为6~25mm。钢桩具有重量轻、承载力高、排土量小、工程质量可靠、施工速度快等优点,但钢桩也存耗钢量大、造价高、施工设备较复杂、易腐蚀等问题。

图4.8 预应力混凝土管桩的封口十字刃钢桩尖

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