1、第2章 桩基础工程 一般的土木建筑工程基础形式：浅基础 特点：造价低，施工简单。 当地基软弱时： 机械压实 深层搅拌 堆载预压 浅基础 砂桩挤密 化学加固 强夯 深基础：桩基础、墩基础、沉井基础、地下连续 墙。 软土层 建筑物 桩基础持力层 一 桩基概述 一）桩的作用 1 将建筑物上部荷载直接 传到深层的持力层； 2 使软土挤密减少建筑物的沉 降； 3 减少土的开挖量，土壁支撑 和 排水设施等。 二）桩的分类 1 根据 受力的不同 1）端承桩： 力主要由桩端承受 2）摩擦桩： 力由桩与其周围土的 摩擦力来承受。 2 按制作方式： 1）预制桩 2）灌注桩 3 按桩的材料： 1）木桩； 2）钢桩；
2、 3）砼桩； 4）钢筋砼桩； 5）砂桩； 6）灰土桩 等 PP NN PP ff 好土 软土 软土 二 钢筋砼桩预制桩的施工 一）桩的预制 1 制作 1）钢筋骨架的形成 主筋 箍筋之间应焊接或绑扎好；主筋采用对焊或搭接 焊，接头错开50%，桩的顶部应加钢筋网片，桩尖应加 一根钢筋外露50100mm，以起导向作用（如下图示） 桩主筋 箍筋 钢筋网片 导向钢筋 加密箍 桩钢筋骨架示意图 2）制作 （1）方法 ： 并列法； 间隔法；重叠法；翻模法。 （2）注意问题： 砼必须一次浇注完毕，养护不得少 于7天，表面应平整不出现蜂窝麻面掉角，尺寸应符 和设计要求。 2 桩的起吊及运输 1）起吊 强度达到设
3、计75%后才能起吊，达到100% 后才能运输。 2）起吊点的确定 利用正负弯矩相等的原则确定 一点吊 0.293 L0.707 L （c）（b）（a） 1 2 3 4 5 a）角钢绑焊接头 b）钢板对焊接头 c）浆锚法接头 图 2.6 钢筋混凝土预制桩接头 二点吊 三点吊 L 为桩的长度 0.207 L0.207 L0.586 L 0.145 L0.145 L 0.355 L0.355 L 二）桩的打入 1 打桩的准备工作 1）打桩前应作好场地的清理和平整工作。 2）放线确定桩位、位置沉降观测（至少2个）。 3) 设置供电、供水系统；安装打桩机等。 2 打桩顺序的确定 1）由于桩入土后对其周围
4、的土体有挤压作用，对打桩 本身和周围建筑物有影响，所以应确定打桩的顺序。 2）常见的几种打桩顺序及其对土体的影响 （1）自一边向另一边走排打 土体挤压趋势 （2）自中央向周边打 （3）分段打 3 打桩 1） 打桩的方法及设备 （1）方法 ：锤击沉桩，振动沉桩，静力压桩，水冲沉 桩 （2）锤击沉桩 桩锤 ：落锤，气锤，柴油锤，震动锤 土体挤压趋势 桩架 作用是吊桩就位，固定桩位，承受桩锤和桩的 重量，在打桩的过程中引导锤和桩的方向，并保证桩 锤能沿着所要求的方向冲击桩体。 起重机 桩 桩架 桩锤 打桩示意图 2）打桩工艺 （1） 吊桩就位 桩架就位 桩就位（桩尖对位） 套桩帽 落锤。 （2）打桩
5、 先用小落距（0.50.8m)轻击，使桩入土约12米后检查桩尖，若 不发生偏移，增大落距，进入正常的打桩。 打桩中注意以下现象 A 桩锤的回弹情况； B 贯入度的变化； C 桩顶是否有打坏或打斜的现象； D 送桩； 接桩，截桩。 3）打桩质量控制 （1）满足最后贯入度的要求（对端承桩重点控制） （2）桩尖入土应达到设计的标高（对摩擦桩重点控制） （3）桩的平面位置及垂直度的偏差应在容许范围内 平面偏差不得大于100150mm，垂直度 1%桩 长或不超过1/3 1个桩径或边长。 （4）验收桩基时应交的资料 桩位测量放线图；工程地质报告；材料实验 记录；桩的制作与打入记录；桩位竣工平面图； 桩的实
6、验报告。 表2.2 打桩常见问题、原因及处理方法 常见质量问题产生原因防止措施及处理方法 桩头击碎 桩头混凝土强度低 桩顶凹凸不平 锤与桩不垂直 落锤过高，锤击过久 提高混凝土强度 调整桩垫，楔平桩头 纠正偏心，调整垂直度 选择重锤低击 桩身破裂 桩有弯曲 挤土影响 检查成桩外观质量 确定打桩顺序 桩不下沉 有坚硬土夹层 打桩间歇时间过长，摩阻力 增大 桩锤过小 钻孔机钻透后再打入 连续击打 合理选择锤重 接桩松脱 焊接不牢 硫磺胶泥配合比不当 检查焊缝质量，重新焊接 严格按配合比配制 三、砼灌注桩施工 一）特点（与预制桩相比较） 1 桩在一定范围内可任意取定，可作成直径大深度深 的桩，承载
7、力高。 2 施工中对周围环境影响小。 3 施工中，操作要求严格，质量控制难度大，施工周 期长。 二）分类（按成孔方法） 1 钻孔灌注桩 2 人工挖孔灌注桩 3 沉管灌注桩 4 钻扩或爆扩灌注桩 三） 钻孔灌注桩施工 1 机械的选择 螺旋钻机： 用于地下水位以上，直 径 300600mm最大直径可达800，深 812m。（干作业） 潜水钻机： 一般条件 下都可使用，直径一般 1000， 深度可达 2030m，最深可达50m。 （回转钻机、冲击钻等） 冲击钻头 冲抓钻头 2 施工工艺 1）埋设护筒：用48mm厚的钢板制 作，埋入深度一般11.5m。作用：定位 保护孔口，存储泥浆使其高于地下水位。
8、2）泥浆护壁钻孔： 泥浆 相对密度 1.11.15,主要作用:护壁防止塌孔,携渣, 润滑钻头降低发热。 3）清孔 ：端承桩沉渣50mm，两者 兼有100mm，摩擦桩300mm。 4）落放钢筋骨架 5） 浇注混凝土： 一般采用导管法， 混凝土应连续浇注，保证导管始终埋在 混凝土中，同时应留试块 。 施工过程示意图 放 钢 筋 插 导 管 浇 砼 成 型 成 孔 3 施工中常见的问题 1）护筒冒水 2）钻孔倾斜 3）孔壁塌陷和紧缩 4）夹层或软弱层。 四）人工挖孔灌注桩（墩） 1 特点 单桩承载力高，受力性能好。设备简单，现场干净， 可多目标施工，噪音少，质量易保证。 2 施工机具 电动葫芦，提土
9、桶，潜水泵，鼓风机和输风管，照明 设施，对讲机点铃等 。 3 施工工艺 1）放线定桩位； 2） 开挖桩孔：分段开挖，一般取0.51米一段； 3）支设护壁模板； 4）浇注护壁混凝土：第一段高出地面150200mm，起 到护壁与防水的双重作用； 5）拆除模板继续下段施工； 6）清孔与验孔； 7）落放钢筋； 8）浇注混凝土。 分段开挖成孔 护壁 未挖桩孔 第一段护壁 4 施工中应注意的事项 1）保证成孔的质量：平面位置，垂直度，孔径，孔底 土层情况； 2）防止土壁坍塌及流砂事故； 3）保证钢筋的保护层及混凝土的浇注质量； 4）必须制订切实可行的安全措施。 落放钢筋 浇注混凝土 五）套管成孔灌注桩 1
10、 含义：用锤击或振动的方法，将带有预制混凝土桩 尖或钢活瓣桩尖的钢套管沉入土中，待沉到规定的深 度后，立即在管中浇注混凝土，随后拔出钢套管，并 利用拔管时的冲击或振动使混凝土捣实而形成的桩， 故又称沉管或打拔灌注桩 2特点：1）施工设备简单，桩长可随实际地质条件确 定，经济效果也好，有地下水流砂淤泥土的条件优先 使用 2）单桩承载能力低，在软土中易产生颈缩，施工过程 中有挤土振动和噪音 3分类：锤击沉管灌注桩，振动沉管灌注桩 它们的根本区别在桩靴不同 预制桩靴 活瓣桩靴 4 锤击沉管灌注桩施工 1）工艺过程： 安装架 桩架就位 沉钢套管 吊钢筋笼 浇砼 拔管 2）沉管的几种方法 单打法 复打法
11、 反插法 3)砼的质量要求 坍落度80100mm，当小于40mm时应分层捣实 4）施工中常见的问题及处理方 （1）有隔层： 原因：由于管径小，砼骨料大，和易性差拔管速度过 快造成 措施：控制砼的坍落度57cm骨料直径3cm，拔管速度 2m/min （2）断桩： 原因：桩中心距过近，打邻近桩时受挤压，隆起产生上 拔力。软硬土层中间传递水平变形大小不同，产生水 平剪力，砼终凝不久受振动。 处理：应将断桩拔出，增大面积，加箍后重浇砼，施工 中采用跳打法或相隔一定的技术间歇后打邻桩 （3）瓶颈桩： 在含水率较大的软土层中沉管时，土受挤压便产生很 高的空隙水压力，拔管后一旦出现压力大于空气侧压 力，出现
12、瓶颈现象 （4）吊脚桩：一旦发生应填砂重打 处理吊脚桩的措施： 施工前应严格检查桩尖的质量；浇砼拔管前用吊锤检 查桩尖是否介入钢管，出现吊脚桩后立即拔出钢管 填砂后再出现沉管，也可用复打或反插法处理 （ 5）桩尖进水进泥 5） 爆扩成孔灌注桩爆扩成孔灌注桩 爆扩成孔灌注桩简称爆扩桩: 用钻机或用爆扩法成孔 在孔底安放适量的炸药和灌入适量的混 凝土 利用爆炸能量在孔底形成扩大头 再放置钢筋骨架 最后浇注混凝土而成 1 2 3 d D S 图2.12 爆扩桩 1桩身；2扩大头；3桩承台 桩基检测与验收桩基检测与验收 预制桩质量要求及验收预制桩质量要求及验收 1) 预制桩施工结束后，由于施工偏差、打
13、桩时挤土对桩位移的影响 等，应对桩位进行验收 2) 钢筋混凝土预制桩在现场预制时，应对原材料、钢筋骨架、混 凝土强度进行验收 ,采用工厂生产的成品桩时，要有产品合格证书， 桩进场后应进行外观及尺寸检查。 3) 施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、接桩质量 等进行检查，对电焊接桩，重要工程应做10的焊缝探伤检查 4) 施工结束后，应按建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）要求， 对桩的承载力及桩体质量进行检验 5) 预制桩的静载荷试验根数应不少于总桩数的1%，且不 少于3根；当总桩数少于50根时，应不少于2根；当施工 区域地质条件单一，又有足够的实际经验时，可根据实 际情况由设
14、计人员酌情而定。 6) 预制桩的桩体质量检验数量不应少于总桩数的10， 且不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根。 7) 对长桩或总锤击数超过500击的锤击桩，应符合桩体 强度及28d龄期的两项条件才能锤击 灌注桩质量要求及验收灌注桩质量要求及验收 1) 灌注桩施工结束后，其桩位允许偏差见表2.9。且 桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。 2) 灌筑桩的沉渣厚度：当以摩擦桩为主时，不得大 于150mm；当以端承力为主时，不得大于50mm；套 管成孔的灌筑桩不得有沉渣。 3) 灌筑桩每灌筑50m3应有一组试块，小于50m3的桩 应每根桩有一组试块。 4) 在灌注桩施工中，应对成孔、清孔、放
15、置钢筋笼、 灌注混凝土等进行全过程检查，人工挖孔桩尚应复验 孔底持力层土（岩）性。嵌岩桩必须有桩端持力层的 岩性报告。 5) 灌筑桩应对原材料、钢筋骨架、混凝土强度进行验 收。 6) 施工结束后，应按建筑基桩检测技术规范（JGJ106- 2003）要求，对桩的承载力及桩体质量进行检验。 7) 对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量 可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验， 检验桩数不应少于总数的1，且不应少于3根，当总桩数 不少于50根时，不应少于2根。 8) 对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质 量可靠性低的灌注桩，桩身质量检验抽检数量不应少于总 数的30，
16、且不应少于20根；其他桩基工程的抽检数量不 应少于总数的20，且不应少于10根；对地下水位以上且 终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的10 ，且不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根。 桩基静载法检测桩基静载法检测 静载试验法检测的目的: 是采用接近于桩的实际工作条件，通过 静载加压，确定单桩的极限承载力，作 为设计依据（试验桩），或对工程桩的 承载力进行抽样检验和评价。 桩的静载试验类型 单桩竖向抗压静载试验 单桩竖向抗拔静载试验 单桩水平静载试验 实验要求 预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对 于砂类土，不应少于7d；对于粉土和粘性土， 不应少于15d；对于淤泥或淤泥质
17、土，不应少 于25d，待桩身与土体的结合基本趋于稳定， 才能进行试验。 灌筑桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前 提下，对砂类土，不少于10d；对一般粘性土， 不少于20d；对淤泥或淤泥质土，不少于30d， 才能进行试验。 实验装置 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 5 8 1 锚桩反力装置 1锚桩(4根)；2次粱；3主梁；4实验桩；5基准桩； 6千斤顶；7百分表；8基准粱 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 58 4 1 7 6 5 23 2 压重平台反力装置 1支墩；2钢锭（砂袋）；3钢横梁；4实验桩； 5基准桩；6千斤顶；7百分表 2.3.4 桩基动载法检测桩基动载法检测 静载
18、试验可直观地反映桩的承强力和混凝土的浇筑质量，数 据可靠。但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成 本高，测试数量有跟，并且易破坏桩基。 动测法试验仪器轻便灵活，检测快速，不破坏桩基，相对也 较准确，费用低，可节省静载试验锚桩、堆载、设备运输、 吊装焊接等大量人力、物力。在桩基础检测时，可进行低应 变动测法普查，再根据低应变动测法检测结果，采用高应变 动测法或静载试验，对有缺陷的桩重点抽测。 1.低应变动测法 低应变动测法是采用手锤瞬时冲击桩头，激起 振动，产生弹性应力波沿桩长向下传播，如果 桩身某截面出现缩颈、断裂或夹层时，回产生 回波反射，应力波到达桩尖后，又向上反射回 桩顶，通过接收
19、锤击初始信号及桩身、桩底反 射信号，并经微机对波形进行分析，可以判定 桩身混凝土强度及浇筑质量，包括缺陷性质、 程度与位置，对桩身结构完整性进行检验。 1 2 3 4 5 低应变动测法测试装置 1测试桩；2手锤；3拾振器；4微机 5采集仪 根据低应变动测法测试，可将桩身完整性分为四个类别 类桩：桩身完整。检测波形规则，桩底反射清晰、明显，无桩间反射 信号，波速正常（较高），反映混凝土密实均匀。 类桩：桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥。检测 波形基本规则，波速基本正常。 类桩：桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。波形不够规则， 波速偏低，说明有明显的桩间反射波信号，但其能量较
20、弱，桩有局部的 缺陷，或混凝土密实度稍差，如有轻微缩颈、离析、蜂窝、局部夹泥等。 类桩：桩身存在严重缺陷。波形不规则，无桩底反射信号，桩间反射 能量较强，波速低，说明桩身有断裂、严重离析、严重缩颈等缺陷。 一般情况，I、类桩可以满足要求； 类桩无法使用，必须进行工程处理； 类桩能否满足要求，由设计单位根据工 程具体情况作出决定。 2.高应变动测法 高应变动测法是用重锤，通过不同的落距对桩顶施加 瞬时锤击力，用动态应变仪测出桩顶锤击力，用百分 表测出相应的桩顶贯入度，根据实测的锤击力和相应 贯入度的关系曲线与同一桩的静荷载试验曲线之间的 相似性，通过相关分析，求出桩的极限承载力。 进行高应变承载力检测时，锤的重量应大干预估单桩 极限承载力的1.0%1.5%，混凝土桩的桩径大于 600mm或桩长大于30m时取高值。高应变检测用重锤 应材质均匀、形状对称、锤底平整。高径（宽）比不 得小于1，并采用铸铁或铸钢制作。
