1、1第2章 桩基础工程1.桩的作用： 桩一般由桩和承台组成。 其作用在于将上部建筑物 的荷载传递到深处承载力 较大的土层上；或使软弱 土层挤压，以提高土壤的 承载力和密实度，从而保 证建筑物的稳定性和减少 地基沉降。2.桩基础组成： 桩身+桩顶承台2桩基础按受力性质分端承桩摩擦桩按材料分钢筋砼桩预应力钢筋砼桩复合地基桩按制作方法分预制桩现浇桩人工成孔灌注桩机械成孔灌注桩摩擦桩端承摩擦桩摩擦端承桩端承桩木桩钢桩钻孔灌注桩冲孔灌注桩挖孔灌注桩沉管灌注桩爆扩桩3. 桩的类型3第1节 预制桩施工l特点：能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快,对周围环境影响较大。l分类： 实心桩：方桩 尺寸200200m
2、m500500mm 长度：27m以内 管 桩：空心圆桩 直径：400500mml施工程序：预制、运输、堆放、沉桩。 4一、预制桩的制作l制作方法:并列法、间隔法、重叠法、翻模法等。l对于重叠法重叠层数不宜超过四层,层与层之间应涂刷隔离剂，上层桩或临桩的灌筑,应在下层桩或临桩混凝土达到设计强度30%以后方可进行.l注意事项：钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋的连接宜采用对焊,接头应错开，桩尖用钢制.钢骨架的偏差应符合有关规定，混凝土宜采用机械搅拌,机械振捣,由桩顶向桩尖连续浇筑捣实,一次完成,严禁中断 5钢筋混凝土预制桩制作钢筋、模板施工6钢筋混凝土预制桩制作混凝土浇筑7预制管桩外形8桩头9截桩1
3、0垫层施工11垫层12承台钢筋13承台模板14承台和地基梁浇筑混凝土后15承台细部16二、预制桩的起吊、运输1起吊l当桩的砼达到设计强度的75%方可起吊，l桩吊点位置的确定（原则：弯矩最小）(a)一个吊点；(b)二个吊点；(c)三个吊点；(d)四个吊点吊点的合理位置172运输 （1）当桩的砼达到设计强度100%方可运输打桩前，桩从制作处运到现场前以备打桩，并应 根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运。 （2）桩的运输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便轨道小平台车运输。 用平板车运桩 1铁轨2平台车3桩18三、桩的堆放 桩堆放时，地面必须平整、坚实，垫木间 距应根据吊点确定
4、，各层垫木应位于同一垂直 线上，最下层垫木应适当加宽，堆放层数不宜 超过4层。不同规格的桩，应分别堆放。19l预制桩沉桩施工方法： 1.锤击法 2.静力压桩 3.振动法 4.水冲法20l锤击沉桩也称打入桩，是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中，锤击沉桩是混凝土预制桩最常用的沉桩方法。l优点：该法施工速度快，机械化程度高，适应范围广，现场文明程度高。l缺点：施工时有噪音污染和振动，对于城市中心和夜间施工有所限制 （一）锤击法21钢筋混凝土预制桩施工钢管桩施工22 打斜桩 海上打桩23打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。（1）桩锤 桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。桩锤主要有落锤、蒸汽
5、锤、柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油锤。 用锤击沉桩时，力求采用“重锤低击”。（2）桩架 桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向，并保 证桩捶能沿着所要求方向冲击的打桩设备。 常用的桩架：多功能桩架；履带式桩架。（3）动力装置 动力装置的配置取决于所选的桩锤，包括起动桩锤用的动力设施。当选用蒸汽锤时，则需配备蒸汽锅炉和卷扬机。 1.锤击法施工机械设备24 桩 架：l 多功能桩架：沿轨道行驶，可作360回转 优点：可适应各种预制桩，也可用于灌注桩施工 缺点：是机构较庞大，现场组装和拆迁比较麻烦l 履带式桩架：以履带式起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩。 优点：性能比多能桩架灵活，移
6、动方便，可适应各种预制桩施工，目前应用最多。25多功能桩架履带式桩架2627 （1）清除妨碍施工的地上和地下的障碍物；平整施工场地；定位放线；设置供电、供水系统；安装打桩机等。 （2）桩基轴线的定位点及水准点的设置： 桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。 2.打桩前的准备工作28 （1）确定打桩顺序的原因：土体挤密，偏移 变位 浮桩。 （2）什么时候尤需确定打桩顺序：当桩的中心距小于4倍桩径时，打桩顺序尤为重要。 （3）打桩顺序：由一侧向单一方向进行（图a），自中间向两个方向对称进行（图b） ，自中间向四
7、周进行（图c） 。 3.打桩顺序的确定29l打桩质量包括两个方面的内容: 一是能否满足贯入度或标高的设计要求； 二是打入后的偏差是否在施工及验收规范允许范围以内。l摩擦桩的入土深度控制：以标高为主，最后贯入度作为参考l端承桩的入土深度控制：以最后贯入度为主，标高作为参考4.4.打桩的质量控制打桩的质量控制30打入预制桩第一节桩体31打入预制桩电焊接桩32浆锚法接桩33打入预制桩末节桩体34 （1）打桩时，引起桩区及附近地区的土体隆起和水平位移，邻桩相互挤压导致桩位偏移。 （2）如在已有建筑群中施工，打桩还会引起临近已有地下管线、地面交通道路和建筑物的损坏和不安全。 预防措施： 挖防振沟、砂井排
8、水（或塑料排水板排水）、预钻孔取土打桩、采取合理打桩顺序、控制打桩速度等。5.打桩的公害35（二）静力压桩 1.原理： 静力压桩是利用静压力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。静力压桩机工作原理是在预制桩压入过程中，以桩机重力(自重和配重)作为作用力，克服压桩过程中桩身周围的摩擦力和桩尖阻力，将桩压入土中。静力压桩适用于软土地区的桩基施工。2.特点及适用范围： 静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍然存在挤土效应，但没有振动和噪音，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。3.分类： 静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达5000kN。36静力压桩
9、机37 振动法是利用振动锤沉桩，将桩与振动锤连接在一起，振动锤产生的振动力通过桩身带动土体振动，使土体的内摩擦角减小、强度降低而将桩沉入土中。该方法在砂土中施工效率较高。 38l射水沉桩方法往往与锤击（或振动）法同时使用，具体选择应视土质情况而定。l必须注意，不论采取任何射水施工方法，在沉入最后阶段11.5m至设计标高时，应停止射水，用锤击或振动沉入至设计深度，以保证桩的承载力。39第2节 灌注桩施工（1）灌注桩： 就地成孔 安放钢筋笼 灌注混凝土（2）灌注桩分类（根据成孔工艺不同）分为： 干作业成孔的灌注桩；泥浆护壁成孔灌注桩 套管成孔灌注桩； 爆扩成孔灌注桩等（3）灌注桩的特点 灌注桩能适
10、应各种地层的变化，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。 但其操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。4041 干作业成孔灌注桩适用于成孔深度内没有地下水的情况，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。 干作业成孔一般采用螺旋钻机一、干作业成孔灌注桩42 洛阳铲： 是100多年前由洛阳的盗墓贼盗墓贼发明的。目前，洛阳铲洛阳铲已不再是考古界的专有工具，在建筑、公路、铁路、矿山等领域里都发挥了重要作用。特别是在地基灌桩和地质勘探等方面，洛阳铲已是必不可少的工具。43二、泥浆护壁成孔灌注桩二、泥浆护壁成孔灌注桩 1.泥浆护壁成孔是用成孔机械
11、成孔，在成孔过程中由泥浆保护孔壁并排出土渣。 2.适用范围：不论地下水位高或低的土层皆适用。多用于含水量高的软土地区。 3.泥浆作用：具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷却与润滑钻头的作用。泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可用孔内钻渣原土自造泥浆 4.成孔机械： （1）回转钻机；（2）潜水钻机；（3）冲击钻 其中以回转钻机应用最多44 冲击转机45（1）回转钻机成孔 工作原理：动力装置 回转装置转动 钻杆转动 由钻头切削土壤（切削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔） 分类：正循环回转钻机 反循环回转钻机：携带土渣量较大（对孔深大于 30m的端承型桩，宜采用反循环） 回转钻机成孔施工过程
12、埋设护筒钻孔第一次清孔吊放钢筋笼第二次清孔灌注混凝土46钻孔灌注桩-护筒埋设47钻孔灌注桩钻孔48钻孔灌注桩-钢筋笼吊装49钻孔灌注桩混凝土浇筑50钻孔灌注桩-泥浆运输车辆51（2） 潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。 潜水钻机成孔，亦需先埋设护筒，其他施工过程皆与回转钻机成孔相似。 潜水钻机52（3）冲击钻成孔 l冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆 l还有一种冲抓锥，锥
13、头内有重铁块和活动抓片，下落时松开卷扬机刹车，抓片张开，锥头自由下落冲入土中，然后开动卷扬机拉升锥头，此时抓片闭合抓土，将冲抓锥整体提升至地面卸土，依次循环成孔 。冲击钻机532.施工工艺 用流程图表示泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺为 ：测定桩位测定桩位 埋设护筒埋设护筒 桩机就位 成孔 清孔 安放钢筋骨架 浇筑水下混凝土泥浆池，制备泥浆 泥浆循环清渣 钢筋骨架制作 吊运、安放 灌注混凝土 54（1）测定桩位 根据设计图纸对桩位进行放线，严格控制桩位精度，是保证桩基础施工质量的前提条件。所有桩点一次性全部测放、复核，每天对预钻进桩点进行二次复核检查，确保桩位准确，桩点放线偏差应10mm,采用4根木
14、桩加钉小钉（即定位桩）十字法定位，如下页图所示，并防止车辆、机械、人员等碾压、踩踏移位、破坏。桩点定位图 55（2）埋设护筒56 护筒是用48mm厚钢板制作，内径应大于钻头直径100 mm，上部宜开设12个溢浆孔。 护筒的设置不仅仅起到桩孔定位及护口作用，在地下水位较高或水下施工中，还起到隔离水流渗入孔内的作用。 埋设护筒时，先挖去桩孔处表土，将护筒埋土中，保证其准确、牢固、稳定，倾斜率5。检查并控制护筒中心与桩中心点的偏差不得大于50mm，护筒与坑壁之间用粘土填实，必要时在面层铺设20mm厚水泥砂浆，以防漏水。 护筒的埋设深度，在粘性土中不宜小于1.0m；砂土中不宜小于1.5m，护筒顶面应高
15、于地面0.40.6m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1.0m以上，受水位涨落影响或水下施工的灌注桩，护筒应加高加深，保证泥浆面高出最高水位线1.5m以上。 在正式施钻前，复核检查每一个桩中心与护筒中心偏差值，控制其在规范或设计要求范围内。57（3）桩机就位 桩机就位时，精心调平，保证钻头中心与桩位中心相重合，偏差20mm；垂直度偏差1%，并确保成孔机械在整个钻孔过程中的稳定性，避免其产生前倾和侧倾，以至影响桩孔的垂直度。为此，对于土质软弱的施工现场需要对地面进行适当的加固处理，并适当加大承重枕木的面积。 58（4）成孔 钻孔机具及工艺的选择，应根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放及处理等条件
16、综合确定。如果是端承为主的结构桩，地基土中含有碎石土、砂卵石、土层较坚硬及风化岩比较多，则适宜选用冲击钻机成孔方式，即冲孔桩；如果是利用桩身与土层的摩擦力进行承载，例如某些临时性的基坑支护桩等，在砂土、淤泥质土、粘性土等土层比较厚时，可选用潜水钻机成孔方式施工，即钻孔桩。 59（5）清孔 当钻孔达到设计深度要求后，即应进行验孔和清除孔底沉渣、淤泥，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。 在灌注混凝土之前，孔底沉渣应符合下列规定：端承桩50mm；摩擦端承、端承摩擦桩100mm；摩擦桩300mm。为此，在清孔过程中要不断置换泥浆，直至浇筑水下混凝土，并保持孔底500mm以内的泥浆比重应1.25。 孔底
17、沉渣可用重锤法或X-2型沉渣仪检测。重锤法是依据手感来判断沉渣表面位置，然后凭测锤重量夯入沉渣的厚度作为测量值。重锤法要求经验丰富，否则测量误差较大。X-2型沉渣仪是利用测试探头和仪表量测。如下图所示 6061（6）安放钢筋骨架 钢筋笼制作：制作时，箍筋与主筋隔点点焊；预制环形保护层垫块纵向设置间距56m一组，一组不少于4档，沿钢筋笼周围均匀分布，距笼顶2m另加设1道。垫块环径即为保护层厚度。环形垫块可以减少孔壁的刮伤及增加钢筋保护层的均匀性。 钢筋笼的吊运、安装：为了防止钢筋笼在吊运过程中发生纵横向不可自动复原的变形，要采用临时加强刚度的措施。一般采用体直、质轻、便于安装的杉木杆，安装时注意
18、杉木杆的大头朝上且吊运绳索连同钢筋、杉木杆一起捆绑，并要逐一检查保护层垫块是否完好、数量足够，否则补绑弧形垫块。 钢筋笼的安放：钢筋笼竖直对准孔口中心后，要缓缓下放，两段钢筋笼孔口焊接时，要保证其稳定性，下放到位后，检查并控制笼顶标高偏差值在100mm以内，然后再用吊杆安置牢固，严防下落和灌注混凝土时上浮。62（7）浇筑水下混凝土 水下灌注混凝土（常用导管法）： 导管内设隔水栓，用细钢丝悬吊在导管下口，待导管内有足量混凝土时剪断钢丝，其被冲出，混凝土随即冲出导管。混凝土灌注： 在施工中应该注意混凝土的浇灌速度。初灌时，灌注速度要快，防止堵管。在灌注过程中，应保证注浆顺利，导管在提升捣实混凝土时
19、，不得猛提或超量提升，否则不但造成断桩、夹泥等事故，影响桩体质量。 水下混凝土浇筑应注意的问题： 首灌量应将导管的下口埋入混凝土的深度0.8m； 混凝土应连续灌注，一气呵成，每次灌注间歇时间一般控制在15min之内，最多不得超过30min； 灌注时要保持孔内混凝土面均匀上升，且保持上升速度2m/h。导管的提升速度应与混凝土上升速度相适应。 633.质量要求1）护筒中心要求与桩中心偏差不大于50mm，其埋深在黏土中不小于1.0m，在砂土中不小于1.5m。2）泥浆比重在黏土和亚黏土中应控制在1.11.2，在较厚夹砂层应控制在1.11.3，在穿过砂夹卵石层或易于坍孔的土层中，泥浆比重应控制在1.31
20、.5。3）孔底沉渣必须设法清除，端承桩50mm；摩擦端承、端承摩擦桩100mm；摩擦桩300mm。4）水下浇注混凝土应连续施工，孔内泥浆用潜水泵回收到贮浆槽里沉淀，保证导管埋入深度。64l套管成孔灌注桩是利用锤击打桩法和振动打桩法，将带有桩靴的钢套管沉入土中，然后灌注混凝土并拔管而成。l分类： 1）锤击灌注桩 适用范围：一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基。 施工过程：就位、沉套管、开始灌注混凝土、下钢筋骨架 继续浇注混凝土、拔管成型。 2）振动灌注桩 适用范围：除宜用于一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，还适用于稍密及中密的碎石土地基。 振动灌注桩施工方法：单打法、反插法、复打法。
21、65 混凝土桩靴（桩尖）6667l1.断桩： 原因：桩距过近，打邻近桩时受挤压；或因混凝土终凝不久就受振动和外力作用所造成。 处理：桩距3.5倍桩径。如不能满足时，则应采用跳打法或相隔一定技术间歇时间后再打邻近的桩 l2.缩颈：是指桩身某处桩径缩减，小于设计断面。 原因:是在含水率很高的软土层中沉管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土，造成缩颈。 处理：施工时应严格控制拔管速度，并使桩管内保持不少于2m高的混凝土，以保证有足够的扩散压力，使混凝土出管压力扩散正常。 68l3.吊脚桩：是指桩底部混凝土隔空或混进泥砂而形成松软层。 原因：是预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤
22、入桩管。 处理：将桩管拔出，纠正桩靴或将砂回填桩孔后重新沉管。 l4.桩靴进水进泥 ： 原因：为桩靴活瓣闭合不严、预制桩靴被打坏或活瓣变形。 处理：拔出桩管，清除泥沙，用砂回填后重打。69l爆扩成孔灌注桩爆扩成孔灌注桩l爆扩成孔灌注桩是用钻孔爆扩成孔，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头，再放入钢筋笼，浇筑桩身混凝土。l爆扩桩在粘性土层中使用效果较好，但在软土及砂土中不易成型，桩长（H）一般为36m，最大不超过10m。扩大头直径D为2.53.5d。这种桩具有成孔简单，节省劳力和成本低等优点。但检查质量不便，施工质量要求严格。 70挖孔灌注桩挖孔灌注桩 l在土木工程中，有些高层建筑、大型桥梁、重要的水利工程由于自重大，底面积小，对地基的单位压力很高，需要大直径的桩来承受，但却往往受到钻孔设备的限制而难以完成。在这种情况下，人们较多地采用了挖孔灌注桩l挖孔灌注桩的施工：是测量定位后开挖工人下到桩孔中去，在井壁护圈的保护下，直接进行开挖，待挖到设计标高，桩底扩孔后，对基底进行验收，验收合格后下放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。挖孔时如遇地下水，可使用潜水泵随时将水排除。挖孔桩的桩径一般为1m3m，桩深20m40m，最深可达60m80m。每根桩的承 载 力 为 1 0 0 0 0 k N 4 0 0 0 0 k N ， 甚 至 可 高 达60000kN70000kN
