1、第三章第三章 桩基础的构造与施工桩基础的构造与施工 知识目标u学习桩基础的概念、分类及应用范围，熟悉对于不同学习桩基础的概念、分类及应用范围，熟悉对于不同建筑的适用条件。建筑的适用条件。u了解桩基础的基本构造，与承台的连接形式及布置方了解桩基础的基本构造，与承台的连接形式及布置方式。式。u掌握竖向荷载下单桩受力性状，并明确桩基竖向承载掌握竖向荷载下单桩受力性状，并明确桩基竖向承载力计算方法。力计算方法。u熟悉预制桩和灌注桩常用的施工机具、操作工艺流程，熟悉预制桩和灌注桩常用的施工机具、操作工艺流程，并了解施工中注意细节和事故的预防、处理方法。并了解施工中注意细节和事故的预防、处理方法。u简要学
2、习常规桩基试验检测方法。简要学习常规桩基试验检测方法。第三章第三章 桩基础的构造与施工桩基础的构造与施工 能力目标u通过本节所学知识能够简易识别各类桩基，并通过本节所学知识能够简易识别各类桩基，并能依据静荷载试验和现行规范经验公式计算单能依据静荷载试验和现行规范经验公式计算单桩竖向承载能力。桩竖向承载能力。u可以简绘常规桩基施工流程图，指导施工实践可以简绘常规桩基施工流程图，指导施工实践活动。活动。第三章第三章 桩基础的构造与施工桩基础的构造与施工第一节第一节 概述概述第二节第二节 桩的分类桩的分类第三节第三节 桩基础构造桩基础构造第四节第四节 单桩竖向承载力单桩竖向承载力第五节第五节 桩基工
3、程的施工与检测桩基工程的施工与检测第一节第一节 概述概述第一节第一节 概述概述一、桩基概念 又称桩基，其作用主要是把建筑物的荷 载传递到较为坚硬的、压缩性较小的土层或者岩层上。通过作用于桩侧土（岩）层的摩阻力和桩尖土（岩）层的端阻力来支撑轴向压力和拉力，通过桩侧土（岩）层侧向阻力支撑建筑物所受的侧向风力、波浪力、撞击力、地震力等水平作用力第一节第一节 概述概述第一节第一节 概述概述二、桩基适用范围 软弱地基不宜采取加固措施或某些特殊性土（可液化土层、自重湿陷性黄土）上的各类永久性建筑物，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降；地基上层土质较差而下层土质较好或地基软硬不均，不能满足上部结构对不均匀变形
4、的要求；对桥梁、码头、烟囱、输电塔等结构，桩基除承受较大垂直荷载尚有较大的水平力和上拔力；第一节第一节 概述概述第一节第一节 概述概述 对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、减弱基础振动对结构的影响；在地震区，以桩基作为地震区结构抗震措施或穿越可液化土层；水上基础，当施工水位较高或河床冲刷较大，采用其他基础施工困难或不能保证安全时。三、桩基础的优缺点优点：承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降速率低而收敛快等。缺点：工程造价高，成孔和灌注施工复杂，打入桩噪音大，泥浆污染环境等第二节第二节 桩的分类桩的分类一、按桩的承载性状分类一、按桩的承载性状分类二、按成桩方法分类二、按成桩方法分类三、
5、按桩径大小分类三、按桩径大小分类四、按桩体材料分类四、按桩体材料分类五、按施工方法分类五、按施工方法分类第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 一、按桩的承载性状分类一、按桩的承载性状分类u1.摩擦型桩摩擦型桩摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩u2.端承型桩端承型桩端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩桩的承载能力分类图第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 二、按成桩方法分类二、按成桩方法分类u1.非挤土桩非挤土桩u2.部分挤土桩u3.挤土桩三、按桩径大小分类三、按桩径大小分类u1.小直径桩小直径桩 u2.中等直径桩中等直径桩 u3.大直径桩大直径桩第二节第二节 基础埋置深度
6、的选择基础埋置深度的选择 五、按施工方法分类五、按施工方法分类u预制桩施工方法有打入桩、静压桩、振动沉桩，水冲桩等。u灌注桩有沉管桩、钻孔桩、冲孔桩、挖孔桩、爆扩桩等。四、按桩体材料分类四、按桩体材料分类u1.木桩木桩u2.钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩u3.钢桩钢桩u4.散体桩散体桩u5.柔性半柔性桩柔性半柔性桩一、各种基桩的构造二、桩的布置和间距三、承台的构造第三节第三节 桩基础构造桩基础构造第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 一、各种基桩的构造一、各种基桩的构造u1就地灌注钢筋混凝土桩就地灌注钢筋混凝土桩1.主筋；2.箍筋；3.加强筋；4.护筒第二节第二节 基础埋置深度的选择基
7、础埋置深度的选择 一、各种基桩的构造一、各种基桩的构造u2钢筋混凝土预制桩预制钢筋混凝土方桩1.实心方桩 2.空心方桩 3.吊环第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 一、各种基桩的构造一、各种基桩的构造u3.钢桩钢管桩桩端构造形式a开口式；b半闭口式；c闭口式第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 二、桩的布置和间距二、桩的布置和间距桩基础内基桩的布置方案应根据地基土质、荷载情桩基础内基桩的布置方案应根据地基土质、荷载情况、基桩承载力等决定，对于中小桥梁的基桩布置况、基桩承载力等决定，对于中小桥梁的基桩布置常用单排式常用单排式(桩柱式墩台桩柱式墩台)；对于大型桥梁或桥
8、（台）；对于大型桥梁或桥（台）水平推力较大时，则采用多排式水平推力较大时，则采用多排式(行列式或梅花式行列式或梅花式)。桩的承台布置第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 三、承台的构造三、承台的构造承台的平面尺寸和形状应根据上部结构承台的平面尺寸和形状应根据上部结构(墩台身墩台身)底底部尺寸和形状以及基桩的平面布置而定，一般采用部尺寸和形状以及基桩的平面布置而定，一般采用矩形和圆端形。厚度应保证承台有足够的强度和刚矩形和圆端形。厚度应保证承台有足够的强度和刚度，公路桥梁墩台多采用钢筋混凝土或混凝土刚性度，公路桥梁墩台多采用钢筋混凝土或混凝土刚性承台，其厚度宜为桩直径的承台，其厚度
9、宜为桩直径的1.02.0倍，且不小于倍，且不小于1.5m。混凝土标号不低于。混凝土标号不低于C15。对于盖梁式承台和。对于盖梁式承台和柱式墩台、空心墩台的承台应验算承台强度并设置柱式墩台、空心墩台的承台应验算承台强度并设置必要的钢筋，承台厚度可不受上述限制。必要的钢筋，承台厚度可不受上述限制。当桩中心距不大于当桩中心距不大于3倍桩直径时，承台受力钢筋应倍桩直径时，承台受力钢筋应均匀布置于全宽度内；当桩中心距大于均匀布置于全宽度内；当桩中心距大于3倍桩直径时，倍桩直径时，受力钢筋应均匀布置于距桩中心受力钢筋应均匀布置于距桩中心1.5倍桩直径范围内，倍桩直径范围内，在此范围以外应布置配筋率不小于在
10、此范围以外应布置配筋率不小于0.1的构造钢筋。的构造钢筋。第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 三、承台的构造三、承台的构造桩与承台连接构造第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 第四节第四节 单桩竖向承载力单桩竖向承载力一、概述二、单桩竖向抗压承载力三、桩的负摩阻力第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 一、概述一、概述桩荷载传递机理：当单桩顶竖向荷载由零开始逐渐桩荷载传递机理：当单桩顶竖向荷载由零开始逐渐增大，桩顶首先受到压缩，相对于土体产生向下位增大，桩顶首先受到压缩，相对于土体产生向下位移，桩侧受到土体向上摩阻力。随荷载增大，桩身移，桩侧受到土体向
11、上摩阻力。随荷载增大，桩身压缩变形与桩侧摩阻力由桩顶向下逐渐扩展或延深；压缩变形与桩侧摩阻力由桩顶向下逐渐扩展或延深；桩身截面上的荷载、变形与侧摩阻力均随桩深度而桩身截面上的荷载、变形与侧摩阻力均随桩深度而递减，并出现位移零点，其以下无荷载、变形与侧递减，并出现位移零点，其以下无荷载、变形与侧摩阻力。零点随荷载增大逐步下移直至桩底，使桩摩阻力。零点随荷载增大逐步下移直至桩底，使桩身下部摩阻力得以发挥；随着桩端产生压缩位移，身下部摩阻力得以发挥；随着桩端产生压缩位移，出现桩端阻力并随变形加大而增大；桩侧摩阻力随出现桩端阻力并随变形加大而增大；桩侧摩阻力随桩身位移变化而重新分布。当桩身侧摩阻力全部
12、发桩身位移变化而重新分布。当桩身侧摩阻力全部发挥后，再增加荷载将全部由桩端阻力来承担；荷载挥后，再增加荷载将全部由桩端阻力来承担；荷载的增加会使桩底下移，产生土体压缩过大或塑性挤的增加会使桩底下移，产生土体压缩过大或塑性挤出。也就意味着桩端荷载达到桩端土的极限承载力，出。也就意味着桩端荷载达到桩端土的极限承载力，桩产生急剧不停滞下沉而导致破坏，此时的荷载为桩产生急剧不停滞下沉而导致破坏，此时的荷载为桩的极限荷载。桩的极限荷载。第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 一、概述一、概述单桩轴向荷载传递a轴向受压的单桩；b微桩段的受力情况；c截面位移；d摩阻力分布；e轴力分布 一、概述一
13、、概述由传递机理可知，竖向荷载下桩土体系传递过程可由传递机理可知，竖向荷载下桩土体系传递过程可简单描述为：桩身位移简单描述为：桩身位移 和桩身荷载和桩身荷载 随深度递减，侧随深度递减，侧摩阻力摩阻力 自上而下逐步发挥。三者之间的关系可通过自上而下逐步发挥。三者之间的关系可通过数学表达式加以描述。数学表达式加以描述。求解的基本思路：把桩沿长度方向划分为若干个弹求解的基本思路：把桩沿长度方向划分为若干个弹性单元，土体与桩单元的相互作用可用弹簧模型来性单元，土体与桩单元的相互作用可用弹簧模型来描述，这些弹簧的应力描述，这些弹簧的应力-应变关系表示了桩侧摩阻力应变关系表示了桩侧摩阻力与剪切位移之间的关
14、系。与剪切位移之间的关系。取深度取深度 处的微小桩段为对象，由力的平衡条件可得：处的微小桩段为对象，由力的平衡条件可得：()()()()sq zu dzQ zdQ zQ z 第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定一、概述一、概述由式（由式（3-1）可得侧摩阻力）可得侧摩阻力 与桩身轴力与桩身轴力 关系：关系：由桩身压缩量由桩身压缩量 与轴力与轴力 之间的关系：之间的关系：断面荷载：断面荷载：1()()sdQ zq zudz()()ppdzds zQ zA E 00()()()zppsds zQ zA EQuq z dzdz 第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定一、概述一、概述
15、断面位移：断面位移：可得桩土体系荷载传递过程中的基本微分方程为：可得桩土体系荷载传递过程中的基本微分方程为：001()()zPps zsQ z dzE A2s2(z)(z)0PPd suqdzA E第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力单桩的竖向承载力包括桩身承载力和土对桩的支承单桩的竖向承载力包括桩身承载力和土对桩的支承力。两者确定方法不同。前者由结构计算（桩身强力。两者确定方法不同。前者由结构计算（桩身强度验算）确定，后者由经验指标推算预估。若采用度验算）确定，后者由经验指标推算预估。若采用单桩静载试验，可同时检验两方面因素提高可靠性。单
16、桩静载试验，可同时检验两方面因素提高可靠性。（一）静载试验方法确定单桩竖向承载力（一）静载试验方法确定单桩竖向承载力u1静荷载试验装置单桩静载试验装置示意图第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力u2试验方法工程中最常用的是慢速维持荷载法，即逐级加载，工程中最常用的是慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载约为预估极限荷载的每级荷载约为预估极限荷载的l/101/15，第一级，第一级荷载可双倍施加。每级加荷后的一小时内间隔荷载可双倍施加。每级加荷后的一小时内间隔5，10，15，30min各测读桩顶沉降；各测读桩顶沉降；1h后每隔后每隔3min读一次。
17、每级荷载作用下，每读一次。每级荷载作用下，每1h的沉降不超过的沉降不超过0.1mm，并连续出现两次，即认为已趋稳定，可施，并连续出现两次，即认为已趋稳定，可施加下一级荷载。当出现下列情况之一时即可终止加加下一级荷载。当出现下列情况之一时即可终止加载：载：（1）当荷载沉降()曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过40mm。（2）桩顶总沉降量达到40mm后，继续增加二级或二级以上荷载仍无陡降段。第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷载，从而确定单
18、桩轴向容许承载力载，从而确定单桩轴向容许承载力现实情况在破坏荷载下，处于不同土层中的桩，其现实情况在破坏荷载下，处于不同土层中的桩，其沉降量及沉降速率是不同的，人为地统一规定某一沉降量及沉降速率是不同的，人为地统一规定某一沉降值或沉降速率作为破坏标准，难以正确评价基沉降值或沉降速率作为破坏标准，难以正确评价基桩的极限承载力。因此，宜根据试验曲线采用多种桩的极限承载力。因此，宜根据试验曲线采用多种方法分析，以综合评定基桩的极限承载力。方法分析，以综合评定基桩的极限承载力。(1)Q-S曲线明显转折点法(2)S-lgt沉降速率法 jPPK第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定二、单桩竖向抗压
19、承载力二、单桩竖向抗压承载力（二）经验公式法确定单桩竖向承载力（二）经验公式法确定单桩竖向承载力u1.摩擦桩单桩竖向承载力由土对桩周摩阻力和桩尖承载力两单桩竖向承载力由土对桩周摩阻力和桩尖承载力两部分构成，因此公式基本形式为：部分构成，因此公式基本形式为：单桩竖向承载力单桩竖向承载力=（桩侧极限摩阻力（桩侧极限摩阻力+桩尖极限承载力）桩尖极限承载力）/安全系数安全系数(1)沉入桩沉入桩 12i iiRPUlA 第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力土类状态极限摩阻力（kpa）粘性土1.0IL1.515.030.00.75IL1.030.045
20、.00.5IL0.7545.060.00.25IL0.560.075.00IL0.2575.085.0IL085.095.0粉细砂稍松20.035.0中密35.065.0密实65.080.0中砂中密55.075.0密实75.090.0粗砂中密70.090.0密实90.0105.0锤击沉桩桩侧土的极限摩阻力值第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力土类状态极限承载力（kpa）粘性土IL110000.65IL116000.35IL0.652200IL0.353000桩尖进入持力层的相对深度 14粉砂中密250030003500密实500060007
21、000细砂中密300035004000密实550065007500中、粗砂中密350040004500密实600070008000圆砾石中密400045005000密实700080009000hdhdhd锤击沉桩桩尖处的极限承载力 值第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力（2）钻（挖）孔灌注桩）钻（挖）孔灌注桩 0022132iiPUlm AKh土类土类回填的中密炉渣、粉煤灰4060硬塑(0IL0.5)亚粘土、亚粘土地3585流塑(IL1)粘土、亚粘土、亚砂土2030粉砂、细砂3555软塑(0.5IL1)粘土3O50中砂4060硬塑(0IL0
22、.5)粘土5080粗砂、砾砂60140硬粘土(IL0)80120砾石(圆砾、角砾)120180软塑(o.5IL25透水性土0.700.700.850.85不透水性土0.650.650.72O.72值t/d0.60.30.30.10.250.700.701.00mm0值第二节第二节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力u2.柱桩支撑在基岩或嵌入岩层的单桩，其轴向受压容许承支撑在基岩或嵌入岩层的单桩，其轴向受压容许承载力决定于桩底处岩石的强度和嵌入岩层的深度，载力决定于桩底处岩石的强度和嵌入岩层的深度，按下式计算：按下式计算：12aPc Ac Uh R
23、条件备注良好的0.60.05对钻孔桩，表值可降低20%采用；h0.5时，c1采用表列数值的0.75倍，c2=0一般的0.50.04较差的0.40.031c2c系数c1c2值第三节第三节 地基承载力的确定地基承载力的确定二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力（三）静力触探法确定单桩容许承载力（三）静力触探法确定单桩容许承载力静力触探是借静力触探仪的探头贯入土中时受到贯静力触探是借静力触探仪的探头贯入土中时受到贯入阻力与受压单桩在土中的工作状况以反映土层强入阻力与受压单桩在土中的工作状况以反映土层强度的方法，普遍认为这是确定桩的轴向容许承载力度的方法，普遍认为这是确定桩的轴向容许承载力很有发
24、展前途的方法。很有发展前途的方法。优点：优点：设备简单，可现场进行测试，比取土样进行室内试验工效更高；有利于合理选择持力层；工作机理与桩相似。本节采用本节采用公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范中根据中根据双桥探头资料确定的沉入桩单桩容许承载力公式：双桥探头资料确定的沉入桩单桩容许承载力公式：12ii iiRPUlA 二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力（四）动测试桩法（四）动测试桩法动测法是指给桩顶施加一动荷载动测法是指给桩顶施加一动荷载(采用冲击、振动等采用冲击、振动等方式方式)，量测桩土系统的响应信号，然后分析计算桩，量测桩土系统的响应信号，然后分析计算桩的性能和
25、承载力，可分为高应变动测法与低应变动的性能和承载力，可分为高应变动测法与低应变动测法两种。测法两种。高应变动测单桩承载力的方法主要有动力公式法和高应变动测单桩承载力的方法主要有动力公式法和波动方程法。波动方程法。u1动力公式(锤击贯入法)u2波动方程法第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计二、单桩竖向抗压承载力二、单桩竖向抗压承载力（五）考虑桩身材料确定单桩轴向容许承（五）考虑桩身材料确定单桩轴向容许承载力载力钢筋混凝土桩受轴向压力时，由桩内钢筋和混凝土钢筋混凝土桩受轴向压力时，由桩内钢筋和混凝土共同承担。作为压杆，除考虑材料强度外，还应考共同承担。作为压杆，除考虑材料强度外，还应考虑
26、纵向挠曲的稳定性。当桩配有普通箍筋时，其轴虑纵向挠曲的稳定性。当桩配有普通箍筋时，其轴向容许承载力按下式计算：向容许承载力按下式计算：00.9cdsdsf Af AP第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计三、桩的负摩阻力三、桩的负摩阻力（一）负摩阻力产生的原因（一）负摩阻力产生的原因(1)在桩基础附近地面大面堆载，引起地面沉降，对在桩基础附近地面大面堆载，引起地面沉降，对桩产生负摩阻力，对于桥头路提高填土的桥台桩基桩产生负摩阻力，对于桥头路提高填土的桥台桩基础，地坪大面积堆放重物的车间、仓库建筑桩基础础，地坪大面积堆放重物的车间、仓库建筑桩基础，均要特别注意负摩阻力问题；，均要特别注意
27、负摩阻力问题；(2)土层中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，土层中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，使土层产生自重固结下沉；使土层产生自重固结下沉；(3)桩穿过欠固结土层（如填土）进入硬持力层，土桩穿过欠固结土层（如填土）进入硬持力层，土层产生自重固结下沉；层产生自重固结下沉；(4)桩数很多的密集群桩打桩时，使桩周土中产桩数很多的密集群桩打桩时，使桩周土中产生很大的超空隙水压力，打桩停止后桩周土的再固生很大的超空隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉；结作用引起下沉；(5)在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。生地面下沉。第
28、四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计三、桩的负摩阻力三、桩的负摩阻力（二）、中性点及其位置的确定（二）、中性点及其位置的确定桩身负摩阻力并不一定发生于整个软弱压缩土层中桩身负摩阻力并不一定发生于整个软弱压缩土层中，产生负摩阻力的深度就是桩侧土层对桩产生相对，产生负摩阻力的深度就是桩侧土层对桩产生相对下沉的范围，它与桩侧土的压缩固结、桩身压缩及下沉的范围，它与桩侧土的压缩固结、桩身压缩及桩底下沉等直接有关。桩底下沉等直接有关。中性点的位置即产生负中性点的位置即产生负 摩阻力的深度是随着条摩阻力的深度是随着条 件的不同而变动。可按件的不同而变动。可按 图所示原则，在实践应图所示原则，在实践
29、应 用中应参考有关书籍和用中应参考有关书籍和 手册，通过计算确定。手册，通过计算确定。中性点位置及荷载传递第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计三、桩的负摩阻力三、桩的负摩阻力u桩基设计必须满足地基土的抗力和桩身强度两方面的要求，因此设计中对负摩擦力的考虑主要是看其对地基土抗力和桩身强度的影响，主要影响如下：(1)作用于桩侧表面的总负摩擦力有可能使桩的负荷作用于桩侧表面的总负摩擦力有可能使桩的负荷过大，从而使桩基的沉降过大或桩身结构受到损坏。过大，从而使桩基的沉降过大或桩身结构受到损坏。(2)由于桩承担了一部分土体重量，即负摩擦力减由于桩承担了一部分土体重量，即负摩擦力减少了桩端标高处
30、的有效覆盖压力，这可能导致桩端少了桩端标高处的有效覆盖压力，这可能导致桩端阻力降低。阻力降低。(3)当建筑物的部分基础或同一基础中部分桩发生当建筑物的部分基础或同一基础中部分桩发生负摩擦力，将出现桩群的不均匀沉降，致使上部结负摩擦力，将出现桩群的不均匀沉降，致使上部结构损坏。构损坏。第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计三、桩的负摩阻力三、桩的负摩阻力(4)负摩擦力对桩的作用可达到中性点的标高处。在负摩擦力对桩的作用可达到中性点的标高处。在国外，认为如果把中性点以下桩的弹性压缩都考虑国外，认为如果把中性点以下桩的弹性压缩都考虑在内的话，可假设中性点是位于周围土沉降为在内的话，可假设中性
31、点是位于周围土沉降为5mm的标高处；对打到基岩的桩，一般认为应假设中性的标高处；对打到基岩的桩，一般认为应假设中性点位于桩端处。点位于桩端处。(5)桩群四角的桩分担到的负摩擦力比桩群内部的桩群四角的桩分担到的负摩擦力比桩群内部的桩要大。桩要大。(6)在正常固结的软粘土中，如果桩长是在正常固结的软粘土中，如果桩长是2025m，其负摩擦力常常与桩的容许荷载值相等，在此情况其负摩擦力常常与桩的容许荷载值相等，在此情况下，应估计到端承桩会转变为摩擦桩。下，应估计到端承桩会转变为摩擦桩。第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计第五节第五节 桩基工程的施工与检测桩基工程的施工与检测一、钢筋混凝土预制
32、桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工三、钢筋混凝土挖孔灌注桩施工四、钢筋混凝土管桩施工（套管成孔灌注四、钢筋混凝土管桩施工（套管成孔灌注桩）桩）五、钢筋混凝土爆扩灌注桩施工五、钢筋混凝土爆扩灌注桩施工六、桩基工程检测六、桩基工程检测第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工（一）桩的预制（一）桩的预制钢筋混凝土预制桩分钢筋混凝土预制桩分 实心桩和空心管桩两实心桩和空心管桩两 种。实心桩可在预制种。实心桩可在预制 厂制造，但当工地附厂制造，但当工地附 近没
33、有预制厂时，从近没有预制厂时，从 远处工厂将桩运往工远处工厂将桩运往工 地往往不经济，宜在地往往不经济，宜在 工地选择合适的场地工地选择合适的场地 进行预制。进行预制。第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工（二）桩的吊运（二）桩的吊运预制钢筋混凝土桩主筋是沿桩长按设计内力配置的预制钢筋混凝土桩主筋是沿桩长按设计内力配置的，吊运时吊点位置，常根据吊点处由桩重产生的负，吊运时吊点位置，常根据吊点处由桩重产生的负弯矩与吊点间由桩重产生的正弯矩相等原则确定，弯矩与吊点间由桩重产生的正弯矩相等原则确定，这样较为经济。这样较为经济。根据相应的弯矩值，
34、即可进行桩身配筋，或验算其根据相应的弯矩值，即可进行桩身配筋，或验算其吊运时的强度。吊运时的强度。第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工（三）（三）.施工方法施工方法u1锤击沉桩锤击沉桩(1)桩锤桩锤导杆式桩锤的工作原理a压缩；b供油；c燃烧；d排气、吸气第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工（2）桩架）桩架 桩架的用途是用来起吊各种锤、桩和料斗等施工机具，并提供锤导向、斜桩变幅和锤体移位，以满足桩基施工的要求。悬挂式履带式打桩架实图打桩船示意图第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大
35、基础设计一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工(3)射水装置射水装置 在锤击沉桩过程中，如下沉遇到困难，可用射水方法助沉，因为利用高压水流通过射水管冲刷桩尖或桩侧的土，可减小桩的下沉阻力，从而提高桩的下沉效率。(4)桩帽与送桩器桩帽与送桩器 桩帽是用以将锤击能量均匀地 传递到桩顶的钢结构物，俗称 “替打”。它除了有导向作用 外，还应把桩锤的锤击能量转 变成有利于沉桩的锤击应力波 传递给桩。第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工（5）沉桩过程注意事项）沉桩过程注意事项 打桩的顺序应由基础的一端向另一端进行，当桩基础平面尺寸较大时，
36、也可由中间向两端进行。在打桩前，应检查锤的上下活动中心线与桩的中心线是否一致，锤的重心与桩中心线是否一致，桩位是否正确。桩开始打入时，应轻击慢打，每次的锤击能不宜过大，随着桩的打入，逐渐增大锤击的冲击能量。打桩时，应记录好桩的贯入度，作为桩是否达到设计要求的一个参考数据。打桩过程中应随时注意观测打入情况，防止基桩的偏移，并填写好打桩记录。第四节第四节 刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工u2.振动沉桩振动沉桩原理：由振动打桩机使桩产生上下方向的振动，在原理：由振动打桩机使桩产生上下方向的振动，在清除桩与周围土层间摩擦力的同时使桩尖地基松动清除桩与周围
37、土层间摩擦力的同时使桩尖地基松动，从而使桩贯入或拔出。，从而使桩贯入或拔出。振动法沉桩的主要设备是振动打桩机，它是苏联在振动法沉桩的主要设备是振动打桩机，它是苏联在20世纪世纪40年代首创。振动锤由电动机、液压马达、年代首创。振动锤由电动机、液压马达、振动器、吸振器、冲击块、冲击座、夹桩器、操纵振动器、吸振器、冲击块、冲击座、夹桩器、操纵箱等基本部件组成，各种振动锤的结构基本相似，箱等基本部件组成，各种振动锤的结构基本相似，但在构造形式上有差别。但在构造形式上有差别。振动法施工不仅可有效地用于打桩，也可用以拔桩振动法施工不仅可有效地用于打桩，也可用以拔桩；虽然振动下沉，但噪音较小；在砂性土中最
38、有效；虽然振动下沉，但噪音较小；在砂性土中最有效，硬地基中难以打进；施工速度快；不会损坏桩头，硬地基中难以打进；施工速度快；不会损坏桩头；不用导向架也能打进；移位操作方便；需要的电；不用导向架也能打进；移位操作方便；需要的电源功率大。源功率大。一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工u3.水冲沉桩（射水法）水冲沉桩（射水法）也称射水沉桩。水冲沉桩是在桩的内部或外部设冲也称射水沉桩。水冲沉桩是在桩的内部或外部设冲水管水管(也有增设高压气管也有增设高压气管)，用高压水，用高压水(气气)破坏桩尖处破坏桩尖处土体，并用气举法将土体上浮以消除桩尖阻力，使土体，并用气举法将土体上浮以消除桩尖阻力，
39、使桩在自重的作用下，或在自重加其他外力联合作用桩在自重的作用下，或在自重加其他外力联合作用下，使桩下沉的沉桩方法。下，使桩下沉的沉桩方法。水冲沉桩分三类：水冲沉桩分三类：（1）外冲外排（2）内冲内排（3）内冲外排第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工u4压入沉桩压入沉桩压桩是以静压力将预制的桩压入土中的一种沉桩施压桩是以静压力将预制的桩压入土中的一种沉桩施工方法，它无振动、低噪声、施工简便、公害轻微，工方法，它无振动、低噪声、施工简便、公害轻微，适合于在城市人口密集地区、医院附近及精密仪器适合于在城市人口密集地区、医院附近及精密仪器工厂等
40、地区应用。工厂等地区应用。液压式压桩机特点：液压式压桩机特点：（1）节省原材料，降低成本（2）减少环境污染（3）减轻滑坡危害第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工（四）常见事故预防及处理措施（四）常见事故预防及处理措施u1桩顶破损桩顶破损(1)原因分析原因分析 桩顶部分混凝土质量差，强度低；锤击偏心，即桩顶面与桩轴线不垂直，锤与桩面不垂直；未安置桩帽或帽内无缓冲垫或缓冲垫不良没有及时调换；遇坚硬土层，或中途停歇后土质恢复阻力增大，用重锤猛打所致。(2)预防及处理措施预防及处理措施 加强桩预制、装、运的管理，确保桩的质量要求；施工中及时纠正
41、桩位，使锤击力顺桩轴方向；采用合适桩帽，并及时调换缓冲垫；正确选用合适桩锤，且施工时每桩要一气呵成。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工u2桩身破裂桩身破裂(1)原因分析原因分析 桩质量不符合设计要求；装卸中吊装时吊点或支点不符合规定，悬臂过长或中跨过多所致；打桩时，桩的自由长度过大，产生较大纵向挠曲和振动；锤击或振动过甚。(2)预防及处理措施预防及处理措施 加强预制、装、运、卸管理；木桩可用8号镀锌铁丝捆绕加强；混凝土桩当破裂位于水上部位时，用钢夹箍加螺栓拉紧焊接补强加固，水中部位时用套筒横板浇筑混凝土加固补强；适当减小桩锤落距或降低
42、锤击频率。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工u3桩身扭转或位移桩身扭转或位移(1)原因分析 桩尖制造不对称，或桩身有弯曲。(2)预防与处理措施 用棍撬、慢锤轻击纠正；偏心不大，可不处理。u4桩身倾斜或位移桩身倾斜或位移(1)原因分析原因分析 桩头不平，桩尖倾斜过大；桩接头破坏；一侧遇石块等障碍物，土层有陡的倾斜角；桩帽桩身不在同一直线上。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工(2)预防与处理措施预防与处理措施 偏差过大，应拔出移位再打；入土深小于1m，偏差不大时，可利用木架顶正，
43、再慢锤打入；障碍物如不深时，可挖除回填后再继续沉桩。u5桩身涌起桩身涌起(1)原因分析原因分析 在较厚软土上或遇流砂现象。(2)预防及处理措施预防及处理措施 应选择涌起量较大桩作静载试验，如合格可不再复打，如不合格，进行复打或重打。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工u6桩急剧下沉，有时随着发生倾斜或位移桩急剧下沉，有时随着发生倾斜或位移(1)原因分析 遇软土层、土洞；接头破裂或桩尖劈裂；桩身弯曲或有严重的横向裂缝；落锤过高，接桩不垂直。(2)预防及处理措施 应暂停沉桩查明情况，再决定处理措施；如不能查明时，可将桩拔起，检查改正重打，或
44、在靠近原桩位作补桩处理。u7桩贯入度突然减小桩贯入度突然减小(1)原因分析 桩由软土层进入硬土层：桩尖遇到石块等障碍物。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工一、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工(2)预防与处理措施 查明原因，不能硬打；改用能量较大桩锤；配合射水沉桩。u8桩不易沉入或达不到设计标高桩不易沉入或达不到设计标高(1)原因分析 遇旧埋设物、坚硬土夹层或砂夹层；打桩间歇时间过长，摩阻力增大；定错桩位。(2)预防及处理措施 遇障碍或硬土层，用钻孔机钻透后再复打；根据地质资料正确确定桩长，如确实已达要求时，可将桩头截除。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工一、
45、钢筋混凝土预制桩施工一、钢筋混凝土预制桩施工u9桩身跳动，桩锤回弹桩身跳动，桩锤回弹(1)原因分析原因分析 桩尖遇障碍物如树根或坚硬土层；桩身过曲，接桩过长；落锤过高；冻土地区沉桩困难。(2)预防与处理措施预防与处理措施 检查原因，穿过或避开障碍物；如入土不深，应将桩拔起避开或换桩重打；应先将冻土挖除或解冻后进行。如用电热解冻，应在切断电源后沉桩。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工钻孔桩施工流程第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工(一一)
46、准备工作准备工作u1准备场地准备场地进行现场勘察，掌握施工场地现状：进行现场勘察，掌握施工场地现状：（1）了解现场妨碍施工的高空和地下障碍物，诸如高架线路、地下构筑物、水下障碍物等；（2）了解临近建筑物情况，有无危险房屋，有无精密仪器设备等；（3）观察场地平整情况；（4）了解现场道路、水、电排水等设施情况。在施工前应将场地平整好，以便安装钻架进行钻孔。在施工前应将场地平整好，以便安装钻架进行钻孔。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工u2埋置护筒埋置护筒灌注桩除沉管灌注桩外，一般都需设护筒，以固定灌注桩除沉管灌注桩外，
47、一般都需设护筒，以固定桩位，保护孔口防止坍塌，隔离地下水或海桩位，保护孔口防止坍塌，隔离地下水或海(河河)水水和保持孔内水位高出施工水位以防坍孔，同时护筒和保持孔内水位高出施工水位以防坍孔，同时护筒还可以起到钻还可以起到钻(冲冲)孔导向作用。孔导向作用。埋置护筒时特别应注意下列几点：埋置护筒时特别应注意下列几点：(1)护筒平面位置应埋设正确，偏差不宜大于5cm。(2)护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.52.0m。(3)护筒底应低于施工最低水位(一般低于0.10.3m即可)。(4)下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大(一般比护筒直径大0.10.6m)，护筒四周应夯填密实的粘土，护筒应埋置在稳固
48、的粘土层中，否则应换填粘土并密实，其厚度一般为050m。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工u3制备泥浆制备泥浆钻孔灌注桩和冲孔灌注桩在施工过程中为防止孔壁坍塌、浆液流失和携带钻渣，需要在孔内加入护壁泥浆。护壁泥浆一般由水、粘土及化学处理剂组成。配备的泥浆应具有：(1)良好的物理稳定性。(2)良好的化学稳定性。(3)适当的密度(比重)。(4)适当的粘度。(5)较小的含砂率。(6)较好的流变性。第五节第五节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工u4安装钻机
49、或钻架安装钻机或钻架钻架是钻孔、吊放钢筋笼、钻架是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架。我国生灌注混凝土的支架。我国生产的定型旋转钻机和冲击钻产的定型旋转钻机和冲击钻机都附有定型钻架，其它还机都附有定型钻架，其它还有木制的和钢制的四脚架、有木制的和钢制的四脚架、三脚架或人字扒杆。三脚架或人字扒杆。在钻孔过程中，成孔中心必在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻机须对准桩位中心，钻机(架架)必必须保持平稳，不发生位移、须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷。倾斜和沉陷。四脚钻架二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工（二）钻机（二）钻机u1钻孔方法和钻具钻孔方法和钻具(1
50、)旋转钻进成孔旋转钻进成孔 利用钻具的旋转切削土体钻进，并在钻进的同时采用循环泥浆的方法护壁排渣，继续钻进成孔 。我国现用旋转钻机按泥浆循环的程 序不同分为正循环与反循环两种。正循环：在钻机驱动钻具回转的同时，利用泥浆泵 通过水龙头、钻杆内孔向孔底输送冲洗液 冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔 壁之间的外环空间上升，从孔口流向沉淀 池，形成正循环排渣体系，反循环：将冲洗液用从钻头的钻杆下口吸进，通过 钻杆中心排出到沉淀池，冲洗液沉淀后再循环使用。正循环旋转钻孔第六节第六节 板桩墙的计算板桩墙的计算二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工二、钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩施工(2)冲击钻进成孔冲击钻进成
