1、1 2 2 桩基础工程桩基础工程 学习重点：钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工 及质量检验标准，对泥浆护壁成孔灌注桩施工过程 及方法。 学习要求： 了解桩基础组成及分类； 2 掌握预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故 产生的原因和预防措施；了解静力压桩特点和施 工方法； 了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理； 掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工 方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措 施； 了解预制桩、灌注桩质量检验标准。 3 桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由 若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁 组成。 桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载 力较强的土层上，
2、或将软弱土层挤密实以提高地 基土的承载能力和密实度。 4 桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种( (图图2.1)2.1) 端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的 桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以 控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高 可作参考。 摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实， 以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由 桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同 承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可 作参考。 5 6 桩按施工方法分为预制桩和灌注桩 预制桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲 沉桩、振动沉桩和静力压桩等； 灌注桩灌注桩是
3、在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再 浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同， 有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管 成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等。 7 2.1 钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土预制桩施工 本章小结本章小结 本本 章章 内内 容容 End End 本章作业本章作业 2.2 混凝土灌注桩施工混凝土灌注桩施工 8 2.1 2.1 钢筋混疑土预制桩施工钢筋混疑土预制桩施工 钢筋混凝土预制桩钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预 制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其 特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响， 能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快， 能适应不同土层施工
4、。 钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩 型。 9 钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空 心断面桩。 钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要 求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质 探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容 包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩 顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术 和安全措施。 10 2 2.1.1 .1.1 施工准备施工准备 场地平整及周边障碍物处理 定桩位及埋设水准点 依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在 施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩 现场附近设置24个水准点，用以抄平场地和作为检查 桩入土深度
5、的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设 置在不受打桩影响的地方。 桩帽、垫衬和送桩设备机具准备 11 管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长 的方桩在打桩现场制作。 模板可以保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直； 桩顶面模板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正 四棱锥体，且桩尖位于桩的轴线上；底模板、侧模 板及重叠法生产时，桩面间均应涂刷好隔离层，不 得粘结。 2.1.2 2.1.2 桩的制作、运输、堆放桩的制作、运输、堆放 12 钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同 一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距 离应大于30d0并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到 冲击
6、力易产生很高的局部应力，桩顶和桩尖钢筋配置 (如图图2.22.2所示)应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏 差应符合表表2. .1的规定。 13 14 表2.1 预制桩钢筋骨架质量检验标准 项 序 检 查 项 目 允许偏差或允许值(mm) 检查方法 主 控 项 目 1 主筋距桩顶距离 5 用钢尺量 2 多节桩锚固钢筋位置 5 用钢尺量 3 多节桩预埋铁件 3 用钢尺量 4 主筋保护层厚度 5 用钢尺量 一 般 项 目 1 主筋间距 5 用钢尺量 2 桩尖中心线 10 用钢尺量 3 箍筋间距 20 用钢尺量 4 桩顶钢筋网片 10 用钢尺量 5 多节桩锚固钢筋长度 10 用钢尺量 15 混凝土制作宜
7、用机械搅拌、机械振捣；浇筑混凝土过程 中应严格保证钢筋位置正确，桩尖应对准纵轴线，纵向 钢筋顶部保护层不宜过厚，钢筋网片的距离应正确，以 防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法 生产时，上层桩和邻桩浇筑，必须在下层和邻桩的混凝 土强度达到设计强度的30%以后才能进行。浇筑完毕后， 立即加强养护，防止由于混凝土收缩产生裂缝，养护时 间不少于7d。 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表表2. .2的规定。 16 项 序 检 查 项 目 允许偏差或允许值(mm) 检查方法 单位 数值 主 控 项 目 1 桩体质量检验 按基桩检测技术规范 按基桩检测技术规范 2 桩位偏差 见本表 用钢尺量
8、 3 承载力 按基桩检测技术规范 按基桩检测技术规范 一 般 项 目 1 砂、石、水泥、钢材等原 材料(现场预制时) 符合设计要求 查出厂质保文件或抽 样送检 2 混凝土配合比及强度(现 场预制时) 符合设计要求 检查称量及查试块记 录 3 成品桩外形 表面平整、颜色均匀、 掉角深度10mm，蜂窝 面积小于总面积0.5% 直观 表2.2 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准 17 项 序 检 查 项 目 允许偏差或允许值(mm) 检查方法 单位 数值 一 般 项 目 4 成品桩裂缝(收缩裂缝或起吊、 装、堆放引起的裂缝) 深 度 2 0 mm， 宽 度 0.25mm，横向裂缝不超过 边长的一半 裂缝
9、测定仪，该基在地下 水有侵蚀地区及锤击数超 过500击的长桩不适用 5 成品桩尺寸：横截面边长 桩尖中心线 桩身弯曲矢高 桩顶平整度 mm mm mm mm 5 5 5 5 砂土 一般进入深度(m) 0.51 0.51.5 12 1.52.5 23 2.53.5 标准贯入击数N(未修正) 1525 2030 3040 4045 4550 50 锤的常用控制贯入度(cm/10击) 23 35 48 设计单桩极限承载力(kN) 400 120 800 1600 25004 000 3000 5000 50007 000 7000 10000 26 ( (2 2) ) 桩桩架架 桩架是支持桩身和桩锤
10、，在打桩过程中引导桩的方向及维 持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。 桩架一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。 根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定 桩架高度。桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高 桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式 等。 履带式桩架(图图2 2. .6 6)以履带式起重机为主机，配备桩架工 作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩 和灌注桩的施工。 27 28 (3)(3)动力装置动力装置 打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定 的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用 蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。 29 2.1
11、.3.2 2.1.3.2 打桩顺序的确定打桩顺序的确定 打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，应根据桩 的密集程度(桩距大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、 工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。 根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打设、自中部 向四周打设和由中间向两侧打设三种，如图图2. .7所示。 当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间 向两侧对称施打(图图2 2. .7 7( (c)c)，或由中间向四周施打(图图 2 2. .7 7( (b)b)。 当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述 两种打法，或逐排单向打设(图图2 2. .7 7( (a)
12、a) 。 30 根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大 后小、先长后短的顺序进行打桩。 31 2.1.3.3 2.1.3.3 打桩打桩 打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方 向一致。 桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩 入土一定深度(12m)稳定以后，再以规定落距施打。 桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小， 回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身 与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。 桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判 断方法和控制原则与桩的类型有关。 32 2.1.3.4 2.1.3.4 打桩质量要求和测量记录
13、打桩质量要求和测量记录 (1) 打桩质量要求 端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩 端设计标高可作参考；摩擦桩端标高达到设计规定的 标高范围时，贯入度可作参考。 打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、 钢桩)的桩位偏差，必须符合表表2 2. .4 4的规定。 桩的承载力检验 33 表2.4 预制桩(钢桩)桩位的允许偏差 项 项 目 允 许 偏 差 (mm) 1 盖有基础梁的桩： (1) 垂直基础梁的中心线 (2) 沿基础梁的中心线 100+0.01H 150+0.01H 2 桩数为13根桩基中的桩 100 3 桩数为416根桩基中的桩 1/2桩径或边长 4 桩数大于16根桩
14、基中的桩： (1)最外边的桩 (2) 中间桩 1/3桩径或边长 1/2桩径或边长 34 (2) 混凝土预制桩施工记录 打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观 测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。各项观 测数据应记入混凝土预制桩施工记录，见表表2 2. .5 5所示。 表2.5 混凝土预制桩施工记录 35 2.1.3.5 2.1.3.5 打桩施工常见问题的分析打桩施工常见问题的分析 在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破 碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩 身严重回弹等。 发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉 桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。 工
15、程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题， 都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同 研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技 术措施后，方可继续施工。 36 (1) 桩顶破碎 打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部 应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混凝土保护层过厚、 桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量 问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选 择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会 引起桩顶破碎。 (2) 桩身被打断 制作时，桩身有较大的弯曲凸肚，局部混凝土强度不 足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距 ，反复过
16、度冲击等都可能引起桩身断裂。 37 (3) 桩身位移、扭转或倾斜 桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制 作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的 施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转 (4) 桩锤回跃，桩身回弹严重 选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚 38 2.1.3.6 2.1.3.6 打桩过程中的注意事项打桩过程中的注意事项 桩机就位后，桩架应垂直平稳，桩帽与桩顶应锁紧牢靠，连 接成整体。 打桩时，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况。 在正常情况下，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，应 避免因间歇时间过长，土的固结作用而使桩难以下沉。 打桩时
17、振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、 道路及地下管线的安全和正常使用，施工过程中要有专人巡 视检查，及时发现和处理有关问题。 严禁非施工人员进入打桩现场；对桩机的正常运行、桩架的 稳定经常进行检查，严格按操作规程进行施工，确保安全。 39 2.1.3.7 2.1.3.7 桩头的处理桩头的处理 在打完各种预制桩开挖基坑时，按设计要求的桩顶 标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身， 要保证桩身的主筋伸入承台，长度应符合设计要求。当 桩顶标高在设计标高以下时，在桩位上挖成喇叭口，凿 掉桩头混凝土，剥出主筋并焊接接长至设计要求长度， 与承台钢筋绑扎在一起，用桩身同强度等级的混凝土与
18、承台一起浇筑接长桩身。 40 2.1.4 2.1.4 静力压桩静力压桩 静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中， 常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。 静力压桩(图图2 2. .8 8)利用压桩架的自重和配重，通过卷扬 机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力 (8001500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土 的摩擦力，迫使预制桩下沉。 压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。 接桩的方法目前有三种：焊接法(图图2. .9)、法兰螺栓连接 法、硫磺浆锚法(图图2. .10)。 41 42 43 44 2.2 2.2 混疑土灌注桩施工混疑土灌注桩施工 灌注桩：灌注桩
19、：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在 孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。 与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不 需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特 点。 灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管 灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。 45 2.2.1 2.2.1 干作业钻孔灌注桩干作业钻孔灌注桩 干作业钻孔灌注桩施工过程如图图2 2. .1111所示。 干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分 别为400mm、500mm、600mm，钻孔深度相应为 12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般 粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土 层
20、和淤泥质土。 钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后 快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。 46 钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目 的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方 法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻 卸土。 钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋 保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。 用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。 钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。 灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50 60cm。 47 48 2.2.2 2.2.2 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔是利用泥浆
21、保护稳定孔壁的机械钻孔方法。 它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外， 适用于有地下水和无地下水的土层。 成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。 泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设 护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机 等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水 下混凝土。 49 2.2.2.1 2.2.2.1 埋设护筒和制备泥浆埋设护筒和制备泥浆 钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层 土，并埋设护筒。护筒高2m左右，上部设12个溢浆 孔，是用厚48mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻 头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔 口，防
22、止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔， 成孔时引导钻头的方向。 50 在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1 1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实， 避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对 密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁， 防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮 后排出，起到携砂、排土的作用。 51 2.2.2.2 2.2.2.2 成孔成孔 (1) 潜水钻机成孔潜水钻机成孔 潜水钻机成孔示意图如图图2. .12所示。 潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机 构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入 水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环 排渣法将
23、孔内切削土粒、石渣排至孔外。 52 53 潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两 种方式，如图图2. .13所示。 正循环排渣法:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥 渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经 钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出， 与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向 上运动，从护筒的溢流孔排出。 泵举反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内， 直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。 54 55 (2) 冲击钻成孔冲击钻成孔 冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤) 提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层 或冲击土层成孔(图图2 2. .1414)。
24、冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常 用十字形冲击钻头(图图2 2. .1515)。 冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。 56 57 58 冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在 冲程0.40.8m范围内应低提密冲，并及时加入石块 与泥浆护壁，直至护筒下沉34m以后，冲程可以提 高到1.52.0m，转入正常冲击，随时测定并控制泥 浆相对密度。 施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程 度和转向装置是否灵活，以免掉钻。 59 (3) 冲抓锥成孔冲抓锥成孔 冲抓锥(图图2 2. .1616)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架 和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒
25、刹车， 抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提 升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸 去土渣，依次循环成孔。 冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与 冲击成孔施工相同。 适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时 宜换用冲击钻施工。 60 61 2.2.2.3 2.2.2.3 清孔清孔 验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清 孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量， 提高承载能力。 泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔， 可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大 高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动
26、的泥渣 随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。 对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排 渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.25。 62 2.2.2.4 2.2.2.4 浇筑水下混疑土浇筑水下混疑土 泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进 行的，故称为浇筑水下混凝土浇筑水下混凝土。 水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具 备良好的和易性，配合比应通过试验确定。 水下混凝土浇筑常用导管法(图图2. .17)。 浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导 管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬 吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排 出球
27、塞进入水中。 63 64 2.2.3 2.2.3 沉管灌注桩沉管灌注桩 沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有 钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉 入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然 后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管 时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。 利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩 (图图2 2. .1818)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉 管灌注桩(图图2 2. .1919)。 65 66 67 在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和 振动影响， 施工中应结合现场施工条件，考虑
28、成孔的顺序。 一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成 孔，外围的桩后成孔。 68 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、翻插法等施工工艺。 单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.5 1.0m，振动510s，然后再拔管0.51.0m，这样反 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 翻插法：钢管每提升0.5m，再下插0.3m，这样反复进 行，直至拔出。 69 2.2.3.1 2.2.3.1 锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩 锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土 地基，其施工过程见图图2 2. .2 2
29、0 0所示。 70 锤击沉管灌注桩施工要点： 桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水 渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无 偏移后，才正常施打。 拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流 出套管时方可拔管。 桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密 锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min 为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以 内为宜。 71 在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不 得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面， 桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均 应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达 到设计强度的50%
30、以后，方可施打。 72 2.2.3.2 2.2.3.2 振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩 振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。 其施工过程为： 桩机就位 沉管 上料 拔管 73 2.2.3.3 2.2.3.3 沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法 (1) 颈缩 颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。 当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙 水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤 压形成颈缩。 当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时， 周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。 处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使
31、之 具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在5070mm 。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。 74 (2) 断桩 断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段 桩没有混凝土。 原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备 足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。 处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径； 确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩 的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到 60%设计强度后，再进行下根桩的施工。 75 (3) 吊脚桩 吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔 底地基土层上的现象。 原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩 靴活瓣缝隙大
32、时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于 桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混 凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。 处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用 密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然 后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫 衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。 76 (4) 混凝土灌注过量 如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上， 这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时， 土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用 下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施 工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土 中采用沉管灌注桩时，应先打试
33、桩。若发现混凝土用 量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。 77 2.2.4 2.2.4 人工挖孔大直径灌注桩人工挖孔大直径灌注桩 大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼， 浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、 桩身和扩大头组成(图图2 2. .2121)，穿过深厚的软弱土层而 直接坐落在坚硬的岩石层上。 优点是桩身直径大，承载能力高；施工时可在孔内直 接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度 由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净， 易保证混凝土浇筑质量。 78 79 2.2.4.1 2.2.4.1 人工挖掘成孔护壁方法施工人工挖掘成孔护壁方法施工 坍落的
34、支护措施有现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混 凝土护壁等。 (1) 现浇混凝土护壁法施工 即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又 能起到防水作用。 桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力， 一般0.51.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝 土护壁厚度。 护壁施工段，即支设护壁内模板(工具式活动钢模板)后浇筑 混凝土，其强度一般不低于C15，护壁混凝土要振捣密实；当 混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板，进入下一施 工段。如此循环，直至挖到设计要求的深度。 80 (2) 沉井护壁法施工 当桩径较大，挖掘深度大，地质复杂，土质差(松软弱 土层)，且地
35、下水位高时，应采用沉井护壁法挖孔施工。 沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井 筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井 筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦 阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度。 81 2.2.4.2 2.2.4.2 施工中应该注意的几个问题施工中应该注意的几个问题 桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直 度偏差不得超过0.5%，桩径不得小于桩设计直径。 挖掘成孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局 部集中荷载和机械振动。 桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖 掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决 定。 82
36、人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混 认真清除孔底浮渣余土，排净积水，浇筑过程中防 止地下水流入。 人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工。 井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且 小于2.5m时，应间隔挖孔施工。 83 2.2.5 2.2.5 灌注桩施工质量要求及完全技术灌注桩施工质量要求及完全技术 灌注桩施工质量检查包括成孔及清孔、钢筋骨架制 作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质 量检查。 施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检 查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段 也应进行检查。 84 2.2.5.1 2.2.5.1 成孔质量检查及要求成孔质量检查
37、及要求 (1)桩的桩位偏差必须符合表表2. .6的规定，桩顶标高至少要比设 计标高高出0.5m。 (2) 灌注桩成孔深度的控制要求 锤击套管成孔，桩尖位于坚硬、硬塑粘性土、碎石土、 中密以上的砂土、风化岩土层时，应达到设计规定的贯 入度；桩尖位于其他软土层时，桩尖应达到设计规定的 标高。 泥浆护壁成孔、干作业成孔，应达到设计规定的深度。 灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于 150mm；当以端承力为主时不得大于50mm。 85 表2.6 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差 序 号 成 孔 方 法 桩径允 许偏差 (mm) 垂直度 允许偏 差(%) 桩位允许偏差(mm) 13根、单排桩基
38、 垂直中心线方向和 群桩基础的边桩 条形桩基沿中心线方 向和群桩基础的中间 桩 1 泥浆护壁 灌注桩 D1000mm 50 1000mm 50 100+0.01H 150+0.01H 2 套管成孔 灌注桩 D500mm -20 500mm 100 150 3 干作业成孔灌注桩 -20 1 70 150 4 人工挖孔 桩 混凝土护壁 +50 0.5 50 150 钢套管护壁 +50 1 检查每根桩的实际灌注量 8 桩顶标高 mm +30 -50 水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩 体 93 2.2.5.4 2.2.5.4 施工验收资料施工验收资料 桩基施工验收应包括下列资料： (1) 工程地质勘察
39、报告、桩基施工图、图纸会审纪要、 设计变更单及材料代用通知单等。 (2) 经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更 情况。 (3) 桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。 94 (4) 桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分 项工程质量检查验收单及施工记录。 (5) 成桩质量检查报告。 (6) 单桩承载力检测报告。 (7) 基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标 高图。 95 2.2.5.5 2.2.5.5 桩基础工程安全技术桩基础工程安全技术 (1) 桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入 现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格 按操作规程施工，服从指挥，坚守岗位，集中精
40、 力操作。 (2) 按不同类型桩的施工特点，针对不安全因素，制 定可靠的安全措施，严格实施。 96 (3) 对施工危险区域和机具(冲击、锤击桩机，人工挖掘成 孔的周围，桩架下)，要加强巡视检查，对于有险情或 异常情况时，应立即停止施工并及时报告，待有关人 员查明原因，排除险情或加固处理后，方能继续施工。 (4) 打桩过程中可能引起停机面土体挤压隆起或沉陷，打桩 机械及桩架应随时调整，保持稳定，防止意外事故发 (5) 加强机械设备的维护管理，机电设备应有防漏电装置。 97 本本 章章 小小 结结 (1) 桩基础是一种常用的深基础形式，当天然地基上的 浅基础沉降量过大或地基承载力不能满足设计要求
41、时，宜采用桩基础。明确工程地质勘察是桩基础设 计与施工的重要依据。 (2) 锤击沉桩施工速度快，机械化程度高，适用范围广 ，但噪音、振动和土体挤压都会对周围环境产生影 响。施工中尽可能采用预防措施，减少噪音、振动 公害。 98 (3) 灌注桩施工中包括有成孔、钢筋笼制作安装、清 孔和灌注混凝土等施工过程，成桩工艺较复杂 ，湿作业成孔时成桩速度慢，其成桩质量与施 工好坏密切相关，成桩质量难以直观的进行检 查。在灌注桩施工方案中要对质量事故认真分 析，并采取相应的预防措施。 99 桩基工程桩基工程 预制桩预制桩 灌注桩灌注桩 锤击沉桩锤击沉桩 静力沉桩静力沉桩 振动沉桩振动沉桩 水冲沉桩水冲沉桩
42、4d 重锤重锤 低击低击 质量质量 控制控制 接桩接桩 方法方法 成孔方法成孔方法 施工工艺施工工艺 充盈系数充盈系数 正循环正循环 反循环反循环 复打法复打法 100 本本 章章 作作 业业 2.1预制砼桩的制作、起吊、运输与堆放有哪些基本要求？预制砼桩的制作、起吊、运输与堆放有哪些基本要求？ 2.2桩锤有哪些类型？工程中如何选择锤重？桩锤有哪些类型？工程中如何选择锤重？ 2.3简述打桩方法与质量控制标准。简述打桩方法与质量控制标准。 2.4预制桩的沉桩方法有哪些？预制桩的沉桩方法有哪些？ 2.5泥浆护壁钻孔灌注桩的泥浆有何作用？泥浆循环有哪两泥浆护壁钻孔灌注桩的泥浆有何作用？泥浆循环有哪两
43、 种方式，其效果如何？种方式，其效果如何？ 2.6套管成孔灌注桩的施工流程如何？复打法应注意哪些问套管成孔灌注桩的施工流程如何？复打法应注意哪些问 题？题？ 复习思考复习思考 101 1名词解释：名词解释： 最后贯入度：最后贯入度： 重锤低击：重锤低击： 复打法：复打法： 砼充盈系数：砼充盈系数： 最后贯入度是指锤击沉桩施工中，最后最后贯入度是指锤击沉桩施工中，最后10击内桩的平均入土深度。击内桩的平均入土深度。 重锤低击：指选用较重的锤，以较低的落距锤击沉桩。重锤低击：指选用较重的锤，以较低的落距锤击沉桩。 复打法：即在同一桩孔内进行两次单打。目的是为了提高桩的质量或使桩复打法：即在同一桩孔
44、内进行两次单打。目的是为了提高桩的质量或使桩 径增大，提高桩的承载能力。径增大，提高桩的承载能力。 砼充盈系数：指灌注桩施工时，砼的实际浇筑量与理论计算浇筑量的比值砼充盈系数：指灌注桩施工时，砼的实际浇筑量与理论计算浇筑量的比值 。 102 2单项选择：单项选择： 当砼预制桩的设计间距大于当砼预制桩的设计间距大于4倍桩直径（或边长）时，宜采用的打桩顺序倍桩直径（或边长）时，宜采用的打桩顺序 为（为（ ）。）。 A逐排打设逐排打设 自中间向四周打设自中间向四周打设 自四周向中间打设自四周向中间打设 逐排打设逐排打设 摩擦桩型的预制桩在沉桩时，主要质量控制指标是（摩擦桩型的预制桩在沉桩时，主要质量
45、控制指标是（ ）。）。 最后贯入度最后贯入度 设计标高设计标高 垂直度垂直度 平面位置平面位置 在周围建筑物密集的狭窄场地施工大直径砼灌注桩，较宜采用（在周围建筑物密集的狭窄场地施工大直径砼灌注桩，较宜采用（ ）。）。 钻孔灌注桩钻孔灌注桩 沉管灌注桩沉管灌注桩 人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩 爆扩灌注桩爆扩灌注桩 砼灌注桩按成孔方法可分为以下四类：砼灌注桩按成孔方法可分为以下四类：钻孔灌注桩；钻孔灌注桩；沉管灌注桩；沉管灌注桩；人人 工挖孔灌注桩；工挖孔灌注桩；爆扩灌注桩。其中，属于挤土成孔的为（爆扩灌注桩。其中，属于挤土成孔的为（ ）。）。 和和 和和 和和 和和 练习 103 3填空题：填
46、空题： 1泥浆护壁钻孔灌注桩成孔施工时，泥浆的作用是泥浆护壁钻孔灌注桩成孔施工时，泥浆的作用是：（：（ ）。）。 2钢筋砼预制桩的打桩顺序一般有：（钢筋砼预制桩的打桩顺序一般有：（ ）、（）、（ ） 、（、（ ）。）。 3桩锤重量可按那几个因素来选择：（桩锤重量可按那几个因素来选择：（ ）、（）、（ ）、（）、（ ） 。 4预制打入桩垂直度偏差应控制在（预制打入桩垂直度偏差应控制在（ ）以内。）以内。 5入土深度控制对摩擦桩应以（入土深度控制对摩擦桩应以（ ）为主，以（）为主，以（ ）作为参考。）作为参考。 端承桩应以（端承桩应以（ ）为主。）为主。 6钻孔灌注桩钻孔时的泥浆循环工艺有（钻孔灌
47、注桩钻孔时的泥浆循环工艺有（ ）两种，其中（）两种，其中（ ） 工艺的泥浆上流速度高，携土能力大。工艺的泥浆上流速度高，携土能力大。 7打入桩施工时，当桩间距（打入桩施工时，当桩间距（ ）时，一定要确定合理的打桩顺序。）时，一定要确定合理的打桩顺序。 8若按施工方法分，预制桩可划分为（若按施工方法分，预制桩可划分为（ ）、（）、（ ）、）、 （ ）、（）、（ ）。）。 练习 104 护壁、携渣、冷却、护壁、携渣、冷却、 润滑润滑 由一侧向另一侧进行由一侧向另一侧进行 由中间向四由中间向四 进行进行 由中间向两侧进行由中间向两侧进行 土质土质 桩的规格桩的规格 打桩方法打桩方法 1% 桩尖设计标高桩尖设计标高 贯入度贯入度 贯入度贯入度 正循环和反循环正循环和反循环 反循环反循环 4d 锤击沉桩锤击沉桩 静力压桩静力压桩 振动沉桩振动沉桩 水冲沉桩水冲沉桩 3填空题：填空题： 1泥浆护壁钻孔灌注桩成孔施工时，泥浆的作用是泥浆护壁钻孔灌注桩成孔
