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1、第2章 地基与基础工程,建筑工程施工专业土木工程施工课程,2.1 地基处理,学海导航,2.2 浅基础施工,2.3 深基础施工,2.4 地基处理施工质量验收与安全技术,教学目标：了解地基局部处理和软土地基加固的方法，熟悉常见浅基础的构造并掌握其施工要点，掌握预制桩和灌注桩的施工方法，了解地下连续墙、箱形基础的基本构造。,教学要求：,地基的局部处理：在施工过程中如发现局部地基土质过软或过硬，应设法使建筑物各部位沉降尽量趋于一致。软土地基的加固：在软弱地基上建造建筑物或构筑物，利用天然地基有时不能满足设计要求，需要对地基进行人工处理，提高其承载力、减小沉降，以满足结构对地基的要求。,2.1 地基处理
2、,一、地基局部处理,1软松土坑(填土、墓穴、淤泥)的处理在基槽范围内，当软松土坑的范围较小时，将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。,图1 松土坑的处理,图1 松土坑的处理,2土井、砖井的处理若井内填土已较密实，可将井的砖圈拆除至槽底以下1m(或更多些)，在此拆除范围内用2：8或3：7灰土分层夯实至槽底。井内填土不密实时，可用大块石将下面软土挤紧，再选用上述办法回填处理。若井内不能夯填密实时，则可在井的砖圈上加钢筋混凝土盖封口，上部再回填处理。,图2 砖井、土井的处理,图2 砖井、土井的处理,3局部范围内(硬物)的处理 当
3、桩基或部分基槽下有基岩、旧墙基、老灰土、压实路面等硬土或坚硬物时，首先在地坑、地槽范围内尽可能地挖除，以免基础局部落在硬物上造成不均匀沉降使上部建筑物开裂。,图3 局部的硬土处理,图4 褥垫层示意图,4橡皮土的处理当地基为粘性土，且含水量较大并趋于饱和时，夯拍后会使地基土变成踩上去有种颤动感觉的“橡皮土”。因此，要避免直接夯拍，这时，可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。如已出现橡皮土，可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧，或将颤动部分的土挖除，填以砂土或级配砂石。,图5 橡皮土,5流砂的处理当发生流砂现象时，可采取抢挖法或打钢板桩法处理。抢挖法，就是对于仅有轻微流砂现象的基坑可组织分段抢挖，即使
4、挖土速度超过冒砂速度，挖到标高后，立即抛入大石块填压，以平衡动水压力。打钢板桩法，就是将钢板桩打入地底以下一定深度，不仅可以支护坑壁，而且使地下水从坑外渗入坑内的渗流路程增长，从而降低水力坡度，减小了动水压力。,二、软土地基加固,1地基换填 将基础以下一定深度、宽度范围内的土层挖去，然后用灰土、砂或砂石等回填，并经分层夯实至密实，以起到提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土等浅层的地基处理。,（1）砂地基和砂石地基施工方法：用砂或砂石等回填，并经分层夯实至密实。质量检查：灌砂法或灌水法、动力触探
5、试验、复合地基载荷试验。（2）灰土地基施工方法：用石灰和粘性土拌和均匀，然后分层夯实而成。质量检查：用环刀取样，测定其干密度，并换算成压实系数。,图6 地基换填,2重锤夯实地基将1.53t重锤提升到一定高度后，自由下落，夯击基土表面，一般为812遍，使浅层地基受到压密加固，加固深度一般为1.2m。适用于处理离地下水位0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、杂填土和分层填土。,（1）施工要点：现场进行试夯，选定夯锤重量、底面直径和落距，确定最后下沉量及相应的最少夯击遍数和总下沉量。基槽(坑)的夯实范围应大于基础底面，每边应比设计宽度加宽0.3m以上，一夯压半夯，夯实完后，应将基槽(坑)表面修整至设计标高
6、。（2）质量检查：检查施工记录，除应符合试夯最后下沉量的规定外，并应检查基槽(坑)表面的总下沉量，以不小于试夯总下沉量的90为合格。,图7 重锤夯实地基,3强夯地基 强夯法属高能量夯击，将840t的夯锤从630m的高处自由下落，利用其产生的巨大冲击能使土中出现冲击波和很大的应力，迫使土颗粒重新排列，排除孔隙中的气和水，从而提高地基强度，其影响深度一般在10m以上。,（1）施工要点：施工前应试夯，确定正式施工的各项参数：锤重、落距、夯击点布置、夯击遍数、加固范围。每夯击一遍完成后，应测量场地平均下沉量，然后用土将夯坑填平，方可进行下一遍夯击。（2）质量检查：强夯法施工结束后应间隔一定时间方能对地
7、基质量进行检验。对于碎石土和砂土地基，其间隔时间应大于7d：低饱和度的粉土和粘性土地基应大于15d。一般可采用标准贯入、静力触探、动力触探或土工实验等方法。,图8 强夯地基,4灰土挤密桩法灰土挤密桩法是在基础底面形成若干个桩孔，然后将灰土填入并分层夯实，以提高地基的承载力或水稳性。灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，处理深度宜为515m。,（1）材料要求。土料宜用粘性土及塑性指数大于4的粉土，粒径不大于15mm。石灰宜用新鲜的生石灰，其颗粒粒径不得大于5mm。（2)构造要求1)灰土挤密桩处理地基的宽度应大于基础的宽度。2)桩孔直径宜为300600mm，并可根据
8、所选用的成孔设备或成孔方法确定，桩孔宜按等边三角形布置。3)灰土的体积配合比宜为2：8或3：7，压实系数c不应小于0.97。,（3）施工要点1)灰土挤密桩的施工，应按设计要求和现场条件选用沉管（振动、锤击）、冲击或爆扩等方法进行成孔，使土向孔的周围挤密。2)成孔施工时地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12%时，宜加水增湿至最优含水量。桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5%，桩孔垂直度偏差不应大于1.5%。,3)向孔内填料前，孔底必须夯实，然后用素土或灰土在最优水量状态下分层回填夯实，每层回填厚度为250400mm，其压实系数及填料质量应符合有关规范要求。4)基础地面以上应预留200300m
9、m厚的土层，待施工结束后，将表层挤松的土挖除或分层夯压密实。5)雨季或冬季施工，应采取防雨、防冻措施，防止灰土受雨水淋湿或冻结。,（4）质量检验1)施工结束后，对灰土挤密桩处理地基的质量，应及时进行抽样检验，对一般工程，主要应检查桩和桩间土的干密度、承载力和施工记录，对重要或大型工程，除应检测上述内容外，尚应进行载荷试验或其它原位测试。2)抽样检查的数量不应少于桩孔总数的2%，不合格处应采取加桩或其他补救措施。,图9 灰土挤密桩,5振冲法振冲法又称振动水冲法，是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生高频振动，同时起动水泵，通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的共同作用下，将振动器
10、沉到土中的预定深度，经清孔后，从地面向孔内逐段填入碎石，使其在振动作用下被挤密实，达到要求的密实度后即可提升振动器，如此反复直至地面，在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基，提高地基承载力，减少沉降，是一种快速、经济有效的加固方法。,振冲法根据加固机理和效果可分为振冲置换法和振冲密实法两类。（1）振冲置换法。振冲置换法是利用振冲器或沉桩机，在软弱粘性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石或卵石等材料制成桩体。桩体和原来的粘性土构成复合地基，从而提高地基承载力，减小压缩性。碎石桩的承载力和压缩量在很大程度上取决于周围软土对碎石桩的约束作用。如周围的土过于软弱，对碎石桩的约束作用就差。振
11、冲置换法适用于不排水抗剪强度不小于20KPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土地基。对不排水剪切强度小于20KPa的地基，应慎重对待。,图10 振冲置换法,（2）振冲密实法。振冲密实法的原理是依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂粒重新排列，孔隙减少，使砂层挤压加密。振冲密实法适用于粘粒含量小于10%的粗砂、中砂地基。振冲法施工过程应注意控制密实电流值、留振时间和填料量，并做好记录。质量检查：振冲地基的质量检验应抽取振冲总桩数的35在桩体中心进行动力触探试验。桩间土可用静力触探、动力触探、标准贯入试验或土工试验进行检验。应选取桩体质量较差的3个点进行复合地基载荷试验。,图11 振冲挤密法,
12、6深层搅拌法利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基深处就地将软土和固化剂(浆液)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结。施工过程为：定位预搅下沉制备水泥浆喷浆、搅拌和提升重复上、下搅拌清洗。质量检查：深层搅拌施工完毕后，应在15d以后进行质量检验。抽取总搅拌桩数的1且不少于3根进行复合地基载荷试验。,图12 深层搅拌法,7地基压浆 将含有胶结材料的浆液或化学溶液，通过压浆泵、灌浆管均匀地注入岩土体中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，硬化后将土体胶结成一个整体。压浆分类：水泥压浆，所用的浆液是以水泥作为胶
13、结材料；硅化压浆，采用硅酸钠(水玻璃)溶液或以这种化学溶液为主，同时灌入氯化钙等附加剂。,施工要点：（1)加固地基前，应通过试验确定压浆段长度、压浆孔距、压浆压力等有关技术参数；（2)压浆应连续一次压入不得中断；（3)灌浆完后，拔出灌浆管，留孔用1：2水泥砂浆或砂砾石填塞密实；（4)压浆次序一般把射管一次沉入整个深度后自下而上分段连续进行，直至孔口为止。,施工过程：（1)按规定位置用钻机或手钻钻孔到要求的深度；（2)用压力水冲洗孔内污物和石料碎屑；（3)在孔内插入射管，并密封四周；（4)压浆，先从稀浆开始，逐渐加浓。质量检查：注浆施工完毕后，应在15d以后进行质量检测。注浆加固后的地基按如下方
14、式检测；（1）对一、二级建筑，可采用动力触探进行检测。（2）除以上检测外，应选取3点进行复合地基载荷试验，试验宜在加固层顶面进行。,图13 地基压浆,浅基础，根据使用材料性能不同可分为刚性基础（无筋扩展基础）和柔性基础（扩展基础）。刚性基础又称无筋扩展基础，一般由砖、石、素混凝土、灰土和三合土等材料建造的墙下条型基础，或柱下独立基础（图1）。其特点是抗压强度高，而抗拉、抗弯、抗剪性能差，适用于六层和六层以下的民用建筑和轻型工业厂房。,2.2 浅基础,图 1,刚性基础的截面尺寸有矩形、阶梯形和锥形等，墙下及柱下基础截面形式如图2所示。为保证刚性基础内的拉应力及剪应力不超过基础的允许抗拉、抗剪强度
15、，一般基础的刚性角及台阶宽高比应满足设计及施工规范要求。,图 2,刚性角可用h/d表示(h为基础放宽部分高度，d为基础挑出墙外宽度)。在确定刚性材料基础断面尺寸时，必须考虑刚性角问题。刚性角的取值为：砖基础h/d一般取1520，混凝土基础取10,一、砖基础,砖基础用普通烧结砖与水泥砂浆砌成。砖基础砌成的台阶形状称为“大放脚”，有等高式和不等高式两种（图3）。等高式大放脚是两皮一收，两边各收进1/4砖长；不等高式大放脚是两皮一收与一皮一收相间隔，两边各收进1/4砖长。,图 3,大放脚的底宽应根据计算确定，各层大放脚的宽度应为半砖宽的整数倍。在大放脚的下面一般做垫层。垫层材料可用37或28灰土，也
16、可用124或136碎砖三合土。为了防止土中水分沿砖块中毛细管上升而侵蚀墙身，应在室内地坪以下一皮砖处设置防潮层。防潮层一般用12水泥防水砂浆，厚约20mm。,砖基础施工注意：（1）基槽（坑）开挖：应设置好龙门桩及龙门板，标明基础、墙身和轴线的位置。（2）大放脚的形式：当地基承载力大于150KPa时，采用等高式大放脚，即两皮一收；否则应采用不等高式大放脚，即两皮一收与一皮一收相间隔，基础底宽应根据计算而定。（3）砖基础若不在同一深度，则应先由底往上砌筑。在高低台阶接头处，下面台阶要砌一定长度（一般不小于基础扩大部分的高度）的实砌体，砌到上面后与上面的砖一起退台。（4）砖基础接槎应留成斜槎，如因条
17、件限制留成直槎时，应按规范要求设置拉结筋。,图4 砖墙基础,二、砌体基础,在石料丰富的地区。可因地制宜利用本地资源优势，做成砌石基础。基础采用的石料分毛石和料石两种，一般建筑采用毛石较多，价格低廉，施工简单。毛石分为乱毛石和平毛石。用水泥砂浆采用铺浆法砌筑。灰缝厚度为2030mm。毛石应分匹卧砌，上下错缝内外搭接，砌第一层石块时，基底要坐浆。石块大面向下，基础最上一层石块，宜选用较大平面较好的石块砌筑。如图5.,图5 砌石基础,三、钢筋混凝土条形基础,墙下或柱下钢筋混凝土条形基础较为常见，工程中柱下基础底面形状很多情况是矩形的，我们称作柱下独立基础，它只不过是条形基础的一种特殊形式，我们有时也
18、统一称为条形基础或条式基础（图6），条形基础构造如图7、图8所示。条形基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高的情况下采用，因为高度不受台阶宽高比的限制，故适宜于“宽基浅埋”的场合下使用，其横断面一般呈倒T型。,图 6,图7 柱下混凝土独立基础,图8 墙下混凝土条形基础,图9 墙下混凝土条形基础,(a)无肋的,(b)有肋的,1构造要求(1)垫层厚度一般为100mm，混凝土强度等级为C10，基础混凝土强度等级不宜低于C15；(2)底板受力钢筋的最小直径不宜小于8 mm，间距不宜大于200 mm。当有垫层时钢筋保护层的厚度不宜小于35 mm，无垫层时不宜小于70 mm。(3)插筋
19、的数目与直径应和柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固及柱的纵向受力钢筋的搭接长度，按国家现行设计规范的规定执行。,一般基础和柱子是分开施工的，这时候柱子的钢筋如果直接留到基础里，由于钢筋很长不方便施工，所以就甩出来一段钢筋用于柱子的钢筋搭接用，大小和根数应该和柱相同，至于基础内的箍筋，一般是23道，用于固定插筋用，出了基础顶面就是柱子的箍筋了，按照图纸施工，伸入上层的钢筋长度一般取1米左右就可以了，满足搭接或者焊接要求就可以了。,插筋是在砼浇筑之前将柱的纵筋绑扎在基础内，,图10 插筋,2工艺流程土方开挖、验槽混凝土垫层施工恢复基础轴线、边线、校正标高基础钢筋、柱、墙钢筋安装基础模板及支撑安装钢筋
20、、模板验收混凝土浇筑、试块制作养护、模板拆除,3施工要点（1）混凝土浇筑前应进行验槽，轴线、基坑（槽）尺寸和土质等均应符合设计要求。（2）基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、杂物等均应清除干净。基底局部软弱土层应挖去，用灰土或砂砾回填夯实至基底相平。（3)当基槽验收合格后，应立即浇筑混凝土垫层，以保护地基。（4)钢筋经验收合格后，应立即浇筑混凝土，混凝土浇筑方法可参见本书有关章节内容。（5）质量检查。混凝土的质量检查，主要包括施工过程中的质量检查和养护后的质量检查。,图11 钢筋混凝土条形基础施工,图12 柱下交梁基础,拓 展,四、杯口基础,杯口基础常用于装配式钢筋混凝土柱的基础，形式有一般杯口基础
21、、双杯口基础、高杯口基础等。1杯口模板杯口模板可用木模板或钢模板，可作成整体式，也可作成两半形式，中间各加楔形板一块，拆模时，先取出楔形板，然后分别将两半杯口模板取出。为便于拆模，杯口模板外可包钉薄铁皮一层。支模时杯口模板要固定牢固。在杯口模板底部留设排气孔，避免出现空鼓，如图13所示。,图13 杯口内模板排气孔示意图,2混凝土浇筑混凝土要先浇筑至杯底标高，方可安装杯口内模板，以保证杯底标高准确，一般在杯底均留有50mm厚的细石混凝土找平层，在浇筑基础混凝土时，要仔细控制标高。,五、筏形基础,筏形基础是由整板式钢筋混凝土板(平板式)或由钢筋混凝土底板、梁整体(梁板式)两种类型组成，适用于有地下
22、室或地基承载能力较低而上部荷载较大的基础,筏形基础在外形和构造上如倒置的钢筋混凝土楼盖，分为梁板式和平板式两类，如图14所示。,施工要点：（1）根据地质勘探和水文资料，地下水位较高时，应采用降低水位的措施，使地下水位降低至基底以下不少于500mm；保证在无水情况下，进行基坑开挖和钢筋混凝土筏体施工。（2）根据筏体基础结构情况、施工条件等确定施工方案。（3）加强养护。混凝土筏形基础施工完毕后，表面应加以覆盖和洒水养护，以保证混凝土的质量。,图14 筏型基础,六、箱形基础箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板、外墙以及一定数量的内墙组成。特点：整体性好，刚度大，调整不均匀沉降能力及抗震能力强，减少基 底
23、处原有地基自重应力。适用于软弱地基上的面积较小，平面形状简单，上部结构荷载大且分布不均匀的高层建筑物基础。,2.3 深基础,（一）桩基础（预制桩、灌注桩）（二）地下连续墙（三）箱型基础,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的承载力不能满足设计要求时，往往采用桩基础，如图2.8所示。,（一）桩基础,桩的分类如下：（1)按承载性质分：摩擦型桩（摩擦桩和端承摩擦桩）、端承型桩（端承桩、摩擦端承桩）；（2)按适用功能分：水平抗压桩、竖向抗拔桩、水平荷载桩、复合荷载桩；（3)按桩身材料分：混凝土桩、钢桩、木桩；（4)按成桩方法分：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩；（5)按桩制作
24、工艺分：预制桩和现场灌注桩。,1钢筋混凝土预制桩1）桩的制作较长的桩在施工现场预制。所用混凝土强度等级不宜低于C30，主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，不超过50，同一根钢筋两个接头的间距应大于30倍钢筋直径，并不小于500mm。见图2.9所示。,一、钢筋混凝土预制桩施工,2）桩的起吊、运输和堆放钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数
25、量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图2.3所示的位置捆绑。,2锤击沉桩1）打桩机械。打桩机主要包括：桩架、桩锤和动力装置三个部分。（1)桩锤的选择。桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩的长度、桩身结构强度、桩群密集程度以及施工条件等因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。常见有落锤、蒸气锤、柴油锤和液压锤等。当桩锤重大于桩重的的152倍时，沉桩效果较好。,(2)桩架的选择。桩架的是作用使吊装就位、悬吊桩锤和支撑桩身，并在打桩过程中引导桩锤和桩的方向；有多能桩架和履带式桩架两种；桩架的选择应考虑桩锤类型、桩的长度和施工现场的条件等因素。,自由落锤,柴油锤,蒸汽锤,液压锤,3)打桩工艺（
26、1)吊装就位。移桩架于桩位处用卷扬机提升桩将桩送入龙门导管内，安放桩尖桩顶放置弹性垫层（草袋、麻袋）、放下桩帽和垫木（在桩帽上）试打检查（桩身、桩帽、桩锤是否在同一轴线上）。（2)打桩。开始宜低垂轻打，随沉桩加深，慢慢高锤重打；桩锤经常回弹，更换重锤；施工过程中如桩锤回弹，贯入度突减，说明桩尖遇上硬物，应减小锤距，加快锤击频率；如出现贯入度突增或桩身变位，说明断桩（桩身破坏）。（3)接桩。接桩一般有三种方法，分别为硫磺胶泥浆锚法、电焊接桩法、法兰螺栓接桩法。,就位,打桩,接桩,收锤,管桩与基础底板连接,4)确定打桩顺序大量的桩打入土中，自然对土体有挤密作用。可能会造成先打入的桩偏移变位或因垂直
27、挤拔而形成浮桩，而后打入的桩也可能因土的挤密而难以达到设计标高或造成土的隆起。打桩的顺序应根据施工方案确定，一般的顺序有：由中间向两侧对称施打；自中央向四周施打的顺序；分区段施打；逐排打设；由两侧向中央打设；先深后浅；先长后短；先大后小。当桩的规格、埋深、长度不同时，宜采用先大后小、先深后浅、先长后短的原则施打。,5)打桩注意事项打桩作业区应有明显标志或围栏，作业区上方应无架空线路。施工桩机作业时，严禁吊装、吊锤、回转、行走动作同时进行；桩机移动时，必须将桩锤落至最低位置；施打过程中，操作人员必须距桩锤5m以外监视。试桩：试桩的目的是为了确定停打原则或取得相应的技术参数（如贯入度）。试桩的根数
28、不应少于2根。,停打原则：桩端位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度为参考。桩端达到坚硬、硬塑的粘土、中密以上的粉土、碎石类土、砂土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高可作参考。桩头处理：预制桩头应按照设计标高进行测量，凿去多余的混凝土，清理干净，桩身主筋伸入承台的长度应符合设计要求。预应力管桩头应清理干净管桩内的所有杂物，将钢板悬吊于孔内作底模，深度不少于600mm，按要求绑扎好钢筋后，用不低于C40的混凝土浇筑。,6)打桩过程中常见的问题(1)土体隆起、一桩打下邻桩升起：桩排挤土体的原因；(2)桩顶、桩身破损：混凝土强度不足、桩头钢筋设置不合理、桩垫厚度不足、锤击偏心、冲击能太大
29、；(3)桩位偏斜、桩顶移位：空隙水压力、土体侧压力的原因；(4)桩打不下：桩顶遇到硬物、如孤石、瓢石等原因。,3静力压桩 静力压桩法是利用静力压桩机直接将桩压入土中的一种沉桩工艺。由于静力压桩法是以静力（由自重和配重产生）作用于桩顶，因此在压桩过程中没有噪音和振动。此法适用于软弱土层。由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以减小。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。静力压桩机有顶压式、箍压式和前压式三种类型。,1）静力压桩的施工工艺施工程序为：测量定位压桩机就位吊桩、插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉
30、桩送桩终止压桩截桩，工作程序见图2.12。2）施工注意事项(1)压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，压桩应连续进行，停歇后压桩力将增大；并使接桩时间尽可能地缩短，否则，间歇时间过长会由于土体固结导致发生压不下去的事故。,(2)当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则，在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。(3)压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，可采取停车再开。忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可以采取截桩的办法。压桩的终压控制：桩长控制（摩擦型桩），桩长控制为主、终压力为辅（
31、端承摩擦桩）；静力压桩单桩竖向承载力，可通过桩的终止压力来判断。,4预制桩的其它施工方法（1）振动沉桩。振动沉桩法是将振动桩机刚性固定在桩头上，振动沉桩机产生垂直方向的振动力，桩也沿着竖直方向上下振动，产生收缩和位移，桩身与土层之间的摩擦力减少，桩在自重和振动力共同作用下沉人士中。适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩，同时借助起重设备可以拔桩。振动沉桩机由电动机、弹簧支承、偏心振动块和桩帽组成。（2）射水沉桩法。射水法沉桩又称水冲法沉桩，是利用高压水冲刷桩尖下的土层，以减少桩身与土层之间的摩擦力和下沉时的阻力，使桩在自重作用或锤击下沉入土中。,射水法沉桩的特点是：当在坚实
32、的砂土中沉桩，桩难以打下或久打不下时，使用射水法可防止将桩打断，或桩头打坏；比锤击法可提高工效24倍，节省时间，加快工程进度。本法最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩，在粘性土中亦可使用。（3)植桩法沉桩。植桩法沉桩是在沉桩部位按设计要求的孔径和孔深先用钻机钻孔，钻出的土体通过湿法或干法排出地面外运，在孔内再插入预制钢筋混凝土桩，然后采用锤击或振动锤打入法，将桩打入设计持力层标高。钻孔植桩法工艺流程见图2.13。植打桩顺序为：先打长桩，后打短桩；先打外围桩，后打中间桩，以防止土体位移对四周建筑物及各种设施造成的影响。,灌注桩：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
33、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。,二、钢筋混凝土灌注桩施工,1.钻孔灌注桩 钻孔灌注桩分为泥浆护壁成孔（地下水位较高）和干作业成孔（地下水位过低）。1)泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆护壁成孔是利用泥浆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
34、孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。,(1)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。,在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.11.5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。,埋设护筒,制备
35、泥浆,(2)成孔,潜水钻机成孔 潜水钻机成孔示意图如图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孔内切削土粒、石渣排至孔外。,潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环排渣两种方式，如图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。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。,正循环排渣,反循环排
36、渣,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2.14)。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2.15)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。,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。,冲抓锥成孔冲抓锥(图2.16)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过
37、机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，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。,(3)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，被搅动的泥渣随气流上涌
38、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。,(4)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。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塞进入水中。,2）干作业钻孔灌注桩 干作业钻孔灌注桩施工过程如图2.11所示。干作业成孔一般采用螺旋钻机
39、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。,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
40、注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度5060cm。,2.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2.18)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2.19)。,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，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个
41、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。,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0.51.0m，振动510s，然后再拔管0.51.0m，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。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。,（1）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2.20所示。,锤击沉管灌注桩施工要点：桩尖与桩管接口处
42、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。,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，并保持到全管拔出为止。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%以后，方可施打。,（2）振动沉管灌注桩,振动沉管灌注桩采用激振器或振动
43、冲击沉管。其施工过程为：桩机就位沉管 上料 拔管,（3）沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法,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。,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
44、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。,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
45、止地下水及泥浆的渗入。,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。,3.人工挖孔桩 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2.21)，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
46、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。,1）人工挖掘成孔护壁方法施工,坍落的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
47、此循环，直至挖到设计要求的深度。,(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。,2）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
48、据现场地基土层的实际情况决定。,人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混凝土浇筑。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。,桩基工程质量检查及检测,1打(沉)桩的质量控制(1)桩端(指桩的全截面)位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考。(2)桩端达到坚硬、硬塑的粘性土，中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高可作参考。(3)当贯入度已达到，而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数
49、值加以确认。(4)振动法沉桩是以振动箱代替桩锤，其质量控制是以最后3次振动(加压)，每次10min或5min，测出每分钟的平均贯入度，以不大于设计规定的数值为合格，而磨擦桩则以沉到设计要求的深度为合格。,2打(沉)桩验收要求(1)打(沉)入桩的桩位偏差按施工验收规范要求进行控制，桩顶标高的允许偏差为-50mm，+100mm；斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正初值的15%(倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角)。(2)施工结束后应对承载力进行检查。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
50、设计人员酌情而定。(3)桩身质量应进行检验，对多节打入桩不应少于桩总数的15%，且每个柱子承台不得少于1根。,(4)由工厂生产的预制桩应逐根检查，工厂生产的钢筋笼应抽查总量的10%，但不少于10根。(5)现场预制成品桩时，应对原材料，钢筋骨架、混凝土强度进行检查用工厂生产的成品桩时，进场后应作外观及尺寸检查，并应附相应的合格证、复验报告。(6)施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、桩顶质量等进行检查，对电焊接桩、重要工程应作10%的焊缝探伤检查。(7)施工结束后，应对承载力及桩体质量做检验。(8)钢筋混凝土预制桩的质量检验标准按现行施工验收规范执行。,3.灌筑桩质量要求及验收（1）灌筑
