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1、第二章桩基础工程,学习要求：1.了解桩基的作用、分类；2.掌握钢筋混凝土预制桩施工准备、制作、起吊、运输和堆放；3.熟悉钢筋混凝土预制桩沉桩的方法及工艺要求；4.掌握钢筋混凝土预制桩打桩顺序及其质量控制要求。,第二章桩基础工程,对不满足承载力要求的多层建筑地基，可形成人工地基。如深部土层也软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和承台组成。,按承载性状:摩擦型桩和端承型桩桩按成桩时挤土状况:非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。按桩的施工方法:预制桩和灌注桩两类。,桩的分类,第二章桩基础工程,2.1混凝
2、土预制桩 2.2灌注桩,2.1混凝土预制桩,预制桩 在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢管或型钢的钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中，或有的用高压水冲沉入土中。,2.1混凝土预制桩,2.1.2混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放 混凝土预制桩能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快施工对周围环境影响较大目前我国仍旧大量采用,混凝土实心方桩:边长200550mm 工厂制作长度不超过12m；现场预制长度不超过30m 桩的接头不超过两个 混凝土强度等级不宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20）。锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%，压入桩不
3、宜小于0.4%，桩的纵向钢筋直径不宜小于14mm，桩身宽度或直径大于或等于350mm时，纵向钢筋不应少于8根。桩顶一定范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片。,预应力混凝土空心管桩:以离心法在工厂生产，施加预应力，直径多为3001000mm，壁厚60110mm，每节长度713m，用法兰连接，桩的接头不宜超过4个，下节桩底端可设桩尖，亦可以是开口的。,2.1混凝土预制桩,制作 上节桩和下节桩尽量在同一纵轴线上制作，减少偏差。预制先后次序应与打桩次序对应，以缩短养护时间。预制桩的混凝土浇筑，应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。,起吊 混凝土强度达到设计强度的70%方可起吊；达到100%方可运输和打桩。如
4、提前起吊，必须采取措施并经验算合格方可进行。桩在起吊和搬运时，必须平稳，并且不得损坏。吊点应符合设计要求，如下：,图2-1 桩的合理吊点a）一点起吊；b）两点起吊；c）三点起吊,运输与堆放 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。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。堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上，堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩，应分别堆放。,2.1混凝土预制桩,2.1.3预制桩的沉桩施工 2.1.3.1锤击法 利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定
5、深度或达到持力层。这是最常用的一种沉桩方法。打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。,1、桩锤 对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。落锤 蒸汽锤 柴油锤 液压锤,落锤 构造简单，使用方便，能随意调整落锤高度。轻型落锤一般均用卷扬机拉升施打。落锤生产效率低、桩身易损失。落锤重量一般为0.51.5t，重型锤可达数吨。,柴油锤 利用燃油爆炸的能量，推动活塞往复运动产生冲击进行锤击打桩。结构简单、使用方便。但在过软的土中由于贯入度过大，燃油不易爆发，往往桩锤反跳不起来，会使工作循环中断。造成噪音和空气污染等公害 冲击部分的重量有2.0t，2.5t，3.5t，4.5t，6.0t，7.2t等数种。每分钟锤击次
6、数约4080次。可以用于大型混凝土桩和钢管桩等。,蒸汽锤 利用蒸汽的动力进行锤击，需要配备一套锅炉设备。单动式汽锤的冲击力较大，可以打各种桩，常用锤重为310t。每分钟锤击数为2530次。双动式汽锤的外壳（即汽缸）是固定在桩头上的，而锤是在外壳内上下运动。因冲击频率高（100200次/min），所以工作效率高。它适宜打各种桩，也可在水下打桩并用于拔桩。锤重一般为0.66t。,液压锤 新型打桩设备，它的冲击缸体通过液压油提升与降落。冲击缸体下部充满氮气，当冲击缸下落时，首先是冲击头对桩施加压力，接着是通过可压缩的氮气对桩施加压力，使冲击缸体对桩施加压力的过程延长，因此每一击能获得更大的贯入度。液
7、压锤不排出任何废气，无噪音，冲击频率高，并适合水下打桩，是理想的冲击式打桩设备，但构造复杂，造价高。,锤击沉桩时采用“重锤轻击”防止桩受冲击而损坏。而轻锤重击，锤击功能很大一部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头容易打碎。锤重可根据土质、桩的规格等进行选择。,2、桩架 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。沿轨道行驶的多能桩架 装在履带底盘上的桩架,多能桩架由立柱、斜撑、回转工作台、底盘、及传动机构组成。它的机动性和适应性很大，在水平方向可作360回转，立柱可前后倾斜，底盘下装有铁轮，可在轨道上行走。这种桩架可适应各种预制桩，也可用于灌注桩施工。机构庞
8、大，现场组装拆迁麻烦。,图2-2 多能桩架,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。性能较多能桩架灵活，移动方便，可适应各种预制桩施工，目前应用最多。,图2-3 履带式桩架1桩锤；2桩帽；3桩；4立柱；5斜撑；6车体,3、动力装置动力装置的配置取决于所选的桩锤,打桩前的准备工作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。定位放线：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,打桩顺序 打桩顺序影响挤土方向。打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。大面积的
9、桩群，宜分成几个区域，由多台打桩机采用合理的顺序同时进行打设。,图2-4a由一侧向单一方向进行，打桩推进方向宜逐排改变，以免土朝一个方向挤压，而导致土壤挤压不均匀，对于同一排桩，必要时还可采用间隔跳打的方式。,图2-4b自中间向两个方向对称进行；,图2-4c自中间向四周进行,对于大面积的桩群，宜采用后两种打桩顺序，以免土壤受到严重挤压，使桩难以打入，或使先打入的桩受挤压而倾斜。,打桩方法 1、打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓送下插入土中，垂直度偏差不得超过0.5%，然后固定桩帽和桩锤，使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹
10、性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有510mm的间隙，以防损伤桩顶。,2、打桩开始时，锤的落距应较小，待桩入土至一定深度且稳定后，再按要求的落距锤击。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用柴油锤时，应使锤跳动正常。在打桩过程中，遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理。,3、如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中时，桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖,4、多节桩的接桩，可用焊接或法兰锚接。目前焊接接桩应用最多。接桩的预埋铁件表面应清洁，上、下节桩之间如有间隙应用铁片填实
11、焊牢，焊接时焊缝应连续饱满，并采取措施减少焊接变形。接桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于10mm，节点弯曲矢高不得大于1桩长。打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验收。,锤击打桩过程：,打桩的质量控制 桩的偏差、最后贯入度与沉桩标高，桩顶、桩身是否打坏以及对周围环境有无造成严重危害。,偏差桩的垂直偏差、平面位置贯入度桩尖坚硬土层的端承型桩，以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。如贯入度已达到而桩尖标高未达到时，应继续锤击3阵，每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值。桩尖位于软土层的摩擦型桩，应以桩尖设计标高控制为主，贯入度可作参考。最后贯入度：桩顶没有破坏；锤击没有偏心；
12、锤的落距符合规定；桩帽和弹性垫层正常；汽锤的蒸汽压力符合规定。桩体破坏：桩顶 桩身水平裂缝,2.1.3.静力压桩法 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。,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6000kN,压桩一般是分节压入，逐段接长。为此，桩需分节预制。当第一节桩压入土中，其上端距地面1m左右时将第二节桩接上，继续压入。对每一根桩的压入，各工序应连续。,2.1.3.3振动法沉桩 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，
13、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。,2.1.3.4水冲法沉桩（射水沉桩）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：在砂夹卵石层或坚硬土层中，一般以射水为主，以锤击或振动为辅；在粉质粘土或粘土中，为避免降低承载力，一般以锤击或振动为主，以射水为辅，并应适当控制射水时间和水量。,2.2灌注桩施工,直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔灌注桩和爆扩成孔的灌注桩等。适应各种地层的变化，无需接桩，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
14、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。,2.2灌注桩施工,学习要求：1.了解灌注桩的分类，各类灌注桩成孔的机械构造和原理；2.熟悉干作业成孔方法，灌注桩施工的一般方法；3.掌握泥浆护壁成孔灌注桩成孔工艺及特点；4.掌握护壁泥浆作用及泥浆循环原理；5.熟悉套管成孔灌注桩施工。,2.2灌注桩施工,灌注桩 在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，然后在孔内灌注混凝土而成。根据成孔方法的不同分为钻孔、挖孔、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩。,2.2灌注桩施工,2.2.1灌注桩成孔方法：1.干作业成孔灌注桩 适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的土质，勿需护壁可直接取土成孔。目前常用螺旋
15、钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的以及人工挖孔灌注桩。,螺旋钻机 利用动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土块沿螺旋叶片上升排出孔外。全叶片螺旋钻机成孔直径一般为300600mm，钻孔深度为820m。钻进速度应根据电流值变化及时调整。,图2-10 步履式螺旋钻机1上底盘；2下底盘；3回转滚轮；4行车滚轮；5钢丝滑轮；6回转轴；7行车油缸；8支盘,2、泥浆护壁成孔灌注桩 用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔，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。泥浆具有保护孔壁、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。,成孔机械
16、回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回转钻机应用最多,回转钻机成孔由动力装置带动钻机的回转装置转动，并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环。根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放条件、允许沉渣厚度等进行选择，但对孔深大于30m的端承型桩，宜采用反循环。,潜水钻机成孔旋转式钻孔机械，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。,图2-13 潜水钻机1钻头；2潜水钻机；3电缆；4护筒；5水管；6滚轮支点；7钻杆；8电
17、缆盘；9卷扬机；10控制箱,冲击钻成孔 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。,图2-14 冲击钻机1滑轮；2主杆；3拉索；4斜撑；5卷扬机；6垫木；7钻头,泥浆的作用 保护孔壁、防止坍孔的作用，同时在泥浆循环过程中还可携砂，并对钻头具有冷却润滑作用。泥浆的组成 由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等 一般可在现场制备，有些粘性土在钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，这种方法也称自造泥浆。护壁泥浆应达到一定的性能指标。,泥浆循环 正循环回
18、转钻机成孔的工艺如图2-16a所示。泥浆由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入沉淀池，经沉淀的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。沉淀的土渣用泥浆车运出排放。,反循环回转钻机成孔的工艺如图2-16b所示。泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。,图2-16 泥浆循环成孔工艺a）正循环；b）反循环1钻头；2泥浆循环方向；3沉淀池；4泥浆池；5泥浆泵；6砂石泵；7水龙头；8钻杆；9钻机回转装置,3.套管成
19、孔灌注桩利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有钢筋混凝土桩靴（又叫桩尖）或带有活瓣式桩靴的钢套管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋骨架。利用锤击沉桩设备沉管、拔管时，称为锤击沉管灌注桩；利用激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌注桩。,沉管灌注桩施工过程示意图。,图2-18 沉管灌注桩施工过程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置钢筋笼、灌注混凝土；e）拔管成桩1钢管；2桩靴；3桩,灌注桩钢筋笼与混凝土施工,桩长较长时钢筋笼要分段制作，为防止其变形，应设置加劲箍，放置在主筋的外侧。主筋一般不设弯钩，根据工艺要求所设弯钩不得向内伸露，以免放置导管
20、的提升。钢筋笼吊装时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，就位后应立即固定。水下混凝土必须具良好和易性，塌落度控制在180-220mm，水泥用量不少于360kg/m3;含砂率宜为40%-45%；并宜选用中粗砂；粗骨料的最大粒径应不大于40mm；为改善和易性并使之缓凝，宜加入外加剂。水下混凝土的配置强度应比设计强度提高一级。,灌注桩钢筋笼与混凝土施工,混凝土浇筑的导管壁厚不宜小于3mm，直径在200-250mm之间；制作偏差不大于2mm，底管长度不宜小于4m，接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头。导管提升时不得挂住钢筋笼，为此何以设置防护三角形加劲板或设置锥形法兰护罩；导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6-1.0Mpa。水下混凝土浇筑时，为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底距离宜为300-500mm，桩直径小于600mm时可适当加到导管底部至孔底距离；混凝土料斗中应有足够的储备量，混凝土灌注后能使导管一次埋入混凝土面下0.8m以上；混凝土浇筑中边灌注边提升导管但应保证导管口始终埋置在混凝土内，导管埋深宜为2-6m，严禁导管提出混凝土面。,
