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1第二章桩基础工程通过本章的学习，应掌握混凝土预制桩的制作方法及质量要求，掌握正确的沉桩顺序，了解选择桩锤与桩架的方法，了解锤击沉桩与静力压桩的特点与适用范围，掌握锤击沉桩的方法及质量要求，了解静力压桩的特点、压桩和接桩方法，了解沉桩对周围环境的影响及预防措施。了解不同类型混凝土灌注桩施工工艺过程及适用范围，掌握泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺及质量要求，了解施工中常见的问题及处理方法，掌握沉管灌注桩施工方法，了解沉管灌注桩施工中常见的问题及处理方法，了解人工挖孔桩的施工工艺。精品资料网www.cnshu.cn2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。精品资料网www.cnshu.cn3分类按承载性质分(如图）摩擦桩摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受。端承型摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受。端承桩端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受。摩擦型端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。精品资料网www.cnshu.cn4(a)端承桩(b)摩擦桩精品资料网www.cnshu.cn5按桩的使用功能分：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷载桩、复合受荷载桩。按桩身材料分：混凝土桩、钢桩、组合材料桩。按成桩方法分：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩。按桩制作工艺分：预制桩和现场灌注桩。精品资料网www.cnshu.cn6第一节预制桩施工特点：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。种类：一般有混凝土预制桩和钢桩。施工过程：制作起吊、运输堆放沉桩精品资料网www.cnshu.cn7一、预制桩的制作1．混凝土预制桩的制作预制桩在制作时，桩内应设纵向钢筋或预应力筋(或丝)和横向钢筋(或箍)，以便承受桩在运输、起吊和下沉时产生的弯曲应力和冲击力。预制时应保证钢筋位置正确，纵向主筋长度不够时，应采用对焊。同一钢筋的两个接头距离应大于30倍主筋直径，但不小于500mm，主筋接头在同一截面内的数量不应超过50％。桩身混凝土强度不应小于C30，混凝土的粗骨料应用粒径为5～40mm碎石或碎卵石，桩混凝土应用搅拌机拌制、机械振捣，由桩顶向桩尖连续浇筑一次完成。养护时间不得少于7d。精品资料网www.cnshu.cn8现场预制桩多采用叠浇法间隔制作，预制场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。桩与桩之间应涂刷隔离剂，以保证桩起吊时不互相粘结。桩的叠浇层数，应根据地面允许荷载和施工条件确定，但不宜超过四层。上层桩或邻桩的浇筑，须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度等级的30％后方可进行。精品资料网www.cnshu.cn9二、预制桩的起吊、运输1．起吊预制桩达到设计强度等级的70％后方可起吊，起吊时应用吊索按设计规定的吊点位置进行吊运。如无吊环且设计又未作规定时，吊点的位置应满足起吊弯矩最小的原则，如下页图所示。钢丝绳与桩之间应加衬垫，以免损坏棱角。起吊时应平稳提升，避免摇晃、撞击和振动。精品资料网www.cnshu.cn10(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精品资料网www.cnshu.cn112．运输打桩前，需将桩从预制厂(场)运至施工现场堆放或直接运至桩架前，达到设计强度的100％后才可以运输和沉桩。一般情况下，应根据打桩顺序和速度随打随运，可以避免二次搬运。运到施工现场的桩或在施工现场预制的桩，应有质量合格证，并按规定进行检查编号。如要长距离运输，可采用平板拖车、轻轨平台运输车(下页图)等。长桩搬运时，桩下要设置活动支座。经过搬运的桩，还应进行质量复查。精品资料网www.cnshu.cn12用平台车运桩1－铁轨；2－平台车；3－桩精品资料网www.cnshu.cn13三、堆放桩堆放时，场地必须平整、坚实，桩按规格、桩号分类分层叠置，堆放层数不宜超过四层，支承点应设在吊点处，各垫木应在同一垂直线上，最下层垫木适当加宽。精品资料网www.cnshu.cn14四、预制桩沉桩（一）锤击法1．打桩前的准备工作在打桩施工前，必须做好地基勘测与环境调查工作、编制预制桩沉桩的施工组织设计、清除施工现场障碍物、施工现场的场地平整以及施工现场的定位放线等准备工作。精品资料网www.cnshu.cn15合理确定打桩顺序。由于打桩对土体的挤密作用，使先打的桩因受水平推挤而造成偏移和变位，或被垂直挤拔造成浮桩，而后打入的桩因土体挤密，难以达到设计标高或入土深度，或造成土体隆起和挤压，截桩过大。因此，进行群桩打入施工时，为了保证打桩工程质量，防止周围建筑物受土体挤压的影响，打桩前应根据桩的密集程度、桩的规格、长短和桩架的移动方便等因素来正确选择打桩顺序。精品资料网www.cnshu.cn16当桩较密集时(桩中心距小于或等于4倍桩边长或桩径)，应由中间向两侧对称施打或由中间向四周施打。自中部向四周打设由中间向两侧打设精品资料网www.cnshu.cn17当桩较稀疏时(桩中心距大于4倍桩边长或桩径)，可采用上述两种打桩顺序，也可采用由一侧向另一侧单一方向施打的方式(即逐排打设)，或由两侧同时向中间施打。逐排打设从两侧向中间打设精品资料网www.cnshu.cn18当桩规格、埋深、长度不同时，宜按先大后小、先深后浅、先长后短的方式进行施打。当一侧毗邻建筑物时，应从毗邻建筑物一侧向另一侧施打。精品资料网www.cnshu.cn192．预制桩的打设（1）锤击沉桩：打桩设备主要有桩锤、桩架以及动力装置三部分。桩锤：桩锤是对桩施加冲击力，把桩沉入土中的主要机具。桩锤有落锤、汽锤(单动和双动)、柴油锤、液压锤和振动锤等。桩架：桩架的主要作用是在沉桩过程中保持桩的正确位置和在打桩过程中引导锤、桩的方向并保证桩锤按所要求的方向冲击桩体。精品资料网www.cnshu.cn20动力装置：动力装置的配置取决于所选用的桩锤。当选用蒸汽锤时，则需配备蒸汽锅炉和卷扬机。桩锤和桩架的选用桩锤的类型选择应根据施工现场情况、机具设备条件及工作方式和工作效率等条件来选择。桩锤类型选定后，还要确定桩锤的质量。精品资料网www.cnshu.cn21桩架在选择时应考虑下列因素：桩的材料、材质和截面形状、尺寸；施工场地条件、作业环境和空间；选定的锤型、锤质量和尺寸；施工进度要求等。桩架的高度H应满足：H≥h1+h2+h3+h4式中：h1—桩长；h2—滑车组高度；h3—桩锤高度；h4—起锤所需的工作富余高度(1～2m)。精品资料网www.cnshu.cn22打桩工艺：打桩工艺包括：吊装就位，打桩，接桩。吊装就位：按既定的打桩顺序，先将桩架移动至设计所定的桩位处并用缆风绳等稳定，然后将桩运至桩架下，用桩架上的滑轮组，由卷扬机将桩提升为直立状态。对准桩位中心，缓缓放下插入土中。桩插入时垂直度偏差不得超过0.5％。桩就位后，在桩顶安上桩帽，然后放下桩锤轻轻压住桩帽。桩锤、桩帽和桩身中心线应在同一垂直线上。精品资料网www.cnshu.cn23在桩的自重和锤重的压力下，桩便会沉入一定深度，等桩下沉达到稳定状态后，再一次检查其平面位置和垂直度，校正符合要求后，即可进行打桩。为了防止击碎桩顶，应在混凝土桩的桩顶和桩帽之间、桩锤与桩帽之间放上硬木、麻袋等弹性衬垫作缓冲层。打桩：打桩开始时，应先采用小落距(0.5～0.8m)轻击桩顶，使桩正常沉入土中1～2m后，检查桩身垂直度以及桩尖偏移，当符合要求后，再逐渐增大至规定落距，直至将桩沉到设计要求的深度。精品资料网www.cnshu.cn24接桩：当设计的桩较长，但由于打桩机高度有限或预制、运输等因素，只能采用分段预制、分段打入的方法，需在打桩现场的打入过程中将桩接长。接长预制钢筋混凝土桩的方法有焊接法、法兰盘连接法和浆锚法三种。质量要求打桩的质量主要是看能否满足贯入度或设计标高的要求以及打入后桩的偏差是否在规定的范围内。精品资料网www.cnshu.cn25质量控制的原则是：①桩尖位于坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的沙土或风化岩等持力层时，以贯入度控制为主，以桩尖进入持力层的深度或桩尖标高作为参考；②贯入度已达到要求而桩尖标高未达到要求时，应继续锤击三阵，其每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值；③桩尖位于其他软土层时，以桩尖设计标高为主，贯入度作为参考；④打桩时，如控制指标已符合要求，而其他指标与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理；⑤贯入度应通过试桩确定，或做打桩试验与有关单位确定。精品资料网www.cnshu.cn26打沉中常见事故的分析、处理桩顶、桩身被打坏原因：①桩顶受到冲击产生很高的局部应力；②桩身混凝土保护层太厚，直接受冲击的是素混凝土；③桩帽垫层材料选用不合适，或已被打坏；④桩顶面和桩的轴线不垂直，桩处于偏心受力状态；⑤过打－－硬土层，最后贯入度太小，锤的落距过大；⑥桩身混凝土强度不够。精品资料网www.cnshu.cn27打歪原因：①制作：桩顶不平，桩身混凝土凸肚，桩尖偏心，接桩不正；②地质：有障碍物在土中；③操作：初入土时歪斜，未纠正即施打。打不下原因：①桩身被打坏；②遇上钢渣、孤石、硬土层等；③隔期打（停歇）。精品资料网www.cnshu.cn28一桩打下，邻桩上升原因：在软土中，当布桩较密，打桩顺序又欠合理时，发生一桩打下，将造成邻桩上升，或将邻桩拉断，或引起周围土坡开裂，建筑物裂缝。精品资料网www.cnshu.cn29（二）静力压桩法1.特点及原理原理：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的压入过程中，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。精品资料网www.cnshu.cn30特点：（1）静力压桩，免去锤击应力，只需要满足吊桩弯矩、压桩和使用期间的受力要求，因此，其截面尺寸、混凝土强度等级及配筋量都可以减少，可节省钢材、混凝土量和降低施工成本。（2）使用静力压桩无噪音、无振动，对周围环境的干扰和影响较小，特别适用于对噪音、振动有特殊要求的区域施工，如扩建工程、市区内基础工程，精密仪器车间的扩建、改建工程。精品资料网www.cnshu.cn31（3）静力压桩，桩顶不会承受锤击应力，可以避免桩顶破碎和桩身开裂，同时，压入桩所引起的桩周围土体隆起和水平位移比沉桩小得多，因而对土体结构的破坏程度和破坏范围要比锤击沉桩小，可以确保施工质量，提高施工速度。（4）由于静力压桩的摩阻力与桩的承载力有线性关系，因此，不需要做试验试桩便可得出单桩承载力。精品资料网www.cnshu.cn32第二节灌注桩施工灌注桩：就是直接在桩位上钻孔或冲孔，然后灌注混凝土或钢筋混凝土而成。优点：施工方便，节约材料，可降低成本1/3，无振动，无挤土，噪音小，能用于地质土层变化较复杂的情况。缺点：操作要求较严，易发生颈缩、断裂现象，技术间歇时间较长，不能立即承受荷载，冬季施工困难较多。精品资料网www.cnshu.cn33灌注桩施工方法：①干作业成孔灌注桩；②泥浆护壁成孔灌注桩；③沉管灌注桩；④爆扩成孔灌注桩；⑤端夯扩沉管灌注桩；⑥钻孔压浆成桩等精品资料网www.cnshu.cn34一、泥浆护壁成孔灌注桩是用泥浆保护孔壁、防止塌孔、排出土渣而成孔，也称湿作业成孔灌注桩。1.施工设备成孔机械有潜水钻机、冲击式钻机、冲抓锥等。在此主要介绍潜水钻机。潜水钻机是将电机、变速机构与底部钻头结合成一密封的专用钻孔机械，如下页图。精品资料网www.cnshu.cn35这种机械体积小、质量轻、携带方便，桩架轻便、移动灵活，钻进速度快(0.3～2.0m/min)，钻机噪音小，钻孔效率高。精品资料网www.cnshu.cn362.施工方法用流程图表示泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺为：测定桩位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