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第2章桩基础工程第2章桩基础工程§2.1概述§2.2预制桩施工§2.3灌注桩施工§2.4承台施工本章小结§2.1概述一般多层建筑物当地基较好时多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，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，而且是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。§2.1概述一、桩基础构造与特点1.构造：由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。2.特点：承载力高、沉降量小而均匀，能承受竖向力、水平力、上拔力、振动力等，施工速度快、质量好。建筑桩基通常为低承台桩基础；而在桥梁、码头工程中常用高承台桩基础。§2.1概述二、桩基础的分类1.按桩身材料分类主要有混凝土桩及钢桩，也有采用木、组合材料的桩。2.桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩。§2.1概述二、桩基础的分类3.按施工方法分类：预制桩木桩混凝土桩钢桩锤击沉桩静力压桩振动沉桩水冲沉桩灌注桩干作业成孔人工挖孔螺旋钻钻孔洛阳铲成孔爆扩桩泥浆护壁成孔回转钻机成孔潜水钻机成孔套管成孔锤击成孔振动锤成孔§2.2预制桩施工2.2.1混凝土预制桩一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放二、沉桩施工2.2.2钢桩一、钢桩的制作、运输和堆放二、沉桩与接桩2.2.1混凝土预制桩常用的两种桩型：混凝土实心方桩预应力混凝土空心管桩2.2.1混凝土预制桩一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放1.砼预制桩的制作混凝土预制方桩多数是在打桩现场或附近就地预制，较短的桩亦可在预制厂生产；预应力管桩则均在工厂生产。一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放1.砼预制桩的制作（1）截面：混凝土方桩的截面边长多为250~550mm；应力管桩直径一般300~800mm，常用的为400~600mm。（2）长度：单根桩或多节桩的单节长度，应根据桩架高度、制作条件、场地、运输和装卸能力等确定。如在工厂制作，长度不宜超过12m；如在现场预制，长度不宜超过30m。一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放1.砼预制桩的制作（3）混凝土强度等级不宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20）。（４）桩身配筋锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%，压入桩不宜小于0.4%；桩的纵向钢筋直径宜不小于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。一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放1.砼预制桩的制作方桩的叠浇法制作（1）重叠层数：取决于地面允许荷载和施工条件，一般不宜超过4层。（2）场地要求：场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。（3）隔离剂：桩与桩间应做好隔离层，桩与邻桩、底模间的接触面不得发生粘结。（4）浇筑时间：上层桩或邻桩的浇筑，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%后方可进行。一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放1.砼预制桩的制作钢筋混凝土预制桩制作－钢筋、模板施工（预制厂制作）一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放1.砼预制桩的制作钢筋混凝土预制桩制作－混凝土浇筑（工地现场制作）一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放1.砼预制桩的制作砼管桩：先张法工艺离心法生产（1）砼强度：预应力砼管桩（PC）C60；预应力高强砼管桩（PHC）C80；（2）截面：外径300~1000mm，壁厚60~110mm；桩底可设桩尖封闭，亦可为开口形式；（3）配筋：沿周身均匀配置，桩身最小配筋率不小于0.4%，且预应力钢筋数量不少于6根；（4）桩长：可接桩，接头不宜超过4个。一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放2.起吊与运输（1）砼强度要求：当桩的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。（2）合理吊点：（正负弯矩值相等则均小）一点起吊两点起吊三点起吊+M－M0.707L0.293La)0.207L0.568L0.207Lb)c)0.145L0.355L0.145L0.355Ll宜采用随打随运，减少二次搬运一、砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放3.堆放（1）堆放桩的地面必须平整、坚实；（2）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；（3）堆放层数不宜超过4层；（4）不同规格的桩，应分别堆放。二、沉桩施工沉桩方法：锤击法、静力压桩法、振动法、水冲法等。锤击法：是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。二、沉桩施工静力压桩法：静力压桩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(800～1500kN)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；二、沉桩施工静力压桩法：具有无噪声、无振动优点，常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工，且广泛应用于闹市中心建筑较密集的地区。二、沉桩施工振动法：以振动桩机带桩振动，减少土与桩间摩阻；沉桩和拔桩都较快；特别适应于适砂土。水冲法：利用高压射水（桩侧或桩内）冲击桩尖附近土层，冲孔下沉，边冲边打桩，留最后1～2m打入或振入；适应坚硬土、砂石层；常作为锤击沉桩的辅助方法。二、沉桩施工1.锤击法施工2.静力压桩3.打桩的公害1.锤击法施工锤击沉桩（1）打桩机械（2）打桩前的准备工作（3）打桩顺序（4）打桩方法要点（5）打桩的质量控制（6）常见事故的分析、处理（1）打桩机械（桩锤、桩架、动力装置）1）桩锤对桩施加冲击，将桩打入土中的主要工具。①桩锤的种类锤型锤击动力适用性优缺点优点缺点落锤重力小型桩工程构造简单、使用方便效率低、桩身易损失柴油锤燃油爆炸能量适用面广、可用于大型混凝土桩和钢管桩等结构简单、使用方便；不需从外部供应能源过软的土中会使工作循环中断；污染大蒸汽锤蒸汽动力适用面广冲击力较大；无污染需配备锅炉设备；液压锤液压作用适合水下打桩能获得较大的贯入度构造复杂、造价高（1）打桩机械（桩锤、桩架、动力装置）1）桩锤①桩锤种类②桩锤的选择用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，应采用“重锤轻击”。如采用轻锤重击，锤击功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、密集程度、单桩竖向承载力等进行选择，如能进行锤击应力计算则更为科学。（1）打桩机械（桩锤、桩架、动力装置）2）桩架桩架的作用是悬吊桩锤，并为桩锤导向，它还能起吊桩并可在小范围内移动桩位。桩架的高度是选择桩架时需考虑的一个重要问题。桩架的高度=桩长+滑轮组高度+桩锤高度+桩帽高度+起锤移位高度（取1~2m）（1）打桩机械（桩锤、桩架、动力装置）2）桩架①多能桩架多能桩架的机动性和适应性很大，水平方向可作360°回转，立柱可前后倾斜，可在轨道上行走，但其机构较庞大。（1）打桩机械（桩锤、桩架、动力装置）2）桩架②履带式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。其性能灵活，移动方便，可适应各种预制桩施工，目前应用最多。156234（2）打桩前的准备工作①处理障碍物；②平整场地；③抄平放线；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。④铺设水电管网；⑤沉桩设备的进场，安装及桩的供应。（3）打桩顺序打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，以及周围环境。桩入土深度不一，导致不均匀沉降；难打易碎；邻桩移位倾斜。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。（3）打桩顺序1）避免挤土影响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。根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：1)当桩中心距4倍桩径时，①自中间向四周环绕或放射打；②由中心向两侧对称打；③分段对称打；2)当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打：宜逐排改变方向，避免朝同一个方向挤土；必要时间隔跳打。（3）打桩顺序2）减小后施工的桩对先施工的桩根据设计标高，宜先深后浅；根据桩的规格，先大后小、先长后短。3）减小打桩对周围环境的影响当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打。（4）打桩方法要点工艺顺序：设置标尺→桩架就位→吊桩就位→扣桩帽、落锤、脱吊钩→低锤轻打→正式打（接桩，截桩，静、动载试验，承台施工）。（4）打桩方法要点1）控制入土时的垂直度插入土中的垂直度偏差不得超过0.5%，桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。2）桩头保护在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有5~10mm的间隙，以防损伤桩顶。（4）打桩方法要点3）打桩开始时锤的落距应较小，桩入土稳定后，再按要求打桩，最大落距不宜大于1m；在打桩过程中，遇有贯入度剧变、或其他异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理；如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中时，打桩完成后桩孔应及时回填或加盖。（4）打桩方法要点4）接桩混凝土桩的接桩可用焊接、法兰接以及硫磺胶泥锚接三种方法；钢桩一般均用焊接法。打入预制桩电焊接桩（4）打桩方法要点5）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承台一起浇筑接长桩身。6）施工记录打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验收。（5）打桩的质量控制1）垂直度控制桩的垂直偏差应控制在1%之内；2）平面位置的允许偏差基础形式允许偏差单排或双排桩的条形桩基垂直于条形桩基纵轴线方向100mm+0.01H平行于条形桩基纵轴线方向150mm+0.01H承台桩数为1~3根100mm桩数为4~16根1/3桩径或1/3边长桩数大于16根最外边的桩1/3桩径或1/3边长中间桩1/2桩径或1/2边长（5）打桩的质量控制3）贯入度与标高控制端承型桩：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；摩擦型桩：以桩尖设计标高控制为主，贯入度可作参考。（6）打桩中常见事故的分析、处理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。（6）打桩中常见事故的分析、处理1)桩顶、桩身被打坏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。（6）打桩中常见事故的分析、处理2）打歪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。3）桩锤回跃、桩身回弹①选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；②桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。（6）打桩中常见事故的分析、处理4