第二章 桩基础工程

1. 第二章 桩基础工程

2. 2.1 概述 • 桩基础是一种常用的深基础形式，它由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。 • 1、分类 • （1）、按桩身材料分，主要有混凝土桩，钢桩、也有采用木或组合材料的桩。 • （2）、按使用功能分，有竖向抗压桩、竖向抗拔装、水平受荷桩、复合受荷桩。 • （3）、按承载性状分，有摩擦型桩和端承型桩。

3. （4）、按桩径大小分，有直径小于250mm的小桩，直径在250~800mm的中等直径桩，直径大于800mm的大直径桩。（4）、按桩径大小分，有直径小于250mm的小桩，直径在250~800mm的中等直径桩，直径大于800mm的大直径桩。 • （5）、按施工方法分，有预制桩和灌注桩两类。 • （6）、按成桩时挤土状况分，有非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩。

4. 2.2 预制桩工程 • 预制桩主要有混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢管或型钢的刚桩等。 • 2.2.1 混凝土预制桩 • 1.混凝土预制桩的制作 • 混凝土方桩的截面边长多250~550mm ，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。桩的接头不宜超过两个。混凝土强度等级不宜低于C30。

5. 混凝土管桩是以离心法在工厂生产的，通常都施加预应力，直径多为400~600mm，壁厚80~100mm，每节长度8~10m，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。混凝土管桩是以离心法在工厂生产的，通常都施加预应力，直径多为400~600mm，壁厚80~100mm，每节长度8~10m，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.预制桩的起吊、运输和堆放 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

7. 预制桩的运输 • 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 。 • 钢桩在运输中应设保护圈，防止桩体撞击而造成桩端和桩体损坏或弯曲。

8. 预制桩的堆放 • 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。 • 3.混凝土预制桩的沉桩 • 锤击法 • 静力压桩 • 振动法沉桩 • 水冲法沉桩（射水沉桩）

9. 锤击法施工设备 • 1）桩锤 ： 落锤  柴油锤  蒸汽锤 液压锤 • （2）桩架： 多能桩架 履带式桩架

10. 桩锤的选择 • 落锤 : 适用于小直径桩,软土层 • 柴油锤  :可以用于大型混凝土桩和钢管桩等。 蒸汽锤  :适宜打各种桩，也可在水下打桩并用于拔桩 • 液压锤  :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。

11. 多能桩架 • 由立柱、斜撑、回转工作台、底盘、及传动机构组 • 可适应各种预制桩，也可用于灌注桩施工

12. 履带式桩架 • 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。

13. 打桩顺序 • a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行

14. 打桩方法 • 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。 • 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。

15. 打桩的质量控制 • 打桩的质量检查包括桩的偏差、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。 • 对于桩尖位于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 。

16. 打桩公害防治 • 打桩时，引起桩区及附近地区的土体隆起和水平位移虽然不属打桩本身的质量问题，但由于邻桩相互挤压导致桩位偏移，会影响整个工程质量。如在已有建筑群中施工，打桩还会引起临近已有地下管线、地面交通道路和建筑物的损坏和不安全。为此，在邻近建筑物（构筑物）打桩时，应采取适当的措施，如挖防振沟、砂井排水（或塑料排水板排水）、预钻孔取土打桩、采取合理打桩顺序、控制打桩速度等。

17. 静力压桩 • 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。 • 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2m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。 • 如初压时桩身发生较大移位、倾斜；压入过程中桩身突然下沉或倾斜；桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。

18. 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，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。

19. 水冲法沉桩 • 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。下沉空心桩，一般用单管内射水。当下沉较深或土层较密实，可用锤击或振动，配合射水；下沉实心桩，将射水管对称地装在桩的两侧，并能沿着桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。必须注意，不论采取任何射水施工方法，在沉入最后阶段1~1.5m至设计标高时，应停止射水，用锤击或振动沉入至设计深度，以保证桩的承载力。

20. 2.3 灌注桩 施工 • 灌注桩是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。根据成孔工艺不同，分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔的灌注桩和爆扩成孔的灌注桩等。灌注桩施工工艺近年来发展很快，还出现夯扩沉管灌注桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺。灌注桩能适应各种地层的变化，无需接桩，施工时无振动、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。

21. 2.3.1 灌注桩成孔方法 • 1、干作业成孔 • 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。目前常用螺旋钻机成孔，孔直径一般为300~600mm，钻孔深度为8~20m。 • 亦有用洛阳铲成孔的。

22. 2.泥浆护壁成孔 • 泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔。 • 泥浆的作用 • 泥浆具保护孔壁、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。 • 泥浆护壁成孔可用多种形式的钻机钻进成孔。在钻孔过程中，为防止孔壁坍塌，在孔内注入高塑性粘土或膨润土和水拌合的泥浆，也可利用钻削下来的粘性土与水混合自造泥浆保护孔壁。同时这种护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆。当钻孔达到规定深度后，进行孔底清渣，然后安放钢筋笼，在泥浆下灌注混凝土而成桩。

23. 泥浆的组成 • 护壁泥浆是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 • 护壁泥浆一般可在现场制备，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

24. 钻孔灌注桩-护筒埋设

25. 钻孔灌注桩-钻进施工

26. 钻孔灌注桩 -混凝土浇筑

27. 3.套管成孔 • 套管成孔灌注桩是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。

28. 锤击沉管 • 用桩架吊起钢套管，关闭活瓣或对准预先设在桩位处的预制混凝土桩靴，套入桩靴。套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳，以防止地下水渗入管内 。拔管要均匀，不宜拔管过高。拔管时应保持连续密锤低击不停。控制拔出速度，对一般土层，以不大于1m/min为宜；在软弱土层及软硬土层交界处，应控制在0.8m/min以内。桩锤冲击频 • 为了提高桩的质量和承载能力，常采用复打扩大灌注桩。 锤击灌注桩宜用于一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基。

29. （2）、振动沉管 • 沉管时，必须严格控制最后的贯入速度 • 振动灌注桩可采用单打法、反插法或复打法施工。 • 单打施工时，在沉入土中的套管内灌满混凝土，开动激振器，振动5~10s，开始拔管，边振边拔。每拔0.5~1m，停拔振动5~10s，如此反复，直到套管全部拔出。在一般土层内拔管速度宜为1.2~1.5m/min，在较软弱土层中，不得大于0.8m/min。 • 反插法施工时，在套管内灌满混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.5~1.0m，向下反插深度0.3~0.5m。如此反复进行并始终保持振动，直至套管全部拔出地面。反插法能使桩的截面增大，从而提高桩的承载能力，宜在较差的软土地基上应用。 • 复打法要求与锤击灌注桩相同。 • 振动灌注桩的适用范围除与锤击灌注桩相同外，并适用于稍密及中密的碎石土地基。  

30. 沉管桩常出现的质量问题： • 1.灌注桩混凝土中部有空隔层或泥水层、桩身不连续：是由于钢管的管径较小，混凝土骨料粒径过大，和易性差，拔管速度过快造成。预防措施，应严格控制混凝土的坍落度不小于5cm～7cm，骨料粒径不超过3cm，拔管速度不大于2m/min，拔管时应密振慢拔。 • 2.缩颈：是指桩身某处桩径缩减，小于设计断面。产生的原因是在含水率很高的软土层中沉管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土，造成缩颈。因此施工时应严格控制拔管速度，并使桩管内保持不少于2m高的混凝土，以保证有足够的扩散压力，使混凝土出管压力扩散正常。 • 3.断桩：主要是桩中心距过近，打邻近桩时受挤压；或因混凝土终凝不久就受振动和外力作用所造成。故施工时为消除临近沉桩的相互影响，避免引起土体竖向或横向位移，最好控制桩的中心距不小于4倍桩的直径。如不能满足时，则应采用跳打法或相隔一定技术间歇时间后再打邻近的桩。 • 4.吊脚桩：是指桩底部混凝土隔空或混进泥砂而形成松软层。其形成的原因是预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤入桩管。

31. 2.4 承台施工 • 桩基承台施工一般应按先深后浅的顺序。