第二章桩基础工程

第二章桩基础工程 • 深基础的类型 • 桩基础（深基础中应用最多） • 墩基础 • 地下连续墙 • 沉井基础 • 沉箱基础

第一节概述 一、桩的作用 1、作为基础使用若干根桩承台（承台梁）组成 2、起护壁作用（a）端承桩；（b）摩擦桩； 1－桩；2－承台；3－上部结构图2－1 桩基础

二、桩的分类 1、按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土等 2、按横向截面分：方、圆、多边、三角、十字 3、按竖向荷载方向分：抗压（较多）、抗拔 4、按受力性质分：摩擦桩、端承桩、抗拔（浮）桩 5、按制作（施工）方法分：预制桩、灌注桩

第二节混凝土预制桩施工 预制钢筋混凝土桩类型实心桩：一般为方形断面，截面尺寸200mm × 200mm～ 500mm × 500mm。空心桩：一般为预应力管桩，离心成型，直径400～ 500，壁厚80～100。

图2-2预应力管桩 图2-3实心方桩

一、运输与堆放 1、桩的预制管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作。桩的长度主要取决于运输条件及桩架高度，一般不超过30m。如桩长超过30m，可将桩分成几段预制，在打桩过程中接桩。

制作要点： • 叠制≯4层，上下隔离，下层强度达30％再制上层 • 钢筋接长用对焊，接头错开，桩尖用钢制。 • 混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护，养护时间不少于7d，所用混凝土强度等级不宜低于C30。 • 预应力管桩离心成型，节长8～10m，所用混凝土强度等级不宜低于C60 。

2、桩的接头形式 角钢帮焊接头、钢板对焊接头、钢法兰盘焊接头、硫磺胶泥浆锚接头。 3、起吊、运输－－防止损坏 (1)混凝土强度：起吊移位――≮70％设计强度运输、起吊就位――≮100％设计强度 (2)合理吊点：正负弯矩值相等则均小，见图2－4。 (3)吊、运平稳，避免损坏：运输过程中支点应与吊点位置一致，且随打随运，避免二次搬运。

4、堆放（见图2－4） • 高度不超过四层。 • 地面坚实、平整，垫长枕木。 • 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，最下层垫木应适当加宽。堆放层数不宜超过4层。 • 不同规格的桩应分开堆放。

(a)、(b)1个吊点 (c)2个吊点、(d)3个吊点 (e)4个吊点、(f)预制桩堆放图2-4预制桩吊点位置及堆放

二、锤击法沉桩的机械设备 锤击法沉桩也称打入法，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。桩锤——对桩施加动力桩架——支持桩身和桩锤，打桩过程中引导桩的导向动力装置 ——施加动力的装置，包括起动桩锤用的动力设施，如卷扬机、锅炉、空气压缩机

（一）、桩锤 1、桩锤种类 ⑴落锤：利用卷扬机提升，以脱钩装置或松开卷扬机刹车使其坠落到桩头上，逐渐将桩打入土中。落锤重量为1~5KN，适用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩。 ⑵单动汽锤：动力源为蒸汽或压缩空气。上升耗能、自重下降，重2.5～13.5t，锤击次数60～80次/分；适用于各种桩。

⑶双动汽锤：双向耗能，效率高，0.7～1.13t； 锤击次数100～120次/分；可打可拔；但移动困难；适用于各种桩。 ⑷ 柴油桩锤：桩锤实际是一台单缸二冲程柴油发动机，不需另带动力设备，但污染大，噪音大；除过硬，过软地基外可打各种桩；根据冲击部分的不同分为导杆式、筒式两类。 ⑸ 液压锤：是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱，令其往返实现夯击作用，将桩沉入土中；低噪声、无污染、频率高，贯入度大。

2、桩锤选择的原则 ⑴ 类型选择：根据现场情况、机具设备条件及工作效率确定。 ⑵ 锤重选择：应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等选用。用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，力求采用 “ 重锤轻击 ” 。如采用轻锤重击，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。

支撑锤桩 吊桩就位打桩导向作用滚管式桩架轨道式桩架步履式桩架履带式桩架类型(常用) （二）、桩架悬挂打桩锤、起吊预制桩具备三种功能给打桩锤导向能行走、转向

图2-5 步履式桩架 图2-6 轨道式桩架图2-7 履带式桩架

（三）振动沉桩机 图2-8 振动沉桩机其主要装置为振动器，利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动而沉入地层。作业时，桩与周围土壤产生振动，使桩面的摩擦阻力减小，桩杆由于自重克服桩面及桩尖的阻力而穿破地层下沉，还可以利用共振原理，加强沉桩效果。图2-9 振动锤

优点： 噪音小，不产生废气，沉桩速度快，施工简便，操作安全，结构简单、铺助设备少、重量轻、体积小、对桩头的作用力均匀而使桩头不易损坏等特点，还可以用来拔桩。缺点：适于砂质粘土、砂土、软土地区施工，不宜用于砾石和密实的粘土层。如用于砂砾石和粘土层中，需配以水冲法辅助施工。

（四）静力压桩机 静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机的牵引传到桩顶，将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。特点：噪声低、振动小、无污染，适合在城市中施工。与冲击式施工方式比较，桩身不受冲击应力，损坏可能性小，施工质量好，效率高。不用试桩可以得出单桩承载力。适用于软弱土地基和压垂直桩，压斜桩困难。

动画演示 图2-10 静力压桩机

活动压梁 桩架导向笼油压表桩帽加压钢丝绳滑轮组上段桩卷扬机加压重物操作平台底盘轨道导笼口上段桩锚筋下段桩图2-11 静力压桩机构造原理图

1－1 图2-12 全液压式静力压桩机压桩示意图

三、打桩施工工艺 （一）、打桩前的准备工作（1）清除障碍物打桩前，认真处理高空、地上和地下障碍物，对现场周围（一般10米以内）的建筑物作全面检查，如有危房或危险构筑物，预以加固；（2）平整场地平整、压实场地，设置排水沟；（3）定位放线放轴线、定桩位、设置水准点（≮2个）；（4）料具进场；（5）进行打桩试验 ≮2根，检验工艺、设备是否符合要求。

（二）、确定打桩顺序 （a）逐段打设；（b）自中部向四周打设；（c）分段打设（可同时施工）图2-13 打桩顺序

打桩时应避免：桩入土深度不一，导致不均匀沉降；打桩时应避免：桩入土深度不一，导致不均匀沉降； • 桩难打易碎；邻桩移位倾斜。根据地形、土质、桩布置的密度决定，若桩的中心范围小于四倍的桩径或边长，应选择合理的打桩顺序。 1、当桩中心距<4倍桩径时，可：①自中部向四周环绕或放射打；（图（b）） ②分段对称打；（图（c）） 2、当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打； 3、当桩的规格不同时，先大后小，先长后短； 4、当桩尖设计标高不同时，先深后浅。

（三）、打桩方法 工艺顺序：设置标尺→桩架就位→吊桩→扣桩帽、落锤、脱吊钩→低锤轻打→正式打（重锤低击） →接桩（长桩时需要）→送桩→（拔桩→截桩） 1、定锤吊桩桩锤就位，桩锤、桩帽和桩身应在同一直线上，尽量避免偏心。桩插入土中应校正其垂直度。桩在桩重和锤重作用下沉入土中一定深度而达到稳定后，应再校正一次垂直度。

2、打桩 打桩时应“重锤低击”、“低提重打”，开始打要用小落距（0.5～0.8m左右），入土一定深度（约1-2m）后再全落距击打。打桩过程中，如突然出现桩锤回弹，贯入度突增，锤击时桩弯曲、倾斜、颠动、桩顶破坏加剧等，则表明桩身可能已破坏。贯入度一般指最后贯入度，在正常条件下进行（桩顶没有破坏、锤击没有偏心、锤落距符合规定、桩帽与弹性桩垫正常），最后10击内桩的平均入土深度。

适用于各类土层 3、接桩及截桩头分节制作的长桩，分节打入，在现场接桩。一般砼预制桩接头不宜超过2个，预应力管桩接头不宜超过4个。应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中时接桩。接头的连接方法有三种：焊接法（见图a）法兰接桩法（见图b）浆锚法（硫磺胶泥，见图c）适用于软弱土层。

1 —下节桩； 2 —上节桩； 3 —桩帽； 4 —连接角钢；5 —连接法兰； 6 —预留锚筋孔； 7 —预埋锚接钢筋 a ）焊接； b ）法兰接； c ）硫磺胶泥锚接图2-14 桩接头的连接方法

截桩： 当桩顶露出地面影响后续桩施工时，应立即截桩头；而桩顶在地面以下或不影响后续桩施工时，可结合凿桩头进行。预制混凝土桩可用人工或风动工具来截除；混凝土管桩宜人工截除。

4、送桩 桩顶设计标高低于地表时，要将桩顶打入（或压入）至设计标高，这称为送桩。送桩一般采用工具式送桩器进行。设计要求送桩时，则送桩的中心线应与桩身吻合一致，才能进行送桩。若桩顶不平，可用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的桩孔应立即回填密实。

5、测量和记录 打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。图2-15 混凝土预制桩施工记录

桩停止锤击（俗称：“停锤”或“收锤”）控制原则：桩停止锤击（俗称：“停锤”或“收锤”）控制原则： 1、桩端位于一般土层时（摩擦桩），以控制桩端设计标高为主，贯入度作参考。 2、桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或风化岩等土层时，应以贯入度控制为主，桩端进入持力层深度或桩尖标高作参考。 3、若贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击 3阵，其每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值。

打入桩的桩位偏差 注：H为施工现场地面标高与设计桩顶标高的距离。

（四）桩及桩头处理 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。

四、预制桩施工注意事项 （1）在打桩过程中应经常检查打桩架的垂直度，如偏差超过1%，则需及时纠正，以免打斜。 (2)打桩入土的速度应均匀，锤击间歇的时间不要过长，土的固结作用而使桩难以下沉。（3）打桩时应观察桩锤回弹情况，如经常回弹较大，则说明锤太轻，不能使桩下沉，应及时更换。（4）随时注意贯入度变化情况，当贯入度骤减，桩锤有较大回弹时，表示桩尖遇到障碍，此时应减小桩锤落距，加快锤击。

如上述情况仍存在，则应停止锤击，查明原因进行处理。在打桩过程中，如突然出现桩锤回弹、贯入度突增、锤击时桩弯曲、倾斜、颤动、桩顶破坏加剧等情况，则表明桩身可能已经破坏。如上述情况仍存在，则应停止锤击，查明原因进行处理。在打桩过程中，如突然出现桩锤回弹、贯入度突增、锤击时桩弯曲、倾斜、颤动、桩顶破坏加剧等情况，则表明桩身可能已经破坏。（5）送桩打桩时，桩与送桩的纵轴线应在同一直线上。（6）对于打斜的桩，应将桩拔出，查明原因，排除障碍，用砂石填孔后重打。拔出有困难可在原位附近补打一根。

(7)打桩时振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用，施工过程中要有专人巡视检查，及时发现和处理有关问题。 (8)严禁非施工人员进入打桩现场；对桩机的正常运行、桩架的稳定经常进行检查，严格按操作规程进行施工，确保安全。

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