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1、第二章桩基础工程土第二章桩基础工程土木工程施工木工程施工1第1页，共56页，编辑于2022年，星期二概 述 当地基较好时一般建筑物或构筑物多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。如果地基土较弱，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，进行地基处理。如深部土层也软弱，或上部荷载较大，或对沉降有严格要求的建筑物、构筑物以及桥梁基础等，则往往需采用深基础。桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和承台组成。第二章第二章桩基础工程桩基础工程2第2页，共56页，编辑于2022年，星期二1.桩的类型 摩擦型桩 摩 擦 桩 端承摩擦桩 端承型桩 端 承 桩 摩擦端承桩 桩按承载性状分
2、类第二章第二章桩基础工程桩基础工程3第3页，共56页，编辑于2022年，星期二1.桩的类型 摩 擦 桩 在极限承载力下，桩顶荷载 由桩侧阻力承受；端承摩擦桩 在极限承载力下，桩顶荷载 主要由桩侧阻力承受；端 承 桩 在极限承载力下，桩顶荷载 由桩端阻力承受；摩擦端承桩在极限承载力下，桩顶荷载 主要由桩端阻力承受。第二章第二章桩基础工程桩基础工程4第4页，共56页，编辑于2022年，星期二预制桩 木 桩 混 凝 土 桩 混凝土方桩 预应力混凝土管桩 钢 桩 钢 管 桩 H 型 钢 桩 灌注桩 干作业成孔 人 工 挖 孔 螺旋钻钻孔 洛阳铲成孔 泥浆护壁成孔 回转钻机成孔 潜水钻机成孔 套 管 成
3、 孔 锤 击 成 孔 振动锤成孔 按桩的施工方法分类 2.桩按施工方法分类 第二章第二章桩基础工程桩基础工程5第5页，共56页，编辑于2022年，星期二 1混凝土预制桩 一 混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放 （一）制作 混凝土预制方桩多数是在施工现场预制，亦可在预制厂生产；混凝土预应力管桩则均在工厂生产。第二章第二章桩基础工程桩基础工程6第6页，共56页，编辑于2022年，星期二 1、截面：方桩的截面边长多为250550mm；管桩直径一般300800mm，常用的为400600mm、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、运输能力等确定。工厂制作不超过12m；现场预制不超
4、过 30m 、混凝土强度等级：不宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20）、桩身配筋：锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%；静压桩不宜小于 0.4%；桩顶一定范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片第二章第二章桩基础工程桩基础工程7第7页，共56页，编辑于2022年，星期二方桩的叠浇法制作为节省场地，现场预制方桩多用叠浇法制作。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。场地要求：场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。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。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。第二章
5、第二章桩基础工程桩基础工程8第8页，共56页，编辑于2022年，星期二钢筋混凝土预制桩制作钢筋、模板施工 （预制厂制作）第二章第二章桩基础工程桩基础工程9第9页，共56页，编辑于2022年，星期二钢筋混凝土预制桩制作混凝土浇筑 （现场制作）第二章第二章桩基础工程桩基础工程10第10页，共56页，编辑于2022年，星期二（二）桩的起吊与运输 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。起吊吊点：应符合设计要求，一般吊点的设置如图2-1所示。a）一点起吊；b）两点起吊；c）三点起吊图2-1 桩的合理吊点 第二章第二章桩基础工程桩基础工程11第11页，共56页，编辑于202
6、2年，星期二（三）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。第二章第二章桩基础工程桩基础工程12第12页，共56页，编辑于2022年，星期二 二.预制桩沉桩（一）锤击法施工 1打桩设备 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.打桩的公害第二章第二章桩基础工程桩基础工程13第13页，共56页，编辑于2022年，星期二.打桩设备 打桩设备打桩机 打桩机主要包括:桩锤、桩架和动力装置。第二章第二章桩基础工程桩基础工程14第14页，共56页，编辑于2022年，星期二锤 型
7、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、桩身易损失坏柴油锤 燃油爆炸能量 适用面广、特别适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 a桩 锤（）桩 锤 第二章第二章桩基础工程桩基础工程15第15页，共56页，编辑于2022年，星期二 b.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，锤击功能很大一部分被桩
8、身吸收，桩不易打入，且桩头容易打碎。锤重一般根据土质、桩的规格等进行选择，如能进行锤击应力计算则更为科学。第二章第二章桩基础工程桩基础工程16第16页，共56页，编辑于2022年，星期二（）桩 架a桩架的作用悬吊桩锤，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12m）第二章第二章桩基础工程桩基础工程17第17页，共56页，编辑于2022年，星期二b桩架的形式多能桩架 （图2-2）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
9、，可在轨道上行走，但其机构较庞大。图2-2 多能桩架 第二章第二章桩基础工程桩基础工程18第18页，共56页，编辑于2022年，星期二履带式桩架（图2-3）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。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 第二章第二章桩基础工程桩基础工程19第19页，共56页，编辑于2022年，星期二打桩施工（）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。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
10、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。打入预制桩第一节桩体第二章第二章桩基础工程桩基础工程20第20页，共56页，编辑于2022年，星期二（）打桩顺序 a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：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 图2-4 打桩顺序第二章第二章桩基础工程桩基础工程21第21页，共56页，编辑于2022年，星期二b减小后施工的桩对先施工的桩的影响根据设计标高及桩的规格，应遵循以下原则：宜先深后浅、先大后小、先长后短第二章第二章桩基础工程桩基础工程2
11、2第22页，共56页，编辑于2022年，星期二锤击打入预制桩第二章第二章桩基础工程桩基础工程23第23页，共56页，编辑于2022年，星期二（）打桩方法 a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，确保桩身垂直下沉。b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510mm的间隙，以防损伤桩顶。c打桩开始锤击落距应较小，入土稳定后，最大落距不宜大于1m；打桩中遇有贯入度剧变或异常，应暂停打桩，研究处理；桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中。d接桩混凝土桩 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。第二章第二章
12、桩基础工程桩基础工程24第24页，共56页，编辑于2022年，星期二电焊接桩打入预制桩第二章第二章桩基础工程桩基础工程25第25页，共56页，编辑于2022年，星期二锤击桩动画第二章第二章桩基础工程桩基础工程26第26页，共56页，编辑于2022年，星期二（）打桩的质量控制 a桩的垂直偏差应控制在1%之内；b平面位置的允许偏差（见下表）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 平行于条形桩基纵轴线方向 100mm 150mm 承台桩数为13根 100mm 桩数为416根 1/3桩径或1/3边长 桩数大于16根 最外边的桩 中间桩 1/3桩径或1/3边长 1/2桩径或
13、1/2边长 第二章第二章桩基础工程桩基础工程27第27页，共56页，编辑于2022年，星期二c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。第二章第二章桩基础工程桩基础工程28第28页，共56页，编辑于2022年，星期二（）打桩的公害 a公害 挤土、震动、噪音、大气污染等 b防止措施防止挤土影响 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。防止震动、噪音、大气污染等选择合适的打桩方法，如静力压桩、灌注桩等第二章第二章桩基础工程桩基础工程29第29页，共56页，编
14、辑于2022年，星期二锤击桩视频第二章第二章桩基础工程桩基础工程30第30页，共56页，编辑于2022年，星期二（二）静力压桩 静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中没有振动和噪音，但仍存在挤土效应。该方法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两类，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达5000KN以上，如图2-5示。图2-5 液压式静力压桩机1-操纵室；2-电气控制台；3-液压系统；4-导向架；5-配重；6-夹持装置；7-吊桩把杆；8-支腿平台；9-横向行走与回转装置；10-纵向行走装置；11-桩第二章第二章桩基础工程桩基础工程31第31页，共56页
15、，编辑于2022年，星期二静压桩动画第二章第二章桩基础工程桩基础工程32第32页，共56页，编辑于2022年，星期二（三）振动法沉桩 振动法是利用振动锤（图2-6）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。该方法适用于砂土中沉桩。图2-6 振动锤1-振动器；2-横梁；3-竖轴；4-弹簧；5-吸振器；6-加压滑轮；7-起重环第二章第二章桩基础工程桩基础工程33第33页，共56页，编辑于2022年，星期二静力压桩第二章第二章桩基础工程桩基础工程34第34页，共56页，编辑于2022年，星期二第二章第二章桩基础工程桩基础工程
16、第二节第二节 灌注桩施工灌注桩施工 第二章第二章桩基础工程桩基础工程35第35页，共56页，编辑于2022年，星期二 2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。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。第二章第二章桩基础工程桩基础工程36第36页，共56页，编辑于2022年，星期二 灌注桩成孔方法主要有：1.人工挖孔；2.干作业成孔；3.泥浆护壁成孔；4.套管成孔。第二章第二章桩基础工程桩基础工程37第37页，共56页，编辑于2
17、022年，星期二一、干作业成孔灌注桩 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，不需护壁可直接取土成孔。目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的。第二章第二章桩基础工程桩基础工程38第38页，共56页，编辑于2022年，星期二螺旋钻机螺旋钻成孔灌注桩是利用动力旋转钻杆，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（图2-7）。全叶片螺旋钻机成孔直径一般为300600mm，钻孔深度820m。图2-7 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 第二章第二章桩基础工程桩基础工程39第39页，共56页
18、，编辑于2022年，星期二二、泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔是用钻机成孔的同时，用泥浆保护孔壁并排出土碴。它不论地下水位高低都能适用，一般用于地下水位以下土的成孔。第二章第二章桩基础工程桩基础工程40第40页，共56页，编辑于2022年，星期二（一）泥浆的作用与组成 泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可用孔内钻碴原土自造泥浆。1、泥浆作用泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土碴以及冷却与润滑钻头的作用。2、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。第二章第二章桩基础工程桩基础工程41第41页，共56页，编辑于2022年，
19、星期二3、泥浆性能要求项 次 项 目 性能指标检验方法 1 相对密度1.051.25泥浆密度计2粘 度18-25s500/700mL漏斗法3含砂率98%量杯法5失水量30mL/30min失水量仪6泥皮厚度13mm/30min失水量仪7静切力1min 23Pa10min 510Pa 静切力计8稳定性0.03g/cm2 9pH 值7-9PH试纸膨润土泥浆的性能指标 第二章第二章桩基础工程桩基础工程42第42页，共56页，编辑于2022年，星期二（二）回转钻机成孔1、回转钻机回转钻机是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。钻孔灌注桩 钻进施工第二章第二章桩基础工
20、程桩基础工程43第43页，共56页，编辑于2022年，星期二（1）泥浆循环 切削形成的土碴，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。第二章第二章桩基础工程桩基础工程44第44页，共56页，编辑于2022年，星期二（1）泥浆循环切削形成的土碴，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。a.泥浆正循环 图2-8 泥浆正循环成孔工艺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 第二章第二章桩基础工程桩基础工程45第45页，共56页，编辑于2022年，星期二泥浆的正循环第二章第二章桩
21、基础工程桩基础工程46第46页，共56页，编辑于2022年，星期二b.泥浆反循环 图2-9 泥浆反循环成孔工艺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 第二章第二章桩基础工程桩基础工程47第47页，共56页，编辑于2022年，星期二泥浆的反循环第二章第二章桩基础工程桩基础工程48第48页，共56页，编辑于2022年，星期二钻孔灌注桩施工视频第二章第二章桩基础工程桩基础工程49第49页，共56页，编辑于2022年，星期二2.潜水钻机成孔潜水钻机时一种旋转式钻孔机械，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
22、中地下水位以下进行切削土壤成孔（图2-10）。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土碴排出孔外。潜水钻机成孔的施工过程皆与回转钻机成孔相似。图2-10 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-电缆盘；9-卷扬机；10-控制箱 第二章第二章桩基础工程桩基础工程50第50页，共56页，编辑于2022年，星期二3冲击钻成孔冲击钻主要用于在岩层中成孔，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，然后用掏碴筒来掏取孔内的碴浆（图2-11）。图2-11 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 第二章第二章桩基
23、础工程桩基础工程51第51页，共56页，编辑于2022年，星期二三、套管成孔灌注桩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。沉管灌注桩桩机第二章第二章桩基础工程桩基础工程52第52页，共56页，编辑于2022年，星期二图2-12 沉管灌注桩桩靴图2-13 活瓣桩尖1-桩管；2-锁轴；3-活瓣 第二章第二章桩基础工程桩基础工程53第53页，共56页，编辑于2022年，星期二（一）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）拔管成桩图2-14 沉管灌注桩施工过程1钢管；2桩靴（活瓣）；3桩 第二章第二章桩基础工程桩基础工程54第54页，共56页，编辑于2022年，星期二（二）沉管灌注桩设备 图2-19 沉管灌注桩设备1-滑轮组；2-振动器；3-漏斗；4-桩管；5-吊斗；6-枕木；7-机架；8-拉索；9-架底；10-卷扬机 第二章第二章桩基础工程桩基础工程55第55页，共56页，编辑于2022年，星期二（三）套管成孔沉管方法 沉管方法适用土层锤击沉管一般粘性土、淤泥质土、松砂、人工填土地基 振动沉管稍密及中密的碎石土 第二章第二章桩基础工程桩基础工程56第56页，共56页，编辑于2022年，星期二