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1、第二章桩基础工程第1页，本讲稿共67页第二章第二章地基与基础工程地基与基础工程持力层：持力层：直接承受建筑荷载，直接承受建筑荷载，并需进行力学计算的土层并需进行力学计算的土层下卧层下卧层：持力层以下的土层：持力层以下的土层地基地基:指基础底面以下，承受基指基础底面以下，承受基础传递过来的建筑物础传递过来的建筑物荷载而产生荷载而产生应力和应变的土壤层应力和应变的土壤层地基地基天然地基（不用处理）天然地基（不用处理）人工地基人工地基（强夯法、换填法、桩基等）（强夯法、换填法、桩基等）地基与基础地基与基础 第一节第一节地基、基础的概念地基、基础的概念及地基处理及地基处理第2页，本讲稿共67页基础把埋
2、入土层一定深度的建筑物向地基传递荷载的下部承重结构基础作用基础作用1、承受上部结构荷载、承受上部结构荷载2、向地基传递压力、向地基传递压力3、调整地基变形、调整地基变形基础分类基础分类浅基础浅基础用普通方法施工的基础。一用普通方法施工的基础。一般基础埋深般基础埋深d5米米深基础深基础需要一定的机械设备建造的需要一定的机械设备建造的基础，如桩基、墩基和地下连续墙等。基础，如桩基、墩基和地下连续墙等。埋深埋深d5米米基础埋深基础埋深从设计地面（一般从室外地面）到基础从设计地面（一般从室外地面）到基础底面底面的垂直距离的垂直距离第3页，本讲稿共67页一、地基常见问题包括以下五个方面：包括以下五个方面
3、：1 1地基地基强度及稳定性强度及稳定性问题：地基的抗剪强度不足引起局问题：地基的抗剪强度不足引起局部或整体剪切破坏。部或整体剪切破坏。2 2压缩及不均匀沉降压缩及不均匀沉降问题：引起开裂。问题：引起开裂。3 3渗漏渗漏问题问题：大坝地基，基坑开挖降水，防洪：大坝地基，基坑开挖降水，防洪4 4液化液化问题：地震、机器、车辆的振动以及波浪作用问题：地震、机器、车辆的振动以及波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。粘性土的液化、失稳和震陷等危害。5.5.特殊土地基问题特殊土地基问题：比如黄土：比如黄土湿陷湿陷、
4、膨胀土、膨胀土涨缩涨缩、岩溶岩溶塌陷塌陷等。等。第4页，本讲稿共67页 早在二千年前就已采用了软土中夯入碎石等压密土层早在二千年前就已采用了软土中夯入碎石等压密土层的夯实法；灰土和三合土的垫层法，也是我国古代传统的建的夯实法；灰土和三合土的垫层法，也是我国古代传统的建筑技术之一；我国古代在沿海地区极其软弱的地基上修建海筑技术之一；我国古代在沿海地区极其软弱的地基上修建海塘时，采用每年农闲时逐年填筑，即现代堆载预压法中称为塘时，采用每年农闲时逐年填筑，即现代堆载预压法中称为分期填筑的方法，利用前期荷载使地基逐年固结，从而提高分期填筑的方法，利用前期荷载使地基逐年固结，从而提高土的抗剪强度，以适应
5、下一期荷载的施加，这就是我国古代土的抗剪强度，以适应下一期荷载的施加，这就是我国古代劳动人民在软土地基上从实践中积累的宝贵经验。劳动人民在软土地基上从实践中积累的宝贵经验。第5页，本讲稿共67页加拿大特朗斯康谷仓，建于1913年。高31m，宽23m，片筏基础。由于事前未探明有厚达16m的软土层，建成储存谷物后，西侧突然陷入土中8.8米，东侧抬高1.5m，仓身倾斜27o。地基强度不够失事的谷仓地基强度不够失事的谷仓第6页，本讲稿共67页 对于不能满足强度、变形和稳定性等要求的问对于不能满足强度、变形和稳定性等要求的问题地基，必须经过人工改良或加固后才能使用，这题地基，必须经过人工改良或加固后才能
6、使用，这种种改良和加固改良和加固，就称地基处理。，就称地基处理。二、地基处理定义二、地基处理定义第7页，本讲稿共67页三、地基处理目的1增加地基土的剪切强度剪切强度；2降低地基土的压缩性压缩性；3改善地基的透水特性透水特性；4改善动力特性动力特性（抗液化，抗震）；5改善特殊土特殊土的不良地基的特性；主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等特殊土的不良地基特性。第8页，本讲稿共67页换土垫层法换土垫层法：密实法密实法：表层密实法、重锤夯实法、强夯法、阵：表层密实法、重锤夯实法、强夯法、阵 冲挤密桩法、土（灰土、二灰土冲挤密桩法、土（灰土、二灰土)桩法、桩法、夯实水泥土桩法等夯实水泥土桩法
7、等换填换填法法：碎石桩法、石灰桩法、：碎石桩法、石灰桩法、CFGCFG桩法桩法胶结法胶结法：静压注浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅：静压注浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅 拌法拌法排水固结法排水固结法：堆载预压法、真空预压法、降低地下：堆载预压法、真空预压法、降低地下 水法等水法等加筋法加筋法：土工织物法、加筋土法、土锚、土钉、树：土工织物法、加筋土法、土锚、土钉、树 根桩法根桩法四、地基处理方法四、地基处理方法第9页，本讲稿共67页密实法密实法是借助于机械、夯锤或爆破产生的振是借助于机械、夯锤或爆破产生的振动和冲击使土的孔隙比减小，或在地基内打砂桩、动和冲击使土的孔隙比减小，或在地基内打砂桩、碎
8、石桩、土桩或灰土桩，挤密桩间土体而达到处理碎石桩、土桩或灰土桩，挤密桩间土体而达到处理目的。其中主要有重锤夯实法、强夯法、振冲挤密目的。其中主要有重锤夯实法、强夯法、振冲挤密法以及砂桩、土桩或灰土桩挤密法等，可用于处理法以及砂桩、土桩或灰土桩挤密法等，可用于处理无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土等无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土等地基，但振冲挤密法的适用范围一般只限于砂土和地基，但振冲挤密法的适用范围一般只限于砂土和粘粒含量较低的粘性土。粘粒含量较低的粘性土。第10页，本讲稿共67页换填法就是将基础底面下一定深度范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后换填强度较大的砂、碎石、素土
9、、灰土、粉煤灰、干渣等性能稳定且无侵蚀性的材料，并分层夯压至要求的密实度。换填法适用条件：适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理，且建筑物荷载不太大的地基。换填法的处理深度通常宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。换填法处理地基时换填材料所形成的垫层，按其材料的不同，可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层等。不同材料垫层上建筑物沉降特点基本相似，各种材料垫层的设计都可参照砂垫层方法。换填法换填法第11页，本讲稿共67页换填法处理地基的作用主要有以下几个方面：(1)提高地基承载力地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的
10、增大而逐渐向纵深发展。因此，若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高地基承载力，从而避免地基破坏。(2)减少地基沉降量基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。一、换填法的作用和适用范围一、换填法的作用和适用范围第12页，本讲稿共67页由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。(3)加速软弱土层的排水固结由于砂或碎石等垫层材料的透水性
11、大，当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高地基土强度。(4)防止地基土冻胀在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用；而在路堤和土坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。换填法主要适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。第13页，本讲稿共67页 预压法预压法 预压法又称预压法又称排水固结法排水固结法，指直接在，指直接在天然地基或在设置有袋状砂井、塑天然地基或在设置有袋状砂井、塑料排水带等竖向排水体料排水带等竖向排水体的地基上，利用的地基上，利用
12、建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中孔隙水排出，提前完成土体使土体中孔隙水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地基加固方法。固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地基加固方法。预压法由预压法由加压系统和排水系统加压系统和排水系统两部分组成两部分组成。加压系统通过加压系统通过预先对地基施加荷预先对地基施加荷载，使地基中的孔隙水产生压力差，从饱和地基中自然排出载，使地基中的孔隙水产生压力差，从饱和地基中自然排出，进而使土体固进而使土体固结；排水系统则通过结；排水系统则通过改变地基原有的排水
13、边界条件，增加孔隙水排出的改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离途径，缩短排水距离，使地基在预压期间尽快地完成设计要求的沉降量，并使地基在预压期间尽快地完成设计要求的沉降量，并及时提高地基土强度。及时提高地基土强度。预压法适用于预压法适用于处理各类淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基处理各类淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基。预压荷载是其中的关键问题预压荷载是其中的关键问题，因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固，因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固结。结。第14页，本讲稿共67页土的密实原理是利用各种机械功能，在短时间内促使土的孔隙比减小，密实度增加，从而
14、达到增加地基强度、减少沉降的目的。利用密实原理处理地基的方法有：碾压、夯实、挤密和震密等四类。以上四类方法适用于非饱和粘性土以及饱和或非饱和的砂类土。密实法密实法一、碾压法碾压法是利用各种压实机械，如压路机、铲运机、羊足碾等的机械重量对土进行压实。由于机械的重量有限，压实功能小，压实的影响深度很浅，所以碾压法主要用于填土工程，如土坝、路堤或大面积回填土，这类工程一般都是把土作为回填材料，因此可采用分层碾压的办法来达到密实的效果。第15页，本讲稿共67页二、夯实法夯实法是利用冲击能来击实地基。根据冲击能大小，可分为重锤夯实和强夯两类。（一）重锤夯实用起重机械将夯锤提高到一定的高度后，然后将其自由
15、下落，利用冲击能量将地基夯实。夯击的能量随着夯锤的重力和落距的增加而增加，夯锤的重力一般为1530kN，落距一般为2.54.5m，夯击812遍后，夯实的影响深度一般能达到锤底直径的一倍左右，约1.2m。但若在影响深度范围内，地下水位高且存在有低渗透性饱和软土时，软土结构很可能被破坏，而水又无法排出，从而形成所谓“橡皮土”，在这种情况下，土层则不可能达到密实的效果，应特别注意。第16页，本讲稿共67页（二）强夯法强夯法的特点是夯击能量特别大，锤重一般为8-40t，落距为1040m。国外最大的夯击能曾达到50000kNm。强夯法可用来处理各类碎石土、沙土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土
16、和素填土等地基。强夯法是在极短的时间内对地基施加一个巨大的冲击能量，加荷历时一般只有几十毫秒，这种突然释放的巨大能量，转化为各种振动波向土中传播，破坏土的结构。强夯后地基强度提高的过程可分为四个阶段：强制压缩或震密；土体液化或土结构破坏；排水固结压密；触变恢复和固结压密。所以强夯也称为动力固结。第17页，本讲稿共67页三、挤密法挤密法是指在软弱土层中挤土成孔，从侧向将土挤密，然后再将碎石、砂、灰土、石灰或矿渣等填料充填密实成柔性的桩体，并与原地基形成一种复合型地基，从而改善地基的工程性能。根据施工方法和灌入材料不同，可分为沉管挤密砂（或碎石）桩、振冲碎石桩、石灰桩、灰土桩、渣土桩、爆扩桩等。挤
17、密法加固地基的作用，可以从两个方面分析。首先在成孔过程中，由于套管排土使在成孔的有效影响范围内的土孔隙比减小，密实度增加；然后用填料填入振密成桩。这种桩虽是柔性桩，但其性质比原土要好得多，在某种意义上讲，桩体本身是一种置换作用。由于柔性桩的变形比刚性桩大得多，因此可以把它看作地基的一部分。第18页，本讲稿共67页一、注浆法 注浆法亦称灌浆法，是利用液压、气压或电化学的方法，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤密等方式，进入土颗粒之间的裂隙中，将原来松散的土体胶结成一个整体，从而形成强度高、防渗和化学稳定性好的固结体。根据注入材料注浆法可分为水泥注浆和化学注浆两类。第五节第五节
18、化学加固法化学加固法 化学加固法是将某些能固化的化学浆液，采用压力注入或机械拌入的施工方法，把土颗粒胶结起来，从而改善地基土的物理力学性质。化学加固地基处理方法主要有注浆法、深层搅拌法等。第19页，本讲稿共67页（二）化学注浆 向土中注入一种或几种化学溶液，利用其化学反应的生成物填充土的孔隙或将土的颗粒胶结起来，从而达到改善土性质的目的。这种方法主要是用来处理黄土等非饱和土或渗透性较好的土。对于渗透性比较低的饱和的粘性土，在注浆的同时，利用注浆管作为阴极，另外再打入一根金属棒作为阳极，通直电流，利用电渗电泳作用，促使化学溶液在土孔隙中移动，可以起到更好的加固效果，这种方法称为电化学加固。化学加
19、固由于机械操作比较灵活，还常用来处理既有建筑物和设备基础的托换工程。（一）水泥注浆 把一定水灰比的水泥浆注入土中形成加固体。第20页，本讲稿共67页我国使用的水泥土深层搅拌机械有两种：单头和双头搅拌机。水泥土深层搅拌法施工工艺见图7-15所示。单头机的搅拌片长5070cm，最终形成一根直径为5070cm的水泥土桩；双头搅拌机为两把上下交错20cm的刀片，刀片长70cm，最终形成一根截面为“8”字形的双头水泥土桩，横截面面积为0.71m2，周长为3.35m，由两根直径为0.7m的圆重叠搭接20cm构成，见图7-16。二、水泥土搅拌法 通过特制的深层搅拌桩或喷粉机械，就地将软弱土和水泥浆（或粉）等
20、固化剂强制搅拌混合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，与天然地基形成复合地基，共同承担建筑物的荷载；或筑成水泥土搅拌桩格式壁状加固体作为开挖基坑的围护体。第21页，本讲稿共67页加筋法加筋法是在土中埋设土工聚合物（即土工织物）或拉筋，形成加筋土或各种复合土工结构，或沿不同方向设置直径为75mm-250mm的桩，形成树根状桩群，即所谓树根桩，以减小地基沉降，提高地基承载力或增强土体稳定性。土工聚合物还可起到排水、反滤和隔离作用。在地基处理中，加筋法可用于处理软弱地基。第22页，本讲稿共67页一、垫层法的概念垫层法的概念 当建筑物基础下持力土层比较软弱，不能满足设计荷载或变形
21、的要求时，常在地基表面铺设一定厚度的垫层，或者把表面部分软弱土层挖去，置换成强度较大的砂石素土等，处理地基表层，这类方法称为垫层法。二、垫层法的分类垫层法的分类 按其按其组成材料组成材料分为：砂垫层、碎石垫层、灰土分为：砂垫层、碎石垫层、灰土 垫层垫层 和加筋土垫层。和加筋土垫层。按按垫层在地基中的主要作用垫层在地基中的主要作用又分为：换土垫层、又分为：换土垫层、排水垫层和加筋土垫层。排水垫层和加筋土垫层。垫层的作用垫层的作用第23页，本讲稿共67页1提高地基承载力提高地基承载力。地基中的剪切破坏是从基础底面开始，随着基底压力的增大，逐渐向纵深发展。故强度较大的砂石等材料代替可能产生剪切破坏的
22、软弱土，就可避免地基的破坏。2减少地基沉降量减少地基沉降量。3垫层用透水材料可加速软弱土层的排水固结垫层用透水材料可加速软弱土层的排水固结。固结效果仅限于表层，对深部的影响并不显著。4.防止冻胀防止冻胀。5.消除膨胀土的胀缩性消除膨胀土的胀缩性。三、垫层法的作用三、垫层法的作用第24页，本讲稿共67页换填法适用于换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘塘等浅层处理。常用于等浅层处理。常用于轻型建筑、地坪、堆料场地和道路工程轻型建筑、地坪、堆料场地和道路工程等地基处理。当建等地基处理。当建筑物荷载不大，软弱土层
23、厚度较小时，采用换填垫层法能取得较好的效果。筑物荷载不大，软弱土层厚度较小时，采用换填垫层法能取得较好的效果。四、垫层法的适用范围四、垫层法的适用范围第25页，本讲稿共67页3.砂石垫层的施工及质量检验1）砂石垫层施工材料要求：一般采用级配良好、质地坚硬的粒料，颗粒的不均匀系数不能小于5，以中粗砂为好，可掺入一定量的碎石，但要分布均匀。细沙也可作为垫层材料，但不易压实且强度不高，使用时一般掺入一定数量的碎卵石。含泥量和水稳定性不良的砂料必须限制在一定范围之内。第26页，本讲稿共67页第27页，本讲稿共67页上海金茂大厦基础工程上海金茂大厦基础工程建筑高度建筑高度：420.5m，地上，地上88层
24、，地下层，地下3层层基础形式基础形式：桩筏基础：桩筏基础筏基尺寸筏基尺寸：主楼筏基埋深：主楼筏基埋深18米，板厚米，板厚4米米桩基规格桩基规格：钢管桩，最大直：钢管桩，最大直径径914mm，最大柱深最大柱深83米，总桩数米，总桩数1062根根基础围护基础围护：地下连续墙，：地下连续墙，深深36米，厚米，厚1米米基础支撑基础支撑：钢筋混凝土内支：钢筋混凝土内支撑方案撑方案第28页，本讲稿共67页第二第二节节 桩基础工程桩基础工程学习重点：学习重点：.1桩基础介绍；桩基础介绍；2混凝土预制桩的施工混凝土预制桩的施工3混凝土灌注桩施工混凝土灌注桩施工灌注桩灌注桩灌注桩基的承台灌注桩基的承台管桩管桩第
25、29页，本讲稿共67页2.1桩基础介绍桩基础介绍2.1.1桩基础构成桩基础构成桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩桩和连接桩顶的承台承台或承台梁组成。桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。柱与桩的区别：1.桩传力考摩阻力及端阻力；其稳定靠土约束。2.柱向下传力靠基础，稳定靠楼层梁或板。第30页，本讲稿共67页2.1.2桩的分类桩的分类（1）桩按受力情况分为）桩按受力情况分为端承桩端承桩和和摩擦桩摩擦桩端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主
26、，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。（贯入度-最后10次击桩的平均入土深度。）第31页，本讲稿共67页（2）桩按施工方法分为）桩按施工方法分为预制桩预制桩与与灌注桩灌注桩第32页，本讲稿共67页预制桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等灌注桩灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌
27、注桩及爆扩成孔灌注桩等。第33页，本讲稿共67页2.2钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土预制桩：钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。第34页，本讲稿共67页钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。第35页，本讲稿共67页钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机
28、械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。第36页，本讲稿共67页2.2.1施工准备施工准备场地平整及周边障碍物处理定桩位及埋设水准点依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置24个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。桩帽、垫衬和送桩设备机具准备第37页，本讲稿共67页2.2.2、预制桩的制作、运输、堆放预制桩的制作、运输、堆放1、制作、制作A混凝土实心混凝土实心方方桩桩钢筋混凝土实心桩，断面一般呈钢筋混凝土实心桩，断面一般呈方形方形。桩身截。
29、桩身截面一般沿桩长不变。实心方桩截面尺寸一般为面一般沿桩长不变。实心方桩截面尺寸一般为200200mm600600mm。钢筋混凝土实心桩。钢筋混凝土实心桩桩身长度：限于桩架高度，现场预制桩的长度一桩身长度：限于桩架高度，现场预制桩的长度一般在般在2530m以内。限于运输条件，工厂预制桩，以内。限于运输条件，工厂预制桩，桩长一般桩长一般不超过不超过12m，否则应分节预制，然后，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以接长。接头不宜超在打桩过程中予以接长。接头不宜超过过3个。个。第38页，本讲稿共67页B混凝土混凝土空空心心管管桩桩混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产。桩径有300、400、500mm等
30、，每节长度8m、10m、12m不等，接桩时，接头数量不宜超过4个。由于用离心法成型，混凝土中多余的水分由于离心力而甩出，故混凝土致密，强度高，抵抗地下水和其它腐蚀的性能好第39页，本讲稿共67页2、运输：在制作时可以分为、运输：在制作时可以分为现场制作现场制作与预制场与预制场制作，现场制作时混凝土的强制作，现场制作时混凝土的强度等级为设计强度等级度等级为设计强度等级100%后才能起后才能起吊运输，预制场制作时起吊时的强度吊运输，预制场制作时起吊时的强度等级为设计强度等级等级为设计强度等级70%后即可起吊，后即可起吊，达到达到100%后才能运输，起吊时应注意后才能运输，起吊时应注意吊点的设置，吊
31、点的吊点的设置，吊点的设置原则设置原则：正负：正负弯矩相等及起吊支座反力相等的原则。弯矩相等及起吊支座反力相等的原则。3、堆放：堆放的层数不宜超过、堆放：堆放的层数不宜超过四层四层，垫块的位置设置应同吊点的位置相对垫块的位置设置应同吊点的位置相对应应第40页，本讲稿共67页吊点的计算吊点的计算：1沉桩前的单个吊点起吊，2、装卸桩体时的两个吊点起吊。单个吊点：吊点位置由吊点处最大负弯矩与柱身下部最大正弯矩绝对值相等而确定，假设悬臂端长度为x，McMbACqB简便列式：1/2*q*x*x=1/8*q*（L-x）*（L-x）-1/2*1/2*q*x*xx=0.29L因此0.29l处；两个吊点：同样假
32、设悬臂端长度为xMaMMcMbP1qP2由于材料力学可知：桩身处于受力平衡时Ma=Mb=Mc=1/2qx2，两端悬挑长度相等；Mc在桩身1/2处，Mc=M1/2=1/8*q*（L-2x）*（L-2x）1/2*q*x*xMa=Mc=1/2*q*x*x=1/8*q*（L-2x）*（L-2x）1/2*q*x*xx=0.207lL因此两上吊点在应置于桩身端的0.207L处较为合理。第41页，本讲稿共67页2.2.3、桩（打入法）施工桩（打入法）施工1、打桩设备及选用、打桩设备及选用i.桩锤的选择：落锤、汽锤、柴油锤，各种桩锤的选择：落锤、汽锤、柴油锤，各种桩锤的适用范围。采用桩锤的适用范围。采用重锤低
33、击重锤低击的施工方的施工方法。法。ii.桩架的选择：滚筒式、多功能、桩架的选择：滚筒式、多功能、常用常用履履带式桩架带式桩架，选择桩架的主要参数为：桩锤，选择桩架的主要参数为：桩锤的类型、桩的长度、施工条件的类型、桩的长度、施工条件。第42页，本讲稿共67页第43页，本讲稿共67页第44页，本讲稿共67页第45页，本讲稿共67页第46页，本讲稿共67页2、打桩顺序的确定打桩顺序的确定根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐排打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种，如图图2.7所示。v当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图图2.7(c)，或由中间向四周施打(图图2.
34、7(b)。v当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设(图图2.7(a)。根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。第47页，本讲稿共67页第48页，本讲稿共67页2.2.4、打桩施工常见问题的分析打桩施工常见问题的分析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。第49页，本讲稿共67页(1)桩顶破碎打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混
35、凝土保护层过厚、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎。(2)桩身被打断制作时，桩身有较大的弯曲凸肚，局部混凝土强度不足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。第50页，本讲稿共67页(3)桩身位移、扭转或倾斜桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转或倾斜。(4)桩锤回跃，桩身回弹严重选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖
36、遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。第51页，本讲稿共67页灌注桩灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与与预预制制桩桩相相比比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。灌灌注注桩桩按按成成孔孔方方法法分分为为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩（钻孔灌注桩）、人工挖孔灌注桩等。2.3钢筋混凝土灌注桩施工钢筋混凝土灌注桩施工第52页，本讲稿共67页准备工作：埋设护筒和制备泥浆埋设护筒和制备泥浆钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒高2m左右，上部设12个溢浆孔，是用厚48mm钢板
37、制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。第53页，本讲稿共67页泥浆护壁钻孔灌注桩施工时，通常应埋设钢护筒，以起定位、泥浆护壁钻孔灌注桩施工时，通常应埋设钢护筒，以起定位、保护孔口、存储泥浆和使其高于地下水位。保护孔口、存储泥浆和使其高于地下水位。第54页，本讲稿共67页适用条件适用条件：地下水位较低，无需护壁即可直接取土成孔的土质。施工过程：施工过程：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，放入钢筋笼，浇筑混凝土。2.3.1干作业钻孔灌注桩干作业钻孔灌注桩第
38、55页，本讲稿共67页成孔机械：回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中回转钻机最多。第56页，本讲稿共67页施工过程第57页，本讲稿共67页钢筋笼柱纵向钢筋连接接头相互错开，在同一截面内的钢筋接头面积百分率：对于绑扎搭接和机械连接不宜大于50%，对于焊接连接不应大于50%。第58页，本讲稿共67页2.3.2泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。通过在孔内注入高塑性粘土或膨润土和水拌合的泥浆，或利用钻削下来的粘性土与水混合形成泥浆保护孔壁。适用条件：适用条件：有地下水和无地下水的土层，多用于含水量高的软土地区。第59页，本讲稿共67页护壁的
39、泥浆有采用膨润土制浆、原土制浆等，其泥浆的比重应根护壁的泥浆有采用膨润土制浆、原土制浆等，其泥浆的比重应根据土质进行调整，维持孔壁一定的泥浆压力，不塌孔。据土质进行调整，维持孔壁一定的泥浆压力，不塌孔。第60页，本讲稿共67页2.3.2.1清孔清孔验孔验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。对于稳定性较差的孔壁对于稳定性
40、较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.25。第61页，本讲稿共67页2.2.3 3.2.2.2 2 浇筑水下混疑土浇筑水下混疑土泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导管法(图图2.17)。浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。第62页，本讲稿共67页第63页，本讲稿共67页2.3.
41、3沉管灌注桩的施工沉管灌注桩的施工1、锤击锤击沉管灌注桩沉管灌注桩适用范围：适用范围：宜用于一般粘性土、淤泥质土、砂宜用于一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基。土和人工填土地基。拔管速度：拔管速度：对一般土层，以不大于对一般土层，以不大于1m/min为宜；为宜；在软弱土层及软硬土交界处，应控制在在软弱土层及软硬土交界处，应控制在0.8m/min以内以内2、振动振动沉管灌注桩沉管灌注桩适用范围：适用范围：除与锤击沉管灌注桩相同除与锤击沉管灌注桩相同外，更适用于砂土、稍密及中密的碎石外，更适用于砂土、稍密及中密的碎石土地基。土地基。施工方法：施工方法：单打法、复打法、反插法单打法、复打法、反插
42、法第64页，本讲稿共67页3、沉管灌注桩常见质量问题及处理沉管灌注桩常见质量问题及处理i.断桩断桩:在高层建筑中在高层建筑中,管桩接头太多管桩接头太多,容易在下容易在下压的过程中拉坏焊接压的过程中拉坏焊接,造成检测时的断桩造成检测时的断桩断桩的裂缝是水平的或带倾斜，一般都贯通断桩的裂缝是水平的或带倾斜，一般都贯通整个截面，常出现于地面以下整个截面，常出现于地面以下1m-3m的不同的不同软硬土层交界处。软硬土层交界处。ii.隔层隔层：上部混凝土没全部下落：上部混凝土没全部下落iii.颈缩颈缩：部分桩颈缩小，截面不符合要求。：部分桩颈缩小，截面不符合要求。iiii.吊脚桩吊脚桩：桩底部的混凝土隔空
43、，或混凝土：桩底部的混凝土隔空，或混凝土中混进泥沙而形成松软层的桩中混进泥沙而形成松软层的桩第65页，本讲稿共67页钻孔灌注桩、爆扩桩和沉管灌注桩的区别1、成桩工艺:沉管灌注桩采用偏心锤振动将钢管打入土质地基中,再在钢管中下入钢笼后浇筑混凝土成桩;钻孔灌注桩是使用正(反)循环钻机在岩土质地基中钻凿成孔后,在桩孔中下入钢筋笼后浇筑混凝土成桩。爆扩桩也叫夯扩桩(在岩石里面爆扩),是将桩打到指定深度后,灌入硬性砼,用夯锤夯击(或用爆炸方式扩大桩头),形成扩大头,再灌注上部的砼。2、沉管灌注桩的桩长和桩径受限制,桩长一般只能到20余米,桩径最大为600mm,适用于中小直径桩。钻孔灌注桩的桩长可以达到100米或更长,桩径最大可达到3000mm,适用于大直径桩。第66页，本讲稿共67页这三种桩都是钢筋砼桩,所不同的是钻孔桩是将桩内的土清出,沉管桩是把桩内的土挤向桩周边,爆扩桩可以用两种方法成桩,只是把桩头扩大,提高桩的承载力。第67页，本讲稿共67页