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1、第二章第二章 桩基础工程桩基础工程第二章第二章 桩基础工程桩基础工程第一节 概述第二节 预制桩施工第三节 灌注桩施工第四节 地下连续墙施工 第一节 概述 深基础工程 桩基础的组成与种类back 深基础工程深基础工程深基础：埋深大于4m主要有：桩基础 墩基础 地下连续墙 沉井基础 沉箱基础等back 桩基础的组成及分类桩基础的组成及分类一一.组成组成：若干根桩 承台（承台梁）如图2.1二二.分类分类:按受力状态分：端承桩，摩擦桩 按桩的施工方法分：预制桩，灌注桩 按材料分：钢（管，板）桩，砼、木、石灰、钢筋 混凝土、砂桩等按设备分：锤击法，压入法、振入法、水冲法、旋入法、人工挖土法；按截面分：圆
2、、方、多角、空心、板桩等。backback第二节 预制桩施工 预制桩的制作、运输和堆放 预制桩的施工back 预制桩的制作、运输和堆放以钢筋混凝土预制方桩为例：工艺：制作起吊搬运堆放沉桩一一.制作制作采用叠浇法要求：保证强度、平直、标准；工艺：现场布置地基处理浇砼胎模支模扎筋安吊环浇砼养护到30%拆模涂刷隔离剂邻桩扎筋、浇砼支上层模重复生产上层养护施工要点：1.较长的桩在施工现场预制。所用混凝土强度等级不宜低于C30；2.主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，不超过50，同一根钢筋焊接点距离不小于30d或500mm；3.叠制4层，上下隔离，下层达30设计
3、强度再上层；4.混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护，不得留设施工缝；5.预应力管桩离心成型，直径400500，壁厚80100，节长810m，C60。二二.起吊，运输和堆放起吊，运输和堆放 1.起吊移位70设计强度 运输、起吊就位100设计强度2.桩的运输可采用平板运输，运输时的支点应选在吊点位置；3.一点吊-距顶0.31L(L=510m)，距顶0.29L（L1116m）；两点吊-距顶、距尖0.207L；（4）堆放应按规格、桩号分层重叠，最先打的桩放在最上面，支撑点在吊点处，各层垫木应在同一垂线上，重叠层数不得超过四层back 预制桩的施工一一.沉桩方法沉桩方法锤击法：以桩锤的冲击力将桩打入
4、软土；静力压桩法：80120t压桩机，适软弱土层；振动法：以振动桩机带桩振动，减少土与桩间摩阻力，沉拔快，适砂土。水冲法：射水沉桩，高压射水（桩侧或桩内）冲孔下沉，留12m打入或振入。适于坚硬土、砂石层。back二二.锤击沉桩的施工锤击沉桩的施工1.打桩设备 主要包括：桩架、桩锤和动力装置（1）桩锤：是钢筋混凝土制桩设备的重要部分，应根据桩的类型和土层类型分类选择。l l 落锤：落锤：适用范围：适宜在打桩及细长尺寸的砼桩，在一般土层及黏土和含有砾石的土层中均有用；原理：用人力或卷扬机拉起悬桩锤，落下，利用锤重夯击桩顶，使桩入土；优缺点：构造简单，使用方便，冲击力大，能随意调节落距，但锤击速度慢
5、，效率低，桩损大。锤重0.51.5t；l l单动汽锤：单动汽锤：利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举，然后自由下落冲击桩顶。适用范围：适用打各种桩，最适宜于套管打桩和灌注砼桩；优缺点：结构简单，落距小，不易损坏桩头；打桩速度及冲击力较落锤大，效率高；l l双动气锤：双动气锤：利用蒸汽或压缩空气的压力将锤上举及下冲，增加夯击能量，100200次/分；适用范围：适宜打各种桩，可用于打斜桩，使用压缩空气，可打地下桩，也可拔桩；如图2.2示。l l柴油锤：柴油锤：利用燃油爆炸，推动活塞，引起桩头跳动打击桩头；适用范围：最适宜打钢板桩、木桩，在软弱地基打12m以下的砼桩，适于中型桩；锤重0.126.0t，
6、4080次/分；优缺点：移动便利，打桩快，燃料消耗少，但桩架高度低，遇软土或硬土不宜使用，噪音大、污染。如图2.3、2.4所示。l l振动桩锤：振动桩锤：利用偏心轮引起的激振，通过刚性连接，从桩帽传到桩上。适用范围：适宜于打钢板桩，钢管桩，长度在15m以内的打入式灌注桩；适用于亚粘土 松散砂土、黄土或软土，不宜用于岩石、砾石和密实的粘性土地基。l l液压锤：液压锤：无噪、无污、频率高，复杂、价高。油气二压施力，贯入度大。l l桩锤选择：（宜重锤低击）桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩的长度、桩身结构强度、桩群密集程度以及施工条件等因素来确定，其中地质条件的影响最大。一般当桩锤重大于桩重的1.52
7、倍时，沉桩效果较好。go图图2.2单动汽锤工作原理单动汽锤工作原理双动汽锤工作原理双动汽锤工作原理back图图2.3 导杆式柴油锤工作原理图导杆式柴油锤工作原理图back （2）桩架：组成：底盘、导向杆、斜撑、滑轮组、动力设备 功能：沉桩导向、吊锤、吊桩、吊射水管、配重加压和水管等 分类：木桩架、滚筒式桩架、多功能桩架、履带式桩架、步履式桩架等。如图2.5、2.6图图2.5 履带式履带式桩架桩架图图2.6 多功能多功能桩架桩架 桩架的选择：应考虑桩锤类型、桩的长度和施工现场的条件等因素。桩架的高度=桩长桩锤高度滑轮组高起锤移位高度安全工作间隙（3）动力装置的选择 动力装置的选择应根据桩锤的类型
8、来确定。2.打桩施工l l准备工作：（1）清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟；（2）放桩的基准线，定桩位，设置水准点；（3）接通现场水、电管线，准备好施工机具，桩的质量检验；（4）进行打桩试验，2根，检验工艺、设备是否符合要求；（5）确定打桩顺序 l l打桩顺序：一般分为：逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打、间隔跳打和分段打等。可以避免 入土深度不一，导致不均匀沉降；难打易碎；邻桩移位倾斜。注意：当桩中心距4倍桩径时，可自中间向四周环绕或放射打、由中心向两侧对称打、分段对称打；当桩中心距4倍桩径时，按施工方便；当桩的规格不同时，先大后小，先长后短；当桩尖设计标高不同时，先深后
9、浅。l l施工工艺：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，送桩，截桩，静、动载试验，承台施工等）注意：采用重锤低击，开始要轻打；注意贯入度变化，做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度等）；如遇异常情况（贯入度剧变；桩身突然倾斜、位移、回弹；桩身严重裂缝或桩顶破碎等），暂停施打，进行研究处理。3.质量要求：（1）满足承载力要求：端承桩：控制最后贯入度为主(参考标高)摩擦桩：控制沉桩标高为主(最后贯入度)（2）偏差:桩位偏差：排桩：偏轴100，顺轴150mm 群桩：1/3桩径或边长 垂直偏差 1%;（3）桩不受损：桩顶、桩身不打坏，桩顶下1/3桩长内无水平
10、裂缝。4.常见的问题：桩头打坏；桩身扭转；桩身倾斜或位移；沉桩困难；桩急剧下沉；桩身跳动，桩锤回弹。三、静力压桩三、静力压桩 静力压桩是借助压桩机及其配重将桩压入土中。由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以减小。这种沉桩方法适用于软弱土层，无振动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。施工工艺:测量定位压桩机就位吊桩、插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩送桩终止压桩截桩 （图2.7、2.8）图2.7接桩注意事项：1压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能地缩短，否则间歇时
11、间过长会由于土体固结导致压不下去；2当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则补压时也会发生压不下去或压入过少的现象；3压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，可采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩缓慢下沉穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可采取截桩的办法。四、振动沉桩 振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力减少，桩在自重和振动力共同作用下沉人士中。适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩，同时借助起重设备可以拔桩。（图2.9）五、射水沉桩 射
12、水沉桩又称水冲法沉桩，是将射水管附在桩身上，用高压水流将桩尖附近的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水及土颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自重（或稍加外力）沉入土中。特点：当在坚实的砂土中沉桩，桩难以打下或久打不下时，射水法可防止将桩打断或桩头打坏。比锤击法可提高工效24倍，加快工程进度。最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩，在粘性土中亦可使用。（图2.10）backback第三节 灌注桩施工 钻孔灌注桩 套管成孔灌注桩 其他灌注桩back灌注桩按成孔方法分为灌注桩按成孔方法分为:钻孔法钻孔法 适于一般土层适于一般土层沉管法沉管法 适于土质差、水位高适于土质差
13、、水位高爆扩法爆扩法 适于土质好适于土质好、无地下水无地下水人工挖孔法人工挖孔法 适于桩径大、土较好适于桩径大、土较好 钻孔灌注桩钻孔灌注桩利用机械钻孔，然后浇筑砼或钢筋混凝土而成。优点：优点：（1）施工时无振动，土体不受扰动，不影响承载力；（2）不挤土，对周围建筑物无影响。缺点：缺点：桩承载力较低，采用大孔径或爆炸桩 头来增加单桩承载力。施工机械：施工机械：螺旋式钻孔机，冲击式钻孔机，冲抓锥钻孔机，综合成孔机。分为：干作业成孔、泥浆护壁成孔 一、干作业成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩适于成孔深度内没有地下水的情况，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。1、成孔机械：螺旋钻：钻杆长10m以上,40
14、0600 钻杆长35m，300400 钻扩机：钻孔径8001200，扩孔径可达 3.5m 洛阳铲等。如图2.11、2.12图2.11液压步履式长螺旋钻机2.施工工艺：3.施工要点：（1）保持砼杆垂直；（2）钻孔摇摆厉害或难以钻进时，应停机检查，以放电机烧坏；（3）电缆应与钻机同时放下，以防电缆被钻机绞坏；（4）遇硬土或软石时，应放慢速度；捣实浇砼安放钢筋笼清孔钻孔钻机就位埋设护筒定位（5）清孔方法：螺旋式钻孔机采用空转清孔，或采用取土器清孔；（6）砼塌落度，粘土中 57cm，砂土中 79cm，捣实应分层0.50.6m一层，不大于1.5m。4.质量要求 偏差要求：位置偏差70150mm；垂直度偏
15、差1 孔底虚土厚度：端承桩50mm；摩擦桩150mm。避免出现缩径和断桩 二、泥浆护壁成孔灌注桩 适用于成孔深度内有地下水的情况。1、成孔机械 冲抓钻 冲击钻：用于碎石土、砂土、粘性土、风化岩等 潜水电钻 回转钻 ：用于粘性土、淤泥、砂土等2.施工工艺：定位埋设护筒钻机就位钻孔清孔安放钢筋笼水下浇砼循环护壁泥浆 埋设护筒（1）护筒的作用 固定桩孔位置，保护孔口，防止塌孔，增加桩孔内水压。（2）护筒的埋设泥浆的制备（1）护壁泥浆的作用 护壁、携砂、冷却、润滑（2）泥浆的制备 泥浆的性能指标如相对密度、粘度、含砂量、PH值、稳定性等要符合规定要求。成孔（1）回转钻机成孔（2）潜水钻机成孔（3）冲击
16、钻成孔 （图2.13）（4）冲抓锥成孔（图2.14）图图2.13 冲击钻冲击钻back冲击钻循环护壁泥浆循环护壁泥浆 图图2.15 2.15、2.162.16 清孔清孔 钻孔达到要求的深度后要清除孔底沉渣，以钻孔达到要求的深度后要清除孔底沉渣，以 防止灌防止灌注桩沉降过大、承载力降低。注桩沉降过大、承载力降低。方法：方法：a.a.潜水钻，空钻，继续注水，清水换浆；潜水钻，空钻，继续注水，清水换浆；b.b.孔壁土质较好，不易塌孔时，可用空气吸孔壁土质较好，不易塌孔时，可用空气吸 泥机清孔，同时注入清水；泥机清孔，同时注入清水；c.c.孔壁土质较差时，宜用反循环排渣法清孔孔壁土质较差时，宜用反循环
17、排渣法清孔 清孔后泥浆比重：自造泥浆：清孔后泥浆比重：自造泥浆：1.11.1 制备泥浆：制备泥浆：1.151.251.151.25 水下浇筑混凝土 导管法 如图2.173.施工要点 泥浆水位大于地下水位以上；应严格控制钻机速度；水下浇砼：混凝土C20，坍落度1622cm，骨料粒径30mm，且不大于钢筋最小净距的13，含砂率宜为4045，宜采用中砂；导管最大外径比钢筋笼内径小100以上；钢筋的混凝土保护层厚度50mm；提管时保证混凝土埋入1m。4.常见问题及处理l l 孔壁坍塌 原因：土质疏松，泥浆护壁不好，护同周围黏土封严而漏水，湖筒内水位不高。预兆：排出的泥浆出现气泡或泥浆突然漏失。处理：保
18、持孔内水位高度，并加大泥浆比重，工具垂直上下不碰土壁；如已塌陷，应拔出钻机回填粘土，使孔壁土体重新固结后再钻。l l 钻孔偏斜：原因：钻杆不垂直，土层软硬不均匀。处理：提起钻头在偏斜部位反复多钻几次，以削去 硬土，如无效则回填黏土至偏位处0.5m以 上，重新钻孔。l l 缩孔：处理：可用钻头反复扫孔，以扩大孔径。套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩是利用锤击或振动方法将带有桩尖（桩靴）的桩管（钢管）沉入土中成孔。当桩管打到要求深度后，放人钢筋骨架，边浇筑混凝土，边拔出桩管而成桩。一、特点 能在土质很差，地下水位很高时施工。二、施工工艺拔钢管浇筑砼放钢筋笼沉钢管就位1.桩靴 桩靴可分为钢筋混凝土预制桩
19、靴和活瓣式桩靴两种如图如图2.18、2.19、2.20图 2.18 预制桩尖图图 2.20桩尖埋设桩尖埋设2.沉管 常用的机械有振动沉桩机和锤击沉桩机 （如图示）群桩基础或桩中心距小于33.5倍桩径，应制定合理的施工顺序，以免影响相邻桩的质量。3.砼浇筑与拔管 为确保灌注桩的承载力，拔管可分别采用单打法，复打法和反插法。复打法：单打时不放钢筋笼，混凝土初凝前原位打入、插筋灌注。反插法：桩管拔起0.5m1.0m，下沉0.3m0.5m，反复进行直至地面，可扩大桩截面50%左右；注意防止泥浆进入桩内，造成夹泥桩。go步履式桩机步履式桩机back三、常见质量问题及处理方法1 断桩 原因：邻桩施工时，桩
20、距过小，土体因挤压隆起造成已灌完的尚未达到足够强度的混凝土桩断裂；软硬土层传递水平力大小不同，使桩产生剪应力，推挤桩身造成断桩。处理措施：控制桩中心距离3.5d；打桩方法应用跳打法或控制时间法；发现断桩，应拔去后重新补做桩身。2 缩径桩 缩径桩也称瓶颈桩，指桩身某部分桩径缩小 原因：拔管时，土体受扰动，产生很高的孔隙水压，桩管拔出后，水压作用于砼桩身；砼和易性差；桩间距过小，受邻桩沉桩时挤压。处理措施：控制拔管速度0.81.2米/分，慢抽密击5070次/分；管内砼必须略高于地面，保持有足够的重压力；有专人测定砼落下情况（浮标法）用复打法处理。3 吊脚桩 指桩底部混凝土隔空或混凝土混入泥砂而形成
21、软弱夹层 原因：桩靴打坏挤入管内，拔管时，桩靴未及时脱离桩管；桩靴与桩管连接不密实，泥、砂流入；活瓣桩靴拔管到一定高度才张开，砼下落。处理措施：控制砼桩靴强度；活瓣桩靴应在抽管时注意砼下落情况。拔管开始500mm范围，可翻插几下；已灌砼时，用复打法处理。四、灌注桩的桩头处理四、灌注桩的桩头处理 灌注桩养护完毕，砼达到规定强度，要把桩头打掉1米左右。原因：1.砼浇灌时石子先下沉，产生离析，桩头部分基本上是浮浆，强度达不到要求；2.将桩中的钢筋打出与承台钢筋连接，以形成整体；3.统一桩顶标高。其他灌注桩一、爆扩灌注桩施工工艺 成孔放炸药灌砂及压爆混凝土引爆成扩大头检查置筋灌筑混凝土如图钻孔钻孔(直
22、径直径5060mm)放炸放炸药管药管扩孔扩孔清土清土放炸药放炸药灌砼灌砼爆扩爆扩大头大头放入钢放入钢筋骨架筋骨架,灌砼灌砼 爆扩桩施工工艺爆扩桩施工工艺二、人工挖孔灌注桩（直径0.8m）1.1.设备：设备：风镐、八字护壁；钻扩机 2.2.施工工艺施工工艺：护壁挖孔扩底放入钢筋笼浇筑混凝土3.3.方法：方法：人挖人扩桩、机钻人扩桩（干法）、机钻机扩桩（湿法）4.4.要求：要求：防塌壁；需降水、通风、通讯、照明大直径扩底桩大直径扩底桩back第四节 地下连续墙施工 概述 施工工艺back 概述一、作用：一、作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分；适用范围：适用范围：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有
23、建（构）筑物，逆作法施工，复合结构的一部分。二、特点：二、特点：刚度大，挡土、挡水，可用于任何土质，施工无振动、噪音低；成本高，采用专用设备，施工技术复杂。施工工艺导墙施工槽段开挖清孔插入接头管和钢筋笼水下浇筑混凝土（初凝后）拔接头管图 2.22 钻抓法施工地下连续墙的施工工艺1.修筑导墙作用：挖槽导向、防止槽段上口塌方、存蓄泥浆和作为测量的基准。深度一般12m，顶面高出施工地面，防止地面水流入槽段。如图2.232.挖槽段 单元槽段的划分（1020m）目前我国常用的挖槽设备为导杆抓斗 （图2-24）和多头钻成槽机（图2-25）3.清槽段 清槽的方法有沉淀法和置换法两种 （图2-26）4.钢筋笼吊放 钢筋笼的起吊应用横吊梁或吊架 吊点布置和起吊方式要防止起吊时引起钢筋笼变形gobackSJ5地下连续墙钻机backback5.槽段接头 连接两相邻单元槽段之间地下连续墙的施工接头，最常用是接头管方式，另外还有接头箱接头等。（图2.27）6.浇混凝土 导管法（水下浇混凝土）backback