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1、第2章 基础工程,基础的分类： （1）按深度分为天然基础、深基础； （2）按承载性状不同，桩可分为摩擦型桩、端承型桩，如下图所示； （3）按桩径（设计直径d）大小，桩可以非为小直径桩（d 250mm）、 中等直径桩（250mm d 800mm）和大直径桩（d 800mm）。,（4）按成桩方法分类，桩可分为非挤土桩和部分挤土桩。 非挤土桩包括干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩； 部分挤土桩包括长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H型钢桩；挤土桩包括沉管灌
2、注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩； （5）按桩身材料不同，可分为钢桩、钢筋混凝土桩、钢管混凝土桩和木桩等； （6）按施工方法不同，可分为预制桩和灌注桩。,2.1预制桩施工,预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。预制桩主要有混凝土预制桩和钢桩两大类，其中预制桩常用的类型有混凝土实心方桩和预应力混凝土空心管桩，见下图。,2.1.1预制桩的制作、运输和堆放,1、混凝土实心方桩的制作、起吊、运输和堆放 桩中的钢筋骨架主筋连接宜采用对焊或电弧焊，主筋接头应相互错开，同一截面内的接头数量不得超过50%，桩
3、顶1m范围内不应有接头。桩尖一般用钢板制作，在绑扎钢筋骨架时就把钢板桩尖焊好。浇筑完毕后，应护盖洒水养护不少于7d。预制桩钢筋骨架允许偏差应符合表2-1的规定。,2.1预制桩施工,灌注混凝土预制桩时，现场预制宜用钢模板。当采用重叠法生产时，桩与桩之间做好隔离层，使桩与邻桩或底模间的接触面不发生粘贴；上层桩或邻桩的浇注，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30以上时，方可进行；桩的重叠层数不应超过4层。 混凝土设计强度达到70%及以上方可起吊，桩起吊时应采取相应措施，保证安全平稳，保护桩身质量。混凝土实心桩吊点应符合设计要求，按吊桩弯矩最小的原则设置吊点，如下图所示。,（a）1个吊点,（b）
4、2个吊点 （c）3个吊点,2、预应力混凝土空心桩的起吊、运输和堆放 预应力混凝土空心桩，在吊运过程中应轻吊轻放，避免剧烈碰撞；单节桩可采用专用吊钩勾住桩两端内壁直接进行水平起吊。 预应力混凝土空心桩的堆放场地应平整坚实，最下层与地面接触的垫木应有足够的宽度和高度。堆放时桩应稳固，不得滚动；应按不同规格、长度及施工流水顺序分别堆放、宜单层堆放；,3、钢桩的制作、运输和堆放： 钢桩可采用管型、H型或其他异型钢材，钢桩的分段长度宜为1215m。钢管桩的桩端可采用带加强箍（带内隔板、不带内隔板）或不带加强箍（带内隔板、不带内隔板）的敞口形式以及平底、锥底的闭口形式，见下图。钢桩一般两点起吊。钢桩的堆放
5、场地应平整、坚实、排水通畅；桩两端应有适当保护措施，钢管桩应设保护圈。,1、沉桩机械 （1）施工中常见的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油汽锤和振动桩锤。各桩锤的适用范围与特点等如表所示。,2.1.2 锤击沉桩,（2）桩架的作用是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方向，保证桩锤能沿要求的方向冲击。桩架高度一般按桩长、桩锤高度、滑轮组高、起锤移位高度、安全工作间隙等共同决定。桩架的形式多样，常用的有步履式桩架及履带式桩架两种，见下图。,（3）动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备 在选择打桩机具时，应根据地基土壤的性质、工程的大小、桩的种类、施工期限、动力供应条件和现场情况确定。,2、
6、施工前的准备工作 （1）平整场地，清除桩基范围障碍物，修设桩机进入道路，做好排水措施。 （2）测量放线，定桩轴线。 （3）检查打桩设施。 （4）确定打桩顺序。,一般打桩顺序的总原则是先深后浅、先中间后周边、先密集区域后稀疏区域、先近已有建筑物后远处已有建筑物（必要时与已有建筑间挖减震沟），当没有上述条件限制时也可以从一端退打。打桩顺序一般分为逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打和分段打等四种，见下图。,3、沉桩施工工艺,4、接桩 接桩是指按设计要求，按桩的总厂分节预制运至现场，先将第一根桩打入，将第二根桩垂直吊起和第一根桩相连后，再继续打桩，直至打入设计的深度为止。 良好的接头构造形式，不仅
7、应满足足够的强度、刚度及耐腐蚀性要求，而且还应符合制造工艺简单、质量可靠，接头整体性强与桩材其他部分应具有相同断面和强度等，在搬运、打入过程中不易损坏，现场连接操作简便迅速等条件。此外也应做到接触紧密，以减少锤击能量损耗。,混凝土预制桩的接桩采用焊接、浆锚法、法兰连接或机械快速连接（螺纹式、啮合式）等方法，如下图所示。,钢桩一般采用焊接法接桩，下图示意了钢管桩焊接法按桩节点构造。,1、静压沉桩特点 （1）桩机全部采用液压装置驱动，压力大，自动化程度高，纵横移动方便，运转灵活； （2）桩定位精确，不易产生偏心，可提高桩基施工质量； （3）施工无噪声、无振动、无污染； （4）采用全液压夹持桩身向下
8、施加压力，可避免锤击应力，打碎桩头，配筋比锤击法可省40%； （5）效率高，施工速度快，压桩速度每分钟可达2m，正常情况下每台班可完15根，比锤击法可缩短工期1/3； （6）压施工安全可靠，便于拆装维修，运输等； （7）存在压桩设备较笨重，要求边桩中心到已有建筑物间距较大，压桩力受一定限制，有一定的挤土效应等问题。,2.1.3 静压沉桩,2、静力压桩施工工艺,3、静力压桩压桩顺序、终压条件 （1）压桩顺序宜根据场地工程地质条件确定，对于场地地层中局部含砂、碎石、卵石时，宜先对该区域进行压桩；当持力层埋深或桩的入土深度差别较大时，宜先施压长桩后施压短桩。 （2）应根据现场试压桩的试验结果确定终压
9、力标准；终压连续复压次数应根据桩长及地质条件等因素确定；对于入土深度大于或等于8m的桩，复压次数可为23次；对于入土深度小于8m的桩，复压次数可为35次；稳压压桩力不得小于终压力，稳定压桩的时间宜为510s。,振动沉桩主要是利用利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用下拔出土。 振动器如右图所示，一般都是采用机械式，由两根装有偏心块的轴组成。这两根相向转动的轴上装有相同的偏心块，借助两根轴上的偏心块所产生的离心力，垂直方向上的外力。,2.1.4 震动沉桩,水冲沉桩又称射水法沉桩，是将射水管附在桩身上，用压水流束将桩尖附近
10、的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水流及土的颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自身重力沉入土中，其施工装置见下图。,2.1.5 水冲沉桩,1、打桩常遇问题及原因分析,2.1.6 预制桩施工常遇问题及预防处理方法,2、打桩的质量控制 桩的施打原则是“重锤低击”，这样可使桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都能用于沉桩。如果采用“轻锤高击”，则所得的动量较小，而桩锤对桩头的冲击大，因而回弹大，将消耗较多的能量，且易导致桩头易损坏。,打桩的控制原则是： 1）桩尖位于坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时，以贯入度控制为主，桩尖进入
11、持力层深度或桩尖标高可作参考；桩尖位于其他软土层时，以桩尖设计标高控制为主，贯入度可作参考； 2）贯入度已达到，而桩尖标高未达到时，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； 3）打桩时，如控制指标已符合要求，而其他的指标与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理；贯入度应通过试桩确定，或做打桩试验与有关单位确定。按标高控制的预制桩，桩顶允许偏差为-50+100mm。,灌注桩是直接在所设计的桩位上开孔，然后在孔内加放钢筋笼骨架灌注混凝土而成。 灌注桩的施工方法根据成孔工艺不同，分为钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、套管成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩等，其适用范围见下表
12、。,2.2灌注桩施工,2.2.1干作业钻孔灌注桩,干作业成孔灌注桩，是利用钻孔机械（机动或人工）在桩位处进行钻孔，待钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，然后钢筋笼吊入桩孔中，再浇注混凝土而成的桩。螺旋钻机是干作业成孔的常用机械，规格有长螺旋钻机和短螺旋钻机两种，见下图。,干作业成孔灌注桩适用于成孔深度在地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密实的沙土，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。它能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，尤其适合应用于建筑物密集区。干作业成孔灌注桩的施工程序及施工工艺图如下图所示。,泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔，不论在地下水位以上或
13、以下的土层皆适用，它还能适用于地质情况复杂、夹层多、风化不均匀、软硬变化大的岩层。成孔机械有回转钻机、冲击钻机和潜水钻机等，其中以回转钻机应用最多。,2.2.2泥浆护壁成孔灌注桩,1、施工工序,2、泥浆循环成孔工艺,1 钻头 2 沉淀池 3 泥浆池 4 泥浆泵,（a）正循环 （b）反循环,3、泥浆制备 泥浆的制备是确保桩工程质量的关键环节。泥浆护壁应符合下列规定： （1）施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上； （2）在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土； （3）浇注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25
14、；含砂率不得大于 8%；黏度不得大于28s； （4）在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。,套管成孔灌注桩也称打拔管灌注桩，是目前采用最为广泛的一种灌注桩。它采用与桩的设计尺寸相适应的钢管（即套管），在端部套上桩尖（靴）（如下图）后沉入土中后，在套管内吊放钢筋骨架，然后边浇注混凝土边振动或锤击拔管，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需的灌注桩。 根据使用桩锤和成桩工艺不同，套管成孔灌注桩可分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和沉管夯扩灌注桩等。,2.2.3套管成孔灌注桩,1、锤击沉管灌注桩 锤击沉管灌注程序及施工工艺如下图所示。锤击沉管桩适用于一
15、般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，但不能在密实的砂砾石、漂石层中使用。,锤击沉管灌注桩的施工方法一般是“单打法”，而锤击沉管扩大灌注柱的施工方法则为“复打法”。复打一般在下列情况下应用： （1）设计要求扩大桩的直径，增加桩的承载力，减少桩的数量，减少承台面积等。 （2）施工中处理工程问题和质量事故。例如怀疑或发现有缩径、吊脚，夹泥等陷或持力层起伏不平，个别桩由于桩管长度所限达不到设计规定的进入持力层深度，以致使贯入度不符合要求，作为补救措施而采用复打法。,2、振动沉管灌注桩 振动沉管灌注桩是利用振动桩锤(又称激振器)、振动冲击锤将桩管沉人土中，然后灌注混凝土而成。与锤击沉管灌注桩相比，更
16、适合于稍密及中密的砂土地基施工。振动沉管灌注桩施工程序与成桩工艺如图所示。,人工挖空灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇注混凝土而成的桩。 护壁的方法很多，可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、型钢或木板桩工具护壁、沉井护壁、钢套管护壁等，混凝土护壁剖面图见下图。,2.2.4人工挖孔灌注桩,现浇混凝土分段护壁的人工挖孔灌注桩的施工程序图。,爆扩成孔灌注桩是用钻孔或爆扩法成孔后在孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土覆盖后引爆，使桩底端形成扩大头，孔内的混凝土落入孔底空腔内，最后放入钢筋笼，灌注桩身混凝土而制成的灌注短桩。 爆扩桩的成孔方法有人工成孔法、机钻成孔和爆扩成孔法。爆扩成孔方法施工工艺流程如下图所示。,2.2.5爆扩成孔灌注桩,爆扩桩的扩大头爆破，宜采用硝铵炸药和电雷管进行，且同一工程中宜采用同一种类的炸药和雷管。爆破扩大头的工作，包括放入炸药包，灌入压爆混凝土，通电引爆，测量混凝土下落高度（或直接测量扩大头直径）以及捣实扩大头混凝土等几个操作过程，其工艺流程如下图所示。,1、泥浆护壁成孔灌
