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1、第二章 桩基础工程 www.NordriD 素材天下 *2 2.1 概述 桩按传力及作用性质分类： *3 2.1 概述 按施工方法分类： 施工方法 预制桩 灌注桩 方桩 管桩 沉管灌注桩 机械钻孔灌注桩 人工挖孔灌注桩 *4 2.2 预制桩施工 2.2.1钢筋混凝土预制桩施工 钢筋混凝土预制桩施工包括：桩的制作，起吊，运输，堆放和沉桩、接 桩等工艺。 2.2.1.1桩的制作、起吊、运输和堆放 1、桩的制作： 短桩多在预制厂制作；较长的桩可在施工现场附近露天就地预制。 *5 2.2 预制桩施工 现场制作砼预制桩一般采用“间隔重叠法”生产，桩与桩间用塑料薄 膜或隔离剂隔开，邻桩与上层桩的砼须待邻桩
2、与下层桩的砼达到设计强 度的30%以后方可进行；重叠层数不超过四层、层与层间之间涂刷隔离 剂。 第一层预制方桩制作完毕 预制方桩的间隔生产 桩中钢筋应位置准确，主筋连接宜 采用对焊，主筋接头位置应相互错开，相邻 两根主筋接头截面的距离应大于35d，并不 小于500mm；桩顶、桩尖一定范围内不留 接头。 桩身钢筋绑扎 1.1 钢筋砼方桩的预制 桩尖钢筋构造 桩端钢筋构造 共32页 第4页 2.2 预制桩施工 桩尖对准纵轴线、桩顶平面和接桩端面应平整。 现场分段预制桩时，应整体支模、纵向主筋先通长铺设，再在分段 处切断；分段长度应考虑桩架有效高度、场地条件、装卸和运输能力，并 避免桩尖接近硬持力层
3、或桩尖处于硬持力层中接桩。 预制桩的砼强度等级不低于C30，预应力砼桩的砼强度等级不低于 C40，纵向钢筋的保护层厚度不宜小于30mm；锤击预制桩的粗骨料粒径 宜为540mm。 砼应机拌机捣、 由桩顶向桩尖连续浇筑 捣实，严禁中断，养护 不少于7天。 料斗 布料入 模 砼振 捣 密实 表面 拍实压 光 共32页 第5页 1.1 钢筋砼方桩的预制 2.2 预制桩施工 *8 2、起吊 桩的砼强度达到设计强度等级 的70%方可起吊，如需提前起吊， 应进行强度和抗裂度验算。 吊点应设在设计规定之处， 设计无规定时，应按吊桩弯 距最小的原则确定吊点位置。 见右图： 2.2 预制桩施工 *9 3、运输与堆
4、放 桩运输时的砼强度应达到设计强度的100%。 打桩时桩宜随打随运，以避免二次搬运。 桩的堆放场地须平整坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应 在同一垂直面上，层数不超过四层，不同规格的桩应分别堆放。 运桩和堆放的桩尖方向应符合吊升的要求,以免临时再需将桩调头。 2.2 预制桩施工 预制桩的沉桩施工 预制桩的沉桩施工方法有锤击法、静力压桩法、振动法和水冲 法。 锤击法 第5讲 砼预制桩施工 静力压桩法 振动法 *11 2.2 预制桩施工 2.2.1.2锤击沉桩（打入桩）施工 1、打桩器具及选择 （1）桩锤 落锤 构造简单、施工方便，锤重一般0.51.5t，用卷扬机拉 升施打，可随意调整落锤
5、高度。速度慢、效率低、对桩身损伤大。适 用于在普通黏土和含砾石较多的土中打桩。 汽锤 利用蒸汽或压缩空气为动力进行锤击。有单动和双动之分 ，单动式汽锤锤重315t，锤击频率4060次/min，落距短、速度快 、效率高、适宜打各类桩；双动式汽锤锤重0.63.5t，锤击频率100 135次/min，可打斜桩、水下打桩和拔桩。目前已较少使用。 柴油锤构造简单、施工方便，有导杆式 和筒式两种，锤重27.2t，由于噪音、振动和空 气污染等公害，在城市施工日益受到限制，不适用 硬土和软土中打桩； 液压打桩锤 无 噪音、冲击频率高，并适合 水下打桩，是理想的冲击式 打桩设备，但构造复杂、造 价较高。 国内最
6、大的 D180筒式柴油锤 HHP系列液压打桩锤 2.1 锤击法 共32页 第10页 2.2 预制桩施工 柱锤的选择 锤击法沉桩施工，桩锤选择是关键。首先应根据施工条 件选择桩锤的类型，然后决定锤重，一般锤重大于桩重的1.5 2倍时效果较为理想（桩重大于2t 时可采用比桩轻的锤，但 不宜小于桩重的75%）。 施工中应“重锤轻击”(锤的重量大而 落距小)，这样桩极易打入土中，不会打 坏桩头，也不会产生桩身回跃(回弹)； 桩锤过轻时，则会出现“轻锤高击”， 极易损坏桩头，桩也难以打入土中。 共32页 第11页 2.1 锤击法 2.2 预制桩施工 （2）桩架 桩架是支持桩身和桩锤、在打桩过程中引导桩的
7、方向的设 备。常用的桩架有多功能桩架和履带式桩架。 多功能桩架：由立柱、斜撑、回转工作台、底盘及传动机构组成。 优点：机动性 和适应性较大 ，水平方向可 作3600回转， 立柱可倾斜， 可适应各种预 制桩和灌注桩 ；缺点：机构 庞大，组装拆 迁较麻烦。 共32页 第12页 2.1 锤击法 2.2 预制桩施工 履带式桩架 以履带式起重机为底盘，加装立柱及传 动机构用以打桩。性能灵活，移动方便，适应各 类预制桩或灌注桩的施工。 共32页 第13页 2.1 锤击法 2.2 预制桩施工 *16 2、打桩前的准备工作 清除地上或地下障碍物 平整场地 定位放线通电、通水 安设打桩机。 确定打桩的顺序： 打
8、桩的顺序直接影响打桩速度和打桩质量，应综合桩距大小、桩机 性能、工程特点和工期要求综合考虑。 2.2 预制桩施工 逐排沉没 自中间向四周沉没 分段沉没 打桩顺序 *17 2.2 预制桩施工 由一侧向单一方向打(逐排打)：桩的就位和起吊方便，打桩效率高， 但土壤向一个方向挤压，桩距4倍桩径时，土壤的挤压影响可忽略不予 考虑，小于4倍桩径时可产生桩身倾斜或浮桩，应考虑跳打或变换打桩顺 序； 自中间向两个方向打：适宜大面积的桩群； 自中间向四周打：适宜大面积的桩群。 *18 沉桩顺序原则 1）从中间向四周沉没，由中及外； 2）从靠近现有建筑物最近的桩位开始 沉没，由近及远； 3）先沉没入土深的桩；
9、4）先沉没断面大的桩，由大及小。 即对标高不一的桩应遵循“先深后浅”的原则 ；对不同 规格的桩，应遵循“先大后小、先长后短”的原则。 2.2 预制桩施工 *19 2.2 预制桩施工 2.2.1.3静力压桩施工 静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中无振动、无噪音，但存在 挤土效应。适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。当 存在厚度大于2m的中密砂夹层时，不宜采用静力压桩。 静力压桩机有 机械式和液压式 之分，目前使用 的多为液压式静 力压桩机，压力 可达7000kN。 *20 静力压桩多采用分段预制、分 节压入、逐段接长。当下节桩压 入土中后上端距地面0.81m时接 长上节桩，继
10、续压入。每根桩的 压入、接长应连续。 初压时如桩身发生较大 移位、倾斜，压入过程中桩 身突然下沉或倾斜，桩顶砼 破坏或压桩阻力剧变时，应 暂停压桩，及时研究处理。 静力压桩的分节压入、接长 静力压桩施工现场 2.2 预制桩施工 *21 2.3 混凝土灌注桩施工 2.3.1钻孔灌注桩施工 2.3.1.1干作业成孔灌注桩 适用于成孔深度内无地下水的一 般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁 ，成孔深度820m、成孔直径300 600mm，不宜用于地下水位以下的各 类土及淤泥质土。常用螺旋钻机成孔 ，亦可用洛阳铲成孔。 成孔原理：电动机带动钻杆转动 ，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片 上升排出孔外。 1.
11、1 孔底清理 钻至设计深度后进行孔底清理，方法是只钻不进、空 转清土、提钻卸土。 可在钻杆上换装扩孔刀片，扩底直径为桩身直径的 2.53.5倍，在设计要求位置形成葫芦桩或扩底桩。孔底 虚土厚度：磨擦力为主的桩不大于300mm，端承力为主的桩 不大于100mm； 1.2 桩身或桩底扩孔 钢筋笼宜一次绑好，吊入孔内时注意勿 碰孔壁，钢筋骨架过长时，可分段吊放，逐 段焊接。砼应分层连续浇筑，分层厚度不大 于1.5m。 1.3 施工要点 1 干作业成孔灌注桩 共41页 第3页 *23 2.3 混凝土灌注桩施工 2.3.1.2泥浆护壁成孔灌注桩施工 泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔
12、，不同土 质和地下水位高低都适用。多用于含水量高的软土地区 泥浆的作用：泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑 钻头的作用。钻进中，护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出携带土 屑的泥浆；当钻孔达到规定深度后，运用泥浆循环进行孔底清渣。 *24 2.3 混凝土灌注桩施工 施工工艺： 1、埋设护筒：在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒， 以起定位、保护孔口、维持水头等作用。其内径应比钻头大100mm， 埋入土中不少于1m。 2、泥浆注入：粘土中可采用清水钻进、 自造泥浆护壁；砂土中钻进则应注入制 备泥浆，注入泥浆密度控制在1.1左右， 排出泥浆密度宜为1.21.4。钻进过程
13、中，应保持护筒内泥浆水位高于地下水位。 *25 2.3 混凝土灌注桩施工 3、成孔 成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回转钻机应用最多 。回转钻机是由动力装置带动有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切 削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分 为正循环回转钻机和反循环回转钻机。 正循环回转钻机 成孔时泥浆由钻杆内部注入, 从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣 沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀 池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注 入钻杆，由此进行循环。 步履式正反循环 冲击钻机 2.1 成孔机械及工艺 共41页 第6页 2.3 混凝土灌注桩施工 反循环回转钻机 成孔时泥浆由钻
14、杆与孔壁间的间隙流入钻孔， 由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内 腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。 反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力 强。 GW-40型 全液压钻机 GW-35B型钻机 FGZ反循环 回转钻机 共41页 第7页 2.1 成孔机械及工艺 2.3 混凝土灌注桩施工 *28 2.3 混凝土灌注桩施工 成孔方法： 钻孔、冲孔、抓孔 （1）钻孔 钻孔通常采用潜水钻机。潜水钻机是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，因而可以下放至孔中地下水位以 下进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的 土渣排出孔外。 *2
15、9 2.3 混凝土灌注桩施工 （2）冲孔 采用冲击钻，冲击钻主要用于在岩土层中成孔，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，然后用掏渣筒来掏取 孔内的渣浆。 （3）抓孔 用冲抓锥成孔机将冲抓锥提升到一定高度， 锥斗内有压重铁块和活动抓片，松开卷扬 机刹车时，抓片张开，钻头便以自由落体 方式冲入土中。 *30 2.3 混凝土灌注桩施工 4、安放钢筋笼 吊放入孔时，不得碰撞孔壁，并应设置保护垫块。 5、清孔 在钢筋笼和导管安放后、水下砼浇灌前进行，在导管顶部安放泵及皮笼，用泵将 泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。清孔标准是：孔深达到设计要 求，沉渣厚度在100mm以内。 6、浇筑水下混凝土 泥浆护壁成孔灌注桩混凝土的浇筑是在泥浆中进行，故为水下混凝土浇筑。 水下浇筑混凝土通常采用导管法，采用导管法浇筑混凝土时，先将安装好的导管 吊入桩孔内，导管顶部高于泥浆面3-4m，导管底部距桩孔底部0.3-0.5m 7、钻孔灌注桩常见问题的处置 钻进过程中如发现排出的泥浆中不断出现气泡或泥浆液 面突然下降，这表示有孔壁坍陷迹象。 预防及处理措施：护筒周围用粘土填封密实，钻进过程 中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土 层时适当加大泥浆比重，控制钻进速度和空转时间；孔壁坍 陷时应保
