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1、第八章 桩基础与深基础,8.1概述 一、桩基础与深基础的适用范围 1、地基上部为软弱土层，适宜做持力层的土层埋置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时； 2、上部结构物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软（高压缩性）土层，将荷载传到较坚实（低压缩性）土层，减少结构物沉降并使沉降较均匀； 3、高层建筑 4、当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减小施工困难和避免水下施工； 5、在地震区的可液化土中，采用桩基础可增强结构物的抗震能力。桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除或减轻地震对结构物的危害。,二、深基础的类型 常用深基础类型有：桩基础、大直径桩墩基础、沉井基础、地
2、下连续墙、箱桩基础和高层建筑深基坑护坡工程等。 三、深基础的特点 1、深基础施工方法复杂； 2、深基础的地基承载力高； 3、深基础施工需要专门设备； 4、深基础技术较复杂； 5、深基础造价较高。,8.2 桩及桩基础的分类 一、按承载性状分类 按桩在土中的支承性质：端承桩（柱桩）、摩擦桩,桩底支立于坚硬土层（岩层）上，其轴向荷载可认为全由桩底土反力来支承。这种由柱桩（端承桩）组成的桩基则称为柱桩桩基。 摩擦端承桩： 摩擦桩是指桩底置于压缩性土层内，其轴向荷载由桩侧摩阻力和桩底土反力来支承，而桩侧摩阻力起主要支承作用。这种由摩擦桩组成的桩基称为摩擦桩基。 端承摩擦桩： 二、按桩的使用功能分为：竖向
3、抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩和复合受荷桩。 按桩径分：小桩（桩径250 cm 、中等直径(桩径250 800 cm)、大直径（桩径800 cm）,三、按桩的轴线方向：竖直桩、单向斜桩、多向斜桩、桩架；一般来说，竖直桩能承受的水平力小，当水平外力和弯矩不大，桩不长或桩身直径较大时，可采用竖直桩，相应的桩基称为竖直桩桩基。反之，当水平外力较大且方向不变时，可采用单向斜桩；当水平外力较大且由于活载致使水平外力在两个方向都可能作用时，则可采用多向斜桩桩基；如果水平外力特别大，如拱桥基础，则可用桩架。,按材料分： 木桩、混凝土桩、钢筋砼桩，预应力钢筋砼桩、钢桩、组合桩等； （1）钢筋混凝土桩 通常有预
4、制桩和灌注桩 桩的横截面常用正方形、圆形，预制桩截面边长一般为250400；灌注桩直径可达1000。预制桩长通常为12m。但可接桩。 桩的材料中混凝土强度：预制桩强度不低于C30，预应力混凝土桩不低于C40。 受力主筋按计算确定；根据桩的截面大小选用48根直径为1225的钢筋。 配筋率通常为1%3%。,箍筋采用68，间距200 。桩顶（35）d范围内箍筋适当加密。灌注桩钢筋笼长度超过4米，应每隔2米左右设一道1218焊接加劲钢筋。 为保证打桩安全，预制桩的桩顶采用3层钢筋网；桩尖钢筋焊成锥形整体，以利沉桩。沉管灌注桩应设C30的混凝土预制桩尖。 钢筋混凝土桩的单桩承载力大，预制桩不受地下水位与
5、土质条件限制；但预制桩自重大，需运输，需大型设备，桩过长需要接桩或截桩，造价高。,（2）、钢 桩 钢桩有钢管桩、H型钢桩、钢轨桩、螺旋钢桩等。钢桩在我国较少采用。 钢桩的优点有： （l）桩身不仅抗压强度高而且抗拉和抗弯强度也大，所以适用于桩身自由长度大的高桩码头和海洋钻井平台中； （2）桩的承载力高，直径为150的钢管桩，其承载力可达30000kN； （3）施工方便，施工速度快。 钢桩的最大缺点：防锈蚀的问题、价格太高。,四、按桩的施工方法分 按照施工方法的不同，桩可分为预制桩和灌注桩。 预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩，如钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等，然后用沉桩设备将桩打入、压
6、入、振入、高压水冲入或旋入土中。 灌注桩是在施工现场的桩位上先成孔，然后在孔内灌注混凝土，或者加入钢筋后再灌注混凝土而形成。 根据成孔方法的不同可分为钻、挖、冲孔灌注桩，套管灌注桩和爆扩桩等。,预制桩的施工 预制桩包括预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土管桩与钢桩。预制桩的主要工序有施工前的准备、桩位放样、沉桩设备的架立与就位，将预制桩沉入土中，最后修筑承台。其沉桩方法有锤击沉桩、振动沉桩和静力沉桩、射水沉桩等，其中又以锤击沉桩应用较为普遍。 一、预制桩的制作要点 1、预制桩的预制流程及要求 制作场地整平与处理制模与立模绑扎钢筋、安装吊环浇筑混凝土与养护，起吊、运输、堆放。,桩的制作：钢筋混凝土
7、预制桩一般在预制厂制作，较长的桩在施工现场附近露天预制。 桩的长度主要取决于运输条件及桩架高度，一般不超过30m。如桩长超过30m，可将桩分成几段预制，在打桩过程中接桩。混凝土预制方桩的截面边长为25cm55cm。 桩所用混凝土强度等级不宜低于30MPa。 混凝土浇筑应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。桩的制作偏差应符合规范的规定。,2、预制桩的起吊与堆放 预制桩在起吊与堆放时，较多采用两个吊点。吊点位置一般应按各吊点最大负弯矩与吊点间桩身正弯矩相等的条件来确定。起吊时应平稳提升，使各吊点同时受力。 预制桩的混凝土强度应满足设计要求。,预制桩的运输：当运
8、距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输；当运距较大时可采用小平台车运输。运输过程中支点应与吊点位置一致。 堆放：桩在施工现场的堆放场地应平整、坚实，并不得产生不均匀沉陷。堆放时应设垫木，垫木的位置与吊点位置相同，各层垫木应上、下对齐，堆放层数不宜超过4层。,3、混凝土预制桩的接桩 桩的接桩方法有焊接钢板、法兰接及硫磺胶泥锚接桩三种。 4、混凝土预制桩的沉桩顺序 沉桩顺序一般由一端向另一端连续进行，当桩基平面尺寸较大或桩距较小时，宜由中间向两端或四周进行，有困难时也可分段进行。如桩埋置有深浅，宜先沉深的，后沉浅的。在斜坡地带，应先沉坡顶的，后沉坡脚的。这样作的目的是使桩的挤出现象比较缓和，使
9、各桩的入土深度不致过于悬殊，以免造成不均匀沉降。,二、沉桩设备 将桩沉入土中的设备有桩锤、桩架及辅助设备等。 (一) 打桩机械 打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三个部分。桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具；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；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。 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。 桩锤的适用范围及优缺点 选择桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩身结构强度、桩的长度、桩群密集
10、程度以及施工条件因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。土的密实程度不同所需桩锤的冲击能量可能相差很大。实践证明:当桩锤重大于桩重的1.5倍2倍时,能取得较好的效果。,二) 锤击沉桩施工 1.打桩前的准备工作 打桩前应处理地上、地下障碍物，对场地进行平整压实，放出桩基线并定出桩位，并在不受打桩影响的适当位置设置水准点，以便控制桩的入土标高； 接通现场的水、电管线，准备好施工机具； 做好对桩的质量检验。 正式打桩前，还应进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。按照规范的规定，试桩不得少于2根。,2.打桩顺序 打桩顺序是否合理，直接影响打桩进度和施工质量。在确定打桩顺序时， 应考虑桩对土体的挤
11、压位移对施工本身及附近建筑物的影响。一般情况下，桩 的中心距小于4倍桩的直径时，就要拟定打桩顺序，桩距大于4倍桩的直径时打 桩顺序与土壤挤压情况关系不大。 打桩顺序一般分为：逐排打、自中央向边缘打、自边缘向中央打和分段打等四种。逐排打桩，桩架系单向移动，桩的就位与起吊均很方便，故打桩效率 较高。但它会使土壤向一个方向挤压，导致土壤挤压不均匀，后面桩的打入深度将逐渐减小，最终会引起建筑物的不均匀沉降。自边缘向中央打，则中间部分土壤挤压较密实，不仅使桩难以打入，而且在打中间桩时，还有可能使外侧各桩被挤压而浮起，因此上述两种打法均适用于桩距较大（4倍桩距）即桩不太密集时施工。自中央向边缘打、分段打是
12、比较合理的施工方法，一般情况下均可采用。,3.打桩施工 打桩过程包括：桩架移动和定位、吊桩和定桩、打桩、截桩和接桩等。 桩机就位时桩架应垂直，导杆中心线与打桩方向一致，校核无误后将其固定。然后，将桩锤和桩帽吊升起来，其高度超过桩顶，再吊起桩身，送至导杆内，对准桩位调整垂直偏差，合格后，将桩帽或桩箍在桩顶固定，并将桩锤缓落到桩顶上，在桩锤的重量作用下，桩沉入土中一定深度达稳定位置，再校正桩位及垂直度，此谓定桩。然后才能进行打桩。打桩开始时，用短落距轻击数锤至桩入土一定深度后，观察桩身与桩架、桩锤是否在同一垂直线上，然后再以全落距施打，这样可以保证桩位准确桩身垂直。桩的施打原则是“重锤低击”，这样
13、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。,4.打桩过程中常遇到的问题 (1) 桩顶、桩身被打坏：与桩头钢筋设置不合理、桩顶与桩轴线不垂直、混凝土强度不足、桩尖通过过硬土层、锤的落距过大、桩锤过轻等有关。 (2)桩位偏斜：当桩顶不平、桩尖偏心、接桩不正、土中有障碍物时都容易发生桩位偏斜，因此施工时应严格检查桩的质量并按施工规范的要求采取适当措施，保证施工质量。 (3)桩打不下：施工时，桩锤严重回弹，贯入度突然变小，则可能与土层中夹有较厚砂层或其他硬土层以及钢渣，孤石等障碍物有关。当桩顶或桩身已被打坏，锤的冲击能不能有效传给桩时，也会发生桩打不下的现象。有时因特殊原
14、因，停歇一段时间后再打，则由于土的固结作用，桩也往往不能顺利地被打入土中。所以打桩施工中，必须在各方面作好准备，保证施打的连续进行。,(4)一桩打下邻桩上升：桩贯入土中，使土体受到急剧挤压和扰动，其靠近地面的部分将在地表隆起和水平移动，当桩较密，打桩顺序又欠合理时，土体被压缩到极限，就会发生一桩打下，周围土体带动邻桩上升的现象 三、静力压桩 静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架（型钢制作）的自重和配重，通过卷扬机的牵引传到桩顶，将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。 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，
15、并使接桩时间尽可能的缩短，否则，间歇时间过长会由于压桩阻力过大导致发生压不下去的事故。当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则，在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。,压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，甚至超过压桩能力而使桩机上抬。这时可以最大的压桩力作用在桩顶，采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉穿过砂层。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，可以采取截去桩顶的办法。 压桩与打桩相比，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，同时压桩引起的桩周土体和水平挤动也小的多，因此压桩是
16、软土地区一种较好的沉桩方法。,灌注桩： 灌注桩按成孔方法可以分为机械成孔和人工挖孔两类。机械成孔灌注桩的主要工序有：施工前的准备，桩位放样，埋设护筒，钻孔清孔，吊放钢筋笼，灌注混凝土，修筑承台等。 一、机械成孔灌注桩 (一)、机械成孔方法的分类及适用范围 灌注桩的机械成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、干作业成孔灌注桩、套管成孔灌注桩和爆扩成孔灌注桩等4种。 成孔深度的控制按不同桩型采用不同标准控制。 对摩擦型桩，以设计桩长控制成孔深度；端承摩擦桩必须保证设计桩长及桩端进入：持力层深度当采用锤击沉管法成孔时，桩管入土深度控制以高程为主，贯入度控制为辅。对端承型桩，当采用钻(冲)、挖掘成孔时，必须保证桩孔进入设计持力层的深度；当采用锤击沉箭法成孔时，沉管深度控制以贯入度为主，设计持力层高程为辅。,(二)、泥浆护壁成孔灌注桩 1、泥浆的制备和规定 除能自行造浆的土层外，均应制备泥浆。 泥浆的作用是：(1)在钻孔内产生较大的悬浮压力，可防止坍孔；(2)泥浆向孔外土层渗漏。在钻进过程中，由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔内水流切断。能稳定孔
