第二章桩基础工程土木工程施工讲义资料

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1、1,第二章桩基础工程,概 述,第二章桩基础工程,2,概 述,当地基较好时一般建筑物或构筑物多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。 如果地基土较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，进行地基处理。 如深部土层也软弱，或上部荷载较大，或对沉降有严格要求的建筑物、构筑物以及桥梁基础等，则往往需采用深基础。 桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和承台组成。,第二章桩基础工程,3,1. 桩的类型,桩按承载性状分类,第二章桩基础工程,5,按桩的施工方法分类,2. 桩按施工方法分类,第二章桩基础工程,6,1 混凝土预制桩,一 混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放,（一）

2、制作,混凝土预制方桩多数是在施工现场预制，亦可在预制厂生产； 混凝土预应力管桩则均在工厂生产。,第二章桩基础工程,7,1、截面： 方桩的截面边长多为250550mm； 管桩直径一般300800mm，常用的为400600mm 、长度：单根桩或多节桩的单节长度，应根据桩架高度、 制 作条件、运输能力等确定。 工厂制作不超过12m；现场预制不超过 30m 、混凝土强度等级： 不宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20） 、桩身配筋： 锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%； 静压桩不宜小于 0.4%； 桩顶一定范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片,第二章桩基础工程,8,方桩的叠浇法制作 为节省场地，

3、现场预制方桩多用叠浇法制作。 重叠层数： 取决于地面允许荷载和施工条件，一般不宜超过4层。 场地要求： 场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。 隔离剂： 桩与桩间应做好隔离层，桩与邻桩、底模间的接触面 不得发生粘结。 浇筑时间： 上层桩或邻桩的浇筑，必须在下层桩或邻桩的混凝土 达到设计强度的30%后方可进行。,第二章桩基础工程,9,钢筋混凝土预制桩制作钢筋、模板施工 （预制厂制作）,第二章桩基础工程,10,钢筋混凝土预制桩制作混凝土浇筑 （现场制作）,第二章桩基础工程,11,（二） 桩的起吊与运输,混凝土强度： 达到设计强度的70%方可起吊；达到100%方可运输和打桩。 起吊吊点： 应符合设计

4、要求，一般吊点的设置如图2-1所示。,a）一点起吊；b）两点起吊；c）三点起吊 图2-1 桩的合理吊点,第二章桩基础工程,12,（三）堆放 堆放桩的地面必须平整、坚实； 垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上； 堆放层数不宜超过4层； 不同规格的桩，应分别堆放。,第二章桩基础工程,13,二. 预制桩沉桩 （一） 锤击法施工 1打桩设备 2. 打桩前的准备工作 3. 打桩顺序 4. 打桩方法要点 5. 打桩的质量控制 6. 打桩的公害,第二章桩基础工程,14,. 打桩设备 打桩设备打桩机 打桩机主要包括: 桩锤、桩架和动力装置。,第二章桩基础工程,15,a桩 锤,（）桩 锤,第二章

5、桩基础工程,16,b. 桩锤的选择 用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，应采用“重锤轻击”。如采用轻锤重击，锤击功能很大一部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头容易打碎。 锤重一般根据土质、桩的规格等进行选择，如能进行锤击应力计算则更为科学。,第二章桩基础工程,17,（）桩 架 a桩架的作用 悬吊桩锤，并为桩锤导向，它还能起吊桩并可在小范围内移动桩位。 桩架的高度是选择桩架时需考虑的一个重要问题。 桩架的高度 = 桩长 + 滑轮组高度 + 桩锤高度 + 桩帽高度 + 起锤移位高度（取12m）,第二章桩基础工程,18,b桩架的形式 多能桩架 （图2-2） 多能桩架的机动性和适应性很大，水平方

6、向可作360回转，立柱可前后倾斜，可在轨道上行走，但其机构较庞大。,图2-2 多能桩架,第二章桩基础工程,19,履带式桩架（图2-3） 履带式桩架以履带式起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩。 其性能灵活，移动方便，可适应各种预制桩施工，目前应用最多。,图2-3履带式桩架 1-桩锤；2-桩帽；3-桩； 4-立柱；5-斜撑；6-车体,第二章桩基础工程,20,打桩施工 （）准备工作 清除妨碍施工的地上和地下的障碍物、平整施工场地、定位放线、设置供电供水系统、安装打桩机等。 桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。

7、,打入预制桩第一节桩体,第二章桩基础工程,21,（）打桩顺序 a避免挤土影响 打桩顺序影响挤土方向，打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。 根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：,a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行 图2-4 打桩顺序,第二章桩基础工程,22,b减小后施工的桩对先施工的桩的影响 根据设计标高及桩的规格， 应遵循以下原则： 宜先深后浅、先大后小、先长后短,第二章桩基础工程,23,锤击打入预制桩,第二章桩基础工程,24,（） 打桩方法 a控制入土时的垂直度 插入土中的垂直度偏差不得超过0.5%，桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩身垂直下沉。

8、 b桩头保护 在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有510mm的间隙，以防损伤桩顶。 c打桩 开始锤击落距应较小，入土稳定后，最大落距不宜大于1m； 打桩中遇有贯入度剧变或异常，应暂停打桩，研究处理； 桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中。 d接桩 混凝土桩 焊接、法兰接以及硫磺胶泥锚接三种方法； 钢桩 一般均用焊接法。,第二章桩基础工程,25,电焊接桩,打入预制桩,第二章桩基础工程,26,锤击桩动画,第二章桩基础工程,27,（） 打桩的质量控制 a桩的垂直偏差应控制在1%之内； b平面位置的允许偏差（见下表）,第二章桩基础工程,28,c贯入度与标高控制 端承型桩 以贯

9、入度控制为主， 桩尖进入持力层深度或桩尖 标高可作参考； 摩擦型桩 以桩尖设计标高控制为主， 贯入度可作参考。,第二章桩基础工程,29,（） 打桩的公害 a公害 挤土、震动、噪音、大气污染等 b防止措施 防止挤土影响 挖防振沟、砂井排水（或塑料排水板排水）、预钻孔取土打桩、采取合理打桩顺序、控制打桩速度等。 防止震动、噪音、大气污染等 选择合适的打桩方法，如静力压桩、灌注桩等,第二章桩基础工程,30,锤击桩视频,第二章桩基础工程,31,（二） 静力压桩 静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中没有振动和噪音，但仍存在挤土效应。该方法适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。 静力压桩机

10、有机械式和液压式两类，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达5000KN以上，如图2-5示。,图2-5 液压式静力压桩机 1-操纵室；2-电气控制台；3-液压系统； 4-导向架；5-配重；6-夹持装置； 7-吊桩把杆； 8-支腿平台；9-横向行走与回转装置； 10-纵向行走装置；11-桩,第二章桩基础工程,32,静压桩动画,第二章桩基础工程,33,（三）振动法沉桩 振动法是利用振动锤（图2-6）沉桩，将桩与振动锤连接在一起，振动锤产生的振动力通过桩身带动土体振动，使土体的内摩擦角减小、强度降低而将桩沉入土中。 该方法适用于砂土中沉桩。,图2-6 振动锤 1-振动器；2-横梁；3-竖轴；4-弹

11、簧； 5-吸振器；6-加压滑轮；7-起重环,第二章桩基础工程,34,静力压桩,第二章桩基础工程,35,第二章桩基础工程,第二节 灌注桩施工,第二章桩基础工程,36,2 灌注桩施工,灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。 灌注桩能适应各种地层的变化，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。 但其操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。,第二章桩基础工程,37,灌注桩成孔方法主要有： 1.人工挖孔； 2.干作业成孔； 3.泥浆护壁成孔； 4.套管成孔。,第二章桩基础工程,38,一、 干作业成孔灌注桩 干作业成孔

12、灌注桩适用于地下水位较低在成孔深度内无地下水的土质，不需护壁可直接取土成孔。 目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的。,第二章桩基础工程,39,螺旋钻机 螺旋钻成孔灌注桩是利用动力旋转钻杆，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（图2-7）。 全叶片螺旋钻机成孔直径一般为300600mm，钻孔深度820m。,图2-7 步履式螺旋钻机 1-上底盘；2-下底盘；3-回转滚轮； 4-行车滚轮；5-钢丝滑轮；6-回转轴； 7-行车油缸；8-支盘,第二章桩基础工程,40,二、 泥浆护壁成孔 泥浆护壁成孔是用钻机成孔的同时，用泥浆保护孔壁并排出土碴。 它不论地下水位高低都能适用，一般用于地

13、下水位以下土的成孔。,第二章桩基础工程,41,（一） 泥浆的作用与组成 泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可用孔内钻碴原土自造泥浆。 1、泥浆作用 泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土碴以及冷却与润滑钻头的作用。 2、泥浆的组成 护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。,第二章桩基础工程,42,3、泥浆性能要求,膨润土泥浆的性能指标,第二章桩基础工程,43,（二） 回转钻机成孔 1、回转钻机 回转钻机是由动力装置带动钻机的回转装置转动，并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。,钻孔灌注桩 钻进施工,第二章桩基础工程,4

14、4,（1）泥浆循环 切削形成的土碴，通过泥浆循环排出桩孔。 根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环。,第二章桩基础工程,45,（1）泥浆循环 切削形成的土碴，通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环。 a. 泥浆正循环,图2-8 泥浆正循环成孔工艺 1-钻头；2-泥浆循环方向； 3-沉淀池；4-泥浆池；5-泥浆泵；6-砂石泵；7-水龙头； 8-钻杆；9-钻机回转装置,第二章桩基础工程,46,泥浆的正循环,第二章桩基础工程,47,b. 泥浆反循环,图2-9 泥浆反循环成孔工艺 1-钻头；2-泥浆循环方向；3-沉淀池；4-泥浆池； 5-泥浆泵；6-砂石泵；7-水龙头；8

15、-钻杆；9-钻机回转装置,第二章桩基础工程,48,泥浆的反循环,第二章桩基础工程,49,钻孔灌注桩施工视频,第二章桩基础工程,50,2. 潜水钻机成孔 潜水钻机时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（图2-10）。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土碴排出孔外。 潜水钻机成孔的施工过程皆与回转钻机成孔相似。,图2-10 潜水钻机 1-钻头；2-潜水钻机；3-电缆；4-护筒； 5-水管；6-滚轮支点；7-钻杆；8-电缆盘；9-卷扬机；10-控制箱,第二章桩基础工程,51,3冲击钻成孔 冲击钻主要用于在岩层中成孔，成孔时

16、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，然后用掏碴筒来掏取孔内的碴浆（图2-11）。,图2-11 冲击钻机 1滑轮；2主杆；3拉索； 4斜撑；5卷扬机；6垫木；7钻头,第二章桩基础工程,52,三、套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有钢筋混凝土桩靴（又叫桩尖）或带有活瓣式桩靴的钢套管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。,沉管灌注桩桩机,第二章桩基础工程,53,图2-12 沉管灌注桩桩靴,图2-13 活瓣桩尖 1-桩管；2-锁轴；3-活瓣,第二章桩基础工程,54,（一）沉管灌注桩施工过程,a）就位； b）沉套管； c）初灌混凝土； d）放置钢筋笼、灌注混凝土； e）拔管成桩 图2-14 沉管灌注桩施工过程 1钢管；2桩靴（活瓣）；