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1、第三章 桩 基 础基础工程 主要内容第一节 概述 第二节 桩和桩基础的类型及构造 第三节 桩基础的施工 第四节 单桩承载力 第五节 基桩内力和位移计算第六节 群桩基础的竖向分析及验算第七节 承台计算 第八节 桩基础的设计back一、根据桩的受力条件分类 二、按施工方法分类 三、按承台位置分四、不同桩身材料的桩及其构造back桩和桩基础的类型及构造1柱桩与摩擦桩 2竖直桩与斜桩 3桩墩 根据桩的受力条件分类back(一) 沉桩(预制桩) (二) 灌注桩 (三) 管柱按施工方法分类back1打入桩(锤击桩) 2振动下沉桩 3静力压桩 沉桩(预制桩)back施工方法： 将各种预先制好的桩(主要是钢筋
2、混凝土或预 应力混凝土实心桩或管桩，也有钢桩或木桩)以不同的 沉桩方式(设备)沉入地基内达到所需要的深度。预制 桩是按设计要求在地面良好条件下制作(长桩可在桩端 设置钢板、法兰盘等接桩构造分节制作)，桩体质量高 ，可大量工厂批量生产，加速施工进度。适用： 一般土地基，但较难沉入坚实地层。沉桩 有明显的排挤土体作用，应考虑对邻近结构(包括邻近 基桩)的影响。在运输、吊装和沉桩过程中应注意避免 损坏桩身。back施工方法： 是通过锤击(或以高 压射水辅助)将预制桩沉入地基。（图片）适用： 桩径较小(一般直径在 0.6m以下，但国内最大管桩直径已达lm)，地基土 质为可塑状粘性土、砂性土、粉土、细砂
3、以及松散 的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况。问题： 有较大的振动和噪声， 在城市建筑密集地区施工，须考虑对环境的影响。 （实例1，2）打入桩(锤击桩)back天津一航局一 公司申报的打 桩15号船单日 22小时沉桩18 根，一举创下 国内同行业打 桩工程速度新 纪录 back振动下沉桩施工方法： 将大功率的振 动打桩机安装在桩顶，一方面利用振动以 减小土对桩的阻力，另方面用向下的振动 力使桩沉入土中。（图片1，2，3）适用： 可塑状的粘性土和砂土 ，用于土的抗剪强度受振动时有较大降低 的砂土等地基和自重不大的钢桩，其效果 更为明显。沉桩困难时可采用射水辅助振 动沉桩。back静力压桩施工方
4、法： 借助桩架自重及桩架上的压重 ，通过液压或滑轮组提供的静反力 将预制桩压入土中的桩。(图片） 适用： 较均质的可塑状粘性土地基， 对于砂土及其他较坚硬土层，由于 压桩阻力大而不宜采用。 优缺点： 静力压桩在施工过程中无振动 、无噪声，并能避免锤击时桩顶及 桩身的损伤，但较长桩分节压入时 受压桩架高度的限制，使接头变多 会影响压桩的效率。backback1钻孔灌注桩2挖孔灌注桩3沉管灌注桩4爆扩桩 back灌注桩施工方法： 用钻(冲)孔机具在土中钻进，边破碎土体边出土渣 而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而形成 的桩。为了顺利成孔、成桩，需采用包括制备有一定要 求的泥浆护壁、提高孔内
5、泥浆水的水位、灌注水下混凝 土等相应的施工工艺和方法。（图片） 优点： 钻孔灌注桩的施工设备简单，操作尚方便， 缺点： 由于泥浆的排放处理，在城市中的应用有时会受到一 定的限制。钻孔灌注桩适用： 各种粘性土、砂性土，也适用于碎、卵石类土和 岩层。对于易坍孔土质及可能发生流沙或有承压水 的地基，施工难度较大，施工前应做试桩以取得经 验。国内钻孔灌注桩的应用日益广泛，我国施工的 钻孔灌注桩最大深度已达百余米。钻孔灌注桩backback施工方法：依靠人工(用部分机械配合)或机械在地基中挖出桩 孔，然后浇筑钢筋混凝土或混凝土所形成桩。 特点： 受设备限制，施工简单。挖孔桩桩径较大，一 般大于1.4m;
6、为确保施工安全，挖孔深度不宜太深。能 直接检验孔壁和孔底土质以保证桩的质量。为增大桩底 支承力，可用开挖办法扩大桩底。 适用： 无水或渗水量小的地层，对可能发生流沙或含较厚 的软粘土层地基，这种施工方法较为困难(需要加强孔 壁支撑)。挖孔灌注桩back施工方法： 沉管灌注桩系指采用锤击或振动的方法把带有 钢筋混凝土的桩尖或带有活瓣式桩尖(沉管时桩尖闭合 ，拔管时活瓣张开)的钢套管沉入土层中成孔，然后在 套管内放置钢筋笼，并边灌注混凝土边拔套管而形成的 灌注桩，也可将钢套管打入土中挤土成孔后向套管中灌 注混凝士并拨出套管成桩。（动画）沉管灌注桩特点： 由于采用了套管，可以避免钻孔灌注桩施工中可能
7、 产生的流砂、坍孔的危害和由泥浆护壁所带来的排渣 等弊病。但桩的直径较小，常用的尺寸在0.6m以下， 桩长常在20m以内。在软粘土中，由于沉管的挤压作 用对邻桩有挤压影响，且挤压时产生的孔隙水压力易 使拔管时出现混凝土桩缩颈和吊脚现象。 适用： 粘性土、砂性土、砂土地基。沉管灌注桩back爆扩桩back管柱施工方法： 它是将预制的大直径(直径15m左右)钢筋混 凝土或预应力混凝土或钢管柱(实质上是一种巨型 分节装配的管桩，每节长度根据施工条件决定， 一般采用4m、8m和l0m，接头用法兰盘和螺栓联 接)，用大型的振动桩锤沿导向结构振动下沉到基 岩(一般以高压射水和吸泥机配合帮助下沉)，然 后在
8、管内钻岩成孔，下放钢筋笼骨架，灌注混凝 土，将管柱嵌固于岩层。管柱特点和适用： 大跨径桥梁的深水基础，或在右面起伏 不平的河床上的基础，管柱基础可以在深水 及各种覆盖层条件下进行，没有水下作业和 不受季节限制，但施工需要有振动沉桩锤、 凿岩机、起重设备等大型机具，动力要求也 高，所以在一般公路桥梁中较少采用。管柱backback高桩承台基础低桩承台基础（一）就地灌注钢筋混凝土桩的构造( 图） (二)钢筋混凝土预制桩 1普通钢筋混凝土桩 2钢筋混凝土管桩和管柱 (三) 钢桩 (四) 木桩 (五) 承台的构造及桩与承台的联结（图 ）back桩型:钻、挖孔灌注桩、沉管灌注桩。 混凝土:标号不低于20
9、号，对仅承受竖直力 的基桩可用15号(但水下灌注的混凝土仍不应 低于20号)。设计直径:钻孔灌注桩一般为0.801.50m ，挖孔灌注桩不宜小于1.20m，沉管灌注桩 一般0.300.60m。桩内钢筋： 应按照内力和抗裂性的要求布设。长摩擦桩：分段配筋。短摩擦桩和柱桩：按桩身最大弯矩通长均匀配筋。桩顶35m内设置构造钢筋，孔内钢筋不设弯钩。钢筋骨架有一定的刚性,便于吊装及保证主筋受力后的 纵向稳定，主筋不宜过细过少(直径不宜小于14mm，每根 桩不宜少于8根)。箍筋应适当加强，箍筋直径一般不小于8mm，中距为 200400mm。对于直径较大的桩或较长的钢筋骨架，可在钢筋骨架 上每隔2.02.5
10、m设置一道加强箍筋(直径为14l8mm)。钢筋保护层厚度一般不应小于50mm。钻、挖孔桩的柱桩根据桩底受力情况如需嵌入岩层时 ，嵌入深度可根据受力情况计算确定，并不得小于0.5m。backbackback一、钻孔灌注桩的施工 二、挖孔灌注桩的施工 三、沉管灌注桩的施工 四、打入桩的施工 五、水中桩基础施工 六、桩基施工质量检验桩基础施工back(一)准备工作 (二)钻孔(三)清孔及装吊钢筋骨架(四)灌注水下混凝土钻孔灌注桩的施工back准备场地 埋置护筒 制备泥浆 安装钻机或钻架钻孔灌注桩的施工-准备工作back准备场地施工前应将场地平整好，以便安装钻架进行钻 孔。当墩台位于无水岸滩时钻架位置
11、处应整平夯实 ，清除杂物，挖换软土;场地有浅水时，宜采用土或草袋围堰筑岛(如 图)。当场地为深水或陡坡时，可用木桩或钢筋混凝 土桩搭设支架，安装施工平台支承钻机(架)。深水中在水流较平稳时，也可将施工平台架 设在浮船上，就位锚固稳定后在水上钻孔。水中支架的结构强度、刚度和船只的浮力、 稳定都应事前进行验算。 backback护筒的作用是: (1) 固定桩位，并作钻孔导向； (2) 保护孔口，防止孔口土层坍塌; (3) 隔离孔内外表层水，并保持钻孔内水位高出施 工水位 以稳固孔壁。 对护筒的要求： 埋置护筒要求稳固、准确。护筒制作要求坚固 、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使 用。一般用
12、木材、薄钢板或钢筋混凝土制成。护筒 内径应比钻头直径稍大，旋转钻须增大0.10.2m， 冲击或冲抓钻增大0.20.3m。埋置护筒埋置护筒时注意事项：(1) 护筒平面位置应埋设正确，偏差不宜大于 50mm;(2) 护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位 1.52.0m。在无水地层钻孔，因护壁顶部设有溢浆 口，因此筒顶也应高出地面0.20.3m;(3) 护筒底应低于施工最低水位(一般低于 0.10.3m即可)。深水下沉埋设的护筒应沿导向架借 自重、射水、震动或锤击等方法将护筒下沉至稳定 深度;入土深度:粘性土应达到0.5lm，砂性土则 34m;(4)下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大(一般比护 筒直径
13、大1.00.60m)，护筒四周应夯填密实的粘土， 护筒底应埋置在稳定的粘土层中，否则也应换填粘 土并夯密实，其厚度一般为0.50m。back制备泥浆泥浆作用：(1)在孔内产生较大的悬浮液压力，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 将孔内外水流切断，能稳定孔内水位;(3)泥浆比重大，具有浮渣作用，利于钻渣的排出。 因此在钻孔过程中，孔内应保持一定稠度的泥浆，一般 比重以1.11.3为宜，在冲击钻进大卵石层时可用1.4以上 ，粘度为1025s，含砂率小于6%。在较好的粘土层中 钻孔，也可灌入清水，使钻孔时孔内自造泥浆，达到固
14、 壁效果。调制泥浆的粘土塑性指数不宜小于15。back安装钻机或钻架钻架：生产的定型旋转钻机和冲击钻机都附有定型钻架 ，其他一般常用还有木制和钢制的四脚架(图)、三脚 架或人字扒杆。在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩 位中心，钻机(架)必须保持平稳，不发生位移、倾斜 和沉陷。钻机(架)安装就位时，应详细测量，底座应 用枕木垫实塞紧，顶端应用缆风绳固定平稳，并在钻 孔过程中经常检查。backbackback1.钻孔方法和钻具 旋转钻进成孔 冲击钻进成孔 冲抓钻进成孔 2钻孔注意事项钻孔灌注桩的施工-钻孔back施工方法：利用钻具的旋转切削土体钻进，并在 钻进的同时常采用循环泥浆的方法护壁排 渣，继
15、续钻进成孔。（示意图）泥浆循环的程序：正循环反循环泥浆旋转钻进成孔潜水电钻： 其特点是钻头与动力(电动机) 联成一体，电动机直接驱动钻头旋转切土，能量损耗 小而效率高，但设备管路较复杂，旋转电动机及变速 装置均须密封安装在钻头与钻杆之间。其钻进成孔方 法与正循环法相同，在钻头端部喷出高速水流冲刷土 体，以水力排渣。backback施工方法：利用钻锥(重为1035kN)不断地提锥、落锥反复冲 击孔底土层，把土层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎 渣，钻渣悬浮于泥浆中，利用掏渣筒取出。重复上述过 程冲击钻进成孔。（录像） 主要机具： 定型的冲击式钻机(包括钻架、动力、起重装置等) 、冲击钻头、转向装置和掏渣筒等，也可用30一50kN 带离合器的卷扬机配合钢、木钻架及动力组成简易冲击 机。冲击钻进成孔冲击钻进成孔钻头： 一般是整体铸钢做成的实体钻锥，钻刃为十 字形采用高强度耐磨钢材做成，底刃最好不完全平直以 加大单位长度上的压重。冲击时钻头应有足够的重量， 适当的冲程和冲击频率，以使它有足够的能量将岩块打 碎。冲锥每冲击一次旋转一个角度，才能得到圆形的钻 孔。因此在锥头和提升钢丝绳连接处应有转向装置，常 用的有合金套或转向环，以保证冲锥的转动，也避免了 钢丝绳打结扭断。（图） 掏渣筒： 用以掏取孔内钻渣的工具，如图所示，用 3m
