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1、目录引言2 1桩基础分类2 2 施工前的准备工作2 2.1 按施工方法桩可分为预制桩和灌注桩两大类2 2.2 桩基础施工前的一般准备工作2 2.2.1 施工现场及周边环境的踏勘2 2.2.2 技术准备3 2.2.3 机械设备准备3 2.2.4 现场准备3 2.2.5 现场放线定位4 3钻斗钻成孔灌注桩技术简介4 3.1 钻斗钻成孔法的介绍4 3.1.1 钻斗钻成孔法的优点5 3.1.2 钻斗钻成孔法的缺点5 3.2施工程序5 3.3施工要点5 4桩基础施工技术发展趋向6 结论7 后记8 参考文献9 引言随着我国改革开放的深入，社会经济的发展，工业化和都市化程度的提高，地面空间显得越来越紧张，
2、为了充分利用国土资源，人们不得不将眼光投向高层空间和地下空间。桩基础是一种既古老又现代的高层建筑物和重要建筑物工程中被广泛采用的基础形式。桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传送到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀，沉降速率缓慢等特点。它能承受垂直荷载、水平荷载、 上拔力以及机器的振动或动力作用，已广泛用于工业厂房、桥梁、水利等工程中。下面笔者将对桩基础的施工进行简要分析。1桩基础分类(1)按材料可分为木桩、钢筋混凝土桩、 钢桩及组合材料桩等,其中钢筋混凝土桩又可分为普通钢筋混凝土桩(简称 RC桩,混凝土强度等级C1
3、5C40);预应力钢筋混凝土桩(简称 PC桩,混凝土强度等级为C40C80);预应力高强度混凝土桩(简称 PHC桩,混凝土强度等级不低于C80)。钢筋混凝土桩使用最广泛。(2)桩按形状可分为圆形桩、角形桩、异形桩、螺旋桩、带扩大头的钢筋混凝土预制桩等。(3)桩按施工方法可分为非挤土桩、部分挤土桩。选择桩型与工艺时,应对建筑物的特征(建筑类型、 荷载性质、 桩的使用功能 ,建筑物的安全等级等 ),地形、工程地质(穿越土层桩端持力层岩土特性)及水文地质条件(地下水类别、地下水位),施工机械、 施工环境、 施工经验 ,各种桩施工法的特征、制桩材料供应条件,造价以及工期等进行综合性研究,并进行技术经济
4、分析比较,最后选择经济合理,安全适用的桩型和成桩工艺。2 施工前的准备工作2.1 按施工方法桩可分为预制桩和灌注桩两大类预制桩用锤击、 静压、振动或水冲沉入等方法打桩入土。灌注桩则在就地成孔，而后在钻孔中放置钢筋笼、灌注混凝土成桩。根据成孔的方法，又可分为钻孔、挖孔、冲孔及沉管成孔等方法。工程中一般根据土层情况、周边环境状况及上部荷载等确定桩型与施工方法。2.2 桩基础施工前的一般准备工作施工前应做好现场踏勘工作，做好技术准备与资源准备工作，以保证打桩施工的顺利进行。桩基础施工前的一般准备工作包括以下几个方面：2.2.1 施工现场及周边环境的踏勘在施工前， 应对桩基施工的现场进行全面踏勘，以便
5、为编制施工方案提供必要的资料，也为机械选择、成桩工艺的确定及成桩质量控制提供依据。现场踏勘调查的主要内容如下：(1)查明施工现场的地形、地貌、气候及其它自然条件。(2)查阅地质勘察报告，了解施工现场成桩深度范围内土层的分布情况、形成年代以及各层土的物理力学性能指标。(3)了解施工现场地下水的水位、水质及其变化情况。(4)了解施工现场区域内人为和自然地质现象，地震、溶岩、矿岩、古塘、暗滨以及地下构筑物、障碍物等。(5)了解邻近建筑物的位置、距离、结构性质、现状以及目前使用情况。(6)了解沉桩区域附近地下管线（煤气管、上水管、下水管、电缆线等）的分布及距离、埋置深度、使用年限、管径大小、结构情况等
6、。2.2.2 技术准备其主要内容包括如下几个方面：(1)施工方案的编制。施工前应编制施工方案，明确成桩机械、成桩方法、施工顺序、邻近建筑物或地下管线的保护措施等。(2)施工进度计划。根据工程总进度计划确定桩基施工计划，该计划应包括进度计划，劳动力需求计划及材料、设备需求计划。(3)制定质量保证、安全技术及文明施工等措施。(4)进行工艺试桩。 为确定合理的施工工艺，在施工前应进行工艺试桩，由此确定工艺参数。2.2.3 机械设备准备施工前应根据设计的桩型及土层状况，选择好相应的机械设备，并进行工艺试桩。2.2.4 现场准备现场准备的主要工作主要包括：(1)清除现场障碍物。成桩前应清除现场妨碍施工的
7、高空和地下障碍物，如施工区域内的电杆、跨越施工区的电线、旧建筑的基础或其他地下构筑物等，这对保证顺利成桩是十分重要的。(2)场地平整。高层建筑物的桩基通常为密布的群桩，在桩机进场前，必须对整个作业区进 行平整，以保证桩机的垂直度，便于其稳定行走。对于预制桩，不论是锤击、静压或是振动打桩法，打桩机械自重均较大，在场地平整时还应考虑铺设一定厚度（通常为200mm 左右）的碎石，以提高与打桩机械直接接触的地基表面的承载力， 防止打桩作业时桩机产生不均匀沉降而影响打桩的垂直度。一般履带式打桩机要术地基承载力为100130kPa。如铺设碎石仍不能满足要术时，则可采用铺设走道板（亦称路基箱）的方法，以减小
8、对地基土的压力。对于灌注桩应根据不同成孔方法做好场地平整工作。如采用人工挖孔方法，则在场地平整时需考虑挖孔后的运土道路；当采用钻孔灌注桩时，则应考虑泥浆槽及排水沟。近年来，在上海等大城市实行了钻孔灌注桩硬地施工法，即在灌注桩施工区先做混凝土硬地，同时布置好泥浆池、槽及排水沟等，然后在桩位处钻孔成桩。该法使泥浆有序排放，做到了文明施工，同时也大大提高了施工效率。在沉管灌注桩施工时，场地平整的要术与预制打入桩类似，由于其沉管时亦需用锤击或振动法，桩机对地基土的承载力也有较高的要术。2.2.5 现场放线定位桩基础施工现场轴线应经复核确认，施工现场轴线控制点不应受桩基施工影响，以便桩基施工作业时复核桩
9、位。(1)定桩位。定桩位时必须按照施工方格网实地定出控制线，再根据设计的桩位图，将桩逐一编号，依桩号所对应的轴线、尺寸施放桩位，并设置样桩，以供桩机就位定位。定出的桩位必须再经一次复核，以防定位差错。(2)水准点。桩基施工的标高控制，应遵照设计要求进行，每根桩的桩顶、桩端均须做标高记录， 为此，施工区附近应设置不受沉桩影响的水准点，一般要求不少于2 个。该水准点应在整个施工过程中予以保护，不使其受损坏。 桩基施工中的水准点，可利用建筑高程控制网的水准基点，也可另行设置。3钻斗钻成孔灌注桩技术简介3.1 钻斗钻成孔法的介绍钻斗钻成孔法是20 世纪 20 年代在美国利用改造钻探机械而用于灌注桩施工
10、的方法,钻斗钻成孔施工法是利用钻杆和钻斗的旋转及重力使土屑进入钻斗,土屑装满钻斗后,提升钻斗出土,这样通过钻斗的旋转,削土 ,提升和出土 ,多次反复而成孔。3.1.1 钻斗钻成孔法的优点(1)振动小、噪音低; (2)最适宜粘性土中干作业钻成孔(此时不需要稳定液); (3)钻机安装简单,桩位对中容易 ; (4)施工场地内移动方便; (5)钻进速度较快; (6)工程造价较低 ; (7)工地边界到桩中心距离较小。3.1.2 钻斗钻成孔法的缺点(1)当卵石粒径超过100 mm 时,钻进困难 ; (2)稳定液管理不适当时,会产生坍孔 ; (3)土层中有强承压水时 ,施工困难 ; (4)废泥水处理困难;
11、(5)沉渣处理较困难,需用清渣钻斗。钻斗钻成孔灌注桩适用范围较广,它适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层以及短螺旋不易钻进的含有部分卵石的地层。采用特殊措施,还可嵌入岩层。3.2施工程序施工程序为 : (1)安装钻机 ; (2)钻头着地钻孔,以钻头自重并加液压作为钻进压力; (3)当钻头内装满土、砂后 ,将之提升上来 ,开始灌水 ; (4)旋转钻机 ,将钻头中的土倾卸到翻斗车上; (5)关闭钻头的活门 ,将钻固定 ; (6)降落钻头 ; (7)埋置导向 ,灌入稳定液 ,护筒直径应比桩径大100mm 以便钻头在孔内上下升降。按土质情况,定出稳定液的配方,如果在桩长范围内的土层都是粘性土时
12、,则可不必灌水或注稳定液,可直接钻进 ; (8)将侧面铰刀安装在钻头内侧,开始钻进 ; (9)孔完成后 ,用清底钻头进行孔底沉渣的第一次处理并测定深度; (10)测定孔壁 ; (11)插入钢筋笼 ; (12)插入导管 ; (13)第二次处理孔底沉渣; (14)水下灌注混凝土,边灌边拨导管 (直径口为25 cm,每节 24 m,水压合格 ),混凝土全部灌注完毕后,拨出导管 ; (15)拨出导向护筒成桩。3.3施工要点施工要点为 : (1)确保稳定液的质量; (2)设置表层护筒至少需高出地面300 mm; (3)为防止钻斗内的土砂掉落到孔内而使稳定液性质变坏或沉淀到孔底,斗底活门在钻进过程中应保持
13、关闭状态; (4)必须控制钻斗在孔内的升降速度,因为如果升降速度过快,水流将会以较快速度由钻斗外侧与孔壁之间的空隙中流过,导致冲刷孔壁 ;有时还会在上提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌 ,所以应按孔径的大小及土质情况来调整钻斗的升降速度(表 1)。在桩端持力层中钻进时 ,上提钻斗时应缓慢; (5)为防止孔壁坍塌,用稳定液并确保孔内高水位高出地下水位2 m 以上 ; (6)根据钻孔阻力大小考虑必要的扭矩,来决定钻头的合适转数; (7)第一次孔底沉渣处理,在钢筋笼插入孔内前进行,一般采用清底钻头,如果沉淀时间较长,则应采用水泵进行浊水循环; (8)第二次孔底沉渣处理在混凝土灌注前进行,通常采用
14、泵升法,此法较简单 ,即利用灌注导管,在其顶部接上专用接头,然后用抽水泵进行反循环排渣。表 1钻斗升降速度桩径 /mm 升降速度 / m s-1 700 0.97 1 200 0.75 1 300 0.63 1 500 0.58 4桩基础施工技术发展趋向(1)桩的尺寸向长、大方向发展。欧、美、日钢管桩径已超过2 500 mm,长度 100 m 以上。我国上海金茂大厦钢管桩桩端进入地下80 m,桩径为914.4mm, 南京长江大桥主塔墩基础反循环钻成孔灌注桩直径为3 000 mm,深度 150 m。(2)桩的尺寸向短小方向发展。基于老城区改造及老基础置换加固、建筑物纠偏加固,增层以及补桩等需要,
15、小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟,小桩实质上是小直径压力注浆桩,桩径为70250 mm,桩长为 820 m。(3)向攻克桩成孔难点方向发展。日本有64 家基础公司组成的技术协会,研究开发20 余种大直径岩层削孔方法,其中长螺旋钻进成孔法3 种,国内也有不少单位成功地研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层钻进成孔法。(4)向低公害工法桩方向发展。筒式柴油锤冲式钢筋混凝土预制桩具有桩身质量较可靠,施工 速度快及承载力高等优点。(5)向扩孔桩方向发展。扩孔的成型工艺除钻扩外,还有夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩、挖扩等。(6)向异型桩方向发展。为提高承载力(桩侧磨阻力和桩端阻力)国外大量发展异型桩。
16、(7)向埋入式桩方向发展。日本近年来开发出埋入式桩工法。(8)向组合式工艺桩方向发展。由于承载力和环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等 ,采用单一工艺的桩型往往满足不了工程的要求,实践中经常出现组合式工艺桩。(9)向高强度桩方向发展。RC桩满足不了高承载力要求,PC和 PHC桩使用越来越多。(10)向多种桩身材料方向发展。桩身材料及种类多样化,如超流态混凝土、无砂混凝土、微膨混凝土 ,钢管外壳加混凝土内壁的合成桩。结论桩基础目前是我国多种建筑的主要基础类型，当建筑物场地上部的土层比较软弱时，采用普通的扩大基础， 则地基的强度、 稳定性和变形将均不能满足建筑物的要求，这时往往采用桩基础。 在地基中沉入多根桩，把上部的荷载传入深层土中或传入岩层，这个方法在我国得到广泛应用。钻孔灌注桩技术，因其对各种土层的适应性强，无挤土效应，无震害，噪声小，承载力高等优点，在桥梁工程和高层建筑施工中得到了广泛的应用。后记本论文的写作， 吸收了众多前人学者的学术成果，作为一名在职学员，尚不足具备在某一领域理论层面有所建树的能力，更多的，是沿着前辈荜路蓝缕的基础上继续着夯实路基的工作。
