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1、1,单元6 桩基础施工,桩基础组成与桩基础分类,6.1,混凝土预制桩施工,6.2,混凝土灌注桩施工,6.3,基础工程施工,2,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,桩基础是由沉入土中的桩和连接桩顶的承台组成。桩基础的作用是将上部结构的荷载，通过较弱地层传至深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。桩基础是工程中广泛应用的重要基础形式之一。本节主要讨论了桩的概念、使用范围、桩的作用及施工工艺。,基础工程施工,3,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,6.1.1 桩基础的概念、作用与适用范围 桩基础由一根或数根单桩（也称基桩）和承台两个部分组成，如图6-1所示。在平面上桩可排列成一排或几排，桩顶由承台连接。
2、桩基础的修筑方法是：先将桩设置于地基中，然后在桩顶处浇筑承台，将若干根桩连接成一个整体，构成了桩基础。最后在上面修建上部结构，如房屋建筑中的柱、墙或桥梁中的墩、台等。,基础工程施工,4,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,基础工程施工,5,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,桩基础的作用是将承台以上结构传来的荷载，通过承台将外荷载传至桩顶，再由桩传到较深的地基土层中去。其中承台不仅将外力传至桩顶，并箍住桩顶形成整体共同承受外力。各桩的作用是将所承受的荷载通过桩侧土的摩阻力和桩端土的支承力，传至地基土层中去。,基础工程施工,6,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,当地基上部软弱而在可能的设计桩长
3、范围内埋藏有坚硬土层时，最适宜采用桩基础。桩基础如设计正确，施工得当，则它具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、适用性强等特点。桩基础适宜在下列情况下采用： 1）当建筑物荷载较大，采用天然地基时地基承载力不足时；或地基浅层土质差，采用换填或地基处理困难较大或经济上不合理时，采用桩基是较好的解决方案。,基础工程施工,7,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,2）即使天然地基承载力满足要求，但因采用天然地基时沉降量过大；或是建筑物较为重要，对沉降要求严格时。 3）高耸建筑物或构筑物在水平力作用下为防止倾覆或产生较大倾斜时。 4）为防止新建建筑物地基沉降对邻近建筑物产生相互影响，对新建建筑物可采用桩
4、基，以避免这种危害。 5）设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业厂房，吊车载重量大，使用频繁，车间内设备平台多，基础密集，因而地基变形大，这时可采用桩基。,基础工程施工,8,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,6）精密设备基础安装和使用过程中对地基沉降及沉降速率有严格要求；动力机械基础对允许振幅有一定要求时。 7）在地震区，采用桩穿过液化土层并深入下部密实稳定土层，可消除或减轻液化对建筑物的危害。 8）已有建筑物加层、纠偏、基础托换时可采用桩基。 9）水中建筑物如桥梁、码头、采油平台等，地下水位很高，采用其它基础形式施工困难时。,基础工程施工,9,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,6.1.
5、2 桩基础的分类 随着桩体材料、使用功能、结构形式、施工方法、挤土效应和承台位置等的不同，桩可分为如下几大类型。 1按桩体材料分类 1）木桩。一种古老的桩基形式。常采用坚韧耐久的木材如杉木、松木、橡木等。其桩径常采用160360mm桩长为410m，木桩制造简单、重量轻，运输和沉桩方便，但木桩承栽力低，在干湿交替的环境中极易腐烂，现一般很少使用，仅在乡村小桥和一些临时应急工程中使用。,基础工程施工,10,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,2）钢筋混凝土桩。钢筋混凝土桩是目前工程上最广泛采用的桩。钢筋混凝土桩应用较广，可用于承压、抗拔、抗弯（抵抗水平力等），可采用工厂预制成现场预制后打入（或压入
6、）、现场钻孔灌注混凝土等方法成桩。截面形式有方桩、空心方桩、管桩、三角形桩等，近年来，出现了截面为矩形、T行等的壁板桩，承载力很高。各种常见截面形式如图6-2所示。对管桩，常施加预应力形成预应力管桩，提高桩身抗裂能力，防止在起吊时的弯矩应力或采用锤击法成桩时桩身产生的锤击拉应力下开裂断桩。,基础工程施工,11,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,3）钢桩。常用钢桩有管状、宽翼工字型截面和板状截面等型式。其中钢管桩的直径一般为2501200mm。钢桩具有穿透能力强、承栽力高、自重轻、锤击沉桩效果好等特点；且质量容易保证，桩长可任意调整；但也存在价格高、易锈蚀等不足。 4）组合材料桩。指一根桩由两
7、种或两种以上材料组成的桩。如钢管内填充混凝土，水位以下采用预制而桩上段多采用现场浇注混凝土，中间为预制而外包灌注桩（水泥搅拌桩中插入型钢或预小截面制钢筋混凝土桩）等，一般应用于特殊地质环境及施工技术等情况。,基础工程施工,12,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,2按土对桩的支承性状分类 作用在桩上的外荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力共同承担。桩侧摩阻力和桩端阻力的分担比例主要受桩侧和桩端土的物理力学性质、桩的形式、桩与土的相对刚度及施工方法等因素的影响。根据摩阻力和桩端阻力占外荷载的比例大小将桩基础分为： 1）端承桩：也称为柱桩。这种桩穿过上部软弱土层，直接将荷载传至坚硬土层或岩层上（图6-3（a
8、）。由于桩与桩周土层间的摩阻力甚微，工程上可忽略不计。,基础工程施工,13,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,2）摩擦桩：这种桩穿过的软弱土层较厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上，桩顶的荷载主要靠桩身与土层之间的摩擦力来支承（图6-3（b），桩尖处土层反力很小，可以略而不计，也称为纯摩擦桩。,基础工程施工,14,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,3按桩的施工方法分类 1）预制桩 由于是在打桩以前将桩身提前预制，因此桩身质量较容易保证。预制桩的沉桩施工主要有锤击、振动、静压等方法，当沉桩困难时，可采用预钻孔后再沉桩。由于锤击和振动沉桩产生噪声、振动等危害，近年来，采用静力压桩的施工方法在城市中得
9、到较多的应用。静力压桩施工方法的优点是噪声小、无振动，在桩身内不产生锤击沉桩所产生的很大锤击应力，可以减小桩身配筋，降低工程造价。因此，静力压桩方法已广泛应用于软土地区的工业与民用建筑、湾岗码头、水工围堰、地铁等工程的桩基施工。,基础工程施工,15,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,当要求单桩承载力较高、持力层埋深较深而使桩长较长时，预制桩必须采用分成几节进行预制和沉桩，因此，当下节桩沉入土中、进行上节桩沉桩时，必须将上、下节桩连接起来。目前常用的接桩方法主要有焊接法、螺栓连接法和浆锚法。 2）灌注桩 灌注桩大体可分为沉管灌注桩和钻（冲、挖、抓）孔灌注桩两大类。同一类桩还可以按照施工机械和施
10、工方法以及直径的不同予以细分。,基础工程施工,16,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,（1）沉管灌注桩：沉管灌注桩早在20世纪30年代传入我国，该桩身不用预制可就地灌注，施工速度快，不产生泥浆，造价低于其它类型的灌注桩而应用较广。但其施工过程中的噪音和震动对环境产生影响，使其在城市建筑物密集地区的应用受到一定的限制。沉管灌注桩可采用锤击振动、振动冲击等方法沉管成孔，其施工工序如图6-4所示。,基础工程施工,17,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,锤击沉管灌注桩的常用直径（指预制桩尖的直径）为300500mm，桩长在20m以内，可打至硬塑粘土层中或中、粗砂层。这种桩的施工设备简单，打桩速度快
11、、成本低，但很容易产生缩径（桩身界面局部缩小）、断桩、局部夹土、混凝土离析和强度不足等质量问题。 振动沉管桩的钢管底部带有活瓣桩尖（沉管时闭合，拔管时活瓣张开以便浇注混凝土），或套上预制钢筋混凝土桩尖。桩横截面直径一般为400500mm。,基础工程施工,18,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,锤击、振动沉管施工时一般有单打、反插和复打法，根据土质情况和承载力要求分别选用。单打法适用于含水量较小的土层，且易采用预制桩尖；反插法及复打法适用于软弱饱和土层。单打法即一次拔管成桩，拔管时每提升0.51.0m，振动510s，再拔管0.51.0m，如此反复进行，直至全部拔除为止。为了扩大桩径（这时桩距不
12、易太小）和防止再淤泥层中缩径或断桩，沉管灌注桩施工时可采用反插和复打工艺。复打法就是在浇注混凝土并拔出钢管后，立即在原位重新放置预制桩尖（或闭合管端活瓣）再次沉管，并再次浇注混凝土。复打后的桩，其横截面面积增大，承载力提高，但其造价也相应增加。反插法是将套管每提升0.5m，再下沉0.3m，反插深度不易大于活瓣桩尖长度的2/3，如此反复进行，直至拔除地面。反插法也可扩大桩径，提高承载力。,基础工程施工,19,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,（2）钻（冲）孔灌注桩 各种钻孔桩在施工时都要把钻孔位置处的土排出地面，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，最后浇注混凝土。 目前国内的钻（冲）孔灌注桩在钻进时
13、不下钢筋套筒，而是利用泥浆护壁保护孔壁以防坍孔，清孔（排走孔底沉渣）后，在水下灌注混凝土。常用桩径为6001200mm等。更大直径15002800mm钻孔桩一般用钢套筒护壁，所用钻机具有回旋钻进、冲击、磨头磨碎岩石和扩大桩底等多种功能，钻进速度快，深度可达60m，能克服流砂、消除孤石等障碍，并能进入微风化硬质岩石。其最大优点在于能进入岩层，刚度大，因此承载力高而桩身变形很小。,基础工程施工,20,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,（3）挖孔桩 挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔。人工挖孔桩施工时应降低地下水位，每挖深0.91.0m，就浇灌或喷射一圈钢筋混凝土护壁（上下圈之间用钢筋连接），达到所需
14、深度时，再进行扩孔，最后在护壁内安装钢筋笼或浇灌混凝土。 在挖孔桩施工中，由于工人下到钻孔中操作，可能遇到流砂、坍孔、有害气体、缺氧、触电和上面掉下重物等危险而造成伤亡事故。因此必须严格执行有关安全生产的规定。挖孔桩的直径不得小于0.8m，深度为15m者，桩径应在1.21.4m以上，桩身长度宜限制在30m以内。挖孔桩的优点是，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单、噪声小。场区各桩可同时施工，桩径大，适应性强，又较经济。,基础工程施工,21,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,4按承台的位置分类 桩基础按照承台的位置可分为高承台桩（也称高桩承台）基和低承台桩基（也称低桩承台）两种（如图6
15、-1所示）通常将承台底面置于地面或局部冲刷线以下的桩基称为低承台桩基，见图6-1（a），承台底面高出地面或局部冲刷线的桩基称为高承台桩基，见图6-1（b）。高承台桩基的位置较高，可减小墩台的圬工数量，施工较方便。然而在水平力的作用下，由于承台及部分桩身露出地面或局部冲刷线，减少了承台及自由段桩身侧面的土抗力，桩身的内力和位移都将大于低承台桩基，在稳定性方面也不如低承台桩基。,基础工程施工,22,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,当常年有水、冲刷较深，或地下水位较深、施工时不易排水时，常采用高承台桩基方案。另外，对于受水平力较小的小跨度桥梁，选用高桩承台很可能是较为合理的方案。位于旱地、浅水滩
16、或季节性河流的墩台，当冲刷不深，施工排水不太困难时，选用低承台方案，有利于提高基础的稳定性。,基础工程施工,23,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,5按桩轴方向分类 若按桩轴方向分类可分为竖直桩和斜桩（图6-5）。一般来说，竖直桩能承受的水平力较小，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关系致使水平外力在两个方向都可能同时作用时，则可采用多向斜桩桩基；由于施工技术上的原因，目前钻（挖）孔灌注桩通常设计为竖直桩。,基础工程施工,24,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,基础工程施工,25,项目6.1 桩基础组成与桩基础分类,6按成桩的直径分类 建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008） 按成桩直径大小可以将桩分为小直径桩、中等直径桩和大直径桩等三类。 小直径桩。指桩径d250mm、长径比l/d较大的桩，如树根桩。小桩具有施工空间要求小、对原有建筑基础影响小、施工方便、可在任何土层中成桩，并能穿越原有基础等特点而在地基换托、支护结构、抗浮、多层住宅地基处理等工程中得到广泛应用。,
