学习领域二桩基础工程学习情境1 概述［目的要求］了解：桩基础的工作特点熟悉：高承台桩基础、低承台桩基础的概念掌握：端承桩、摩擦桩的概念预制桩、灌筑桩的概念［讲授重点］端承桩、摩擦桩的概念预制桩、灌筑桩的概念［讲授难点］端承桩、摩擦桩的概念，灌筑桩的概念［讲授内容］一、桩基础的工作特点桩基础是一种既古老又现代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递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如图2-1 （教材P56图2 — 1）所示高承台桩基础 低承台桩基础图2-1 桩基础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，已广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中二、桩基础的分类工程中的桩基础，往往由数根桩组成，桩顶设置承台，把各桩连成整体，并将上部结构 的荷载均匀传递给桩图2-11、 按承台位置的高低分① 高承台桩基础一一承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础一般应用 在桥梁、码头工程中② 低承台桩基础一一承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。
2、 按承载性质不同① 端承桩一一是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上 桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计② 摩擦桩一一是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于 桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相 对位移时，即具有摩擦桩的作用3、 按桩身的材料不同① 钢筋混凝土桩可以预制也可以现浇根据设计，桩的长度和截面尺寸可任意选择② 钢桩常用的有直径 250~1200mm 的钢管桩和宽翼工字形钢桩 钢桩的承载力 较大，起吊、 运 输 、沉 桩 、接 桩 都 较 方 便 ，但 消 耗 钢 材 多 ，造 价 高 我 国 目 前 只 在 少 数 重 点 工 程 中 使 用 如 上海宝山钢铁总厂工程中，重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径 914.4mm 和 600mm ， 长 60mm 左 右 的 钢 管 桩 ③ 木桩目前已很少使用，只 在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用在 地下水位以下时， 木材有很好的耐久性，而在干湿交替的环境下，极易腐蚀④ 砂石桩主要用于地基加 固，挤密土壤。
淮北职业技术学院东校区 1#、2#住宅 楼就是采用的碎 石 桩， 桩的直径 533mm ，平面呈三角形，间距 1100 mm 淮北职业技术学 院西校区教学 楼 也是 采 用的 碎 石 桩⑤ 灰土桩主要用于地基加固4 、 按 桩 的 使 用 功 能 分① 竖向抗压桩② 竖向抗拔桩③ 水平荷载桩④ 复合受力桩5 、按桩直径大小分① 小直径桩 d < 250mm② 中等直径桩 250mm< d < 800mm③ 大直径桩d > 800mm6 、按成 孔方 法 分① 非挤土桩 泥浆护壁 灌筑桩、人工挖孔灌筑桩，应用 较广② 部分挤土桩 先钻孔 后打入③ 挤土桩 打入桩7 、按制作工艺分① 预制桩钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入 地 下 ② 灌筑桩 又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计8 、按截 面形式分① 方形截面桩制作、运输和堆 放比较方便，截 面边长一般为 250~550mm ② 圆形空心桩 是用离心旋转法在工厂中预制，它具有用料省，自重轻，表面积大等特点。
国内铁道部门已有定型产品，其直径有 300mm 、450mm 和 550mm ，管壁厚 80mm ，每节长度自 2m~12m 不等学习情境2 预制桩施工［目的要求］了解：钢筋混凝土管桩的构造，常用的桩架形式，打桩注意事项，打桩中常见问题的分析 和处理方法，静力压桩方法，熟悉： 钢筋混凝土实心方桩运输和堆放，各种类型的桩锤，打桩施工时对临近建筑物的 影响及预防措施，掌握：钢筋混凝土实心方桩构造及施工要点，打桩顺序，打桩方法，打桩质量要求与验 收，接桩方法与要求［讲授重点］钢筋混凝土实心方桩构造及施工要点，打桩顺序，打桩方法，打桩质量要求 与验收［讲授难点］接桩方法与要求［讲授内容］一、桩的制作、起吊、运输和堆放1、钢筋混凝土实心方桩钢筋混凝土实心桩，断面一般呈方形桩身截面一般沿桩长不变实心方桩截面尺寸一 般为 200X 200mm〜600 600mm 钢筋混凝土实心桩桩身长度：限于桩架高度，现场预制桩的长度一般在25〜30m以内限 于运输条件，工厂预制桩，桩长一般不超过12m，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以 接长接头不宜超过2个钢筋混凝土实心桩的优点：长度和截面可在一定范围内根据需要选择，由于在地面上预 制，制作质量容易保证，承载能力高，耐久性好。
因此，工程上应用较广钢筋混凝土实心桩由桩尖、桩身和桩头组成图2-2图2 — 2混凝土预制桩材料要求：钢筋混凝土实心桩所用混凝土的强度等级不宜低于C30 ( 30N/mm 2 )采用静 压法沉桩时，可适当降低，但不宜低于C20，预应力混凝土桩的混凝土的强度等级不宜低于 C40，主筋根据桩断面大小及吊装验算确定，一般为4〜8根，直径12〜25mm ;不宜小于 ①14, 箍筋直径为6~8mm，间距不大于200mm，打 入桩桩顶2〜3d长度范围内箍筋应加密，并设置 钢筋网片预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm桩尖处可将主筋合拢焊在 桩尖辅助钢筋上，在密实砂和碎石类土中，可在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖2、 钢筋混凝土管桩混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产桩径有①300、①400、①500mm等，每节长度8m、 10m、12m不等，接桩时，接头数量不宜超过4个管壁内设 ①12mm〜22mm 主筋10根〜20 根，外面绕以①6mm螺旋箍筋，多以C30混凝土制造混凝土管桩各节段之间的连接可以 用角钢焊接或法兰螺栓连接由于用离心法成型，混凝土中多余的水分由于离心力而甩岀， 故混凝土致密，强度高，抵抗地下水和其它腐蚀的性能好。
混凝土管桩应达到设计强度100% 后方可运到现场打桩堆放层数不超过三层，底层管桩边缘应用楔形木块塞紧，以防滚动3、 桩的制作、起吊、运输和堆放①桩的制作较短的桩一般在预制厂制作，较长的桩一般在施工现场附近露天预制预制场地的地面要平整、夯实，并防止浸水沉陷对于两个吊点以上的桩，现场预制时， 要根据打桩顺序来确定桩尖的朝向，因为桩吊升就位时，桩架上的滑轮组有左右之分，若桩 尖的朝向不恰当，则临时调头是很困难的预制桩叠浇预制时，桩与桩之间要做隔离层(可涂皂脚、废机油或粘土石灰膏)，以保证 起吊时不互相粘结叠浇层数，应由地面允许荷载和施工要求而定，一般不超过四层，上层 桩必须在下层桩的混凝土达到设计强度等级的30%以后，方可进行浇筑(图2 — 3)1 —侧模板；2 —隔离剂或隔离层；3—卡具；I —第一批浇筑桩；H —第二批浇筑桩；山一第三批浇筑桩；桩的主筋上端以伸至最上一层钢筋网之下为宜，并应连成“ |-一| ”形，这样能更好地 接受和传递桩锤的冲击力主筋必须位置正确，桩身混凝土保护层要均匀，不可过厚，否则 打桩时容易剥落，桩身保护层厚不宜小于30mm钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊。
主筋接头配置在同一截内的数量， 当采用闪光对焊和电弧焊时，不得超过50% ；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d,且不 小于500 mm 预制桩的混凝土浇筑工作应由桩顶向桩尖连续浇筑，严禁中断，制作完成 后，应洒水养护不少于7天制作完成的预制桩应在每根桩土标明编号及斜作日期，如设计不理设吊环，则应标明绑 扎点位置预制桩的几何尺寸允许偏差为：横截面边长±5mm ；桩顶对角线之差10mm ；混 凝土保层厚度±5mm ；桩身弯曲矢高不大于0. 1 %桩长；桩尖中心线10mm ；桩顶面平整度 小于2mm预制桩制作质量还应符合下列规定：(1) 桩的表面应平整、密实，掉角深度小于10mm，且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得 超过该桩表面全部面积的0 . 5 %，同时不得过分集中；(2) 由于混凝土收缩产生的裂缝，深度小于20mm，宽度小于0.25 mm ；横向裂缝长度不 得超过边长的一半；②桩的起吊、运输和堆放钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度等级的70%方可起吊，达到设计强度等级的 100%才能运输和打桩如提前吊运，必须采取措施并经过验算合格后才能进行起吊时，必须合理选择吊点，防止在起吊过程中过弯而损坏。
教材第58页图2-4为预制 桩吊点合理位置图当吊点少于或等于3个时，其位置按正负弯矩相等的原则计算确定当吊点多于3个时，其位置按反力相等的原则计算确定长20〜30m的桩，一般采用3个吊点图2 — 4 桩的吊点位置（a）（ d）一点起吊；（b）两点起吊；（c）三点起吊；（e）、（ f）管桩一点及两点起吊二、锤击沉桩（打入桩）施工预制桩的打入法施工，就是利用锤击的方法把桩打入地下是预制桩最常用的沉桩方法一）打桩机具及选择打桩机具主要有打桩机及辅助设备打桩机主要有桩锤、桩架和动力装置三部分1、桩锤作用：对桩施加冲击力，将桩打入土中类型：落锤、 单动汽锤、 双动汽锤、 柴油锤、 液压锤① 落锤：一般由生铁铸成，利用卷扬机提升，以脱钩装置或松开卷扬机刹车使其坠落到 桩头上，逐渐将桩打入土中落锤重量为5〜20KN ，构造简单，使用方便，故障少适用于 普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩但打桩速度较慢，效率低提高落锤的落距，可以 增加冲击能，但落距太高又会击坏桩头，故落距一般以1〜2m为宜只有当使用其它锤型不 经济或小型工程才使用② 单动汽锤：单动汽锤的冲击部分为汽缸，活塞是固定于桩顶上的，动力为蒸气。
其工作过程和原理是：将锤固定于桩顶上，用软管连接锅炉阀门，引蒸气入汽缸活塞上部空间， 因蒸气压力推动而升起汽缸，当升到顶端位置时，停止供汽并排岀汽体，汽锤则借自重下落 到桩顶上击桩如此反复循环进行，逐渐把桩打入土中汽缸只在上升时耗用动力，下落完 全靠自重单动汽锤的锤重30〜150KN ，具有落距小，冲击力大的优点，其打桩速度较自由落锤快，适用于打各种桩但存在蒸汽没有被充分利用，软管磨损较快，软管与汽阀联接处 易脱开等缺点③ 双动汽锤：双动汽锤的冲击部分为活塞，动力是蒸汽汽缸是固定在桩顶上不动的， 而汽锤是在汽缸内，由蒸汽推动而上下运动其工作过程和原理是：先将桩锤固定在桩顶上， 然后将蒸汽由汽锤的汽缸调节阀进入活塞下部，由蒸汽的推动而升起活塞，当升到最上部时， 调节阀在压差的作用下自动改变位置，蒸汽即改变方向而进入活塞上部，下部汽体则同时排 岀如此反复循环进行而逐渐把桩打入土中双动汽锤的桩锤升降均由蒸汽推动，当活塞向 下冲时，不仅有其自身重量，而且受到上部汽体向下的压力，因此冲击力较大双动汽锤的 锤重0.6〜6t（6〜160KN），具有活塞冲程短，冲击力大，打桩速度快，工作效率高等优点适 用于打各种桩，并可以用于拔桩和水下打桩。
国外常用的有英国BSP国际基础有限公司，美国的雷蒙德、瓦尔、科林-MKT，德国的 门克等制造商。