第2章桩基工程课件

第第2 2章章 桩基础工程桩基础工程 桩基础：桩基础：是用承台或梁将沉入土中的桩联系起来，以承受上是用承台或梁将沉入土中的桩联系起来，以承受上部结构的一种常用的基础形式。当天然地基土质不良，部结构的一种常用的基础形式。当天然地基土质不良，不能满足建筑物对地基变形和强度方面的要求时，常常不能满足建筑物对地基变形和强度方面的要求时，常常采用桩基础将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大采用桩基础将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土的土(岩岩)层上，以保证建筑物的稳定和减少其沉降量。同层上，以保证建筑物的稳定和减少其沉降量。同时，当软弱土层较厚时，采用桩基础施工，可省去大量时，当软弱土层较厚时，采用桩基础施工，可省去大量的土方开挖、支撑、排的土方开挖、支撑、排(降降)水设施，一般均能获得良好的水设施，一般均能获得良好的经济效果。因此，桩基础在建筑工程中应用广泛。经济效果。因此，桩基础在建筑工程中应用广泛。2.1 概述概述u桩基础构造桩基础构造 桩基础包括：桩体和承台。桩基础包括：桩体和承台。荷载传递路径：荷载传递路径：上部结构上部结构 承台承台 桩桩 地基地基u桩的分类桩的分类按荷载传递机理分：端承桩、摩擦桩按荷载传递机理分：端承桩、摩擦桩。桩端阻桩端阻力力桩侧阻桩侧阻力力 1）：端承桩是穿过上部软弱土层而达到下部持力层）：端承桩是穿过上部软弱土层而达到下部持力层(岩石、砾岩石、砾石层、砂层或坚硬土层石层、砂层或坚硬土层)上的桩，上部结构荷载主要是由桩尖阻上的桩，上部结构荷载主要是由桩尖阻力来平衡。力来平衡。2）：摩擦桩是把建筑物的荷载传布在桩四周土中及桩尖下土）：摩擦桩是把建筑物的荷载传布在桩四周土中及桩尖下土中的桩，其大部分荷载靠桩四周表面与土的摩擦力来支承。中的桩，其大部分荷载靠桩四周表面与土的摩擦力来支承。按材料分按材料分木桩、砂石（灰）桩木桩、砂石（灰）桩加固地基（排水固结、挤密土层）加固地基（排水固结、挤密土层）（钢筋）混凝土桩、钢管桩（钢筋）混凝土桩、钢管桩承载力大。承载力大。按沉桩方法分按沉桩方法分挤土桩挤土桩打入式和压入式预制桩，无需预先成孔。打入式和压入式预制桩，无需预先成孔。部分挤土桩部分挤土桩预钻孔打入式预制桩和部分挤土灌注桩。预钻孔打入式预制桩和部分挤土灌注桩。非挤土桩非挤土桩非挤土灌注桩。非挤土灌注桩。混合桩等。混合桩等。按施工方法分按施工方法分预制桩预制桩预制预制运输运输打桩打桩灌注桩（即现浇桩）灌注桩（即现浇桩）成孔成孔安放钢筋笼安放钢筋笼浇注混凝土浇注混凝土 1 1）预制桩预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩，然后用沉桩设备将桩沉入的桩，然后用沉桩设备将桩沉入(打、压、振打、压、振)土中。钢筋土中。钢筋混凝土预制桩混凝土预制桩(含预应力钢筋混凝土桩含预应力钢筋混凝土桩)施工速度快，适用施工速度快，适用于穿透中间层较软弱或夹有不厚的砂层、持力层埋置深度于穿透中间层较软弱或夹有不厚的砂层、持力层埋置深度及变化不大、地下水位高、对噪声及挤土影响无严格限制及变化不大、地下水位高、对噪声及挤土影响无严格限制的地区；的地区；2 2）灌注桩灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。灌注桩适用于然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。灌注桩适用于严格限制噪声、振动、挤土影响、持力层起伏较大的地区。严格限制噪声、振动、挤土影响、持力层起伏较大的地区。第一节第一节 钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土预制桩施工v有有实心方桩实心方桩和和离心管桩离心管桩两种两种实心桩为方形断面，边长一般为实心桩为方形断面，边长一般为250550mm。管桩是在工厂离心法成型的空心圆柱形预制桩，直径有管桩是在工厂离心法成型的空心圆柱形预制桩，直径有400 500等几种。等几种。v桩长：一般在桩长：一般在27m以内以内 v混凝土强度等级：不宜低于混凝土强度等级：不宜低于C30 v钢筋：对称配筋，锤击沉桩时纵向钢筋配筋率不宜小于钢筋：对称配筋，锤击沉桩时纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%，压入桩不宜小于，压入桩不宜小于0.4%常用桩型常用桩型主要施工过程：主要施工过程：桩的预制、运输和沉入。桩的预制、运输和沉入。钢筋混凝土桩制作流程钢筋混凝土桩制作流程 支模板支模板 绑扎钢筋，安设吊环绑扎钢筋，安设吊环 支上层膜，涂刷隔离剂支上层膜，涂刷隔离剂 浇筑第二层桩混凝土浇筑第二层桩混凝土 养养护护 养护至养护至30%强度后拆模强度后拆模u（2 2）桩的起吊、运输）桩的起吊、运输混凝土强度要求混凝土强度要求 应在混凝土强度达到应在混凝土强度达到7070设计强度后方可起吊，达到设计强度后方可起吊，达到100100后方可运输和沉桩。后方可运输和沉桩。桩的吊点布置桩的吊点布置确定原则：确定原则：吊点间的跨中弯矩与吊点处负弯矩相等。吊点间的跨中弯矩与吊点处负弯矩相等。常见的吊点位置如下图示：常见的吊点位置如下图示：桩的堆放桩的堆放l堆放不得超过四层；堆放不得超过四层；l上下层间设置垫木（上下层间设置垫木（按吊点位置确定间距按吊点位置确定间距、上下对齐）、上下对齐）l地面平整坚实，设有排水坡度。地面平整坚实，设有排水坡度。l分类堆放分类堆放沉桩前的准备工作沉桩前的准备工作清除障碍物清除障碍物 平整场地平整场地 沉桩试验沉桩试验 抄平放线抄平放线 定桩位定桩位 确定沉桩顺序。确定沉桩顺序。u沉桩顺序确定的原则沉桩顺序确定的原则从中间向四周沉没，由中及外；从中间向四周沉没，由中及外；从靠近建筑物最近的桩位起，由近及远；从靠近建筑物最近的桩位起，由近及远；先深后浅先深后浅,先大后小，先长后短。先大后小，先长后短。u结合考虑结合考虑“退沉桩退沉桩”还是向前还是向前“顶沉桩顶沉桩”。2.3 2.3 桩的沉设桩的沉设主要方法：主要方法：锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩预制桩施工机械主要有以下三类：预制桩施工机械主要有以下三类：打桩机打桩机锤击沉桩锤击沉桩 打桩机由桩锤和桩架组成，靠桩锤冲击桩头，使桩打桩机由桩锤和桩架组成，靠桩锤冲击桩头，使桩在冲在冲击力的作用下击力的作用下贯入土中，故又称冲击式打桩机。根据桩锤驱贯入土中，故又称冲击式打桩机。根据桩锤驱动方式不同，可分为蒸汽、柴油和液压三种打桩机。动方式不同，可分为蒸汽、柴油和液压三种打桩机。振动沉拔桩机振动沉拔桩机振动沉桩振动沉桩 振动沉拔桩机由振动桩锤和桩架组成。振动桩锤振动沉拔桩机由振动桩锤和桩架组成。振动桩锤利用机利用机械振动械振动法使桩沉入或拔出。法使桩沉入或拔出。静力压桩机静力压桩机静力沉桩静力沉桩 静力压桩机采用机械或液压方式产生静压力，使桩静力压桩机采用机械或液压方式产生静压力，使桩在持在持续静压力作用下续静压力作用下压入至所需深度。压入至所需深度。锤击沉桩是利用桩锤下落时的瞬时冲锤击沉桩是利用桩锤下落时的瞬时冲击击机械能机械能，克服土体对桩的阻力，使其静，克服土体对桩的阻力，使其静力平衡状态遭到破坏，导致桩体下沉，达力平衡状态遭到破坏，导致桩体下沉，达到新的静压平衡状态，如此反复地锤击桩到新的静压平衡状态，如此反复地锤击桩头，桩身也就不断地下沉。锤击沉桩是预头，桩身也就不断地下沉。锤击沉桩是预制桩最常用的沉桩方法。该法施工速度快，制桩最常用的沉桩方法。该法施工速度快，机械化程度高，适应范围广，现场文明程机械化程度高，适应范围广，现场文明程度高，但施工时有挤土、噪音和振动等公度高，但施工时有挤土、噪音和振动等公害，对城市中心和夜间施工有所限制。害，对城市中心和夜间施工有所限制。u2.3.1 锤击沉桩锤击沉桩打桩所用的机具设备打桩所用的机具设备：桩锤、桩架及动力装置：桩锤、桩架及动力装置桩锤类型桩锤类型：有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油打桩：有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油打桩锤和振动锤等。锤和振动锤等。桩架选择桩架选择：考虑桩锤的类型、桩的长度和施工条件等：考虑桩锤的类型、桩的长度和施工条件等因素。常用的桩架形式有下列三种：滚筒式桩架、多因素。常用的桩架形式有下列三种：滚筒式桩架、多功能桩架、履带式桩架功能桩架、履带式桩架（1 1）桩锤）桩锤l落锤落锤适用于粘土或含砂石较多的地基土；适用于粘土或含砂石较多的地基土；l柴油锤柴油锤工作原理：工作原理：单缸二冲程自由活塞式发动机以柴油为燃料，利单缸二冲程自由活塞式发动机以柴油为燃料，利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力，将桩锤抬起，然用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力，将桩锤抬起，然后自由落下冲击桩顶。如此循环反复运动，将桩打入后自由落下冲击桩顶。如此循环反复运动，将桩打入土中。土中。分类：分类：导杆式、筒式。导杆式、筒式。特点：特点：不需另带动力设备，但污染大，噪音大。不需另带动力设备，但污染大，噪音大。适用：适用：大型的混凝土桩和钢管桩，除过软地基外可打大型的混凝土桩和钢管桩，除过软地基外可打各种桩。各种桩。落锤落锤柴油锤柴油锤柴油锤柴油锤导杆式柴油锤筒式柴油锤广州大学城工地锤击沉桩桩桩 锤锤（2 2）桩架）桩架l作用：作用：吊桩就位、固定桩位置、承受桩锤和桩的重量、打吊桩就位、固定桩位置、承受桩锤和桩的重量、打桩过程中引导锤和桩的方向，并保证桩锤能够沿着所要桩过程中引导锤和桩的方向，并保证桩锤能够沿着所要求的方向冲击桩体。求的方向冲击桩体。l分类：分类：塔式、直式、悬挂式、三点支撑履带行走式。塔式、直式、悬挂式、三点支撑履带行走式。l行走机构：行走机构：滚管式、轨道式、滚管式、轨道式、轮胎式、汽车式、履带式和步履式轮胎式、汽车式、履带式和步履式等。等。l桩架高度：桩架高度：=桩长桩长+滑轮组高（滑轮组高（2m2m）+锤高锤高+桩帽高桩帽高+安装空隙（安装空隙（0.5m0.5m）悬挂履带式打桩架悬挂履带式打桩架 以履带起重机为底盘，用吊臂以履带起重机为底盘，用吊臂2 2悬吊桩架立柱悬吊桩架立柱6 6，立柱，立柱6 6下面与车下面与车体体1 1通过支撑叉通过支撑叉7 7相连接。由于桩架相连接。由于桩架、桩锤的重量较大，重心高且前移、桩锤的重量较大，重心高且前移，容易使起重机失稳。所以通常在，容易使起重机失稳。所以通常在车体上增加一些配重。立柱在吊臂车体上增加一些配重。立柱在吊臂端部的安装比较简单。为了能方便端部的安装比较简单。为了能方便的调整立柱的垂直度，立柱下端与的调整立柱的垂直度，立柱下端与车体支撑连接一般都是采用丝杠和车体支撑连接一般都是采用丝杠和液压式等伸缩可调的机构。液压式等伸缩可调的机构。缺点：横向稳定性较差，立柱缺点：横向稳定性较差，立柱的悬挂不能很好的保持垂直。这一的悬挂不能很好的保持垂直。这一点限制了点限制了不能用于打斜桩不能用于打斜桩。三点式履带桩架三点式履带桩架 三点式桩架在性能上是三点式桩架在性能上是比较理想的，工作幅度小，比较理想的，工作幅度小，具有良好的稳定性，其次还具有良好的稳定性，其次还可通过斜撑的伸缩使立柱倾可通过斜撑的伸缩使立柱倾斜，以斜，以适应打斜桩适应打斜桩的需要。的需要。简简易易桩桩架架悬悬挂挂履履带带式式桩桩架架轮式桩架滚管式桩架步履式桩架桁式打桩架全液压履带式三支点打桩架锤击桩动画锤击桩动画（4 4）打桩注意事项）打桩注意事项l隐蔽工程及时做好记录隐蔽工程及时做好记录l严禁偏打严禁偏打 桩锤、桩帽和桩身轴线重合，衬垫平整均匀，构造合适桩锤、桩帽和桩身轴线重合，衬垫平整均匀，构造合适l桩顶衬垫弹性应适宜桩顶衬垫弹性应适宜 延长锤击作用时间和应力波波长，降低锤击应力值，从延长锤击作用时间和应力波波长，降低锤击应力值，从而提高打击效率和降低桩的损坏率。而提高打击效率和降低桩的损坏率。l连续施打、入土速度均匀，不得间歇过长连续施打、入土速度均匀，不得间歇过长 避免土的固结作用，使继续打桩阻力增大，不易打入土避免土的固结作用，使继续打桩阻力增大，不易打入土中中l桩锤回弹过大且经常发生桩锤回弹过大且经常发生,应更换重锤。应更换重锤。打桩过程中出现的问题打桩过