工程管理施工第二章

12.地基处理与桩基础工程概

述

基础是建筑物的墙或柱埋在地下的扩大部分，是建筑物的组成部分，其作用是承受上部结构的全部荷载，再将荷载传给地基。地基是指基础底面以下承受建筑物全部荷载的土壤层，不是建筑物的组成部分。2地基的两种类型1、天然地基（岩石、坚硬土层）2、人工地基（遇软弱土层，采用地基处理、桩基础）32.1基坑验槽2.1.1验槽的目的和内容：1、检查标高、尺寸2、观察坑底土质是否与勘察报告一致3、观察坑底土的坚硬程度是否均匀一致4、探查有无暗浜、古墓、枯井、文物重点是柱基、墙角、承重墙下等承重部位的土基42.1.2钎探验槽

探察有无软弱下卧层。以锤击次数和钢钎入土难度判断土层是否均匀一致。步骤：1根据坑（槽）平面图进行钎探布点，并将钎探点依次编号绘制钎探点平面布置图2准备锤和钢钎，同一工程应钎径一致，锤重一致3按钎探顺序号进行钎探施工4打钎时要求用力一致，锤的落距一致5钎探结束后，从上而下逐步分析钎探记录情况，再横向分析钎孔相互之间锤击次数，判断土层的构造和土质的软硬6钎探后的孔要用砂填实5672.2.1地基加固的原理为什么要加固地基?当土层的承载能力较差，如淤泥、冲填土及其它软弱土层。或虽然土层较好，但上部荷载甚大时，为使地基具有足够的坚固性和稳定性，对土层进行加固。2.2地基加固处理81)地基处理的目的：利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，改良地基土的工程特性，提高地基的承载力。92)地基加固原理：

提高土的强度，减少土的压缩性。“将土质由松变实”“将土的含水量由高变低”103)拟订加固方案在拟订地基加固处理方案时，应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理，决不能单纯的进行加固处理，否则，不仅会增加工程费用，反而难以达到理想的效果。11

4)加固方法

常见的地基处理方法可分为：1、机械碾压法2、重锤夯实法3、挤密桩法4、化学加固法5、预压固结法6、深层搅拌等122.2.2地基加固的方法

具体加固方法可归纳为：（1）挖（2）填（3）换（4）夯（5）压（6）挤（7）拌132.2.2.1“挖”挖去软土层，把基础埋置在承载力大的基岩或坚硬的土层中这种方法适用于软土层不厚时，利用坚硬的土层作天然地基，较为经济142.2.2.2“填”当软土层很厚，而又需大面积对地基进行加固处理时，可在软土层上直接回填一层一定厚度的好土，以提高地基的承载力，减小软土层的承压力152.2.2.3“换”换就是将挖与填相结合，它是将基础下面一定范围内的软弱土层挖去，而代之以人工填筑的垫层作为持力层。这种方法适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理。16

垫层材料有：1、砂石2、碎石3、三合土（泥土：熟石灰：石）4、三七灰土（石灰：粘土=3：7）5、素土等。素土：指不含杂质的土，如砂土、粉土、粘性土等。不能用的土：淤泥质土、含水量大的粘土、含有机质多的土、膨胀土、湿陷性土等17“换”的两种常用方法a.灰土垫层地基（石灰+粘土）要就地取材灰土垫层具有一定的强度、水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。适用加固深1-4m厚的软弱土、沉陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。

18b.砂垫层地基（上海地区多用）砂垫层地基是用夯（压）实的砂或砂石垫层替换基础下部一定厚度的软土层，以起到提高基础下地基承载力，减少沉降，加速软土层的排水固结作用。（图2.1）适用处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基；不宜用于加固湿陷黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。192.2.2.4“夯”利用打夯设备的重锤夯击土壤，排出土壤中的水分，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载力。

20“夯”的两种常用方法一、重锤夯实地基重锤夯实是利用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，重复夯击地基土表面，使地基表面形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。适用范围：地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土的加固处理。缺点：振动和噪音可夯实的加固深度一般为1.2～2.0m。

21重锤夯实地基

机具设备1）夯锤夯锤形状宜采用截头圆锥体，可用C20钢筋混凝土制成。其底部可采用20mm厚钢板，以使重心降低。锤重为1.5-3.0t，落距一般采用2.5-4.5m。222324重锤夯实地基2）起重机有摩擦式卷扬机的履式起重机打桩机悬臂式桅杆起重机龙门式起重机25重锤夯实地基3）施工要点（1）最优含水量＝塑限含水量±2％

现场简易测定：以手捏紧后，松手土不散，易变形而不挤出，抛在地上即呈碎裂为合适（2）

夯打顺序：大面积基坑或条形基槽内：一夯挨一夯独立柱基础基坑内：先周边后中间或先外后里的跳打法26先周边后中间先外后里独立柱基础基坑内夯打顺序27二.强夯地基强夯法是用起重机械将8-40t的夯锤吊起，从6-30m的高处自由下落，对土体进行强力夯实的地基加固方法。强夯法与重锤夯实法的区别：强夯法属于高能量夯击，是用巨大的冲击能，使土中出现冲击波和很大的应力，迫使土颗粒重新排列，排除孔隙中的气和水，从而提高地基强度，降低其压缩性。（重锤夯实是对浅层土加固，属于压实机理；而强夯法是对深层土加固，主要是动力固结、动力密实机理）2829302.2.2.5“压”利用压路机、羊足碾、轮胎碾等机械压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间，使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。注意要形成良好的排水系统。主要方法：1砂井堆载预压法（图2.2）2袋袋砂井堆载预压法3塑料排水带堆载预压法4真空预压法（图2.3）311.适用范围：强夯法经过30多年的发展和应用，已适用于处理一般粘性土、饱和砂土、碎石土、粉土、人工填土、湿陷性黄土、淤泥质土等地基，从而提高地基强度，降低压缩性，提高土层均匀性，减小地基不均匀沉降。优点：处理深度大，地基经强夯加固后，承载能力可以提高2-5倍，压缩性可降低200-1000%。是一种效果好、速度快、节省材料、施工简便的地基加固方法。缺点：是施工时噪音和振动很大，离建筑物小于10m时，应挖防震沟，沟深要超过建筑物基础深。

322.2.2.6“挤”就是先用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，然后拔出桩管，再在桩孔中灌人砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实，或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管。又称砂石桩、灰土桩等复合地基。（CFG桩）适用于松软饱和地基，其原理就是挤密土壤，排水固结，以提高地基的承载力，所以也叫挤密桩。

33CFG桩混合料灌注施工图34长螺旋钻孔灌桩式CFG桩35CFG桩桩基承载力检测图362.2.2.7拌”

利用高压射流切削土壤，旋喷浆液（水泥浆、水玻璃、丙凝等灌浆材料），搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。方法：旋喷法和深层搅拌法3738深层搅拌水泥粉喷桩施工近年来新兴起了深层搅拌水泥粉喷桩（简称粉喷桩），可作为软土地基改良加固方法和重力式支护结构。施工时，以钻头在桩位搅拌后将水泥干粉用压缩空气输入到软土中，强行拌合，使其充分吸收地下水并与地基土发生理化反应，形成具有水稳定性、整体性和一定强度的柱状体，同时桩间土得到改善，从而满足建筑基础的设计要求。其桩径一般为500、600、800mm，桩长可达18m。39粉喷桩在软基处理中的应用粉喷桩是粉体喷射深层搅拌法的简称，它是深层加固处理技术的一种。其原理是通过专用的深层粉体喷射搅拌机，将粉状加固料如水泥、石灰粉，用压缩空气喷入地基深部，凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合，就地搅拌形成具有整体性、水稳性及一定强度的桩体，桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应，使软土硬结，从而使桩体与桩间土一起组成复合地基，起到加固地基的目的。

4041高压喷射注浆法高压喷射注浆就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体与桩间土一起构成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。424344452.3桩基施工

1.土木工程中什么情况下需采用桩基础？深部土层软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。桩基础是一种常用的深基础形式。其它深基础形式：墩基础，沉井基础，沉箱基础和地下连续墙。

462.桩基础组成：由桩和桩顶承台组成

承台桩侧阻力桩侧阻力桩端阻力47桩基础按受力性质端承桩摩擦桩按材料钢筋砼桩预应力钢筋砼管桩按施工方法预制桩（锤击沉桩、静压沉桩、振动沉桩）灌注桩人工挖孔灌注桩机械成孔灌注桩摩擦桩端承摩擦桩摩擦端承桩端承桩钢管桩钻孔灌注桩沉管灌注桩3.桩的分类挤土桩非挤土桩按是否挤土分48492.3.1钢筋混凝土预制桩

特点：能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快,对周围环境影响较大。分类：实心桩：方桩尺寸200×200mm－500×500mm

长度：10m左右，可以分段接长。预应力管桩：空心圆桩直径：400－500mm，方桩施工程序：预制、运输、堆放、沉桩。

50钢筋混凝土预制桩制作－钢筋、模板施工5152钢筋混凝土预制方桩桩531.桩的预制制作方法:并列法、间隔法、重叠法、翻模法等对于重叠法重叠层数不宜超过四层,层与层之间应涂刷隔离剂，上层桩或邻桩的灌筑,应在下层桩或临桩混凝土达到设计强度30%以后方可进行.注意事项：钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋的连接宜采用对焊,接头应错开，桩尖用钢制.钢骨架的偏差应符合有关规定，混凝土宜采用机械搅拌,机械振捣,由桩顶向桩尖连续浇筑捣实,一次完成,严禁中断

542.桩的起吊

当桩的砼达到设计强度的70%方可起吊，桩吊点位置的确定（原则：使得弯矩绝对值最小，即正负弯矩绝值相等。）

555657583.桩的运输

当桩的砼达到设计强度100%方可运输打桩前，桩从制作处运到现场前以备打桩，并应根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运。桩的运输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便轨道小平台车运输。

594.桩的堆放

桩堆放时，地面必须平整、坚实，垫木间距应根据吊点确定，各层垫木应位于同一垂直线上，最下层垫木应适当加宽，堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩，应分别堆放。60预制桩沉桩施工预制桩沉桩施工方法：1、锤击法

2、静力压桩3、振动法61锤击沉桩也称打入桩，是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中，锤击沉桩是混凝土预制桩最常用的沉桩方法。优点：该法施工速度快，机械化程度高，适应范围广，现场文明程度高。缺点：施工时有噪音污染和振动，对于城市中心和夜间施工有所限制

施工程序：放线定位→定桩→沉桩→接桩→沉桩→送桩→验桩→剖桩头（一）锤击沉桩6263打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。（1）桩锤桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。桩锤主要有落锤、蒸汽锤、柴油锤，目前应用最多的是柴油锤。

柴油锤：筒式，导杆式用锤击沉桩时，要求采用“重锤低击”。

1、锤击法施工机械设备64柴油锤：

筒式，导杆式

65（2）桩架桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向，并保证桩捶能沿着所要求方向冲击的打桩设备。常用的桩架：多功能桩架；

履带式桩架。

1、锤击法施工机械设备66①多功能桩架：沿枕木移动优点：可适应各种预制桩，也可用于灌注桩施工缺点：现场组装和拆移比较麻烦

②履带式桩架：以履带式起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩。优点：机械化程度高，履带底盘移动灵活方便。缺点：地坪松软时无法行驶。1、锤击法沉桩的施工机械设备67步履式桩架68履带式桩架履带式桩架69（3）动力装置动力装置的配置取决于所选的桩锤，包括起动桩锤用的动力设施。当选用蒸汽锤时，则需配备蒸汽锅炉和卷扬机。

1、锤击法施工机械设备70打桩前应做好下列准备工作：清除妨碍施工的地上和地下的障碍物；平整施工场地；定位放线；设置供电、供水系统；安装打桩机等。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不少于2个。在施工过程中可检查桩位的偏差以及桩的入土深度。

2、打桩前的准备工作71721、确定打桩顺序的原因土体挤密，桩位偏移浮桩2、什么时候尤需确定打桩顺序当桩的中心距小于4倍桩径时，挤土影响较大，打桩顺序尤为重要3、打桩顺序由一侧向单一方向进行，自中间向两个方向对称进行，自中间向四周进行3、打桩顺序的确定73由一侧向单一方向进行自中间向四周进行自中间向两个方向对称进行

3、打桩顺序的确定74打桩质量包括两个方面的内容:

一是能否满足贯入度或标高的设计要求；二是打入后的偏差是否在施工及验收规范允许范围以内。摩擦桩的入土深度控制：以标高为主，最后贯入度作为参考端承桩的入土深度控制：以最后贯入度为主，标高作为参考4、打（沉）桩的质量控制75打入预制桩－第一节桩体76打入预制桩－电焊接桩77打入预制桩－末节桩体后送桩器----送桩781）沉桩时，引起桩区及附近地区的土体隆起和水平位移，邻桩相互挤压导致桩位偏移。2）如在已有建筑、道路附件施工，沉桩挤土还会引起临近已有地下管线折断、地面交通道路和建筑物的沉降、断裂。5、沉桩的可能产生的事故79预防措施：挖防振沟、砂井排水（或塑料排水板排水）、预钻孔取土打桩、采取合理打桩顺序、控制打桩速度,加强标高和水平位移监测等。80（二）静压沉桩

静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍然存在挤土效应，但没有振动和噪音，目前使用较多，有取代锤击沉桩的趋势。静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达5000kN。液压式静力压桩机有顶压式和抱箍式要求桩机自重和配重之和大于沉桩终止静压力1.1～1.2倍！81静力压桩机顶压式静力压桩机抱夹式静力压桩机82配重83（三）振动沉桩

振动法是利用振动锤沉桩，将桩与振动锤连接在一起，振动锤产生的振动力通过桩身带动土体振动，使土体的内摩擦角减小、强度降低而将桩沉入土中。该方法在砂土中施工效率较高。

84振动沉管灌注桩85振动桩锤1—振动器；2—弹簧3—竖轴；4—横梁；5—起重环；6—吸振；86液压调力矩振动打拔桩锤

8788（四）水冲沉桩（射水沉桩）

射水沉桩方法往往与锤击（或振动）法同时使用，具体选择应视土质情况而定。必须注意，不论采取任何射水施工方法，在沉入最后阶段1~1.5m至设计标高时，应停止射水，用锤击或振动沉入至设计深度，以保证桩的承载力。892.2.2钢筋混凝土灌注桩

何谓灌注桩成孔安放钢筋笼灌注混凝土根据成孔工艺不同，分为

干作业成孔（钻孔或人工挖孔）灌注桩

泥浆护壁钻孔的灌注桩（锤击或振动）套管成孔的灌注桩等9091钻孔灌注桩能适应各种地层的变化，无需运输、接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。容易出现塌孔、缩颈、夹泥。灌注桩的特点921）干作业成孔灌注桩

2）泥浆护壁成孔灌注桩

3）套管成孔灌注桩（挤土）

4）挖孔灌注桩灌注桩的分类（根据成孔工艺的不同）93干作业成孔灌注桩

干作业成孔灌注桩适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的土质，勿需护壁可直接取土成孔。目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的。

人工挖孔灌注桩9495

步履式螺旋钻机1螺旋钻机96泥浆护壁成孔灌注桩

泥浆护壁钻孔是用钻孔机械成孔，在成孔过程中由泥浆保护孔壁并排出土渣。适用范围：不论地下水位高或低的土层皆适用。多用于含水量高的软土地区。泥浆作用：具有保护孔壁防止塌孔、携带排出土渣、冷却与润滑钻头的作用。泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可用孔内钻渣原土自造泥浆

97泥浆护壁成孔灌注桩成孔机械有1）回转钻机2）潜水钻机3）冲击钻其中以回转钻机应用最多。

98回转钻机成孔

1）回转钻机成孔

工作原理：动力装置回转装置转动钻杆转动由钻头切削土壤（切削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔）分类：正循环回转钻机反循环回转钻机：携带土渣量较大（对孔深大于30m的端承型桩，宜采用反循环）

99回转钻机成孔施工过程埋设护筒钻孔第一次清孔吊放钢筋笼第二次清孔灌注混凝土100钻孔灌注桩-护筒埋设护筒的作用：保护孔口；钻头的定位；提高孔内水头。101钻孔灌注桩－钻孔102103钻孔灌注桩-钢筋笼吊装104钻孔灌注桩－混凝土浇筑105钻孔灌注桩-泥浆运输车辆106107潜水钻机成孔

2）潜水钻机成孔

潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外潜水钻机成孔，亦需先埋设护筒，其他施工过程皆与回转钻机成孔相似。

108潜水钻机109冲击钻成孔3）冲击钻成孔

冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆

还有一种冲抓锥，锥头内有重铁块和活动抓片，下落时松开卷扬机刹车，抓片张开，锥头自由下落冲入土中，然后开动卷扬机拉升锥头，此时抓片闭合抓土，将冲抓锥整体提升至地面卸土，依次循环成孔。110冲击钻机111冲抓锥112套管成孔灌注桩套管成孔灌注桩是利用锤击打桩法和振动打桩法，将带有桩靴的钢套管沉入土中，然后灌注混凝土并拔管而成。分类：

1）锤击灌注桩

2）振动灌注桩113锤击沉管灌注桩适用范围：一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基。桩长受桩架高度限制，一般不超过20m。施工过程：就位、沉套管、开始灌注混凝土、下钢筋骨架继续浇注混凝土、拔管成型。单打法、反插法、复打法114

混凝土桩靴（桩尖）115116振动沉管灌注桩振动灌注桩利用激振器或振动冲击锤沉管。激振器又称振动锤，由电动机带动装有偏心块的轴旋转而产生振动。适用范围、振动灌注桩施工方法同锤击沉管灌注桩单打法、反插法、复打法117118套管成孔灌注桩常出现的质量问题及处理1、断桩：原因：桩距过近，打邻近桩时受挤压；或因混凝土终凝不久就受振动和外力作用所造成。处理：桩距>3.5倍桩径。如不能满足时，则应采用跳打法或相隔一定技术间歇时间后再打邻近的桩

119套管成孔灌注桩常出现的质量问题及处理2、缩颈：是指桩身某处桩径缩减，小于设计断面。原因:是在含水率很高的软土层中沉管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土，造成缩颈。处理：施工时应严格控制拔管速度，并使桩管内保持不少于2m高的混凝土，以保证有足够的扩散压力，使混凝土出管压力扩散正常。

120套管成孔灌注桩常出现的质量问题及处理3、吊脚桩：是指桩底部混凝土隔空或混进泥砂而形成松软层。原因：是预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤入桩管。处理：将桩管拔出，纠正桩靴或将砂回填桩孔后重新沉管。

121套管成孔灌注桩常出现的质量问题及处理4、桩靴进水进泥：原因：为桩靴活瓣闭合不严、预制桩靴被打坏或活瓣变形。处理：拔出桩管，清除泥沙，用砂回填后重打。122灌注桩爆扩头灌注桩爆扩头是在孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后