第二章 地基处理与桩基工程2

1、第2章 桩基础工程 2.1 概述概述 2.2 预制桩施工预制桩施工 2021-6-23济南工程职业技术学院2 第二章 深基础工程及地基处理 2.1 概述概述 2.2 预制桩施工预制桩施工 2021-6-23济南工程职业技术学院3 2.1 概述 导入：导入：用天然浅基础或仅做简单的人工地基加固仍不能满 足要求时，常用的一种解决方法就是做桩基础。 1. 桩基础构造 桩基础是一种常用的深基础形式，它由基桩和连接于 桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与 土体接触，则称为低承台桩基，若桩身上部露出地面而承 台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为 低承台桩基础，而在桥梁、码头工程

2、中常用高承台桩基础。 p49思考题思考题1、试述桩基的作用和分类？ 桩基础的组成和作用：桩基础的组成和作用：由桩身和承台两部分组成，桩身或 部分埋入土中，将上部结构的荷载通过桩穿过软弱土层传 递到较深的地基，以解决浅基础承载力不足和变形较大的 地基问题。 2021-6-23济南工程职业技术学院4 桩基础的分类：桩基础的分类： 1、按传力（承载）性质分：端承桩、摩擦桩； 2、按制作（桩身）材料分：混凝土桩，钢筋混凝土桩、钢桩、组合 材料桩等。 3、按成桩方法分：非挤土成孔桩、部分挤土桩和挤土桩； 4、按制作方式（工艺）分：预制桩、灌注桩； 5、按灌注桩成孔方法分：钻孔、冲孔、挖孔灌注法、钻扩孔、

3、沉管 和爆扩灌注法等； 6、按预制桩沉入方法分：锤击法、水冲法、振动法、静力压桩法； 7、按断面形式分：圆桩、方桩、多边行桩和管桩等； 8、按承台位置的高低分： 高承台桩基础承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低 承台桩基础。一般用在桥梁、码头工程中。 低承台桩基础承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。 9、按桩直径大小分： 小直径桩 d 250mm 中等直径桩 250mm d 800mm 大直径桩 d 800mm 2021-6-23济南工程职业技术学院5 2.2 预制桩施工预制桩施工 （一）概述：（一）概述：钢筋混凝土预制桩的施工，主要包括预制、起吊、运钢筋混凝土预制桩的施工，主要包括

4、预制、起吊、运 输、堆放、沉桩等过程。输、堆放、沉桩等过程。 1、分类：、分类：分为普通钢筋砼方桩及三角桩、预应力砼方桩、预应力砼管桩。分为普通钢筋砼方桩及三角桩、预应力砼方桩、预应力砼管桩。 2、适用范围：、适用范围：软土地层软土地层 . 3、设计要求：、设计要求： a、实心方形桩，边长、实心方形桩，边长250500mm；（管桩的外径通常为；（管桩的外径通常为400mm、 500 mm，壁厚，壁厚80-110 mm）；）； b、30m以上的桩可分段预制，工厂制作每段不宜超过以上的桩可分段预制，工厂制作每段不宜超过12M；最长不超过；最长不超过 18 M. c、砼强度等级不宜低于、砼强度等级不

5、宜低于C30（预应力砼桩的强度等级不宜低于（预应力砼桩的强度等级不宜低于C40）；）； d、长桩现场制作，短桩工厂预制；、长桩现场制作，短桩工厂预制； 2021-6-23济南工程职业技术学院6 沉桩方法沉桩方法 沉桩方法沉桩方法有锤击沉桩、振动沉桩和静力沉桩等。有锤击沉桩、振动沉桩和静力沉桩等。 1、捶击法沉桩：利用桩捶的冲击力克服土体对、捶击法沉桩：利用桩捶的冲击力克服土体对 桩体的阻力，使桩沉到预定尝试或达到持力层。桩体的阻力，使桩沉到预定尝试或达到持力层。 锤击沉桩锤击沉桩工艺：桩机就位工艺：桩机就位桩起吊桩起吊对位插桩对位插桩 打桩打桩接桩接桩打桩打桩送桩送桩检查验收检查验收桩机移位。

6、桩机移位。 2、静力沉桩：、静力沉桩：测量定位测量定位桩机就位桩机就位吊桩插桩吊桩插桩 桩身对中调直桩身对中调直静压沉桩静压沉桩接桩接桩再沉桩再沉桩终止终止 压桩压桩切割桩头切割桩头 本节以钢筋混凝土方桩为例介绍沉桩的施工工本节以钢筋混凝土方桩为例介绍沉桩的施工工 艺，其它桩形施工方法类似，不再重复。艺，其它桩形施工方法类似，不再重复。 2021-6-23济南工程职业技术学院7 （二）（二） 预制桩的制作预制桩的制作 1. 场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降；场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降； 2.叠浇层数叠浇层数 4层，上下层及邻桩之间应做好隔离层，混凝土的浇层，上下层及邻桩之间应做好

7、隔离层，混凝土的浇 筑应待下层或邻桩设计强度达到筑应待下层或邻桩设计强度达到30以上方可进行；以上方可进行； 3.3. 桩所用混凝土强度等级不宜低于桩所用混凝土强度等级不宜低于C C30;预应力桩预应力桩不宜低于不宜低于C C40； 4. 桩的纵向钢筋配筋率：锤击沉桩不宜小于桩的纵向钢筋配筋率：锤击沉桩不宜小于0.8%，静力压桩不宜，静力压桩不宜 小于小于0.6%；桩顶范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片；主筋；桩顶范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片；主筋 位置必须正确，保护层不得过厚；位置必须正确，保护层不得过厚； 5.钢筋接长用对焊，接头错开；钢筋接长用对焊，接头错开； 6.混凝土由桩顶至桩

8、尖连续浇筑，严禁中断；混凝土由桩顶至桩尖连续浇筑，严禁中断； 7. 桩顶应制作平整。桩顶应制作平整。 2021-6-23济南工程职业技术学院8 钢筋混凝土预制桩制作钢筋、模板施工 2021-6-23济南工程职业技术学院9 钢筋混凝土预制桩制作浇注 2021-6-23济南工程职业技术学院10 （二）（二） 预制桩的起吊、运输、堆放预制桩的起吊、运输、堆放 1.预制桩的起吊预制桩的起吊 1)混凝土强度：混凝土强度： 起吊移位起吊移位 7070设计强度；设计强度； 运输、打桩运输、打桩 100100设计强度。设计强度。 2)起吊：起吊： 合理设置吊点：正负弯矩值基本相等。合理设置吊点：正负弯矩值基本

9、相等。 +M M 2021-6-23济南工程职业技术学院11 2. 预制桩运输预制桩运输 3. 预制桩堆放预制桩堆放 堆放地点应平整坚实，排水通畅；堆放地点应平整坚实，排水通畅； 垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上；垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上； 堆放层数不宜过多，一般不宜超过堆放层数不宜过多，一般不宜超过4层；层； 避免二次搬运。避免二次搬运。 吊、运平稳，避免损坏。吊、运平稳，避免损坏。 当运距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输；当运距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输； 当运距较大时可采用小平台车运输。当运距较大时可采用小平台车运输。

10、 运输过程中支点应与吊点位置一致。运输过程中支点应与吊点位置一致。 2021-6-23济南工程职业技术学院12 桩的运输 打桩前，桩从制作处运到现场准备打桩，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，可采用轻便轨小平台车运输。 2021-6-23济南工程职业技术学院13 桩的堆放 堆放桩的 地面必须平整、 坚实，垫木间 距应与吊点位 置相同，各层 垫木应位于同 一垂直线上， 堆放层数不宜 超过4层。不 同规格的桩， 应分别堆放。 2021-6-23济南工程职业技术学院14 预制桩沉桩预制桩沉桩 （1）打桩机械）打桩机械 打桩机具主要

11、包括打桩机具主要包括桩锤、桩架桩锤、桩架和和动力装置动力装置三个部分。三个部分。 桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具；桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具； 桩架的作用是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方桩架的作用是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方 向，保证桩锤能沿要求的方向冲击；向，保证桩锤能沿要求的方向冲击； 动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。 1 1. .锤击沉桩的施工方法锤击沉桩的施工方法 2021-6-23济南工程职业技术学院15 施工中常见的施工中常见的桩锤桩锤有落锤、蒸汽锤（单动汽锤、双动汽有落锤、蒸汽

12、锤（单动汽锤、双动汽 锤）、柴油汽锤和液压锤。锤）、柴油汽锤和液压锤。 A.A. 落锤落锤 是指桩锤用人力或机械拉升，然后自由落下，利用自重夯击桩顶。是指桩锤用人力或机械拉升，然后自由落下，利用自重夯击桩顶。 优缺点：优缺点： 构造简单、使用方便、冲击力大，能随意调整落距，但锤打速度构造简单、使用方便、冲击力大，能随意调整落距，但锤打速度 慢，效率较低、桩身易损失。慢，效率较低、桩身易损失。 落锤重量一般为落锤重量一般为 0.51.5 t 0.51.5 t ，重型锤可达数吨，重型锤可达数吨 适用范围适用范围 适宜打各种桩；粘土、含砾石的土和一般土层均可使用。适宜打各种桩；粘土、含砾石的土和一般

13、土层均可使用。 2021-6-23济南工程职业技术学院16 优缺点：优缺点： 构造简单、落距短，对设备和桩头不易 损坏，打桩速度及冲击力较落锤大，效 率较高。 适用范围适用范围 适于打各种桩。 B. B. 单动汽锤单动汽锤 单动汽锤工作原理图单动汽锤工作原理图 利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举，然后由锤的自重向下冲 击沉桩。只在上升时耗用动力，下降靠自重； 2021-6-23济南工程职业技术学院17 双动汽锤工作原理图双动汽锤工作原理图 C. 双动汽锤双动汽锤 利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举 及下冲，增加夯击能量。 优缺点：优缺点： 冲击次数多、冲击力大、工作效率 高，可不用桩架打桩，但

14、需锅炉或空压 机，设备笨重，移动较困难。 适用范围适用范围 适宜打各种桩，便于打斜桩；使用 压缩空气时可在水下打桩；可用于拔桩。 2021-6-23济南工程职业技术学院18 D. 柴油锤柴油锤 利用燃油爆炸，推动活塞，引起锤头跳动。 优缺点：优缺点： 附有桩架、动力等设备，机架轻、移动便利、打桩快、燃料消耗 少，有重量轻和不需要外部能源等优点。 适用范围适用范围 最宜用于打木桩、钢板桩；不适于在过硬或过软的土中打桩。 导杆式柴油锤导杆式柴油锤 工作原理图工作原理图 2021-6-23济南工程职业技术学院19 E. 振动桩锤振动桩锤 利用偏心轮引起激振，通过刚性连接的桩帽传到桩上。 优缺点：优缺

15、点： 沉桩速度快，适应性大，施工操作简易安全，能打各种桩并 帮助卷扬机拔桩。 适用范围适用范围 适宜于打钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土和土桩；宜用于砂土， 塑性粘土及松软砂粘土；在卵石夹砂及紧密粘土中效果较差。 2021-6-23济南工程职业技术学院20 JZZ75振动桩机，功率振动桩机，功率43.5kW，最大沉桩直径，最大沉桩直径0.50m，最，最 大沉桩深度大沉桩深度31m，适用于振动沉管灌注桩施工。，适用于振动沉管灌注桩施工。 2021-6-23济南工程职业技术学院21 2021-6-23济南工程职业技术学院22 桩架桩架 作用：作用： 支撑锤桩支撑锤桩 吊桩就位吊桩就位 打桩导向打桩导向

16、类型类型 （常用）：（常用）： 多功能桩架多功能桩架（沿轨道行驶的）（沿轨道行驶的） ：机动适应性好；大、装拆运麻烦。机动适应性好；大、装拆运麻烦。 履带式桩架（履带式桩架（装在履带底盘上装在履带底盘上） ：移动方便，适用范围广。：移动方便，适用范围广。 步履式桩架：移动方便，稳定性好步履式桩架：移动方便，稳定性好, ,适应性强。适应性强。 2021-6-23济南工程职业技术学院23 履带式桩架履带式桩架多功能桩架多功能桩架 2021-6-23济南工程职业技术学院24 （2）打桩施工）打桩施工 A. 准备工作准备工作 （1）场地准备：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟；）场地准备

17、：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟； （2）放轴线、定桩位、设置水准点）放轴线、定桩位、设置水准点 （2个）；个）； （3）确定打桩顺序：挤土直接影响打桩进度、施工质量以及周围环境。）确定打桩顺序：挤土直接影响打桩进度、施工质量以及周围环境。 （4）接通现场的水、电管线，准备好施工机具；做好对桩的质量检验。接通现场的水、电管线，准备好施工机具；做好对桩的质量检验。 （5）进行打桩试验：）进行打桩试验：2根，检验工艺、设备是否符合要求。根，检验工艺、设备是否符合要求。 2021-6-23济南工程职业技术学院25 B.打桩顺序打桩顺序 防止土向一个方向挤压，这样有可能最后打入的桩难

18、打或者桩的入土深防止土向一个方向挤压，这样有可能最后打入的桩难打或者桩的入土深 度减少，直接影响打桩进度和施工质量。度减少，直接影响打桩进度和施工质量。 打桩顺序是否合理，还应考虑挤土对周围环境（如建筑物）的影响。打桩顺序是否合理，还应考虑挤土对周围环境（如建筑物）的影响。 2021-6-23济南工程职业技术学院26 C.打桩工艺打桩工艺 工艺顺序：工艺顺序： 设置标尺设置标尺桩架就位桩架就位吊桩就位吊桩就位扣桩帽、落锤、脱吊钩扣桩帽、落锤、脱吊钩低锤低锤 轻打轻打正式打（接桩，截桩，静、动载试验，承台施工）。正式打（接桩，截桩，静、动载试验，承台施工）。 要点：要点： 采用重锤低击，开始要轻

19、打；采用重锤低击，开始要轻打； 连续施打，减少回弹固结；连续施打，减少回弹固结； 注意贯入度变化，做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩顶标高、注意贯入度变化，做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩顶标高、 最后贯入度最后贯入度）；）； 如遇异常情况（贯入度剧变；桩身突然倾斜、位移、回弹；桩身如遇异常情况（贯入度剧变；桩身突然倾斜、位移、回弹；桩身 严重裂缝或桩顶破碎），暂停施打，与有关单位研究处理。严重裂缝或桩顶破碎），暂停施打，与有关单位研究处理。 2021-6-23济南工程职业技术学院27 打入预制桩第一节桩体 打入预制桩电焊接桩 打入预制桩末节桩体 2021-6-23济南工程职业技术学院28

20、（3）打桩的质量控制）打桩的质量控制 1 1）满足承载力要求：）满足承载力要求： 端承桩控制最后贯入度为主端承桩控制最后贯入度为主( (参考标高参考标高) ) 摩擦桩控制沉桩标高为主摩擦桩控制沉桩标高为主( (参考最后贯入度参考最后贯入度) ) 2 2）偏差）偏差: : 桩位偏差：桩位偏差：排桩排桩偏轴偏轴100100，顺轴，顺轴150mm150mm； 群桩群桩 1/3桩径或边长；桩径或边长； 垂直偏差垂直偏差 1 % ; 3 3）桩不受损：）桩不受损： 桩顶、桩身不打坏，桩顶下桩顶、桩身不打坏，桩顶下1/31/3桩长内无水平裂缝。桩长内无水平裂缝。 某工地600预制桩被挤断的 照片,一个承台

21、六根桩,有四 五根桩断掉,打的时候收锤 无问题,锤第二根桩挤断第 一根,锤第三根挤断第二根 桩 2021-6-23济南工程职业技术学院29 （4）打桩对周边环境的影响及其防治）打桩对周边环境的影响及其防治 1） 打桩对周边环境的影响打桩对周边环境的影响 振动、噪音、挤土、孔隙水压力增大振动、噪音、挤土、孔隙水压力增大 2） 防治防治 预钻孔沉桩预钻孔沉桩 袋装砂井或塑料排水板袋装砂井或塑料排水板 挖防震沟挖防震沟 重锤低击重锤低击 控制打桩速度和打桩顺序控制打桩速度和打桩顺序 静力压桩静力压桩 水冲法辅助打桩水冲法辅助打桩 2021-6-23济南工程职业技术学院30 如： 定位定位 起吊 20

22、21-6-23济南工程职业技术学院31 打桩打桩 2021-6-23济南工程职业技术学院32 预应力管桩施 工接桩 2021-6-23济南工程职业技术学院33 桩头爆裂桩头爆裂 环氧树脂补桩环氧树脂补桩 桩上的裂缝桩上的裂缝. 2021-6-23济南工程职业技术学院34 2.2.静力压桩静力压桩 静力压桩静力压桩是在均匀软弱土中利用压是在均匀软弱土中利用压 桩架（型钢制作）的自重和配重，桩架（型钢制作）的自重和配重， 通过卷扬机的牵引传到桩顶，将通过卷扬机的牵引传到桩顶，将 桩逐节压入土中的一种沉桩方法。桩逐节压入土中的一种沉桩方法。 这种沉桩方法无振动、无噪音、这种沉桩方法无振动、无噪音、

23、对周围环境影响小，适合在城市对周围环境影响小，适合在城市 中施工。中施工。 2021-6-23济南工程职业技术学院35 静力压桩机构造原理图静力压桩机构造原理图 活动压梁活动压梁 油压表油压表 桩帽桩帽 上段桩上段桩 上段桩锚筋上段桩锚筋 下段桩下段桩 加压重物加压重物 底盘底盘 轨道轨道 导笼口导笼口 操作平台操作平台 卷扬机卷扬机 加压钢丝绳滑轮组加压钢丝绳滑轮组 桩架导向笼桩架导向笼 2021-6-23济南工程职业技术学院36 2021-6-23济南工程职业技术学院37 压桩过程中，当压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然时，压桩阻力可能突然 增大，甚至超过压桩能

24、力而使桩机上抬。这时可以最大的压桩力作增大，甚至超过压桩能力而使桩机上抬。这时可以最大的压桩力作 用在桩顶，采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉用在桩顶，采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉 穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多 时，可以采取截去桩顶的办法。时，可以采取截去桩顶的办法。 压桩与打桩相比压桩与打桩相比: : 1)1) 由于避免了由于避免了锤击应力锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊 装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以装弯

25、矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以 减小减小; ; 2)2) 压桩引起的压桩引起的挤土挤土也小的多，因此压桩是软土地区一种较好的也小的多，因此压桩是软土地区一种较好的 沉桩方法。沉桩方法。 2021-6-23济南工程职业技术学院38 2-3 钢筋砼灌注桩 灌注桩是直接在施工现场的桩位上成孔，然后在孔灌注桩是直接在施工现场的桩位上成孔，然后在孔 内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。与预制桩相比，内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。与预制桩相比， 具有施工噪声低，振动小、挤土影响小、无需接桩具有施工噪声低，振动小、挤土影响小、无需接桩 等优点。但成桩工艺复杂，施工速度较慢，质量影等优点。但成桩工

26、艺复杂，施工速度较慢，质量影 响因素较多。根据成孔工艺的不同，分为泥浆护壁响因素较多。根据成孔工艺的不同，分为泥浆护壁 钻孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩和人工钻孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩和人工 挖孔灌注桩。挖孔灌注桩。 分类（分类（按成孔方法按成孔方法） （1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 （2）沉管灌注桩）沉管灌注桩 （3）人工挖孔灌注桩）人工挖孔灌注桩 （4） 钻扩或爆扩成孔灌注桩钻扩或爆扩成孔灌注桩 等等 2021-6-23济南工程职业技术学院39 2-3 钢筋砼灌注桩 一、干作业成孔灌注桩（人工挖孔、螺旋成孔） 工艺：钻机成孔 清孔 放钢筋骨架 浇筑砼 二、泥浆护壁成孔灌注桩

27、（钻孔、冲击、旋挖成孔） （一）埋设护筒：起定位、保护孔口增加孔内水 压、防塌孔作用；应位置正确、牢固密实。 （二）制备泥浆：起稳固土壁、防止塌孔；携砂、 排土；提高钻速作用;冷却钻头。由土质确定制备。 2021-6-23济南工程职业技术学院40 2-3 钢筋砼灌注桩 （三）成孔：潜水钻机（钻孔） 、回旋钻 机（旋挖） 、冲击钻（冲击） 、冲抓锥成 孔。 螺旋钻 正循环排渣 反循环排渣 三、套管成孔灌注桩 单打法 复打法 反插法 2021-6-23济南工程职业技术学院41 回旋钻机 回旋钻机 工作示 意图 1-座盘; 2-斜撑; 3-塔架; 4-电机; 5-卷扬机; 6-塔架; 7-转盘; 8

28、-钻杆; 9-泥浆输 送管 10-钻头 2021-6-23济南工程职业技术学院42 步履式螺旋钻机步履式螺旋钻机 2021-6-23济南工程职业技术学院43 潜水钻机 潜水钻机 1一钻头；一钻头；2一潜水钻机；一潜水钻机； 3一电缆；一电缆；4一护筒；一护筒； 5一水管；一水管；6一滚轮支点；一滚轮支点； 7一钻杆；一钻杆；8一电缆盘；一电缆盘； 9一卷扬机；一卷扬机；10一控制箱一控制箱 2021-6-23济南工程职业技术学院44 冲击钻成孔示意图 冲击钻成孔示意图 1-副滑轮; 2-主滑轮; 3-主杆; 4-前拉索; 5-后拉索; 6-斜撑; 7-双滚筒卷扬机; 8-导向轮; 9-垫木;

29、10-钢管; 11-供浆管; 12-溢流口; 13-泥浆溜 槽; 14-护筒回填土; 15-钻 头 2021-6-23济南工程职业技术学院45 泥浆由空心钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带 钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入 沉淀池，经沉淀的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此 进行循环。沉淀的土渣用泥浆车运出排放。适用于小 直径孔（直径在0.8m以下）。 2021-6-23济南工程职业技术学院46 反循环排渣 泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后，由砂石泵在 钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向 沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度 较高，排

30、放渣土的能力强大。适用于大直径孔。 2021-6-23济南工程职业技术学院47 护筒护筒 2021-6-23济南工程职业技术学院48 泥浆护壁钻孔灌注桩主要施工工艺流泥浆护壁钻孔灌注桩主要施工工艺流 程演示程演示 护筒 成 孔 钻机 插 导 管 浇 砼 成 型 放 钢 筋 2021-6-23济南工程职业技术学院49 导管插入深度不同时混凝土拌合物的扩散情导管插入深度不同时混凝土拌合物的扩散情 况况 (a)插入深度不够时；插入深度不够时； (b)正常深度时正常深度时 2021-6-23济南工程职业技术学院50 水下灌注混凝土的施工程序是：安设导管水下灌注混凝土的施工程序是：安设导管设隔水栓使其与

31、设隔水栓使其与 导管内水面贴紧并用铁丝悬吊在导管下口导管内水面贴紧并用铁丝悬吊在导管下口灌注首批混凝土灌注首批混凝土剪剪 断铁丝使隔水栓下落断铁丝使隔水栓下落连续灌注混凝土，提升导管连续灌注混凝土，提升导管拔出护筒。拔出护筒。 隔水栓或导管法灌注水下混凝土的施工程序如上图所示。隔水栓或导管法灌注水下混凝土的施工程序如上图所示。 2021-6-23济南工程职业技术学院51 钻孔灌注桩施工过程示意 1钻机进行钻孔；2放入钢筋骨架；3浇注混凝土；4压缩空气； 5清水；6钢筋笼；7导管；8混凝土；9地下水位 2021-6-23济南工程职业技术学院52 人工挖孔桩构造示意 1护壁；2主筋；3箍筋；4承台

32、；5桩扩大头 2021-6-23济南工程职业技术学院53 2-3 钢筋砼灌注桩 四、爆破成孔灌注桩 五、人工挖孔灌注桩 测量定位后开挖工人下到桩孔中去，在井 壁护圈的保护下，直接进行开挖，待挖到 设计标高，桩底扩孔后，对基底进行验收， 验收合格后下放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。 2021-6-23济南工程职业技术学院54 沉管灌注桩施工工序 2021-6-23济南工程职业技术学院55 沉管灌注桩沉管灌注桩 又叫套管成孔灌注桩：沉管灌注桩是目前采用较 为广泛的一种灌注桩。依据使用桩锤和成桩工艺 不同，分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、 静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌

33、注桩和沉管夯 扩灌注桩等。这类灌注桩的施工工艺是：就位就位 沉管沉管 灌注混凝土灌注混凝土下钢筋笼下钢筋笼拔管成桩拔管成桩 2021-6-23济南工程职业技术学院56 锤击沉管灌注桩 (一) 锤击沉管灌注桩施工 锤击沉管灌注桩的机械设备由桩管、桩锤、桩 架、卷扬机滑轮组、行走机构组成。 锤击沉管桩适用于一般粘性土、淤泥质土、砂 土和人工填土地基，但不能在密实的砂砾石、漂 石层中使用。它的施工程序一般为：定位埋设混定位埋设混 凝土预制桩尖凝土预制桩尖桩机就位桩机就位锤击沉管锤击沉管灌注混凝灌注混凝 土土边拔管、边锤击、边继续灌注混凝土边拔管、边锤击、边继续灌注混凝土(中间插中间插 入吊放钢筋笼入

34、吊放钢筋笼)成桩。成桩。 锤击沉管灌注桩适用于一般粘土、淤泥质土、 砂土、人工填工等。 2021-6-23济南工程职业技术学院57 振动、振动冲击沉管灌注桩 (二) 振动、振动冲击沉管灌注桩施工 振动、振动冲击沉管灌注桩是利用振动桩锤振动桩锤(又称激振 器)、振动冲击锤将桩管沉人土中，然后灌注混凝土而成。 这两种灌注桩与锤击沉管灌注桩相比，更适合于稍密及中 密的砂土地基施工。振动沉管灌注桩和振动冲击沉管桩的 施工工艺完全相同，只是前者用振动锤沉桩，后者用振动 带冲击的桩锤沉桩。 振动沉桩施工振动沉桩施工:振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所 产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排

35、列组织 ，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦 力就喊少，桩在自重和振动力共同作用下沉入土中。 2021-6-23济南工程职业技术学院58 振动、振动冲击沉管灌注桩 振动沉桩设备简单，不需要其它辅助 设备， 重量轻，体积小，搬运方便，费用低，工 效高，适用于在粘土、松散砂土及 黄土和 软土中沉桩，更适合于打钢板桩， 同时借 助起重设备可以拔桩。 2021-6-23济南工程职业技术学院59 振动、振动冲击沉管灌注桩施工 施工时，先安好桩机， 将桩管下端活瓣桩尖 (右图)合起来，或埋好 预制桩尖，对准桩位， 徐徐放下桩管，压入 土中，校正桩管垂直 度，符合要求后开动 激振器，同时在桩管 上加压

36、，桩管即能沉 人土中。 活瓣桩尖 1桩管；2锁轴； 3活瓣。 2021-6-23济南工程职业技术学院60 锤击沉管灌注桩 (a)钢管打入土中；(b)放入钢筋骨架；(c)随浇混凝土拔出钢管 1桩帽；2钢管；3桩靴 2021-6-23济南工程职业技术学院61 图2.31 振动沉管灌注桩 (a)桩机就位；(b)振动沉管；(c)第一次灌注混凝土； (d)边拔管、边振动、边继续灌注混凝土；(e)成桩 1振动锤；2加压减震弹簧；3加料口；4桩管； 5活瓣桩尖；6上料斗；7混凝土桩；8短钢筋骨架 2021-6-23济南工程职业技术学院62 图2.32 复打法示意 (a)全桩复打；(b)下半段桩复打；(c)上

37、半段桩复打 1单打桩；2沉管；3第二次浇混凝土； 4复打桩；5预加1 m 2021-6-23济南工程职业技术学院63 图2.35 爆扩大头工艺流程图 (a)填砂，下药包；(b)灌压爆混凝土；(c)引爆；(d)检查扩大头直径 1导线；2绳子；3药包；4砂子； 5压爆混凝土；6木板；7测孔器 2021-6-23济南工程职业技术学院64 单打法、反插法、复打法施工 振动灌注桩可采用单打法、反插法或复打法施工。 单打法单打法是一般正常的沉管方法，它是将桩管沉人到设计要 求的深度后，边灌混凝土边拔管，最后成桩。适用于含水 量较小的土层，且宜采用预制桩尖。 反插法反插法是在拔管过程中边振边拔，每次拔管05

38、10 m，再向下反插0.305 m，如此反复并保持振动，直 至桩管全部拔出。在桩尖处15 m范围内，宜多次反插以 扩大桩的局部断面。穿过淤泥夹层时，应放慢拔管速度， 并减少拔管高度和反插深度。在流 动性淤泥中不宜使用 反插法。 复打法复打法是在单打法施工完拔出桩管后，立即在原桩位再放 置第二个桩尖，再第二次下沉桩管，将原桩位未凝结的混 凝土向四周土中挤压，扩大桩径，然后再第二次灌混凝土 和拔管。 2021-6-23济南工程职业技术学院65 一、一、断桩断桩 断桩断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是 一段桩没有混凝土。 原因原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未 具备足够的强度，已形成的桩

39、受挤压而断裂。 处理方法处理方法：施工时，控制中心距离不小于3.5 倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新 灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型 的桩混凝土达到50%设计强度后，再进行下根 桩的施工。 沉管桩施工中常见问题分析与处理 2021-6-23济南工程职业技术学院66 二、二、 颈缩颈缩 颈缩颈缩：颈缩桩又称瓶颈桩，是指部分桩径缩小、桩 截面积不符合设计要求。 原因原因：当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土 壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩 局部范围受挤压形成颈缩。 当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差 时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。 处理

40、方法处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面， 使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在 5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管 的速度。 2021-6-23济南工程职业技术学院67 三、吊脚桩三、吊脚桩 吊脚桩吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有 落实到孔底地基土层上的现象。 原因原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打 坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套 筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管 至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成 桩脚不密实，形成松软层。 处理方法处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时， 可采用“密击慢拔”的方法，对桩脚底部进 行局部翻插几次，然后再

41、正常拔管。桩靴与 套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止 地下水及泥浆的渗入。 2021-6-23济南工程职业技术学院68 四、桩尖进水、进泥砂四、桩尖进水、进泥砂 桩尖进水、进泥砂常见于地下水位高、含水量大的淤泥和粉砂土 层，是由于桩管与桩尖接合处的垫层不紧密或桩尖被打破所致。处 理办法：可将桩管拔出，修复改正桩靴缝隙或将桩管与预制桩尖接 合处用草绳、麻袋垫紧后，用砂回填桩孔后重打；如果只受地下水 的影响，则当桩管沉至接近地下水位时，用水泥砂浆灌人管内约 05m作封底，并再灌1m高的混凝土，然后继续沉桩。若管内进水 不多(小于200mm)时，可不作处理，只在灌第一槽混凝土时酌情减 少用水量即

42、可。 五、混凝土灌注过量五、混凝土灌注过量 如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由 于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强 度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量 增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于 在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混 凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。 2021-6-23济南工程职业技术学院69 2.3.82.3.8灌注桩检测与验收灌注桩检测与验收 成桩的质量检验有两类基本方法，一类是静载荷试验法，另一成桩的质量检验有两类基本方法，一类是静载荷试验法，另一 类为动测法。类为动

43、测法。 静载试验法静载试验法 试验目的及方法试验目的及方法 静载试验的目的：模拟实际荷载情况，采用接近于桩的实际工静载试验的目的：模拟实际荷载情况，采用接近于桩的实际工 作条件，通过静载加压，得出一系列关系曲线，确定单桩的极限承作条件，通过静载加压，得出一系列关系曲线，确定单桩的极限承 载力，综合评定确定其允许承载力，作为设计依据；或对工程桩的载力，综合评定确定其允许承载力，作为设计依据；或对工程桩的 承载力进行抽样检验和评价。荷载试验有多种，通常采用的是单桩承载力进行抽样检验和评价。荷载试验有多种，通常采用的是单桩 竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验竖向抗压静载试验、单

44、桩竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验。 一、桩基检测一、桩基检测 2021-6-23济南工程职业技术学院70 试验要求试验要求 预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不 应少于应少于7 7天；对于粉土和粘性土，不应少于天；对于粉土和粘性土，不应少于1515天；对于淤泥或淤泥天；对于淤泥或淤泥 质土，不应少于质土，不应少于2525天，待桩身与土体的结合基本趋于稳定，才能进天，待桩身与土体的结合基本趋于稳定，才能进 行试验。灌注桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对砂行试验。灌注桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对砂 类

45、土不少于类土不少于1010天；对一般粘性土不少于天；对一般粘性土不少于2020天；对淤泥或淤泥质土不天；对淤泥或淤泥质土不 少于少于3030天，才能进行试验。在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩天，才能进行试验。在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩 数的数的1%1%，且不应少于，且不应少于3 3根，工程总桩数在根，工程总桩数在5050根以内时不应少于根以内时不应少于2 2根。根。 2021-6-23济南工程职业技术学院71 动测法动测法 动测法，又称动力无损检测法，是检测桩基承载力及桩身质量动测法，又称动力无损检测法，是检测桩基承载力及桩身质量 的一项新技术，作为静载试验的补充。的一项新技术，作为

46、静载试验的补充。 试验方法试验方法 动测法是相对静载试验法而言；它是对桩土体系进行适当的简化动测法是相对静载试验法而言；它是对桩土体系进行适当的简化 处理，建立起数学处理，建立起数学-力学模型，借助于现代电子技术与量测设备采集力学模型，借助于现代电子技术与量测设备采集 桩桩-土体系在给定的动荷载作用下所产生的振动参数，结合实际桩土土体系在给定的动荷载作用下所产生的振动参数，结合实际桩土 条件进行计算，所得结果与相应的静载试验结果进行对比，在积累条件进行计算，所得结果与相应的静载试验结果进行对比，在积累 一定数量的动静试验对比结果的基础上，找出两者之间的某种相关一定数量的动静试验对比结果的基础上

47、，找出两者之间的某种相关 关系，并以此作为标准来确定桩基承载力。关系，并以此作为标准来确定桩基承载力。 2021-6-23济南工程职业技术学院72 与静载试验比较与静载试验比较 一般静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量，一般静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量， 数量可靠。但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本数量可靠。但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本 高，测试数量有限，并且易破坏桩基。动测法试验，仪器轻便灵高，测试数量有限，并且易破坏桩基。动测法试验，仪器轻便灵 活，检测快速；单桩试验时间仅为静载试验的活，检测快速；单桩试验时间仅为静载试验的1/

48、50左右；数量多，左右；数量多， 不破坏桩基，相对也较准确，可进行普查；费用低，单桩测试费约不破坏桩基，相对也较准确，可进行普查；费用低，单桩测试费约 为静载试验的为静载试验的1/30左右，可节省静载试验错桩、堆载、设备运输、左右，可节省静载试验错桩、堆载、设备运输、 吊装焊接等大量人力、物力。目前，国内用动测法的试桩工程数吊装焊接等大量人力、物力。目前，国内用动测法的试桩工程数 目，已占工程总数的目，已占工程总数的70%左右，试桩数约占全部试桩数的左右，试桩数约占全部试桩数的90%，有，有 效地填补了静载试桩的不足。效地填补了静载试桩的不足。 2021-6-23济南工程职业技术学院73 承载

49、力检验承载力检验 单桩承载力的动测方法种类较多，国内有代表性的方法有：动单桩承载力的动测方法种类较多，国内有代表性的方法有：动 力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法、机械阻抗法、力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法、机械阻抗法、 波动方程法等，其中常用的方法有动力参数法和锤击贯入法。波动方程法等，其中常用的方法有动力参数法和锤击贯入法。 桩身质量检测桩身质量检测 在桩基动态无损检测中，国内外广泛使用的方法是应力波反在桩基动态无损检测中，国内外广泛使用的方法是应力波反 射法，又称低（小）应变法。原理是根据一维杆件弹性波反射理射法，又称低（小）应变法。原理是根据一维杆件弹性波反射理 论（波

50、动理论），采用锤击振动力法检测桩体的完整性，即以波论（波动理论），采用锤击振动力法检测桩体的完整性，即以波 在不同阻抗和不同约束条件下的传播特性来判别桩身质量。在不同阻抗和不同约束条件下的传播特性来判别桩身质量。 2021-6-23济南工程职业技术学院74 1) 主控项目主控项目 桩位：桩位： 孔深：全数测量。检测方法用钻杆成孔的，在一次孔深：全数测量。检测方法用钻杆成孔的，在一次 清孔前用钻杆入孔长度来量测计算，在二次清孔后清孔前用钻杆入孔长度来量测计算，在二次清孔后 用重锤测，孔深要求只深不浅，允许偏差值是用重锤测，孔深要求只深不浅，允许偏差值是 +300mm。 桩体质量检验：检验数量和方

51、法根据设计规定，若桩体质量检验：检验数量和方法根据设计规定，若 设计无规定时，可按设计无规定时，可按建筑工程基桩检测技术规范建筑工程基桩检测技术规范 JGJ/T106-2002选用，对甲级设计等级和地质条件复选用，对甲级设计等级和地质条件复 杂的检验数量不应少于桩总数的杂的检验数量不应少于桩总数的30%，且不应少于，且不应少于 20根；其他桩基工程的抽验数不应少于桩总数根；其他桩基工程的抽验数不应少于桩总数20% 且不少于且不少于10根。根。 二、桩基验收二、桩基验收 2021-6-23济南工程职业技术学院75 桩身混凝土强度：单桩混凝土灌注量小于桩身混凝土强度：单桩混凝土灌注量小于50m3的

52、，每的，每 桩一组试件，大于桩一组试件，大于50m3的每的每50m3留置一组试件，全数留置一组试件，全数 检查混凝土试件报告；对桩体质量检验中有缺陷的桩可检查混凝土试件报告；对桩体质量检验中有缺陷的桩可 用钻芯取样送检的方法检验，可以对桩身强度和桩体完用钻芯取样送检的方法检验，可以对桩身强度和桩体完 整性有一个全面的评价。整性有一个全面的评价。 承载力：检验方法和检验标准按承载力：检验方法和检验标准按建筑工程基桩检测技建筑工程基桩检测技 术规范术规范JGJ/T106-2002规定进行，检测数量和检测方规定进行，检测数量和检测方 法设计有要求时按设计要求实施。如设计没有规定时，法设计有要求时按设

53、计要求实施。如设计没有规定时， 应采用静载荷试验方法，检验桩数不少于总数的应采用静载荷试验方法，检验桩数不少于总数的1%， 且不应少于且不应少于3根，当桩总数少于根，当桩总数少于50根时，不应少于根时，不应少于2根。根。 2021-6-23济南工程职业技术学院76 2）一般项目）一般项目 垂直度：检验时间、方法、数量见前垂直度：检验时间、方法、数量见前中中条说明，记录在单条说明，记录在单 桩成孔班报表上。桩成孔班报表上。 桩径：检验方法、数量见前桩径：检验方法、数量见前中中条说明，记录在工程桩竣工条说明，记录在工程桩竣工 平面图上。平面图上。 泥浆相对密度（粘土或砂性土中）：泥浆相对密度控制在范围泥浆相对密度（粘土或砂性土中）：泥浆相对密度控制在范围 内，在二次清孔后全数检测，取泥浆距孔底处取样，密度数据记录内，在二次清孔后全数检测，取泥浆距孔底处取样，密度数据记录 在灌注混凝土前隐蔽工程验收记录上。在