第二章桩基础工程_土木工程施工

1、1 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 概概 述述 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 2 概 述 当地基较好时一般建筑物或构筑物多采用天然浅基础， 它造价低、施工简便。 如果地基土较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、 深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，进行地基处理。 如深部土层也软弱，或上部荷载较大，或对沉降有严 格要求的建筑物、构筑物以及桥梁基础等，则往往需采用 深基础。 桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和承台组成。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 3 1. 桩的类型 摩擦型桩 摩 擦 桩 端承摩擦桩 端承型桩 端 承 桩 摩擦端承桩 桩按承载性状分类 第二章第二章 桩基础工

2、程桩基础工程 4 1. 桩的类型 摩 擦 桩 在极限承载力下，桩顶荷载 由桩侧阻力承受； 端承摩擦桩 在极限承载力下，桩顶荷载 主要由桩侧阻力承受； 端 承 桩 在极限承载力下，桩顶荷载 由桩端阻力承受； 摩擦端承桩在极限承载力下，桩顶荷载 主要由桩端阻力承受。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 5 预制桩 木 桩 混 凝 土 桩 混凝土方桩 预应力混凝土管桩 钢 桩 钢 管 桩 H 型 钢 桩 灌注桩 干作业成孔 人 工 挖 孔 螺旋钻钻孔 洛阳铲成孔 泥浆护壁成孔 回转钻机成孔 潜水钻机成孔 套 管 成 孔 锤 击 成 孔 振动锤成孔 按桩的施工方法分类 2. 桩按施工方法分类 第二章第

3、二章 桩基础工程桩基础工程 6 1 混凝土预制桩 一 混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放 （一） 制作 混凝土预制方桩多数是在施工现场预制，亦可在 预制厂生产； 混凝土预应力管桩则均在工厂生产。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 7 1、截面： 方桩的截面边长多为250550mm； 管桩直径一般300800mm，常用的为400600mm 、长度：单根桩或多节桩的单节长度，应根据桩架高度、 制 作条件、运输能力等确定。 工厂制作不超过12m；现场预制不超过 30m 、混凝土强度等级： 不宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20） 、桩身配筋： 锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%； 静压

4、桩不宜小于 0.4%； 桩顶一定范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 8 方桩的叠浇法制作 为节省场地，现场预制方桩多用叠浇法制作。 重叠层数： 取决于地面允许荷载和施工条件，一般不宜超过4层。 场地要求： 场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。 隔离剂： 桩与桩间应做好隔离层，桩与邻桩、底模间的接触面 不得发生粘结。 浇筑时间： 上层桩或邻桩的浇筑，必须在下层桩或邻桩的混凝土 达到设计强度的30%后方可进行。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 9 钢筋混凝土预制桩制作钢筋、模板施工 （预制厂制作） 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 10 钢筋混凝土预制桩

5、制作混凝土浇筑 （现场制作） 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 11 （二） 桩的起吊与运输 混凝土强度： 达到设计强度的70%方 可起吊；达到100%方可运 输和打桩。 起吊吊点： 应符合设计要求，一般 吊点的设置如图2-1所示。 0.707L0.293L a) 0.207L 0.568L 0.207L b) c) 0.145L 0.355L 0.145L 0.355L l a）一点起吊；b）两点起吊；c）三点起吊 图2-1 桩的合理吊点 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 12 （三）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

6、宜超过4层； 不同规格的桩，应分别堆放。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 13 二. 预制桩沉桩 （一） 锤击法施工 1打桩设备 2. 打桩前的准备工作 3. 打桩顺序 4. 打桩方法要点 5. 打桩的质量控制 6. 打桩的公害 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 14 . 打桩设备 打桩设备打桩机 打桩机主要包括: 桩锤、桩架和动力装置。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 15 锤 型 锤击动力 适用性 优缺点 优 点 缺 点 落 锤重 力 小型桩工程 构造简单、使 用方便 效率低、 桩身易损失坏 柴油锤 燃油爆炸 能量 适用面广、 特别适用于 大型混凝土桩 和钢管桩等 结构简单、使

7、用方便； 不需从外部供 应能源 过软的土中会使工 作循环中断； 污染大 蒸汽锤 蒸汽动力 适用面广 冲击力较大； 无污染 需配备锅炉设备； 液压锤 液压作用 适合水下打桩 能获得较大的 贯入度 构造复杂、 造价高 a桩 锤 （）桩 锤 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 16 b. 桩锤的选择 用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损 坏，应采用“重锤轻击”。如采用轻锤重击，锤击 功能很大一部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头 容易打碎。 锤重一般根据土质、桩的规格等进行选择，如能 进行锤击应力计算则更为科学。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 17 （）桩 架 a桩架的作用 悬吊桩锤，并为桩

8、锤导向，它还能起吊桩并可 在小范围内移动桩位。 桩架的高度是选择桩架时需考虑的一个重要问 题。 桩架的高度 = 桩长 + 滑轮组高度 + 桩锤高度 + 桩帽高度 + 起锤移位高度（取12m） 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 18 b桩架的形式 多能桩架 （图2-2） 多能桩架的机动性 和适应性很大，水平方 向可作360回转，立柱 可前后倾斜，可在轨道 上行走，但其机构较庞 大。 图2-2 多能桩架 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 19 履带式桩架（图2-3） 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。 其性能灵活，移动方便， 可适应各种预制桩施工，目 前应用最多。 1

9、 5 6 2 3 4 图2-3履带式桩架 1-桩锤；2-桩帽；3-桩； 4-立柱；5-斜撑；6-车体 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 20 打桩施工 （）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。 在施工过程中可据此检查桩位 的偏差以及桩的入土深度。 打入预制桩第一节桩体 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 21 （）打桩顺序 a避免挤土影响 打桩顺序影响挤土方向，打桩向哪个方向推进，则 向哪个方向挤土。 根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：

10、 a)b)c) a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行 图2-4 打桩顺序 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 22 b减小后施工的桩对先施工的桩的影响 根据设计标高及桩的规格， 应遵循以下原则： 宜先深后浅、先大后小、先长后短 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 23 锤击打入预制桩 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 24 （） 打桩方法 a控制入土时的垂直度 插入土中的垂直度偏差不得超过0.5%，桩、桩帽、桩锤在同 一铅垂线上，确保桩身垂直下沉。 b桩头保护 在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有 510mm的间隙，以防损伤桩顶。 c打桩

11、开始锤击落距应较小，入土稳定后，最大落距不宜大于1m； 打桩中遇有贯入度剧变或异常，应暂停打桩，研究处理； 桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中。 d接桩 混凝土桩 焊接、法兰接以及硫磺胶泥锚接三种方法； 钢桩 一般均用焊接法。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 25 电焊接桩打入预制桩 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 26 锤击桩动画 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 27 （） 打桩的质量控制 a桩的垂直偏差应控制在1%之内； b平面位置的允许偏差（见下表） 基础形式 允许偏差 单排或双排桩的条形桩 基 垂直于条形桩基纵 轴线方向 平行于条形桩基 纵轴线方向 100mm

12、150mm 承台 桩数为13根 100mm 桩数为416根 1/3桩径或1/3边长 桩数大于16根 最外边的桩 中间桩 1/3桩径或1/3边长 1/2桩径或1/2边长 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 28 c贯入度与标高控制 端承型桩 以贯入度控制为主， 桩尖进入持力层深度或桩尖 标高可作参考； 摩擦型桩 以桩尖设计标高控制为主， 贯入度可作参考。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 29 （） 打桩的公害 a公害 挤土、震动、噪音、大气污染等 b防止措施 防止挤土影响 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、控制打桩速度等。 防止震动、噪音、大气污染等

13、 选择合适的打桩方法，如静力压桩、灌注桩等 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 30 锤击桩视频 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 31 （二） 静力压桩 静力压桩是利用静压力将桩压入土 中，施工中没有振动和噪音，但仍存 在挤土效应。该方法适用于软弱土层 和邻近有怕振动的建（构）筑物的情 况。 静力压桩机有机械式和液压式两 类，目前使用的多为液压式静力压桩 机，压力可达5000KN以上，如图2-5示。 11 6 7 9 8 5 3 478 10 2 1 图2-5 液压式静力压桩机 1-操纵室；2-电气控制台；3-液压系统； 4-导向架；5-配重；6-夹持装置； 7-吊桩把杆； 8-支腿平台；

14、9-横向行走与回转装置； 10-纵向行走装置；11-桩 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 32 静压桩动画 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 33 （三）振动法沉桩 振动法是利用振动锤（图 2-6）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。 该方法适用于砂土中沉桩。 2 1 5 7 6 3 4 图2-6 振动锤 1-振动器；2-横梁；3-竖轴；4-弹簧； 5-吸振器；6-加压滑轮；7-起重环 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 34 静力压桩 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 35 第二章第二章 桩基础工程

15、桩基础工程 第二节第二节 灌注桩施工灌注桩施工 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 36 2 灌注桩施工 灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内 安放钢筋笼灌注混凝土而成。 灌注桩能适应各种地层的变化，无需接桩，施工 时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区 使用。 但其操作要求严格，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。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 37 灌注桩成孔方法主要有： 1.人工挖孔； 2.干作业成孔； 3.泥浆护壁成孔； 4.套管成孔。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 38 一、 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

16、孔深度内无地下水的土质，不需护壁可直接 取土成孔。 目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔 的。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 39 螺旋钻机 螺旋钻成孔灌注桩是利 用动力旋转钻杆，使钻头的 螺旋叶片旋转削土，土块沿 螺旋叶片上升排出孔外（图 2-7）。 全叶片螺旋钻机成孔 直径一般为300600mm，钻 孔深度820m。 1 23 4 5 6 7 8 图2-7 步履式螺旋钻机 1-上底盘；2-下底盘；3-回转滚轮； 4-行车滚轮；5-钢丝滑轮；6-回转轴； 7-行车油缸；8-支盘 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 40 二、 泥浆护壁成孔 泥浆护壁成孔是用钻机成孔的同时，用泥 浆保护

17、孔壁并排出土碴。 它不论地下水位高低都能适用，一般用于 地下水位以下土的成孔。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 41 （一） 泥浆的作用与组成 泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可 用孔内钻碴原土自造泥浆。 1、泥浆作用 泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土碴以及冷 却与润滑钻头的作用。 2、泥浆的组成 护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混 合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散 剂、增粘剂及堵漏剂等。 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 42 3、泥浆性能要求 项 次 项 目 性能指标检验方法 1 相对密度1.051.25泥浆密度计 2粘 度18-25s500/700m

18、L漏斗法 3含砂率98%量杯法 5失水量30mL/30min失水量仪 6泥皮厚度13mm/30min失水量仪 7静切力 1min 23Pa 10min 510Pa 静切力计 8稳定性0.03g/cm2 9pH 值7-9PH试纸 膨润土泥浆的性能指标 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 43 （二） 回转钻机成孔 1、回转钻机 回转钻机是由动力 装置带动钻机的回转装 置转动，并带动带有钻 头的钻杆转动，由钻头 切削土壤。 钻孔灌注桩 钻进施工 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 44 （1）泥浆循环 切削形成的土碴，通过泥浆循环排出桩孔。 根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环。 第二章第二

19、章 桩基础工程桩基础工程 45 （1）泥浆循环 切削形成的土碴，通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循 环方式的不同，分为正循环和反循环。 a. 泥浆正循环 图2-8 泥浆正循环成孔工艺 1-钻头；2-泥浆循环方向； 3-沉淀池；4-泥浆池；5-泥浆泵； 6-砂石泵；7-水龙头； 8-钻杆；9-钻机回转装置 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 a) 4 5 7 8 9 3 2 1 46 泥浆的正循环 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 47 b. 泥浆反循环 图2-9 泥浆反循环成孔工艺 1-钻头；2-泥浆循环方向；3-沉淀池；4-泥浆池； 5-泥浆泵；6-砂石泵；7-水龙头；8-钻杆；9-钻机回转

20、装置 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 7 8 9 b) 4 3 86 1 2 48 泥浆的反循环 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 49 钻孔灌注桩施工视频 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 50 2. 潜水钻机成孔 潜水钻机时一种旋转式 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（图2-10）。用正循环工艺 输入泥浆，进行护壁和将钻 下的土碴排出孔外。 潜水钻机成孔的施工过程 皆与回转钻机成孔相似。 10 9 7 6 5 4 3 2 1 8 图2-10 潜水钻机 1-钻头；2-潜水钻机；3-电缆；4-护筒； 5-水管；6-滚轮支点；7-钻杆；8-电缆盘； 9-卷扬机；10-控制箱 第二章第二章 桩基础工程桩基础工程 5