第三讲桩基础工程

钎探用φ22～25mm的钢筋作钢钎，钎尖呈60°锥状，长度2.0m，每300mm作一刻度。间距1.5米，孔深2.0米。钎探时，用质量为4～5Kg的大锤将钢钎打入土中，落锤高500～700mm，记录每打入300mm的锤击数，记录锤击数是否相近。据此可判断整个基坑范围内的土质软硬情况、地质均匀状况。检查是否有局部软弱土层，以及基坑下面可能出现的洞穴、古坟等。

勘察设计通过钻机钻孔取土样，找到原土层标高，并进行承载力计算。

基坑开挖深度机械开挖时，根据设计标高，预留250-300mm土层，然后人工清理槽底，防止对原土层产生扰动。建筑工程地质勘探规范勘探土样—通过土样测定土层承载力大小钎探验槽验槽布置点第二章桩基础工程第一节概述第二节预制钢筋混凝土桩基础工程第三节现场灌注混凝土桩基础工程

第一节概述

一、桩基的概念二、桩的分类三、土壤级别的划分四、其他的有关规定

一般建筑物采用天然浅地基，如果天然浅土层较弱，也可以采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固（聚合物灌浆处理)等措施，形成人工地基。如果建筑工程荷载较大、对沉降有严格要求的地下建筑等等，采用深基础，常见的有桩基础。桩基础桩基础一、桩基的概念

桩基础是用承台梁（或承台板）把沉入土中的若干个单桩的顶部联系起来的一种基础。其作用是将上部建筑物的荷载传到深处承载力较大的土层上。桩身承台板柱墙承台梁桩身桩基的组成桩基、承台梁桩基与筏板基础组合新加坡发展银行,桩直径7.3m，将荷载传递到下部土层,承载力高。钻孔桩风化砂岩及粉砂岩部分风化及不风化泥岩桩基础的功能主楼裙楼特点优点将荷载传递到下部质量较好土层,承载力高，沉降量小，抗震性能好,穿过液化层，承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)与其他深基础比较,施工造价低缺点：比浅基础造价高；施工环境影响,预制桩施工噪音,钻孔灌注桩的泥浆影响施工（1）荷载大、对沉降要求有严格限制的建筑物；（2）软弱地基；地基土性不稳定，存在液化性、震陷性、湿陷性、冻胀性或侵蚀性等不良土层时；（3）承受较大的水平荷载、上拔荷载和力矩荷载的高耸结构物；（4）建筑物受到相邻建筑物或地面堆载影响，采用浅基础将会产生过量沉降或倾斜时；（5）工程结构跨越范围大，地质条件及荷载情况变化也较大时，可通过灵活调整桩的类型、长短、布置等来适应环境与结构的要求；（6）在流动水域中的水上结构物的基础；1.桩基础的适用范围

二、桩的分类按受力情况分按照使用功能分按所用材料分按尺寸大小按施工方法分按承载性状分

摩擦型桩端承型桩摩擦桩端承摩擦桩端承桩摩擦端承桩按桩的使用功能分竖向抗压桩（抗压桩）竖向抗拔桩（抗拔桩）水平受荷桩和复合受荷桩等按桩的断面尺寸分

小直径桩：d≤250mm中等直径桩:250mm＜d＜800mm大直径桩:d≥800mm按照使用材料分：钢筋混凝土、钢管桩、木桩等等

（一）按受力情况分：

1.端承桩（摩擦-端承桩）:穿过弱软土层而达于岩层或坚硬土层上的桩，上部结构荷载主要由桩尖阻力承担。

2.摩擦桩（端承-摩擦型桩）：将荷载传布在四周土中的桩，荷载靠桩表面与土的摩擦力承担。在软土层较厚的地层中多使用摩擦桩3、摩擦-端承桩在极限承载力作用下，桩顶荷载主要有桩端阻力承受；

端承-摩擦型桩在极限承载力作用下桩顶荷载主要有桩侧阻力承受。摩擦桩与端承桩区别示意图注意受力方式（二）按所用材料分

1.木桩2.混凝土桩3.钢筋混凝土桩4.预应力钢筋混凝土桩5.钢桩

木桩：由圆木或方木制成的桩。通常采用锤击法打入地基中，也可利用静力压将桩压入土中。长度受木材自然生长的影响，一般为4－8m,根据木材性质，桩顶位于常年最低水位之下的木桩，可保持数百年不腐烂。由于这个原因，还可制成地下水位以下用木材上部用混凝土灌注桩而成的复合桩。

桥梁墩木桩混凝土桩：混凝土实心方桩（工地现场或者预制场）叠浇法制作

空心管桩（预制场）---预应力薄壁管桩、预应力混凝土管桩、预应力高强混凝土管桩

钢桩钢桩：钢管桩、H型桩等，强度高，截面积小，在沉桩时贯透能力强且挤土影响小，在饱和软黏土地区可减少对领近建筑物的影响，但价格较高，耐腐蚀性较差。在地面以上无腐蚀性气体腐蚀速率为0.05mm/年，在地面以下为0.03-0.3mm/年所以使用时注意防腐。钢管内壁与外界隔绝时，可不考虑内壁防腐（三）按施工方法分

1.预制桩

2.灌注桩混凝土预制桩-承受荷载大，坚固耐久，施工速度快，广泛应用钢桩-工厂里生产工地现场制作2.1.2预制桩的制作、起吊、运输、堆放：1．混凝土预制桩制作：方形桩：250~550mm管桩：φ400~600mm砼≥C30桩顶一定范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片。薄壁管桩、预应力管桩、高强混凝土管桩等方桩工厂制作长度不宜超过12M,现场制作不宜超过30M。桩接头不宜超过2个。2.预制桩施工（混凝土桩）叠浇施工≤4层离心法生产混凝土管桩预应力混凝土薄壁管桩（PTC），强度C60预应力混凝土管桩（PC）强度C60预应力高强混凝土管桩(PHC)，强度C80根据抗弯性能和有效预应力值，分为A、AB、B、C型桩身最小配筋率不小于0.4%，预应力钢筋数不少于6根，用法兰焊接法连接，桩接头不宜超过4个混凝土方桩C30（锤击沉桩，配筋率大于0.8%）-C20（静力压桩，配筋率大于0.4%，纵向钢筋直径不小于14mm，纵向钢筋不小于8根，浇筑时有桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。H型钢桩200*200或者400*400，翼缘厚度12—35mm,腹板厚度12—20mm配筋率是钢筋混凝土构件中纵向受力（拉或压）钢筋的面积与构件的有效面积之比（轴心受压构件为全截面的面积）钢管桩Q235、Q345钢号。直径406,609,914mm几种2．起吊：要求：砼强度等级≥70%；吊点位置、数量：符合设计3．运输和堆放：要求：砼强度等级≥100%；宜采用随打随运，减少二次搬运；堆放层数≤4层，垫木间距同吊点位置，且上下一致。钢桩的运输对两端适当保护，并应设置保护圈，防止桩体撞击，造成损坏+M－M（主筋对称布置）所以遵循正负弯矩相等原则1.锤击沉桩:重锤轻击---保护桩头，桩锤和柱帽之间加弹性沉垫。最普通的施工方法，用落锤、柴油锤、蒸汽锤等桩锤，利用锤的冲击能克服对桩的桩阻力，使桩沉到预定深度。课本P57页表1-2-1，锤重选择表，注意控制贯入度的数值（质量控制指标）桩架的行走方式：滚管式（滚管在枕木上滚动）、轨道式、履带式等

2.1.4预制桩沉桩

1.锤击沉桩

2.静力压桩

3.振动沉桩4.水冲沉桩5.钻孔锤击沉桩

桩架的选择1、桩的材料、截面尺寸、长度、接桩方式2、桩的数量、桩距、布置方式3、桩锤的形式、重量、尺寸4、工地现场条件、打桩作业空间及周边环境5、投入桩机数量及人员素质6、施工工期及速度柴油锤锤击沉桩2、混凝土桩的打桩顺序打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变位或被垂直挤拔造成浮桩；而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度，所以，群桩施工时，为了保证质量和进度，防止周围建筑物破坏，打桩前根据桩的密集程度、桩的规格、长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序。常用的打桩顺序一般有下面几种：为减少挤土影响，确定沉桩顺序的原则应入下：a、从中间向四周沉设，由中及外；b、从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设，由近及远；c、先沉设入土深度深的桩，由深及浅；

d、先沉设断面大的桩，由大及小。

e、先沉设长度大的桩，由长及短。对于同一排桩，必要时还可采用间隔跳打的方式。打桩顺序3、接桩方法：方桩焊接、圆桩法兰接以及硫磺胶泥接（仅使用软土层，承受拔力桩、抗震要求高的应慎选用）三种4、质量控制：每米进尺的锤击数、最后一米的锤击数、最后控制贯入度、桩尖标高、桩身垂直、桩位等端承桩以贯入度控制、摩擦桩以设计标高为主。课本60页表1-2-2预制桩桩位允许偏差。5、减少挤土效应、周围环境影响措施：

预钻孔、设置沙袋井排水、防震沟、设置板桩等方桩桩体连接焊接焊接接桩，是在上下两节桩端部四角侧面及端面预埋低碳钢钢板，其表面应保持清洁。当下节桩打至便于焊接的操作高度，检查位置及垂直度后，由两名焊工对角对称施焊，焊接中应防止节点由于温度应力产生焊接变形而引起端身歪斜。适用于各类土层。适用于单桩承载力高、长细比大、桩基密集或者须穿过一定厚度较硬土层、沉桩较困难的桩。法兰连接桩头在预制桩时在需要接桩的位置提前埋置上法兰盘,在需要接长的时候通过螺栓连接在一起就行了,然后外部用钢板补焊一圈.打桩时应注意：1、垂直偏差不能大于0.5%。桩锤和柱帽之间加衬垫。2、初始锤落距较小，待稳定后，按规定落距锤击。锤击过程，应检查桩身质量情况、桩身倾斜、移位、贯入度异常并及时研究处理3、根据需要设置横向约束，防止横向失稳。钢管桩，可在管内取土，帮助沉桩。2.静力压桩：利用静压力(压桩机自重及配重)将预制桩逐节压入土中的压桩方法。这种方法节约钢筋和混凝土，降低工程造价，采用的混凝土强度等级可降低1~2级，配筋比锤击法可节省钢筋40%左右，而且施工时无噪音、无振动，无污染，对周围环境的干扰小，适用于软土地区、城市中心或建筑物密集处的桩基础工程，以及精密工厂的扩建工程。分为机械式（压桩），通过滑轮组产生压力，钢丝绳行走长，效率较低；液压式（压、拔桩）利用液压夹桩器夹紧并下压（可以通过液压表读出沉桩压力，从而判断桩体的承载力）机械式压桩（压桩）液压式压桩（压桩、拔桩）3.振动沉桩：利用大功率电动振动器的振动桩锤使桩较快沉入土中，适用于砂土层、粉土、松砂等土层（原理：软土层发生液化），并且长度不大的桩体高频震动头注意：不宜用于密实的粉性土、砾石及岩石；施工速度快，费用低，耗电量大，噪音大4.水冲沉桩：常与锤击法联合施工，利用高压水流经过依附于桩侧面或者桩内部的射水管，高压水流冲松桩侧或桩尖土层，便于锤击。硬土层或者砂夹卵石层，一般以射水为主，对于粉质粘土或粘土以锤击为主施工要点：桩插正立稳后，压上桩帽桩锤，开始水压较小，依靠桩自身重量下沉。下沉缓慢时。可开锤轻击。沉至一定深度（8-10）mm,逐步增大水压和锤的冲击动能。在沉入最后1-2m时停止射水。拔出射水管，进行锤击，使桩下沉到设计标高。5.钻孔锤击沉桩：与水冲法相似，在锤击法遇到困难时，可以先钻孔后锤击。预钻直径比桩径小50—100mm的孔，钻孔至设计深度1-2米时，锤击至设计深度。

依照成孔工艺不同，灌注桩可分为1、干作业成孔灌注桩、2、泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩、3、套管成孔灌注桩和4、爆扩成孔灌注桩等几大类。（3）特点：适应各种地层、无需接桩、施工无振动、无挤土、噪音小；缺点是质量不易控制、需要养护、成孔需排除泥渣。（4）成孔深度质量控制：摩擦桩以设计桩长控制；端承桩挖孔时，要保证进入持力层的深度。（1）定义灌注桩为在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而制成的桩。（2）分类2.2灌注桩施工打桩孔安放钢筋笼灌注混凝土夯实混凝土养护灌注桩施工过程如果是素混凝土桩，则不需要2.2.1

干作业螺旋钻孔灌注桩：直径Φ300~600mm

深度

8~20m适用：地下水位较低，土质为填土层、粘性土层、粉土层、砂土层和粒径不大的砾砂层。施工工艺：确定成孔顺序→桩机就位→成孔→钢筋笼→浇砼→桩承台钻头类型：锥式钻头（粘性土）、平底钻头（松散土）、耙式钻头（杂项土）成孔方法：长螺旋、短螺旋（正转钻进、反转提土）钻杆要求垂直，防止钻杆移动引起孔径扩大，发现钻杆摇晃或者难以钻进，立即停止检查，遇塌孔、缩孔情况应及时研究解决泥浆护壁就是在充满水和膨润土以及CMC等其他外加剂的混合液的情况下，对于地下连续墙成槽、钻孔灌注桩钻孔等工程，泥浆对槽壁的静压力和泥浆在槽壁上形成的泥皮可以有效地防止槽、孔壁坍塌。2.2.2泥浆护壁钻孔灌注桩：用泥浆保护孔壁并带出土渣，不论地下水位如何都能使用，适应地质情况复杂、夹层多、风化不均、软硬变化大的土层。泥浆的作用：护壁、携渣、冷却、润滑。施工工艺：测定桩位→埋设护筒→桩基就位→成孔→清孔→钢筋笼→浇砼成孔机械：回转钻机-适用松散土层、黏土层、砂砾层、软硬岩石冲击钻机-适用粉质粘土、砂土、砾石及岩层潜水钻机泥浆循环：正循环、反循环。水下浇筑砼：导管法正循环回转钻机成孔工艺原理图由空心钻杆内部通入泥浆或高压水，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泥浆池。反循环回转钻机成孔工艺原理图反循环工艺的泥浆上流的速度较高，能携带较大的土渣。沉淀池沉淀池泥浆池泥浆池泥浆护壁成孔施工现场水下浇筑混凝土示意图2.3.3沉管灌注桩：成孔方法：锤击沉管、振动沉管---单打法、复打法、反插法（每次提高0.5-1m,再向下反插约0.3-0.5m)施工工艺等

适用范围：一般粘性土、淤泥质土、砂土、人工填土地基。稍密及中密的碎石土地基。复打法：⑴目的：提高桩的质量或使桩径扩大，提高桩的承载能力。⑵要求：①二次沉管的轴线一致；

②必须在第一次灌注的砼初凝以前全部完成。检查方法：用吊砣检查管内有无泥浆或渗水，并测孔深。用测锤或浮标检查砼的下降。常遇问题及处理方法：断桩缩颈桩吊脚桩桩尖进水进泥沉管灌注桩施工现场就位沉管浇筑成型边拔边浇放入钢筋笼继续浇筑沉管灌注桩施工过程1.拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩；2.另外，沉管过程中挤土效应比较明显，可能使混凝土尚未硬化的邻桩被剪断，施工中必须控制提管速度，并使管产生振动，不让管内出现负压，提高桩身混凝土的密实度并保持其连续性；采取“跳打”顺序施工，待混凝土强度足够时再在它的近旁施打相邻桩。

在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的质量提供了保障。沉管灌注桩的优点：沉管灌注桩的缺点：沉管灌注桩灌注桩的施工质量控制----成空质量：孔位、孔径、孔深、沉渣厚度（端承桩不大于50mm,摩擦桩一般100-300mm)。钢筋的直径、箍筋间距。混凝土强度、充盈量、标高、垂直度等。爆破扩底桩（通过炸药爆破，扩大底部体积）总结桩基工程预制桩灌注桩锤击沉桩静力沉桩振动沉桩水冲沉桩重锤低击质量控制接桩方法成孔方法施工工艺

1、工程桩应进行承载力检验。对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验，检验桩数不应少于总数的1%，且不应少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根。

2、桩身质量应进行检验。对设计等级为甲级或地质条件复杂，成检质量可靠性低的灌注桩，抽检数量不应少于总数的30%，且不应少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总数的20%，且不应少于10根；对混凝土预制桩及地下水位以上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的10%，且不得少于10根。3、灌注桩桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m，每浇注50m3必须有1组试件，小于50m3的桩，每根桩必须有1组试件建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）

静荷载试验桩基筏板基础桩体、砂石垫层、筏板基础2.1预制砼桩的制作、起吊、运输与堆放有哪些基本要求？2.2桩锤有哪些类型？工程中如何选择锤重？2.3简述打桩方法与质量控制标准。2.4预制桩的沉桩方法有哪些？2.5泥浆护壁钻孔灌注桩的泥浆有何作用？泥浆循环有哪两种方式，其效果如何？2.6套管成孔灌注桩的施工流程如何？复打法应注意哪些问题？复习思考1．名词解释：⑴最后贯入度：⑵重锤低击：⑶复打法：⑷砼充盈系数：最后贯入度是指锤击沉桩施工中，最后10击内桩的平均入土深度。重锤低击：指选用较重的锤，以较低的落距锤击沉桩。复打法：即在同一桩孔内进行两次单打。目的是为了提高桩的质量或使桩径增大，提高桩的承载能力。砼充盈系数：指灌注桩施工时，砼的实际浇筑量与理论计算浇筑量的比值。练习2．单项选择：⑴当砼预制桩的设计间距大于4倍桩直径（或边长）时，宜采用的打桩顺序为（）。A．逐排打设Ｂ．自中间向四周打设Ｃ．自四周向中间打设Ｄ．逐排打设⑵摩擦桩型的预制桩在沉桩时，主要质量控制指标是（）。Ａ．最后贯入度Ｂ．设计标高Ｃ．垂直度Ｄ．平面位置⑶在周围建筑物密集的狭窄场地施工大直径砼灌注桩，较宜采用（）。Ａ．钻孔灌注桩Ｂ．沉管灌注桩Ｃ．人工挖孔灌注桩Ｄ．爆扩灌注桩⑷砼灌注桩按成孔方法可分为以下四类：①钻孔灌注桩；②沉管灌注桩；③人工挖孔灌注桩；④爆扩灌注桩。其中，属于挤土成孔的为（）。Ａ．①和②Ｂ．③和④Ｃ．①和③Ｄ．②和④ＡＢＣＤ练习护壁、携渣、冷却、润滑由一侧向另一侧进行由中间向四进行由中间向两侧进行土质桩的规格打桩方法1%桩尖设计标高贯入度贯入度正循环和反循环反循环≤4d锤击沉桩静力压桩振动沉桩水冲沉桩练习3．填空题：1．泥浆护壁钻孔灌注桩成孔施工时，泥浆的作用是：（）。2．钢筋砼预制桩的打桩顺序一般有：（）、（）、（）。3．桩锤重量可按那几个因素来选择：（）、（