深基础工程(上)

1、2021-6-211 深基础主要形式 桩基础、墩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙桩基础、墩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙 第二章第二章 深基础工程深基础工程 桩基础简介 桩基础形式 若干根单桩 + 承台或承台梁 (deep foundation engineering)(deep foundation engineering) 2021-6-212 桩基础分类 按受力情况分类 摩擦桩：桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。 端承桩：桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。 按施工方法分类 预制桩和灌注桩 按排土分类 挤土桩：打入、静压、振动、预钻孔、沉管等 非挤土桩：钻孔、挖孔 按材料分类 木、钢

2、筋混凝土、预应力混凝土、钢管桩 桩的发展 提高承载力 向攻克桩成孔难点方向发展； 向低公害方向发展。 2021-6-213 桩之最 主墩桩基础长达104m至 106m，直径3m是广东省 内桥梁施工第一长桩 苏通大桥的主墩基础由 131根长约120米、直径 2.5米/2.8米的钻孔灌注 桩组成软弱地基群桩基础 湖北沪蓉西高速公路 水南特大桥最深孔桩 98米，目前国内公路、 铁路最深人工挖孔桩 金贸大厦桩 深.米 温州某工程基 础为静力压桩， 桩长70米 甬江特大桥索塔基础为直径 220cm深130m的嵌岩磨擦桩 2021-6-214 2.1 2.1 钢筋混凝土预制桩钢筋混凝土预制桩 (reinf

3、orced concrete precast pile ) 优点：（优点：（常规挤土）承载力大，施工速度快，质量常规挤土）承载力大，施工速度快，质量 好，工艺简单，不受地下水影响。好，工艺简单，不受地下水影响。 缺点：耗钢量大，有接桩和截桩，硬土沉桩困难。缺点：耗钢量大，有接桩和截桩，硬土沉桩困难。 2021-6-215 一、桩的预制、起吊、运输、堆放一、桩的预制、起吊、运输、堆放 截面形式：截面形式：实心桩：实心桩：方形，边长一般200550mm 空心桩：常圆形，离心法生产空心桩：常圆形，离心法生产 单根桩长：单根桩长：由桩架的高度、运输决定，现场制作一般 在27m以内，工厂制作长度不宜超过

4、工厂制作长度不宜超过10m。 2021-6-216 管桩生产：生产质量稳定，可制作特殊规格和要求 的桩；运输不便，只能生产短桩。 2021-6-217 1 1 场地要求场地要求 靠近施工地点，场地平整并经夯实，不能产生沉降 2 2 预制预制 模板模板 叠浇预制不超过4层。 浇筑浇筑 从柱顶到柱尖连续浇注。 上下层预制，下层混凝土强度达设计的上下层预制，下层混凝土强度达设计的30% 养护养护 浇水养护不少于浇水养护不少于7d。 3 3 起吊起吊 前提条件：混凝土强度达设计强度的前提条件：混凝土强度达设计强度的75%， 运输或打桩时要达到设计强度的运输或打桩时要达到设计强度的100% 提前起吊需要

5、验算。提前起吊需要验算。 2021-6-218 起吊点位置要求起吊点位置要求 4 运输与堆放运输与堆放 原则：随打随运，减少二次搬运 运输工具：载重汽车、平板车 堆放要求：场地附近，区分规格。 0.7070.707l0.293l 0.207l0.207l0.586l 0.145l0.145l 0.355l0.355l l 桩的合理吊点位置 (a)-点起吊;(b)两点起吊;(c)三点起吊 (a) (b) (c) 2021-6-219 二、施工工艺二、施工工艺 现场准备现场准备预制预制起吊起吊堆放堆放运输运输沉桩沉桩 沉桩方式 1.锤击沉桩 2.静力压桩 3.振动沉桩 4.水冲沉桩 考点与重点：考

6、点与重点： 预制桩起吊、运输、打桩对混凝土强度的要求，预制桩起吊、运输、打桩对混凝土强度的要求， 单点起吊点的位置。单点起吊点的位置。 2021-6-2110 2.1.2 2.1.2 锤击沉桩锤击沉桩( (打入桩打入桩) ) 一、打桩机具（桩锤、桩架、动力装置）一、打桩机具（桩锤、桩架、动力装置） 1 1 桩锤桩锤 落锤落锤 汽锤汽锤 液压锤液压锤 柴油锤柴油锤 单动汽锤单动汽锤 双动汽锤双动汽锤 打入桩施工打入桩施工 落锤落锤 一般为铸铁，重0.51.5t。 特点：特点：能量来自落锤势能，冲击冲击 力大；速度慢，适用于粘力大；速度慢，适用于粘 土、含砾石较多的土层。土、含砾石较多的土层。 2

7、021-6-2111 汽锤汽锤 利用蒸汽或压缩空气提升桩锤，自由下落沉桩。 2021-6-2112柴油锤工作过程动画柴油锤工作过程动画 柴油锤柴油锤 工作原理：单缸内燃机工作原理：单缸内燃机 提升桩锤提升桩锤下落下落压缩空气压缩空气喷油喷油点燃点燃 空气膨胀上抛活塞空气膨胀上抛活塞反推桩顶反推桩顶桩锤上升桩锤上升 速度：速度：4070次/min，不适用松软土层打桩不适用松软土层打桩 2021-6-2113 2 2 桩架桩架 作用：吊桩、吊桩锤、引导方向 形式：多功能桩架：可配置长螺旋、振动锤、柴油锤、 深层搅拌等机具。 履带式桩架：开行方便。 2021-6-2114 3 3 动力设备动力设备

8、二、打桩施工二、打桩施工 1 1 准备准备 清障、平整场地、定桩位、资源供应、打桩顺序 检查桩位的水准点设置。 2 2 打桩顺序选择打桩顺序选择 考虑因素：保质量、进度（减少邻桩造成的挤压对考虑因素：保质量、进度（减少邻桩造成的挤压对 后入土桩的影响）、周围建筑物保护、桩架移动方后入土桩的影响）、周围建筑物保护、桩架移动方 便。便。 2021-6-2115 常见打桩顺序依据常见打桩顺序依据 根据桩的密集程度根据桩的密集程度 （1）自中间向两侧对称进行 (桩距4d) （2）自中间向四周进行 (桩距4d) （3）由一侧向单一方向进行 (桩距 4d) 2021-6-2116 根据基础的设计标高，根据

9、基础的设计标高， 先深后浅；先深后浅； 根据桩的规格：根据桩的规格： 先大后小，先长后短；先大后小，先长后短； 3 3 打桩施工打桩施工 打桩方法打桩方法 轻锤高落距轻锤高落距 重锤低落距重锤低落距 H1 H2 Q1 Q2 两种打桩方法两种打桩方法 (a)(a)“轻锤高击轻锤高击”;(b);(b)“重锤低击重锤低击” (a) (b) 2021-6-2117 施工工艺施工工艺 起吊起吊送入桩架导杆送入桩架导杆入土调正入土调正检查桩帽落锤检查桩帽落锤 观察（一平，三同线。平：桩帽与锤底面两平面观察（一平，三同线。平：桩帽与锤底面两平面 平行；锤、帽、桩身的中心线在同一轴线）平行；锤、帽、桩身的中心

10、线在同一轴线）小小 落距捶击落距捶击校正校正适当增大落距正常施打适当增大落距正常施打 原则：重锤轻击（落距不宜过大）原则：重锤轻击（落距不宜过大） 注意：观察回弹与贯入度，做好原始记录 2021-6-2118 打桩施工记录 钢筋混凝土预制桩施工记录钢筋混凝土预制桩施工记录 施工单位施工单位 工程名称工程名称 施工班组施工班组 桩的规格桩的规格 桩锤类型及冲击部分重量桩锤类型及冲击部分重量 自然地面标高自然地面标高 桩帽重量桩帽重量 桩顶设计标高桩顶设计标高 编号编号 打桩日期打桩日期 桩入土每米锤击次数桩入土每米锤击次数 1234 落距落距 (mm) 桩顶高出或低于桩顶高出或低于 设计标高设计

11、标高(m) 最后贯入度最后贯入度 (mm/10击击) 备注备注 工程负责人工程负责人: : 记录记录: : 2021-6-2119 4 质量控制 贯入度贯入度 每捶一次桩的入土深度每捶一次桩的入土深度 最后贯入度：最后最后贯入度：最后1010击的平均入土深度击的平均入土深度 条件：落距、有无偏心、桩帽是否正常 质量控制指标质量控制指标 （1）贯入度、桩尖标高（入土深度）；）贯入度、桩尖标高（入土深度）； （2）桩的位置偏差。）桩的位置偏差。 质量控制原则质量控制原则 （1 1）当桩尖位于硬土层）当桩尖位于硬土层( (如坚硬、硬塑的粘土、碎 石土、中密以上的砂土或风化岩等)时(端承型桩）， 以贯

12、入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标 高为参考；高为参考； 2021-6-2120 当贯入度已达到要求，而桩尖标高未达到时，应继 续锤击3阵，每阵10击的平均贯入度不应大于规定的 数值。 （2 2） 当桩尖位于软土层时（摩擦型桩），以桩尖设当桩尖位于软土层时（摩擦型桩），以桩尖设 计标高控制为主，贯入度为参考。计标高控制为主，贯入度为参考。 重点与考点：重点与考点： 柴油锤的工作原理，适宜土质；柴油锤的工作原理，适宜土质；常见打桩顺序依据，常见打桩顺序依据， 打桩方法，施工工艺，贯入度与最后贯入度。打桩方法，施工工艺，贯入度与最后贯入度。 202

13、1-6-2121 2.1.3 2.1.3 静力压桩静力压桩 一、原理一、原理 利用桩机自重和配重将预制桩压入土中。利用桩机自重和配重将预制桩压入土中。 适用：淤泥质土、软土。适用：淤泥质土、软土。 特点：桩截面较小特点：桩截面较小（一般在400400以下），无无 噪声、无振动、节约钢筋、降噪声、无振动、节约钢筋、降 低工程成本，可预估和验证桩低工程成本，可预估和验证桩 承载力。承载力。 二、施工机械与施工工艺二、施工机械与施工工艺 1 1 机械式（顶压式）机械式（顶压式） 组成组成 桩架、配重、卷扬机、 行走机构、起吊机构等。 2021-6-2122 施工工艺施工工艺 桩就位桩就位 卷扬机牵动

14、钢丝绳及压梁将压桩机的自卷扬机牵动钢丝绳及压梁将压桩机的自 重传递至桩顶重传递至桩顶压桩压桩 缺点缺点 桩机庞大、笨重、桩机庞大、笨重、 压桩速度慢、效压桩速度慢、效 率低。率低。 2021-6-2123 2 2 液压式（箍压式）液压式（箍压式） 组成组成 压桩系统、配重、压桩系统、配重、 行走机构、起吊行走机构、起吊 机构。机构。 施工工艺施工工艺 吊桩吊桩 箍桩就位箍桩就位施压施压上移箍桩器上移箍桩器施压施压至至 设计深度设计深度 2021-6-2124 压桩程序压桩程序 (a) (e) 1 1 2 1 5 2 5 5 3 2 1 5 5 3 2 1 5 5 3 4 (b)(d)(c) 压

15、桩架操作平台线压桩架操作平台线 地平线地平线 压桩程序示意图压桩程序示意图 (a)(a)准备压第一段桩准备压第一段桩;(b);(b)接第二段桩接第二段桩;(c);(c)接第三段桩接第三段桩;(d);(d)整根桩压平至地面整根桩压平至地面; ; (e)(e)采用送桩压桩完毕；采用送桩压桩完毕；1-1-第一段第一段;2-;2-第二段第二段;3-;3-第三段第三段;4-;4-送桩送桩;5-;5-接桩处接桩处 2021-6-2125 3 3 接桩接桩 3 2 1 3 1 4 5 6 5 7 15d 16d (a)(b) 桩的接头型式桩的接头型式 (a)(a)、(b)(b)焊接接合焊接接合;(c);(c

16、)管式接合管式接合;(d);(d)管桩螺栓接合管桩螺栓接合;(e);(e)硫磺砂浆锚筋接合硫磺砂浆锚筋接合 1-1-角钢与主筋焊接角钢与主筋焊接;2-;2-钢板钢板;3-;3-焊缝焊缝;4-;4-预埋钢管预埋钢管;5-;5-浆锚孔浆锚孔 6-6-预埋法兰预埋法兰;7-;7-预埋锚筋预埋锚筋;d-;d-锚栓直径锚栓直径 (c)(d)(e) 2021-6-2126 重点与考点：重点与考点： 静力压桩的特静力压桩的特 点，管桩的连点，管桩的连 接方法。接方法。 2021-6-2127 2.2 2.2 混凝土及钢筋混凝土灌注桩混凝土及钢筋混凝土灌注桩 优点：节约钢筋、模板，无需接桩、截桩优点：节约钢筋

17、、模板，无需接桩、截桩 缺点：技术间歇时间长，需严格控制施工质量缺点：技术间歇时间长，需严格控制施工质量 项项 目目 适适 用用 范范 围围 泥浆护壁泥浆护壁 成孔成孔 冲抓冲抓 冲击冲击 回转钻回转钻 碎石土、砂土、粘土及风化岩碎石土、砂土、粘土及风化岩 潜水钻潜水钻粘性土、淤泥、淤泥质土及砂土粘性土、淤泥、淤泥质土及砂土 干作业干作业 成孔成孔 螺旋钻螺旋钻地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土 钻孔扩底钻孔扩底地下水位以上的坚硬、硬塑的粘性土及中密以上的砂土地下水位以上的坚硬、硬塑的粘性土及中密以上的砂土 机动洛阳铲机动洛阳铲( (人工人工) )地下水位

18、以上的粘性土、黄土及人工填土地下水位以上的粘性土、黄土及人工填土 套管成孔套管成孔锤击振动锤击振动可塑、软塑、流塑的粘性土可塑、软塑、流塑的粘性土, ,稍密及松散的砂土稍密及松散的砂土 灌注桩适用范围灌注桩适用范围 28 2.2.1 2.2.1 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩 工程实例工程实例 适用：地下水位以下的各种土层适用：地下水位以下的各种土层, ,成孔直径较大。成孔直径较大。 2.2 2.2 混凝土及钢筋混凝土灌注桩混凝土及钢筋混凝土灌注桩 京沪高铁跨三环桥桩基嘉绍高速跨江桥桩基 洛阳某高层桩基 润阳大桥南引桥桩基 2021-6-2129 一、泥浆的作用与制备一、泥浆的作用与制备

19、 （3）成孔形成的土石渣，浮于 泥浆中，随泥浆的循环排出； （4）并使钻头降温。 1 1 原理原理 （1）泥浆具有一定的密度，液 面高出地下水（静水压力）防止 塌孔； （2）泥浆渗填孔壁空隙，形成 透水性很低的“泥皮”，保护孔壁的稳定； 2 2 作用作用 护壁、携渣、冷却、润滑。护壁、携渣、冷却、润滑。 2021-6-2130 3 3 泥浆制备泥浆制备 （1）原土造浆：当土质为粘土和粉质粘土时，加清）原土造浆：当土质为粘土和粉质粘土时，加清 水；排渣时泥浆比重为水；排渣时泥浆比重为1.11.2 t/m3。 （2）制备泥浆：粘性土（除去杂质）水（）制备泥浆：粘性土（除去杂质）水（+稳定浆）；稳定

20、浆）； 干净泥浆比重干净泥浆比重1.1 t/m3左右，排出泥浆左右，排出泥浆1.21.4t/m3， 当穿过砂夹卵石层或易坍孔的土层当穿过砂夹卵石层或易坍孔的土层1.31.5t/m3； （3）聚合物制浆。）聚合物制浆。 二、泥浆携渣方式二、泥浆携渣方式 31 1 1 正循环正循环 泥浆由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里，通过钻杆不泥浆由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里，通过钻杆不 断的输送到钻井里，然后从钻井井口排出来，同时断的输送到钻井里，然后从钻井井口排出来，同时 把钻渣带出到地面上来。把钻渣带出到地面上来。 动画 2 反循环反循环 用泥浆泵从井口向钻井里输送，从钻杆的中间抽出来。用泥浆泵从井口向钻井里

21、输送，从钻杆的中间抽出来。 循环能力和排渣能力都比较强。循环能力和排渣能力都比较强。 动画 2021-6-2133 三、护筒的作用三、护筒的作用 埋设护筒埋设护筒 作用：定位导向，保护孔口，维持水头。作用：定位导向，保护孔口，维持水头。 护筒直径护筒直径钻头钻头D+100mm(回转钻回转钻)+200mm(冲击钻冲击钻) 埋设深度：粘土埋设深度：粘土1m，砂土，砂土 1.5m，地表土层较好，地表土层较好， 开钻后不坍孔，可不埋设护筒；开钻后不坍孔，可不埋设护筒； 采用泥浆护壁：保证泥浆面高于地下水位采用泥浆护壁：保证泥浆面高于地下水位2m以上；高以上；高 于地面于地面3060cm。 GL 2m以

22、上 护简入土深度 护简 地下水位 GL 2m以上 护简入土深度 泥 浆 地下水位 泥 浆 (a)(b) 地下水位与孔内水位的关系地下水位与孔内水位的关系 (a)(a)地下水位较浅时；地下水位较浅时；(b)(b)地下水位较深时地下水位较深时 2021-6-2135 四、成孔方式四、成孔方式 1 1 冲击钻冲击钻 适用： 碎石土、砂土、岩层等， 直径800、1000、1200mm 等。 2 2 冲抓锥冲抓锥 适用： 较松散粘土、粉质粘土、 砂卵石层及其它软质土 层，直径450600mm。 2021-6-2136 1 2 3 4 5 6 7 8 3 3 潜水钻潜水钻 适用：粘性土、淤泥、淤泥质土、砂

23、土、风化岩石 等，直径5001500mm，深达50m。 4 4 旋挖钻旋挖钻 适用： 粘性土、风化岩石、 大块卵砾石层等，最 大挖深90m。 特点：即挖孔、又可排土。 2021-6-2137 五、施工工艺五、施工工艺 测定桩位测定桩位埋设护筒埋设护筒桩机就位桩机就位成孔成孔清孔清孔 安放钢筋笼安放钢筋笼浇筑水下混凝土浇筑水下混凝土 设泥浆池设泥浆池 制备泥浆制备泥浆 泥浆循环泥浆循环 清渣清渣 2021-6-2138 六、水下灌注混凝土（导管法）六、水下灌注混凝土（导管法） 2021-6-2139 (a)(a) 300300500500 4 4 1.5m1.5m 3 32 2 1 1 (b)(b)(c)(c)(d)(d)(e)(e)(f)(f) 滑阀式滑阀式( (隔水塞隔水塞) )导管法施工导管法施工 (a)(a)安设导管安设导管 ( (导管底部与孔底之间预留出导管底部与孔底之间预留出300300500500m空隙空隙) )； (b)(b)悬挂隔水塞悬挂隔水塞( (或滑阀或滑阀),),使其与导水管面紧贴；使其与导水管面紧