54桩基础施工

1、5.4桩基础施工5.4.1桩基础构造当建筑物荷载较大，地基的软弱土层厚度在5m以上，采用浅基础不 能满足地基强度和变形的耍求，对软弱土层进行人工处理困难和不经济时, 常采用桩基础。桩基础是设置于岩土中的桩和联结于桩顶端的承台组成的 基础。桩基础的种类很多，按材料可以分为钢筋混凝土桩基础（包括灌注 桩和预制桩）、钢桩基础、木桩基础、砂桩基础、石桩基础等；按桩的断面形状可以分为形、方形、工字形等；根据受力性能不同，又可以分为端承桩和摩擦桩等；按桩入土方法可以分为打入桩、灌注桩、振入桩、爆 扩桩等。几种桩的构造分别如图所示。灌注桩包括沉管灌注桩人工挖孔灌 注桩。（a）端承桩（b）摩擦桩桩基础z5意图

2、下面着重介绍混凝土灌注桩的构造要求。1桩身构造要求（1）一般桩身混凝土强度等级不得低于c20,混凝土预制桩尖不得低于c30。桩身主筋应经计算确定/旦对桩径3002000mm的桩，配筋率不 宜低于0.2%。箍筋采用4）68200300mm,宜采用螺旋式箍筋。受横 向荷载较大的桩基和抗震桩基，桩顶3d5d范围内箍筋适当加密。此外， 桩径大于600mm的钻孔桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。（2）按构造配筋的具体规定一级建筑物桩基应配置桩顶与承台的连接钢筋笼，其主筋为610根 012-14的钢筋，配筋率不小于0.2%,锚入承台30倍主筋直径，伸人桩 身长度不小于10倍桩身直径，且不宜小于承台下

3、软弱土层底深度。(a)(b)(c)(d)(e) (f)(a)打桩机就位；(b)沉管；(c)浇灌混凝土；(d)边拔管，边振动；(e)安放钢筋笼，继续浇灌混凝土； (f)成型二级建筑物桩基，应根据桩径大小配置48根01012的钢筋，锚 人承台至少30倍主筋直径且伸入桩身长度不小于5d。对于沉管灌注桩，配筋长度，人工挖孔灌注 桩不应小于承台下软弱土层的层底深度。三级建筑物桩基可不配构造钢筋。(3) 专门构造规定扩底灌注桩的扩底直径，不宜大于3倍桩身直径。受水平荷载和弯矩 较大的桩、抗拔桩，配筋长度应通过计算确定。桩基承台下存在淤泥、淤 泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。坡

4、 地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、嵌岩端承桩应通长配筋。2.承台构造要求承台种类有多种型式，如柱下独立桩基承台、箱形承台、筏形承台、 柱下梁式承台、墙下条形承台等。桩基承台的宽度不应小于500mm,承台 边缘至边桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，口桩的外边缘到承台边 缘的距离不小于150mmo对条形承台梁，桩的外边缘至承台边缘的距离不 小于75mmo承台厚度不应小于300mm0承台混凝土的强度等级不宜低于c20o承台底面的混凝土垫层厚度不宜小于70mm,强度等级宜为cio。当设素混凝土垫层时，保护层厚度不应小于40mmo承台的受力钢筋应通长 配置。矩形承台板宜双向均匀通长配筋，直径不宜

5、小于10，间距不宜大 于200mm (如下图a)。对于三桩承台，应按三向板带均匀配置，最里面 的三根钢筋相交围成的三角形应位于柱截面范国以内(如下图b)。承台梁 的主筋除满足计算耍求外尚应符合现行混凝土结构设计规范(gb50010-2002)关于最小配筋率的规定，主筋直径不宜小于12mm,架立筋不宜小于10mm,篩筋直径不宜小于6mm。对大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。桩和柱的连接可按建筑地基基础设计规范(gb50007-2002)中高 杯口基础的耍求选择截面尺寸和配筋，且柱纵筋插入桩身的长度应满足锚 固要求。桩顶嵌入承台的长度不宜小于50mm。桩顶主筋应伸人承台

6、内，其锚固长度对丨级钢筋不宜小于30倍主筋直径。对ii、iii级钢筋不宜小于35倍主筋直径。预应力混凝土桥可采用钢筋与桥头钢板焊接的连接方法。(a)矩形承台配筋(b) 三桩承台配筋(c) 条形承台梁配筋承台配筋示意 由于结构受力要求，柱下独立桩基承台，当有抗震要求时，纵横方向宜设置连系梁。一般情况下，柱下单桩在互相垂直的两个方向上、两桩承 台在其短向上宜设置连系梁。而当桩柱截面积z比较大(如大于2)且柱底剪力和弯矩较小时，亦可不设连系梁。连系梁顶与承台顶齐平，宽度不宜小于250mm,高度取承台中心距的1/151/10,配筋按计算 确定。但顶、底纵筋均不小于2012,并按受拉要求锚人承台。此外，

7、在 承台及地下室周围的回填中，应保证填土的密实性。5.4.2预制桩基础施工桩按施工方法不同分为预制桩和灌注桩两类。预制桩是在工厂或施工现场成桩，而后用沉桩设备将桩打入、压人, 高压水冲入、振入或旋入土中。其中锤击打入和压入法是较常用的两种方法。灌注桩是在桩位上直接成孔，然后在孔内安放钢筋笼，浇筑混凝土而 成桩、根据成孔方法的不同，可分为钻孔、冲孔、沉管桩、人工挖孔桩及 爆扩桩等。1.预制桩施工（1）预制桩的制作、起吊、运输和堆放混凝土预制桩断血主要有实心方桩和管桩两种常见形式。实心方桩截 面尺寸一般为200mm x 200mm600mmx600mm,见图5.18。单根桩长度取决于桩架高度，一

8、般不超过27m。桩的预制方法有：并列法、间隔法、叠浇法、翻模法等。现场预制桩多采用重叠法间隔制作，重叠层数根据地面承载能力和施 工条件确定，一般不宜超过4层。场地应平整、坚实，做好排水，不得产生不均匀沉陷，桩和桩之 间应做好隔离层，上层桩或邻桩的混凝土浇筑应在下层桩或邻桩的混凝土 达到设计强度的30%以后方可进行。钢筋混凝土预制桩构造图预制桩混凝土强度等级常用c30c50。混凝土粗骨料应使用碎石或碎 卵石，粒径直为540mmo混凝土应由桩顶向桩尖连续浇筑，严禁屮断。 混凝土洒水养护时间不应少于7天。预制桩钢筋骨架的主筋连接宜采用对 焊。主筋接头配置在同一截面内的数量应符合下列规定：当采用闪光对

9、焊 和电弧焊时，不得超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大t* 35d （d 为主筋直径），且不小于500mm （注：同一截面是指35d区域内，但不小 于 500mm）o制作完成的预制桩应在每根桩上标明编号及制作fl前，如设计不埋设 吊环，则应标明绑扎点位置。预制桩的几何尺寸允许偏差为：横截面边长土 5mm；桩顶对角线之差10mm；混凝土保护层厚度土5mm；桩身弯曲矢高不大于0.1%桩长，且不大于20mm；桩尖中心线10mm；桩顶平面对桩中心线的倾斜v3mm。（2）预制桥制作质量规定1）桩的表面应平整、密实，掉角深度不应超过10mm,且局部蜂窝和 掉角的缺损总面积不得超过该桩表面全部面积的0

10、.5%,同时不得过分集 中。2）由于混凝土收缩产生的裂缝，深度不得大于20mm,宽度不得大于 0.25mm,横向裂缝长度不得超过边长的一半（管桩或多角形桩不得超过直 径或对角钱的1/2 ）o3）桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。（3）预制桩吊运强度要求1）预制桩混凝土强度达到设计强度等级的70%以上方可起吊。2）达到100%才能运输和打桩。3）吊点位置应符合设计规定。若设计无规定时，可按弯矩最小原则 确定吊点位置。几种吊点的合理位置如图所示。（a） 一点起吊（b）两点起吊（c）三点起吊（d） 一点及两点起吊桩的吊点位置2锤击沉桩（打入法）施工（1）打桩机械及其选择打桩所用机械设备主耍包

11、括桩锤、桩架及动力装置三部分。1）桩锤桩锤的作用是对桩施加冲击力将桩打入士中。桩锤有落锤、单动汽锤、 双动汽锤、柴油打桩锤、振动桩锤和液压锤等。落锤 落锤亦称自落锤， 一般是生铁铸成的，锤重一般为520kn。轻型落锤可用人力拉升，一般 是用卷扬机来提升，利用脱钩装置或松开卷扬机刹车放落，使桩锤自由落 到桩头上，如此反复锤击，桩便逐渐被打人士中。落锤构造简单，可随意 调整落距，但打桩效率低，对桩损伤较人，现已少用。%1 单动汽锤单动汽锤是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。单动汽锤，重30150kn,冲击力大，打桩速度较落锤快， 每分钟锤击6080次，适用于各种桩在

12、各类土层中施工。%1 双动汽锤双动汽锤利用蒸汽或压缩空气的压力将锤上举及下冲，增加夯击能量,所以双动汽锤的冲击力更大，频率更快，每分钟可锤击100200次，锤 重为660kn,适用于打各种桩并能用于打水下桩、斜桩和拔桩。%1 柴油锤柴油锤分为导杆式、活塞式和管式三类，是利用燃油爆炸推动活塞往 复运动进行锤击打桩。柴油锤使用方便，不需外部动力设备，是应用较多 的一种桩锤。但在过软的土中由于贯入度过大，燃油不能爆发，桩锤不能 反跳，会使工作循环中断，柴油锤锤重为22150kn,每分钟锤击约40 80次。（a）双动汽锤（b）杆式柴油锤 （c）筒式柴油锤1 桩；2垫座；3冲击部分；4蒸汽缸1 活塞；2

13、-汽缸桩锤示意图2）桩架桩架的作用是支持桥身和桥锤，将桩吊到打桩位置，并在打入过程中 引导桩的方向保证桩锤能沿着要求的方向冲击（如下图）。（a）多功能桩架（b）履带式桩架桩架1立柱支撑；2发动机；3斜撑；4立柱；5桩；6桩帽；7 桩锤3）桩帽及衬垫材料为了提高打桩效率和精度，保护桩锤和防止桩顶损坏，应在桩顶加设桩帽，并根据桩锤和桩帽类型、桩型、地质条件和施工条件等因素，合理 选用衬垫材料。桩帽上部垫材称为锤垫，常用橡木、桦木等硬木按纵纹受 压使用，也可釆用钢索盘绕而成。近年来也有使用层状板及化塑型缓冲垫 材的，对重型桩锤还可采用压力箱式或压力弹簧式新型结构锤垫。桩帽下 部与桩顶间的垫材称为桩垫

14、，使用松木横纹拼合板、草垫、麻布片、纸垫 等。垫材的厚度应合理选择。4）送桩器桩顶设计标高低于地表时，要将桩顶打入（或压入）至设计标高，这 称为送桩。送桩一般采用工具式送桩器进行。送桩器一般用钢管制成，其 制作要求是：有较高的强度和刚度；易于打入和拨出；能将锤的冲击力有 效地传递到桩上。（2）打桩前的准备工作打桩前应做好以下准备工作：1）清除地上、地下障碍物，平整场地 打桩前应处理地上和地下的 障碍物（如树木、电线杆、地下管线、i口基础等）。桩机进场及移动范围 内的场地应平整压实以使地面有一定的承载力，并保证桩机垂直平稳、不 下陷倾倒。施工现场应保持排水沟畅通。2）材料、机具准备及接通水、电源

15、。3）进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求，规定试柱不 得少于2根。4）确定打桩顺序打桩顺序直接影响打桩质量和施工进度。打桩顺 序应根据周围地形、环境、土质、桩的密度、桩的规格及桩机类型来决定。打桩顺序分为：逐排打设、从两侧向中间打设、从中间向四周打设、 由中间向两侧打设、分段打设等。当桩的规格、埋深、长度不同时，宜按先大后小、先深后浅、 先长后短的顺序施打。当桩头高出地面时桩机宜往后退打，反之可往前顶 打。打桩顺序如图所示。5）设置水准点及定桩位为控制桩顶水平标高、应在打桩区附近设水准点作为水准测量用，水 准点不宜少于2个。根据建筑物的轴线控制桩定出桩基轴线位置及每个桩的桩位，将桩的

16、准确位 置测设到地面上。一般可打小木桩做好标记來表示桩位；有时为防止木桩 被撞而偏移可用龙门板定位。（a）由中间向两侧对称施打（b）由中间向四周施打（c）由一侧向单一方向施打打桩顺序（3）打桥工艺及要点1）吊桩定锤 打桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，其锤底高度应 高于机顶，并固定在桩架上，以便进行吊桩。吊桩是用桩架上的滑轮组和卷场机将桩吊成垂直状态送入龙门导杆 内。桩提升离地时，应用拖拉绳稳住桩的下部以免撞击桩架和临近的桩。桩送入导杆内后要稳住桩 顶，先使桩尖对准桩位，扶正桩身，然后使桩插入土中。桩就位后，在桩 顶放上桩垫，套上桩帽，桩帽上放入锤垫后降下桩锤轻轻压住桩帽。桩锤 底面，桩帽上、下

17、面和桩顶都应保持水平。桩锤、柱帽和桩身中心线应同 在一直线上，尽量避免偏心。桩插入土时应校止其垂直度，偏差不超过0.5%。 在桩的口重和锤重作用下，桩沉入土屮一定深度而达到稳定，这时应再校 正一次垂直度即可进行打桩。2）打桩打桩时应“重锤低击”以取得良好效果。始打耍用小落距（一般为0.6m 左右），入土一定深度（约l2m）后再全落距击打，这样桩尖不易产牛 偏移。打混凝土管桩时最大落距不大于1.5m,实心桩不大于1.8mo桩尖 碰到孤石或硬夹层时，落距不大于0.8mo锤击过程要连续，速度要均匀，间歇时间不要太长。打桩过程中，应经常检查打桩架的垂直度， 如偏差超过1%,则应及时纠正，以免把桩打斜。

18、应观察桩锤回弹情况， 如回弹太大，则说明桩锤太轻，不能使桩下沉，应更换重的桩锤。应随时 观察贯入度的变化情况，当贯入度骤减，桩锤突然发生较人回跃，表明桩 尖碰到障碍，此时应减小锤的落距，加快锤击；若还有这种现象则应停止 锤击，研究原因进行处理。打桩过程中如突然出现桩锤回弹，贯入度突增， 锤击时桩弯曲、倾斜、颤动、桩顶破坏加剧等则表明桩身可能已破坏。3）桩的入士深度控制对于承受轴向荷载的摩擦桩，应以标高为主，而以贯入度作为参考； 对于端承桩则以贯入度为主而以标高作参考。这里的贯入度是指即最后10 击桩的平均入土深度（双动汽锤为每分钟下沉值）。测量最后贯入度应在 正常条件下进行，即桩顶无破坏、锤击

19、无偏心、锤的落距符合规定、桩帽 和桩垫层正常。4）接桩及截桩头当施工设备条件等对桩的长度有限制，而桩的设计长度又较大时，需 采用多节桩段连接而成。一般混凝土预制桩接头不宜超过2个，预应力管 桩接头不宜超过4个。应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中 时接桩。接头的连接方法有三种：焊接法、浆锚法和法兰接桩法。焊接法和法 兰法适用于各类土层，浆锚法适用于软弱土层。焊接接桩节点1 连接角钢；2预埋垫板；3预埋钢板；4 主筋；5 钢板：6 角钢(4) 打桩测量和记录打桩是隐蔽工程，必须对每根桩的施打进行测量并作好详细记录，其 记录表见表5.4。(5)打桩工程质量要求打桩工程质量要求包括两方血，一

20、是最后贯入度或标高符合设计要求; 二是桩的偏差值在允许范i韦i内。打桩的贯入度或标高按下列原则控制：1) 桩尖位于坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的砂土或风化 岩等土层时，以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高作为参 考。2) 贯入度已达到设计要求而桩尖标高未达到时，应继续锤击三阵， 每阵10击的平均贯入度不应大于规定数值。3) 桩尖位于其他软土层时，以桩尘设计标高控制为主，贯入度可作参考。4) 打桩时，如控制指标已符合要求，而其他指标与要求相差较大时， 应会同有关单位研究处理。5)贯入度应通过试桩确定，或做打桩试验与 有关单位确定。混凝土预制桩打设后桩的垂直度偏差应不大于桩位允许

21、偏 差。按标高控制的桩，桩顶标高的允许偏差为-50mm+100mmo 表5.4钢筋混凝土预制桩施工记录5.4.3混凝土灌注桩基础施工混凝土灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔，然后放入钢筋笼，再浇 筑混凝土而成形成的桩。与预制桩相比，可节省钢材、木材和水泥，降低 成本；对邻近建筑物及周围环境的有害影响小；桩长和直径可按设计要求 变化口如；桩端可进入持力层或嵌入岩层；单桩承载力大等。但灌注桩成 桩工艺较复杂，操作要求较严，易发牛质量事故，且技术间隔时间长，不 能立即承受荷载，冬季施工困难较多。灌注桩按成孔的方法不同可分为：钻孔灌注桩、冲孔灌注桩、沉管灌 注桩、人工挖孔桩及爆 扩桩等。灌注桩成孔的控制

22、深度应符合下列要求：(1) 摩擦桩摩擦桩以设计桩长控制成孔深度。端承摩擦桩必须保证设计桩长及桩 端进入持力层深度。当釆用锤击沉管法成孔时，桩管入土深度控制以标高为主，以贯入度为辅。(2) 端承桩当采用钻(冲)挖掘成孔时，必须保证桩孔进入设计持力层深度。当采用锤击沉管法成孔时，沉管深度控制以贯人度为主，设计持力层标高 为辅。1.沉管灌注桩施工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、静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和 沉管夯扩灌注桩等。这类灌注桩的施工工艺是：使用锤击式桩锤或振动 式桩锤将带有桩尖的钢管沉入土中，造成桩孔，然后放

23、入钢筋笼、浇筑混凝土，最后拔出钢管，形成所需的灌注桩, 如图(1)。沉管桩对周围环境有噪音、振动、挤压等影响。点击播放振动 桩锤击沉管灌注桩的机械设备如图(2),由桩管、桩锤、桩架、卷扬机滑 轮组、行走机构等组成。(a) (b) (c) (d) (e)(1)沉管灌注桩施工过程(2)锤击灌注桩机械(a)就位；(b)沉管；(c)浇筑混凝土；1桩帽钢丝绳；2桩管钢丝绳；(d)下钢筋笼，继续浇筑混凝土；3吊斗钢丝绳;4桩锤；5桩帽；(e)拨管成桩6混凝土漏斗；7桩管；8桩架；1桩管；2钢筋笼；3桩尖9漏斗；10回绳；口一行驰用钢管;12桩靴；13卷扬机；14枕木点击播放锤击沉管灌注桩锤击沉管桩的施工程

24、序一般为：定位埋设混凝土预制桩尖桩机就位一锤击沉管f灌注混凝土边 拔管、边锤击、边继续灌注混凝土（中间插入吊放钢筋笼）一成桩。施工时，用桩架吊起钢桩管，对准埋好的预制钢筋混凝土桩尖。桩管 与桩尖连接处要垫以麻袋、草绳，以防地下水渗入管内。缓缓放下桩管， 套入桩尖压进土中。桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直 线上，桩管垂直度偏差0.5%时即可锤击沉管。先用低锤轻击，观察无偏 移后再正常施打，直至符合设计耍求的沉桩标高，并检查管内有无泥浆或 进水，即可浇筑混凝土。管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。凡灌注 配有不到孔底的钢筋笼的桩身混凝土时，第一次混凝土应先灌至笼底标高, 然后放置钢筋

25、笼，再灌混凝土至桩顶标高。第一次拔管高度应控制在能容 纳第二次所需灌入的混凝土量为限，不宜拔得过高。在拔管过程中应用专 用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况。拔管速度要均匀，对一般土层以 lm/min为宜，在软弱土层及软硬土层交界处宜控制在0.30.8m/min为宜。 采用倒打拨管时，桩锤的冲击频率为：单动汽锤不得少于50次/min,自 由落锤轻击不得少于40次/min。在管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打 和轻击不得中断。锤击沉管桩混凝土强度等级不得低于c20,每立方米混凝土的水泥用 量不宜少于300kgo混凝土坍落度在配钢筋时宜为80100mm,无筋时宜 为6080mm。碎石粒径在配有钢筋时不

26、大于25mm,无筋时不大于40mm。预制钢筋混凝土桩尖的强度等级不得低于c30。混凝土充盈系数（实际灌注混凝土体积与按设计桩身直径计算体积z比）不得小于1.0,成桩后的桩身混凝土顶u&j标咼应至少咼出设计标咼500mm。锤击沉管成桩宜按桩基施工顺序依次退打，桩中心距在3.5倍桩管外 径以内或小于2m时均应跳打，以防止土体挤压而断桩。屮间空出桩的需 待邻桩混凝土强度达到设计强度标准值的50%以后方可施工。为了扩大桩径，提高承载力或补救缺陷，可采用复打法如图。复打法 应在初次浇筑的混凝土初凝之前完成，前后两次沉管的轴线必须重合。当 作为补救措施时，常采用半复打法或局部复打法。（a）全部复打法（b）局部复打法复打法示意图2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（又称激振器）、振动冲 击锤将桩管沉入上中，然后灌注混凝止而成。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