第二章 桩基工程.

1、第二章 桩基础工程建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院22022-4-28目目 录录灌注桩施工灌注桩施工2预制桩施工预制桩施工3 建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院32022-4-28教学要求教学要求 教学目标教学目标 掌握掌握锤击法施工的全过程和施工要点；锤击法施工的全过程和施工要点；掌握掌握泥浆泥浆护壁灌注桩和干作业成孔灌注桩的施工要点；护壁灌注桩和干作业成孔灌注桩的施工要点；熟熟悉套管成孔灌注桩施工工艺和质量控制方法。悉套管成孔灌注桩施工工艺和质量控制方法。 重难点重难点 重点重点钢筋混凝土预制打入桩和灌注桩施工；钢筋混凝土预制打入桩和灌注桩施工；

2、难点难点钢筋混凝土预制桩沉桩工艺及质量控制方钢筋混凝土预制桩沉桩工艺及质量控制方法；灌注桩施工工艺、常见质量缺陷及预防处理。法；灌注桩施工工艺、常见质量缺陷及预防处理。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院42022-4-28概概 述述 桩基础是一种常用的桩基础是一种常用的深基础深基础形式，它形式，它由桩和承台由桩和承台组成。组成。 桩的材料：桩的材料：混凝土、钢或组合材料。混凝土、钢或组合材料。 作用：作用：上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力传递到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力不足和变形较大

3、的地基问题。不足和变形较大的地基问题。 桩径：桩径：小直径桩小直径桩d250mmd250mm 中等直径桩中等直径桩250mmd800mm250mmd800mm 大直径桩大直径桩建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院52022-4-28概概 述述 分类：分类：1.1.按承载性质分：按承载性质分：端承型桩端承型桩- -基桩端嵌入坚硬土层，即桩端阻力承载；基桩端嵌入坚硬土层，即桩端阻力承载；摩擦型桩摩擦型桩- -由桩侧阻力和桩端阻力共同承载；由桩侧阻力和桩端阻力共同承载；摩擦端承桩摩擦端承桩- -桩顶荷载主要由桩端阻力承受；桩顶荷载主要由桩端阻力承受；端承摩擦桩端承摩擦桩- -桩顶荷

4、载主要由桩侧阻力承受。桩顶荷载主要由桩侧阻力承受。2.2.按使用功能分：按使用功能分：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩及复合受荷桩。受荷桩及复合受荷桩。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院62022-4-28概概 述述3.3.按施工方法分：按施工方法分：预制桩预制桩- -在工厂或施工现场预制，用打桩机沉桩；在工厂或施工现场预制，用打桩机沉桩；灌注桩灌注桩- -现浇桩，现场成孔，在孔内吊放钢筋笼、灌现浇桩，现场成孔，在孔内吊放钢筋笼、灌 注混凝土成桩。注混凝土成桩。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院72022-4-282.1 预

5、制桩施工预制桩施工 预制桩有预制桩有混凝土预制桩和钢桩混凝土预制桩和钢桩两种。两种。 混凝土预制桩混凝土预制桩- -承载较大、坚固耐久、施工速度快；承载较大、坚固耐久、施工速度快；分实心方桩和预应力混凝土空心管桩。分实心方桩和预应力混凝土空心管桩。 钢桩钢桩- -有钢管桩、有钢管桩、H H型钢桩及其他异型钢桩。型钢桩及其他异型钢桩。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院82022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工 2.1.1 2.1.1 预制桩的制作预制桩的制作1.1.混凝土预制桩的制作混凝土预制桩的制作种类种类尺寸尺寸(mm)(mm)制作工艺制作工艺接头数接头数混凝土等级

6、混凝土等级方桩方桩截面边长截面边长250550250550工厂制作工厂制作12m,12m,现场预制现场预制30m30m不宜超过不宜超过2 2个个C30C30管桩管桩管外径管外径3001000,3001000,壁厚壁厚6010060100PTCPTCPCPCPHCPHC不宜超过不宜超过6 6个个C60C60预制桩的混凝土浇筑，应由桩顶预制桩的混凝土浇筑，应由桩顶向桩尖连续进行，不得中断。向桩尖连续进行，不得中断。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院92022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工2.钢桩的制作钢桩的制作钢管桩：钢管桩：采用采用Q235钢制作，常见直径钢制作，常见

7、直径406、 609、914，壁厚壁厚918mm。H型桩：型桩：采用采用Q235或或Q345钢制作，常见截面钢制作，常见截面200mm200mm400 400mm,翼缘厚度翼缘厚度1235mm,腹板厚度腹板厚度1220mm。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院102022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工 2.1.2 2.1.2 预制桩的起吊、运输预制桩的起吊、运输1.1.桩的起吊桩的起吊 桩身强度达到设计强度的桩身强度达到设计强度的30%30%方可拆模，方可拆模，70%70%方可起吊，方可起吊，100%100%方可运输方可运输。 吊点位置吊点位置应按起吊后桩的应按起吊后

8、桩的正、负弯矩基本相等正、负弯矩基本相等的原则，合的原则，合理吊点见图理吊点见图1-2-1.1-2-1.2.2.桩的运输桩的运输根据打桩顺序随打随运根据打桩顺序随打随运，避免二次搬运。，避免二次搬运。运距不大运距不大- -起重机吊运，起重机吊运，运距较大运距较大- -大平板车或轻便轨道平台大平板车或轻便轨道平台车运输。车运输。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院112022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工 2.1.3 2.1.3 预制桩的堆放预制桩的堆放1.1.桩的堆放桩的堆放场地须平整、坚实、排水畅通。垫木间场地须平整、坚实、排水畅通。垫木间距应与吊点位置相同距应与吊

9、点位置相同，各层垫木应位于，各层垫木应位于同一垂直同一垂直线上。线上。2.2.堆放的层数不宜过多堆放的层数不宜过多混凝土桩混凝土桩4 4层层钢桩钢桩900 3层层、 600 4层层、400 5 5层层3.3.同桩号的桩应堆放在一起，而桩尖均向一端。同桩号的桩应堆放在一起，而桩尖均向一端。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院122022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工 2.1.4 2.1.4 预制桩沉桩预制桩沉桩沉桩方法有沉桩方法有锤击法、静压法、振动法及水冲法锤击法、静压法、振动法及水冲法等，等，前两种方法应用较多。前两种方法应用较多。1.1.锤击法锤击法（1 1）锤击

10、沉桩机：）锤击沉桩机：由桩锤、桩架及动力装置组成。由桩锤、桩架及动力装置组成。 1 1）桩锤：）桩锤：落锤、蒸汽锤（落锤、蒸汽锤（单动式汽锤和双动式汽单动式汽锤和双动式汽锤锤）、柴油锤、液压锤等。）、柴油锤、液压锤等。 注：锤击方法注：锤击方法- -重锤轻击重锤轻击建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院132022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工桩锤种类桩锤种类使用范围使用范围优、缺点优、缺点落锤落锤小直径的钢筋混凝小直径的钢筋混凝土桩或小型钢桩土桩或小型钢桩（1 1）构造简单，使用方便，费用低）构造简单，使用方便，费用低（2 2）施工速度慢效率低，桩顶易坏）施工速度慢效

11、率低，桩顶易坏单动式汽锤单动式汽锤各种桩各种桩冲击力大，效率高，落距小冲击力大，效率高，落距小双动式汽锤双动式汽锤各种桩，水下打桩各种桩，水下打桩和拔桩和拔桩活塞冲程短，冲击力大，效率高活塞冲程短，冲击力大，效率高柴油锤柴油锤各类型桩、斜桩各类型桩、斜桩（1 1）体积小，能量大，锤击速度好，）体积小，能量大，锤击速度好，施工性能好施工性能好（2 2）振动大，噪音高，污染环境）振动大，噪音高，污染环境液压锤液压锤软土中桩体、水下软土中桩体、水下打桩打桩（1 1）低噪音，无污染，打击能量大，）低噪音，无污染，打击能量大，能耗省，操作方便能耗省，操作方便（2 2）结构复杂，维修费用高）结构复杂，维修

12、费用高建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院142022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工 2 2）桩架）桩架a.a.桩架的行走方式桩架的行走方式常有常有滚管式、轨道式、步履式及履带式滚管式、轨道式、步履式及履带式四四种。种。滚管式滚管式- -优点：结构简单，制作容易，成本低；优点：结构简单，制作容易，成本低； 缺点：平面转向不灵活，操作复杂。缺点：平面转向不灵活，操作复杂。轨道式轨道式- -缺点：机动性能差，施工不方便。缺点：机动性能差，施工不方便。步履式步履式- -优点：移动就位方便，打桩效率高。优点：移动就位方便，打桩效率高。履带式履带式- -优点：垂直度调节灵活，稳

13、定性好；装拆方便，行优点：垂直度调节灵活，稳定性好；装拆方便，行走速度；适应性强，施工效率高。走速度；适应性强，施工效率高。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院152022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工b.b.桩架的选择桩架的选择考虑因素：考虑因素：.桩的材料、截面形状及尺寸大小，桩长及接桩方式；桩的材料、截面形状及尺寸大小，桩长及接桩方式；.桩的数量、桩距及布置方式；桩的数量、桩距及布置方式；.桩锤的形式、重量及尺寸；桩锤的形式、重量及尺寸；.工地现场条件。打桩作业空间及周边环境；工地现场条件。打桩作业空间及周边环境；.投入桩机数量及操作人员的素质；投入桩机数量及操

14、作人员的素质；.施工工期及打桩速率。施工工期及打桩速率。桩架高度桩架高度= =桩长桩长+ +滑轮组高度滑轮组高度+ +桩锤高度桩锤高度+ +桩帽高度桩帽高度+ +起锤移位起锤移位高度（取高度（取12m12m）建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院162022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工（2 2）打桩施工）打桩施工 1 1）打桩顺序）打桩顺序 a.a.逐排打、逐排改变方向；逐排打、逐排改变方向； b.b.自中央向两个方向施打；自中央向两个方向施打； c.c.自中央向四周施打；自中央向四周施打； d.d.分段打。分段打。注：注：.基础标高不一的桩，先深后浅；基础标高不一的

15、桩，先深后浅； .不同规格的桩，宜先大后小、先长后短。不同规格的桩，宜先大后小、先长后短。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院172022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工 2 2）打桩方法）打桩方法 施工工艺流程：施工工艺流程：打桩机就位打桩机就位- -起吊预制桩起吊预制桩- -稳桩稳桩- -打桩打桩- -接桩接桩- -送桩送桩- -中间检查验收中间检查验收- -移机至下一个桩移机至下一个桩位。位。 3 3）接桩方法）接桩方法 焊接焊接- -应用最多；应用最多；法兰接法兰接- -螺栓连接；螺栓连接；硫磺胶泥锚硫磺胶泥锚接接- -只适用于软弱土层只适用于软弱土层 4 4）

16、送桩）送桩 桩顶标高低于自然土面桩顶标高低于自然土面，需用送桩管将桩送入土，需用送桩管将桩送入土中，且桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，拔中，且桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院182022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工（3 3）打桩的质量控制）打桩的质量控制a.a.质量检查内容：质量检查内容：沉桩过程中每米进尺的锤击数、最后沉桩过程中每米进尺的锤击数、最后1m1m的的锤击数、最后三阵贯入度、桩尖标高、桩身垂直度以及桩锤击数、最后三阵贯入度、桩尖标高、桩身垂直度以

17、及桩位。位。b.b.打桩停锤的控制原则打桩停锤的控制原则 摩擦桩摩擦桩- -以控制桩端标高为主，贯入度作参考；以控制桩端标高为主，贯入度作参考； 端承桩端承桩- -以贯入度控制为主，桩端标高作参考。以贯入度控制为主，桩端标高作参考。c.c.桩身垂直度桩身垂直度 垂直偏差应控制在垂直偏差应控制在1%1%内内，斜桩的倾斜度偏差不得大于倾斜，斜桩的倾斜度偏差不得大于倾斜角正切值的角正切值的15%15%建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院192022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工（4 4）打桩对周边的影响及其防治）打桩对周边的影响及其防治 为避免或减小沉桩挤土效应及对邻近环境

18、的影响，为避免或减小沉桩挤土效应及对邻近环境的影响，可采取以下可采取以下措施措施： a. a.预钻孔沉桩预钻孔沉桩 b. b.设置袋装砂井或塑料排水板设置袋装砂井或塑料排水板 c. c.挖防振沟挖防振沟 d. d.采取合理打桩顺序、控制打桩速度采取合理打桩顺序、控制打桩速度 e. e.设置隔离板桩或地下连续墙设置隔离板桩或地下连续墙建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院202022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工（5 5）预制桩制作流程）预制桩制作流程 现场布置现场布置场地清理、整平场地清理、整平场地地坪混凝场地地坪混凝土土支模支模绑扎钢筋、安设吊环绑扎钢筋、安设吊环浇注

19、混浇注混凝土凝土养护养护30%30%强度拆模、再支上层模板、涂刷强度拆模、再支上层模板、涂刷隔离剂隔离剂重叠生产浇筑第二次混凝土重叠生产浇筑第二次混凝土养护养护至至70%70%强度起吊强度起吊100%100%强度运输、堆放强度运输、堆放沉桩沉桩建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院212022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工2.2.静力压桩法静力压桩法 静力压桩法是利用静力压桩法是利用桩机本身的自重桩机本身的自重平衡沉桩阻力，在沉桩平衡沉桩阻力，在沉桩压力的作用下，克服压桩过程中的桩侧摩阻力及桩端阻力压力的作用下，克服压桩过程中的桩侧摩阻力及桩端阻力而将桩压入土中。而将桩

20、压入土中。 一般适用于软弱土中。一般适用于软弱土中。（1 1）静力压桩机）静力压桩机 机械式：机械式：由底盘、机架、动力装置等组成。由底盘、机架、动力装置等组成。特点：特点：装配费装配费用低，但设备高大笨重，移动不便，效率低。用低，但设备高大笨重，移动不便，效率低。 液压式：液压式：由桩架、液压夹桩器、动力设备及吊装起重机等由桩架、液压夹桩器、动力设备及吊装起重机等组成。组成。特点：特点：自动化程度高、动力大、工作平稳。自动化程度高、动力大、工作平稳。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院222022-4-282.1 预制桩施工预制桩施工（2 2）施工工艺：分段压入、逐节接长）

21、施工工艺：分段压入、逐节接长 测量定位测量定位压装机就位压装机就位吊桩吊桩插桩插桩桩身对中桩身对中调直调直静压沉桩静压沉桩接桩接桩再静压沉桩再静压沉桩送桩送桩终止压桩终止压桩切割桩头。切割桩头。（3 3）注意事项）注意事项 a.a.静力压桩机应根据设计和土质情况，配足额定重量；静力压桩机应根据设计和土质情况，配足额定重量； b. b.桩帽、桩身和送桩的中心线应重合；桩帽、桩身和送桩的中心线应重合； c.c.压同一根桩应缩短停歇时间；压同一根桩应缩短停歇时间； d.d.采取技术措施，减小静压压桩的挤土效应；采取技术措施，减小静压压桩的挤土效应； e.e.注意限制压桩速度。注意限制压桩速度。建筑与

22、土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院232022-4-282.2 灌注桩施工灌注桩施工 按成孔工艺分：按成孔工艺分：干作业成孔、泥浆护壁成孔、套干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、爆扩成孔等。管成孔、爆扩成孔等。 2.2.1 2.2.1 干作业成孔干作业成孔灌注桩灌注桩 适用于适用于地下水位以上的黏性土、粉土、填土、中地下水位以上的黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层等。等密实以上的砂土、风化岩层等。1.1.成孔方式成孔方式人工挖孔人工挖孔：地下水位高，有承压水的砂土、滞水层、：地下水位高，有承压水的砂土、滞水层、淤泥层。淤泥层。螺旋钻机成孔：螺旋钻机成孔：锥式钻头锥式

23、钻头- -用于黏性土；平底钻头用于黏性土；平底钻头- -松散土层；耙式钻头松散土层；耙式钻头- -杂填土。杂填土。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院242022-4-282.2 灌注桩施工灌注桩施工2.2.操作要求操作要求 钻杆垂直稳固位置正确，防止发生钻杆晃动引起钻杆垂直稳固位置正确，防止发生钻杆晃动引起孔径扩大。孔径扩大。3.3.施工工序施工工序 桩机就位桩机就位钻土成孔钻土成孔测量孔径、孔深和桩测量孔径、孔深和桩孔水平与垂直距离，并校正孔水平与垂直距离，并校正挖至设计标高挖至设计标高成孔质量检查成孔质量检查安放钢筋笼安放钢筋笼放置孔口护放置孔口护孔漏斗孔漏斗灌注混凝土

24、并振捣灌注混凝土并振捣拔出护孔漏斗、拔出护孔漏斗、孔成。孔成。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院252022-4-282.2 灌注桩施工灌注桩施工 2.2.2 2.2.2 泥浆护壁泥浆护壁钻孔灌注桩钻孔灌注桩 施工工艺：施工工艺： 桩位放线桩位放线开挖泥浆池、排浆沟开挖泥浆池、排浆沟护筒埋设护筒埋设钻机就位、孔位校正钻机就位、孔位校正成孔（泥浆循环、清成孔（泥浆循环、清除土渣）除土渣）第一次清孔第一次清孔质量验收质量验收下钢下钢筋笼和混凝土导管筋笼和混凝土导管第二次清孔第二次清孔浇筑水下浇筑水下混凝土（泥浆排出）混凝土（泥浆排出）成桩。成桩。建筑与土木工程学院2022-4-

25、28建筑与土木工程学院262022-4-282.2 灌注桩施工灌注桩施工1.1.护壁泥浆护壁泥浆（1 1）泥浆的作用：）泥浆的作用：保护孔壁、防止塌孔、排出土渣保护孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷却与润滑钻头的作用。以及冷却与润滑钻头的作用。 护筒作用：护筒作用：定位、保护孔口、维持水头等。定位、保护孔口、维持水头等。（2 2）泥浆循环）泥浆循环 a.a.正循环：正循环：小直径孔小直径孔D0.8mD0.8mD0.8m 泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后，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，使钻下的土渣由杆由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由杆内腔吸出

26、至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。浆池。2.2.成孔机械成孔机械 回转钻机回转钻机- -适用于松散土层、黏土层、砂砾层、软适用于松散土层、黏土层、砂砾层、软硬岩层等。硬岩层等。 冲击钻机冲击钻机- -粉质黏土、砂土及砾石、卵漂石及岩层粉质黏土、砂土及砾石、卵漂石及岩层 潜水钻机潜水钻机- -用于地下水位下的土层。用于地下水位下的土层。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院282022-4-282.2 灌注桩施工灌注桩施工 2.2.3 2.2.3 沉管灌注桩沉管灌注桩 即利用锤击打桩法或振动沉管法将带有活瓣的钢即利用锤击打桩法或振动

27、沉管法将带有活瓣的钢制桩尖或混凝土桩尖的钢管沉入土中，然后边拔制桩尖或混凝土桩尖的钢管沉入土中，然后边拔管边向管内灌注混凝土而形成的桩。管边向管内灌注混凝土而形成的桩。锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩- -用锤击法沉、拔管的桩；用锤击法沉、拔管的桩；振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩- -用激振器沉、拔管的桩。用激振器沉、拔管的桩。沉管灌注桩成桩过程：沉管灌注桩成桩过程： 桩机就位桩机就位锤击（振动）沉管锤击（振动）沉管上料上料边锤边锤击（振动）边拔管，浇筑混凝土击（振动）边拔管，浇筑混凝土下钢筋笼下钢筋笼继续拔管，浇筑混凝土继续拔管，浇筑混凝土成桩。成桩。建筑与土木工程学院2022-4-28建筑与土木工程学院292022-4-282.2 灌注桩施工灌注桩施工1.1.锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩 适用于适用于一般黏性土、淤泥质土、砂土和人工填土一般黏性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基。地基。 复打扩大灌注桩，全长复打法：两次沉管复打