基础工程教案

1、第一章 桩基础施工技术第四节 预制钢筋混凝土桩及钢管桩的施工技术一、钢筋混凝土预制桩施工 静力压桩静力压桩是利用静压力将预制桩压入土中的一种沉桩方法，主要应用于软土地基。静力压拔桩机 1.适用于不能有噪声和振动影响临近建筑物的软土地区2.适用压拔板桩、钢板桩、型钢桩和各钢筋混凝土方桩3.宜用于软土基础及地下铁道明挖施工中对周围环境无噪声，无振动，桩配筋健单，短桩可接，便于运输。只适用松软地基，且运输安装不便预制钢筋混凝土桩及钢管桩的施工技术静力压桩特点是：施工时无噪声、无振动，适用于对噪声有限制的市区内作业；施工引起的土体隆起和水平挤动比打入式桩小，适宜于精密仪器房、堤岸和地下管道多的地区内施

2、工；由于避免了锤击应力，可减少钢筋和水泥用量；压桩过程中自动记录压桩力，可以保证桩的承载力，并可避免锤击过度而使桩身断裂现象。但压桩设备比较笨重，效率较低，压桩力有限，单桩垂直承载力较低(目前未超过1 200kN)；对土体适应性有一定局限；只限于压直桩。压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能的缩短，否则，间歇时间过长会由于压桩阻力过大导致发生压不下去的事故。当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则，在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。预制钢筋混凝土桩及钢管桩的施工技术静力压桩机依靠持续作用静压力，将桩压入或拔出的桩工机械，成为静力压桩机。

3、静力压桩机分为机械式和液压式两种。机械式压桩力由机械方式传递，液压使用液压缸产生的静压力来压桩或拔桩。图所示为ZYB400B型液压静力沉桩机构组成图，由驾驶室1、控制台2、升降机构3、压桩机构4、起重机5、机身6、横移回转机构9、纵移机构10、油箱11、泵站12、配重7、边桩机构8（选配）及液压系统、电气系统等组成。 驾驶室1焊接于泵站12上，控制台板焊接于驾驶室内前部。泵站内装45KW和55KW电机油泵组，为主机液压系统提供压力油，通过液压系统实现桩机各工作机构的运动控制。由升降机构3实现纵移机构10、横移机构9的离地、接地和机身的调平，为压桩作准备。压桩机构4通过四个夹桩油缸、一对主压桩油

4、缸及一对副压桩油缸实现夹桩与夹桩功能。起重机5用于吊装和其它辅助吊运工作。预制钢筋混凝土桩及钢管桩的施工技术ZYB400B型液压静力压桩机工作时噪声低、振动小、无污染，与冲击式施工方式比较，桩身不受冲击应力，损坏可能性小，施工质量好，效率高 压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，甚至超过压桩能力而使桩机上抬。这时可以最大的压桩力作用在桩顶，采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可以采取截去桩顶的办法。 压桩与打桩相比，由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的

5、断面和配筋可以减小，同时压桩引起的桩周土体和水平挤动也小的多，因此压桩是软土地区一种较好的沉桩方法。预制钢筋混凝土桩及钢管桩的施工技术二、钢管桩施工钢管桩是以无缝钢管或焊接钢管作为桩身材料，多采用锤击法打入地基土层中的一种桩型。(一)钢管桩的特点(1)抗锤击性好，即沉桩过程中可承受强大的锤击力，因此可获得相当大的垂直承载力，适合作为高重结构物的基础桩或长桩。 (2)水平承载力大，宜于作为受地震力、波浪力和土压力等水平力的结构物的基础桩。 (3)外径的壁厚规格多，桩的尺寸选择范围广。(4)施工灵活方便，即可根据持力层的标高灵活更变桩长，现场焊接可靠性高，桩基与上部结构连接容易，桩的下端可采用开口

6、式以减少打桩的排土量，因而对邻近的现有建筑物产生的影响小，吊输方便。(5)费用高，用作较短的摩擦桩或不承受水平力的桩时不经济。(6)打桩时噪音大，振动高。 (7)采用大直径开口桩时，闭塞效应不够好。闭塞效应开口管桩沉入过程，桩端土一部分被挤向外围，一部分涌入管内形成“土塞”。土塞受到管壁摩阻力作用将产生一定压缩，土塞高度及其闭塞程度与土性、管径、壁厚及进入持力层的深度等诸多因素有关。闭塞程度直接影响端阻发挥与破坏性状及桩的承载力。称此为“闭塞效应”。(二)钢管桩的材质与结构钢管桩的管材，一般选用普通碳素钢或按设计要求选用。结构分为：开口式、闭口式、半闭口式钢管桩的停止锤击的控制原则可按进入持力

7、层两倍桩径深度后，一锤的贯入度小于2mm考虑。（一） 桩结构尺寸设计步骤（二） 桩的选型1、类型及应用特点2、在考虑建筑物荷载大小、地层情况、施工设备、对环境影响、已往经验、工程造价、工期等多种因素的情况下综合加以确定。3、高层建筑、大厚度软基地层的普通建筑等一般采用钻孔灌注桩；若基岩埋藏较浅、地下水较深时对于大荷载建筑物也可考虑采用人工挖孔桩；采用沉管桩及预制桩时则桩头不能进入基岩且持力层不能埋藏过深；条例允许时还可以采用夯扩桩等，同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。4、的选择还应参考当地习惯做法。如同样的条件在某地可能主要使用沉管桩，而在他处可能常用预制桩。5、随着时代的发展、社会的进步，

8、桩基工程施工对周围环境的影响愈来愈引起人们的关注，桩基正向高效、易控、安全、少污染方向发展。（三）确定持力层1、持力层是一个相对概念，它与建筑物要求（荷载大小、沉降量）、桩的直径长度、施工方法等密切相关。如粘土可以作为某些小荷载建筑物的持力层，而强风化岩层则不能作为某些高层建筑物的持力层。2、密实的砂土层、卵砾石层、基岩等在不同情况下均可作为持力层使用，同时应注意地层面起伏对桩承载力的不良影响。3、选择持力层时还应注意是否有软弱下卧层以及其对建筑物稳定、沉降的影响。（四）确定桩的尺寸1、桩的尺寸包括桩的直径、长度、桩底与桩顶的标高、桩身截面与剖面形式等。2、桩的尺寸受制于建筑物荷载大小、地层、

9、桩的类型、施工设备条件等。如钻孔灌注桩其桩径、桩长相对不受限制，还可以据需要将桩身设计成扩大头状；而沉管灌注桩与预制桩等其常用桩径有：250250，300300，350350，400400且桩长一般在20米以内。又如磨擦桩主要通过增加桩的长度来提高桩的承载力，而端承桩则主要通过加大桩端的直径来提高桩的承载力。3、桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于15d，碎石类土，不宜小于1d。当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于4d。桩顶标高应考虑承台埋深及厚度。4、桩尺寸的确定还应考虑施工难易、施工工期等。如相同条件下可以有设计成大直径桩（桩数较少）及小直径桩

10、（桩数多）两种选择方案，但到底选用哪一种还需结合工程造价以及工程施工难易程度考虑。桩的长径比。（见下表）钻孔灌注桩常用口径有钻孔灌注桩常用口径有600，800，1000，1200，1500，2000，2500，3000等。等。（五） 计算单桩承载力(30min)1、承载力分基本值、标准值、极限值、设计值等。桩竖向极限承载力标准值。一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定；二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资料，综合确定。当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；对三级建筑桩基，如无原位测试

11、资料时，可利用承载力经验参数估算2、采用现场静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的1%，且下应小于3根，工程总桩数在50根以内时不应小于2根。试验及单桩竖向极限承载力取值按有关方法进行。3、根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+qpkAp 式中 qsik桩侧第I层土的极限侧阻力标准值，可按表取值。 qpk极限端阻力标准值，可按表取值。 Ap桩端面积。 Li 桩的第i段长度。u桩身周长。4、当大直径桩（d800mm）单桩竖向极限承载力标准值时，可按下式计算： Quk=

12、Qsk+Qpk= uSIqsikli+PqpkAp p、si大直径桩端阻、侧阻尺寸效应系数5、桩基不超过3根的桩基，基桩的竖向承载力设计值为： R=QSK/rS+QPK/rP当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，基桩的竖向承载力设计值为 ： R=QUK/rSP6、 对于桩数超过3根的非端承桩复合桩基，宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，其复合基桩的竖向承载力设计值为： R=SQSK/rS+PQPK/rP+CQCK/rC当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，其复合基桩的竖向承载力设计值为：R=SPQUK/rSP+CQCK/rC QCK=qCKAC/n 当承台底面以下存在可液化

13、土、湿陷性黄土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土、或可能出现震陷、降水、沉桩过程中产生高孔隙水压和土体隆起时，不考虑承台效应，即取C=0，S、P、SP取表中相应值。QSK、QPK分别为单桩总极限侧阻力和总极限端阻力标准值。 QCK相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值。 qCK承台底1/2承台宽度范围（5m）内地基土极限阻力标准值。AC承台底地基土净面积。 QUK单桩竖向极限承载力标准值。S、P、SP、C分别为桩侧阻群桩效应系数、桩端阻群桩效应系数、桩侧阻端阻综合群桩效应系数、承台底土阻力群桩效应系数。前三项可按表采用。C可用下式计算：C=CiACi/AC+CeACe/ACrS、rP、rSP、rC分别为桩侧阻抗力分项系数、桩端阻抗力分项系数、桩侧阻端阻综合抗力分项系数、承台底土阻力分项系数。按表采用。 7、 所有基桩的竖向承载力设计值的取值尚应满足桩身承载力计算要求。（六） 计算桩数与布桩中心受压时：n=N/R；偏心受压时：n=N/R n桩的数量。 N桩顶荷载。 桩基偏心受压系数，常取1.11.4。在桩的数量确定之后，可根据上部结构的特点与荷载性质，进行桩的平面布置。通常桩的中心距宜取（34）d。若中心距过小，桩施工时相互挤土影响桩的质量；反之，桩的中心距过大，则承台尺寸过大，不经济。桩的最小中心距应符合下表规定。对于大面积群桩，尤其是挤土桩，宜按表列值适当加大。