桩基工程基本要求与基本知识点

第2章桩基工程12.1钢筋砼预制桩施工2.2钢筋砼灌注桩施工2.3

沉井基础2.4墩基础桩基础工程21.基本要求与基本知识点（1）掌握桩基础基本概念和原理；（2）熟悉桩基施工工艺。2.教学重点与难点桩基础施工。教学大纲3桩的分类桩基础由桩身和承台（承台梁）组成。

将上部荷载传递到深处承载力较强的土层上；

将软弱土层挤密实，提高地基土承载能力和密实度。按承载：端承桩、摩擦桩、摩擦—端承桩、端承—摩擦桩。按材料：木、钢、砼或钢砼、砂石、灰土桩。按使用功能：竖向抗压、竖向抗拔、水平受荷、复合受荷桩。按施工方法：预制桩、灌注桩。直径d≤250mm小直径桩；250<d<800mm中等直径桩；d≥800mm大直径桩。桩作用4图2-1桩基础（a）端承桩（b）摩擦桩1.桩2.承台3.上部结构5§2.1钢筋砼预制桩施工一、钢筋砼桩的制作、起吊、运输与堆放常用的钢筋砼预制桩：方形实心断面桩、圆柱体空心桩。6（一）预制桩的制作1.制作程序养护至30%强度拆模；养护至70%强度起吊；养护至100%强度运输、堆放。7（一）预制桩的制作

2.制作方法预制方桩截面边长：250～550mm，≮200mm。长度：不宜超12m(工厂制作）；不宜超30m（现场制作）。混凝土强度：不宜低于C30(静压法沉桩时不宜低于C20)。钢筋：钢筋骨架主筋连接宜采用对焊或电弧焊，接头在同一截面内不超过50%。桩顶一定范围内箍筋应加密，并设钢筋网片。8混凝土预制桩桩头桩尖9（二）桩起吊1.预制桩的起吊强度：预制桩达到设计强度的70%方可起吊；100%时允许运输和堆放。吊点位置（按设计）：吊点为1-2个，利用桩的正、负弯距相等；吊点多于3个时，利用反力相等。10（二）预制桩的起吊0.707L0.293L0.207L0.586L0.207L0.355L0.355L0.145LL0.145L0.292L0.208L0.292L0.104L0.104LL图2-3吊点的合理位置LL11一个吊点：地面对桩尖的支撑和中间吊点这两个力对桩的作用，将桩看成伸臂梁。设简支梁外伸部分为x，自重均布荷载为q，对吊点处取矩或用弯距图叠加法：使负弯距=正弯距，解：x=0.293L。两个吊点：将桩看成对称的伸臂梁。特征：两个负弯矩一个正弯矩，且弯矩图竖向对称。使：正弯矩值=一个负弯矩值叠加法，设一边伸臂梁长度为x。计算得：x=0.207L。

12（三）预制桩运输和堆放（运输强度达到设计强度标准值100%）现场短距离运输：起重机吊运、轻轨平板车；长桩运输：平板拖车、平台挂车；短桩运输：载重汽车。13桩的堆放场地必须平整坚实、排水畅通。垫木间距与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上。堆放层数：混凝土桩：≤4钢桩：直径900m；≤3直径600m；≤4直径400m；≤52.1.3预制桩的堆放1415方桩制作：叠浇法。堆放层数不宜超过4层；连续浇筑；水平方向采用间隔施工方法，桩间做好隔离层；拆模时应达设计强度的30%；养护不得少于7d。16砼方桩重叠法间隔施工1—侧模板；2—隔离剂或隔离层；3—卡具；Ⅰ—第一批浇筑桩；Ⅱ—第二批浇筑桩；Ⅲ—第三批浇筑桩ⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢ17二、钢筋砼预制桩沉桩沉桩方法：锤击沉桩法、静力压桩法、振动沉桩法。（水冲法）（一）锤击沉桩施工法锤击沉桩机的组成：1.桩锤；（落锤、柴油锤、汽锤及振动锤等）2.桩架；3.动力装置。固定、引导桩对桩施加冲击力驱动桩锤及卷扬机18（1）落锤人力或卷扬机拉起桩锤→自由下落（下图）特点：装置简单，费用低，施工速度慢，效率低，桩顶易打坏。适用：小直径桩；软土层。1.常用桩锤的技术性能桩锤落锤柴油锤汽锤振动锤液压锤19（2）柴油锤以柴油为燃料，利用冲击力与燃烧压力,推动锤体跳动夯击桩体。特点：体积小，锤击能量大，锤击速度快，施工性能好。振动大，噪声高，废气飞散。适用：钢板桩和软弱地基上12m以下的砼桩；可打斜桩。不适用：松软土或硬土。在大中城市受限。20（3）蒸汽锤以饱和蒸汽为动力，使桩锤上下运动。单动式：冲击体只在上升时耗用动力，下降依靠重力。双动式：冲击体升降均由蒸汽推动。优点：结构简单，冲击力大，工作可靠。

适用各种桩，并可用于拔桩和水下打桩。缺点：需配备锅炉，移动麻烦，很少应用。21（4）振动锤分类：刚性振动锤、柔性振动锤、振动冲击锤。单动式：冲击体只在上升时耗用动力，下降依靠重力。双动式：冲击体升降均由蒸汽推动。优点：沉桩、拔桩两种作用；不伤桩头，无有害气体。利用振动锤沉桩，将桩与振动锤连接在一起，利用高频振动激振桩身，使桩身周围的土体产生液化减小沉桩阻力，靠桩锤及桩体自重沉桩。适于软土、粉土、松砂等土层。应用最多，效果好22

（5）液压锤冲击块通过液压装置提升到预定高度后快速释放，以自由落体方式打击桩体。优点：具有很好的工作性能，无烟气污染、噪声较低。缺点：结构复杂、维修保养工作量大、价格高、效率比柴油锤低。23锤击方式轻锤高击：锤击能很大一部分被桩身吸收，桩头易碎，不易入土。（×）

重锤低击（√）。242.桩架桩架作用：起吊桩锤、桩或料斗；插桩，给桩导向，控制和调整沉桩位置及倾斜度。(1)桩架种类：滚管式、轨道式、步履式、履带式等。(2)桩架选择桩架高度（可分节组装）：桩架高度=桩长+滑轮组高+桩锤长度+桩帽高度+起锤移位高度（1～2m）25（二）静力压桩法静力压桩法是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机自重和桩机上的配重作反力，将预制钢筋砼桩分节压入地基土层中成桩。特点：压力大、运转灵活；定位准确；无噪声、无振动、无污染；桩配筋比锤击法可节省40%；施工快，缩短工期1/3；施工安全；设备较笨重；边桩到已有建筑物间距要求大；压桩力受限制。适用条件：软土、填土及一般粘性土层；特别适合居民稠密及危房附近。不适用条件：有较多孤石、障碍物或有4m以上硬隔离层。机理：利用桩机本身的自重（和配重）平衡沉桩阻力。设备分类：机械式、液压式。26机械式静力压桩机1-活动压梁；2-油压表；3-桩帽；4-上段桩；5-加重物仓；6-底盘；7-轨道；8-上段接桩锚筋；9-下段接桩锚筋孔；10-导笼孔；11-操作平台；12-卷扬机；13-加压钢绳滑轮组；14桩架导向笼卷扬机通过钢丝绳滑轮组将桩压入土中。钢丝绳行走长度很大，作业效率较低。271—操纵室；2—电气控制台；3—液压系统；4—导向架；5—配重；6—夹持装置；7—吊桩把杆；8—支腿平台；9—横向行走与回转装置；10—纵向行走装置；11—桩液压式静力压桩机28注意事项静力压桩施工，一般采用分段压入，逐段接长方法；设备自重（含配重）较大，一般为极限压桩力的1.2～1.5倍。应验算地面垫木和地表强度。压同一根（节）桩时，应缩短停歇时间和接桩时间，以防桩周土体固结，压桩力骤增，压桩困难。29补充：水冲法水冲法是利用高压水流冲刷桩尖下的土壤，减少桩表面与土壤之间的摩擦力和桩下沉的阻力，使桩身在自重或锤击作用下，很快沉入土中。射水停止后，冲松的土壤沉落，将桩身压紧。往往与锤击法同时使用，应视土质情况。注意：水冲法施工，周围原有建筑物基础和地下设施等易产生沉陷，不适于密集的城市建筑物区域内施工。30

三、打（沉）桩施工1.打桩顺序通常：两侧向中间、逐排打设、中间向四周、中间向两侧。基坑不大时，逐排打设或自中间向周边或两边；

密集群桩（桩距≤4倍桩径），自中间向两边或自中间向四周对称施打；毗邻建筑物时，由毗邻处向另一方向施打。

注意：避免自外向内，或从周边向中间，以免中间土体被挤密难以打入，或勉强打入，但邻桩侧移或上冒。打桩顺序会影响地下土层的挤压状态，因此打桩顺序不仅对施工效率有影响，而且对质量有影响。

桩稀疏时（桩距>4倍桩径），打桩顺序对质量影响不大，从提高效率出发确定打桩顺序，选择倒行和拐弯次数最少的顺序。31桩距≤4倍桩径,打桩顺序对土层挤压状态的影响(a)逐排打(b)自中间向四周(c)自中央向两边分段打打桩顺序图32注意事项：基础标高不一，宜先深后浅；不同规格桩，宜先大后小，先长后短；粉质粘土及粘土地区，避免按一个方向打桩；桩头高出地面时，宜往后退打，否则可往前顶打。2.打桩方法33(1)打桩方法方法：锤击法（普遍）、振动法、静力压桩法。桩锤和桩帽吊起→吊桩提升插入土中→固定桩帽和桩锤。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用柴油锤时，应使锤跳动正常。桩顶低于自然地面时，用送桩管将桩送入土中，拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。343.接桩方法砼桩的接桩方法：焊接、法兰接、硫磺胶泥锚接等。1.连接角钢

2.拼接板

3.主筋焊接法接桩节点构造35锚接法节约钢材，操作简便，接桩时间比焊接法大大缩短，但仅适用于软土层。一级建筑桩基或承受拔力的桩应谨慎选用。浆锚法接桩节点构造1——锚筋；2——锚筋孔36法兰接桩法用法兰盘和螺栓连接。接桩速度快，耗钢量大，多用于混凝土管桩。管桩螺栓接头1—法兰盘；2—螺栓；3—螺栓孔374.拔桩方法长桩：拔桩机；一般桩：人字桅杆借卷扬机或用钢丝绳捆紧桩头，借横梁用液压千斤顶抬起。采用汽锤打桩可直接用蒸汽锤拔桩。385.打桩的质量控制（P50）指标：每米进尺的锤击数、最后1米锤击数、最后三阵贯入度、桩尖标高、桩身垂直度及桩位。在桩身垂直度及桩位满足要求的前提下，打桩控制：摩擦桩以沉桩标高为主、以贯入度为辅；端承桩以贯入度为主、以沉桩标高为辅。贯入度指在地基土中用重力击打贯入体时，贯入体进入土中的深度。进行贯入测试的目的，是通过贯入度判断地基土的软硬程度，确定桩基或地基土的承载能力。

39打桩施工常见问题：桩顶破碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩身严重回弹等。原因：钢筋混凝土预制桩制作质量；沉桩操作工艺；复杂土层。工程及施工验收规范规定：打桩过程中如遇上述问题，应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应措施后，方可继续施工。40(1)桩顶破碎桩顶直接受桩锤冲击，产生很高的局部应力。制作：桩顶钢筋网片配置不当；混凝土保护层过厚；桩顶平面与桩的中心轴线不垂直；桩顶不平整等。沉桩工艺：桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等。

(2)桩身被打断制作：桩身有较大的弯曲凸肚；砼局部强度不足；沉桩工艺：桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。41(3)桩身位移、扭转或倾斜制作：桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合；沉桩工艺：桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线；桩尖遇孤石等。(4)桩锤回跃，桩身回弹严重沉桩工艺：桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身严重回弹。42打桩过程中的注意事项：桩机就位后，桩架应垂直平稳，桩帽与桩顶应锁紧牢靠。打桩时，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况。正常情况下，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，避免因间歇时间过长，土的固结作用而使桩难以下沉。打桩时振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用，施工中要有专人巡检，及时发现和处理有关问题。严禁非施工人员进入打桩现场；桩机的运行、桩架的稳定经常检查，严格按操作规程施工。43§2.2灌注桩施工灌注桩是在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼、灌注混凝土成桩。优点：能适应各种地层的变化，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪声小。缺点：质量不易控制，桩的养护占工期，成孔时有大量土渣泥浆排出。44一、灌注桩施工准备工作1.确定成孔施工顺序；2.成孔深度控制；3.钢筋笼制作；4.砼配制。45适于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密实以上砂土、风化岩等。特点：钻头切削、叶片排土、干作业。螺旋钻机成孔或人工挖孔。二、砼和钢筋砼钻孔灌注桩

1.干作业成孔灌注桩46图2-12步履式螺旋钻机1-上盘；2-下盘；3-回转滚轮；4-行走滚轮；5-钢丝滑轮；6-回转中心轴；7-行车油缸；8-中盘；9-支撑轴472.泥浆护壁钻孔灌注桩用泥浆保护孔壁防止塌孔并排出土渣而成孔，对地下水位高或低的土层皆适用，多用于含水量高的软土地区。1.护壁泥浆（1）泥浆的作用与基本要求作用：保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑钻头。基本要求：注入的相对密度1.1左右；排出泥浆的相对密度宜为1.2～1.4。48特点：钻头回转切削；泥浆循环排土；泥浆保护孔壁；湿作业、地面泥泞。泥浆循环：正循环特点：依靠泥浆向上流动将土渣提升，提升力较小，孔底沉渣较多。反循环特点：通过泵吸作用提升泥浆，泥浆上升速度较高，排放土渣能力大。土质较差或易塌孔的土层应谨慎使用。49图2-13正循环工艺原理图1-钻头；2-泥浆循环方向；3-沉淀池；4-泥浆池；5-泥浆泵；6-水龙头；7-钻杆；8-回转装置图2-14反循环工艺原理图1-钻头；2-新泥浆流向；3-沉淀池；4-沙石泵；5--水龙头；6-钻杆；7-回转装置；8-混合液流向

456781234567812345678502.成孔机械回转钻机、冲击钻机、潜水钻机等。（1）回转钻机性能可靠、噪声和振动较小、钻进效率高，钻孔质量好。适用于松散土层、粘土层、砂砾层、软硬岩层等多种地质条件。（2）冲击钻机适用于粉质粘土、砂土及砾石、卵漂石及岩层等。（3）潜水钻机不仅适用于水下钻孔，而且也可用于地下水位较低的干土层中钻孔。51潜水钻机图1-钻头；2-潜水钻机；3-电缆；4-护筒；5-水管；6-滚轮；7-钻杆；8-电缆盘；9、10-卷扬机；11-电压表；12-开关

特点：—机理同回转钻机，但动力、变速机构、钻头联在一起位于水下，轻便；—泥浆正循环。条件：—深度可达50m、直径可达0.8m；—地下水位较高的一般粘性土、淤泥质土及沙土。52冲击钻孔图1-副滑轮；2-主滑轮；3-主杆；4-前拉索；5-后拉索；6-斜撑；7-卷扬机；8-导向轮；9-垫木；10-钢管；11-供浆管；12-溢流口；13-泥浆流槽；14-护筒回填土；；15-钻头特点：—冲锥式钻头下落冲击破碎岩土；—掏渣筒掏渣。条件:—岩石类土。53质量检查吊放钢筋笼吊放导管第二次清孔灌注桩施工泥浆沉淀池泥浆处理排放制备护壁泥浆钢筋笼制作桩机就位测定桩位埋设护筒钻孔第一次清孔泥浆护壁成孔灌注桩施工程序54三、人工挖孔灌注桩应用：大直径桩（1～5m)主要施工过程：挖孔（挖土、运土）；辅助工程（支护、降水、通风）；钢筋混凝土工程。支护方法钢筋混凝土护圈：适用于无涌水或有涌水但可通过排降水方法排除工作面涌水的土层；沉井护圈：适合强透水层；钢套管护圈：适合强透水层。5556活瓣桩尖1—桩管；2—锁轴；3—活瓣沉管灌注桩施工过程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置钢筋笼、灌注混凝土；e）拔管成桩沉管灌注桩是利用锤击打桩法或振动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，然后边拔出钢管边向钢管内灌注混凝土而形成的桩。四、锤击沉管灌注桩57锤击沉管灌注桩适用于一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基。沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密和振动，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔顺序。可采用单打法和复打法。58补充：振动沉管桩

适用范围除与锤击灌注桩相同外，还适用于稍密及中密的碎石土地基。可采用单打法、反插法或复打法施工。59五、爆扩成孔灌注桩机钻或爆扩成孔，在