桩基础工程(教学课件)

第2章地基处理与基础工程2.1地基处理及加固2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2.3桩基础施工2/3/202312.1地基处理及加固地基即指建筑物基础以下的土体，地基的主要作用是承托建筑物的基础；基础直接建造在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。若天然地基不能满足地基强度和变形的要求，则必须事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。地基加固处理的原理是：

将土质由松变实，将水的含水量由高变低。即可达到地基加固的目的。常用的人工地基处理方法有换填法、重锤夯实法、机械碾压法、挤密桩法、深层搅拌法、化学加固法等2/3/20232一、换土地基挖：挖去表面的软土层，将基础埋置在承载力较大的基岩或坚硬的土层上。填：软土层很厚，而又需要大面积进行加固处理，则可在原有的软土层上直接回填一定厚度的好土或砂石、矿石等。换：就是将挖与填相结合，即换土垫层法，施工时先将基础下一定范围内的软土挖去，而用人工填筑的垫层作为持力层，按其回填的材料不同可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层等。2.1地基处理及加固2/3/20233（一）砂地基和砂石地基

将建筑物基础下的一定范围内的土层挖去，然后用强度比较高的砂或碎石等回填，并经分层夯实至致密，以提高地基的承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。

1.构造要求地基厚度要求，地基宽度要求

2.材料要求砂地基宜用颗粒级配良好，质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、碎石、石屑或其他工业废粒料。

3.施工要点

4.质量验收标准和方法标准：见表格规定方法：环刀取样法、贯入测定法2.1地基处理及加固2/3/20234表2.1砂和砂石垫层每层铺筑厚度及最佳含水量

振捣方式每层铺筑厚度（㎜）施工时最优含水量（℅）施工说明备注平振法200~25015~20用平板式振捣器往复振捣不宜用于细纱或含泥量较大的砂所铺筑的砂垫层插振法振捣器插入深度饱和（1）插入式振捣器（2）插入间距可根据机械振幅大小决定（3）不应插入下卧粘性土层（4）插入式振捣器插入完毕后所留的孔洞，应用砂填实水撼法250饱和（1）注水高度应超过每次铺筑面（2）钢叉摇撼捣实，插入点间距为100㎜，钢叉分四齿，齿的间距800㎜，长300㎜，木柄长90㎜，重40N湿陷性黄土、膨胀土地区不得使用夯实法150~2008~12用木夯或机械夯木夯重400N，落距400~500㎜一夯压半夯，全面夯实适用于砂石地基碾压法250~3508~1260~100KN压路机往复碾压（1）适用于大面积砂垫层（2）不宜用于3水位以下的砂垫层2.1地基处理及加固2/3/20235（二）灰土地基（1）方法：用石灰与黏性土拌和均匀，分层夯实而形成垫层层。其承载能力可达300kp。（2）适用：一般黏性土地基加固，施工简单，费用较低。（3）材料要求：

1）土料：采用就地挖出的黏性土及塑性指数大于4的粉土，土内不得含有松软杂质或使用耕植土；土料须过筛，其颗粒不应大于15mm。（塑性指数＞4，颗粒≤15mm）

2）石灰。应用Ⅲ级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁愈高愈好，使用前1-2d消解并过筛，其颗粒不得大于5mm，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。（颗粒＜5mm）2.1地基处理及加固2/3/20236（4）施工要点：

1）铺设前应先检查基槽，待合格后方可施工。（地基验槽）

2）灰土配合比满足规定，一般体积比为3：7或2：8。（灰土配制）

3）施工时，控制其含水量、厚度、夯打遍数。（控制因数）

4）应先采取排水措施，在无水情况下施工。（无水施工）

5）不得在墙角、柱墩及承重窗间墙下接缝，上下错缝不小于500mm，接缝隙处的灰土应充分夯实。（接缝规范）6）灰土打完后，应及时进行基础施工，并随时准备回填土。（防水）7）冬季施工时，应采取有效的防冻措施，不得采用冻土。（防水）8）用环刀取样测量土的干密度。压实系数一般为0.93-0.95g/。（防冻）9）确定贯入度时，应先进行现场试验。（贯入度）2.1地基处理及加固2/3/20237二、强夯地基

具有施工速度快、造价低、设备简单、能处理的土壤类别多等特点。适用范围：碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土及杂填土地基的深层加固。优点：地基经强夯加固后，承载能力可以提高2-5倍，压缩性可降低200-1000%。是一种效果好、速度快、节省材料、施工简便的地基加固方法。缺点：是施工时噪音和振动很大，离建筑物小于10m时，应挖防震沟，沟深要超过建筑物基础深。2.1地基处理及加固2/3/202381.机具设备（1）夯锤：夯锤重：8-30t

材料：首选铸钢或铸铁，次选钢板外壳内浇筑钢筋混凝土。夯锤底面：圆形（常用）或方形锤的底面积大小：取决于表面土质，对砂土一般为2-4m2，粘性土为3-4m2，淤泥质土为4-6m2。

夯锤中宜设置若干个上下贯通的气孔，以减少夯击时空气阻力。2.1地基处理及加固2/3/20239（2）起重机：

一般采用自行式起重机。起重能力取大于1.5倍锤重，并需设安全装置，防止夯击时臂杆后仰。（3）脱钩装置：2.1地基处理及加固2/3/202310强夯压实

2.1地基处理及加固2/3/202311强夯压实

2.1地基处理及加固2/3/2023122.施工要点施工前应进行试夯，试夯面积不小于10m×10m，对试夯前后的变化情况进行对比，以确定正式夯击施工时的技术参数。场地应做好排水工作，地下水位高时应采取降低水位措施，冬季施工要采取防冻措施。夯点的布置应根据基础底面形状确定，施工时按由内向外、隔行跳打原则进行，夯实范围应大于基础边缘3m。

2.1地基处理及加固2/3/202313三、重锤夯实地基

重锤夯实法是利用起重设备将夯锤提升到一定高度，然后自由落锤，利用夯锤自由下落时的冲击能来夯实土层表面，重复夯打使浅层地基土或分层填土夯实，形成一层较为均匀的硬壳层，从而使地基得到加固。

重锤夯实法一般适用于处理地下水位以上稍湿的黏性土、砂土、杂填土和分层填土，以提高其强度，减少其压缩性和不均匀性；也可用于消除湿陷性黄土的表层湿陷性。但当夯击振动对邻近建筑物或设备产生不利影响时，或当地下水位高于有效夯实深度，以及当有效夯实深度内存在软弱土时，不得采用重锤夯实法。

2.1地基处理及加固2/3/202314

1.机具设备

起吊设备可采用带有摩擦式卷扬机的履带式起重机、龙门式起重机或悬臂式桅杆起重机等。其起重能力：如直接用钢丝绳悬吊夯锤时，应大于夯锤重量的3倍；如采用自动脱钩时，应大于夯锤重量的1.5倍。落距一般控制在2.5～4.5m之间。

夯锤的形状宜采用圆台形，如下图所示。可用C20以上的钢筋混凝土制作，其底部可填充废铁并设置钢底板使重心降低。锤重宜为15～30kN，底面直径宜为1.O～1.5m，锤底面静压力宜为15～20kPa。2.1地基处理及加固2/3/2023152.1地基处理及加固2/3/202316

2.施工要点

1）施工前应在现场进行试夯，试夯面积不应小10m×10m，试夯层数不少于两层，以确定符合设计密实度要求的有关夯击参数，如夯锤重量、锤底直径、落距、每层的虚铺厚度、有效夯击深度、夯击次数、最后下沉量、总下沉量等。最后下沉量是指最后两击的平均下沉量，对黏性土和湿陷性黄土取10～20mm；对砂土取5～10mm，以此作为控制停夯的标准。

2）基坑（槽）的夯击范围应大于基础底面，每边应超出基础边缘0.5m，以便于底面边角夯打密实。夯实前基坑（槽）底面应高出设计标高，预留土层的厚度。为试夯时一般为总下沉量加50～100mm。

3）夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围以内。如需洒水，应待水全部渗入土中一昼夜后方可夯击；

2.1地基处理及加固2/3/202317若土的表面含水量过大，可采取铺撒吸水材料（如干土、碎砖、生石灰等）、换土或其他有效措施。

4）在基坑(槽)的周边应做好排水措施，防止向基坑（槽）内灌水。有地下水时应采取降水措施。

5）在条形基槽或大面积基坑内夯击时，第一循环应按一夯挨一夯顺序进行，第二循环宜在前一循环的空隙点夯击，如此反复进行，最后两遍应一夯搭接半夯进行；在独立柱基基坑内夯击时，应采取先两边后中问或先外后里的顺序夯击；基坑（槽）底面标高不同时，应按先深后浅的顺序逐层夯击。

6）应注意基坑（槽）边坡稳定性和夯击对邻近建筑物的影响，必要时应采取有效措施。冬期施工应采取防冻措施。2.1地基处理及加固2/3/202318

3.质量检验

重锤夯实后应检查施工记录，除应符合试夯最后下沉量的规定外，还应符合基坑（槽）表面的总下沉量不小于试夯总下沉量的90％。也可在地基上选点夯击，检查最后下沉量，检查点数：独立基础每个不少于l处；基槽每20m不少于1处；整片地基每50m2不少于1处。如质量不合格，应进行补夯，直至合格为止。2.1地基处理及加固2/3/202319四、挤密法与振冲法

该法均是通过冲击和振动在地基中成孔，然后填筑砂、碎石等形成较大直径的砂、碎石桩，以对地基起到加固作用。1、挤密法

挤密法主要是先将套管打入或振入地基成孔，再将砂、碎石等土料灌入孔中而形成挤密桩，对软土产生横向挤密作用，从而使土的压缩性减小，抗剪强度提高。又因为桩体有较高的承载力和变形模量，截面又较大，一般可达松软土加固面积的20％左右，可与软弱土形成复合地基，共同承受建筑物的荷载。它适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。2.1地基处理及加固2/3/2023202、振冲地基振冲法与挤密法的作用相同,只是成桩工艺存在差别。振冲法是利用振冲器边振动边水冲，使松砂地基密实，或在粘性土地基中成孔，填入碎石后形成复合地基。前者称振冲密实法

后者称振冲置换法，图3。（1）振冲置换法适用于处理不排水剪强度≥20KPa粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。

（2）振冲密实法适用于处理砂土和粉土地基。2.1地基处理及加固2/3/2023212.1地基处理及加固2/3/202322

2.1地基处理及加固2/3/202323五、地基局部处理及其他地基加固方法（一）地基局部处理1.松土坑的处理2.砖井或土井的处理3.局部软硬土的处理2.1地基处理及加固2/3/202324（二）其他地基加固方法1.高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是通过高压喷射的水泥浆与土混合搅拌，来加固地基的首先利用钻机钻至设计深度，插入带特殊喷嘴的注浆管，借助高压设备，使水泥浆或水以20～40Mpa的压力，从喷嘴喷出，冲击破坏土体，然后注浆管边旋转、边上提，浆液与土粒充分搅拌混合并凝固后，土中即形成一固结体，从而使地基加固。施工中可定向喷射成墙或旋转喷射成桩高压喷射注浆法具有施工简便、操作安全、成本低、既加固地基又防水止渗等优点，广泛应用于已有建筑和新建建筑的地基处理。适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。地下水流速过大和已涌水的防水工程，应慎重使用。2.1地基处理及加固2/3/2023252.深层搅拌水泥土桩施工近年来新兴起了深层搅拌水泥粉喷桩（简称粉喷桩），可作为软土地基改良加固方法和重力式支护结构。施工时，以钻头在桩位搅拌后将水泥干粉用压缩空气输入到软土中，强行拌合，使其充分吸收地下水并与地基土发生理化反应，形成具有水稳定性、整体性和一定强度的柱状体，同时桩间土得到改善，从而满足建筑基础的设计要求。其桩径一般为500、600、700mm，桩长可达18m。2.1地基处理及加固2/3/2023262.1地基处理及加固2/3/2023273.堆载预压法堆载预压法是在建筑物建造前，于弱软土地基表面铺设砂垫层，然后堆设土料进行加载预压，地基因此发生固结沉降，承载力得以提高的地基处理方法。其适用于透水性和自身排水条件相对较好，施工工期较长，且厚度较薄的饱和软弱地基。预压荷载的数量、范围、速率和预压时间应根据相应的规范计算确定。2.1地基处理及加固2/3/2023284.高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是通过高压喷射的水泥浆与土混合搅拌，来加固地基的。首先利用钻机钻至设计深度，插入带特殊喷嘴的注浆管，借助高压设备，使水泥浆或水以20～40Mpa的压力，从喷嘴喷出，冲击破坏土体，然后注浆管边旋转、边上提，浆液与土粒充分搅拌混合并凝固后，土中即形成一固结体，从而使地基加固。施工中可定向喷射成墙或旋转喷射成桩高压喷射注浆法具有施工简便、操作安全、成本低、既加固地基又防水止渗等优点，广泛应用于已有建筑和新建建筑的地基处理适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。地下水流速过大和已涌水的防水工程，应慎重使用。2.1地基处理及加固2/3/202329挤——挤密地基2.1地基处理及加固2/3/2023302.1地基处理及加固2/3/2023312.2浅埋式钢筋混凝土基础施工

一般工业与民用建筑在基础设计中多采用天然浅基础。它造价低、施工简便。常用的浅基础类型有条式基础、杯形基础、筏式基础和箱形基础等。一、条式基础

条式基础包括柱下钢筋混凝上独立基础（图2一3）和墙下钢筋混凝土条形基础(图2－4)。这种基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩等荷载情况下使用。因高度不受台阶宽高比的限制.故适宜于需要“宽基浅埋”的场合厂采用。

1.构造要求

(1)锥形基础(条形基础)边缘高度而不宜小于200mm。阶梯形基础的每阶高度h1宜为300~500mm。

(2)垫层厚度一般为100mm,混凝土强度等级为c10，基础混凝土强度等级不宜低于C15。2/3/202332（3）底板受力钢筋的最小直径不宜小8mm，间距不宜大于200mm。当有垫层时，钢筋保护层的厚度不宜小于35mm，无垫层时不宜小于70mm。（4）插筋的数目与直径应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固及柱的纵向受力钢筋的搭接长度，按国家现行《混凝土结构设计规范》规定执行。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023332.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023342.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023352.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023362、施工要点（1）基坑（槽）应进行验槽，局部软弱土层应挖去，用灰土或砂砾分层回填夯实至基底相平。基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、垃圾、杂物应清除干净。验槽后地基混凝土应立即浇筑，以免地基被扰动。（2）垫层达到一定强度后，在其上弹线、支模。铺放钢筋网片时底部用与混凝土保护层同厚度的水泥砂浆垫塞，以保证位置正确。（3）在浇筑混凝土前，应清除模板上的垃圾、泥土和钢筋上的油污等杂物，模板应浇水加以润湿。（4）基础混凝土宜分层连续浇筑完成。阶梯形基础的每一台阶高度内应分层浇捣，每浇筑完一台阶应稍停0.5-1.0h，待其初步获得沉实后，再浇筑上层，以防止下台阶混凝土溢出，在上台阶根部出现烂脖子，台阶表面应基本抹平。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202337（5）锥形基础的斜面部分模板应随混凝土浇捣分段支设并顶压紧，以防模板上浮变形，边角处的混凝土应注意捣实。严禁斜面部分不支设，用铁锹拍实。（6)基础上有插筋时，要加以固定，保证插筋位置的正确，防止浇捣混凝土发生移位。混凝土浇筑完毕，外露表面应覆盖浇水养护。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202338二、杯形基础2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023392.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023402.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202341柱的插入深度矩形或Ⅰ字形柱单肢管柱双肢柱h＜500500≤h＜800800≤h＜1000h＞1000(1~1.2)hh0.9h≥8000.8h≥10001.6d≥500(1/3~2/3)ha(1.5~1.8)hb注：①h为柱截面长边尺寸，d为管柱的外直径，ha为双肢柱整个截面长边尺寸，hb为双肢柱整个截面短边尺寸②柱轴心受压或小偏心受压时，h1可以适当减小，偏心距e0＞8h(e0＞2d)时，h1应适当加大。③h1应满足锚固长度的要求；一般为20倍纵向受力钢筋直径，并应考虑吊装时柱的稳定性，即h1≥0.05倍的柱长（指吊装时柱长）。④在基础平面布置条件允许的情况下，地梁的端部应有伸出悬臂，其长度一般为第一跨距的0.25～0.3倍。1.构造要求2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202342杯底厚度和杯壁厚度柱截面长边尺寸mm杯底厚度mm杯壁厚度mmh＜500500≤h＜800800≤h＜10001000≤h＜15001500≤h＜2000≥150≥200≥200≥250≥300150～200≥200≥300≥350≥400注：①双肢柱的a1值，可适当加大。②当有基础梁时，基础梁下的杯壁厚度应满足其支承宽度的要求。③柱子插入杯口部分的表面应尽量凿毛，柱子与杯口之间的空隙，应用细石混凝土(比基础混凝土强度等级高一级）充填击实，其强度达到材料设计强度的70％以上时，方能进行上部吊装。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202343（1）当柱为轴心或小偏心受压且2.杯壁配筋或者大偏心受压且时，杯壁内一般不配筋，（3）其它情况，应按计算配筋柱截面长边尺寸(mm)h＜10001000≤h＜15001500≤h＜2000钢筋直径(mm)8~1010~1212~16注：表中钢筋置于杯口顶部，每边两根。（2）当柱为轴心或小偏心受压且杯壁内可按照下表构造配筋。时，杯壁配筋表2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023443.施工要点（1）混凝土应按台阶分层浇筑，对高杯口基础的高台阶部分应按整段分层浇筑；（2）杯口模板可做成二半式的定型模板，中间各加一块楔形板，拆模时，先取出楔形板，然后分别将两半杯口模板取出。为便于周转宜做成工具式的，支模时杯口模板要固定牢固并压浆。（3）浇筑杯口混凝土时，应注意四侧要对称均匀进行，避免将杯口模板挤向一侧。（4）施工时应先浇筑杯底模板并振实，注意在杯底一般有50mm后的细石混凝土找平层，应仔细留出。待杯底混凝土沉实后，再浇筑杯口四周混凝土。基础浇捣完毕，在混凝土初凝后终凝前将杯口模板取出，并将杯口内侧表面混凝土凿毛。（5）施工高杯口基础时，可采用后安装杯口模板的方法施工，即当混凝土浇捣接近杯口底时，再安装固定杯口模板，继续浇筑杯口四周混凝土。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202345三、筏片基础

基础是由整片的钢筋混凝土板构成，直接作用于地基上。

适用条件：多用于地基承载力低，而上部结构荷载大且不均匀；或软弱地基上建造多层砌体结构、框架结构和剪力墙结构等。

结构形式：梁板式多用于柱下无梁式多用于墙下

1.构造要求（1）混凝土强度等级不宜低于C20，钢筋无特殊要求，钢筋保护层厚度不小于35mm。（2）基础平面布置应尽量对称，以减少基础荷载的偏心距。底板厚度不宜小于200mm，梁截面和板厚度按计算确定，梁顶高出底板顶面不小于300mm，梁宽不小于250mm。（3）底板下一般宜设厚度为100mm的C10混凝土垫层，每边伸出基础底板不小于100mm。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023462.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023472.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023482.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202349片筏基础（满堂基础）2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023502.施工要点（1）施工前，如地下水位过高，可采用人工降低地下水位至基坑底不少于500mm，以保证在无水情况下进行基坑开挖和基础施工。（2）施工时，可采用先在垫层上绑扎底板、梁的钢筋和柱子锚固插筋，浇筑底板混凝土，待达到25％设计强度后，再在底板上支梁模板，继续浇筑完梁部分混凝土；也可采用底板和梁模板一次同时支好，混凝土一次连续浇筑完成，梁侧模板采用支架支承并牢固固定。（3）混凝土浇筑时一般不留施工缝，必须留设时，应按施工缝要求处理，并应设置止水带。（4）基础浇筑完毕，表面应覆盖和洒水养护，并防治地基被水浸泡。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202351四、箱形基础

适用条件：高层建筑，具有特大荷载且需设地下室的建筑。具有刚度大、抗震性能好的特点，可结合地下室。组成：顶板、底板、侧墙。材料为钢筋混凝土2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023522.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023532.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202354浇注箱型基础底板2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202355预留管道套管预留管道孔2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023561.构造要求（1）箱形基础在平面布置上尽可能对称，以减少荷载的偏心距，防治基础过度倾斜。（2）混凝土强度等级不应低于C20，基础高度一般取建筑物高度的1/8---1/12,不宜小于箱形基础长度的1/16---1/18，且不小于3m。（3）底、顶板的厚度应满足柱或墙冲切验算要求，并根据实际受力情况通过计算确定。底板厚度一般取隔墙间距的1/8---1/10，约为300mm—1000mm，顶板厚度约为200mm—400mm，内墙厚度不宜小于200mm，外墙厚度不应小于250mm。（4）为保证箱形基础的整体刚度，平均每立方米基础面积上墙体长度应不小于400mm，或墙体水平截面积不得小于基础面积的1/10，其中纵墙配置量不得小于墙体总配置量的3/5。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/2023572.施工要点（1）基坑开挖，如地下水位较高，应采取措施降低地下水位至基坑底一下500mm处，并尽量减少对基坑底土的扰动。当采用机械开挖基坑时，在基坑底面以上200mm—400mm厚的土层，应用人工挖除并清理，基坑验槽后，应立即进行基础施工。（2）施工时，基础底板、内外墙和顶板的支模、钢筋绑扎和混凝土浇筑，可采取分块进行，其施工缝的留设位置和处理应符合钢筋混凝土工程施工及验收规范有关要求，外墙接缝应设止水带。（3）基础的底板、内外墙和顶板宜连续浇筑完毕。为防止出现温度收缩裂缝，一般应设置贯通后浇带，带宽不宜小于800mm，在后浇带处钢筋应贯通，顶板浇筑后，相隔2—4周，用比设计强度提高一级的细石混凝土将后浇带填灌密室，并加强养护。（4）基础施工完毕，应立即进行回填土。停止降水时，应盐验算基础的抗浮稳定性，抗浮稳定系数不宜小于1.2，如不能满足时，应采取有效措施，譬如继续抽水直至上部结构荷载加上后能满足抗浮稳定系数的要求为止，或在基础内采取灌水或加重物等，防止基础上浮或倾斜。2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工2/3/202358一、桩的作用与分类1.桩的作用桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。

桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。2.3桩基础施工2/3/2023592.桩的分类桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。2.3桩基础施工2/3/2023602.3桩基础施工2/3/202361桩按施工方法分为预制桩和灌注桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等2.3桩基础施工2/3/202362二、预制桩施工1.常见的施工方法（1）锤击法（2）振动法（3）水冲法（4）静力压桩法2.3桩基础施工2/3/202363静力压桩静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。静力压桩(图2.8)利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力(800～1500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。接桩的方法目前有三种：焊接法(图2.9)、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法(图2.10)。

2.3桩基础施工2/3/2023642.3桩基础施工2/3/2023652.3桩基础施工2/3/2023662.3桩基础施工2/3/2023672.3桩基础施工2/3/2023682.3桩基础施工2/3/2023692.3桩基础施工2/3/202370接桩2.3桩基础施工2/3/202371接桩2.3桩基础施工2/3/202372截桩2.3桩基础施工2/3/2023732.3桩基础施工2/3/202374施打顺序打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，应根据桩的密集程度(桩距大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打、自中部向四周打和由中间向两侧打三种，如图2.7所示。当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图2.7(c))，或由中间向四周施打(图2.7(b))。当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设(图2.7(a))。2.3桩基础施工2/3/202375根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。2.3桩基础施工2/3/202376锤击法施工工艺

打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。打桩设备及选择

打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。2.3桩基础施工2/3/202377

桩锤桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤。落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.2～2t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶(如图2.4)。汽锤是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种(如图2.5)

。2.3桩基础施工2/3/2023782.3桩基础施工2/3/2023792.3桩基础施工2/3/202380柴油打桩锤（动画）利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。振动锤是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考。2.3桩基础施工2/3/2023812.3桩基础施工2/3/2023823.预钻孔锤击法锤击法施工遇到砂层及砂卵石层较厚难以打入时，或在城市建筑密集区施工，为减少对周围的影响，可以采用先钻孔后打桩的方法。2.3桩基础施工2/3/202383三、灌注桩施工灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与预制桩相比：灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、螺旋（干作业）钻孔灌注桩、爆扩灌注桩等。

2.3桩基础施工2/3/202384

1.泥浆护壁成孔灌注桩（动画）泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。

2.3桩基础施工2/3/202385

(1)埋设护筒和制备泥浆

钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒高0.3m左右，上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。

2.3桩基础施工2/3/202386

在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。

2.3桩基础施工2/3/202387(2)成孔

1)潜水钻机成孔

潜水钻机成孔示意图如图2.12所示。潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。2.3桩基础施工2/3/2023882.3桩基础施工2/3/202389

潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种方式，如图2.13所示。

正循环排渣法:（动画）在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。泵举反循环排渣法:（动画）砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。2.3桩基础施工2/3/2023902.3桩基础施工2/3/202391

2)冲击钻成孔

冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2.14)。冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头(图2.15)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。

2.3桩基础施工2/3/2023922.3桩基础施工2/3/202393

3)冲抓锥成孔冲抓锥(图2.16)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。

2.3桩基础施工2/3/2023942.3桩基础施工2/3/202395（3）清孔验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。

对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15～1.25。

2.3桩基础施工2/3/202396(4)浇筑水下混疑土泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导管法(图2.17)。

浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。

2.3桩基础施工2/3/2023972.3桩基础施工2/3/2023982.螺旋钻孔灌注桩

（动画）螺旋钻孔灌注桩施工过程如图2.11所示。成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。利用螺旋钻叶片出土，适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。2.3桩基础施工2/3/2023992.3桩基础施工2/3/2023100螺旋钻机2.3桩基础施工2/3/2023101螺旋钻机2.3桩基础施工2/3/20231022.3桩基础施工2/3/2023103施工中常遇见问题及处理（1）孔壁坍塌（2）转孔偏斜（3）孔底虚土（4）断桩2.3桩基础施工2/3/20231043、沉管灌注桩（动画）

沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩(图2.18)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2.19)。2.3桩基础施工2/3/2023105a）活瓣桩尖；b）桩靴

图2-16活瓣桩尖及桩靴

1一桩管；2一锁轴；3一活瓣；4—桩靴

2.3桩基础施工2/3/2023106a）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

图2-17沉管灌注桩施工过程

1一钢管；2一混凝土桩靴；3一桩2.3桩基础施工2/3/20231072.3桩基础施工2/3/20231082.3桩基础施工2/3/2023109振动沉管2.3桩基础施工2/3/2023110在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。2.3桩基础施工2/3/2023111套管成孔灌注桩易产生的质量问题及处理①断桩：

断桩一般发生在地面以下软硬土层的交接处，并多数发生在粘性土。砂石和松土中很少出现。产生断桩的主要原因有：桩距过小，受邻桩施打时挤土造成的影响；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力；混凝土终凝不久，强度弱，受振动和外力扰动；拔管时速度过快，混凝土来不及下落，周围的土迅速回缩，形成断桩。避免断桩的措施有：布桩不宜过密，桩间距宜大于3.5倍桩径；合理制定打桩顺序和桩架行走路线以减少振动的影响；采用跳打法施工，跳打应在相邻成形的桩达到设计强度的60℅以上进行；认真控制拔管速度，一般以1.2-1.5m/min为宜。如已查出断桩，应将断桩段拔出，将孔清理干净后，略增大面积或加上箍筋后，再重新浇筑混凝土。2.3桩基础施工2/3/2023112②缩颈（动画）

缩颈的桩又称瓶颈桩，桩身局部直径小于设计直径。产生的主要原因是：在含水率很高的软土层中沉桩管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土而造成桩径截面缩小；拔管速度过快，混凝土流动性差或混凝土装入量少，混凝土出管时扩散差也造成缩颈现象。预防措施：施工时每次应向桩管内尽量多装混凝土，使之有足够的扩散压力；严格控制拔管速度。处理方法是：若桩轻度缩颈，可采用反插法，局部缩颈可采用半复打法，桩身多处缩颈可采用复打法。2.3桩基础施工2/3/2023113③吊脚桩：（动画）

是指桩底部混凝土隔空或混凝土中混进泥砂而形成松软层。其形成的原因是预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤入桩管。处理方法：将桩管拔出，纠正桩尖或将砂回填桩孔后重新沉管④桩尖进入水泥

桩尖与桩管结合处或钢活瓣桩尖闭合不紧密，桩尖被打破或是钢活瓣桩尖变形等所致。处理方法：将桩管拔出，清除管内泥沙，修整桩尖钢活瓣变形缝，用黄砂回填桩孔后再重打2.3桩基础施工2/3/20231144、人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩是指机孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。特点是设备简单;无噪声、无振动、不污染环境，对施工现场周围原有建筑物的影响小;施工速度快，可按施工进度要求决定同时开挖桩孔的数量，必要时各桩孔可同时施工，土层情况明确，可直接观察到地质变化，桩底沉渣能清除干净，施工质量可靠。其缺点是人工耗最大，开挖效率低，安全操作条件差l等。2.3桩基础施工2/3/2023115施工设备一般可根据孔径、孔深和现场具体情况加以选用，常用的有:电动葫芦、提土捅、潜水泵、鼓风机和输风管、镐、锹、土筐、照明灯、对讲机及电铃等。施工工艺(1)按设计图纸放线、定桩位。(2)开挖桩孔土方。(3)支设护壁模板。(4)放置操作平台。(5)浇筑护壁混凝土。(6)拆除模板继续下段施工(7)排出孔底积水，浇筑桩身棍凝土2.3桩基础施工2/3/2023116质量要求(1)必须保证桩孔的挖掘质量。(2)桩的平面位置，垂直度要求(3)钢筋笼要求(4)混凝土性能安全措施人工挖孔桩的施工安全应予以特别重视。孔下操作人员必须戴安全帽;孔下有人时孔口必须有监护人员;护壁要高出地面150～200mm；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置；每日开工前必须检测井下的有毒有害气体；桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风的设备。2.3桩基础施工2/3/20231172.3桩基础施工2/3/20231185、爆扩灌注桩（动画）适用于地