深基础工程(上)

2023/2/41深基础主要形式桩基础、墩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙第二章深基础工程桩基础简介桩基础形式若干根单桩+承台或承台梁(deepfoundationengineering)2023/2/42◆桩基础分类①按受力情况分类摩擦桩：桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。端承桩：桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。②按施工方法分类预制桩和灌注桩③按排土分类挤土桩：打入、静压、振动、预钻孔、沉管等非挤土桩：钻孔、挖孔④按材料分类木、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢管桩◆桩的发展①提高承载力②向攻克桩成孔难点方向发展；③向低公害方向发展。2023/2/43桩之最主墩桩基础长达104m至106m，直径3m是广东省内桥梁施工第一长桩苏通大桥的主墩基础由131根长约120米、直径2.5米/2.8米的钻孔灌注桩组成软弱地基群桩基础湖北沪蓉西高速公路水南特大桥最深孔桩98米，目前国内公路、铁路最深人工挖孔桩金贸大厦桩深８３.５米

温州某工程基础为静力压桩，桩长70米甬江特大桥索塔基础为直径220cm深130m的嵌岩磨擦桩2023/2/442.1钢筋混凝土预制桩

(reinforcedconcreteprecastpile)优点：（常规挤土）承载力大，施工速度快，质量好，工艺简单，不受地下水影响。缺点：耗钢量大，有接桩和截桩，硬土沉桩困难。2023/2/45一、桩的预制、起吊、运输、堆放截面形式：┏实心桩：方形，边长一般200～550mm┗空心桩：常圆形，离心法生产单根桩长：由桩架的高度、运输决定，现场制作一般在27m以内，工厂制作长度不宜超过10m。2023/2/46

管桩生产：生产质量稳定，可制作特殊规格和要求的桩；运输不便，只能生产短桩。2023/2/471场地要求

靠近施工地点，场地平整并经夯实，不能产生沉降2预制模板叠浇预制不超过4层。浇筑从柱顶到柱尖连续浇注。上下层预制，下层混凝土强度达设计的30%

养护浇水养护不少于7d。3起吊前提条件：混凝土强度达设计强度的75%，运输或打桩时要达到设计强度的100%

提前起吊需要验算。2023/2/48起吊点位置要求4运输与堆放原则：随打随运，减少二次搬运运输工具：载重汽车、平板车堆放要求：场地附近，区分规格。0.707l0.293l0.207l0.207l0.586l0.145l0.145l0.355l0.355ll

桩的合理吊点位置(a)-点起吊;(b)两点起吊;(c)三点起吊(a)(b)(c)2023/2/49二、施工工艺现场准备→预制→起吊→堆放→运输→沉桩沉桩方式

1.锤击沉桩2.静力压桩

3.振动沉桩4.水冲沉桩考点与重点：

预制桩起吊、运输、打桩对混凝土强度的要求，单点起吊点的位置。2023/2/4102.1.2锤击沉桩(打入桩)一、打桩机具（桩锤、桩架、动力装置）1桩锤落锤汽锤液压锤柴油锤单动汽锤双动汽锤

打入桩施工①落锤一般为铸铁，重0.5～1.5t。

特点：能量来自落锤势能，冲击力大；速度慢，适用于粘土、含砾石较多的土层。2023/2/411②汽锤利用蒸汽或压缩空气提升桩锤，自由下落沉桩。2023/2/412柴油锤工作过程动画③柴油锤工作原理：单缸内燃机提升桩锤→下落→压缩空气→喷油→点燃空气膨胀上抛活塞→反推桩顶→桩锤上升速度：40～70次/min，不适用松软土层打桩2023/2/4132桩架作用：吊桩、吊桩锤、引导方向形式：多功能桩架：可配置长螺旋、振动锤、柴油锤、深层搅拌等机具。

履带式桩架：开行方便。2023/2/4143动力设备二、打桩施工1准备

清障、平整场地、定桩位、资源供应、打桩顺序检查桩位的水准点设置。2打桩顺序选择考虑因素：保质量、进度（减少邻桩造成的挤压对后入土桩的影响）、周围建筑物保护、桩架移动方便。2023/2/415常见打桩顺序依据①根据桩的密集程度（1）自中间向两侧对称进行(桩距≤4d)

（2）自中间向四周进行(桩距≤4d)

（3）由一侧向单一方向进行(桩距>4d)2023/2/416②根据基础的设计标高，先深后浅；③根据桩的规格：先大后小，先长后短；3打桩施工①打桩方法轻锤高落距重锤低落距H1H2Q1Q2

两种打桩方法(a)“轻锤高击”;(b)“重锤低击”(a)(b)2023/2/417②施工工艺

起吊→送入桩架导杆→入土调正→检查桩帽落锤观察（一平，三同线。平：桩帽与锤底面两平面平行；锤、帽、桩身的中心线在同一轴线）→小落距捶击→校正→适当增大落距正常施打原则：重锤轻击（落距不宜过大）注意：观察回弹与贯入度，做好原始记录2023/2/418打桩施工记录

钢筋混凝土预制桩施工记录施工单位工程名称施工班组桩的规格桩锤类型及冲击部分重量自然地面标高桩帽重量桩顶设计标高编号打桩日期桩入土每米锤击次数1234……落距(mm)桩顶高出或低于设计标高(m)最后贯入度(mm/10击)备注工程负责人:记录:2023/2/419

4质量控制①贯入度每捶一次桩的入土深度最后贯入度：最后10击的平均入土深度条件：落距、有无偏心、桩帽是否正常②质量控制指标（1）贯入度、桩尖标高（入土深度）；（2）桩的位置偏差。③质量控制原则（1）当桩尖位于硬土层(如坚硬、硬塑的粘土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等)时(端承型桩），以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高为参考；2023/2/420

当贯入度已达到要求，而桩尖标高未达到时，应继续锤击3阵，每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值。（2）当桩尖位于软土层时（摩擦型桩），以桩尖设计标高控制为主，贯入度为参考。重点与考点：柴油锤的工作原理，适宜土质；常见打桩顺序依据，打桩方法，施工工艺，贯入度与最后贯入度。2023/2/4212.1.3静力压桩一、原理利用桩机自重和配重将预制桩压入土中。适用：淤泥质土、软土。特点：桩截面较小（一般在400×400以下），无噪声、无振动、节约钢筋、降低工程成本，可预估和验证桩承载力。二、施工机械与施工工艺

1机械式（顶压式）①组成

桩架、配重、卷扬机、

行走机构、起吊机构等。2023/2/422②施工工艺

桩就位→卷扬机牵动钢丝绳及压梁将压桩机的自重传递至桩顶→压桩③缺点桩机庞大、笨重、压桩速度慢、效率低。2023/2/4232液压式（箍压式）①组成压桩系统、配重、行走机构、起吊机构。②施工工艺吊桩→箍桩就位→施压→上移箍桩器→施压→至设计深度2023/2/424压桩程序(a)(e)11215255321553215534(b)(d)(c)压桩架操作平台线地平线

压桩程序示意图(a)准备压第一段桩;(b)接第二段桩;(c)接第三段桩;(d)整根桩压平至地面;(e)采用送桩压桩完毕；1-第一段;2-第二段;3-第三段;4-送桩;5-接桩处2023/2/4253接桩

321314565715d16d(a)(b)

桩的接头型式(a)、(b)焊接接合;(c)管式接合;(d)管桩螺栓接合;(e)硫磺砂浆锚筋接合

1-角钢与主筋焊接;2-钢板;3-焊缝;4-预埋钢管;5-浆锚孔

6-预埋法兰;7-预埋锚筋;d-锚栓直径(c)(d)(e)2023/2/426重点与考点：静力压桩的特点，管桩的连接方法。2023/2/4272.2混凝土及钢筋混凝土灌注桩(Concreteandreinforcedconcretepouringpile)

优点：节约钢筋、模板，无需接桩、截桩

缺点：技术间歇时间长，需严格控制施工质量

项目适用范围泥浆护壁成孔冲抓冲击回转钻碎石土、砂土、粘土及风化岩潜水钻粘性土、淤泥、淤泥质土及砂土

干作业成孔螺旋钻地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土钻孔扩底地下水位以上的坚硬、硬塑的粘性土及中密以上的砂土机动洛阳铲(人工)地下水位以上的粘性土、黄土及人工填土

套管成孔锤击振动可塑、软塑、流塑的粘性土,稍密及松散的砂土灌注桩适用范围282.2.1泥浆护壁成孔灌注桩

工程实例适用：地下水位以下的各种土层,成孔直径较大。2.2混凝土及钢筋混凝土灌注桩(Concreteandreinforcedconcretepouringpile)京沪高铁跨三环桥桩基嘉绍高速跨江桥桩基洛阳某高层桩基润阳大桥南引桥桩基2023/2/429一、泥浆的作用与制备

（3）成孔形成的土石渣，浮于泥浆中，随泥浆的循环排出；（4）并使钻头降温。1原理（1）泥浆具有一定的密度，液面高出地下水（静水压力）防止塌孔；（2）泥浆渗填孔壁空隙，形成透水性很低的“泥皮”，保护孔壁的稳定；2作用护壁、携渣、冷却、润滑。2023/2/4303泥浆制备（1）原土造浆：当土质为粘土和粉质粘土时，加清水；排渣时泥浆比重为1.1～1.2t/m3。（2）制备泥浆：粘性土（除去杂质）水（+稳定浆）；干净泥浆比重1.1t/m3左右，排出泥浆1.2～1.4t/m3，当穿过砂夹卵石层或易坍孔的土层1.3～1.5t/m3；（3）聚合物制浆。二、泥浆携渣方式311正循环泥浆由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里，通过钻杆不断的输送到钻井里，然后从钻井井口排出来，同时把钻渣带出到地面上来。动画2反循环用泥浆泵从井口向钻井里输送，从钻杆的中间抽出来。循环能力和排渣能力都比较强。动画2023/2/433三、护筒的作用埋设护筒作用：定位导向，保护孔口，维持水头。护筒直径≥钻头D+100mm(回转钻)+200mm(冲击钻)埋设深度：粘土≥1m，砂土≥1.5m，地表土层较好，开钻后不坍孔，可不埋设护筒；采用泥浆护壁：保证泥浆面高于地下水位2m以上；高于地面30～60cm。GL2m以上护简入土深度护简地下水位GL2m以上护简入土深度泥浆地下水位泥浆(a)(b)

地下水位与孔内水位的关系(a)地下水位较浅时；(b)地下水位较深时2023/2/435四、成孔方式1冲击钻适用：碎石土、砂土、岩层等，直径800、1000、1200mm

等。2冲抓锥适用：较松散粘土、粉质粘土、砂卵石层及其它软质土层，直径450～600mm。2023/2/436123456783潜水钻

适用：粘性土、淤泥、淤泥质土、砂土、风化岩石等，直径500～1500mm，深达50m。4旋挖钻

适用：粘性土、风化岩石、大块卵砾石层等，最大挖深90m。特点：即挖孔、又可排土。2023/2/437五、施工工艺测定桩位→埋设护筒→桩机就位→成孔→清孔→安放钢筋笼→浇筑水下混凝土设泥浆池制备泥浆泥浆循环清渣2023/2/438六、水下灌注混凝土（导管法）2023/2/439(a)300～5004>1.5m321(b)(c)(d)(e)(f)

滑阀式(隔水塞)导管法施工(a)安设导管(导管底部与孔底之间预留出300～500m空隙)；(b)悬挂隔水塞(或滑阀),使其与导水管面紧贴；(c)灌入混凝土；(d)剪断铁丝,隔水塞(或滑阀)