地基与基础工程10-9-3

土木工程施工桥梁市政房屋建筑主讲：李芸12地基与基础工程22.1地基加固处理2.1.1地基加固处理的原理将土质由松变实，将土的含水量由高变低。2.1.2地基加固的方法挖、填、换、夯、压、挤、拌3采用双高压（浆压、水压）三重管（气、水、浆管）旋喷加固方法420060104地铁10号线农展馆站由北向南注水泥浆加固地基时，水泥浆从农展馆南门的CD爵士酒吧院内喷涌而出52.2桩基施工桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，前者又分为摩擦桩、端承摩擦桩；后者又分为端承桩、摩擦端承桩。桩按成桩时挤土状况可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。67

按桩的施工方法，桩可分为预制桩和灌注桩两类。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢管或型钢的钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中，或有的用高压水冲沉入土中。灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，然后在孔内灌注混凝土而成。根据成孔方法的不同分为钻孔、挖孔、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩。82.2.1混凝土预制桩施工主要施工过程：桩的预制、运输和沉入。1桩的预制预制桩有实心桩与空心桩。工厂预制桩长一般不超过12m；工地预制不超过30m，且桩长L<50倍桩截面边长或直径。（1）桩的制作—并列法、间隔法、重叠法、翻模法重叠不超过四层；底模和场地应平整坚实，防止浸水沉陷；上下层桩间及桩与底模之间刷隔离剂；下层需达到30%设计强度后上层方可浇筑；连续浇筑，不得留施工缝；浇水养护不少于7d。重叠法9预制桩制作10（2）桩的起吊、运输混凝土强度要求应在混凝土强度达到70％设计强度后方可起吊，达到100％后方可运输和沉桩。桩起吊验算问：桩起吊时承受的荷载远小于使用阶段承受的上部结构荷载，因此可不进行桩的起吊验算？×答：关键是起吊阶段和使用阶段桩的内力性质不同，使用阶段主要为轴压力，起吊阶段为弯矩。内力性质不同，则不可比较大小11桩的吊点布置确定原则：吊点间的跨中弯矩与吊点处负弯矩相等。常见的吊点位置如下图示：12桩在起吊和搬运时，必须平稳，并且不得损坏。吊点应符合设计要求，13打桩前，桩从制作处运到现场准备打桩，并应根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运。桩的运输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便轨小平台车运输。14桩的堆放堆放不得超过四层；上下层间设置垫木（按吊点位置确定间距、上下对齐）地面平整坚实，设有排水坡度。15堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上，堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩，应分别堆放。

16172沉桩前的准备工作清除障碍物平整场地沉桩试验抄平放线定桩位确定沉桩顺序。沉桩顺序确定的原则从中间向四周沉没，由中及外；从靠近建筑物最近的桩位起，由近及远；先深后浅；先大后小。熟练掌握183桩的沉设主要方法：锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩、射水沉桩19（1）锤击沉桩1）桩锤落锤—适用于粘土或含砂石较多的地基土；蒸汽锤（单动气锤、双动气锤）—适用于各种桩；电磁锤20柴油锤工作原理：单缸二冲程自由活塞式发动机以柴油为燃料，利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力，将桩锤抬起，然后自由落下冲击桩顶。如此循环反复运动，将桩打入土中。分类：导杆式、筒式。特点：不需另带动力设备，但污染大，噪音大。适用：除过硬，过软地基外可打各种桩。21导杆式柴油锤2223柴油锤24柴油锤25广州大学城工地锤击沉桩262）打桩工艺吊桩就位打桩轻锤高击动量小，锤对桩头冲击大，回弹大，桩头容易损坏、桩难以入土。重锤低击动量大，锤对桩头冲击小，回弹小，桩头不易被打碎、桩能很快入土；落距小，效率高。打桩宜采用重锤低击27

3）打桩顺序打桩顺序合理与否，影响打桩速度、打桩质量，及周围环境。当桩的中心距小于4倍桩径时，打桩顺序尤为重要。打桩顺序影响挤土方向。打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。28

根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：由一侧向单一方向进行；自中间向两个方向对称进行；自中间向四周进行。第一种打桩顺序，打桩推进方向宜逐排改变，以免土朝一个方向挤压，而导致土壤挤压不均匀，对于同一排桩，必要时还可采用间隔跳打的方式。对于大面积的桩群，宜采用后两种打桩顺序，以免土壤受到严重挤压，使桩难以打入，或使先打入的桩受挤压而倾斜。大面积的桩群，宜分成几个区域，由多台打桩机采用合理的顺序同时进行打设。29

a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行30多节桩的接桩，可用焊接或法兰锚接。目前焊接接桩应用最多。

接桩的预埋铁件表面应清洁，上、下节桩之间如有间隙应用铁片填实焊牢，焊接时焊缝应连续饱满，并采取措施减少焊接变形。接桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于10mm，节点弯曲矢高不得大于1‰桩长。3132打桩流程定位起吊33打桩34预应力管桩施工——接桩35桩头爆裂环氧树脂补桩桩上的裂缝.36预应力管桩的质量检验——动载试验37打桩船海上沉桩作业情景38大风车如何扎根东海80多米的“长腿”被吊起，通过打桩机插入海底。8条“长腿”插入海底，围成一个圈。“蟹壳”——钢制承台模子与“长腿”吊装连接。394）打桩注意事项隐蔽工程及时做好记录严禁偏打桩锤、桩帽和桩身轴线重合，衬垫平整均匀，构造合适桩顶衬垫弹性应适宜延长锤击作用时间和应力波波长，降低锤击应力值，从而提高打击效率和降低桩的损坏率。连续施打、入土速度均匀，不得间歇过长避免土的固结作用，使继续打桩阻力增大，不易打入土中桩锤回弹过大且经常发生,应更换重锤。40桩锤突然有较大的回弹表明桩端遇阻，须减小锤的落距。桩下沉突然加大可能遇到软土层、洞穴或桩尖、桩身破坏等，应停止进行处理。送桩时桩身和送桩轴线一致打斜应拔出，用砂石填孔，重新插入施打。若拔桩困难，应在原桩附近再补打一桩。尽量避免送桩415）打桩质量要求与验收贯入度或标高必须符合设计要求

最后贯入度：在正常条件下进行（桩顶没有破坏、锤击没有偏心、锤落距符合规定、桩帽与弹性垫层正常），最后10击内桩的平均入土深度。42平面位置或垂直度必须符合施工规范要求平面位置偏差不得大于100-150mm；垂直度偏差不得超过0.5%；桩身、桩帽、桩锤三者在同一垂直轴线上；短桩接长的端面应平整，中心对齐；挖土应制定合理的挖土方案，防止桩体位移或倾斜。打入桩桩基工程的验收必须符合施工规范要求当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，在打桩完毕后进行；需送桩时，每桩至设计标高后应先中间验收，待打桩完开挖至设计标高后再作全面验收。提交的资料：桩位测量放线图；工程地质报告；材料试验记录；桩的制作与打入记录；桩位竣工平面图；桩的静载各和动载试验及确定桩贯入度的记录。43（2）静力压桩工作原理

依靠持续作用静压力，将桩压入或拔出的桩工机械。特点噪声低、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。不用试桩可以得出单桩承载力。

适用于软弱土地基和压垂直桩，压斜桩困难。顶压式静力压桩机44液压式静力压桩机45预应力管桩生产46运至施工现场的预应力混凝土管桩。47吊桩静力压桩机48预应力管桩49（3）振动沉桩工作原理：其主要装置为振动器，利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用下而拔出土。50振动沉拔桩锤51（4）射水沉桩射水沉桩方法往往与锤击（或振动）法同时使用。具体选择应视土质情况：在砂夹卵石层或坚硬土层中，一般以射水为主，以锤击或振动为辅；在粉质粘土或粘土中，为避免降低承载力，一般以锤击或振动为主，以射水为辅，并应适当控制射水时间和水量。下沉空心桩，一般用单管内射水。当下沉较深或土层较密实，可用锤击或振动，配合射水；下沉实心桩，将射水管对称地装在桩的两侧，并能沿着桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。必须注意，不论采取任何射水施工方法，在沉入最后阶段1~1.5m至设计标高时，应停止射水，用锤击或振动沉入至设计深度，以保证桩的承载力。521—送桩管；2—加强的圆钢；3—弯管；4—胶管；5—桩管；6—射水管；7—保险钢丝绳；8—导向环；9—挡砂板532.2.2沉桩对周边环境的影响及防治（1）对环境的影响锤击法、振动法沉入预制桩和套管成孔法沉入灌注桩—施工时产生噪音、振动冲击、废气，并引起土体挤压隆起位移，影响原有建筑和地下管线等。泥浆护壁成孔灌注桩—泥浆中含有水泥成份，PH在10-12。（2）防治措施采用预钻孔桩。采用机械或人工成孔灌注桩。设置防振沟，基坑支护。在有条件的城市，明令禁止锤击法或振动法沉桩。542.2.3混凝土灌注桩施工主要施工过程：成孔、安放钢筋笼和混凝土浇注。灌注桩分类—按照成孔设备和成孔方法分类套管成孔—锤击和振动灌注桩爆扩成孔—爆扩灌注桩钻孔成孔—泥浆护壁和干作业成孔灌注桩挖孔成孔—人工挖孔桩挤土成孔取土成孔55取土成孔

——成孔对周边土壤无挤密或冲击作用按成孔设备行走最方便的线路等现场条件确定。挤土成孔

——成孔对周边土壤有挤密或冲击作用每隔1～2个桩位成孔；在邻桩初凝前或终凝后成孔；群桩基础中，先中间桩后周围桩；同一桩基的爆扩桩，先浅后深。灌注桩成孔顺序56灌注桩成孔控制深度套管成孔——必须保证设计桩长。摩擦桩——以标高控制为主，以贯入度（或贯入速度）为辅。端承桩——以贯入度（或贯入速度）控制为主，以标高为辅。钻孔成孔——保证桩孔进入硬土层达到设计深度，清理孔底沉渣。57一、钻孔灌注桩根据钻头是否在含水层中施工，分为：

泥浆护壁孔钻灌注桩和干作业钻孔灌注桩。优点无振动、无挤土、噪音小，对周边建筑物影响小，适宜于硬、半硬、硬塑和软塑粘性土。缺点承载力低，沉降量大。58（一）泥浆护壁成孔灌注桩59钻孔灌注桩是一种基本的工程结构基础桩。钻孔灌注桩的钢筋笼成型超声波检测桩身质量的预埋钢管60

泥浆护壁钻孔灌注桩施工时，通常应埋设钢护筒，以起定位、保护孔口、存储泥浆和使其高于地下水位。埋设的钢护筒（1）埋设钢护筒61

护壁的泥浆有采用膨润土制浆、原土制浆等，其泥浆的比重应根据土质进行调整，维持孔壁一定的泥浆压力，不塌孔。泥浆池制浆（2）泥浆制备62护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。63桥梁基础的钻孔灌注桩施工现场。64

钻孔灌注桩的施工现场若管理不善，易造成泥浆到处流淌，现场文明施工不够。混凝土料斗浇筑混凝土导管65

钻孔灌注桩的钻头由施工作业队根据土质、以往的施工经验加工制作，通常在端部焊接合金刀头，增加耐磨性和切削土的能力。66泥浆材料泥浆主要是膨润土或粘土和水的混合物。孔内泥浆液面高于地下水位以上1m，泥浆的相对密度为1.1-1.15，排出时为1.2-1.4。泥浆的作用泥浆产生的液柱压力可平衡水压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的一种液态支撑；泥浆中胶质颗粒在泥浆压力下，渗入孔壁表面孔隙中，形成一层泥皮，从而可防止塌孔，护壁。灌进的泥浆比重小，排出的比重大，从而携渣排出泥土。泥浆还具有润滑钻头、降低钻头发热、减少钻进阻力等作用。67baac⑶成孔方法：泥浆护壁成孔灌注桩成孔方法有冲击钻成孔法a、冲抓锥成孔法b和潜水电钻成孔法c三种(下图）。6869

70桩定位，图中的孔为超前钻的孔冲孔桩开始施工71冲击成孔72在原先已经支护的地面上冲孔成桩，容易冲到锚杆和锚索，造成钢筋笼下不去73（4）清孔

端承桩沉渣厚度不得大于50mm，摩擦端承和端承摩擦沉渣不得大于100mm，摩擦桩不大于300mm。（5）吊放钢筋笼长度为桩长的1/2-1/3当全长超过12m时分段制作。接头错开500，同一截面不超过50%，每2m焊12加强环，有60-80钢筋保护层措施（定位钢筋环、定位垫块）74安放钢筋笼

7576灌注桩钢筋冷挤压连接77焊吊筋，防止浇筑砼时钢筋笼上浮78（6）水下浇筑砼导管口先用球塞堵住，导管口下沉至底表上约300mm处首次灌注的砼应满足导管口埋入砼500mm以上，管内砼顶面高出地下水面2.5m左右开管（剪断铁丝、球塞被砼顶出）提升导管0.5-3m/h7980提升导管，下料，排出泥浆8182埋设护筒钻进施工83泥浆运输车辆浆池84吊放钢筋笼混凝土浇注85（7）施工中常见问题处理护筒冒水原因——埋设护筒时周围填土不密实，或碰动护筒处理——粘土填实加固；严重下沉或位移的返工重埋。孔壁缩颈易发生处——在软土地区，尤其地下水位高，软硬土层交界处。现象——钻杆上提或下放钢筋笼时受阻原因——泥浆相对密度不当、桩间距过密，成桩施工间隔太短，钻头磨损过大。处理——泥浆相对密度控制在1.15左右，施工跳开1-2个桩位钻孔，成桩间隔72h以上，定期更换钻头。重点掌握86孔壁塌陷现象——孔内冒水泡，筒内水位突然下降。原因——土质松散，泥浆不良（泥浆过稀或质量指标失控）；泥浆吸出量过大，护筒内水位高度不够，碰撞孔壁。处理——如钻进中塌孔，保持孔内水位，加大泥浆相对密度，减少泥浆排除量，以稳定孔壁；严重者回填砂与粘土混合物至塌孔位以上1-2m，沉积稳定后重钻。钻孔倾斜原因——钻杆不直，土质松软不一，遇上孤石或旧基础等。处理——改用慢转速，提动钻头扫孔纠正；严重者回填砂与粘土混合物至偏斜处以上1-2m，沉积稳定后重钻。87（二）干作业成孔灌注桩施工施工方法利用钻孔机械（机动或人工）在桩位处进行钻孔，待钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，然后钢筋笼吊入桩孔中，再浇注混凝土而成的桩。适用条件适用于地下水位以上的干土层中桩基的成孔施工。成孔方式螺旋钻成孔——螺旋钻机（利用钻头的刃口切削土，并沿螺旋输送土）钻孔扩底——钻孔扩机人工成孔——机动或人工洛阳铲88长螺旋钻孔机出土状态长螺旋钻孔机89短螺旋钻孔机短螺旋钻孔机出土状态90二、人工挖孔桩91人工挖孔桩；基坑护坡部分用沙包；人工挖孔桩的护壁模板为钢模板，分为四块9293949596监理下桩底检查业主会同设计院验桩持力层桩底持力层岩样设计院与甲方、监理验桩，确定终孔97钢筋绑扎完毕，超声波安装完毕砼浇筑桩基检测开展－超声波检测浇筑完成后的桩98超声波检测，小桩预埋三根管，大桩四根管，小桩须检测两次，图为第一次检测，可以检测到两个断面99低应变检测是桩基检测的一部分100钻孔抽出来的芯样，芯样比较完整，密实性较好，桩底与岩石粘结较好，属一类桩101哈尔滨一工地2工人挖灌注桩被埋不少工人围在出事桩口等待工友的消