地基处理与桩基施工

一、地基定义：建筑物基础底部下方一定深度与范围内的土层，承受由基础传来的建筑物荷载。二、地基要求：

1.均应保证具有足够的强度和稳定性。2.在荷载作用下地基土不发生剪切破坏或丧失稳定；3.不产生过大的沉降或不均匀的沉降变形，以确保建筑物的正常使用。目前一页\总数三十八页\编于十一点5/9/20231三、地基分类：天然地基：不需人工加固处理，具有足够承载力的土层。人工地基：经过人工处理，达到承载力的土层。地基处理的方法主要有：换土处理：换土垫层法、强夯法、强夯置换法、排水固结法。加固补强：振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、夯实水泥土桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、石灰桩法。目前二页\总数三十八页\编于十一点5/9/20232（一）换土垫层法1、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）目前三页\总数三十八页\编于十一点5/9/20233（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、砂和砂石地基（参照灰土地基讲解）（用砂或砂石做垫层替换基础下部的软土层）目前四页\总数三十八页\编于十一点5/9/20234（二）重锤夯实法原理：利用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较实心密实的硬壳，从而使地基得到加固。吊锤（1.5~3t，1.13~1.50m，C20，20mm钢底板）→落锤（2.5~4.5m）→夯击基土（6~10遍）特点：本法使用轻型设备易于解决，施工简便，费用较低，但布点较密、夯击遍数多，施工期相对较长，同时夯击能量小，孔隙水难以消散。适用：地下水位0.8m以上的黏土、砂土等加固，加固深度1.2~2.0m，强度提高可达30%。

目前五页\总数三十八页\编于十一点5/9/20235（三）强夯法1、原理：用起重机械吊起夯锤（8-40t），从高处（6-30m）自由落下，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，孔障水和气体逸出，土粒重新排列，经时效压密达到固结。2、适用：同上，加固深度10~40m，强度提高2~5倍。3、施工机具：

1）夯锤：整体式（钢壳和混凝土）、装配式（钢板）。2）起重设备：可用15、20、25、30、50t带有离合摩擦器的履带式起重机目前六页\总数三十八页\编于十一点5/9/202364、施工要点1）地质勘察，制定强夯方案；2）现场试夯，确定施工参数（夯锤质量、尺寸、落距、夯击遍数等）；3）施工步骤为平整场地、测量放线、起重机就位、吊锤落锤、夯坑填平、标高测量4）夯击时落锤平稳，夯位准确，坑内积水应及时排除。5）分段进行，从边缘向中央6）对于高饱和度的粉土、黏性土和新饱和填土，进行强夯时：a、适当将夯击能量降低；b、将夯常量差适当加大；c、减少土内的水分。目前七页\总数三十八页\编于十一点5/9/20237（四）振冲法（对地基土振冲、射水、成孔、填砂石成桩）1、原理：是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填以砂石骨料形成一根根桩体，桩体与原地基构成复合地基。2、施工准备（1）技术准备：1）了解现场有无障碍，工作面是不是够用，辅助措施有没有到位。2）了解现场地质情况，3）设置试验区，确定各项施工参数。（2）材料要求：可用粗砂，中砂，砾砂，碎石，卵石，角砾，圆砾等，粒径为5-50mm。（3）主要机具：振冲器，起重机，水泵，控制电流操作台，150A电流表，500V电压表，供水管道及加料设备等。目前八页\总数三十八页\编于十一点5/9/202383、施工工艺（1）振冲挤密法1）方法：在中、粗砂地基中，不外加料，利用振冲器的振动使松散砂密实。2）施工顺序：对准加固点、启动吊机、振冲下沉、振冲提升、关机关水和移位、整平场地。（2）振冲置换法

1）方法：在砂土和粉土中，利用振冲器冲孔，加填料振密成桩。2）施工程序：定位、振冲下沉、成孔、清孔、填料、振密、成桩。

目前九页\总数三十八页\编于十一点5/9/20239（五）深层搅拌水泥土地基1、原理：利用特制的深层搅拌机在地基深处，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。2、施工工艺：定位——预拌下沉——制备水泥浆——提升、喷浆、搅拌——重复上下搅拌——清洗、移位3、材料要求及截面形状：宜用425号水泥，掺灰量应不小于10%，以12~15%为宜；宜连续，形成封闭的实体或格状结构。4、适用：淤泥、淤泥质土、粉质黏土等地基承载力特征值不大于150kP的土层。目前十页\总数三十八页\编于十一点5/9/202310导入：用天然浅基础或仅做简单的人工地基加固仍不能满足要求时，常用的一种解决方法就是做桩基础。

桩基础的组成和作用：由桩身和承台两部分组成，桩身或部分埋入土中，将上部结构的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的地基，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。目前十一页\总数三十八页\编于十一点5/9/202311目前十二页\总数三十八页\编于十一点5/9/202312概述桩基础的分类：

1、按传力性质分：端承桩、摩擦桩；2、按制作方式分：预制桩、灌注桩；3、按预制桩沉入方法分：锤击法、水冲法、振动法、静力压桩法；4、按灌注桩成孔方法分：钻孔、冲孔、挖孔灌注法、钻扩孔、沉管和爆扩灌注法等；5、按成桩方法分：非挤土成孔桩、部分挤土桩和挤土桩；6、按断面形式分：圆桩、方桩、多边行桩和管桩等；7、按制作材料分：混凝土桩，钢筋混凝土桩、钢桩等。目前十三页\总数三十八页\编于十一点5/9/202313一、预制桩施工钢筋混凝土预制桩的施工，主要包括预制、起吊、运输、堆放、沉桩等过程。（一）桩的制作、起吊、运输和堆放1、桩（实心桩和管桩）的制作：a、实心桩正方形，边长200～450mm；（管桩的外径通常为400mm、500mm，壁厚80-110mm）；b、30m以上的桩可分段预制，工厂制作每段不宜超过12M；c、砼强度等级不宜低于C30（预应力砼桩的强度等级不宜低于C40）；d、长桩现场制作，短桩工厂预制；目前十四页\总数三十八页\编于十一点5/9/202314

e、用叠浇法预制桩施工，不宜超过4层，下层或邻桩的砼达到30％设计强度以后方可进行（管桩每节长度8～10M，采用离心法生产制作）。f、制作程序为：现场布置→场地处理→浇地坪筑砼→支模→扎筋、安设吊环→浇筑混凝土→养护→（到30％强度后）拆模→支间隔端头模板、刷隔离剂、扎筋→浇筑间隔桩混凝土→同法间隔重叠制作第二层桩→…→养护到70％强度起吊→达100％强度后运输。（图示）g、钢筋骨架主筋12-25mm（不宜小于Φ14mm），箍筋为6-8mm，间距不大于200mm，主筋对焊（接头数量不得超过50％。距离应大于30d且不小于500mm）。目前十五页\总数三十八页\编于十一点5/9/202315

h、覆盖洒水养护不少于7d。i、桩的制作质量除应符合有关规范的允许偏差规定外，还应符合下列要求：1）表面平整、密实，掉角的深度不应超过10MM，且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩表面全部面积的0.5%，并不得过分集中。2）收缩裂缝深度不得大于20mm，宽度不得大于0.25MM；横向裂缝长度不得超过0.5倍的边长。3）桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。目前十六页\总数三十八页\编于十一点5/9/2023162、桩的起吊：

桩的强度达到设计强度标准值的70%后方可起吊，在吊索与桩间应加衬垫，起吊应平稳提升，起吊时，必须合理选择吊点，防止在起吊过程中过弯而损坏。3、桩的运输：

混凝土预制桩达到设计强度的100%方可运输。可采用平板拖车（场外运输）或轻轨平板车运输（场内运输）。4、桩的堆放：

垫平、放稳，堆放层数不宜超过4层，不同规格的桩应分别堆放。目前十七页\总数三十八页\编于十一点5/9/202317（二）沉桩机械设备:主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。1、桩锤:是对桩施加冲击力，将桩打入土中。桩锤主要有落锤、汽锤、柴油锤、振动锤等，目前应用较广的是柴油锤。（1）落锤：落锤重量为5~20KN，用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩。（2）汽锤：a、单动汽锤的锤重30~150KN，适用于打各种桩。b、双动汽锤的锤重0.6~6t(6~160KN)，适用于打各种桩，并可以用于拔桩和水下打桩。（3）柴油锤：

打桩工效高，构造简单，移动灵活，使用方便，不适用于在过硬或过软的土层中打桩，多用于打木桩、钢板桩及长度在12m以内的钢筋混凝土桩。（4）液压锤：新型、低噪音、无油烟、能耗省的打桩锤。它是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱，令其往返实现夯击作用，将桩沉入土中。目前十八页\总数三十八页\编于十一点5/9/202318（5）振动锤：利用偏心轮引起激振.2、桩架（有稳桩、吊锤、导向的作用）是支持桩身和桩锤，将桩吊到打桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤沿着所要求的方向冲击。桩架的选择时，应考虑桩锤的类型、桩的长度和施工条件等因素。常用的桩架形式有：滚筒式桩架、多功能桩架、履带式桩架。（1）

滚筒式桩架：（靠钢滚筒行走、灵活性差）

行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动，优点是结构比较简单，制作容易，但在平面转弯、调头方面不够灵活，操作人员较多。

（2）

轨道式桩架：（可旋转、倾斜、沿轨道行走）

轨道式桩架的机动性和适应性很大，在水平方向可做360度旋转，导架可以伸缩和前后倾斜，底座下装有铁轮，底盘在轨道上行走。这种桩架可适用于各种预制桩和灌筑桩施工。（3）履带式桩架：（比轨道式更灵活）

以履带起重机为底盘，增加导杆和斜撑组成，用以打桩。移动方便，比多功能桩架更灵活，可用于各种预制桩和灌筑桩施工。

目前十九页\总数三十八页\编于十一点5/9/202319

3、动力装置

动力设备包括驱动桩锤用的动力设施，如卷扬机、锅炉、空气压缩机和管道、绳索和滑轮等。打桩机的动力装置，主要根据所选的桩锤性质而定。选用蒸汽锤则需配备蒸汽锅炉；用压缩空气来驱动，则需考虑电动机的或内燃机的空气压缩机；用电源作动力，则应考虑变压器容量和位置、电缆规格及长度、现场供电情况等.（三）沉桩工艺沉桩方法有捶击法、水冲法、振动法、钻孔捶击法、静力压桩法.捶击法沉桩：利用桩捶的冲击力克服土体对桩体的阻力，使桩沉到预定尝试或达到持力层。（1）打桩准备

1）定桩位和确定打桩顺序打桩顺序直接影响打桩速度和打桩质量。所以，群桩施打前，应根据桩群的密集程度、桩的规格、长短、和桩架移动方便来正确选择打桩顺序。目前二十页\总数三十八页\编于十一点5/9/202320

a、从两侧向中间打b、逐排打设

c、自中央向四周打d、自中央向两侧打稀疏时（桩中心距>4倍桩径时），根据施工方便选择打桩顺序。密集时（桩中心距<=4倍桩径时），按选定的打桩顺序实施。当桩规格、埋深、长度不同时，宜“先大后小、先深后浅、先长后短”施打，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打。2）设置水准点：打桩现场附近需设置不少于2个水准点检查桩位偏差和入土深度。3）垫木、桩帽和送桩：桩捶与桩帽间设置垫木用以减轻对桩帽的直接冲击

4）设置标尺：以控制桩的入土深度。5）其它目前二十一页\总数三十八页\编于十一点5/9/202321（2）沉桩工艺桩机就位→桩起吊→对位插桩→打桩→接桩→打桩→送桩→检查验收→桩机移位桩机就位：应对准桩位，保证垂直、稳定，确保在施工中不发生倾斜、移动。桩起吊：钢筋混凝土预制应在混凝土达到设计强度的70%方可起吊，达到设计强度的100%才能运输。对位插桩：桩尖插入桩位后，先用落距较小的轻捶1-2次，桩入土一定深度，再调整桩捶、桩帽、桩垫及打桩机导杆，使之与打入方向成一直线，并使桩稳定。打桩：打桩顺序根据基础的设计标高，先深后浅；依桩的规格先大后小，先长后短接桩：混凝土预制长桩，一般要分节制作，在现场接桩，分节沉入。常用接头方式有焊接接桩、法兰接桩及硫硝胶泥锚接接桩三种。目前二十二页\总数三十八页\编于十一点5/9/202322送桩：

在打桩时，若要使桩顶打入土中一定深度，则需设置送桩，送桩的中心线应与桩身吻合一致方能进行送桩检查验收：一是能否满足贯入度或标高的设计要求，二是打入后的偏差是否在施工及验收规范允许的范围以内静力压桩法：利用无振动、无噪声的静压力将桩压入土中。适用于在软土、淤泥质土中沉桩，以及有防振要求的建筑物附近施工。1）机械设备：（压桩机）a、机械式静力压桩机是利用桩架的自重和压重，通过卷扬机牵引滑轮组，将整个压桩机的重力经压梁传至桩顶，以克服桩身下沉时与土的摩阻力，将桩压入土中。b、液压式静力压桩机由压桩机构、行走机构和起吊机构组成。2）施工程序：测量定位→桩机就位→吊桩插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再沉桩→终止压桩→切割桩头目前二十三页\总数三十八页\编于十一点5/9/202323其他沉桩方法：振动法、水冲沉桩法、钻孔锤击法等（1）振动法：借助固定于桩顶的振动器产生的振动力，减小桩与土之间的摩擦阻力，使桩在自重和振动力的作用下沉入土中。适于振动法在砂土中运用效果较好，对黏土地区效率较差（2）水冲沉桩法：利用高压水流经过桩侧面或空心桩内部的射水管冲击桩靴附近土层，减小桩与土之间的摩擦力及桩靴下土的阻力，使桩在自重和锤击作用下迅速沉入土中。适于砂土和碎石土，有时对于特别长的预制桩，单靠锤击有一定困难时，也可用水冲法辅助施工。（3）钻孔锤击法：当遇到土层坚硬，采用锤击法遇到困难时可以先在桩位上钻孔后再在孔内插桩，然后锤击沉桩。

目前二十四页\总数三十八页\编于十一点5/9/202324二、混凝土灌注桩施工原理：直接在施工现场的桩位上使用人工或机械等方法成孔，然后在孔内浇筑混凝土或钢筋混凝土成桩。分类：根据成孔方法不同分为钻孔、套管成孔、爆扩成孔及人工挖孔灌注桩等。（一）灌注桩的施工准备

1、定桩位和确定成孔顺序（四点、两线、一点，攀线法）（1）钻孔、挖孔无挤土，可按施工方便确定成孔顺序。（2）冲孔、振动、爆扩有挤土，可按规定确定成孔顺序1）间隔1-2个桩位成孔2）在邻桩混凝土初凝前或终凝后再成孔3）群桩基础（≥5根单桩），从中间向周围成孔。4）爆扩桩，同一承台下一定桩距的可单爆或联爆法成孔目前二十五页\总数三十八页\编于十一点5/9/2023252、制作钢筋笼（1）主筋：环向均匀布，保护层厚度符合要求，焊接连接。（2）箍筋：直径、间距。（3）加劲箍：直径、间距、焊接。（4）定位筋：控制保护层厚度，间距符合设计规定。

注意：钢筋笼外径：比套管内径小60-80mm，比导管外径大100mm以上。

3、混凝土配制（1）石子：：合适粒径，卵石≤50mm、碎石≤40mm，配筋桩≤30mm（2）砂：中粗砂（3）坍落度：水下16-22mm，干作业8-10mm，套管6-8mm目前二十六页\总数三十八页\编于十一点5/9/202326（二）灌注桩的施工工艺

1、钻孔灌注桩：利用钻孔机械钻出桩孔，并在桩孔中浇灌混凝土而成的桩。（1）干作业成孔灌注桩：钻头在不含水土层中施工。适用：地下水位以上的各种软硬土层，不需设置护壁。

1）螺旋钻成孔灌注桩施工工艺钻机就位→钻孔→检查成孔质量→孔底清理→盖好孔口盖板→移桩机至下→桩位→移走盖口板→复测桩孔深度及垂直度→安放钢筋笼→放混凝土串筒→浇灌混凝土→插桩顶钢筋2）螺旋钻孔压浆成桩法施工工艺钻机就位→钻孔、清底→一次压浆→提钻→下钢筋笼→下碎石→二次补浆目前二十七页\总数三十八页\编于十一点5/9/202327

（2）泥浆护壁成孔灌注桩：钻头在含水土层中施工适用：地下水位以下的各种软土层，需设置护壁。泥浆作用：护壁、携渣、冷却和润滑。施工工艺流程：测定桩位→埋设护筒（1.5，100—200，400—600）→桩机就位→制备泥浆→成孔→清孔→安放钢筋骨架→浇筑水下混凝土1）定桩位、埋设护筒定位后，埋设护筒。护筒作用是定位、防水、保护孔口、保持孔内水压力、引导钻进方向等。2）制备泥浆原土造浆：土屑与水旋拌自成。人工造浆：高塑性黏土或膨润土与水拌合。浓度应控制，注入为1.1左右，排出为1.2-1.4；目前二十八页\总数三十八页\编于十一点5/9/2023283）成孔：机械钻孔a、回转钻机成孔正循环：注水、浮渣、清孔难度大、速度慢。反循环：流水、抽水、吸渣、清孔容易、速度快。b、潜水钻成孔潜水钻机和钻头连在一起，潜入水中切土工作的一种体积小而轻的旋转式钻孔机械。c、冲击钻成孔主要用于岩土层中成孔，钻头有十、工、人字形。4）清孔注入清水或浓度低的泥浆，通过泥浆比重仪检测泥浆比重，用重锤法或沉渣仪检测孔底沉渣厚度（端承桩<=50mm，摩擦端承桩、端承摩擦桩<=100mm,摩擦桩<=300mm）。5）浇筑水下混凝土（导管法）将密封连接的钢管作为混凝土水下灌注的通道，混凝土沿竖向导管下落至孔底，置换泥浆而成桩。

目前二十九页\总数三十八页\编于十一点5/9/2023292、沉管灌注桩原理：使用桩锤将一定直径的钢管和桩尖挤土、入土，达到设计标高后，边拔管、边振动、边灌注混凝土、边成桩。分类：振动沉管灌注桩：振动冲击锤冲击和振动，活瓣式桩尖。锤击沉管灌注桩：桩锤冲击，桩靴式桩尖。夯压成型灌注桩：外钢管入土，内夯管夯打。（1）施工顺序：桩机就位→沉管（锤击、振动）→混凝土浇筑→边拔管边浇砼→安放钢筋笼或插筋（2）施工方法：有单打法、反插法、复打法等1）单打法：一次沉管、一次拔管，一般情况下振动沉管灌注桩均采用此法2）复打法：两次沉管、两次拔管，可扩大桩径，大大提高桩的承载力3）反插法：多次沉管、多次拔管，可扩大桩径，提高桩的承载力目前三十页\总数三十八页\编于十一点5/9/2023303、人工挖孔灌注桩原理：采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而形成的桩。特点：质量好，速度快，污染小，不安全。要求：直径满足设计承载力，最小为800mm，一般为1000mm-3000mm，桩底一般都扩底。（1）机具准备：挖土、出土、降水、通风和通讯机具，以及护壁模板。（2）施工工艺：测量放线、定桩位→桩孔内土方开挖→支护壁模板（自上而下现浇砼、沉井、钢套管护圈）→浇护壁混凝土→拆模，继续下一节的施工→浇筑桩身混凝土目前三十一页\总数三十八页\编于十一点5/9/202331（3）注意事项a、桩位监控，专人负责；b、保证孔位和垂直度；c、防止土壁坍落及流砂；d、护壁混凝土符合规范；e、及时清孔、排水、搅混凝土

4、爆扩成孔灌注桩原理：先在桩位形成导孔，再埋炸药引爆扩孔，后放置钢筋浇注混凝土而形成的桩。施工工艺：成孔→检查修理桩孔→安放炸药包→注入压爆混凝土→引爆→检查扩大头→安放钢筋笼→浇注桩身混凝土→成桩养护目前三十二页\总数三十八页\编于十一点5/9/202332三、桩基工程常见的质量通病及防治措施

桩基工程施工过程中，由于有工艺和操作上，桩的制作质量上，土层变化复杂等原因，会导致一些质量问题和事故的发生。因此，发生这些问题时，必须具体分析，具体处理，必要时，应与设计单位共同研究解决。（一）预制桩施工常见的质量通病有：桩顶破碎，沉桩达不到控制要求，桩倾斜、偏移，桩身断裂，接头忪脱、开裂，桩顶上涌。（二）灌注桩施工1、泥浆护壁成孔灌注桩常见的质量通病有：孔壁坍塌孔，护筒冒水，钻孔偏斜，钻孔漏浆，梅花桩，卡锤，流砂，钢筋笼偏位、变形、上浮，端桩等。2、沉管灌注桩常见的质量通病有：缩径，桩身夹泥，断桩，掉脚桩，桩身下沉，桩尖进水进泥砂，灌注桩达不到最终设计要求等。目前三十三页\总数三十八页\编于十一点5/9/2023333、干作业成孔灌注桩常见的质量通病有：塌孔，桩孔偏斜，钻进困难等。4、挖孔桩灌注桩常见的质量通病有：桩身质量缺陷，桩孔坍塌，护壁裂缝等。5、爆扩桩灌注桩常见的质量通病有：拒爆、拒落、回落土、偏头、缩径、桩孔偏斜或倾斜等

四、桩基础的检测

（一）桩基检测基本方法：静载试验法（破损试验）、动测法（无破损试验）。目前三十四页\总数三十八页\编于十一点5/9/2023341、静载试验法（承载力检测）（1）试验目的：采用接近于桩的实际工作条件，通过静载加压，确定单桩的极限载力，作为设计依据，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价（2）试验方法：根据模拟实际荷载情况，通过静载加压，得出一系列关系曲线，综合评定确定其容许承载力的一种试验方法。（静力参数）（3）试验要求：1）桩身强度达到设计要求的强度；2）成桩后时间要求达到规定。预制桩：砂类土T≥10d，粉土和黏性土T≥15d，淤泥或淤泥质