第三章桩基础课件

扬州大学建工学院路桥教研室张静制作jsyzzhangjing163.com基础工程1扬州大学建工学院基础工程1第三章桩基础本章主要内容：重点介绍桩基础的构造、施工工艺、设计计算方法及其单桩容许承载力的确定。

第一节概述第二节桩和桩基础的类型及构造第三节桩基础的施工第四节单桩承载力第五节基桩内力和位移计算第六节群桩基础的竖向分析及其验算第七节承台计算第八节桩基础的设计2第三章桩基础本章主要内容：2第一节概述一、桩基础的组成——若干根基桩+承台或系梁二、桩基础的特点——承载力高，稳定性好，沉降小而均匀，而且可以避免水下施工，简化施工设备和技术要求，加快施工速度，改善劳动条件。三、桩基础的作用1、桩——将承台以上结构物传来的外力通过承台，由桩传至较深的地基持力层以及桩侧土体中；2、承台（或系梁）——将外力传给各桩并箍住桩顶使各桩共同作用。

3第一节概述一、桩基础的组成3第一节概述四、桩基础的适用条件1、荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术、经济上不合理时；2、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，如采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时；3、当地基计算沉降过大或结构物对不均匀沉降敏感时，可以采用桩基础穿过松软（高压缩）土层，将荷载传至较坚实（低压缩性）土层，以减少结构物沉降并使沉降较均匀；同时桩基础还能增强结构物的抗震能力（但须注意震动液化）；4、当施工水位或地下水位较高时；4第一节概述四、桩基础的适用条件4第一节概述

5、以上各种情况也可采用其它形式的深基础，需进行经济、技术上的比较，但桩基础往往是优先考虑的深基础方案；

6、在同一桩基中，不宜同时采用摩擦桩和柱桩，亦不宜采用直径不同、材料不同和桩尖相差过大的桩；7、对于特殊大桥，必要时在施工前先作试桩进行荷载试验。*注意：当土层的软弱层很厚时，桩底不能达到坚实土层，就需较多较长的桩来传递荷载，这时的桩基础稳定性稍差，沉降量也较大；当覆盖层很薄时，桩基的稳定性也有问题，此时桩基就不一定是最佳形式。5第一节概述5、以上各种情况也可采用其它形式的深基第二节桩和桩基础的类型及构造一、桩与桩基础的分类1、按材料分⑴钢筋混凝土桩⑵木桩⑶钢桩6第二节桩和桩基础的类型及构造一、桩与桩基础的分类6第二节桩和桩基础的类型及构造第二节桩和桩基础的类型及构造

2、按承台位置分——高桩承台桩基础（高桩承台）——低桩承台桩基础（低桩承台）⑴高桩承台①承台底面位于地面（或冲刷线）以上；②部分桩身外露在地面以上（桩的自由长度为）；③高桩承台可减少墩台的坞工数量，避免或减少水下作业，施工较为方便。7第二节桩和桩基础的类型及构造第二节桩和桩基础的类型及第二节桩和桩基础的类型及构造

⑵低桩承台①承台底面位于地面（或冲刷线）以下；②自由长度为零；③在水平力作用下，基桩的受力情况优于高桩承台，桩身内力和位移都将小于在同样水平力作用下的高桩承台；在稳定性方面，低桩承台也较高桩承台为好。⑶承台底面标高的要求①冻胀土地区，承台底面在土中时，其埋深应符合胀冻土地区的最小埋深要求；②承台底面在水中时，其标高应在最低冰层底面以下≮25cm；③当有强大的流冰、流筏或其它漂流物时，承台底面标高应保证基桩不受直接撞击损伤。8第二节桩和桩基础的类型及构造⑵低桩承台8第二节桩和桩基础的类型及构造

3、按施工方法分类——非挤土桩：干作业法钻（挖）灌注桩、泥浆护壁法灌注桩、套管护壁法灌注桩——部分挤土桩：冲孔灌注桩、挤扩孔灌注桩、预钻孔沉桩、敞口预应力混凝土管桩——挤土桩：沉桩（锤击、静压、振动沉入的预制桩及闭口预应力混凝土管桩等）⑴灌注桩基础①钻孔灌注桩——用钻（冲）孔机械在土中形成桩孔，在孔内放入钢筋骨架，灌注桩身砼而形成i施工设备简单，操作方便，在公路桥涵中已经全面推广；ii对于淤泥以及可能产生流砂或有承压水的地基，宜先做施工工艺试验；iii桩径一般0.8m～

2.5m；桩长一般30～100m。

9第二节桩和桩基础的类型及构造3、按施工方法分类9第二节桩和桩基础的类型及构造

②挖孔灌注桩——依靠人工（或部分机械配合）在地基中挖出桩孔，然后浇筑钢筋混凝土或混凝土而形成；i不受施工设备限制，施工简单；能保证桩的质量；可以扩大桩底而增加桩底支承力；ii一般适用于无地下水或地下水量小的地层，对于可能发生流砂或含厚的软粘土地基，需进行孔壁支撑；iii在地形狭窄、山坡陡峻处可以代替钻孔桩或较深的刚性扩大基础；iv桩径较大，一般﹥1.4m（规范规定≮1.2m）；对于l﹥20m的桩，为保证安全，很少采用挖孔的施工方法。

10第二节桩和桩基础的类型及构造②挖孔灌注桩——依靠第二节桩和桩基础的类型及构造

③沉管灌注桩——采用锤击或振动的方法把带有桩尖的钢套管沉入土层中成孔，在套管内放置钢筋笼，边灌注混凝土边拔套管而形成的灌注桩。i也可将套管打入土中挤土成孔后向套管中灌注混凝土并拔出套管成孔；ii适用于粘性土、砂性土地基；避免了可能产生的流砂、塌孔以及由泥浆护壁带来的排渣问题；iii桩径较小，一般在0.6m以下；桩长一般在20m以内；iv在软粘土中，由于挤压时产生的孔隙水压力易使混凝土桩出现缩颈现象。

11第二节桩和桩基础的类型及构造③沉管灌注桩——采用第二节桩和桩基础的类型及构造

④爆扩桩——就地成孔后，采用炸药爆炸扩大孔底，浇筑混凝土而形成的桩。i提高桩的承载能力；ii适用于持力层较浅，以在粘性土中成型并支承在坚硬密实土层上为最理想的采用条件。12第二节桩和桩基础的类型及构造④爆扩桩——就地成孔第二节桩和桩基础的类型及构造

⑵沉入桩基础——打入桩——振动下沉桩——射水下沉桩——静力压桩①打入桩——通过锤击（或以高压射水辅助）将各种预制的桩打入地基中达到所需的深度；i桩有钢筋混凝土实心桩或管桩、木桩或钢桩等；ii适用于桩径较小（一般D﹤0.6m）；iii适用于地基土质为砂性土、粘性土、有承压水的粉砂、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况。

13第二节桩和桩基础的类型及构造⑵沉入桩基础13第二节桩和桩基础的类型及构造

②振动下沉桩——将大功率的振动打桩机安装在桩（预制的钢筋混凝土桩或钢管桩）顶，利用振动力使桩沉入土中；i适用于可塑性的粘性土和砂土，对于抗剪强度受振动时有较大降低的砂土等地基效果尤为显著；ii可采用射水辅助下沉。14第二节桩和桩基础的类型及构造②振动下沉桩14第二节桩和桩基础的类型及构造

③静力压桩——借助桩架自重及桩架上的压重，通过液压或滑轮组提供的静反力将预制桩压入土中。i适用于较均质的可塑性粘性土地基，对于砂土及其它较坚硬土层，不宜采用；ii无振动、无噪音，能避免锤击时的桩身和桩顶的损伤；

iii分节长度受桩架限制，接头过多会影响压桩效率。15第二节桩和桩基础的类型及构造③静力压桩1第二节桩和桩基础的类型及构造

⑶管柱基础——适用于静水、有潮汐影响以及岩面起伏不平的河床；

①施工方法i将预制的大直径（D=1~5m左右）钢筋混凝土或预应力混凝土管柱用大型的振动沉桩锤沿导向结构将桩垂直振动下沉至基岩，然后在管柱内钻岩成孔，下放钢筋笼，灌注砼，将岩层与管柱牢固连接；ii管柱基础的施工不受季节限制，没有水下作业，但是需要大量的施工机具，如振动沉桩锤、凿岩机、大型的起重设备等，动力要求也比较高，一般在公路桥梁中较少采用；iii每节长度根据施工条件而定，一般采用4m、8m、10m，接头采用法兰盘或螺栓联接，但是需注意接头密实。16第二节桩和桩基础的类型及构造⑶管柱基础16第二节桩和桩基础的类型及构造

②管柱构造——多根桩柱式——单根实体式i多根桩柱式——用水下砼封底，用承台将管柱群联成一刚性整体；ii单根实体式——大直径管柱下沉后，填实而形成。17第二节桩和桩基础的类型及构造17第二节桩和桩基础的类型及构造

4、按受力条件分——端承桩和摩擦桩——竖直桩和斜桩⑴端承桩与摩擦桩①端承桩i桩穿过较松软土层，桩底支承在岩石或硬土层等非压缩性土层时，基本依靠桩底土层抵抗力支承垂直荷载；

②摩擦桩i桩穿过并支承在各种压缩性土层中，依靠桩侧摩阻力和桩底土层抵抗力支承竖向荷载；ii端承桩与摩擦桩在设计计算时采用的方法和有关参数不一样。18第二节桩和桩基础的类型及构造4、按受力条件分18第二节桩和桩基础的类型及构造

⑵竖直桩和斜桩①按桩轴方向可分为竖直桩、单向斜桩和多向斜桩；②桩基是否需斜桩，确定怎样的斜度，应视荷载的具体情况和施工设备条件而定，一般当水平力和外力矩不大、桩的自由长度不长、桩身刚度较大时，桩基均采用竖直桩；③在拱桥墩台桩基设计时，有时需设斜桩以承受上部结构的水平推力，减少桩身M、Q和整个基础的侧向位移；④桩轴线与竖直线所成的倾斜角的正切不宜小于1/8，否则作用不大。19第二节桩和桩基础的类型及构造⑵竖直桩和斜桩19第二节桩和桩基础的类型及构造二、桩与桩基础的构造1、各种基桩的构造⑴就地灌注钢筋混凝土桩——钻（挖）孔灌注桩①桩身一般是实心断面，砼等级不得低于C25；②钻孔桩设计直径一般80~250cm；挖孔桩直径和边长一般≮120cm。③端承桩根据桩底受力情况如需嵌入岩层时，嵌入深度应满足N和M的要求，同时不得小于0.5m。

20第二节桩和桩基础的类型及构造二、桩与桩基础的构造20第二节桩和桩基础的类型及构造

④钢筋布置——应按照内力和抗裂性的要求布设——长摩擦桩：根据桩身M分布情况分段配筋——短摩擦桩和端承桩：可按Mmax通长均匀布筋i当按内力计算桩身不需配筋时，应在桩顶3~5m设构造钢筋；ii主筋不宜过细过少，D≮16mm，每根桩不少于8根，同时净距宜为8~35cm，以保证灌注的砼能顺畅地从钢筋骨架中溢出，如配筋较大时，也将钢筋成束布置，每束不宜多于3根；iii箍筋D≮8mm，中距200mm~300mm；对于直径较大的桩或较长的骨架，一般沿骨架每隔200~250cm设置直径16~32mm的加劲箍一道；iv钢筋保护层厚度≮6cm；v钻孔灌注桩常用的含筋率是0.2~0.6%，较一般预制钢筋混凝土实心桩、管桩与管柱均低。21第二节桩和桩基础的类型及构造④钢筋布置——应按照第二节桩和桩基础的类型及构造22第二节桩和桩基础的类型及构造22第二节桩和桩基础的类型及构造23第二节桩和桩基础的类型及构造23第二节桩和桩基础的类型及构造

⑵钢筋混凝土预制桩——沉入桩①桩的类型——实心圆桩、方桩（少数是矩形桩）、空心管桩、管柱②沉入桩和管柱的砼等级≮C25，管桩、管柱内填心砼≮C15；③预制桩的构造特点i钢筋混凝土管桩：直径D=40~80cm，管壁最小厚度≮8cm；ii钢筋混凝土管柱：直径D≮150cm，管壁厚度宜为8~14cm；iii方桩：桩长l<10m时，0.3m×0.3m。24第二节桩和桩基础的类型及构造⑵钢筋混凝土预制桩2第二节桩和桩基础的类型及构造

④预制桩配筋——按制造、运输、施工及使用阶段的内力要求配筋i方桩

a、主筋D=20~25mm，箍筋直径6~8mm，间距0.10~0.20m（两端处一般减少0.05m）；

b、为了保证承受直接的锤击，桩顶处应设钢筋网加强；ii管柱

a、主筋截面积不宜小于管壁混凝土截面积的1.8%，布筋按周长均匀布置，当管壁较厚时，采用双层主筋；

b、管壁主筋宜采用螺纹钢筋，其直径不宜大于20mm；

c、箍筋直径≮8mm，其配置密度是以保证管壁不出现纵向裂缝为准；

d、当入土深度>25m时，采用预应力混凝土管柱。

25第二节桩和桩基础的类型及构造④预制桩配筋25第二节桩和桩基础的类型及构造

⑤沉入桩的连接i预制钢筋混凝土桩、管柱的分节长度应根据施工条件决定，并尽量减少接头数量；ii沉入桩的连接一般采用法兰盘接头，接头强度不应低于桩身、管节强度，并应具有一定的刚度，以减少振动的能量损失，在沉桩和使用过程中接头不得松动和开裂，法兰盘不得突出管壁以外。⑶木桩——在盛产木材地区修筑或抢修桥梁以及建造施工便桥时，常采用木桩。

26第二节桩和桩基础的类型及构造⑤沉入桩的连接26第二节桩和桩基础的类型及构造

2、桩的布置和间距⑴布置形式①单排式——中小桥梁②多排式——大桥或水平推动较大时⑵间距①摩擦桩中距i打入桩在桩尖处的中距≮3D（桩径或边长），对于软土地基宜适当增大；ii振动下沉桩的中距≮4D；iii钻孔桩中距≮2.5成孔直径；iv管柱中距可用管柱外径的2.5~3.0倍；v如设有斜桩，则在承台底面中距不小于1.5D。

27第二节桩和桩基础的类型及构造2、桩的布置和间距2第二节桩和桩基础的类型及构造

②端承桩中距i支承在基岩上的沉桩中距≮2.5D；ii支承或嵌固在基岩中的钻孔桩中距≮2.0倍实际桩径；iii嵌入基岩的管柱中距≮2.0倍外径；

③钻（挖）孔扩底灌注桩中距不应小于1.5倍扩底直径或扩底直径加1.0米，取较大者。

④边桩外侧到承台边缘的距离iD≤1m时，≮0.5D且≮25cm；iiD﹥1m时，≮0.3D且≮50cm；

28第二节桩和桩基础的类型及构造②端承桩中距28第二节桩和桩基础的类型及构造注意：i挖孔桩的中距，参照钻孔桩；ii钻孔桩成孔直径：旋转钻按钻头直径增大3~5cm；冲击钻按钻头直径增大5~10cm；冲抓钻按钻头直径增大10~20cm；iii桩的最大中心距≯5~6D；iv端承桩在桩尖处不发生压应力重叠现象，在施工许可的条件下，中距可比摩擦桩适当减小；v盖梁的设计方法不同于承台，它是以连续梁为简图来进行设计的，故不受到这方面的限制；vi摩擦桩的入土深度不得小于4m，如有冲刷时，桩入土深度应自一般冲刷线算起。

29第二节桩和桩基础的类型及构造注意：29第二节桩和桩基础的类型及构造

3、承台的构造、桩与承台的连接⑴承台和横系梁的构造①承台平面尺寸和形状——根据墩台身底面尺寸和形状以及基桩的平面布置而定，一般采用矩形和圆端形；②承台的构造i厚度≮1.5m，砼等级≮C25，对于盖梁式承台可根据计算确定，厚度亦不受限制；

——高桩承台：厚度一般为1.5~2.5m，≮C20；——低桩承台：厚度一般为1.0~2.0m，≮C15。

30第二节桩和桩基础的类型及构造3、承台的构造、桩与第二节桩和桩基础的类型及构造

③承台的配筋——在桩身砼顶端平面内须设一层钢筋网，按每一方向在1m宽度内钢筋量12~15cm2，D=14~18mm；——当桩顶主筋伸入承台连接时，钢筋须通过桩顶不得截断；——当桩顶直接埋入承台连接，桩顶作用在承台的压力超过[б]时，应在桩顶面上增设1~2层钢筋网。④横系梁——当用横系梁加强桩柱之间的整体性时，其高度取为0.8~1.0倍桩柱直径，宽度可取为0.6~1.0倍的桩柱直径；砼≮C25；配筋可按横截面的0.1%布置。

31第二节桩和桩基础的类型及构造③承台的配筋31第二节桩和桩基础的类型及构造

⑵桩与承台的连接①破桩头的连接方法i当桩顶主筋伸入承台连接时，桩身嵌入承台内的深度采用10cm；对于盖梁，桩身可不嵌入；ii伸入承台的主筋做成喇叭形，约与竖直线成15°角（盖梁可不受此限），其长度应符合规范的锚固长度：光圆钢筋≮30d（设弯钩）；螺纹钢筋≮35d（不设弯钩）；同时均不应小于60mm；iii承台或盖梁内主筋应设箍筋或螺旋筋，其直径同桩身，间距10~20cm。

32第二节桩和桩基础的类型及构造⑵桩与承台的连接32第二节桩和桩基础的类型及构造

②不破桩头的连接方法i适用于不受拉力的桩；ii埋入长度：当D﹤0.6m时，≮2D；当D=0.6~1.2m时，≮1.2m；当D﹥1.2m时，≮D；③管柱——应将管壁中的螺纹主筋伸入承台长度≮50d（不设弯钩）；承受拉力的管柱，其与承台的连接和主筋的伸入长度应符合受力要求。④木桩——桩顶嵌入承台内深度≮50cm；承受拉力的木桩，桩顶伸入承台的深度≮3D，并采取锚固措施，如将其顶部做成倒圆锥形，其四周砼应采用螺旋钢筋加固等。

33第二节桩和桩基础的类型及构造②不破桩头的连接方法第三节桩基础的施工一、钻孔灌注桩的施工施工流程工艺试验→基桩放样→场地准备→护筒埋设→桩机就位→泥浆制备→钻孔成孔→清孔→吊装钢筋笼→灌注水下混凝土→凿除桩头→无损检测→质量评定34第三节桩基础的施工一、钻孔灌注桩的施工34第三节桩基础的施工

㈠钻孔准备1、工艺试验——如设计要求或施工工艺需要时，应在现场作试桩，以核对地基和水文地质情况，鉴定桩的承载力，并根据地层情况、施工条件决定适当的施工方法。2、基桩放样——根据已定出的墩台纵横中心线，定出基桩轴线和各基桩桩位，并设置好固定桩志和护桩，以便施工时随时校核。

35第三节桩基础的施工㈠钻孔准备35

第三节桩基础的施工

3、场地准备⑴当场地为旱地，应清除杂物，换挖软土，整平夯实；⑵场地是陡坡时，可用枕木、型钢等搭设工作平台，平台需牢固稳定；⑶场地是浅水时，宜采用筑岛法施工；⑷场地为深水或淤泥层较厚时，可搭设工作平台，平台需牢固稳定，能承受工作时的所有静动荷载，并保证施工机械能安全进出；⑸如水流平稳，水位升降缓慢，全部工序可在船舶或浮箱上进行，但须锚固稳定，以保证桩位准确；⑹在流速较大时，可在钢板桩围堰内搭设钻孔平台，或其它方法。

36第三节桩基础的施工3、场地准备36第三节桩基础的施工

4、护筒埋置⑴护筒作用——固定桩位、钻孔导向；——保护孔口，防止孔口土层坍塌；——隔离孔内外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位，以稳固孔壁；⑵护筒要求坚实牢固、耐用、不漏水、不变形，装卸方便，能重复使用；

37第三节桩基础的施工4、护筒埋置37第三节桩基础的施工

⑶护筒入土深度较深时，宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法沉入；在旱地上施工时，可先挖一个基坑再埋入护筒；

上埋式下埋式下沉埋设38第三节桩基础的施工⑶护筒入土深度较深时，第三节桩基础的施工

⑷护筒内径①当护筒长度为2～6m范围时，——正反循环回旋钻，宜大20～30cm；——正反循环潜水电钻和冲抓、冲击钻，宜大30～40cm；②深水处的护筒内径至少应比桩径大40cm。⑸护筒顶端高度①采用反循环回旋方法钻孔时，护筒顶端应高出地下水位2.0m以上；②采用正循环回旋方法钻孔时，护筒顶端泥浆溢出口底边，宜高出地下水位1.0～2.0m以上；③当护筒处于旱地时，还应高出地面0.3m；④当孔内有承压水时，应高于稳定后的承压水位2.0m以上；⑤处于潮水影响地区时，应高于最高水位1.5～2.0m以上，并须采取稳定护筒内水头的措施。

39第三节桩基础的施工⑷护筒内径39第三节桩基础的施工

⑹护筒底端埋置深度①旱地或浅水时，对于粘性土，≮1.0～1.5m；对于砂性土，应将护筒周围0.5～1.0m范围内挖除，夯填粘性土至护筒底0.5m；②冰冻地区应埋入冻层以下0.5m；③深水及河床淤泥、软土较厚时，应尽可能深入到不透水层粘性土内1～1.5m；④河床为软土、淤泥、砂土时，护筒底埋深应经过仔细研究决定，但≮3m；⑤有冲刷影响的河床，应埋入局部冲刷线以下≮1.0～1.5m；⑺护筒接头处要求内部无突出物，能耐拉、压、不漏水；

⑻护筒平面位置偏差≯5cm，倾斜度偏差≯1%。

40第三节桩基础的施工⑹护筒底端埋置深度40第三节桩基础的施工

5、制备泥浆⑴泥浆在钻孔中的作用①在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔；②泥浆向孔外土层渗漏，在钻进过程中，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时，在胶泥形成后能将孔内外水流切断，稳定孔内水位；③泥浆重度较大，具有夹带钻渣作用，利用钻渣的排出。41第三节桩基础的施工5、制备泥浆41第三节桩基础的施工

⑵泥浆的组成——由水、粘土、添加剂组成⑶调制泥浆时，应先将粘土加水浸透，然后以搅拌机或人工拌制；冲击钻孔时，可在钻孔内直接投放粘土，以钻锥冲击成泥浆。⑷采用正反循环回旋钻孔时，为回收泥浆原料和减少环境污染，均应设置泥浆循环净化系统。⑸钻进的过程中，可以边钻边试验，鉴定泥浆指标（主要是粘度、含砂率、重度）。

42第三节桩基础的施工⑵泥浆的组成42第三节桩基础的施工

6、安装钻机及钻架⑴钻架——钻孔、吊放钢筋笼、灌注水下砼的支架①定型旋转钻机和冲击钻机都附加定型钻架；②也可采用一些简易的自制的钻架：四脚架、三脚架或人字扒杆。⑵钻机⑶在钻孔时，必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷，底座用枕木垫实、塞紧，顶端缆风绳固定平稳，并在钻进过程中经常检查。

43第三节桩基础的施工6、安装钻机及钻架43第三节桩基础的施工

㈡钻孔成孔1、钻孔方法和钻具⑴旋转钻进成孔——利用钻具的旋转切削土体（可加自制刀刃）钻进，并在钻进的同时采用循环泥浆的方法护壁排渣，钻进成孔；——按泥浆循环系统分为正循环和反循环。44第三节桩基础的施工㈡钻孔成孔44第三节桩基础的施工

①正循环i施工工艺——正循环在钻进的同时，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷入孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔（溢浆口）排出至沉淀池，钻渣在沉淀池沉淀，而泥浆仍进入泥浆池循环使用。

45第三节桩基础的施工①正循环45第三节桩基础的施工

——正循环钻头有鱼尾锥、圆柱形钻头、刺猬形钻头等；——正循环钻孔时，应按钻孔直径、深度、钻杆直径和地层情况等因素计算选择泥浆泵的泵量、泵压和钻头型式；——正循环的钻杆截面强度须适应多种因素产生的弯曲和扭转应力，对大直径深孔的钻杆宜进行应力验算。

46第三节桩基础的施工——正循环钻头有鱼尾锥、圆柱形第三节桩基础的施工第三节桩基础的施工

ii适用条件——粘性土，砂性土，砾卵石最大粒径﹤2cm、含量少于20%的碎石类土，软岩等iii适用桩径、桩长——孔径80～

200cm——孔深30～100miv泥浆作用——浮悬钻渣——护壁47第三节桩基础的施工第三节桩基础的施工ii适用第三节桩基础的施工

②反循环i施工工艺——反循环与正循环相反，将泥浆用泥浆泵送至钻孔内，然后从钻头处钻杆下口吸进，通过钻杆中心排出至沉淀池，泥浆沉淀后再循环使用。48第三节桩基础的施工②反循环48第三节桩基础的施工

——反循环钻机的钻进及排渣效率高，但在接长钻杆时，装卸较麻烦，易堵塞管路，总体而言，较正循环钻机要好；——常用的反循环钻头：三翼空心钻——反循环回旋钻钻杆内径宜大于127mm，吸泥泵所需泵量可按水流（泥浆）在钻杆孔内上升流速达到4m/s时计算选择；——采用气举法排渣时，压缩空气的压力与钻孔深度有关，需要的排气量与每小时净出土量、钻杆的直径等因素有关，宜计算决定。

49第三节桩基础的施工——反循环钻机的钻进及排渣效率第三节桩基础的施工

ii适用条件——适用于粘性土，砂土，砾卵石最大粒径﹤钻杆内径的2/3、含量﹤20%的碎石类土，软岩等iii适用桩径、桩长——孔径80～250cm——﹤40m（泵吸）﹤100m（气举）iv泥浆作用——护壁50第三节桩基础的施工ii适用条件50第三节桩基础的施工

③潜水电钻i适用条件正循环——淤泥，粘性土，砂土，砾卵石最大粒径﹤10cm、含量﹤20%的碎石类土

D=60～150cm

l﹤50m反循环——适用土质同反循环回旋钻机

D=60～150cm

l≤40m（泵吸）

l﹤100m（气举）ii特点——轻便、高速；——钻孔时钻头旋转刀刃切土，并在端部喷出高速水流冲刷土体，以水力排渣。

51第三节桩基础的施工③潜水电钻51第三节桩基础的施工

⑵冲击钻进成孔——利用钻锥（G=10～35kN）不断地提锥、落锥，反复冲击孔底土层，把土层中泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，钻渣悬浮于泥浆中，利用掏渣筒取出，重复上述过程直至钻进成孔至设计桩底标高（+30～50cm）。

52第三节桩基础的施工⑵冲击钻进成孔52第三节桩基础的施工

①主要机具有定型的冲击式钻机（包括钻架、动力、起重装置）、冲击钻头、转向装置、掏渣筒等；i冲击钻锥是由整体铸钢做成的实体钻锥，钻刃为十字形，采用高强度耐磨钢材做成；冲击时钻头应有足够的重量、适当的冲程和冲击频率，以使它有足够的能量将岩块打碎；ii转向装置（每冲击一次旋转一个角度，即在锥头和钢丝绳连接处装有转向装置，常用合金套或转向环）使钻孔成圆形，以保证冲锥的转动，也避免钢丝绳打结；iii掏渣筒是用以掏取孔内钻渣的工具，大锅锥也有类似功能。

53第三节桩基础的施工①主要机具有定型的冲击式钻机（第三节桩基础的施工

②适用条件——各类土层，特别是在含漂卵石、大块石的土层及岩层③适用桩径、桩长——孔径80～200cm——孔深≯50m④泥浆作用——浮悬钻渣——护壁54第三节桩基础的施工②适用条件54第三节桩基础的施工

⑶冲抓钻进成孔——用兼有冲击和抓土作用的抓土瓣，通过钻架，由带离合器的卷扬机操纵，靠冲锥自重（G=10～20kN）冲下，使抓土瓣锥尖张开插入土层，然后由卷扬机提升锥头收拢抓土瓣将土抓起，弃土后继续冲抓钻进成孔。①钻锥常采用四瓣或六瓣冲抓锥。

55第三节桩基础的施工⑶冲抓钻进成孔55第三节桩基础的施工

②适用条件——淤泥、粘性土、砂土、砾石、卵石等

③适用桩径、桩长——D=60～150cm——l=20～40m④泥浆作用——护壁*全护筒冲抓：适用于各类土层；D=80～200cm，l=30～40m；不需泥浆；56第三节桩基础的施工②适用条件56第三节桩基础的施工

⑷钻孔成孔过程注意事项①在钻孔过程中，始终要保持孔内外既定的水位差和泥浆浓度，以起护壁固壁作用，防止坍孔，若发现漏水（浆）现象，应找出原因及时处理；——如是护筒本身漏水或因埋置太浅而发生漏水，应堵塞漏洞，用粘土在周围夯实加固，或重埋护筒；——如因孔壁土质太松，泥浆加固孔壁作用较差，应在孔内重新回填粘土，待沉淀后再钻进，加强泥浆固壁。②在钻孔过程中，应根据土质等情况控制钻进速度，调整泥浆稠度，以防坍孔及钻孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发生；

57第三节桩基础的施工⑷钻孔成孔过程注意事项57第三节桩基础的施工

③钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻以防坍孔，若坍孔严重应回填重钻；④钻孔过程应加强对桩位、成孔情况的检孔工作，要使桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质符合规范要求；⑤用冲抓或冲击钻孔时，为防止邻近孔壁被振动坍塌和影响邻近已灌注砼的凝固，应待邻孔砼灌注完毕达到一定强度后，方可开钻；⑥因故中途停钻时，孔口应加护盖，严禁潜水钻机和钻锥留在孔内以防埋钻；⑦无论采用何种方法钻孔，要求开孔必须正确，具有导向装置的钻机开钻时，应慢钻推进，待导向部位全部钻进土层后，方可全速钻进。

58第三节桩基础的施工③钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻第三节桩基础的施工

㈢清孔及吊装钢筋笼骨架1、清孔⑴清孔目的——除去孔底沉淀的钻渣和泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土的质量，保证桩的承载力。⑵清孔方法——根据设计要求、钻孔方法、机具设备条件和土层情况而定

59第三节桩基础的施工㈢清孔及吊装钢筋笼骨架59第三节桩基础的施工

①抽浆清孔——适用于各种方法钻孔的端承桩和摩擦桩，清孔较彻底；i一般采用反循环钻机、空气吸泥机、水力吸泥机或真空吸泥泵等进行；ii风管将压缩空气输进排泥管，使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物，在水柱压力下，沿排泥管向外排出泥浆和孔底沉淀，同时向孔内注水，保证水位不变，直至喷出清水或沉渣厚度达到设计要求。

60第三节桩基础的施工①抽浆清孔60第三节桩基础的施工

②掏渣清孔——适用于机动推钻、冲抓、冲击钻孔的各类土层摩擦桩的初步清孔；i用掏渣筒或大锅锥或冲抓锥清掏孔底粗钻渣；ii掏渣前可先投1-2袋水泥，再以钻锥冲击数次，使孔内泥浆、钻渣、水泥形成混合物，然后用掏渣工具掏渣，当要求清孔质量较高时，可使用高压水管插入孔底射水，使泥浆相对密度逐渐降低。

61第三节桩基础的施工②掏渣清孔61第三节桩基础的施工

③换浆清孔——适用于正反循环回旋钻机的摩擦桩；——钻孔完成后，不停钻，不进尺，继续循环换浆清渣，直至泥浆达到要求。④喷射清孔法——宜配合其他清孔方法使用；——一般在灌注砼前对孔底进行高压射水数分钟，使剩余少量沉淀物漂浮后，立即灌注。62第三节桩基础的施工③换浆清孔62第三节桩基础的施工

⑶清孔时的注意事项①不论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔；②端承桩应以抽浆清孔，清孔后，将取样盒（即开口铁盒）吊到孔底，待灌注水下砼前取出检查在盒内的沉淀渣土，渣土厚度应符合要求；③用换浆或掏渣法清孔后，孔口、孔中部及孔底提出泥浆的平均值应符合质量要求，同时须保证灌注前，沉淀厚度不大于有关规定；④不得用加深孔底深度的方法代替清孔，以防止持力层原状土的扰动，易引起结构物的不均匀沉降。63第三节桩基础的施工⑶清孔时的注意事项63第三节桩基础的施工

2、吊装钢筋笼骨架⑴钢筋骨架——按设计要求预先焊成钢筋骨架，可整体也可分段就位吊入钻孔；⑵吊放前应检查孔底深度是否符合设计要求，孔壁有无防碍骨架吊放和正确就位的情况；⑶吊放一般利用钻架进行，也可另立扒杆；⑷保证保护层厚度；⑸骨架达到设计标高后，应将骨架牢固固定位于孔口，立即灌注水下砼。64第三节桩基础的施工2、吊装钢筋笼骨架64第三节桩基础的施工

㈣灌注水下砼——直升导管法1、有关设备⑴导管①可用钢管制成，内径25～35cm；②使用前进行必要的水密、承压和接头抗拉试验。⑵储料槽和漏斗①当桩顶低于井孔水位时，漏斗底口高出水面≮4～6m；②当桩顶高于井孔水位时，漏斗底口高出桩顶≮4～6m；③同时必须保证有关计算的高度，使有足够的能量排出泥浆。⑶隔水栓——杜绝砼和导管内的水接触常用D较导管小2～3cm的木球、砼球或砂袋；现在也有在漏斗与导管接头处设置活门或铁抽板等。65第三节桩基础的施工㈣灌注水下砼——直升导管法65第三节桩基础的施工

2、灌注方法⑴灌注工艺将导管居中插入到离孔底30～40cm，导管上口接漏斗，在接口处设置隔水栓，在漏斗中存备有足够的砼数量后，放开隔水栓，存备的砼连同隔水栓向孔底猛落，这时孔口水位外溢，说明砼已灌入孔内，若落下的混凝土数量将导管内的水全部排出，并使导管下口埋入孔内混凝土1～1.5m深，以保证钻孔内的水不可能重新流回导管；如此循环，不断提升和拆除导管，直至砼灌注完毕。66第三节桩基础的施工2、灌注方法66第三节桩基础的施工

⑵首批灌注的砼的数量应能满足导管初始埋入深度≥1.0m和填充导管底部空隙的需要，则：Hc——导管初次埋深加开始时导管离孔底的间距；h1——孔内砼高度达到Hc时，导管内砼柱与导管外水压平衡所需的高度，即：Hw——孔内水面到砼水柱高；

γw、γc——孔内水或泥浆、砼容重；d、D——导管、桩孔直径。67第三节桩基础的施工⑵首批灌注的砼的数量67第三节桩基础的施工

3、水下砼的配制⑴砼的配合比按设计强度的砼等级提高20%进行设计；⑵砼应有必要的流动性，以坍落度表示，宜在180～220mm范围内；⑶每m3砼的水泥用量≮400kg，水灰比0.5～0.6，并适当提高含砂率（40～50%），使具有较好的和易性，骨料尽可能用卵石，适宜粒径5～31.5mm，最大粒径≯40mm；⑷可采用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥或硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥的初凝时间不应早于2.5小时。68第三节桩基础的施工3、水下砼的配制68第三节桩基础的施工

4、灌注水下砼注意事项⑴砼拌和必须均匀，要求砼具有良好的和易性，灌注时具有足够的流动性；⑵灌注砼必须连续作业，避免任何原因的中断灌注，孔内砼上升到接近钢筋笼底面处时应防止钢筋笼骨架被砼顶起；⑶在灌注过程中，要随时测量和记录孔内砼的灌注标高和导管入孔长度，以控制和保证导管埋入孔内砼有适当的深度；⑷灌注的桩顶标高比设计值预加一定的高度，此范围内的浮浆和砼应凿除，以确保桩顶砼的质量，预加高度一般是0.5m；⑸首批灌注的砼的初凝时间不得早于灌注桩全部砼灌注完成的时间，当砼数量较大，灌注的时间较长时，可通过试验在首批砼中加入缓凝剂，以延迟其凝结时间。69第三节桩基础的施工4、灌注水下砼注意事项69第三节桩基础的施工

㈤无损检测——一般采用小应变动测70第三节桩基础的施工㈤无损检测70第三节桩基础的施工二、挖孔灌注桩的施工——适用于无水或少水的较密实的各类土层，一般D≮1.4m，l≯20m；——每一桩孔的开挖、提升出土、排水、支撑、立模板、吊装钢筋笼、灌注砼等作业均应先准备好，紧密配合。71第三节桩基础的施工二、挖孔灌注桩的施工71第三节桩基础的施工

㈠开挖桩孔1、一般采用人工挖孔，也可以采用机械配合或爆破施工；⑴开挖应清除现场四周及山坡上的悬石、浮土等，排除一切不安全的因素；⑵作好孔口四周的临时围护和排水措施，孔口应防止土石掉入孔内，同时应搭设雨棚等；2、要随时检查桩孔尺寸和平面位置；3、注意安全⑴l﹥10m时，应经常检查孔内CO2浓度（﹥0.3%时增加通风措施）；⑵下孔人员：安全帽、安全绳，并注意提取土渣的机具。72第三节桩基础的施工㈠开挖桩孔72第三节桩基础的施工

㈡护壁、支撑——根据地质、水文条件、材料来源等情况确定1、灌注砼护壁——基坑较深，土质较差，出水量较大或又有流砂情况时；——厚度15～20cm，等级C15～C20，必要时配置少量的钢筋；2、框架式支撑——土质较松散，渗水量不大；——可在框架后面铺架木板作支撑，木框架或木框架与木板之间应用扒钉钉牢，木板后面用土塞紧；73第三节桩基础的施工㈡护壁、支撑73第三节桩基础的施工

㈢排水1、渗水量不大，采用人工排水（手摇木绞车或小卷扬机配合提升）；2、渗水量较大，可采用高扬程抽水机或将抽水机吊入孔内抽水；3、如同一墩台有几个桩孔同时施工，可以安排超前开挖，使地下水集中在一孔排除。74第三节桩基础的施工㈢排水74第三节桩基础的施工

㈣吊装钢筋笼及灌注桩身砼1、挖孔到设计标高后，应检查和处理孔底、孔壁；2、清除孔壁及孔底浮土，孔底必须平整，符合设计条件，以保证桩身砼与孔壁孔底密贴，受力均匀；3、吊装钢筋笼及灌注水下混凝土可参考钻孔灌注桩。75第三节桩基础的施工㈣吊装钢筋笼及灌注桩身砼75第三节桩基础的施工三、沉管灌注桩施工——采用锤击打桩沉管或振动打桩沉管1、施工流程图76第三节桩基础的施工三、沉管灌注桩施工76第三节桩基础的施工

2、注意事项⑴沉管位置正确，防止偏斜或倾斜；⑵拔管时，应先振后拔，满振慢拔，边振边拔；

⑶软土中施工时，应间隔跳打，并控制桩距；⑷“复打”77第三节桩基础的施工2、注意事项77第三节桩基础的施工三、打入桩的施工——打入桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入土中，因此直径不宜太大（D﹤0.6m），桩长不宜太长（l﹤40m），否则，打桩设备要求较高或打桩效率较低。——基桩一般采用预制的钢筋混凝土桩或预应力混凝土桩。78第三节桩基础的施工三、打入桩的施工78第三节桩基础的施工

㈠桩锤1、坠锤⑴由铸铁或其它材料做成的锥形或柱形重块G=2～20kN；⑵通过钢丝绳利用吊钩由人力或卷扬机沿桩架导杆提升1～2m，然后自由下落，锤击桩顶；⑶效率低，每分钟仅能打数下，但设备简单；⑷适用小型工程中打木桩或小直径的钢筋混凝土桩。79第三节桩基础的施工㈠桩锤79第三节桩基础的施工第三节桩基础的施工

2、单双动汽锤⑴单动汽锤利用蒸汽或压缩空气将桩锤沿桩架顶起提升，下落则靠锤自由落下锤击桩顶；双动汽锤也是利用蒸汽或压缩空气将桩锤（冲击部分）在双动汽锤的外壳即汽缸（固定在桩头上）内上下运动，锤击桩顶。

80第三节桩基础的施工第三节桩基础的施工2、单双第三节桩基础的施工

⑵单动汽锤——重力10～100kN；——每分钟冲击20～40次，冲程为1.5m左右；——适用于打钢桩和钢筋混凝土桩等各种桩。⑶双动汽锤——重力3～10kN；——每分钟冲击100～300次；冲程数百毫米；打桩效率高，但一次冲击的功能较小；——适用于打较轻的钢筋混凝土桩、钢板桩等各类桩，它可以用于拔桩。81第三节桩基础的施工⑵单动汽锤81第三节桩基础的施工

3、柴油锤⑴原理同柴油机，利用柴油在汽缸中压缩发热点燃爆炸将气缸沿导向杆顶起，下落时锤击桩顶；⑵锤型大、小均有（G=20～72kN）；每分钟冲击50～60次；冲程为1.8～2.3m；效率也较高；⑶一般适用于打钢桩和钢筋混凝土桩等各种桩。82第三节桩基础的施工3、柴油锤82第三节桩基础的施工

4、桩锤选择——根据地层情况、桩的类型、桩的重力、桩的设计承载力及设备条件等⑴一般采用重锤轻打；⑵锤与桩重的比值一般不宜小于表3-2的参考值。

83第三节桩基础的施工4、桩锤选择83第三节桩基础的施工

㈡桩架1、作用——装吊桩锤、插桩、打桩、控制桩锤的上下方向；2、结构上必须有足够强度、刚度和稳定性，保证桩架在打桩过程的动力作用下，不会发生移动和变位，高度应保证桩吊立就位时需要及锤击的必要冲程；3、桩架形式⑴木桩架——适用于坠锤、小型的单动汽锤；⑵钢桩架——柴油锤本身带有钢制桩架，由型钢装成；也可自制；⑶万能打桩架——能打斜桩，但本身笨重；4、水中的墩台基础，应先打好水中支架桩，上面搭设打桩工作平台，也可在船上打桩架施工。84第三节桩基础的施工㈡桩架84第三节桩基础的施工

㈢桩的吊运1、应在桩内预埋D=20～25mm的钢筋吊环，或以油漆在桩身标明；2、在由预制场地吊运到桩架内或在起吊运输、堆放时，均应按设计计算的吊点位置起吊，否则，可能引起桩身砼的开裂；3、预制钢筋混凝土桩配筋必须综合考虑起吊、运输、堆放、打桩等施工阶段以及使用阶段的受力特点；85第三节桩基础的施工㈢桩的吊运85第三节桩基础的施工

4、吊点设置的原则——根据吊点处产生的负弯矩与吊点之间由于桩自重产生的正弯矩相等来确定吊点位置86第三节桩基础的施工4、吊点设置的原则86第三节桩基础的施工

㈣打桩过程的注意事项1、打桩的顺序应从一端向另一端打，当基础平面尺寸较大时，也可由中间向两端进行；以避免或减轻打桩时由于土体的挤压，使后打桩打入困难，或使先打桩发生移动；2、打桩前应检查锤的上下活动与桩的中心线是否一致，锤的中心线与桩的中心线是否一致，桩位是否正确，桩的垂直度或倾斜度是否符合设计要求，打桩架是否牢固，稳定，桩顶应采用桩帽以免打裂；3、桩开始打入时，应轻击慢打，每次的锤击能量不宜太大，随着桩的打入，逐渐增大锤击的冲击能量；

87第三节桩基础的施工㈣打桩过程的注意事项87第三节桩基础的施工

4、在打桩过程中，随着桩入土深度的增加，每次锤击的贯入度将随之减小，它在一定程度上反映出桩的承载能力，因此在打桩时应作好贯入度的记录，作为桩是否达到设计要求的一个参考数据；⑴对于特大桥梁和地质复杂的大中桥，打桩过程开始前应进行试桩和静载试验，以确定基桩的入土深度及贯入度，保证桩基具有足够的承载力；88第三节桩基础的施工4、在打桩过程中，随着桩入土深第三节桩基础的施工

⑵锤击打入桩的停锤控制标准①设计桩尖标高处为硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时i根据贯入度的变化，并对照地质资料，确认桩尖已入该土层，贯入度达到控制贯入度时即可停锤；ii当贯入度已达到控制贯入度，而桩尖标高未达到设计标高时，应继续锤击10cm左右，如无异常变化，即可停锤，若桩尖标高比设计规定标高高得多时，应报有关部门研究决定；

89第三节桩基础的施工⑵锤击打入桩的停锤控制标准89第三节桩基础的施工

②设计桩尖标高处为一般粘性土、或其它较松软土层时i应以标高控制，贯入度作为校核；ii当桩尖已达到设计标高