建筑施工技术与机械第三节

第二章桩基础工程第一节概述1、桩基础是用承台或梁将沉入土中的桩联系起来，以承受上部结构的一种常用的基础形式。桩基：桩与链接桩顶的承台共同组成深基础，简称桩基j

当天然地基土质不良，不能满足建筑物对地基变形和强度方面的要求时，常常采用桩基础将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土(岩)层上，以保证建筑物的稳定和减少其沉降量。

同时，当软弱土层较厚时，采用桩基础施工，可省去大量的土方开挖、支撑、排(降)水设施，一般均能获得良好的经济效果。因此，桩基础在建筑工程中应用广泛。起护壁作用：围护桩、支护桩、护壁桩、挡土桩1按桩的传力和作用性质:桩可分为端承桩和摩擦桩两种。1）：端承桩是穿过上部软弱土层而达到下部持力层(岩石、砾石层、砂层或坚硬土层)上的桩，上部结构荷载主要是由桩尖阻力来平衡。

2）：摩擦桩是把建筑物的荷载传布在桩四周土中及桩尖下土中的桩，其大部分荷载靠桩四周表面与土的摩擦力来支承。(a)端承桩

(b)摩擦桩桩的分类1－桩；2－承台；3－上部结构；4－软弱土层；5－硬土层

2按桩身的材料来分有木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩和钢桩等。3按桩的截面形状分为：实心桩和空腹桩。

4按桩的施工方式可分为预制桩和灌注桩两大类

1）：预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩，然后用沉桩设备将桩沉入(打、压、振)土中j。钢筋混凝土预制桩(含预应力钢筋混凝土桩)施工速度快，适用于穿透中间层较软弱或夹有不厚的砂层、持力层埋置深度及变化不大、地下水位高、对噪声及挤土影响无严格限制的地区.

2）：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或钢筋混凝土而成j。灌注桩适用于严格限制噪声、振动、挤土影响、持力层起伏较大的地区。第二节预制桩施工一：钢筋混凝土预制桩

1:钢筋混凝土预制桩(简称预制桩)是运用比较多的一种桩型，具有制作方便、质量可靠、材料强度高、耐腐蚀性强、承载力高、价格低等特点，但桩在施工时，对土的挤密压紧作用较严重，穿过厚沙层或硬土层较困难，桩截面有限且截桩困难。

2:预制桩常用的截面形式有混凝土方形实心截面、圆柱体空心截面以及预应力混凝土管形截面。预制混凝土实心桩大多做成方形截面，边长通常为200～500mm。单根桩的最大长度根据打桩架的高度而定，一般在27m以内。如需打30m以上的桩，或者受运输条件所限，则将桩分为几段，在打桩过程中逐段接长。较短的桩多在预制厂生产，较长的桩一般在现场附近或打桩现场就地预制。

钢筋混凝土方桩1－主筋；2－钢箍；3－钢筋网

3:桩的预制预制桩在制作时，桩内应设纵向钢筋或预应力筋(或丝)和横向钢筋(或箍)，以便承受桩在运输、起吊和下沉时产生的弯曲应力和冲击力。现场预制桩多采用叠浇法间隔制作，预制场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。桩身混凝土强度不应小于C30，混凝土的粗骨料应用粒径为5～40mm碎石或碎卵石，桩混凝土应用搅拌机拌制、机械振捣，由桩顶向桩尖连续浇筑，一次完成。养护时间不得少于7d。a:焊接法接头有角钢绑焊接头〔图(a)〕和钢板对焊接头〔图(b)〕，其连接强度容易保证，接头承载力大，能适用于各种土层，但焊接时间长，沉桩效率低。接桩时，必须在上下节桩对准并垂直无误后，用点焊将拼接角钢连接固定，再次检查位置正确后，才进行焊接。预埋铁件表面应保持清洁，上下节桩之间的间隙应用铁片填实焊牢；采用对角对称施焊以减少节点不均匀焊接变形，焊缝要连续饱满。

(a)角钢绑焊接头

(b)钢板对焊接头(c)法兰盘接头(d)浆锚法接头

钢筋混凝土预制桩接头3:桩的预制桩与桩之间应涂刷隔离剂，以保证桩起吊时不互相粘结。桩的叠浇层数，应根据地面允许荷载和施工条件确定，但不宜超过四层。上层桩或邻桩的浇筑，须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度等级的30％后方可进行。预制时应保证钢筋位置正确，纵向主筋长度不够时，应采用对焊。

4、预制桩的质量，除要满足规范的允许偏差外，还应符合以下条件：桩的表面应平整、密实，掉角的深度不应超过10mm，局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩全部表面积的0.5％，且不得过分集中；混凝土的收缩裂缝，其深度不得大于20mm，宽度不得大于0.25mm，横向裂缝长度不得超过边长的一半；桩顶和桩尖处不允许有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。5、桩的起吊

预制桩达到设计强度等级的70％后方可起吊，达到设计强度的100％后才可以运输和沉桩。j6:桩的堆放桩堆放时，场地必须平整、坚实，桩按规格、桩号分类分层叠置，堆放层数不宜超过四层，支承点应设在吊点处，各垫木应在同一垂直线上，最下层垫木适当加宽二、锤击法沉桩

1):锤击法沉桩也称打桩，是利用桩锤下落到桩顶产生的冲击能而使桩沉入土中。j在沉桩施工前，必须做好地基勘测与环境调查工作、编制预制桩沉桩的施工组织设计、清除施工现场障碍物、施工现场的场地平整以及施工现场的定位放线等准备工作。2):打桩设备主要有桩锤、桩架以及动力装置三部分。（1）桩锤。

桩锤是对桩施加冲击力，把桩沉入土中的主要机具。桩锤有落锤、汽锤(单动和双动)、柴油锤、液压锤和振动锤等。

a：落锤：为一铸铁块，质量一般为1～2t，用卷扬机提起桩锤，用脱钩装置或松开卷扬机刹车使其自由下落到桩顶上，利用锤重下降冲击桩顶，使桩沉入土中，如图所示。落锤构造简单，使用方便，冲击力大，能随意调整落距。但打桩速度慢，每分钟6～12次，效率低。落锤主要适用于打设木桩以及细长的混凝土桩，在一般土层及含砾石的土层均可使用。j落锤单动汽锤双动汽锤柴油锤1－进汽孔；2－排汽孔；3－活塞；4－汽孔5－燃油泵；6－桩帽；7－桩

b:汽锤：利用蒸汽或压缩空气的动力进行锤击。根据其工作情况又分为单动汽锤和双动汽锤。单动汽锤的冲击体在上升时消耗动力，下降时靠自重，这种锤冲击力大，结构简单，落距小，对设备和桩头的损伤较小，适用于打设各种类型的桩，常用锤质量为2.5～13.5t，每分钟锤击次数为60～80次。双动汽锤的冲击体升降均由动力推动，其冲击频率高，每分钟为100～200次，冲击力大，但设备笨重，移动较为困难，适用于打设各种桩，特别适用于打斜桩和拔桩，也可用于水下打桩，其锤质量为0.76～1.13t。

C:柴油锤：常用柴油桩锤总质量1.95~8.19t，冲击活塞重0.8~3.6t,每分钟冲击次数36~52次。柴油锤需有桩架、动力等设备，但不需外接界能源，机架轻、移动方便、打桩速度快，适用于打设钢板桩以及在软弱地基上打设混凝土桩，但不适用于在松软土或硬土中打桩。广泛采用d：液压锤：原理同蒸汽锤，但低噪声。（二）桩架桩架的主要作用是在沉桩过程中保持桩的正确位置和在打桩过程中引导锤、桩的方向并保证桩锤按所要求的方向冲击桩体。常用的桩架有滚管式桩架、轨道式桩架、步履式桩架、履带式桩架，见图。桩架示意1－柴油桩锤；2－立桩；3－回转平台；4－撑杆；5－司机室；6－平衡重；7－底盘（三）震动沉桩机：主要适用钢板桩的下沉和上拔j（四）静力压桩机：消除噪声、节约j二：静力压桩1:静力压桩是利用静压力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。静力压桩机工作原理是在预制桩的压入过程中，以桩机重力(自重和配重)作为作用力，克服压桩过程中桩身周围的摩擦力和桩尖阻力，将桩压入土中。静力压桩适用于软土地区的桩基施工。2:特点：

静力压桩法与锤击沉桩法相比，具有如下的特点：（1）锤击沉桩需要在桩顶产生很大的锤击应力，才能使桩身克服各种摩阻力而沉入土中，因而在预制桩时，其混凝土的强度等级不应低于C30，在使用过程中，混凝土强度等级不需要C30，有部分材料不能充分发挥其作用。静力压桩，免去锤击应力，只需要满足吊桩弯矩、压桩和使用期间的受力要求，因此，其截面尺寸、混凝土强度等级及配筋量都可以减少，可节省钢材、混凝土量和降低施工成本。（2）使用静力压桩无噪音、无振动，对周围环境的干扰和影响较小，特别适用于对噪音、振动有特殊要求的区域施工，如扩建工程、市区内基础工程，精密仪器车间的扩建、改建工程。（3）锤击沉桩时，桩顶要承受锤击应力，因此桩顶、桩身容易被打碎，产生质量事故；当打桩顺序不合理时，土体会水平挤动，其表面严重隆起，严重影响桩基质量。静力压桩，桩顶不会承受锤击应力，可以避免桩顶破碎和桩身开裂，同时，压入桩所引起

的桩周围土体隆起和水平位移比沉桩小得多，因而对土体结构的破坏程度和破坏范围要比锤击沉桩小，可以确保施工质量，提高施工速度。（4）由于静力压桩的摩阻力与桩的承载力有线性关系，因此，不需要做试验试桩便可得出单桩承载力。

静力压桩施工中，一般是采用分段预制、分段压入、逐段接长的方法，其操作程序见图。图中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别为准备压第一段桩、接第二段桩、接第三段桩、整根桩压平入地面、采用送桩压桩到设计标高。(a)(b)(c)(d)(e)压桩程序示意图1－第一段桩2－第二段桩2－第二段桩3－第三段桩4－送桩5－接桩结点打桩施工工艺：打桩顺序

由于打桩对土体的挤密作用，使先打的桩因受水平推挤而造成偏移和变位，或被垂直挤拔造成浮桩，而后打入的桩因土体挤密，难以达到设计标高或入土深度，或造成土体隆起和挤压，截桩过大。因此，进行群桩打入施工时，为了保证打桩工程质量，防止周围建筑物受土体挤压的影响，打桩前应根据桩的密集程度、桩的规格、长短和桩架的移动方便等因素来正确选择打桩顺序。(a)逐排打设(b)从两侧向中间打设(c)自中部向四周打设(d)由中间向两侧打设

打桩方法1、定锤吊桩什么叫吊桩？什么事桩帽2、打桩：重锤低击低提重打3、接桩4、送桩5、测量记录四、桩及桩头处理空心管桩预制桩：凿桩头接长桩身预制桩施工注意事项：表明桩身被破坏的现象是：桩锤回弹、贯入度突增、锤击时桩弯曲、倾斜、滚动、桩顶破坏加剧。j当桩规格、埋深、长度不同时，宜按先大后小、先深后浅、先长后短的方式进行施打。在实际施工过程中，不仅要考虑打桩顺序，还要考虑桩架的移动是否方便。如果自然地面标高接近桩顶的设计标高，而持力层的标高不尽相同，预制桩不可能根据持力层标高的不同而设计各种尺寸和长度的桩，这样，打桩完毕后，其桩顶会高于地面，当桩顶高于桩架底面高度时，桩架不能向前移动到下一个桩位继续打桩，只能后退打桩，这就是所谓的“退打”，此时，桩不能预先布置在场内，只能采用随打随运。在打桩后，桩顶标高低于桩架底面高度，桩架可以向前移动来打桩，称为“顶打”，此时，只要场地允许，预制桩可以预先布置在场地内以便施工，同时可避免桩的二次搬运。第三节混凝土灌注桩施工直接在所设计的桩位上开孔，成孔后在孔内加放钢筋笼，灌注混凝土而成。由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，灌注桩在施工中得到较为广泛的应用j。根据成孔工艺的不同，灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。一、成孔前准备工作1、定桩位确定成孔施工顺序对土是否有挤密作用、净距。2、钢筋笼制作：要求是什么？3、混凝土配置：符合设计要求检查成孔质量合格后应该尽快浇筑混凝土。钢筋笼放入桩孔后4h内，必须灌注混凝土，并做好记录。j二、成孔方法1、机械钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩：干作业成孔，适用于地下水位以