第二章 桩基础工程教材

第二章桩基础工程二、锤击沉桩（打入法）施工锤击沉桩是利用桩锤下落时的瞬时冲击机械能，克服土体对桩的阻力，使其静力平衡状态遭到破坏，导致桩体下沉，达到新的静压平衡状态，如此反复地锤击桩头，桩身也就不断地下沉。锤击沉桩是预制桩最常用的沉桩方法。该法施工速度快，机械化程度高，适应范围广，但施工时有挤土、噪音和振动等公害，对城市中心和夜间施工有所限制。*第一节预制桩施工二、锤击沉桩（打入法）施工预制桩的沉桩施工方法有锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法。锤击法静力压桩法振动法

打桩设备包括桩锤、桩架和动力设备等。1.

桩锤（一）打桩机械及其选择

⑴落锤

——构造简单、施工方便，锤重一般0.5～1.5t，用卷扬机拉升施打，可随意调整落锤高度。速度慢、效率低、对桩身损伤大。

⑵汽锤

——利用蒸汽或压缩空气为动力进行锤击。有单动和双动之分，单动式汽锤锤重3～15t，锤击频率40～60次/min，落距短、速度快、效率高、适宜打各类桩；双动式汽锤锤重0.6～3.5t，锤击频率100～135次/min，可打斜桩、水下打桩和拔桩。蒸汽锤需要配备一套锅炉设备,目前已较少使用。

⑶柴油锤——构造简单、施工方便，有导杆式和筒式两种，锤重2～7.2t，由于噪音、振动和空气污染等公害，在城市施工日益受到限制，不适用过软的土中打桩。

⑷液压打桩锤

——无噪音、冲击频率高，并适合水下打桩，是理想的冲击式打桩设备，但构造复杂、造价较高。*国内最大的D180筒式柴油锤HHP系列液压打桩锤筒式柴油锤工作原理（动画）（5）桩锤的选择锤击法沉桩施工，桩锤选择是关键。首先应根据施工条件选择桩锤的类型，然后决定锤重，一般锤重大于桩重的1.5～2倍时效果较为理想（桩重大于2t

时可采用比桩轻的锤，但不宜小于桩重的75%）。施工中应“重锤轻击”(锤的重量大而落距小)，这样桩极易打入土中，不会打坏桩头，也不会产生桩身回跃(回弹)；桩锤过轻时，则会出现“轻锤高击”，极易损坏桩头，桩也难以打入土中。2.桩架桩架是支持桩身和桩锤、在打桩过程中引导桩的方向的设备。常用的桩架有多功能桩架和履带式桩架。

⑴多功能桩架：由立柱、斜撑、回转工作台、底盘及传动机构组成。优点：机动性和适应性较大，水平方向可作3600回转，立柱可倾斜，可适应各种预制桩和灌注桩。缺点：机构庞大，组装拆迁移动较麻烦。⑵履带式桩架

以履带式起重机为底盘，加装立柱及传动机构用以打桩。性能灵活，移动方便，适应各类预制桩或灌注桩的施工。(3)桩架高度桩长+桩锤高度+桩帽高度+滑轮组高度+(1~2m)的起锤工作余地*3.预制桩的桩尖构造RC实心桩的桩尖可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，对于持力层为密实砂和碎石类土时，宜在桩尖处包以钢钣桩靴，加强桩尖。（1）RC实心桩的桩尖构造主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上桩尖对准纵轴线普通实心桩桩尖桩尖钢筋构造钢板加强桩尖PC和PHC管桩的桩尖构造有闭口型或敞口型：直径≯600mm的管桩宜选用闭口型桩尖，闭口型分为平底十字型和锥型。

注意：桩尖类型的选用由设计图纸确定。（2）管桩的桩尖构造敞口型桩尖2m长敞口型桩尖5m长敞口型桩尖平底十字型桩尖圆锥闭口桩尖（1）桩帽桩顶加桩帽以保护桩锤安全使用和桩顶免遭破坏。

桩帽上部与桩锤之间的衬垫称锤垫，锤垫也起保护桩头的作用。锤垫厚度宜取150～200mm，可用竖纹硬木或盘圆层叠的旧铁芯钢丝绳。

桩帽与桩头之间也应设置弹性衬垫（称桩垫）,可选用麻袋、硬纸板或胶合板等材料制作，软硬适度，厚度要均匀且锤击压实后保持在120～150mm为宜，打桩期间应经常检查，及时更换或补充。4.桩帽及送桩器桩帽（1）送桩器

桩基础施工一般均在基础开挖前施工，要将桩顶打到地面以下的设计标高，此时应采用送桩器。送桩器一般用钢管制成，对送桩器要求有较高的强度和刚度，打人时阻力不能太大，能较容易地拔出，能将锤的冲击力有效地传到桩上。送桩器桩帽送桩器*锤击法沉桩（动画）（二）打桩前的准备工作

清除地上或地下障碍物→

平整场地

→

定位放线→通电、通水→安设打桩机→试桩

→

正式打桩。

①桩基轴线的定位点应设置在不受打桩影响处；②每个桩位打一个小木桩；③打桩地区附近设置不少于2个水准点，供施工过程中检查桩位的偏差和桩的入土深度。*注意：打桩前对桩管进行检查为了获得合理的施工工艺和控制标准，在正式打桩前应做试验桩，以指导后续大面积开展施工。按规范规定试桩数量按１％且不少于３根进行。

参加人员:

设计、勘察、建设、施工、监理等单位的项目主要负责人及相关人员。试桩1.打桩顺序

直接影响打桩速度和打桩质量，应综合桩距大小、桩机性能、工程特点和工期要求综合考虑。

⑴由一侧向单一方向打(逐排打)：桩的就位和起吊方便，打桩效率高，但土壤向一个方向挤压，桩距≥4倍桩径时，土壤的挤压影响可忽略不予考虑，小于4倍桩径时可产生桩身倾斜或浮桩，应考虑跳打或变换打桩顺序；

⑵自中间向两个方向打：适宜大面积的桩群；

⑶自中间向四周打：适宜大面积的桩群。注意：

对标高不一的桩应遵循“先深后浅”的原则；对不同规格的桩，应遵循“先大后小、先长后短”的原则。2.打桩方法

⑴打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓送下插入土中,桩插入土中时的垂直度偏差不超过0.5%，固定桩锤和桩帽,使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。

⑵开始沉桩应起锤轻压并轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，始可转入正常施打。

⑶打桩过程中，如遇桩身倾斜、桩位位移、贯入度剧变、桩顶或桩身严重裂缝或破碎等异常情况，应暂停打桩，处置后再行施工。桩身定位⑷采用送桩法将桩顶标高低于地面的桩送入土中时，桩与送桩杆应在同一轴线上，拔出送桩杆后，桩孔应及时回填。安装送桩杆送桩施打桩已打入地面以下3.多节桩的接桩常用接桩方法有焊接、法兰连接或硫磺胶泥锚接。前二种方法适用于各类土层，后一种适用于软土层。硫磺胶泥锚接桩的硫磺胶泥配合比应通过试验确定。焊接接桩硫磺胶泥锚接桩

硫磺胶泥是一种热塑冷硬性材料，由粘结剂、硫磺、增韧剂及填充剂，按一定配比熔融搅拌而成。接桩施焊宜由两个持证上岗的焊工对称进行，焊缝应连续饱满，其外观质量应符合二级焊缝的要求，施焊完成的桩接头应自然冷却后才能继续沉桩，自然冷却时间不应少于l5min，不得用水冷却和焊好即沉，当采用二氧化碳气体保护焊时，其自然冷却时间不应少于5min。提问:施焊完成后的桩接头为什么要自然冷却后才能继续沉桩？贯入度是指在地基土中用重力击打贯入体时，贯入体进入土中的深度。进行贯入测试的目的，是通过贯入度判断地基土的软硬程度，从而确定桩基或地基土的承载能力。

打桩贯入度一般是指锤击桩每10击进入的深度mm，用（mm/10击）表示，平均贯入度就是最后三阵锤每阵十锤分别量得的贯入度的平均值。并不是每击的贯入度，而是每阵十锤的入土深度。设计图纸一般要求的平均贯入度不大于25～30mm，这是十锤的贯入度。

4.贯入度（收锤标准）

5.打桩施工常见问题的分析在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩身严重回弹等。发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。工程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题，都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技术措施后，方可继续施工。(1)桩顶破碎

打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混凝土保护层过厚、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎。(2)桩身被打断制作时，桩身有较大的弯曲凸肚，局部混凝土强度不足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。(3)桩身位移、扭转或倾斜

桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转或倾斜。(4)桩锤回跃，桩身回弹严重

选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。（5）一桩打下邻桩升起一桩打下，周围的土体上升，邻桩跟随上升。在软土地区打桩，这类现象较为普遍。

合理布桩，布桩不能过密，以免土体平移过大而加剧向地面隆出的幅度。如桩的根数多，应适当调整增加布桩面积范围，减少密度。

避免不合理打桩顺序造成的地面隆起。当桩的中心距小于4倍桩的直径时，应慎重拟定打桩方案，以尽可能地实现顺利沉桩。*

在打完各种预制桩开挖基坑时，按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去，剔出桩身受力主筋锚入承台内，长度应符合设计要求。截桩施工应防止对桩身的过大震动和破坏。

截桩作业中6.桩头的处理挖去桩顶标