工学 地基处理与桩基工程上课课件.pptx

一般多层建筑物当地基较好时多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。如深部土层也软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。第1页/共116页2.1 基坑验槽当土方开挖至设计标高后；应该检查该标高的土质是否满足设计设计承载力。判定方法：2.1.1 观察验槽土质、颜色、均匀、含水量、声音判断等。2.1.2 钎探验槽 原理：通过入土的难易程度来判断，强度和不良地质现象。第2页/共116页第3页/共116页2.2 地基加固处理2.2.1 地基加固的原理 “将土质由松变实”“将土的含水量由高变低”目的是：改善地基性质，提高承载力、增加 稳定性，减少地基变形和基础埋深。解决方案（具体实施办法和要求）：应该从基础处理、建筑设计、结构设计和施工方面采取相应的措施进行综合治理。第4页/共116页2.2 地基加固的方法挖 去软土填 用好土换 换砂石、灰土、矿渣、三合土夯 密实与挤水 压 压实排水固结挤 挤密土壤、排水固结（使用填充料）拌 改良土壤结构第5页/共116页物理方法化学方法具体而直接问题问题：改良范围、加固要求、施工现场条件、施工机械条件针对问题和现场情况的最佳选择（地基处理方案）施工机械设备选择施工工艺与施工方法确定施工质量要求与施工操作要求施工过程控制与施工质量检测和判断第6页/共116页2.3 桩基施工桩基础是一种常用的深基础形式，它由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基，若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础，而在桥梁、码头工程中常用高承台桩基础。第7页/共116页图2.1桩的分类(a)端承桩；(b)摩擦桩1桩；2承台；3上部结构；4软弱土层；5下卧硬土层第8页/共116页桩基础、分类：桩型与工艺选择应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。按桩身材料分类主要有混凝土桩及钢桩，也有采用木、组合材料的桩。按桩的使用功能分类可以分为竖向抗压桩（抗压桩）；竖向抗拔桩（抗拔桩）；水平受荷桩（主要承受水平荷载）以及复合受荷桩（竖向、水平荷载均较大）。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。摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦桩桩顶荷载则主要由桩侧阻力承受。端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受；摩擦端承桩桩顶荷载则主要由桩端阻力承受第9页/共116页按桩的施工方法，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形式的桩，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挖孔、钻孔、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩等。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。沉管法、爆扩法施工的灌注桩、打入（或静压）的实心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混凝上管桩 属于挤土桩。冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土(预应力混凝土)管桩、H 型钢桩、敞口钢管桩等属 于部分挤土桩；干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工的灌注桩属非挤土桩。第10页/共116页2.3.1 钢筋混凝土预制桩施工 预制桩主要有混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢管或型钢的钢桩等，预制桩能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快，是广泛应用的桩型之一，常用的为混凝土实心方桩和预应力混凝土空心管桩。钢桩一般均由钢厂生产，常用的形式为钢管或 H 型钢第11页/共116页 一、钢筋混凝土预制桩的制作、运输和堆放（一）桩的制作较长的桩在施工现场预制。所用混凝土强度等级不宜低于C30主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，不超过50 第12页/共116页同一根钢筋两个接头的间距应大于30倍钢筋直径，并不小于500mm第13页/共116页表2.1 2.1 预制桩钢筋骨架质量检验标准项项序序检查项目检查项目允许偏差或允许值允许偏差或允许值(mm)(mm)检查方法检查方法 主主控控项项目目1 1主筋距桩顶距离主筋距桩顶距离 55用钢尺量用钢尺量2 2多节桩锚固钢筋位置多节桩锚固钢筋位置 55用钢尺量用钢尺量3 3多节桩预埋铁件多节桩预埋铁件 33用钢尺量用钢尺量4 4主筋保护层厚度主筋保护层厚度 55用钢尺量用钢尺量一一般般项项目目1 1主筋间距主筋间距 55用钢尺量用钢尺量2 2桩尖中心线桩尖中心线 1010用钢尺量用钢尺量3 3箍筋间距箍筋间距 2020用钢尺量用钢尺量4 4桩顶钢筋网片桩顶钢筋网片 1010用钢尺量用钢尺量5 5多节桩锚固钢筋长度多节桩锚固钢筋长度 1010用钢尺量用钢尺量第14页/共116页项项项项序序序序检查项目检查项目检查项目检查项目允许偏差或允许值允许偏差或允许值允许偏差或允许值允许偏差或允许值(mm)(mm)(mm)(mm)检查方法检查方法检查方法检查方法 单位单位单位单位数值数值数值数值主主主主控控控控项项项项目目目目1 1 1 1桩体质量检验桩体质量检验桩体质量检验桩体质量检验 按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 2 2 2 2桩位偏差桩位偏差桩位偏差桩位偏差 见本表见本表见本表见本表 用钢尺量用钢尺量用钢尺量用钢尺量3 3 3 3承载力承载力承载力承载力 按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 一一一一般般般般项项项项目目目目1 1 1 1砂、石、水泥、钢材等原材砂、石、水泥、钢材等原材砂、石、水泥、钢材等原材砂、石、水泥、钢材等原材料料料料(现场预制时现场预制时现场预制时现场预制时)符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求 查查查查出出出出厂厂厂厂质质质质保保保保文文文文件件件件或或或或抽抽抽抽样样样样送检送检送检送检 2 2 2 2混凝土配合比及强度混凝土配合比及强度混凝土配合比及强度混凝土配合比及强度(现场预现场预现场预现场预制时制时制时制时)符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求检查称量及查试块记检查称量及查试块记检查称量及查试块记检查称量及查试块记录录录录 3 3 3 3成品桩外形成品桩外形成品桩外形成品桩外形 表表表表面面面面平平平平整整整整、颜颜颜颜色色色色均均均均匀匀匀匀、掉掉掉掉角角角角深深深深度度度度10mm10mm10mm10mm，蜂蜂蜂蜂窝窝窝窝面面面面积积积积小于总面积小于总面积小于总面积小于总面积0.0.0.0.5%5%5%5%直观直观直观直观 表2.2 2.2 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准 第15页/共116页项项项项序序序序检查项目检查项目检查项目检查项目允许偏差或允许值允许偏差或允许值允许偏差或允许值允许偏差或允许值(mm)(mm)(mm)(mm)检查方法检查方法检查方法检查方法 单位单位单位单位数值数值数值数值一一一一般般般般项项项项目目目目4 4 4 4成品桩裂缝成品桩裂缝成品桩裂缝成品桩裂缝(收缩裂缝或起吊、收缩裂缝或起吊、收缩裂缝或起吊、收缩裂缝或起吊、装、堆放引起的裂缝装、堆放引起的裂缝装、堆放引起的裂缝装、堆放引起的裂缝)深深深深度度度度20mm20mm20mm20mm，宽宽宽宽度度度度0.0.0.0.25mm25mm，横横横横向向向向裂裂裂裂缝缝缝缝不不不不超超超超过过过过边边边边长长长长的的的的一一一一半半半半 裂裂裂裂缝缝缝缝测测测测定定定定仪仪仪仪，该该该该基基基基在在在在地地地地下下下下水水水水有有有有侵侵侵侵蚀蚀蚀蚀地地地地区区区区及及及及锤锤锤锤击击击击数数数数超超超超过过过过500500击的长桩不适用击的长桩不适用击的长桩不适用击的长桩不适用 5 5 5 5成品桩尺寸：横截面边长成品桩尺寸：横截面边长成品桩尺寸：横截面边长成品桩尺寸：横截面边长 桩顶对角线差桩顶对角线差桩顶对角线差桩顶对角线差 桩尖中心线桩尖中心线桩尖中心线桩尖中心线 桩身弯曲矢高桩身弯曲矢高桩身弯曲矢高桩身弯曲矢高 桩顶平整度桩顶平整度桩顶平整度桩顶平整度 mmmmmmmmmmmmmmmm5 5 101010101010L/1000L/1000L/1000L/10002221.01.01.01.010101010L/1000L/1000L/1000L/1000秒表测秒表测秒表测秒表测定定定定用钢尺量用钢尺量用钢尺量用钢尺量 用钢尺量用钢尺量用钢尺量用钢尺量 7 7 7 7硫硫硫硫 磺磺磺磺 胶胶胶胶 泥泥泥泥 接接接接 桩桩桩桩：胶胶胶胶 泥泥泥泥 浇浇浇浇 筑筑筑筑 时时时时 间间间间 浇筑后停歇时间浇筑后停歇时间浇筑后停歇时间浇筑后停歇时间 minminminminminminminmin2227777秒表测秒表测秒表测秒表测定定定定秒表测秒表测秒表测秒表测定定定定8 8 8 8桩顶标高桩顶标高桩顶标高桩顶标高 mmmmmmmm50 50 50 50 水准仪水准仪水准仪水准仪 9 9 9 9停锤标准停锤标准停锤标准停锤标准 设计要求设计要求设计要求设计要求现场实测或查沉桩记录现场实测或查沉桩记录现场实测或查沉桩记录现场实测或查沉桩记录 第16页/共116页钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%70%才可起吊；达到100%100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。桩在起吊搬运时，必须平稳，避免冲击和振动；吊点、绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图2.32.3所示的位置捆绑。砼桩在现场堆放层数不宜超过4 4层；堆放时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。第17页/共116页（二）桩的起吊、运输和堆放 钢筋混凝土预制桩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%才能运输和打桩。桩在起吊和搬运时，吊点应符合设计规定。吊点位置的选择随桩长而异，并应符合起吊弯矩最小的原则 第18页/共116页桩在施工现场的堆放场地必须平整、坚实。堆放时应设垫木，垫木的位置与吊点位置相同，各层垫木应上、下对齐，堆放层数不宜超过4层。第19页/共116页二、锤击沉桩的施工（一）打桩机械 打桩机主要包括：桩架、桩锤和动力装置三个部分 第20页/共116页1桩锤的选择 桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩的长度、桩身结构强度、桩群密集程度以及施工条件等因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。当桩锤重大于桩重的的152倍时，沉桩效果较好。第21页/共116页桩锤 桩锤可选用落锤、蒸汽锤、柴油锤、液压锤和振动锤等。落锤一般由铸铁制成。重0.20.22t2t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶(如图2.42.4)。费用低，但施工速度慢、效率低，桩顶易被打坏；适用于小直径桩，在软土层中应用较多。汽锤是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种(如图2.52.5)。可用于打各种桩，也可在水下打桩并用于拔桩。第22页/共116页第23页/共116页第24页/共116页柴油打桩锤：利用汽缸内冲击体的冲击力与燃烧压力，推动锤体跳动夯击桩体。速度快，施工性能好。适用于各种土层及各类桩型。但施工时振动大、噪声高、废气污染严重。振动锤是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考表2.32.3选用。第25页/共116页表2.3 锤重选择表 锤锤 型型 柴柴 油油 锤锤 (t)(t)202025253535454560607272锤的锤的动力动力性能性能 冲击部分重冲击部分重(t)(t)2.02.02.52.53.53.54.54.56.06.07.27.2总总 重重(t)(t)4.54.56.56.57.27.29.69.615.015.018.018.0冲击力冲击力(kN)(kN)200020002000200025002500250025004000400040005400050000005000500070007000700070001000010000常用冲程常用冲程(m)(m)1.82.31.82.3桩桩 的的 边长边长或直径或直径 预制方桩、预应力管桩的预制方桩、预应力管桩的边长或直径边长或直径(cm)(cm)253525353540354040454045 45504550 5055505555605560钢管桩直径钢管桩直径(cm)(cm)404060609090901090100 0持持力力层层粘性土粘性土粉土粉土 一般进入深度一般进入深度(m)(m)12121.52.51.52.523232.53.2.53.5 534343535静力触探比贯入阻力静力触探比贯入阻力P Ps s平平均值均值(MPa)(MPa)3 34 45 5555555砂土砂土一般进入深度一般进入深度(m)(m)0.510.510.51.50.51.512121.52.1.52.5 523232.53.52.53.5标准贯入击数标准贯入击数N(N(未修正未修正)152515252030203030403040 40454045 455045505050锤的常用控制贯入度锤的常用控制贯入度(cm/10(cm/10击击)232335354848设计单桩极限承载力设计单桩极限承载力(kN)(kN)40040012012080080016001600250025004000400030003000500050005000500070007000700070001000010000第26页/共116页2桩架的选择桩架的选择应考虑桩锤类型、桩的长度和施工现场的条件等因素。桩架的高度=桩长桩锤高度滑轮组高起锤移位高度安全工作间隙第27页/共116页 桩架 桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。桩架一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高+桩帽高度起锤移位高度桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。履带式桩架以履带式起重机为主机，配备桩架工作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施工。第28页/共116页图2.4 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底盘第29页/共116页第30页/共116页3动力装置的选择 动力装置的选择应根据桩锤的类型来确定。打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。第31页/共116页（二）沉桩前的准备工作 1清除地上、地下障碍物，对场地进行平整并做好排水工作。2放出桩的基准线并定出桩位，在不受打桩影响的适当位置设置水准点，3接通现场的水、电管线，准备好施工机具；做好对桩的质量检验。4进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。5确定打桩顺序 第32页/共116页打桩顺序合理与否，会直接影响打桩速度、打桩质量及周围环境。当桩距小于 4 倍桩的边长或桩径时，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。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（图 2-5a）；自中间向两个方向对称进行（图 2-5b）；自中间向四周进行（图 2-5c）。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。对于密集桩群，应采用自中间向两个方向或向四周对称施打的顺序；当一侧毗邻建筑物或有其他须保护的地下、地面构筑物、管线等时，应由毗邻建筑物处向另一方向施打。第33页/共116页 a）由一侧向单一方向进行；d）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行 图 2-5 打桩顺序第34页/共116页（三）打入桩的施工工艺1桩机就位 2吊桩 3打桩4接桩5送桩 6截桩：第35页/共116页图2.7 钢筋混凝土预制桩接头(a)角钢绑焊接头；(b)钢板对焊接头；(c)法兰盘接头；(d)浆锚法接头第36页/共116页第37页/共116页 打桩的质量控制桩停止锤击的控制原则如下；桩端（指桩的全断面）位于一般土层时（摩擦型桩），以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时（端承型桩），以贯入度控制为主，桩端标高可作参考。贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击 3 阵，按每阵 10 击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认，必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。当遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹，桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时，应暂停打桩，并分析原因，采取相应措施。测量最后贯入度应在下列正常条件下进行：桩顶没有破坏；锤击没有偏心；锤的落距符合规定；桩帽和弹性垫层正常；汽锤的蒸汽压力符合规定。如果沉桩尚未达设计标高，而贯入度突然变小，则可能土层中夹有硬土层，或遇到孤石等障碍物，此时切勿盲目施打，应会同设计勘察部门共同研究解决。此外，由于土的固结作用，打桩过程中断，会使桩难以打入，因此应保证施打的连续进行。第38页/共116页打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验收。打桩的质量控制包括打桩前、打桩过程中的控制以及施工后的质量检查。施工前应对成品桩做外观及强度检验，锤击预制桩，应在强度与龄期均达到要求后，方可锤击。接桩用焊条或半成品硫磺胶泥应有产品合格证书，或送有关部门检验。打桩开始前应对桩位的放样进行验收，桩位放样允许偏差对群桩为 20mm、对单排桩为 10mm。施工过程中应检查桩的桩体垂直度、沉桩情况、贯入情况、桩顶完整状况、电焊接桩质量、电焊后的停歇时间等。对电焊接桩，重要工程应对电焊接头做 10%的焊缝探伤检查。打桩时，桩顶破碎或桩身严重裂缝，应立即暂停，在采取相应的技术措施后，方可继续施打。打桩时，除了注意桩顶与桩身由于桩锤冲击破坏外，还应注意桩身受锤击拉应力而导致的水平裂缝，在软土中打桩，在桩顶以下 1/3 桩长范围内常会因反射的张力波使桩身受拉而引起水平裂缝。开裂的地方往往出现在吊点和混凝土缺陷处，这些地方容易形成应力集中。采用重锤低速击桩和较软的桩垫可减少锤击拉应力。第39页/共116页此外，还应监测打桩施工对周围环境有无造成影响。打桩施工结束后，应进行桩基工程的桩位验收。打入桩的桩位偏差，必须符合规范的规定。按标高控制的桩，桩顶标高的允许偏差为-50+100mm。斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15%（倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。打桩施工结束后，工程桩应进行承载力检验，一般采用静载荷试验的方法进行检验，检验桩数不应少于总数的1%，且不应少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根此外，还应对桩身质量应进行检验。第40页/共116页（四）打桩过程中常见的问题（1）桩顶、桩身被打坏。（2）桩位偏斜。（3）桩打不下。（4）一桩打下邻桩升起。第41页/共116页三、静力压桩第42页/共116页三、静力压桩 静力压桩是借助压桩机及其配重将桩压入土中，此法适用于软弱土层。由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以减小。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。（一）静力压桩的施工工艺施工程序为：测量定位压桩机就位吊桩、插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩送桩终止压桩截桩。第43页/共116页图2.8压桩程序示意图(a)准备压第一段桩；(b)接第二段桩；(c)接第三段桩；(d)整根桩压平入地面；(e)采用送桩压桩到设计标高1第一段桩；2第二段桩；3第三段桩；4送桩；5接桩结点第44页/共116页（二）施工注意事项1压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能地缩短，否则，间歇时间过长会由于土体固结导致发生压不下去的事故。2当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则，在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。3压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，可采取停车再开。忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可以采取截桩的办法。第45页/共116页四、预制桩的其它施工方法第46页/共116页四、预制桩的其它施工方法（一）振动沉桩振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力就减少，桩在自重和振动力共同作用下沉人士中（图2-9）。适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩，同时借助起重设备可以拔桩。第47页/共116页第48页/共116页（二）射水沉桩法 射水法沉桩又称水冲法沉桩，是将射水管附在桩身上，用高压水流束将桩尖附近的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水流及土的颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自重（或稍加外力）沉入土中射水法沉桩的特点是：当在坚实的砂土中沉桩，桩难以打下或久打不下时，使用射水法可防止将桩打断，或桩头打坏；比锤击法可提高工效24倍，节省时间，加快工程进度。本法最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩，在粘性土中亦可使用。第49页/共116页第50页/共116页2.3.2 灌注桩施工第51页/共116页2.3.2 灌注桩施工灌注桩是在施工现场的桩位上就地成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。根据成孔方法的不同可以分为干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工挖孔灌注桩等。灌注桩与预制桩相比由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及配筋只要满足使用要求就可以，因而具有节省钢材、降低造价、无需接桩及截桩等优点。第52页/共116页第53页/共116页一、干作业成孔灌注桩第54页/共116页一、干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩适用于成孔深度内没有地下水的情况，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。干作业成孔一般采用螺旋钻机第55页/共116页二、泥浆护壁成孔灌注桩第56页/共116页二、泥浆护壁成孔灌注桩（一）埋设护筒1护筒的作用护筒作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止塌孔，增加桩孔内水压。2护筒的埋设（二）泥桨的制备1护壁泥浆的作用（1）护壁。（2）携砂。（3）冷却。（4）润滑。第57页/共116页第58页/共116页2泥浆的制备泥浆的性能指标如相对密度、粘度、含砂量、pH值、稳定性等要符合规定的要求。（三）成孔1潜水钻机成孔 2回转钻机成孔3冲击钻成孔 4冲抓锥成孔第59页/共116页第60页/共116页（四）泥浆循环排渣泥浆循环排渣可分为正循环排渣和反循环排渣法。第61页/共116页(五)清孔钻孔达到要求的深度后要清除孔底沉渣，以防止灌注桩沉降过大、承载力降低，这个过程称为清孔。当孔壁土质较好，不易塌孔时，可用空气吸泥机清孔，同时注入清水，清孔后泥浆相对密度应控制在1.1左右；孔壁土质较差时，宜用反循环排渣法清孔，第62页/共116页（六）水下浇筑混凝土 第63页/共116页水下混凝土浇注最常用的是导管法。混凝土强度不应小于C20，混凝土选用的粗骨料粒径，不宜大于30mm，且不得大于钢筋间最小净距的13，坍落度为160220mm，含砂率宜为4045，宜采用中砂。混凝土保护层厚度不应小于50mm.。导管最大外径应比钢筋笼内径小100mm以上。第64页/共116页(七)常见质量问题及处理方法 1塌孔。如发生塌孔，应探明塌孔位置，将砂和粘土混合物回填到塌孔位置以上12m，如塌孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实后再重新钻孔。2缩孔。处理时可用钻头反复扫孔，以扩大孔径。3斜孔。处理时可在偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，直至把孔位校直；或在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。第65页/共116页 三、套管成孔灌注桩第66页/共116页三、套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩是利用锤击或振动方法将带有桩尖（桩靴）的桩管（钢管）沉入土中成孔。当桩管打到要求深度后，放人钢筋骨架，边浇筑混凝土，边拔出桩管而成桩，施工工艺主要包括：就位沉钢管放钢筋笼浇筑混凝土拔钢管第67页/共116页（一）桩靴与桩管桩靴可分为钢筋混凝土预制桩靴和活瓣式桩靴两种。第68页/共116页第69页/共116页第70页/共116页（二）成孔常用的成孔机械有振动沉管机和锤击沉桩机 群桩基础或桩中心距小于335倍的桩径，应制定合理的施工顺序，以免影响相邻桩的质量。（三）混凝土浇筑与拔管为确保灌注桩的承载力，拔管可分别采用单打法，复打法和反插法。第71页/共116页为确保灌注桩的承载力，拔管可分别采用单打法，复打法和反插法。1单打法 2复打法3反插法第72页/共116页(四)常见质量问题及处理方法1 断桩断桩主要是由于土体因挤压隆起造成已灌完的尚未达到足够强度的混凝土桩断裂。2缩径桩 缩径桩也称缩孔桩、瓶颈桩，指桩身某部分桩径缩小。3 吊脚桩 是指桩底部混凝土隔空或混凝土混入泥砂而形成软弱夹层。第73页/共116页具体原因及处理方法具体原因及处理方法 (1)颈缩v颈缩：桩身的局部直径小于设计要求的现象。v当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。v当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。v处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。第74页/共116页(2)断桩 v断桩：桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。v原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。v处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到50%设计强度后，再进行下根桩的施工。第75页/共116页(3)(3)吊脚桩 v吊脚桩：指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。v原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。v处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部反插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。第76页/共116页(4)(4)混凝土灌注过量 如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。第77页/共116页 四 人工挖孔大直径灌注桩 第78页/共116页四四 人工挖孔大直径灌注桩人工挖孔大直径灌注桩 大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图2.21)。主要施工过程：挖孔（挖土、运土）、辅助工程（支护、降水、通风）和钢筋砼工程。优点：桩身直径大（1m5m），承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。第79页/共116页第80页/共116页1 1 人工挖掘成孔护壁方法施工人工挖掘成孔护壁方法施工 支护方法有钢筋砼护壁、沉井护壁和钢套管护壁等。(1)现浇混凝土护壁法施工 v分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。v桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力，一般0.51.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。v支设护壁内模板后浇筑混凝土，其强度一般不低于C15，护壁混凝土要振捣密实；当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板，进入下一施工段。如此循环，直至挖到设计要求的深度。第81页/共116页(2)沉井护壁法施工 v沉井护壁法适合于强透水层。v沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度。第82页/共116页2 2 施工中应该注意的几个问题施工中应该注意的几个问题 桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，桩径不得小于桩设计直径。挖掘成孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷载和机械振动。桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。第83页/共116页人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混凝土浇筑。认真清除孔底浮渣，排净积水，浇筑过程中防止地下水流入。人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工。井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应间隔挖孔施工。第84页/共116页五五 灌注桩施工质量要求及完全技术灌注桩施工质量要求及完全技术 灌注桩施工质量检查包括成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段也应进行检查。第85页/共116页1 1 成孔质量检查及要求成孔质量检查及要求(1)桩位偏差必须符合表2.6的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。(2)灌注桩成孔深度的控制要求v锤击套管成孔，桩尖位于坚硬、硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土、风化岩土层时，应达到设计规定的贯入度；桩尖位于其他软土层时，桩尖应达到设计规定的标高。v泥浆护壁成孔、干作业成孔，应达到设计规定的深度。v灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于150mm；当以端承力为主时不得大于50mm。第86页/共116页表2.6 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差 序序序序号号号号成成成成 孔孔孔孔 方方方方 法法法法 桩径允桩径允桩径允桩径允许偏差许偏差许偏差许偏差(mm)(mm)(mm)(mm)垂直度垂直度垂直度垂直度允许偏允许偏允许偏允许偏差差差差(%)(%)(%)(%)桩位允许偏差桩位允许偏差桩位允许偏差桩位允许偏差(mm)(mm)(mm)(mm)1 1 1 13 3 3 3根根根根、单单单单排排排排桩桩桩桩基基基基垂垂垂垂直直直直中中中中心心心心线线线线方方方方向向向向和和和和群桩基础的边桩群桩基础的边桩群桩基础的边桩群桩基础的边桩 条形桩基沿中心线方条形桩基沿中心线方条形桩基沿中心线方条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间向和群桩基础的中间向和群桩基础的中间向和群桩基础的中间桩桩桩桩 1 1 1 1泥浆护壁泥浆护壁泥浆护壁泥浆护壁灌注桩灌注桩灌注桩灌注桩 D1000mm D1000mm D1000mm D1000mm 50 50 50 50 1111000mmD1000mmD1000mmD1000mm50 50 50 50 100+0.01H100+0.01H100+0.01H100+0.01H150+0.01H150+0.01H150+0.01H150+0.01H2 2 2 2套管成孔套管成孔套管成孔套管成孔灌注桩灌注桩灌注桩灌注桩 D500mmD500mmD500mmD500mm-20-20-20-20111500mmD500mmD500mmD500mm1001001001001501501501503 3 3 3干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩 -20-20-20-201111707070701501501501504 4 4 4人工挖孔人工挖孔人工挖孔人工挖孔桩桩桩桩 混凝土护壁混凝土护壁混凝土护壁混凝土护壁 +50+50+50+50 0.50.50.50.550505050150150150150钢套管护壁钢套管护壁钢套管护壁钢套管护壁 +50+50+50+501111111检查每根桩的实际灌注量检查每根桩的实际灌注量检查每根桩的实际灌注量检查每根桩的实际灌注量 8 8 8 8桩顶标高桩顶标高桩顶标高桩顶标高 mmmmmmmm+30+30+30+30-50-50-50-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体 第94页/共116页4 4 施工验收资料施工验收资料桩基施工验收应包括下列资料：(1)工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单等。(2)经审定的施工组织设计、施工方案等。(3)桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。第95页/共116页(4)桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。(5)成桩质量检查报告。(6)单桩承载力检测报告。(7)基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。第96页/共116页5 5 桩基础工程安全技术桩基础工程安全技术(1)桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格按操作规程施工，服从指挥，集中精力操作。(2)按不同类型桩的施工特点，针对不安全因素，制定可靠的安全措施，严格实施。第97页/共116页(3)对施工危险区域和机具(冲击、锤击桩机，人工挖掘成孔的周围，桩架下)，要加强巡视检查，对于有险情或异常情况时，应立即停止施工并及时报告，待查明原因，排除险情或加固处理后，方能继续施工。(4)打桩过程中可能引起停机面土体挤压隆起或沉陷，打桩机械及桩架应随时调整，保持稳定，防止意外事故发生。(5)加强机械设备的维护管理，机电设备应有防漏电装置。第98页/共116页 水下混凝土必须连续施工，每根桩的浇注时间按混凝土的初凝时间控制。控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，桩顶泛浆部分应凿除，沉碴高度必须保证暴露的桩顶混凝上达到强度设计值。沉管灌注桩混凝土的坍落度当桩身配有钢筋时，混凝土的坍落度宜采用 80100mm；素混凝土桩宜采用 60 80mm。其混凝土的充盈系数不得小于 1.0，对于混凝土充盈系数小于 1.0 的桩，宜全长复打，对可能有断桩和缩颈桩，应采用局部复打。成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高 500mm。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打应超过断桩或缩颈区 1m 以上。第99页/共116页混凝土灌注桩施工质量控制注入的泥浆比重控制在1.1左右，排出泥浆的比重宜为1.21.3。钻孔达到要求的深度后，应进行清孔。在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土。以原土造浆的钻孔，清孔可用射水法，此时钻具只转不进，待排出泥浆比重降到1.1左右即认为清孔合格；注入制备泥浆的钻孔，可采用换浆法清孔，至换出泥浆的比重小于1.15时方为合格，在特殊情况下泥浆比重可以适当放宽。浇注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率8；粘度28s。测量沉渣厚度后可进行混凝土浇注。灌注桩的成桩质量检查主要包括成孔及清孔，钢筋笼制作及安放、混凝土搅制及灌注等三个工序过程的质量检查。成孔的控制深度对摩擦桩以设计桩长控制成孔深度；端承摩擦桩必须保证设计桩长及桩端进入持力层深度，当采用锤击沉管法成孔时，桩管入士深度控制以标高为主，以贯入度