第二章 桩基础工程

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第二章
桩基础工程
预制桩施工 灌注桩施工 其它深基础施工
二、桩基础的组成与种类 1.组成: 若干根桩 • 承台(承台梁) 2.种类 1)按受力性质分: 摩擦桩 端承桩 抗拔(浮)桩
2)按材料分:钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土… 3)按形状分: 方、圆、多边、管 4)按制作方法分: 预制桩、灌注桩
步履式桩架:移动方便,稳定性好,适应性强。
履带式桩架
多功能桩架
3、动力装置
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。
三、打桩施工
1、准备工作
( 1 )场地准备: 清除地上、地下障碍物, 平整、压实场地,设置排水沟; ( 2 ) 放 轴 线 、 定 桩 位 、 设 置 水 准 点 (≦2个); (3)确定打桩顺序:
冲击力(kN) 常用冲程(m)
7.2 9.6 15.0 2500~4 4000~50 5000~7 000 00 000 1.8~2.3 40~45 45~50 φ60 2.5~3.5 >5 1.5~2.5 40~45 3~5 50~55 φ90 3~4 >5 2~3 45~50 4~8
预制方桩、预应力管 桩 的 边长 桩的边长或直径(cm) 或直径 钢管桩直径(cm) 粘性 土 持 力 粉土 层 砂土 一般进入深度(m) 静力触探比贯入阻力Ps 平均值(MPa) 一般进入深度(m) 标准贯入击数N(未修 正)


反循环 正循环
冲击钻作业示意图
泥浆循 水龙头 水龙头 环方向
钻杆 钻机回转 装置 泥浆泵
钻杆 钻机回转 装置
砂石泵
泥浆池 沉淀池 泥浆循环方向
沉淀池
新泥浆流向
钻头 钻头
2、施工
(1)工艺顺序:
平整场地、挖排水沟→定桩位→埋护筒→配 泥浆→钻孔、灌泥浆→清孔→放钢筋骨架→ 水下灌注混凝土。
(2)要点:
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
25~35
锤的常用控制贯入度(cm/10击)
设计单桩极限承载力(kN)
2500~4 3000~ 5000~7 000 5000 000
7000~ 10000
2、桩架
作用: 支撑锤桩 • 吊桩就位 • 打桩导向
类型 (常用):

多功能桩架:机动适应性好;大而装拆运麻烦。 履带式桩架:移动方便,适用范围广。
沉桩时,宜采用“重锤低击”。
打桩注意事项
(1) 注意桩锤回弹情况
如发现经常回弹较大,桩下沉量小,说明桩锤太轻, 应更换桩锤,否则,不但沉桩效率低,且易将桩顶打坏。
(2) 注意桩的贯入度有否变化
若骤减,桩锤回弹增大,应减小落距锤击。若还有这 种现象,说明桩下有障碍物,应研究处理。如突然增大, 则可能桩尖或桩身遭到破坏,或遇软土层、洞穴等,应暂 停锤击,查明原因后再打。 (3)打桩应连续施打 (4)打桩应防止偏心锤击,以免打坏桩头或使桩身断裂。 (5)注意打桩机工作情况和稳定性,做好打桩记录。
4)验算合宜系数 :M / C=1~2
锤重选择表
锤 型 冲击部分重(t) 锤的 动力 性能 总 重(t) 柴 20 2.0 4.5 2000 25 2.5 6.5 2000~ 2500 35~40 φ40 1~2 3 0.5~1 15~25 1.5~2.5 4 0.5~1.5 20~30 2~3 400~ 120 800~ 1600 2~3 5 1~2 30~40 油 35 3.5 锤 (t) 45 4.5 60 6.0 72 7.2 18.0 7000~ 10000 55~60 Φ90~100 3~5 >5 2.5~3.5 50
预制桩沉桩方法:
锤击法:以桩锤的冲击力将桩打入软土。
振动法:以振动桩机带桩振动,减少土与桩 间摩阻,沉拔快,适砂土。 水冲法:高压射水(桩侧或桩内)冲孔下沉, 留1~2m打入或振入。适坚硬土、砂石层。
钻孔锤击法:钻孔(留 1~2m)、注浆护壁、 提钻、插桩、锤击。用于坚硬土层。 静力压桩法:80~120t压桩机,适软弱土层。
块);
④能埋管500~600mm后剪断导柱塞铅丝;
⑤提管时保证混凝土埋入≦1m。
单动汽锤工作原理图
双动汽锤工作原理图
导杆式柴油锤工作原理图
桩锤选择:(宜重锤低击) 类型选择:
型号选择: 1)依单桩设计荷载计算冲击能E;
E≥0.025P
2)依E及资料初选桩锤重量;
3)验算适用系数K:
K=[(锤总重M + 桩重C )/ E选 ];
• (≤5,3.5,2)
3、质量要求:
1)满足承载力要求: 端承桩-控制最后贯入度为主(参考标高)
摩擦桩-控制沉桩标高为主(参考最后贯入度)
2)偏差:
桩位偏差:排桩―偏轴≧100,顺轴≧150mm;

群桩- ≧ 1/3桩径或边长;
垂直偏差 ≧ 1 % ; 3)桩不受损:桩顶、桩身不打坏,桩顶下1/3桩长
2、打桩工艺:
数、桩顶标高、最后贯入度…); 回弹;桩身严重裂缝或桩顶破碎),暂停施打,与 有关单位研究处理。
如遇异常情况(贯入度剧变;桩身突然倾斜、位移、
关于“轻锤高击”和“重锤低击”
打桩有两种方式:一是“轻锤高击”,一是“重锤低击”。 这两种方式,如所做的功相同,而所得到的效果则不同。 “轻锤高击”所得的动量小,而桩锤对桩头的冲击力大,
1 )护筒直径比钻头大 100 ,开设 1 ~ 2 个溢浆 口,埋入土中≦1m; 2)泥浆比重1.1左右(粘土时可自造),随钻 随灌,保持高于水位面;
3)水下灌注要求:
①混凝土≦ C20,坍落度 16 ~ 22cm,骨料粒径
≧30mm;
②导管最大外径比钢筋笼内径小100以上; ③钢筋的混凝土保护层厚度≦50mm(混凝土垫
打; 3) 当桩的规格不同时,先大后小,先长后短; 4) 当桩尖设计标高不同时,先深后浅。
工艺顺序: 设置标尺→桩架就位→吊桩就位→扣桩帽、落锤、 脱吊钩→低锤轻打→正式打(接桩,截桩,静、动 载试验,承台施工)。 Fra Baidu bibliotek要点:
采用重锤低击,开始要轻打; 注意贯入度变化,做好打桩记录(编号、每米锤击
3.堆放
高度不超过四层;
地面坚实、平整,垫长枕木; 支承点在吊点位置,垫木上下对齐。
二、打桩设备:
打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。
1、桩锤——
落锤:构简、使便、锤高可调;效率低,桩损大。锤重




0.5~1.5t,动力卷扬机、人。 柴油锤:(导杆式、筒式)利用燃油爆炸来推动活塞往返运动。 构简、使便、自供能源、适于中型桩;锤重0.12~6.0t;不 适过软过硬土、噪音大、污染,40~80次/分。 蒸汽锤:单动-升耗能、自重降,力大慢1.5~15t,25~30 次/分; – 双动式-双向耗能,效率高,0.6~6t;100~200次/分; 可打可拔。 液压锤:无噪、无污、频率高,复杂、价高。油气二压施力 长,贯入度大。
2.1 钢筋混凝土预制桩的施工
一、预制桩的制作、运输和堆放
1.制作――应由工厂加工,保证质量
要点:
叠制≧4层,上下隔离,下层30%再上层; 钢筋接长用对焊,接头错开; 混凝土由顶至尖连续浇筑,注意养护与保护; 预应力管桩离心成型,直径 400 ~ 500 ,壁厚
80~100,节长8~10m,C60。
(3)质量要求
① 偏差要求:位置偏差≧70~150mm; 垂直度偏差≧1% ② 孔底虚土厚度: 端承桩≧50mm; 摩擦桩≧150mm。 ③ 避免出现缩径和断桩
(二)泥浆护壁成孔(用于有地下水)
1、成孔机械
冲抓钻 用于碎石土、砂土、粘性 冲击钻 土、风化岩 潜水电钻 用于粘性土、淤泥、砂土 回转钻
2、运输 (1)混凝土强度: 起吊移位――≦70%设计强度 运输、起吊就位――≦100%设计强度 -M (2)合理吊点:
(正负弯矩值相等则均小) --防止损坏
一点吊――距顶0.31L (L=5~10m), 距顶0.29L(L=11~16m); 两点吊――距顶、距尖0.207L;
+M
(3)吊、运平稳,避免损坏。
(4)进行打桩试验:≦2根,检验工艺、
设备是否符合要求。
打桩顺序:
避免 入土深度不一,导致不均匀沉降;
难打易碎; 邻桩移位倾斜。
1) 当桩中心距<4倍桩径时, 可:①自中间向四周环绕或放射打; ②由中心向两侧对称打; ③分段对称打; 2) 当桩中心距4倍桩径时,可按施工方便顺序
桩架导向笼
活动压梁 油压表
静力压桩机 构造原理图
加压钢丝 绳滑轮组
桩帽
上段桩 卷扬机
加压重物 底盘 轨道
操作平台
导笼口
上段桩锚筋 下段桩
1-1
全液压式静力压桩机压桩示意图
灌注桩按成孔方法:
钻孔法——一般土层
沉管法——土质差、水位高 爆扩法——土质好(粘性)、无地下水
人工挖孔法——桩径大、土较好
内无水平裂缝。
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
步履式螺旋钻机
2、施工
(1)工艺顺序
平整场地,挖排水沟→定桩位→钻机对位、 校垂直→开钻出土→清孔→检查垂直度及虚 土情况→放钢筋骨架→浇混凝土。
钻孔
清孔
放入钢筋骨架
浇筑混凝土
螺旋钻孔机成桩工艺
(2)施工要点 ①土质差、有振动、间距小时,间隔钻孔制作; ②软塑土层、含水量大-用疏纹叶片钻杆; 可塑、硬塑粘土,含水量较小的砂土-用密纹叶 片钻杆; ③及时灌注混凝土,防止孔壁坍塌; ④浇混凝土时放护筒,混凝土坍落度 5 ~ 9cm,每层 浇筑高度≧1.5m。
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
2.2 混凝土灌注桩施工
一、钻孔灌注桩:
施工无振动无噪音,但比同径预制桩承载低、沉降大。
(一)干作业法(用于无地下水或已降水)
1、成孔机械:

螺旋钻-长:钻杆长10m以上,φ 400~600


短:钻杆长3~5m,φ 300~400
钻扩机:钻孔径800~1200,扩孔径可达3.5m
承台一起浇筑接长桩身。
沉桩对周围环境的影响及预防 采用锤击法、振动法沉设预制桩对周围环境的影响,除噪音、 震动外,还使土体受到挤压,土中孔隙静水压力升高,引起 地面隆起和土体水平位移,因而会对周围原有建筑物、道路
和地下管网设施带来不利影响。
(1)采用预钻孔沉桩 (2)设置防震沟 (3)采用合理的沉桩顺序 (4)预埋塑料排水带排水
因而回弹也大,锤击能量很大部分消耗在桩锤回弹上,故
桩不易打入土中,且桩头容易打碎。相反,“重锤低击” 所得的动量大,而桩锤对桩头冲击小,因而回弹也小,大 部分能量都可以用来克服桩身与土的摩擦力和桩尖的阻力, 因此,桩能较快地打入土中,且桩头不易损坏。再加上由
于落距小,锤击频率可提高,打桩效率也高,所以,锤击
硬的障碍物时,桩身则严重回弹。
桩头的处理
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。截桩头时不能破坏桩身, 要保证桩身的主筋伸入承台,长度应符合设计要求。当
桩顶标高在设计标高以下时,在桩位上挖成喇叭口,凿
掉桩头混凝土,剥出主筋并焊接接长至设计要求长度, 与承台钢筋绑扎在一起,用桩身同强度等级的混凝土与
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