桩基础简介

桩基础简介
1982 年，在智利发掘的文化遗址中的桩，距今已有12000～14000 年。

我国最早的桩基距今已有七千多年。

我国历史上最早的桩出现在浙江省宁波市余姚的河姆渡，作为古代干阑式木结构建筑的基础是由圆木桩、方木桩和板桩这三种木桩组成的桩基础。

圆木桩直径一般在6～8cm，板桩厚2～4cm，宽10～50cm，木桩均系下部削尖，入土深度最深达115cm。

桩基础的特点
桩基础具有较高的承载力与稳定性；桩基础是减少建筑物沉降与不均匀沉降的良好措施；桩基础是克服复杂条件下不良地质现象危害的重要措施，且有良好的抗震、抗暴性能；桩基础具有很强的灵活性，对结构体系、范围及荷载变化等有较强的适应能力，而设桩也可作为地基处理措施以提高地基的强度及稳定性，但桩基础的造价一般较高；桩基础的施工比一般浅基础复杂；以打入等方式设桩存在振动及噪音等环境问题，而以成孔灌注方式设桩常对场地环境卫生带来影响；桩基础的工作机理比较复杂，其设计计算方法相对尚不完善。

桩基础的组成桩基础由基桩和联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。

桩基础在高层建筑的应用桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载（包括偏心荷载）。

在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。

在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。

桩分类
常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等，今天我主要讲的是人工挖孔桩。

开挖
地基地质勘察：
1、可行性勘察（编制工程建筑初步设计阶段可行性研究报告而进行的工程地质勘察。

它是在规划阶段所选定的建筑区内进行的。

其任务是选定工程地质条件最有利的建筑场地，并为建筑物类型和规模的确定提供工程地质资料。

）
2、初步勘察（初勘是在场址经确定后进行。

为了对场地内各建筑地段的稳定性做出评价，初勘的任务之一就在于查明建筑场地不良地质现象的成因、分布范围、危害程度及其发展趋势，以便使场地主要建筑物的布置避开不良地质现象发育的地段，为建筑总平面布置提供依据。

）
3、详细勘察（经过选址勘察和初步勘察之后，场地工程地质条件已基本查明，详勘任务就在于针对具体建筑物地基或具体的地质问题，为进行施工图设计和施工提供设计计算参数和可靠的依据。

）场地工程地质条件
1、场地最高点高层（我国海拔是青岛黄海平均海平面起算的高度）
2、钻探地面的高层区间和平均高层
3、地形的相对高差
4、场地岩层产状
5、岩
体节理裂隙的发育程度6、活动断层、滑坡、泥石流、地面塌陷、大型溶洞等不良地质现象和湿陷性黄土、冻土、盐渍土、大面积软土等特殊性土类。

7、根据钻探报告确定场地岩土层自上而下的土层种类，确定岩体基本质量等级（我们那边主要是硬塑红粘土和可塑性红粘土，岩石为石灰岩、变质岩和沉积岩，地基最好是石灰岩和白云岩）。

场地水文地质条件1、地下水：地下水可分为上层滞水、潜水和承压水三大类。

确定场地内地下水位埋深和渗透系数值。

通过地下水的性质判断地下水和场地土对凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀程度。

地基评价
1、场地稳定性及均匀性
2、场地类别及抗震条件（跟据《中国地震动参数图》
（GB18306-2001）场地地震动反应谱特征周期确定地震动基本烈度，从而确定建筑物的抗震等级。

3、主要岩土建筑性能参数4、持力层的选择
基础选型1、根据场地岩土各层的性质特征及岩土承载力，结合建筑物的荷载及其对地基条件的要求确定基础类型。

人工挖孔桩验收内容
1、基桩验收应包括下列数据：
1）工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更及材料代用通知单等。

2）经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。

3）桩位测量放线图，包括工程桩位元元线复核签证单。

4）成桩质量检查报告。

（小应变）
5）单桩承载力检测报告。

（静载试验、抽芯等）
6）基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。

2、成桩质量检查
3、单桩承载力检测
边坡稳定性定义为沿假定滑裂面的抗滑力与滑动力的比值，当该比值大于1 时，坡体稳定；等于1 时，坡体处于极限平衡状态；小于1 时，边坡即发生破坏。

设边坡的高为H，展宽为B，边坡系数=B/H，如果这个边坡稳定了，就是这个系数为此点边坡稳定系数。

通常普通土的边坡稳定系数为1.5 。

人工挖孔桩灌注桩的施工1．开孔前，桩位应定位放样准确，在桩位外设置定位龙门桩，安装护壁模板必须用桩心点校正模板位置，并由专人负责。

2．第一节井圈护壁应符合下列规定：
1）井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于20 ㎜；
2）井圈顶面应比场地高出150—200 ㎜，壁厚比下面井壁厚度增加100—150 ㎜。

3．修筑井圈护壁应遵守下列规定：
1）护壁的厚度、拉结钢筋、配筋、混凝土强度均应符合设计要求；
2）上下节护壁的搭接长度不得小于50 ㎜；
3）每节护壁均应在当日连续施工完毕；
4）护壁混凝土必须保证密实，根据土层渗水情况使用速凝剂；
5）护壁模板的拆除宜在24h 之后进行；
6）发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故；
7）同一水平面上的井圈任意直径极差不得大于50 ㎜。

4．遇有局部或厚度不大于1.5m 的流动性淤泥和可能出现涌土涌砂时，护壁施工宜按下列方法处理：
1）每节护壁的高度可减小到300-500 ㎜，并随挖、随验、随浇注混凝土；
2）采用钢护筒或有效的降水措施。

5．挖至设计标高时，孔底不应积水，终孔后应清理好护壁上的淤泥和孔底残渣、积水，然后进行隐藏工程验收，验收合格后，应立即封底和浇注桩身混凝土。

6．浇注桩身混凝土时，混凝土必须通过溜槽；当高度超过3m 时，应用串筒，串筒末端离孔底高度不宜大于2m，混凝土宜采用插入式振捣器搬
起石头砸自己的振实。

7．当渗入最过大（影响混凝土浇注质量时），应采取有效措施保证混
凝土的浇注质量。

封底混凝土施工
1 ．浇注混凝土前应检查孔底地质和孔径是否达到设计要求，并把孔底清理干净，同时把积水尽可能排干。

2 ．为了减少地下水的积聚，任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出。

以减少邻孔的积水对工作孔的影响。

3．孔深超过6m时，还要注意防止混凝土离析，一般把搅拌好的混凝土装在容量为1~2m³左右坚固的帆布袋里，并用绳子打成活扣，混凝土送到井底时，拉开活扣就可将混凝土送到孔底，连续作业能迅速封好孔
底，同时堵住孔底大部分甚至全部的地下水。

4．如果地下水很多，而且挖孔桩较深，刚提起抽水泵，底部溢水就接近或超过20cm，这时用以上几种办法封底都会造成混凝土含水量太大，清理完孔底渣土后让水继续上升，等到孔中溢水基本上平静时，用导管伸入孔底，往导管里输送搅拌好的早强型混凝土，混凝土量超过底节护壁30cm 以上，再慢慢撤除导管，由于水压力的作用，封底混凝土基本上密实，混凝土终凝后再抽水，由于封底混凝土已超过底节护壁，已经没有地下涌水，待水抽干，再对剩余的水进行处理。

将表面混凝土（这部分混凝土中的水泥浆会逸散到水中）松散部分清除运到孔外，再继续下一道工序。

5 ．施工时，为了保证孔位位置准确，每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜，移位。

尤其在浇注护壁前要检查范本，脱模后再检查护壁。

个别壁周泥砂塌落，在浇注混后护壁容易产生位移和歪斜，应注意检查和及时纠正。

人工挖孔桩防护措施
桩护壁采用c25 混凝土，钢筋采用r235 ；第一挖深约一米，浇注混凝土护筒，往下施工时以每节作为一个施工循环（即挖好每节后浇注混凝土护壁）；
为了便于井内组织排水，在透水层区段的护壁预留泄水孔（孔径于水管外径相同），以利于接管排水，并在浇注混凝土前于以堵塞，为保证桩的垂直度，要求每浇注完三节护壁须校核桩中心位置及垂直度一次；
除在地表墩台位置四周挖截水沟外，并应对孔内排出孔外的水妥善引流远离桩孔。

在灌注桩基混凝土时，如数桩孔均只有少量渗水应采取措施同时灌注，以免将水集中一孔增加困难。

如多孔渗水量均大，影响灌注质量，则应于一孔集中抽水，降低其它各孔水位，此孔最后用水下混凝土灌注施工；
挖孔时如果遇到涌水量较大的潜水层层压水，可采用水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处理；挖孔达到设计标高后，应进行孔底处理，必须做到平整，无松渣、污泥及沉淀等软层；未尽之处严格按现行国家规范规程施工。

人工挖孔桩施工中几个特殊问题技术处理
6.8.1地下水
地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。

含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，混凝土护壁难于施工成型，甚至被水压冲垮，发生桩身质量问题甚至施工安全问题。

如遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，易发生流砂和井漏现象。

施工时应保证施工人员安全，及时检测有无毒害气体和缺氧情况，并采取有效措施。

处理地下水的措施：1．地下水量不大时
可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。

2．水量较大时
当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，组织安排合理，能达到很好的效果。

3．对不太深的挖孔桩可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般可解决。

4．抽水时环境影响有时施工周围环境特殊，一是抽出地下水进出时周围环境，基础设施等影响较多，不允许无限制抽水；二是周围有江沙、湖泊、沼泽等，不可能无限制达到抽水目的。

因此在抽水前均要采取可靠的措施。

处理这类问题最有效的方法是截断水源，封闭水路。

桩孔较浅时，可用板桩封闭；桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，以保证在正常抽水时，达到正常开挖。

6.8.2流砂
开挖时，如遇细砂，粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量事故甚至施工安全事故。

6.8.3淤泥质土层
6.8.4有毒有害气体
6.8.5桩身混凝土的浇筑
最主要的是合理安排施工顺序
桩基础设计计算
1、单桩竖向承载力特征值：
轴心竖向力作用下：
R a=faAp
Ra——单桩竖向承载力特征值，KN
fa ——基础持力层的地基承载力承载力特征值，kpa
Ap——桩身横截面积，㎡
2、单桩承载力计算：
单桩承载力计算：
A p=лr 2（桩底端横截面面积）
Ra= faAp=
桩身承载力验算：桩轴心受压时，根据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）式
5.8.2-2
A ps=л r 2（桩身横截面面积）
≤ψc f c A p
N——荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值人工挖孔桩钢筋笼钢筋笼由主筋、箍筋和加颈箍筋组成。

通常主筋为6—8 根，Φ12—Φ18 箍筋可采用旋转形或环形Φ6—Φ8＠200 加颈箍筋采用Φ 12＠200
钢筋笼分段制作，每段长度以<10m为宜。

竖向主筋、螺旋箍筋和加强箍
向主筋：（桩长＋锚固）×根数
螺旋箍：直接用周长×圈数——按理说长度是圆柱型对角线，算的多了发现就差
1~2CM
加强箍：（周长＋15d 焊接）×个数
钢筋笼纵筋长度为：（设计桩顶标高—实际孔底标高）；纵向主筋再加+桩顶锚固长度（通常1-1.2m ）；钢筋笼的加密区应该是针对相应的结构范围，所以不需要调整；
混凝土工程量：（应按设计桩顶标高- 实际桩底标高）* 设计桩截面面积*（超灌）系数；
土石方工程量：（实际孔顶标高—实际孔底标高）*设计孔截面面积*（超挖）系数超灌和超挖系数要根据实际情况双方商定
扩大头直径范围为0.4m—2.0m，锚杆抗拔力是普通锚杆的3 倍左右，在相同的拉力条件下，锚头位移仅为普通锚杆的1/3 左右，扩大头锚杆为端压——摩擦型锚杆。

扩大桩端井底时，因爆破碎石及粘土松动，为防止碎石及粘土坍塌，在离桩底1m处对桩端壁用钢板护筒（5cm厚）进行加固防护，防止桩底壁坍塌。

水下浇筑混凝土施工事故探析
1.初灌未封底：桩底沉渣量过大，使初灌不能正常反浆，或导管距孔底太远，初灌量不够没有埋住导管。

出现这种情况的原因是检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。

2.导管堵塞：灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管。

3.导管拔出混凝土面：导管提漏有两种原因：首先当导管堵塞时，一般采用上下提振法，使混凝土强行流出，但如果此时导管埋深很少，极易提漏。

其次因泥浆过稠，在测量导管埋深时，对混凝土浇筑高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离混凝土面，也就产生提漏。

4.导管被混凝土埋住或卡死：在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施工指标。

导管埋深过大以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，加上导管采用已很落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的导管，在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。

5.钢筋笼上浮：当灌注到钢筋笼底部时，应缓慢放料，尽量减小埋深，减小对导管的冲力
6.桩身有夹渣、夹泥、蜂窝：浇筑过程中，须不断测定混凝土面上升高度，
并根据混凝土供应情况来确定拆卸导管的时间、长度，以免发生桩身夹渣、夹泥、蜂窝事故。