第2章 桩基础工程

第2章桩基础工程•一般的土木建筑工程基础形式：浅基础特点：造价低，施工简单。当地基软弱时：机械压实深层搅拌堆载预压浅基础砂桩挤密化学加固强夯•深基础：桩基础、墩基础、沉井基础、地下连续墙。软土层建筑物桩基础持力层•一桩基概述一）桩的作用•1将建筑物上部荷载直接传到深层的持力层；2使软土挤密减少建筑物的沉降；3减少土的开挖量，土壁支撑和排水设施等。–二）桩的分类•1根据受力的不同–1）端承桩：力主要由桩端承受–2）摩擦桩：力由桩与其周围土的摩擦力来承受。•2按制作方式：–1）预制桩–2）灌注桩•3按桩的材料：–1）木桩；2）钢桩；–3）砼桩；4）钢筋砼桩；–5）砂桩；6）灰土桩等PPNNPPff好土软土软土•二钢筋砼桩预制桩的施工–一）桩的预制•1制作•1）钢筋骨架的形成•主筋箍筋之间应焊接或绑扎好；主筋采用对焊或搭接焊，接头错开50%，桩的顶部应加钢筋网片，桩尖应加一根钢筋外露50~100mm，以起导向作用（如下图示）桩主筋箍筋钢筋网片导向钢筋加密箍桩钢筋骨架示意图•2）制作•（1）方法：并列法；间隔法；重叠法；翻模法。•（2）注意问题：砼必须一次浇注完毕，养护不得少于7天，表面应平整不出现蜂窝麻面掉角，尺寸应符和设计要求。–2桩的起吊及运输•1）起吊强度达到设计70%后才能起吊，达到100%后才能运输。•2）起吊点的确定利用正负弯矩相等的原则确定•一点吊0.293L0.707L（c）（b）（a）12345a）角钢绑焊接头b）钢板对焊接头c）浆锚法接头图2.6钢筋混凝土预制桩接头•二点吊•三点吊•L为桩的长度0.207L0.207L0.586L0.145L0.145L0.355L0.355L–二）桩的打入•1打桩的准备工作•1）打桩前应作好场地的清理和平整工作。•2）放线确定桩位、位置沉降观测（至少2个）。•3)设置供电、供水系统；安装打桩机等。•2打桩顺序的确定•1）由于桩入土后对其周围的土体有挤压作用，对打桩本身和周围建筑物有影响，所以应确定打桩的顺序。•2）常见的几种打桩顺序及其对土体的影响•（1）自一边向另一边走排打土体挤压趋势（2）自中央向周边打（3）分段打•3打桩•1）打桩的方法及设备•（1）方法：锤击沉桩，振动沉桩，静力压桩，水冲沉桩•（2）锤击沉桩•桩锤：落锤，气锤，柴油锤，震动锤•土体挤压趋势•桩架作用是吊桩就位，固定桩位，承受桩锤和桩的重量，在打桩的过程中引导锤和桩的方向，并保证桩锤能沿着所要求的方向冲击桩体。起重机桩桩架桩锤打桩示意图•2）打桩工艺•（1）吊桩就位•桩架就位桩就位（桩尖对位）套桩帽落锤。•（2）打桩•先用小落距（0.5~0.8m)轻击，使桩入土约1~2米后检查桩尖，若不发生偏移，增大落距，进入正常的打桩。•打桩中注意以下现象•A桩锤的回弹情况；B贯入度的变化；•C桩顶是否有打坏或打斜的现象；•D送桩；接桩，截桩。•3）打桩质量控制•（1）满足最后贯入度的要求（对端承桩重点控制）•（2）桩尖入土应达到设计的标高（对摩擦桩重点控制）（3）桩的平面位置及垂直度的偏差应在容许范围内•平面偏差不得大于100~150mm，垂直度≦1%桩长或不超过1/3~1个桩径或边长。•（4）验收桩基时应交的资料•桩位测量放线图；工程地质报告；材料实验记录；桩的制作与打入记录；桩位竣工平面图；桩的实验报告。表2.2打桩常见问题、原因及处理方法常见质量问题产生原因防止措施及处理方法桩头击碎桩头混凝土强度低桩顶凹凸不平锤与桩不垂直落锤过高，锤击过久提高混凝土强度调整桩垫，楔平桩头纠正偏心，调整垂直度选择重锤低击桩身破裂桩有弯曲挤土影响检查成桩外观质量确定打桩顺序桩不下沉有坚硬土夹层打桩间歇时间过长，摩阻力增大桩锤过小钻孔机钻透后再打入连续击打合理选择锤重接桩松脱焊接不牢硫磺胶泥配合比不当检查焊缝质量，重新焊接严格按配合比配制•三、砼灌注桩施工–一）特点（与预制桩相比较）•1桩在一定范围内可任意取定，可作成直径大深度深的桩，承载力高。•2施工中对周围环境影响小。•3施工中，操作要求严格，质量控制难度大，施工周期长。–二）分类（按成孔方法）•1钻孔灌注桩•2人工挖孔灌注桩•3沉管灌注桩•4钻扩或爆扩灌注桩–三）钻孔灌注桩施工•1机械的选择•螺旋钻机：用于地下水位以上，直径¢300~600mm最大直径可达800，深8~12m。（干作业）•潜水钻机：一般条件下都可使用，直径一般¢1000，深度可达20~30m，最深可达50m。（回转钻机、冲击钻等）冲击钻头冲抓钻头•2施工工艺•1）埋设护筒：用4~8mm厚的钢板制作，埋入深度一般1~1.5m。作用：定位保护孔口，存储泥浆使其高于地下水位。•2）泥浆护壁钻孔：泥浆相对密度1.1~1.15,主要作用:护壁防止塌孔,携渣,润滑钻头降低发热。•3）清孔：端承桩沉渣50mm，两者兼有100mm，摩擦桩300mm。•4）落放钢筋骨架•5）浇注混凝土：一般采用导管法，混凝土应连续浇注，保证导管始终埋在混凝土中，同时应留试块。•施工过程示意图放钢筋插导管浇砼成型成孔•3施工中常见的问题•1）护筒冒水•2）钻孔倾斜•3）孔壁塌陷和紧缩•4）夹层或软弱层。–四）人工挖孔灌注桩（墩）•1特点•单桩承载力高，受力性能好。设备简单，现场干净，可多目标施工，噪音少，质量易保证。•2施工机具•电动葫芦，提土桶，潜水泵，鼓风机和输风管，照明设施，对讲机点铃等。•3施工工艺•1）放线定桩位；•2）开挖桩孔：分段开挖，一般取0.5~1米一段；•3）支设护壁模板；•4）浇注护壁混凝土：第一段高出地面150~200mm，起到护壁与防水的双重作用；•5）拆除模板继续下段施工；•6）清孔与验孔；•7）落放钢筋；8）浇注混凝土。分段开挖成孔护壁未挖桩孔第一段护壁•4施工中应注意的事项•1）保证成孔的质量：平面位置，垂直度，孔径，孔底土层情况；•2）防止土壁坍塌及流砂事故；•3）保证钢筋的保护层及混凝土的浇注质量；•4）必须制订切实可行的安全措施。落放钢筋浇注混凝土五）套管成孔灌注桩•1含义：用锤击或振动的方法，将带有预制混凝土桩尖或钢活瓣桩尖的钢套管沉入土中，待沉到规定的深度后，立即在管中浇注混凝土，随后拔出钢套管，并利用拔管时的冲击或振动使混凝土捣实而形成的桩，故又称沉管或打拔灌注桩•2特点：1）施工设备简单，桩长可随实际地质条件确定，经济效果也好，有地下水流砂淤泥土的条件优先使用2）单桩承载能力低，在软土中易产生颈缩，施工过程中有挤土振动和噪音3分类：锤击沉管灌注桩，振动沉管灌注桩——它们的根本区别在桩靴不同预制桩靴活瓣桩靴4锤击沉管灌注桩施工1）工艺过程：安装架桩架就位沉钢套管吊钢筋笼浇砼拔管2）沉管的几种方法•单打法•复打法•反插法3)砼的质量要求•坍落度80~100mm，当小于40mm时应分层捣实•4）施工中常见的问题及处理方•（1）有隔层：•原因：由于管径小，砼骨料大，和易性差拔管速度过快造成措施：控制砼的坍落度5~7cm骨料直径3cm，拔管速度2m/min（2）断桩：原因：桩中心距过近，打邻近桩时受挤压，隆起产生上拔力。软硬土层中间传递水平变形大小不同，产生水平剪力，砼终凝不久受振动。处理：应将断桩拔出，增大面积，加箍后重浇砼，施工中采用跳打法或相隔一定的技术间歇后打邻桩（3）瓶颈桩：在含水率较大的软土层中沉管时，土受挤压便产生很高的空隙水压力，拔管后一旦出现压力大于空气侧压力，出现瓶颈现象（4）吊脚桩：一旦发生应填砂重打处理吊脚桩的措施：施工前应严格检查桩尖的质量；浇砼拔管前用吊锤检查桩尖是否介入钢管，出现吊脚桩后立即拔出钢管填砂后再出现沉管，也可用复打或反插法处理（5）桩尖进水进泥5）爆扩成孔灌注桩爆扩成孔灌注桩简称爆扩桩:•用钻机或用爆扩法成孔•在孔底安放适量的炸药和灌入适量的混凝土•利用爆炸能量在孔底形成扩大头•再放置钢筋骨架•最后浇注混凝土而成123dDS图2.12爆扩桩1—桩身；2—扩大头；3—桩承台桩基检测与验收•预制桩质量要求及验收•1)预制桩施工结束后，由于施工偏差、打桩时挤土对桩位移的影响等，应对桩位进行验收••2)钢筋混凝土预制桩在现场预制时，应对原材料、钢筋骨架、混凝土强度进行验收,采用工厂生产的成品桩时，要有产品合格证书，桩进场后应进行外观及尺寸检查。••3)施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、接桩质量等进行检查，对电焊接桩，重要工程应做10％的焊缝探伤检查•4)施工结束后，应按建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）要求，对桩的承载力及桩体质量进行检验•5)预制桩的静载荷试验根数应不少于总桩数的1%，且不少于3根；当总桩数少于50根时，应不少于2根；当施工区域地质条件单一，又有足够的实际经验时，可根据实际情况由设计人员酌情而定。•6)预制桩的桩体质量检验数量不应少于总桩数的10％，且不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根。•7)对长桩或总锤击数超过500击的锤击桩，应符合桩体强度及28d龄期的两项条件才能锤击灌注桩质量要求及验收•1)灌注桩施工结束后，其桩位允许偏差见表2.9。且桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。•2)灌筑桩的沉渣厚度：当以摩擦桩为主时，不得大于150mm；当以端承力为主时，不得大于50mm；套管成孔的灌筑桩不得有沉渣。•3)灌筑桩每灌筑50m3应有一组试块，小于50m3的桩应每根桩有一组试块。•4)在灌注桩施工中，应对成孔、清孔、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查，人工挖孔桩尚应复验孔底持力层土（岩）性。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。•5)灌筑桩应对原材料、钢筋骨架、混凝土强度进行验收。•6)施工结束后，应按建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）要求，对桩的承载力及桩体质量进行检验。7)对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，应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，当总桩数不少于50根时，不应少于2根。8)对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，桩身质量检验抽检数量不应少于总数的30％，且不应少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总数的20％，且不应少于10根；对地下水位以上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的10％，且不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根。桩基静载法检测•静载试验法检测的目的:•是采用接近于桩的实际工作条件，通过静载加压，确定单桩的极限承载力，作为设计依据（试验桩），或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。桩的静载试验类型•单桩竖向抗压静载试验•单桩竖向抗拔静载试验•单桩水平静载试验•实验要求•预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于7d；对于粉土和粘性土，不应少于15d；对于淤泥或淤泥质土，不应少于25d，待桩身与土体的结合基本趋于稳定，才能进行试验。•灌筑桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对砂类土，不少于10d；对一般粘性土，不少于20d；对淤泥或淤泥质土，不少于30d，才能进行试验。•实验装置1234567123581锚桩反力装置1—锚桩(4根)；2—次粱；3—主梁；4—实验桩；5—基准桩；6—千斤顶；7—百分表；8—基准粱12345671235841765232压重平台反力装置1—支墩；2—钢锭（砂袋）；3—钢横梁；4—实验桩；5—基准桩；6—千斤顶；7—百分表2.3.4桩基动载法检测•静载试验可直观地反映桩的承强力和混凝土的浇筑质量，数据可靠。但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本高，测试数量有跟，并且易破坏桩基。•动测法试验仪器轻便灵活，检测快速，不破坏桩基，相对也较准确，费用低，可节省静载试验锚桩、堆载、设备运输、吊装焊接等大量人力、物力。在桩基础检测时，可进行低应变动测法普查，再根据低应变动测法检测结果，采用高应变动测法或静载试验，对有缺陷的桩重点抽测。1.低应变动测法•低应变动测法是采用手锤瞬时冲击桩头，激起振动，产生弹性应力波沿桩长向下传播，如果桩身某截面出现缩颈、断裂或夹层时，回产生回波反射，应力波到达桩尖后，又向上反