項目一樁基礎(chǔ)工程基本知識

1、單元五 樁基礎(chǔ)工程施工單元概述：一般情況下，工業(yè)與民用建筑物多采用淺基礎(chǔ)，它造價低廉，施工簡便。當(dāng)遇到天然淺土層軟弱，可以采用各種地基處理的方法進(jìn)行人工加固，從而形成人工處理地基淺基礎(chǔ)。如果是土層軟弱，建筑物為高層建筑、上部荷載很大的工業(yè)建筑或者對變形和穩(wěn)定有嚴(yán)格要求的一些特殊建筑，無法采用淺基礎(chǔ)時，則經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后就要采用深基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是一種最常用的深基礎(chǔ)形式之一，適用范圍很廣。本單元將重點介紹樁基礎(chǔ)的施工。 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解樁基礎(chǔ)的組成、作用和分類；鋼筋混凝土預(yù)制樁的預(yù)制、起吊和運輸工作，能根據(jù)具體情況正確選擇沉樁方法、沉樁設(shè)備和沉樁順序，正確的選擇接樁方法；掌握預(yù)制樁施工工藝和施工

2、要點。2、了解灌注樁的種類、特點和適用性。掌握沉管灌注樁的施工工藝流程、質(zhì)量控制；熟悉泥漿護(hù)壁成孔灌注樁護(hù)筒的作用及要求，水下澆筑混凝土方法。3、熟悉樁基工程常見的質(zhì)量通病及防治措施；熟悉樁基礎(chǔ)的檢測和樁基礎(chǔ)工程施工方案。4、了解樁基工程施工方案編制方法，熟悉泥漿護(hù)壁成孔灌注樁專項施工方案的編制。具有組織地基處理及樁基礎(chǔ)施工的能力；能夠編制樁基工程的專項施工方案。學(xué)習(xí)重點：1、預(yù)制樁施工：預(yù)制樁的制作、起吊、運輸、堆放等施工方法；打樁的質(zhì)量控制。2、灌注樁施工：鉆孔灌注樁、沉管灌注樁和人工挖孔樁的施工方法、質(zhì)量要求及施工中常見問題的分析與處理。3、樁基礎(chǔ)的檢測內(nèi)容、驗收等的相關(guān)知識。教學(xué)建議：

3、 1、每周安排一次多媒體教學(xué)，運用現(xiàn)代教學(xué)手段，采用ppt課件，穿插一些現(xiàn)場施工圖片，播放一些樁基礎(chǔ)施工工藝flash動畫演示或現(xiàn)場施工工藝錄像，使學(xué)生加強(qiáng)感性認(rèn)識。 2、力求理論緊密聯(lián)系實踐，每章安排一次施工現(xiàn)場參觀，進(jìn)行現(xiàn)場模擬教學(xué)。 3、實習(xí)課安排在建筑施工工地進(jìn)行，結(jié)合工程實際，增強(qiáng)實習(xí)效果，使學(xué)生最大限度的實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。 4、本單元學(xué)習(xí)建議采用項目教學(xué)法、案例教學(xué)法。 關(guān)鍵詞樁基礎(chǔ)Pile Foundation； 灌注樁cast-in-place pile預(yù)制鋼筋混凝土樁Pre-cast reinforced concrete piles；施工工藝Construction Techn

4、ology； 質(zhì)量控制 Quality Control；鉆孔灌注樁 Bored piles； 質(zhì)量通病Common Quality Defect ； 振動灌注樁vibro-pile； 檢測與驗收 Inspection and Acceptance項目一 樁基礎(chǔ)工程基本知識【職業(yè)能力目標(biāo)】樁基礎(chǔ)是一種常用的深基礎(chǔ)形式，適用范圍很廣。它由若干個沉入土中的樁和連接樁頂?shù)某信_或承臺梁組成，樁基礎(chǔ)方案的選擇是綜合各種因素而定。通過本項目的學(xué)習(xí)，應(yīng)熟悉樁基礎(chǔ)的基本概念、類型以及樁基礎(chǔ)工程量計算的相關(guān)知識?！娟P(guān)鍵詞】（中英文）樁基礎(chǔ)Pile Foundation； 樁基礎(chǔ)的分類Classification

5、of pile foundation適用范圍application scope任務(wù)一 樁基礎(chǔ)的概念與適用范圍一、概述樁基礎(chǔ)（Pile Foundation）是一種現(xiàn)代高層建筑物和重要建筑物工程中被廣泛采用的基礎(chǔ)形式。它是由設(shè)置于土中的基樁和承接結(jié)構(gòu)荷載的承臺共同組成。如圖51所示?；鶚妒侵溉簶痘A(chǔ)中的單樁，而群樁基礎(chǔ)是由兩根以上基樁組成的樁基礎(chǔ)。樁頂設(shè)置承臺，其作用是把各樁連成整體，并將上部結(jié)構(gòu)的荷載均勻傳遞給各樁。樁基礎(chǔ)的作用是將上部結(jié)構(gòu)較大的荷載通過樁穿過軟弱土層傳遞到較深的堅硬土層上，以解決淺基礎(chǔ)承載力不足和變形較大的地基問題。它能承受垂直荷載、水平荷載、上拔力以及機(jī)器的振動或動力作用，

6、已廣泛用于房屋地基、橋梁、水利等工程中。 圖5-1樁基礎(chǔ)示意圖1- 持力層 2-基樁 3-樁承臺 4-上部建筑物 5-軟弱土層二、樁基礎(chǔ)的適用范圍（Application Scope） 一般來說，樁基礎(chǔ)的選擇主要應(yīng)根據(jù)場地的工程地質(zhì)條件、設(shè)計方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較以及施工條件而定。在下列情況下可考慮選用樁基礎(chǔ)方案：（1）高、重建筑物下的淺層地基土承載力與變形不能滿足要求時；（2）地基軟弱，而采用地基加固措施在技術(shù)上不可行或經(jīng)濟(jì)上不合理時，或地基土性特殊，如液化土、濕陷性黃土、膨脹土、季節(jié)性凍土等特殊土?xí)r；（3）除了存在較大的垂直荷載外，還有較大的偏心荷載、水平荷載、動力荷載及周期性荷載作用時；（4

7、）上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)的不均勻沉降相當(dāng)敏感，或建筑物受相鄰建筑或大面積地面荷載的影響時；（5）對精密或大型的設(shè)備基礎(chǔ)需要減少基礎(chǔ)振幅，減弱基礎(chǔ)振動對結(jié)構(gòu)的影響，或應(yīng)控制基礎(chǔ)沉降和沉降速率時；（6）地下水位很高，采用其它基礎(chǔ)形式施工困難，或位于水中的構(gòu)筑物基礎(chǔ)，如橋梁、碼頭、采油鉆井平臺等；（7）可液化地震區(qū)的地基中，考慮增加結(jié)構(gòu)物的抗震能力，消除或減輕地震對結(jié)構(gòu)物的危害時。必須指出，樁基礎(chǔ)雖有許多優(yōu)點，但當(dāng)上層軟弱土層很厚、樁底不能到達(dá)堅實土層時，就需要用較多、較長的樁來傳遞荷載，且沉降量較大，穩(wěn)定性也稍差。當(dāng)覆蓋層很薄時，樁的穩(wěn)定性也會有問題，并且不一定經(jīng)濟(jì)。這時應(yīng)經(jīng)過多種方案比較才能較好地確定基

8、礎(chǔ)類型。任務(wù)二 樁基礎(chǔ)的類型樁可從不同的方面進(jìn)行分類，分類的目的是為了掌握樁的不同特點以便設(shè)計時根據(jù)現(xiàn)場的具體條件(位置、地形、地質(zhì)條件以及上部結(jié)構(gòu))合理地選擇樁類和樁型。根據(jù)不同的需要，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，樁基礎(chǔ)的分類（Classification of pile foundation）有：一、按荷載傳遞的方式 樁在豎向荷載作用下，樁頂荷載由樁側(cè)摩阻力和樁端阻力共同承擔(dān)。樁側(cè)阻力、樁端阻力的大小及分擔(dān)荷載的比例，主要由樁側(cè)、樁端地基土的物理力學(xué)性質(zhì)、樁的尺寸和施工工藝決定。根據(jù)豎向荷載下樁土相互作用特點、樁側(cè)阻力與樁端阻力的發(fā)揮程度和分擔(dān)荷載的比例，將樁分為摩擦樁和端承樁兩大類，如圖5-2所示。

9、 圖5-2 樁基礎(chǔ)的分類（一）(一) 摩擦樁是指在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)。工作時樁懸浮在軟弱土層中，外部荷載主要通過樁身側(cè)表面于土層的摩阻力傳遞給周圍的土層，樁尖部分承受的荷載很小，一般不超過10% 。(二) 端承樁是指樁穿過軟弱土層，而達(dá)深層堅硬土層的樁。外部荷載通過樁端直接傳給堅硬層，樁的承載力主要由樁的端部提供，一般不考慮樁側(cè)摩阻力的作用。如果樁的長徑比(即樁長與樁的直徑的比值)很大，由于樁身的壓縮，樁側(cè)摩阻力也可能發(fā)揮部分作用。 端承樁與摩擦樁的區(qū)別在于：1、兩者的受力不同，端承樁主要以樁尖阻力承擔(dān)全部荷載，而摩擦樁主要靠樁身于土層的摩阻力承擔(dān)全部荷載。2

10、、施工控制不同，端承樁施工時以控制貫入度為主，樁尖進(jìn)入持力層深度或樁尖標(biāo)高作為參考。摩擦樁施工時以控制樁尖設(shè)計標(biāo)高為主，貫入度可做參考。如圖5-3所示。圖5-3端承樁與摩擦樁的施工控制所謂貫入度，指最后貫入度，施工中一般采用最后三次每擊10錘的平均入土深度作為標(biāo)準(zhǔn)，由設(shè)計通過試樁確定。二、按承臺的位置高低工程中的樁基礎(chǔ)，往往由數(shù)根樁組成，樁頂設(shè)置承臺，把各樁連成整體，并將上部結(jié)構(gòu)的荷載均勻傳遞給樁。如圖5-4所示,按承臺的位置高低可分為：(一) 低承臺樁基礎(chǔ) 是樁身全部埋入土中，承臺底面與土體接觸；(二) 高承臺樁基礎(chǔ) 是樁身上部露出地面，承臺底面位于地面以上。一般情況下,建筑物樁基礎(chǔ)通常為低

11、承臺樁基礎(chǔ)，而碼頭、橋梁等構(gòu)筑物經(jīng)常采用高承臺樁基礎(chǔ)。 （a） 低承臺樁基礎(chǔ) (b) 高承臺樁基礎(chǔ)圖5-4樁基礎(chǔ)分類（二） 三、按施工成樁方法(一) 預(yù)制樁 是在工廠或施工現(xiàn)場制的樁，包括鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁、鋼管或型鋼的樁等，用沉樁設(shè)備打入、壓入或振入土中而形成的樁。(二) 灌注樁 是在施工現(xiàn)場的樁位上先用機(jī)械或人工成孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成。根據(jù)成孔方法不同分為鉆孔、挖孔、沖孔、沉管和爆擴(kuò)等灌注樁。四、按成型過程中擠土效應(yīng)(一) 擠土樁 在成樁過程中，樁周圍的土被擠壓并壓實，因而使土層受到擾動，土的工程性質(zhì)受到很大改變。這類樁主要由插入或壓入的預(yù)制樁，打入的封低鋼管樁和混凝土管

12、樁，以及沉管灌注樁等。(二) 部分?jǐn)D壓樁 在成樁過程中，樁周圍的土僅受到輕微的擾動，土的原狀結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)變化不明顯。這類樁主要由打入截面為I型和H型鋼樁，鋼板樁、開口式的鋼管樁（管內(nèi)土挖除），預(yù)鉆孔打入預(yù)制樁和螺旋樁等。(三) 非擠土樁 在成樁過程中，將與樁體積相同的土挖出因而樁周圍的土較少受到擾動，但有應(yīng)力現(xiàn)象。這類樁主要有各種形式的挖孔、鉆孔樁，井筒管樁等。五、按樁身材料分類根據(jù)樁身材料的不同，樁可分為混凝土樁、木樁、鋼樁和組合材料樁?；炷翗妒悄壳笆褂米顝V泛的樁，而木樁在當(dāng)今已不常用，其承載力不大，壽命也不長，一般用于臨時工程，使用時宜作防腐處理。常見的鋼樁有型鋼樁兩類，型鋼樁用的較多

13、的是H型鋼樁和工字型鋼樁。由于成本高，我國只在少數(shù)重點工程中使用，如上海寶鋼曾采用直徑914.4mm、壁厚16mm長61m等幾種規(guī)格的鋼管樁。組合材料樁是指用兩種或兩種以上材料組合而成的樁，如鋼管內(nèi)填充混凝土形成鋼管混凝土樁、上部樁身和下部樁身采用不同的材料的樁等。六、按樁徑大小分類根據(jù)樁身直徑的大小可以分為小樁、中等直徑樁、大直徑樁。小樁是指樁徑 d250mm的樁，一般用于基礎(chǔ)加固和復(fù)合基礎(chǔ)。中樁直徑是指樁徑250d800mm的樁，建筑樁基應(yīng)用較多。大直徑樁是指樁徑d800mm的樁，特點是單樁承載力較高，常用于上部結(jié)構(gòu)荷載特別大的基礎(chǔ)。任務(wù)三 樁基礎(chǔ)工程量計算樁基礎(chǔ)作為常見的深基礎(chǔ)形式之一，

14、是由樁身和承臺組成，其形式見圖5-5所示。其工程量的計算應(yīng)先從樁基礎(chǔ)的基本組成入手，應(yīng)按照分類和施工方法等不同，依據(jù)工程預(yù)算的相關(guān)計算規(guī)則進(jìn)行。圖 5-5樁 基 礎(chǔ)一、樁基礎(chǔ)定額工程量計算規(guī)則（一）有關(guān)問題說明1. 土壤級別樁基礎(chǔ)工程分部綜合基價中，土壤級別的劃分綜合為一級土和二級土兩種類型。一級土為易穿過土壤，二級土為不易穿過土壤。土壤級別的劃分應(yīng)按表51綜合確定。表51樁基礎(chǔ)工程土壤級別劃分表2. 樁基礎(chǔ)分類及施工順序（1）預(yù)制樁基礎(chǔ)。預(yù)制樁基礎(chǔ)包括混凝土預(yù)制樁和鋼樁?；炷令A(yù)制樁分實心樁（如方樁、板樁等）和管樁；鋼樁分鋼管樁和鋼板樁。其中，混凝土預(yù)制樁的施工順序為：樁的制作運輸堆放打（壓

15、）樁。 （2）混凝土灌注樁基礎(chǔ)（現(xiàn)澆樁基礎(chǔ)）。 灌注樁基礎(chǔ)按施工方法分為泥漿護(hù)壁成孔灌注樁、沉管灌注樁、干作業(yè)成孔灌注樁、爆破灌注樁、人工挖孔灌注樁等，其施工順序為：樁位成孔安放鋼筋籠澆混凝土成樁。（二）打預(yù)制鋼筋混凝土樁打樁是利用樁錘下落產(chǎn)生的沖擊能量將樁沉入土中。其體積按設(shè)計樁長（包括樁尖，不扣除樁尖虛體積）乘以樁斷面面積計算，管樁的空心體積應(yīng)扣除。如果管樁的空心部分按設(shè)計要求灌注混凝土或灌注其他填充材料時，應(yīng)另行計算。如圖5-6所示，計算式如下：預(yù)制混凝土方樁工程量 = abLN 預(yù)制混凝土管樁工程量 = （R2r2）LN 預(yù)制混凝土板樁工程量 = btLN式中： N樁根數(shù)說明：本節(jié)計算

16、的是預(yù)制鋼筋混凝土樁打樁的工程量，其制作及運輸工程量應(yīng)分別按有關(guān)規(guī)定計算。 方樁 管樁 板樁圖5-6 樁示意圖（三）靜力壓樁靜力壓樁是在軟土地基上，利用靜力壓樁機(jī)械或液壓壓樁機(jī)，用無震動的靜壓力將預(yù)制樁壓入土中。靜力壓樁工程量的計算與打預(yù)制混凝土樁相同。（四）接樁當(dāng)工程需要樁基長超過30m時，可將樁分成幾節(jié)（段）預(yù)制，然后在打樁過程中逐段接長，稱之為接樁。接樁的方法一般有電焊接樁法和硫磺膠泥接樁兩種。其中，電焊接樁按樁設(shè)計接頭以個計算；硫磺膠泥接樁按樁斷面面積以平方米計算。計算式如下：電焊接樁工程量=樁設(shè)計接頭個數(shù)硫磺膠泥接樁工程量=樁斷面面積樁設(shè)計接頭個數(shù)（五）送樁當(dāng)樁頂面需要送入自然地坪以

17、下時，受打樁機(jī)的影響，樁錘不能直接錘擊到裝頭，而必須用另一根樁置于原樁頭上，將原樁打入土中。此過程稱之為送樁。送樁按樁斷面面積乘以送樁長度計算。計算式如下：送樁工程量=樁斷面面積送樁長度式中：送樁長度按打樁架底至樁頂面高度或自樁頂面至自然地坪面另加0.5m計算，如圖5-7所示。圖5-7 送樁長度示意圖（六）打拔鋼板樁打拔鋼板樁按鋼板樁重量以噸計算。（七）灌注樁1. 打孔灌注樁打孔灌注樁是先將鋼管打入地下，然后安放鋼筋籠并現(xiàn)澆混凝土而成的樁，如沉管灌注樁。其計算規(guī)則為：（1）混凝土樁、砂樁、碎石樁、灰土擠密樁的體積，按設(shè)計規(guī)定樁長（包括樁尖，不扣除樁尖虛體積）乘以鋼管管箍外徑斷面面積計算。（2）

18、定額各種灌注的材料用量中，均已包括表5-2規(guī)定的充盈系數(shù)和材料損耗。實際施工與定額規(guī)定不同時，應(yīng)按實際換算。 表5-2 充盈系數(shù)及材料損耗表 項目名稱充盈系數(shù)損耗率%打孔灌注混凝土樁1.251.5鉆孔灌注混凝土樁1.301.5打孔灌注砂樁1.303打孔灌注砂石樁1.303 注：1. 灌注砂石樁除上述充盈系數(shù)和損耗率外，還包括級配密實系數(shù) 1.334。2. 充盈系數(shù)是指實際灌注材料體積與按設(shè)計樁身直徑計算體積之比，實際施工與定額規(guī)定不同時，按實際換算。換算后的充盈系數(shù)值按下式計算： 換算后的充盈系數(shù)=計算式如下：打孔灌注樁工程量=管箍外徑斷面面積樁全長樁根數(shù)2. 鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁是指先用鉆孔

19、機(jī)鉆孔，然后放入鋼筋籠并現(xiàn)澆混凝土而成的樁，有泥漿護(hù)壁成孔灌注樁、干作業(yè)成孔灌注樁。其工程量按設(shè)計樁長（包括樁尖，不扣除樁尖虛體積）增加0.25m乘以設(shè)計斷面面積計算。計算式如下：鉆孔灌注樁工程量=樁斷面面積（樁全長0.25m）根數(shù)3. 鋼筋籠的制作定額灌注樁項目預(yù)算價格中未包括鋼筋籠的費用，鋼筋籠制作費用應(yīng)依照設(shè)計規(guī)定，按本章第七節(jié)混凝土及鋼筋混凝土工程中相應(yīng)項目以噸計算。4. 泥漿運輸泥漿運輸工程量按鉆孔體積以立方米計算，其計算式如下：泥漿運輸工程量=鉆孔體積鉆孔個數(shù)二、地基加固工程當(dāng)發(fā)現(xiàn)地基不符合設(shè)計要求時，應(yīng)對地基進(jìn)行加固。除了可以采用換土（灰土、砂、砂石）墊層法、地基強(qiáng)夯以外，還可采用樁加固地基。（一）換土（灰土、砂、砂石）墊層法