教學目的通過本次課教學使學生掌握樁基礎的組成特點和

1、【第7次課】教學目的：通過本次課教學使學生掌握樁基礎的組成、特點和適用條件，樁基礎的類型和構造。教學重點：樁基礎的類型。教學難點：柱樁與摩擦樁的概念。板書 講解第三章 樁基礎第一節(jié) 概述 當?shù)鼗鶞\層土質不良，采用淺基礎無法滿足結構物對地基強度、變形和穩(wěn)定性方面的要求時，往往需要采用深基礎。 樁基礎是一種歷史悠久而應用廣泛的深基礎型式。近代隨著工業(yè)技術和工程建設的發(fā)展，樁的類型和成樁工藝、樁的設計理論和設計方法、樁的承載力與樁體結構的檢測技術等諸方面均有迅速的發(fā)展，以使樁與樁基礎的應用更為廣泛，更具有生命力。它不僅可作為建筑物的基礎型式，而且還可應用于軟弱地基的加固和地下支檔結構物。一、樁基礎的

2、組成與特點樁基礎組成： 樁 樁在平面排列上可成為一排或幾排樁身可全部或部分埋入地基土中，當樁身外露在地面上較高時，在樁之間應加設橫系梁，以加強各樁的橫向連系。承臺 承臺將所有樁的頂部由聯(lián)成一整體并傳遞荷載。在承臺上再修筑橋墩、橋臺及上部結構，如圖3-1所示。 樁基礎的作用： 是將承臺以上結構物傳來的外力通過承臺，由樁傳到較深的地基持力層中去，承臺將各樁聯(lián)成一整體共同承受荷載。樁是基礎中的柱形構件，其作用在于穿過軟弱的壓縮性土層或水，把樁基坐落在更硬或更密實或壓縮性較小的地基持力層上。各樁所承受的荷載由樁通過樁側土的摩阻力及樁端土的抵抗力將荷載傳遞到樁周土層中去，如圖3-1b)所示。 樁基礎優(yōu)點

3、： 它具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻，在深基礎板書 講解中具有耗用材料少、施工簡便等特點。 在深水河道中，可避免(或減少)水下工程，簡化施工設備和技術要求，加快施工速度并改善勞動條件。伴隨著工業(yè)化水平不斷提高，樁與樁基礎不僅便于工廠化生產和機械化施工，而且能適應于不同的水文地質條件和承受不同荷載性質的上部結構。二、樁基礎的適用條件 第一、 荷載較大，地基上部土層軟弱，適宜的地基持力層位置較深，采用淺基礎或人工地基在技術上、經(jīng)濟上不合理時; 第二、 河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定或沖刷深度不易計算正確，如采用淺基礎施工困難或不能保證基礎安全時; 第三、 當?shù)鼗嬎愠两颠^人或結構物對不均勻沉降敏

4、感時，采用樁基礎穿過松軟(高壓縮性)土層，將荷載傳到較堅實(低壓縮性)土層，減少結構物沉降并使沉降較均勻; 第四、 當施工水位或地下水位較高時，采用樁基礎可減小施工困難和避免水下施工 第五、 地震區(qū)，在可液化地基中，采用樁基礎可增加結構物的抗震能力，樁基礎穿越可液化土層并伸入下部密實穩(wěn)定土層，可消除或減輕地震對結構物的危害。 當上層軟弱土層很厚，樁底不能達到堅實土層時，就需要用較多、較長的樁來傳遞荷載，且這時的樁基礎沉降量較大，板書 講解穩(wěn)定性也稍差;當覆蓋層很薄時，樁的穩(wěn)定性也會有問題，就不一定是最佳的基礎形式，應經(jīng)過多方面的比較才能確定優(yōu)選的方案。 因此，在考慮樁基礎適用時，必須根據(jù)上部結

5、構特征與使用要求，認真分析研究建橋地點的工程地質與水文地質資料，考慮不同樁基類型特點和施工環(huán)境條件，經(jīng)多方面比較，精心設計，慎重選擇方案。第二節(jié) 樁和樁基礎的類型及構造一、根據(jù)樁的受力條件分類1柱樁與摩擦樁 柱樁： 樁穿過較松弱土層，樁底支承在巖層或硬土層(如密實的大塊卵石層)等實際非壓縮性土層時，基本上依靠樁底土層抵抗力支承垂直荷載，這種樁稱為-（支承樁）如圖3-2a)所示。按我國習慣，柱樁是專指樁底直接支承在基巖上的樁，此時因樁的沉降甚微，認為樁側摩阻力可忽略不計，全部垂直荷載由樁底巖層抵抗力承受。但對于較長的支承樁，因受荷后樁身彈性壓縮較大，將在樁側產生摩阻力，故設計時尚應考慮。 摩擦樁

6、： 樁穿過并支承在各種壓縮性土層中，主要依靠樁側土的摩阻力支承垂直荷載，這種樁稱為-，如圖3-2b)所示。一般情況下，摩擦樁除樁側土的摩阻力支承垂直荷載外，樁底土層抵抗力也支承部分垂直荷載。 柱樁承載力較大，基礎沉降小，較安全可靠，但若巖層埋置很深，沉樁困難，就需要采用摩擦樁。柱樁和摩擦樁由于它們在地基土中的工作條件不同，它們與土共同作用特點也就不一樣，因此在設計計算時所采用的方法和有關參數(shù)也不一樣，這將在本章第四、五節(jié)中闡述。2豎直樁與斜樁 (按樁軸方向分)豎直樁 水平外力和外力矩不大、樁的自由長度(即地面以上的樁身長度)不長、樁身較粗時，多采用豎直樁樁基單向斜樁多向斜樁 斜樁的特點是能承受

7、較大的水平荷載，但需要有相應的施工設備和工藝。板書 講解3樁墩 樁墩： 通過在地基中成孔后灌注混凝土形成的大口徑斷面柱形深基礎，即以單個樁墩代替群樁及承臺。端承樁墩 樁墩基礎底端可支于基巖之上。摩擦樁墩 樁墩基礎底端可嵌入基巖或較堅硬土層之。幾何特征：直柱形擴底樁墩 (在樁墩底土較堅硬的情況下，為使樁墩底承受較大的荷載，也可將樁墩底端尺寸擴大而做成)樁墩斷面形狀 常為圓形，其直徑不小于0.8m。樁墩結構 一般為鋼筋混凝土結構鋼套筒或鋼核樁墩 當樁墩受力很大時也可用鋼套筒或鋼核樁墩（圖3-4）受力分析： 與基樁相類似，但由于樁墩斷面尺寸較大而具有較高的豎向承載力和可承受較大的水平荷載。對于擴底樁

8、墩還具有抵抗較大上拔力的能力。優(yōu)點： 在于墩身面積小、美觀、施工方便、經(jīng)濟，但它受力大、縱向穩(wěn)定性較差、對地基要求也高， 適用： 對于上部結構傳遞的荷載較大，且要求基礎墩身面積較小時的情況，可考慮樁墩深基礎方案。所以在選定方案時，尤其受較大船撞力的河流中應用此類型橋墩更應注意。板書 講解二、按施工方法分類(一)沉樁(預制樁) 施工方法： 將各種預先制好的樁(主要是鋼筋混凝土或預應力混凝土實心樁或管樁，也有鋼樁或木樁)以不同的沉樁方式(設備)沉入地基內達到所需要的深度。預制樁是按設計要求在地面良好條件下制作(長樁可在樁端設置鋼板、法蘭盤等接樁構造分節(jié)制作)，樁體質量高，可大量工廠比生產，加速施工

9、進度。適用： 一般土地基，但較難沉入堅實地層。沉樁有明顯的排擠主體作用，應考慮對鄰近結構(包括鄰近基樁)的影響。在運輸、吊裝和沉樁過程中應注意避免損壞樁身。1打入樁(錘擊樁)施工方法： 是通過錘擊(或以高壓射水輔助)將預制樁沉入地基。適用： 樁徑較小(一般直徑在0.6m以下，但國內最大管樁直徑已達lm)，地基土質為可塑狀粘性土、砂性土、粉土、細砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情況。問題： 有較大的振動和噪聲，在城市建筑密集地區(qū)施工，須考慮對環(huán)境的影響。2振動下沉樁 施工方法： 將大功率的振動打樁機安裝在樁頂，一方面利用振動以減小土對樁的阻力，另方面用向下的振動力使樁沉入土中。適用：

10、于可塑狀的粘性土和砂土，用于上的抗剪強度受振動時有較板書 講解大降低的砂土等地基和自重不大的鋼樁，其效果更為明顯。沉樁困難時可采用射水輔助振動沉樁。3靜力壓樁 施工方法： 借助樁架自重及樁架上的壓重，通過液壓或滑輪組提供的靜反力(圖3-5)將預制樁壓入土中的樁。適用： 較均質的可塑狀粘性土地基，對于砂土及其他較堅硬土層，由于壓樁阻力大而不宜采用。優(yōu)缺點： 靜力壓樁在施工過程中無振動、無噪聲，并能避免錘擊時樁頂及樁身的損傷，但較長樁分布壓入時受壓樁架高度的限制，使接頭變多會影響壓樁的效率。(二)灌注樁概念： 灌注樁是在現(xiàn)場地基中鉆挖樁孔，然后澆筑鋼筋混凝土或混凝土而成的樁。灌注樁可選擇適當?shù)你@具

11、設備和施工方法而適用于各種類型的地基土，并可做成較大直徑以提高樁的承載力，可避免預制樁打樁時對周圍土體的擠壓影響和振動及噪聲對周圍環(huán)境的影響。但在成孔成樁過程中應采取相應的措施和方法保證孔壁的穩(wěn)定和提高樁體的質量。1鉆、挖孔灌注樁鉆孔灌注樁：施工方法： 用鉆(沖)孔機具在上中鉆進，邊破碎土體邊出土渣而成孔，然后在孔內放入鋼筋骨架，灌注混凝土而形成的樁。為了順利成孔、成樁，需采用包括制備有一定要求的泥漿護壁、提高孔內泥漿水的水位、灌注水下混凝土等相應的施工工藝和方法。優(yōu)點： 鉆孔灌注樁的施工設備簡單，操作尚方便，缺點： 由于泥漿的排放處理，在城市中的應用有時會受到一定的限制。適用： 各種粘性土、

12、砂性土，也適用于碎、卵石類土和巖層。對于易坍孔土質及可能發(fā)生流沙或有承壓水的地基，施工難度較大，施工前應做試樁以取得經(jīng)驗。國內鉆孔灌注樁的應用日益廣泛，我國施工的鉆孔灌注樁最大深度已達百余米。 挖孔灌注樁施工方法： 依靠人工(用部分機械配合)或機械在地基中挖出樁孔，然后澆筑板書 講解鋼筋混凝土或混凝土所形成樁。特點： 是不受設備限制，施工簡單。挖孔樁樁徑較大，一般大于1.4m;為確保施工安全，挖孔深度不宜太深。能直接檢驗孔壁和孔底土質以保證樁的質量。為增大樁底支承力，可用開挖辦法擴大樁底。適用： 無水或滲水量小的地層，對可能發(fā)生流沙或含較厚的軟粘土層地基，這種施工方法較為困難(需要加強孔壁支撐

13、)。2沉管灌注樁施工方法： 沉管灌注樁系指采用錘擊或振動的方法把帶有鋼筋混凝士的樁尖或帶有活瓣式樁尖(沉管時樁尖閉合，拔管時活瓣張開)的鋼套管沉入土層中成孔，然后在套管內放置鋼筋籠，并邊灌注混凝土邊拔套管而形成的灌注樁，也可將鋼套管打入土中擠土成孔后向套管中灌注混凝士并撥出套管成樁。特點： 由于采用了套管，可以避免鉆孔灌注樁施工中可能產生的流砂、坍孔的危害和由泥漿護壁所帶來的排渣等弊病。但樁的直徑較小，常用的尺寸在0.6m以下，樁長常在2Om以內。在軟粘土中，由于沉管的擠壓作用對鄰樁有擠壓影響，且擠壓時產生的孔隙水壓力易使拔管時出現(xiàn)混凝土樁縮頸現(xiàn)象。適用： 粘性土、砂性土、砂土地基。3爆擴樁

14、爆擴樁系指就地成孔后，用炸藥爆炸擴大孔底，澆灌混凝土而成的樁，其施工程序如圖3-6所示。這種樁擴大樁底與地基土的接觸面積，提高樁的承載能力。爆擴樁宜用于持力層較淺，以在粘土中成型并支承在堅硬密實土層上為最理想的采用條件。(三)管柱施工方法： 它是將預制的大直徑(直徑15m左右)鋼筋混凝土或預應力混凝土或鋼管柱(實質上是一種巨型分節(jié)裝配的管樁，每節(jié)長度根據(jù)施工條件決定，一般采用4m、8m和l0m，接頭用法蘭盤和螺栓聯(lián)接)，用大型的振動樁錘沿導向結構振動下沉到基巖(一般以高壓射水和吸泥機配合幫助下沉)，然后在管內鉆巖成孔，下放鋼筋籠骨架，灌注混凝土，將管柱嵌固于巖層，如圖3-7所示。板書 講解特點

15、和適用： 大跨徑橋梁的深水基礎，或在右面起伏不平的河床上的基礎，管柱基礎可以在深水及各種覆蓋層條件下進行，沒有水下作業(yè)和不受季節(jié)限制，但施工需要有振動沉樁錘、鑿巖機、起重設備等大型機具，動力要求也高，所以在一般公路橋梁中較少采用。 三、高樁承臺和低樁承臺（按承臺位置分）高樁承臺基礎（簡稱高樁承臺）高樁承臺的承臺底面位于地面(或沖刷線)以上?；鶚恫糠謽渡沓寥胪林?，部分樁身外露在地面以上(稱為樁的自由長度)承臺位置較高或設在施工水位以上，可減少墩臺的圬工數(shù)量，可避免或減少水下作業(yè)，施工較為方便，且經(jīng)濟。然而，高樁承臺基礎剛度較小，在水平力作用下，由于承臺及基樁露出地面的一段自由長度周圍無上來共同承

16、受水平外力，基樁的受力情況較為不利，樁身內力和位移都將大于在同樣水平外力作用下的低樁承臺，在穩(wěn)定性萬面低樁樂臺也較高樁承臺好。近年來由于大直徑鉆孔灌注樁的采用，樁的剛度、強度都較大，因而高樁承臺在橋梁基礎工程中已得到廣泛采用。板書 講解低樁承臺基礎 (簡稱低樁承臺) 低樁承臺的承臺底面位于地面(或沖刷線)以下。低樁承臺則基樁全部沉入土中(樁的自由長度為零)。四、不同樁身材料的樁及其構造（一） 就地灌注鋼筋混凝土樁的構造樁型： 鉆、挖孔灌注樁、沉管灌注樁?；炷粒?標號不低于20號，對僅承受豎直力的基樁可用15號(但水下灌注的混凝土仍不應低于20號)。 設計直徑： 鉆孔灌注樁一般為0.801.5

17、Om，挖孔灌注樁不宜小于1.2Om，沉管灌注樁一般為0.300.60m。樁內鋼筋： 應按照內力和抗裂性的要求布設。長摩擦樁應該根據(jù)樁身彎矩分布情況分段配筋。短摩擦樁和柱樁也可按樁身最大彎矩通長均勻配筋。當按內力計算樁身不需要配筋時也應在樁頂35m內設置構造鋼筋。孔內鋼筋不設彎鉤，以利水下混凝土的灌注。為了保證鋼筋骨架有一定的剛性,便于吊裝及保證主筋受力后的縱向穩(wěn)定，主筋不宜過細過少(直徑不宜小于14mm，每根樁不宜少于8根)。箍筋應適當加強，箍筋直徑一般不小于8mm，中距為200400mm。對于直徑較大的樁或較長的鋼筋骨架，可在鋼筋骨架上每隔2.02.5m設置一道加強箍筋(直板書 講解徑為14

18、l8mm)，如圖3-9所示。鋼筋保護層厚度一般不應小于50mm。 鉆、挖孔樁的柱樁根據(jù)樁底受力情況如需嵌入巖層時，嵌入深度可根據(jù)受力情況計算確定，并不得小于0.5m。大直徑的空心鋼筋混凝土就地灌注樁， 是進一步發(fā)揮材料的潛力，節(jié)約水泥的措施。就地灌注樁常用的含筋率為0.2%0.6%，較一般預制鋼筋混凝土實心樁、管樁和管柱均低。(二)鋼筋混凝土預制樁1普通鋼筋混凝土樁樁的截面： 方形，生產、制作、運輸和堆放方便。截面邊長一般為0.30.5m。樁的長度： 取決于沉樁設備，一般在2530m以內，工廠預制樁的分節(jié)長度一般不超過12m，沉樁時在現(xiàn)場連接到所需長度。樁身混凝土： 不低于25號，樁身配筋：

19、應按起吊、運輸、沉樁和使用各階段的內力要求通長配筋。主筋直徑一般為1925mm，根數(shù)一般為8根，最小含筋率不小于0.8%。箍筋直徑為68mm，其間距為l00200mm，而樁的兩端處應加密，間距一般為50mm。由于樁尖穿過土層時直接受到正面阻力，應在樁尖處把所有的主筋彎在一起并焊在一根蕊棒上。樁頭直接受到錘擊，故在樁頂需放方格網(wǎng)片三層以加增樁頭強度。鋼筋保護層厚度不小于35mm。樁內需預埋直徑為2025mm的鋼筋吊環(huán)，吊點位置通過計算確定。如圖3-10所示。接頭： 長樁分節(jié)制作在現(xiàn)場接樁時，樁的接頭的可靠性是很重要的，必須保證接頭有足夠的強度。鋼筋混凝土樁的接頭一般采用焊接鋼板接頭，圖3-11當

20、預制樁采用靜壓樁方式沉樁時，樁的接頭有時可采用硫磺膠泥接樁，接頭為上節(jié)樁伸出錨筋插入下節(jié)樁的錨孔，并灌入熔化的硫磺膠泥，冷卻后即牢固粘結。這種接頭結構簡單，較經(jīng)濟，但其現(xiàn)場拌制質量受人為因素大，長期效果也待檢驗，對受大較重要的橋梁樁基宜用鋼板接頭。板書 講解2鋼筋混凝土管樁和管柱生產： 管樁由預制工廠以離心旋轉機生產，實質上是一種大直徑薄壁鋼筋混凝土或預應力混凝土圓管節(jié)，在工廠分節(jié)制成，沉樁時逐節(jié)用螺栓接長。類型： 普通鋼筋混凝土預應力混凝土 大多用規(guī)格： 直徑為400、50、600、800、1000mm，管壁厚度分為80、100、110、130mm，混凝土標號為2540號。每節(jié)長度為415m

21、，兩端裝有連接法蘭盤以供現(xiàn)場用螺栓連接(也有采用焊接接頭)。最下一節(jié)底端一般設置樁尖，樁尖內部可預留圓孔，以便安裝射水管輔助沉樁。 管柱： 我國常用的管柱直徑1.501.80m，一般采用預應力混凝土管柱。(三)鋼樁 類型： 鋼管型 常用H型鋼樁優(yōu)點： 鋼樁具有強度高，能承受強大的沖擊力和獲得較高的承載力;其設計的靈活性大，壁厚、樁徑的選擇范圍大，便于割接，樁長容易調節(jié);輕便易于搬運，沉樁時貫入能力強、速度較快可縮短工期，且排擠土最小，對鄰近建筑影響小，也便于小面積內密集的打樁施工。缺點： 用鋼最大，成本昂貴，在大氣和水士中具有鋼材腐蝕性。目前，我國只在一些重要工程中使用。鋼管樁的規(guī)格： 分段長

22、度按施工條件確定，不宜超過1215m常用直徑為4001000mm。鋼管樁的設計厚度由有效厚度和腐蝕厚度兩部分組成。有效厚度為管壁在外力作用下所需要的厚度，可按使用階段的應力計算確定。腐蝕厚度為建筑物在使用年限內管壁腐蝕所需要的厚度，可通過鋼樁的腐蝕情況實測和調查確定，無實測資料時可參考表3-1確定。 鋼樁防腐處理可采用外表涂防腐層，增加腐蝕余量及陰極保護。板書 講解當鋼管樁內壁同外界隔絕時，可不考慮內壁防腐。鋼管樁按樁端構造：開口樁 開口鋼管樁穿透土層的能力較強，但沉樁過程中樁底端的土將涌入鋼管內腔形成土蕊。當土蕊的自重和慣性力及其與管內壁間的摩阻力之和超過底面土反力時，將阻止進一步涌大而形成

23、"土塞"，此時開口樁就像閉口樁一樣貫入土中，土蕊長度也不再增長。"土塞"形成和土蕊長度與地基土性質和樁徑密切有關，它對樁端承載力和樁側擠土程度均會有影響，在確定鋼管樁承載為時應考慮這種影響(詳見本章第四節(jié)，。開口樁進入砂層時的閉塞效應較明顯，宜選擇砂層作為開口樁的持力層，并使樁底端進入砂層一定深度。閉口樁(四)木樁木樁常用挺直的杉木或松木做成樁徑(梢頭)一般為14026Omm:樁長為48m。木樁樁頂應加設鐵箍，以保護樁頂不被打裂。樁尖削成棱錐形，常加鐵樁靴，如圖3-13所示。 木樁自重小，具有一定的彈性和韌性，便于加工、運輸和施工，但木樁的承載能力很小，

24、且在干濕交替的環(huán)境中極易腐爛，并有材料的供應問題，因此只在盛產木材地區(qū)修筑或搶修橋梁以及建造施工便橋時采用。(五)承臺(蓋梁)的構造及樁與承臺的聯(lián)結 承臺的平面尺寸和形狀： 根據(jù)上部結構(墩、合身)底部尺寸和形狀，以及基樁的平面布置而定，一般采用矩形、圓形和園端形。排架樁式墩臺蓋梁的平面形狀一般為矩形，平面尺寸應根據(jù)支座尺寸及布置情況而定。 承臺厚度： 保證承含有足夠的強度和剛度，公路橋梁多采用鋼筋混凝土或混凝土剛性承臺(承臺本身材料的變形遠小于其位移)，其厚度不宜小于1.5m?；炷翗颂柌灰说陀?5號。對于蓋梁和柱式墩臺的承臺應驗算其強度并設置必要的鋼筋，承臺蓋梁厚度也可不受上述限制。 樁和

25、承臺的連結： 鉆、挖孔灌注樁現(xiàn)都采取柱頂主筋伸入承臺，此時樁身仲入承臺長度一般只為15020omm(當為蓋梁時，樁身可板書 講解不伸入)。如圖3-14a)、b)所示。伸入承臺的樁頂主筋可做成喇叭形(約與豎直線傾斜15°若受構造限制，主筋也可不做成喇叭形)，伸入承臺的鋼筋應有符合鋼筋混凝土結構規(guī)范的錨固長度，一般應不小于60Omm，并設箍筋。對于不受軸向拉力的沉樁可不破樁頭，將樁直接埋入承臺內，如圖3-14c)所示。樁頂直接埋入承臺的長度，對于普通鋼筋混凝土及預應力混凝土樁，當樁徑(或邊長)小于0.6m時不應小于2倍樁徑或邊長;當樁徑為0.61.20m時不應小于1.2m;當樁徑大于1.

26、2m時，埋入長度不應小于樁徑。 承臺的配筋： 受力情況是比較復雜的，為了使承臺受力較為均勻并防止承臺因樁頂荷載作用發(fā)生破碎和斷裂，應在承臺底部樁頂平面上設置一層鋼筋網(wǎng)如圖3-15a)所示，鋼筋在縱橋向和橫橋向每lm寬度內可采用鋼筋截面積12001500mm(此項鋼筋直徑常為1418mm，應彎起錨固)，鋼筋網(wǎng)在越過樁頂鋼筋處不截斷，并應與樁頂主筋連結。鋼筋網(wǎng)也可根據(jù)基樁和墩臺的布置，按帶狀布設，如圖3-15b)。低樁承臺有時也可不設鋼筋網(wǎng)?！舅伎碱}】1 樁基礎有何特點，它適用于什么情況?2 柱樁和摩擦樁受力情況有什么不同?你認為各種條件具備時，哪種樁應優(yōu)先考慮采用？3 樁基礎內的基樁，在平面布設

27、上有什么基本要求?4 高樁承臺和低樁承臺各有什么優(yōu)缺點，它們各自適用于什么情況?【第8次課】教學目的：通過本次課教學使學生掌握鉆孔灌注樁的施工技術。教學重點：鉆孔灌注樁的施工過程、方法、注意事項等。教學難點：澆筑水下混凝土的要求。板書 講解第三節(jié)樁基礎的施工一、鉆孔灌注樁的施工 施工過程： 鉆孔灌注樁施工應根據(jù)土質、樁徑大小、入土深度和機具設備等條件選用適當?shù)你@具和鉆孔方法，以保證能順利達到預計孔深，然后清孔、吊放鋼筋籠架、灌注水下混凝土。設備：旋轉鉆沖擊鉆沖抓鉆(一)準備工作1。準備場地 施工前應將場地平整好，以便安裝鉆架進行鉆孔。當墩臺位于無水岸灘時鉆架位置處應整平夯實，清除雜物，挖換軟土

28、;場地有淺水時，宜采用土或草袋圍堰筑島(如圖3-17c)。當場地為深水或陡坡時，可用木樁或鋼筋混凝土樁搭設支架，安裝施工平臺支承鉆機(架)。深水中在水流較平穩(wěn)時，也可將施工平臺架設在浮船上，就位錨固穩(wěn)定后在水上鉆孔。水中支架的結構強度、剛度和船只的浮力、穩(wěn)定都應事前進行驗算。 2埋置護筒 護筒的作用是:(1) 固定樁位，并作鉆孔導向；(2) 保護孔口，防止孔口土層坍塌;(3) 隔離孔內外表層水，并保持鉆孔內水位高出施工水位 以穩(wěn)固孔壁。板書 講解對護筒的要求：埋置護筒要求穩(wěn)固、準確。護筒制作要求堅固、耐用、不易變形、不漏水、裝卸方便和能重復使用。一般用木材、薄鋼板或鋼筋混凝土制成，如圖3-16

29、所示。護筒內徑應比鉆頭直徑稍大，旋轉鉆須增大0.10.2m，沖擊或沖抓鉆增大0.20.3m（如圖3-17a）護筒的埋設形式：上埋式下埋式(適于旱地或淺水筑島埋置如圖3-17b)、c)下沉理設(適于深水埋置如圖3-17d)。埋置護筒時注意事項： (1) 護筒平面位置應埋設正確，偏差不宜大于5Omm; (2) 護筒頂標高應高出地下水位和施工最高水位1.52.0m。在無水地層鉆孔，因護壁頂部設有溢漿口，因此筒頂也應高出地面0.20.3m; (3) 護筒底應低于施工最低水位(一般低于0.10.3m即可)。深水下沉理設的護筒應沿導向架借自重、射水、震動或錘擊等方法將護筒下沉至穩(wěn)定深度;入土深度:粘性土應

30、達到0.5lm，砂性土則34m; (4)下理式及上埋式護筒挖坑不宜太大(一般比護筒直徑大1.00.60m)，護筒四周應夯填密實的粘土，護筒底應埋置在穩(wěn)定的粘土層中，否則也應換填粘土并夯密實，其厚度一般為0.50m。3制備泥漿 泥漿作用：(1)在孔內產生較大的懸浮液壓力，可防止坍孔;(2)泥漿向孔外土層滲漏，在鉆迸過程中，由于鉆頭的活動，孔壁表面形成一層膠泥，具有護壁作用，同時將孔內外水流切斷，能穩(wěn)定孔內水位;(3)泥漿比重大，具有浮渣作用，利于鉆渣的排出。因此在鉆孔過程中，孔內應保持一定稠度的泥漿，一般比重以1.11.3為宜，在沖擊鉆進大卵石層時可用1.4以上，粘度為1025s，含砂率小于6%

31、。在較好的粘土層中鉆孔，板書 講解也可灌入清水，使鉆孔時孔內自造泥漿，達到固壁效果。調制泥漿的粘土塑性指數(shù)不宜小于15。4安裝鉆機或鉆架 鉆架： 生產的定型旋轉鉆機和沖擊鉆機都附有定型鉆架，其他一般常用還有木制和鋼制的四腳架(圖3-18)、三腳架或人字扒桿。 在鉆孔過程中，成孔中心必須對準樁位中心，鉆機(架)必須保持平穩(wěn)，不發(fā)生位移、傾斜和沉陷。鉆機(架)安裝就位時，應詳細測量，底座應用枕木墊實塞緊，頂端應用纜風繩固定平穩(wěn)，并在鉆孔過程中經(jīng)常檢查。 (二)鉆孔1.鉆孔方法和鉆具(1) 旋轉鉆進成孔 施工方法： 利用鉆具的旋轉切削土體鉆進，并在鉆進的同時常采用循環(huán)泥漿的方法護壁排渣，繼續(xù)鉆進成孔

32、。泥漿循環(huán)的程序：正循環(huán)： 在鉆進的同時，泥漿泵將泥漿壓進泥漿籠頭，通過鉆桿中心從鉆頭噴人鉆孔內，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升，從護筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在此沉淀而泥漿仍進入泥漿池循環(huán)使用，如圖3-19所示。板書 講解反循環(huán)： 將泥漿用泥漿泵送至鉆孔內，然后從鉆頭的鉆桿下口吸進，通過鉆桿中心排出到沉淀池，泥漿沉淀后再循環(huán)使用。反循環(huán)鉆機的鉆進及排渣效率較高，但在接長鉆桿時裝卸較麻煩，如鉆渣粒徑超過鉆桿內徑(一般為120mm)易堵塞管路，則不宜采用。鉆頭的構造：正循環(huán)旋轉機有魚尾錐(圖3-20a)、圓柱形鉆頭(圖3-20b)、刺猬鉆頭(圖3-20c)反循環(huán)鉆頭為三翼空心鉆(圖3-21)。潛水電

33、鉆： 其特點是鉆頭與動力(電動機)聯(lián)成一體，電動機直接驅動鉆頭旋轉切土，能量損耗小而效率高，但設備管路較復雜，旋轉電動機及變速裝置均須密封安裝在鉆頭與鉆桿之間。其鉆進成孔方法與正循環(huán)法相同，在鉆頭端部噴出高速水流沖刷土體，以水力排渣。(2) 沖擊鉆進成孔 施工方法： 利用鉆錐(重為1035kN)不斷地提錐、落錐反復沖擊孔底土層，把土層中的泥砂、石塊擠向四壁或打成碎渣，鉆渣懸浮于泥漿中，利用掏渣筒取出。重復上述過程沖擊鉆進成孔。 主要機具： 定型的沖擊式鉆機(包括鉆架、動力、起重裝置等)、沖擊鉆頭、轉向裝置和掏渣筒等，也可用30一5OkN帶離合器的卷揚機配合鋼、木鉆架及動力組成簡易沖擊機。 鉆頭

34、： 一般是整體鑄鋼做成的實體鉆錐，鉆刃為十字形采用高強度耐磨鋼材做成，底刃最好不完全平直以加大單位長度上的壓重，如圖3-23所示(圖中p=70°90°#=160°一170。)。沖擊時鉆頭應有足夠的重量，適當?shù)臎_程和沖擊頻率，以使它有足夠的能量將巖塊打碎。 沖錐每沖擊一次旋轉一個角度，才能得到圓形的鉆孔。因此在錐頭和提升鋼絲繩連接處應有轉向裝置，常用的有合金套或轉向環(huán)，以保證沖錐的轉動，也避免了鋼絲繩打結扭斷。 掏渣筒： 用以掏取孔內鉆渣的工具，如圖3-24所示，用3Omm左右厚的鋼板制作，下面形閥門應與渣筒密合以防止漏水漏漿。 適用： 含有漂卵石、大塊石的土層及巖

35、層，也能用于其他土層。成孔板書 講解深度一般不宜超過50m。(3) 沖抓鉆進成孔 施工方法： 用兼有沖擊和抓土作用的沖抓錐，通過鉆架，由帶離合器的卷揚機操縱?？繘_錐自重(重為102OkN)沖下使抓土瓣錐尖張開插入土層，然后由卷揚機提升錐頭收攏抓土瓣將土抓出，棄土后繼續(xù)沖抓鉆進而成孔。2鉆孔注意事項(1) 在鉆孔過程中，始終要保持鉆孔護筒內水位要高出筒外1一1.5m的水位差和護壁泥漿的要求(泥漿比重為1.11.3、粘度為1025.5、含砂率6%等)，以起到護壁固壁作用，防止坍孔。若發(fā)現(xiàn)漏水(漏漿)現(xiàn)象，應找出原因及時處理。(2) 在鉆孔過程中，應根據(jù)土質等情況控制鉆迸速度、調整泥漿稠度，以防止坍

36、孔及鉆孔偏斜、卡鉆和旋轉鉆機負荷超載等情況發(fā)生。(3) 鉆孔宜一氣呵成，不宜中途停鉆以避免坍孔，若坍孔嚴重應回填重鉆。(4) 鉆孔過程中應加強對樁位、成孔情況的檢查工作。終孔時應對樁位、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底土質等情況迸行檢驗，合格后立即清孔、吊放鋼筋籠，灌注混凝土。(三)清孔及裝吊鋼筋骨架清孔目的： 除去孔底沉淀的鉆渣和泥漿，保證灌注的鋼筋混凝土質量，保證樁的承載力。 清孔的方法：1抽漿清孔 用空氣吸泥機吸出臺鉆渣的泥漿而達到清孔。由風管將壓縮空氣輸進排泥管，使泥漿形成密度較小的泥漿空氣混合物，在水柱壓力下沿排泥管向外排出泥漿和孔底沉渣，同時用水泵向孔內注水，保持水位不變直至噴出清水

37、或沉渣厚度達設計要求為止，適用于孔壁不易坍塌，各種鉆孔方法的柱樁和摩擦樁如圖3-26;2掏渣清孔 用掏渣筒掏清孔內粗粒鉆渣，適用于沖抓、沖擊成孔的摩擦樁;3換漿清孔 正、反循環(huán)旋轉機可在鉆孔完成后不停鉆、不進尺，繼續(xù)循環(huán)換漿清渣·直至達到清理泥漿的要求。它適用于各類土層的摩擦樁。板書 講解清孔要求： 澆注混凝土前孔底500mm以內的泥漿比重應小于1.25、含砂率8%、粘度28s(見"建筑樁基技術規(guī)范"JGJ94-94)。鋼筋籠骨架要求： 鉆孔樁的鋼筋應接設計要求預先焊成鋼筋籠骨架，整體或分段就位，吊入鉆孔。 鋼筋籠骨架吊放前應檢查孔底深度是否符合要求;孔壁有無妨礙

38、骨架吊放和正確就位的情況。鋼筋骨架吊裝可利用鉆架或另立扒桿進行。吊放時應避免骨架碰撞孔壁，并保證骨架外混凝土保護層厚度，應隨時校正骨架位置。鋼筋骨架達到設計標高后，牢固定位于孔口。鋼筋骨架安置完畢后，須再次進行孔底檢查，有時須進行二次清孔，達到要求后即可灌注水下混凝土。(四)灌注水下混凝土1灌注方法及有關設備導管法的施工過程（如圖3-27所示）將導管居中插入到離孔底0.300.40m(不能插入孔底沉積的泥漿中)導管上口接漏斗，在接口處設隔水栓，以隔絕混凝士與導管內水的接觸在漏斗中存?zhèn)渥銐驍?shù)量的混凝土放開隔水栓使漏斗中存?zhèn)涞幕炷吝B同隔水栓向孔底猛落，將導管內水擠出，混凝土從導管下落至孔底堆積，

39、并使導管埋在混凝土內，此后向導管連續(xù)灌注混凝土。導管下口埋入孔內混凝土內11.5m深以保證鉆孔內的水不可能重新流入導管。隨著混凝土不斷由漏斗、導管潛入鉆孔，鉆孔內初期灌注的混凝土及其上面的水或泥漿不斷被頂托升高，相應地不斷提升導管和拆除導管，直至鉆孔灌注混凝土完畢。有關設備導管： 是內徑0.200.40m的鋼管，壁厚34mm，每節(jié)長度12m，最下面一節(jié)導管應較長，一般為34m。導管兩端用法蘭盤及螺栓連接，并墊橡皮圈以保證接頭不漏水，如圖3-28所示，導管內壁應光滑，內徑大小一致，連接牢固在壓力下不漏水。板書 講解隔水栓： 常用直徑較導管內徑小2030mm的木球，或混凝土球、砂袋等，以粗鐵絲懸掛

40、在導管上口或近導管內水面處，要求隔水球能在導管內滑動自如不致卡管。木球隔水栓構造如圖3-27所示。目前也有采用在漏斗與導管接頭處設置活門來代替隔水球，它是利用混凝土下落排出導管內的水，施工較簡單但需有豐富操作經(jīng)驗。首批灌注的混凝土數(shù)量： 要保證將導管內水全部壓出，并能將導管初次埋入1l.5 m深。按照這個要求計算第一斗連續(xù)澆灌混凝土的最小用量，從而確定漏斗的尺寸大小及儲料槽的大小。漏斗和儲料槽的最小容量(m3)為(參看圖3-27b): V=h1 d2/4+HcD2/4式中: Hc- 導管初次埋深加開始時導管離孔底的間距(m); h1- 孔內混凝土高度Hc時，導管內混凝土柱與導管外水壓平衡所需高

41、度(m)，h1=Hww/c 其中：Hw - 孔內水面到混凝土面的水柱高(m); w、c- 孔內水(或泥漿)及混凝土的容重; d、D- 導管及樁孔直徑(m); 漏斗頂端至少應高出樁頂(樁頂在水面以下時應比水面)3m，以保證在灌注最后部分混凝土時，管內混凝土能滿板書 講解足頂托管外混凝土及其上面的水或泥漿重力的需要。2對混凝土材料的要求為保證水下混凝土的質量，設計混凝土配合比時，要將混凝土標號提高20%;混凝土應有必要的流動性，以坍落度表示;坍落度宜在180220mm范圍內;每m，混凝土水泥用量不少于360kg，水灰比宜用0.50,6，并可適當提高含砂率(宜采用40%50%)使混凝土有較好約和易性

42、;為防卡管，石料盡可能用卵石，適宜直徑為530mm，最大粒徑不應超過40mm。 3灌注水下混凝土注意事項 (1) 混凝土拌合必須均勻，盡可能縮短運輸距離和減小顛簸，防止混凝土離析而發(fā)生卡管事故; (2) 灌注混凝土必須連續(xù)作業(yè)，一氣呵成，避免任何原因的中斷灌注，因此混凝土的攪拌和運輸設備應滿足連續(xù)作業(yè)的要求，孔內混凝土上升到接近鋼筋籠架底處時應防止鋼筋籠架被混凝土頂起; (3) 在灌注過程中，要隨時測量和記錄孔內混凝土灌注標高和導管入孔長度，提管時控制和保證導管埋入混凝土面內有35m深度。防止導管提升過猛，管底提離混凝土面或埋入過淺，而使導管內進水造成斷樁夾泥。另方面也要防止導管埋入過深，而造

43、成導管內混凝土壓不出或導管為混凝土埋住凝結，不能提升，導致中止?jié)补喽蓴鄻? (4) 灌注的樁頂標高應比設計值預加一定的高度，此范圍的浮漿和混凝土應鑿除，以確保樁頂混凝土的質量，預加高度一般為0.5m，深樁應酌量增加。待樁身混凝上達到設計強度，按規(guī)定檢驗后方可灌注系梁、蓋梁或承臺。 【思考題】1 如何保證鉆孔灌注樁的施工質量?2 鉆孔灌注樁成孔時，泥漿起什么作用?制備泥漿應控制哪些指標? 3 鉆孔灌注樁有哪些成孔方法，各適用什么條件?【第9次課】教學目的：通過本次課教學使學生掌握挖孔灌注樁、沉管灌注樁、打入樁和水中樁基礎的施工技術。教學重點：挖孔灌注樁、沉管灌注樁、打入樁和水中樁基礎的施工過程

44、及注意事項。教學難點：水中樁基礎的施工的方法。板書 講解 二、挖孔灌注樁的施工 1開挖樁孔 一般采用人工開挖，開挖之前應清除現(xiàn)場四周及山坡上懸石、浮土等排除一切不安全的因素，做好孔口四周臨時圍護和排水設備、孔口應采取措施防止土石掉入孔內，并安排好排土提升設備，布置好棄土通道，必要時孔口應搭雨柵。 挖土過程中要隨時檢查樁孔尺寸和平面位置，防止誤差。并注意施工安全，下孔人員必須配戴安全帽和安全繩，提取土渣的機具必須經(jīng)常檢查?？咨畛^lOm時，應經(jīng)常檢查孔內二氧化碳濃度，如超過0.3%應增加通風措施。孔內如用爆破施工，應采用淺眼爆破法，且在炮眼附近要加強支護，以防止震坍孔壁。樁孔較深時，應采用電引爆

45、，爆破后應通風排煙，經(jīng)檢查孔內無毒后施工人員方可下孔。應根據(jù)孔內滲水情況，注意做好孔內排水工作。 2護壁和支撐 挖孔樁開挖過程中，開挖和護壁兩個工序，必須連續(xù)作業(yè)，以確?？妆诓惶?。應根據(jù)地質、水文條件、材料來源等情況因地制宜選擇支撐和護壁方法。樁孔較深，土質相對較差，出水量較大或遇流砂等情況時，宜采用就地灌注混凝土護壁，如圖3-2%)，每下挖12m灌注一次，隨挖隨支。護壁厚度一般采用0150.2Om，混凝土為1520號，必要時可配置少量的鋼筋，也可采用下沉預制鋼筋混凝土護壁。如土質較松散而滲水量不大時，可考慮用木料作框架式支撐或在木框架后面鋪木板作支板書 講解撐，如圖3-29b)。木框架或木框

46、架與木板間應用扒釘釘牢木板后面也應與上面塞緊。如土質尚好，滲水不大時也可用荊條、竹笆作護壁，隨挖隨護壁，以保證挖土安全進行。3吊裝鋼筋骨架及灌注樁身混凝土 挖孔到達設計深度后，應檢查和處理孔底和孔壁情況，清除孔壁、孔底浮土，孔底必須平整，土質及尺寸符合設計要求，以保證基樁質量。吊裝鋼筋籠架及需要時灌注水下混凝土有關事項可參閱鉆孔灌注樁有關部分。三、沉管灌注樁的施工 沉管灌注樁無論是采用錘擊打樁設備沉管，還是采用振動打樁設備沉管，其施工過程如圖3-30所示。 注意事項：1套管開始沉入土中，應保持位置正確，如有偏斜或傾斜應即糾正;2拔管時應先振后拔，滿灌慢拔，邊振邊拔。在開始拔管時應測得樁靴活瓣確

47、已張開，或鋼筋混凝土確已脫離，灌入混凝土已從套管中流出，方可繼續(xù)拔管。拔管速度宜控制在每分鐘1.5m之內，在軟土中不宜大于每分鐘0.8m。邊振邊拔以防管內混凝土被吸往上拉而縮頸，每拔起0.5m，宜停拔，再振動片刻，如此反復進行，直至將套管全部撥出。3在軟土中沉樁時，由于排土擠壓作用會使周圍土體側移及隆起，有可能擠斷鄰近已完成但混凝土強度還不高的灌注樁，因此樁距不宜小于3一3.5倍樁徑，宜采用間隔跳打的施工方法，避免對鄰樁擠壓過大。4由于沉管的擠壓作用，在軟粘土中或軟、硬土層交界處所產生的孔隙水壓力較大或側壓力大小不一而易產生混凝土樁縮頸。為了彌補這種現(xiàn)象可采取擴大樁徑的"復打"措施，即在灌注混凝土并撥出套管后，立即在原位重新沉管再灌注混凝土。復打后的樁，其橫截面增大，承載力提高，但其造價也相應增加，對鄰近樁的擠壓也大。板書 講解四、打入樁的施工打入樁靠樁錘的沖擊能量將樁打入土中，因此樁徑不能太大(在一般土質中樁徑不大于0.6m)，樁的入土深度在一般土質中不超過40m，否則打樁設備要求較高，而打樁效率較低。打入樁主要為鋼筋混凝土樁和預應力混凝土樁。主要設備和施工中應注意問題(一)樁錘墜錘： 墜錘是最簡單的樁錘，它是由鑄鐵或其他材料做成的錐形或柱形重塊，錘重220kN，用繩索或鋼絲繩通過吊鉤由人力或卷揚機沿樁架桿提升，