樁基工程基本要求與基本知識點(diǎn)

第2章樁基工程12.1鋼筋砼預(yù)制樁施工2.2鋼筋砼灌注樁施工2.3

沉井基礎(chǔ)2.4墩基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)工程21.基本要求與基本知識點(diǎn)（1）掌握樁基礎(chǔ)基本概念和原理；（2）熟悉樁基施工工藝。2.教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)樁基礎(chǔ)施工。教學(xué)大綱3樁的分類樁基礎(chǔ)由樁身和承臺（承臺梁）組成。

將上部荷載傳遞到深處承載力較強(qiáng)的土層上；

將軟弱土層擠密實(shí)，提高地基土承載能力和密實(shí)度。按承載：端承樁、摩擦樁、摩擦—端承樁、端承—摩擦樁。按材料：木、鋼、砼或鋼砼、砂石、灰土樁。按使用功能：豎向抗壓、豎向抗拔、水平受荷、復(fù)合受荷樁。按施工方法：預(yù)制樁、灌注樁。直徑d≤250mm小直徑樁；250<d<800mm中等直徑樁；d≥800mm大直徑樁。樁作用4圖2-1樁基礎(chǔ)（a）端承樁（b）摩擦樁1.樁2.承臺3.上部結(jié)構(gòu)5§2.1鋼筋砼預(yù)制樁施工一、鋼筋砼樁的制作、起吊、運(yùn)輸與堆放常用的鋼筋砼預(yù)制樁：方形實(shí)心斷面樁、圓柱體空心樁。6（一）預(yù)制樁的制作1.制作程序養(yǎng)護(hù)至30%強(qiáng)度拆模；養(yǎng)護(hù)至70%強(qiáng)度起吊；養(yǎng)護(hù)至100%強(qiáng)度運(yùn)輸、堆放。7（一）預(yù)制樁的制作

2.制作方法預(yù)制方樁截面邊長：250～550mm，≮200mm。長度：不宜超12m(工廠制作）；不宜超30m（現(xiàn)場制作）。混凝土強(qiáng)度：不宜低于C30(靜壓法沉樁時(shí)不宜低于C20)。鋼筋：鋼筋骨架主筋連接宜采用對焊或電弧焊，接頭在同一截面內(nèi)不超過50%。樁頂一定范圍內(nèi)箍筋應(yīng)加密，并設(shè)鋼筋網(wǎng)片。8混凝土預(yù)制樁樁頭樁尖9（二）樁起吊1.預(yù)制樁的起吊強(qiáng)度：預(yù)制樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%方可起吊；100%時(shí)允許運(yùn)輸和堆放。吊點(diǎn)位置（按設(shè)計(jì)）：吊點(diǎn)為1-2個(gè)，利用樁的正、負(fù)彎距相等；吊點(diǎn)多于3個(gè)時(shí)，利用反力相等。10（二）預(yù)制樁的起吊0.707L0.293L0.207L0.586L0.207L0.355L0.355L0.145LL0.145L0.292L0.208L0.292L0.104L0.104LL圖2-3吊點(diǎn)的合理位置LL11一個(gè)吊點(diǎn)：地面對樁尖的支撐和中間吊點(diǎn)這兩個(gè)力對樁的作用，將樁看成伸臂梁。設(shè)簡支梁外伸部分為x，自重均布荷載為q，對吊點(diǎn)處取矩或用彎距圖疊加法：使負(fù)彎距=正彎距，解：x=0.293L。兩個(gè)吊點(diǎn)：將樁看成對稱的伸臂梁。特征：兩個(gè)負(fù)彎矩一個(gè)正彎矩，且彎矩圖豎向?qū)ΨQ。使：正彎矩值=一個(gè)負(fù)彎矩值疊加法，設(shè)一邊伸臂梁長度為x。計(jì)算得：x=0.207L。

12（三）預(yù)制樁運(yùn)輸和堆放（運(yùn)輸強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值100%）現(xiàn)場短距離運(yùn)輸：起重機(jī)吊運(yùn)、輕軌平板車；長樁運(yùn)輸：平板拖車、平臺掛車；短樁運(yùn)輸：載重汽車。13樁的堆放場地必須平整堅(jiān)實(shí)、排水暢通。墊木間距與吊點(diǎn)位置相同，各層墊木應(yīng)位于同一垂直線上。堆放層數(shù)：混凝土樁：≤4鋼樁：直徑900m；≤3直徑600m；≤4直徑400m；≤52.1.3預(yù)制樁的堆放1415方樁制作：疊澆法。堆放層數(shù)不宜超過4層；連續(xù)澆筑；水平方向采用間隔施工方法，樁間做好隔離層；拆模時(shí)應(yīng)達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%；養(yǎng)護(hù)不得少于7d。16砼方樁重疊法間隔施工1—側(cè)模板；2—隔離劑或隔離層；3—卡具；Ⅰ—第一批澆筑樁；Ⅱ—第二批澆筑樁；Ⅲ—第三批澆筑樁ⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢ17二、鋼筋砼預(yù)制樁沉樁沉樁方法：錘擊沉樁法、靜力壓樁法、振動沉樁法。（水沖法）（一）錘擊沉樁施工法錘擊沉樁機(jī)的組成：1.樁錘；（落錘、柴油錘、汽錘及振動錘等）2.樁架；3.動力裝置。固定、引導(dǎo)樁對樁施加沖擊力驅(qū)動樁錘及卷揚(yáng)機(jī)18（1）落錘人力或卷揚(yáng)機(jī)拉起樁錘→自由下落（下圖）特點(diǎn)：裝置簡單，費(fèi)用低，施工速度慢，效率低，樁頂易打壞。適用：小直徑樁；軟土層。1.常用樁錘的技術(shù)性能樁錘落錘柴油錘汽錘振動錘液壓錘19（2）柴油錘以柴油為燃料，利用沖擊力與燃燒壓力,推動錘體跳動夯擊樁體。特點(diǎn)：體積小，錘擊能量大，錘擊速度快，施工性能好。振動大，噪聲高，廢氣飛散。適用：鋼板樁和軟弱地基上12m以下的砼樁；可打斜樁。不適用：松軟土或硬土。在大中城市受限。20（3）蒸汽錘以飽和蒸汽為動力，使樁錘上下運(yùn)動。單動式：沖擊體只在上升時(shí)耗用動力，下降依靠重力。雙動式：沖擊體升降均由蒸汽推動。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，沖擊力大，工作可靠。

適用各種樁，并可用于拔樁和水下打樁。缺點(diǎn)：需配備鍋爐，移動麻煩，很少應(yīng)用。21（4）振動錘分類：剛性振動錘、柔性振動錘、振動沖擊錘。單動式：沖擊體只在上升時(shí)耗用動力，下降依靠重力。雙動式：沖擊體升降均由蒸汽推動。優(yōu)點(diǎn)：沉樁、拔樁兩種作用；不傷樁頭，無有害氣體。利用振動錘沉樁，將樁與振動錘連接在一起，利用高頻振動激振樁身，使樁身周圍的土體產(chǎn)生液化減小沉樁阻力，靠樁錘及樁體自重沉樁。適于軟土、粉土、松砂等土層。應(yīng)用最多，效果好22

（5）液壓錘沖擊塊通過液壓裝置提升到預(yù)定高度后快速釋放，以自由落體方式打擊樁體。優(yōu)點(diǎn)：具有很好的工作性能，無煙氣污染、噪聲較低。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修保養(yǎng)工作量大、價(jià)格高、效率比柴油錘低。23錘擊方式輕錘高擊：錘擊能很大一部分被樁身吸收，樁頭易碎，不易入土。（×）

重錘低擊（√）。242.樁架樁架作用：起吊樁錘、樁或料斗；插樁，給樁導(dǎo)向，控制和調(diào)整沉樁位置及傾斜度。(1)樁架種類：滾管式、軌道式、步履式、履帶式等。(2)樁架選擇樁架高度（可分節(jié)組裝）：樁架高度=樁長+滑輪組高+樁錘長度+樁帽高度+起錘移位高度（1～2m）25（二）靜力壓樁法靜力壓樁法是通過靜力壓樁機(jī)的壓樁機(jī)構(gòu)，以壓樁機(jī)自重和樁機(jī)上的配重作反力，將預(yù)制鋼筋砼樁分節(jié)壓入地基土層中成樁。特點(diǎn)：壓力大、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活；定位準(zhǔn)確；無噪聲、無振動、無污染；樁配筋比錘擊法可節(jié)省40%；施工快，縮短工期1/3；施工安全；設(shè)備較笨重；邊樁到已有建筑物間距要求大；壓樁力受限制。適用條件：軟土、填土及一般粘性土層；特別適合居民稠密及危房附近。不適用條件：有較多孤石、障礙物或有4m以上硬隔離層。機(jī)理：利用樁機(jī)本身的自重（和配重）平衡沉樁阻力。設(shè)備分類：機(jī)械式、液壓式。26機(jī)械式靜力壓樁機(jī)1-活動壓梁；2-油壓表；3-樁帽；4-上段樁；5-加重物倉；6-底盤；7-軌道；8-上段接樁錨筋；9-下段接樁錨筋孔；10-導(dǎo)籠孔；11-操作平臺；12-卷揚(yáng)機(jī)；13-加壓鋼繩滑輪組；14樁架導(dǎo)向籠卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩滑輪組將樁壓入土中。鋼絲繩行走長度很大，作業(yè)效率較低。271—操縱室；2—電氣控制臺；3—液壓系統(tǒng)；4—導(dǎo)向架；5—配重；6—夾持裝置；7—吊樁把桿；8—支腿平臺；9—橫向行走與回轉(zhuǎn)裝置；10—縱向行走裝置；11—樁液壓式靜力壓樁機(jī)28注意事項(xiàng)靜力壓樁施工，一般采用分段壓入，逐段接長方法；設(shè)備自重（含配重）較大，一般為極限壓樁力的1.2～1.5倍。應(yīng)驗(yàn)算地面墊木和地表強(qiáng)度。壓同一根（節(jié)）樁時(shí)，應(yīng)縮短停歇時(shí)間和接樁時(shí)間，以防樁周土體固結(jié)，壓樁力驟增，壓樁困難。29補(bǔ)充：水沖法水沖法是利用高壓水流沖刷樁尖下的土壤，減少樁表面與土壤之間的摩擦力和樁下沉的阻力，使樁身在自重或錘擊作用下，很快沉入土中。射水停止后，沖松的土壤沉落，將樁身壓緊。往往與錘擊法同時(shí)使用，應(yīng)視土質(zhì)情況。注意：水沖法施工，周圍原有建筑物基礎(chǔ)和地下設(shè)施等易產(chǎn)生沉陷，不適于密集的城市建筑物區(qū)域內(nèi)施工。30

三、打（沉）樁施工1.打樁順序通常：兩側(cè)向中間、逐排打設(shè)、中間向四周、中間向兩側(cè)。基坑不大時(shí)，逐排打設(shè)或自中間向周邊或兩邊；

密集群樁（樁距≤4倍樁徑），自中間向兩邊或自中間向四周對稱施打；毗鄰建筑物時(shí)，由毗鄰處向另一方向施打。

注意：避免自外向內(nèi)，或從周邊向中間，以免中間土體被擠密難以打入，或勉強(qiáng)打入，但鄰樁側(cè)移或上冒。打樁順序會影響地下土層的擠壓狀態(tài)，因此打樁順序不僅對施工效率有影響，而且對質(zhì)量有影響。

樁稀疏時(shí)（樁距>4倍樁徑），打樁順序?qū)|(zhì)量影響不大，從提高效率出發(fā)確定打樁順序，選擇倒行和拐彎次數(shù)最少的順序。31樁距≤4倍樁徑,打樁順序?qū)ν翆訑D壓狀態(tài)的影響(a)逐排打(b)自中間向四周(c)自中央向兩邊分段打打樁順序圖32注意事項(xiàng)：基礎(chǔ)標(biāo)高不一，宜先深后淺；不同規(guī)格樁，宜先大后小，先長后短；粉質(zhì)粘土及粘土地區(qū)，避免按一個(gè)方向打樁；樁頭高出地面時(shí)，宜往后退打，否則可往前頂打。2.打樁方法33(1)打樁方法方法：錘擊法（普遍）、振動法、靜力壓樁法。樁錘和樁帽吊起→吊樁提升插入土中→固定樁帽和樁錘。用落錘或單動汽錘打樁時(shí)，最大落距不宜大于1m，用柴油錘時(shí)，應(yīng)使錘跳動正常。樁頂?shù)陀谧匀坏孛鏁r(shí)，用送樁管將樁送入土中，拔出送樁管后，樁孔應(yīng)及時(shí)回填或加蓋。343.接樁方法砼樁的接樁方法：焊接、法蘭接、硫磺膠泥錨接等。1.連接角鋼

2.拼接板

3.主筋焊接法接樁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造35錨接法節(jié)約鋼材，操作簡便，接樁時(shí)間比焊接法大大縮短，但僅適用于軟土層。一級建筑樁基或承受拔力的樁應(yīng)謹(jǐn)慎選用。漿錨法接樁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造1——錨筋；2——錨筋孔36法蘭接樁法用法蘭盤和螺栓連接。接樁速度快，耗鋼量大，多用于混凝土管樁。管樁螺栓接頭1—法蘭盤；2—螺栓；3—螺栓孔374.拔樁方法長樁：拔樁機(jī)；一般樁：人字桅桿借卷揚(yáng)機(jī)或用鋼絲繩捆緊樁頭，借橫梁用液壓千斤頂抬起。采用汽錘打樁可直接用蒸汽錘拔樁。385.打樁的質(zhì)量控制（P50）指標(biāo)：每米進(jìn)尺的錘擊數(shù)、最后1米錘擊數(shù)、最后三陣貫入度、樁尖標(biāo)高、樁身垂直度及樁位。在樁身垂直度及樁位滿足要求的前提下，打樁控制：摩擦樁以沉樁標(biāo)高為主、以貫入度為輔；端承樁以貫入度為主、以沉樁標(biāo)高為輔。貫入度指在地基土中用重力擊打貫入體時(shí)，貫入體進(jìn)入土中的深度。進(jìn)行貫入測試的目的，是通過貫入度判斷地基土的軟硬程度，確定樁基或地基土的承載能力。

39打樁施工常見問題：樁頂破碎，樁身斷裂，樁身位移、扭轉(zhuǎn)、傾斜，樁錘跳躍，樁身嚴(yán)重回彈等。原因：鋼筋混凝土預(yù)制樁制作質(zhì)量；沉樁操作工藝；復(fù)雜土層。工程及施工驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定：打樁過程中如遇上述問題，應(yīng)立即暫停打樁，施工單位應(yīng)與勘察、設(shè)計(jì)單位共同研究，查明原因，提出明確的處理意見，采取相應(yīng)措施后，方可繼續(xù)施工。40(1)樁頂破碎樁頂直接受樁錘沖擊，產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力。制作：樁頂鋼筋網(wǎng)片配置不當(dāng)；混凝土保護(hù)層過厚；樁頂平面與樁的中心軸線不垂直；樁頂不平整等。沉樁工藝：樁墊材料選擇不當(dāng)、厚度不足，樁錘施打偏心或施打落距過大等。

(2)樁身被打斷制作：樁身有較大的彎曲凸肚；砼局部強(qiáng)度不足；沉樁工藝：樁尖遇到硬土層或孤石等障礙物，增大落距，反復(fù)過度沖擊等都可能引起樁身斷裂。41(3)樁身位移、扭轉(zhuǎn)或傾斜制作：樁尖四棱錐制作偏差大，樁尖與樁中心線不重合；沉樁工藝：樁架傾斜，樁身與樁帽、樁錘不在同一垂線；樁尖遇孤石等。(4)樁錘回躍，樁身回彈嚴(yán)重沉樁工藝：樁錘較輕，能引起較大的樁錘回躍；樁尖遇到堅(jiān)硬的障礙物時(shí)，樁身嚴(yán)重回彈。42打樁過程中的注意事項(xiàng)：樁機(jī)就位后，樁架應(yīng)垂直平穩(wěn)，樁帽與樁頂應(yīng)鎖緊牢靠。打樁時(shí)，應(yīng)密切觀察樁身下沉貫入度的變化情況。正常情況下，沉樁應(yīng)連續(xù)施工，打入土的速度應(yīng)均勻，避免因間歇時(shí)間過長，土的固結(jié)作用而使樁難以下沉。打樁時(shí)振動大，對土體有擠壓作用，可能影響周圍建筑物、道路及地下管線的安全和正常使用，施工中要有專人巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理有關(guān)問題。嚴(yán)禁非施工人員進(jìn)入打樁現(xiàn)場；樁機(jī)的運(yùn)行、樁架的穩(wěn)定經(jīng)常檢查，嚴(yán)格按操作規(guī)程施工。43§2.2灌注樁施工灌注樁是在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠、灌注混凝土成樁。優(yōu)點(diǎn)：能適應(yīng)各種地層的變化，無需接樁，施工時(shí)無振動、無擠土、噪聲小。缺點(diǎn)：質(zhì)量不易控制，樁的養(yǎng)護(hù)占工期，成孔時(shí)有大量土渣泥漿排出。44一、灌注樁施工準(zhǔn)備工作1.確定成孔施工順序；2.成孔深度控制；3.鋼筋籠制作；4.砼配制。45適于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密實(shí)以上砂土、風(fēng)化巖等。特點(diǎn)：鉆頭切削、葉片排土、干作業(yè)。螺旋鉆機(jī)成孔或人工挖孔。二、砼和鋼筋砼鉆孔灌注樁

1.干作業(yè)成孔灌注樁46圖2-12步履式螺旋鉆機(jī)1-上盤；2-下盤；3-回轉(zhuǎn)滾輪；4-行走滾輪；5-鋼絲滑輪；6-回轉(zhuǎn)中心軸；7-行車油缸；8-中盤；9-支撐軸472.泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁用泥漿保護(hù)孔壁防止塌孔并排出土渣而成孔，對地下水位高或低的土層皆適用，多用于含水量高的軟土地區(qū)。1.護(hù)壁泥漿（1）泥漿的作用與基本要求作用：保護(hù)孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷卻與潤滑鉆頭?；疽螅鹤⑷氲南鄬γ芏?.1左右；排出泥漿的相對密度宜為1.2～1.4。48特點(diǎn)：鉆頭回轉(zhuǎn)切削；泥漿循環(huán)排土；泥漿保護(hù)孔壁；濕作業(yè)、地面泥濘。泥漿循環(huán)：正循環(huán)特點(diǎn)：依靠泥漿向上流動將土渣提升，提升力較小，孔底沉渣較多。反循環(huán)特點(diǎn)：通過泵吸作用提升泥漿，泥漿上升速度較高，排放土渣能力大。土質(zhì)較差或易塌孔的土層應(yīng)謹(jǐn)慎使用。49圖2-13正循環(huán)工藝原理圖1-鉆頭；2-泥漿循環(huán)方向；3-沉淀池；4-泥漿池；5-泥漿泵；6-水龍頭；7-鉆桿；8-回轉(zhuǎn)裝置圖2-14反循環(huán)工藝原理圖1-鉆頭；2-新泥漿流向；3-沉淀池；4-沙石泵；5--水龍頭；6-鉆桿；7-回轉(zhuǎn)裝置；8-混合液流向

456781234567812345678502.成孔機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)等。（1）回轉(zhuǎn)鉆機(jī)性能可靠、噪聲和振動較小、鉆進(jìn)效率高，鉆孔質(zhì)量好。適用于松散土層、粘土層、砂礫層、軟硬巖層等多種地質(zhì)條件。（2）沖擊鉆機(jī)適用于粉質(zhì)粘土、砂土及礫石、卵漂石及巖層等。（3）潛水鉆機(jī)不僅適用于水下鉆孔，而且也可用于地下水位較低的干土層中鉆孔。51潛水鉆機(jī)圖1-鉆頭；2-潛水鉆機(jī)；3-電纜；4-護(hù)筒；5-水管；6-滾輪；7-鉆桿；8-電纜盤；9、10-卷揚(yáng)機(jī)；11-電壓表；12-開關(guān)

特點(diǎn)：—機(jī)理同回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，但動力、變速機(jī)構(gòu)、鉆頭聯(lián)在一起位于水下，輕便；—泥漿正循環(huán)。條件：—深度可達(dá)50m、直徑可達(dá)0.8m；—地下水位較高的一般粘性土、淤泥質(zhì)土及沙土。52沖擊鉆孔圖1-副滑輪；2-主滑輪；3-主桿；4-前拉索；5-后拉索；6-斜撐；7-卷揚(yáng)機(jī)；8-導(dǎo)向輪；9-墊木；10-鋼管；11-供漿管；12-溢流口；13-泥漿流槽；14-護(hù)筒回填土；；15-鉆頭特點(diǎn)：—沖錐式鉆頭下落沖擊破碎巖土；—掏渣筒掏渣。條件:—巖石類土。53質(zhì)量檢查吊放鋼筋籠吊放導(dǎo)管第二次清孔灌注樁施工泥漿沉淀池泥漿處理排放制備護(hù)壁泥漿鋼筋籠制作樁機(jī)就位測定樁位埋設(shè)護(hù)筒鉆孔第一次清孔泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工程序54三、人工挖孔灌注樁應(yīng)用：大直徑樁（1～5m)主要施工過程：挖孔（挖土、運(yùn)土）；輔助工程（支護(hù)、降水、通風(fēng)）；鋼筋混凝土工程。支護(hù)方法鋼筋混凝土護(hù)圈：適用于無涌水或有涌水但可通過排降水方法排除工作面涌水的土層；沉井護(hù)圈：適合強(qiáng)透水層；鋼套管護(hù)圈：適合強(qiáng)透水層。5556活瓣樁尖1—樁管；2—鎖軸；3—活瓣沉管灌注樁施工過程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置鋼筋籠、灌注混凝土；e）拔管成樁沉管灌注樁是利用錘擊打樁法或振動沉管法將帶有活瓣的鋼制樁尖或混凝土樁尖的鋼管沉入土中，然后邊拔出鋼管邊向鋼管內(nèi)灌注混凝土而形成的樁。四、錘擊沉管灌注樁57錘擊沉管灌注樁適用于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、砂土和人工填土地基。沉管灌注樁施工過程中，對土體有擠密和振動，施工中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工條件，考慮成孔順序?？刹捎脝未蚍ê蛷?fù)打法。58補(bǔ)充：振動沉管樁

適用范圍除與錘擊灌注樁相同外，還適用于稍密及中密的碎石土地基。可采用單打法、反插法或復(fù)打法施工。59五、爆擴(kuò)成孔灌注樁機(jī)鉆或爆擴(kuò)成孔，在