樁基礎(chǔ)工程培訓(xùn)講義(基礎(chǔ)知識)

第2章樁基礎(chǔ)工程概述2.1預(yù)制樁施工2.2灌注樁施工7/14/202311.樁基礎(chǔ)構(gòu)造樁基礎(chǔ)是一種常用的深基礎(chǔ)形式，它由基樁和連接于樁頂?shù)某信_共同組成。若樁身全部埋于土中，承臺底面與土體接觸，則稱為低承臺樁基，若樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上，則稱為高承臺樁基。建筑樁基通常為低承臺樁基礎(chǔ)，而在橋梁、碼頭工程中常用高承臺樁基礎(chǔ)。

概述7/14/20232樁基礎(chǔ)分類按材料分類

混凝土樁、鋼樁，也有采用木、組合材料的樁。按使用功能分類

豎向抗壓樁（抗壓樁）、豎向抗拔樁（抗拔樁）、水平受荷樁（主要承受水平荷載）、復(fù)合受荷樁（豎向、水平荷載均較大）。按承載性能分類

摩擦型樁和端承型樁，前者又分為摩擦樁、端承摩擦樁；后者又分為端承樁、摩擦端承樁。摩擦樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受；端承摩擦樁樁頂荷載則主要由樁側(cè)阻力承受。端承樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受；摩擦端承樁樁頂荷載則主要由樁端阻力承受。

概述7/14/20233按施工方法分類

預(yù)制樁、灌注樁。預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場制成的各種形式的樁，用沉樁設(shè)備將樁打入、壓入或振入土中，或有的用高壓水沖沉入土中。灌注樁是在施工現(xiàn)場的樁位上用機械或人工成孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成。根據(jù)成孔方法的不同分為挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁，沉管灌注樁和爆擴樁等。按擠土狀況分類

非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁。沉管法、爆擴法施工的灌注樁、打入（或靜壓）的實心混凝土預(yù)制樁、閉口鋼管樁或混凝上管樁屬于擠土樁。沖擊成孔法、鉆孔壓注法施工的灌注樁、預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、混凝土(預(yù)應(yīng)力混凝土)管樁、H型鋼樁、敞口鋼管樁等屬于部分?jǐn)D土樁；干作業(yè)法、泥漿護壁法、套管護壁法施工的灌注樁屬非擠土樁。

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§2.1預(yù)制樁施工

預(yù)制樁包括混凝土預(yù)制樁、鋼樁兩種。混凝土預(yù)制樁常用的有鋼筋混凝土實心方樁、預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁。鋼樁有鋼管樁、H型鋼樁、其他異性鋼樁。

沉樁方法有錘擊沉樁、振動沉樁和靜力沉樁等。本節(jié)以鋼筋混凝土方樁為例介紹沉樁的施工工藝，其它樁形施工方法類似，不再重復(fù)。

7/14/202352.1.1預(yù)制樁的制作

場地應(yīng)平整、堅實，不得產(chǎn)生不均勻沉降；疊澆層數(shù)≯4層，上下層及鄰樁之間應(yīng)做好隔離層，混凝土的澆筑應(yīng)待下層或鄰樁設(shè)計強度達(dá)到30％以上方可進(jìn)行；樁所用混凝土強度等級不宜低于C30;預(yù)應(yīng)力樁不宜低于C40；

樁的縱向鋼筋配筋率：錘擊沉樁不宜小于0.8%，靜力壓樁不宜小于0.6%；樁頂范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)加密，并設(shè)置鋼筋網(wǎng)片；主筋位置必須正確，保護層不得過厚；鋼筋接長用對焊，接頭錯開；混凝土由樁頂至樁尖連續(xù)澆筑，嚴(yán)禁中斷；樁頂應(yīng)制作平整。7/14/202362.1.2預(yù)制樁的起吊、運輸、堆放預(yù)制樁的起吊混凝土強度：起吊移位——≮70％設(shè)計強度；運輸、打樁——≮100％設(shè)計強度。運輸：合理設(shè)置吊點：正負(fù)彎矩值基本相等。+M－M7/14/202372.預(yù)制樁運輸3.預(yù)制樁堆放堆放地點應(yīng)平整堅實，排水通暢；墊木間距應(yīng)與吊點位置相同，各層墊木應(yīng)位于同一垂直線上；堆放層數(shù)不宜過多，一般不宜超過4層；避免二次搬運。(錄像)吊、運平穩(wěn)，避免損壞。當(dāng)運距不大時，可采用滾筒、卷揚機等拖動樁身運輸；當(dāng)運距較大時可采用小平臺車運輸。運輸過程中支點應(yīng)與吊點位置一致。7/14/202384鋼管樁的制作、運輸和堆放。鋼管樁一般使用無縫鋼管，也可采用鋼鈑卷板焊接而成，一般在工廠制作。按卷板制作工藝區(qū)分，有直縫鋼管樁和螺旋縫鋼管樁兩種。鋼管樁的直徑為400～3000mm,管壁厚度為6～50mm。一般由一節(jié)上節(jié)樁、若干節(jié)中節(jié)樁與一節(jié)下樁組成。7/14/20239鋼管樁樁端有開口型和閉口型兩種。為使開口型樁端穿透硬土層或含漂礫土層而不過于損傷樁端，可用焊接圓形補強環(huán)對樁端作增厚處理（圖2-25b）,或用焊接十字肋對樁端作補強處理(圖2-25c)。閉口型樁端是在樁端帶上樁靴，多用于端承樁,常有平底型、尖端型和下端縮小型(圖2-25d、e、f)。鋼管樁的頭部承受樁錘通過樁帽傳來的沖擊力，根據(jù)沖力和地基阻力的大小，鋼管樁的頭部可以采用開口或補強的方法。補強方法有補強環(huán)、補強環(huán)加十字肋和補強板三種（圖2-18）。7/14/202310

圖2-187/14/202311鋼管樁在地下的腐蝕率約為0.05～0.03mm/y，處于海水或海底土層中的腐蝕率可為0.15mm/y，所以對鋼管樁的防腐處理尤為重要。防腐處理方法有：外表面涂防腐層(如防腐油漆、環(huán)氧煤焦油和聚氨酯類涂料等)、增加腐蝕余量和陰極保護等。當(dāng)鋼管樁內(nèi)壁與外界隔絕時，可不考慮內(nèi)壁防腐。

7/14/202312鋼管樁堆放場地應(yīng)平整、堅實、排水暢通；兩端應(yīng)設(shè)保護圈，防止搬運時因樁體撞擊而造成樁端、樁體損壞或彎曲變形；應(yīng)按規(guī)格、材質(zhì)分別堆放，堆放高度不宜太高，一般為3～5層，以防止受壓變形；支點設(shè)置應(yīng)合理，鋼管樁兩側(cè)面應(yīng)用木楔塞牢，防止?jié)L動。鋼管樁一般按兩點起吊，在起吊、堆放、運輸過程中，應(yīng)盡量避免碰撞，防止管料破損、管端變形和損傷。7/14/2023132.1.3預(yù)制樁沉樁（1）打樁機械打樁機具主要包括樁錘、樁架和動力裝置三個部分。樁錘是對樁施加沖擊力，將樁打入土中的機具；樁架的作用是將樁吊到打樁位置，并在打樁過程中引導(dǎo)樁的方向，保證樁錘能沿要求的方向沖擊；動力裝置包括驅(qū)動樁錘及卷揚機用的動力設(shè)備。

1.錘擊沉樁的施工方法7/14/202314

施工中常見的樁錘有落錘、蒸汽錘（單動汽錘、雙動汽錘）、柴油汽錘和液壓錘。

落錘

是指樁錘用人力或機械拉升，然后自由落下，利用自重夯擊樁頂。

優(yōu)缺點：

構(gòu)造簡單、使用方便、沖擊力大，能隨意調(diào)整落距，但錘打速度慢，效率較低、樁身易損失。落錘重量一般為0.5~1.5t，重型錘可達(dá)數(shù)噸

適用范圍

適宜打各種樁；粘土、含礫石的土和一般土層均可使用。7/14/202315優(yōu)缺點：

構(gòu)造簡單、落距短，對設(shè)備和樁頭不易損壞，打樁速度及沖擊力較落錘大，效率較高。適用范圍

適于打各種樁。B.單動汽錘單動汽錘工作原理圖利用蒸汽或壓縮空氣的壓力將錘頭上舉，然后由錘的自重向下沖擊沉樁。只在上升時耗用動力，下降靠自重；

7/14/202316雙動汽錘工作原理圖C.雙動汽錘利用蒸汽或壓縮空氣的壓力將錘頭上舉及下沖，增加夯擊能量。優(yōu)缺點：沖擊次數(shù)多、沖擊力大、工作效率高，可不用樁架打樁，但需鍋爐或空壓機，設(shè)備笨重，移動較困難。

適用范圍適宜打各種樁，便于打斜樁；使用壓縮空氣時可在水下打樁；可用于拔樁。

7/14/202317D.柴油錘利用燃油爆炸，推動活塞，引起錘頭跳動。優(yōu)缺點：附有樁架、動力等設(shè)備，機架輕、移動便利、打樁快、燃料消耗少，有重量輕和不需要外部能源等優(yōu)點。適用范圍最宜用于打木樁、鋼板樁；不適于在過硬或過軟的土中打樁。導(dǎo)桿式柴油錘工作原理圖7/14/2023187/14/202319E.振動樁錘利用偏心輪引起激振，通過剛性連接的樁帽傳到樁上。優(yōu)缺點：沉樁速度快，適應(yīng)性大，施工操作簡易安全，能打各種樁并幫助卷揚機拔樁。

適用范圍適宜于打鋼板樁、鋼管樁、鋼筋混凝土和土樁；宜用于砂土，塑性粘土及松軟砂粘土；在卵石夾砂及緊密粘土中效果較差。7/14/202320錘型柴油錘202535456072錘的動力性能沖擊部分重（t）2.02.53.54.56.07.2總重（t）4.56.57.29.615.018.0沖擊力（kN）20002000~25002500~40004000~50005000~70007000~10000常用沖程（m）1.8~2.3樁的截面混凝土預(yù)制樁的邊長或直徑（cm）25~3535~4040~4545~5050~5555~60鋼管樁的直徑（cm）40609090~100持力層粘性土粉土一般進(jìn)入深度（m）1.0~2.01.5~2.52.0~3.02.5~3.53.0~4.03.0~5.0靜力觸探比貫入度平均值（MPa）345>5砂土一般進(jìn)入深度（m）0.5~1.00.5~1.51.0~2.01.5~2.52.0~3.02.5~3.5標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N（未修正）15~2520~3030~4040~4545~5050常用的控制貫入度（cm/10擊）

2~3

3~54~8

設(shè)計單樁極限承載力（kN）400~1200800~16002500~40003000~50005000~70007000~10000在選擇打樁機具時，應(yīng)根據(jù)地基土壤的性質(zhì)、工程的大小、樁的種類、施工期限、動力供應(yīng)條件和現(xiàn)場情況確定。7/14/202321樁架作用：支撐錘樁吊樁就位打樁導(dǎo)向類型（常用）：

多功能樁架（沿軌道行駛的）

：機動適應(yīng)性好；大、裝拆運麻煩。履帶式樁架（裝在履帶底盤上）

：移動方便，適用范圍廣。 步履式樁架：移動方便，穩(wěn)定性好,適應(yīng)性強。7/14/202322（2）打樁施工A.準(zhǔn)備工作（1）場地準(zhǔn)備：清除地上、地下障礙物，平整、壓實場地，設(shè)置排水溝；（2）放軸線、定樁位、設(shè)置水準(zhǔn)點（≮2個）；（3）確定打樁順序：擠土直接影響打樁進(jìn)度、施工質(zhì)量以及周圍環(huán)境。（4）接通現(xiàn)場的水、電管線，準(zhǔn)備好施工機具；做好對樁的質(zhì)量檢驗。

（5）進(jìn)行打樁試驗：≮2根，檢驗工藝、設(shè)備是否符合要求。7/14/202323B.打樁順序

防止土向一個方向擠壓，這樣有可能最后打入的樁難打或者樁的入土深度減少，直接影響打樁進(jìn)度和施工質(zhì)量。打樁順序是否合理，還應(yīng)考慮擠土對周圍環(huán)境（如建筑物）的影響。7/14/202324（1)當(dāng)樁中心距<4倍樁徑時，可：①自中間向四周打設(shè)；②由中心向兩側(cè)對稱打；③分段對稱打。（2)當(dāng)樁中心距4倍樁徑時，可按施工方便打；（3)當(dāng)樁的規(guī)格不同時，先大后小，先長后短；（4)當(dāng)樁尖設(shè)計標(biāo)高不同時，先深后淺。7/14/202325C.打樁工藝工藝順序：設(shè)置標(biāo)尺→樁架就位→吊樁就位→扣樁帽、落錘、脫吊鉤→低錘輕打→正式打（接樁，截樁，靜、動載試驗，承臺施工）。要點：采用重錘低擊，開始要輕打；連續(xù)施打，減少回彈固結(jié)；注意貫入度變化，做好打樁記錄（編號、每米錘擊數(shù)、樁頂標(biāo)高、最后貫入度…）；如遇異常情況（貫入度劇變；樁身突然傾斜、位移、回彈；樁身嚴(yán)重裂縫或樁頂破碎），暫停施打，與有關(guān)單位研究處理。7/14/202326（3）打樁的質(zhì)量控制1）滿足承載力要求：端承樁－控制最后貫入度為主(參考標(biāo)高)摩擦樁－控制沉樁標(biāo)高為主(參考最后貫入度)2）偏差:樁位偏差：排樁―偏軸≯100，順軸≯150mm；群樁－

≯1/3樁徑或邊長；垂直偏差

≯1%;3）樁不受損：樁頂、樁身不打壞，樁頂下1/3樁長內(nèi)無水平裂縫。7/14/202327（4）打樁對周邊環(huán)境的影響及其防治1）打樁對周邊環(huán)境的影響振動、噪音、擠土、孔隙水壓力增大2）防治

預(yù)鉆孔沉樁袋裝砂井或塑料排水板挖防震溝重錘低擊控制打樁速度和打樁順序靜力壓樁水沖法輔助打樁7/14/202328D接樁接樁。當(dāng)施工設(shè)備條件對樁的限制長度小于樁的設(shè)計長度時，需采用多節(jié)樁段連接而成。多節(jié)樁段使垂直承載能力和水平承載能力受其影響，樁的貫入阻力也有所增大。影響程度主要取決于接頭的數(shù)量、結(jié)構(gòu)形式和施工質(zhì)量。規(guī)范規(guī)定混凝土預(yù)制樁接頭不宜超過兩個，預(yù)應(yīng)力管樁接頭數(shù)量不宜超過四個。良好的接頭構(gòu)造形式，不僅應(yīng)滿足足夠的強度、剛度及耐腐蝕性要求，而且也應(yīng)符合制造工藝簡單、質(zhì)量可靠、接頭整體性強、具有相同斷面和強度、在運輸打入過程中不易損壞、現(xiàn)場連接操作簡便迅速等條件，此外，還應(yīng)做到接觸緊密，以減少錘擊能量損耗。7/14/202329接頭的連接方法有：焊接法、漿錨法、法蘭法三種類型，常用焊接法。1）

焊接法。焊接法適用于單樁承載力高、長細(xì)比大、樁基密集或須穿過一定厚度較硬土層，沉樁較困難的樁?；炷练綐逗附臃ń訕兜墓?jié)點構(gòu)造如圖2-37所示。上、下節(jié)樁對準(zhǔn)后，將樁錘降下，壓緊樁頂，節(jié)點間若有間隙，用鐵片墊實焊牢；施焊前，節(jié)點部位預(yù)埋件與角鐵要除去銹跡、污垢，保持清潔；焊接時，先將四角點焊固定，再次檢查位置正確后，由兩人對角同時對稱施焊，以減少焊接變形。

7/14/202330圖2-377/14/202331預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁焊接法接樁的節(jié)點構(gòu)造如圖2-38所示。應(yīng)使上下節(jié)端頭板對齊，采用電弧焊或二氧化碳保護焊，由兩人同時對稱施焊。應(yīng)分層施焊，各層焊縫接頭錯開，焊渣應(yīng)清除，焊縫高度應(yīng)高出端頭板邊緣，焊接完畢，冷卻1min后方可繼續(xù)沉樁。圖2-387/14/202332鋼管樁焊接法接樁的節(jié)點構(gòu)造如圖2-39所示。接樁時，首先要清除上下節(jié)樁接觸端上下30~50mm內(nèi)的鐵銹、油污等雜質(zhì)，保持干燥；下節(jié)樁頂經(jīng)錘擊后的變形部分應(yīng)削除；上下節(jié)樁應(yīng)校正垂直度，對口的間隙為2~3mm；接頭焊接應(yīng)對稱進(jìn)行；應(yīng)分層施焊，各層焊縫的接頭應(yīng)錯開，焊渣應(yīng)清除；接頭焊接完畢，冷卻1min后方可錘擊。焊接接頭應(yīng)按總數(shù)的10%做焊縫探傷檢查。7/14/202333圖2-397/14/2023342）漿錨法。漿錨法節(jié)約鋼材、操作簡便、接樁時間比焊接法大為縮短，一般在混凝土方樁中使用。理論上漿錨法與焊接法一樣，施工階段節(jié)點能夠安全地承受施工荷載和其他外力；使用階段能同整根樁一樣工作，傳遞垂直壓力或拉應(yīng)力。但在實際施工中，漿錨法受原材料質(zhì)量、操作工藝等因素的影響，出現(xiàn)接樁質(zhì)量缺陷的機率較高，故應(yīng)謹(jǐn)慎使用。一般適用于軟土層，且對一級建筑樁基或承受拔力的樁宜慎重選用。

7/14/202335漿錨法接樁節(jié)點構(gòu)造如圖2-40所示。接樁時，首先將上節(jié)樁對準(zhǔn)下節(jié)樁，使錨筋插入錨筋孔（孔徑為錨筋直徑的2.5倍），放落上節(jié)樁身，使其結(jié)合緊密。然后將上節(jié)樁上提約200mm（以錨筋不脫離錨筋孔為度），安設(shè)好施工夾箍（由四塊木板，內(nèi)側(cè)用人造革包裹40mm厚的樹脂海綿塊而成），將加熱熔化的硫磺膠泥（溫度控制145°左右）注滿下節(jié)樁的錨筋孔和接頭平面上，再將上節(jié)樁放落，當(dāng)硫磺膠冷卻并拆除施工夾箍后即可繼續(xù)沉樁。

7/14/202336圖2-407/14/202337硫磺膠泥是一種熱塑冷硬性膠結(jié)材料，它是由膠結(jié)料、細(xì)骨料、填充料和增韌劑熔融攪拌混合而成。其質(zhì)量配合比（%）為：硫磺∶水泥

∶粉砂∶聚硫780膠＝44∶11∶41∶1?，F(xiàn)場一般采用半成品的硫磺膠泥。為保證硫磺膠泥接樁質(zhì)量，應(yīng)做到：錨筋刷清并調(diào)直；錨筋孔內(nèi)應(yīng)有完好螺紋，無積水、雜物和油污；接樁時接點的平面和錨筋孔內(nèi)應(yīng)灌滿膠泥；灌注時間不得超過2min；灌注后停歇時間應(yīng)符合表2-1規(guī)定。

7/14/202338表2-1

硫磺膠泥灌注后需停歇的時間間隔樁截面/mm2不同氣溫下的停歇的時間/min0~10℃11~20℃21~30℃31~40℃41~50℃打入樁靜壓樁打入壓靜壓樁打入壓靜壓樁打入樁靜壓樁打入樁靜壓樁400×40064851071391712450×45010612714917112114500×50013/15/18/21/24/7/14/2023392.靜力壓樁靜力壓樁是在均勻軟弱土中利用壓樁架（型鋼制作）的自重和配重，通過卷揚機的牽引傳到樁頂，將樁逐節(jié)壓入土中的一種沉樁方法。這種沉樁方法無振動、無噪音、對周圍環(huán)境影響小，適合在城市中施工。

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靜力壓樁機構(gòu)造原理圖

活動壓梁油壓表樁帽上段樁上段樁錨筋下段樁加壓重物底盤軌道導(dǎo)籠口操作平臺卷揚機加壓鋼絲繩滑輪組樁架導(dǎo)向籠7/14/202341壓樁過程中，當(dāng)樁尖碰到夾砂層時，壓樁阻力可能突然增大，甚至超過壓樁能力而使樁機上抬。這時可以最大的壓樁力作用在樁頂，采取停車再開、忽停忽開的辦法，使樁有可能緩慢下沉穿過砂層。如果工程中有少量樁確實不能壓至設(shè)計標(biāo)高而相差不多時，可以采取截