建筑施工技術(shù)與機(jī)械第三節(jié)

第二章樁基礎(chǔ)工程第一節(jié)概述1、樁基礎(chǔ)是用承臺(tái)或梁將沉入土中的樁聯(lián)系起來(lái)，以承受上部結(jié)構(gòu)的一種常用的基礎(chǔ)形式。樁基：樁與鏈接樁頂?shù)某信_(tái)共同組成深基礎(chǔ)，簡(jiǎn)稱樁基j

當(dāng)天然地基土質(zhì)不良，不能滿足建筑物對(duì)地基變形和強(qiáng)度方面的要求時(shí)，常常采用樁基礎(chǔ)將上部建筑物的荷載傳遞到深處承載力較大的土(巖)層上，以保證建筑物的穩(wěn)定和減少其沉降量。

同時(shí)，當(dāng)軟弱土層較厚時(shí)，采用樁基礎(chǔ)施工，可省去大量的土方開(kāi)挖、支撐、排(降)水設(shè)施，一般均能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。因此，樁基礎(chǔ)在建筑工程中應(yīng)用廣泛。起護(hù)壁作用：圍護(hù)樁、支護(hù)樁、護(hù)壁樁、擋土樁1按樁的傳力和作用性質(zhì):樁可分為端承樁和摩擦樁兩種。1）：端承樁是穿過(guò)上部軟弱土層而達(dá)到下部持力層(巖石、礫石層、砂層或堅(jiān)硬土層)上的樁，上部結(jié)構(gòu)荷載主要是由樁尖阻力來(lái)平衡。

2）：摩擦樁是把建筑物的荷載傳布在樁四周土中及樁尖下土中的樁，其大部分荷載靠樁四周表面與土的摩擦力來(lái)支承。(a)端承樁

(b)摩擦樁樁的分類(lèi)1－樁；2－承臺(tái)；3－上部結(jié)構(gòu)；4－軟弱土層；5－硬土層

2按樁身的材料來(lái)分有木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁和鋼樁等。3按樁的截面形狀分為：實(shí)心樁和空腹樁。

4按樁的施工方式可分為預(yù)制樁和灌注樁兩大類(lèi)

1）：預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)制成的各種材料和形式的樁，然后用沉樁設(shè)備將樁沉入(打、壓、振)土中j。鋼筋混凝土預(yù)制樁(含預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁)施工速度快，適用于穿透中間層較軟弱或夾有不厚的砂層、持力層埋置深度及變化不大、地下水位高、對(duì)噪聲及擠土影響無(wú)嚴(yán)格限制的地區(qū).

2）：灌注樁是在施工現(xiàn)場(chǎng)的樁位上用機(jī)械或人工成孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝土或鋼筋混凝土而成j。灌注樁適用于嚴(yán)格限制噪聲、振動(dòng)、擠土影響、持力層起伏較大的地區(qū)。第二節(jié)預(yù)制樁施工一：鋼筋混凝土預(yù)制樁

1:鋼筋混凝土預(yù)制樁(簡(jiǎn)稱預(yù)制樁)是運(yùn)用比較多的一種樁型，具有制作方便、質(zhì)量可靠、材料強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、承載力高、價(jià)格低等特點(diǎn)，但樁在施工時(shí)，對(duì)土的擠密壓緊作用較嚴(yán)重，穿過(guò)厚沙層或硬土層較困難，樁截面有限且截樁困難。

2:預(yù)制樁常用的截面形式有混凝土方形實(shí)心截面、圓柱體空心截面以及預(yù)應(yīng)力混凝土管形截面。預(yù)制混凝土實(shí)心樁大多做成方形截面，邊長(zhǎng)通常為200～500mm。單根樁的最大長(zhǎng)度根據(jù)打樁架的高度而定，一般在27m以內(nèi)。如需打30m以上的樁，或者受運(yùn)輸條件所限，則將樁分為幾段，在打樁過(guò)程中逐段接長(zhǎng)。較短的樁多在預(yù)制廠生產(chǎn)，較長(zhǎng)的樁一般在現(xiàn)場(chǎng)附近或打樁現(xiàn)場(chǎng)就地預(yù)制。

鋼筋混凝土方樁1－主筋；2－鋼箍；3－鋼筋網(wǎng)

3:樁的預(yù)制預(yù)制樁在制作時(shí)，樁內(nèi)應(yīng)設(shè)縱向鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋(或絲)和橫向鋼筋(或箍)，以便承受樁在運(yùn)輸、起吊和下沉?xí)r產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力和沖擊力。現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制樁多采用疊澆法間隔制作，預(yù)制場(chǎng)地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，不得產(chǎn)生不均勻沉降。樁身混凝土強(qiáng)度不應(yīng)小于C30，混凝土的粗骨料應(yīng)用粒徑為5～40mm碎石或碎卵石，樁混凝土應(yīng)用攪拌機(jī)拌制、機(jī)械振搗，由樁頂向樁尖連續(xù)澆筑，一次完成。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7d。a:焊接法接頭有角鋼綁焊接頭〔圖(a)〕和鋼板對(duì)焊接頭〔圖(b)〕，其連接強(qiáng)度容易保證，接頭承載力大，能適用于各種土層，但焊接時(shí)間長(zhǎng)，沉樁效率低。接樁時(shí)，必須在上下節(jié)樁對(duì)準(zhǔn)并垂直無(wú)誤后，用點(diǎn)焊將拼接角鋼連接固定，再次檢查位置正確后，才進(jìn)行焊接。預(yù)埋鐵件表面應(yīng)保持清潔，上下節(jié)樁之間的間隙應(yīng)用鐵片填實(shí)焊牢；采用對(duì)角對(duì)稱施焊以減少節(jié)點(diǎn)不均勻焊接變形，焊縫要連續(xù)飽滿。

(a)角鋼綁焊接頭

(b)鋼板對(duì)焊接頭(c)法蘭盤(pán)接頭(d)漿錨法接頭

鋼筋混凝土預(yù)制樁接頭3:樁的預(yù)制樁與樁之間應(yīng)涂刷隔離劑，以保證樁起吊時(shí)不互相粘結(jié)。樁的疊澆層數(shù)，應(yīng)根據(jù)地面允許荷載和施工條件確定，但不宜超過(guò)四層。上層樁或鄰樁的澆筑，須在下層樁或鄰樁的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的30％后方可進(jìn)行。預(yù)制時(shí)應(yīng)保證鋼筋位置正確，縱向主筋長(zhǎng)度不夠時(shí)，應(yīng)采用對(duì)焊。

4、預(yù)制樁的質(zhì)量，除要滿足規(guī)范的允許偏差外，還應(yīng)符合以下條件：樁的表面應(yīng)平整、密實(shí)，掉角的深度不應(yīng)超過(guò)10mm，局部蜂窩和掉角的缺損總面積不得超過(guò)該樁全部表面積的0.5％，且不得過(guò)分集中；混凝土的收縮裂縫，其深度不得大于20mm，寬度不得大于0.25mm，橫向裂縫長(zhǎng)度不得超過(guò)邊長(zhǎng)的一半；樁頂和樁尖處不允許有蜂窩、麻面、裂縫和掉角。5、樁的起吊

預(yù)制樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的70％后方可起吊，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100％后才可以運(yùn)輸和沉樁。j6:樁的堆放樁堆放時(shí)，場(chǎng)地必須平整、堅(jiān)實(shí)，樁按規(guī)格、樁號(hào)分類(lèi)分層疊置，堆放層數(shù)不宜超過(guò)四層，支承點(diǎn)應(yīng)設(shè)在吊點(diǎn)處，各墊木應(yīng)在同一垂直線上，最下層墊木適當(dāng)加寬二、錘擊法沉樁

1):錘擊法沉樁也稱打樁，是利用樁錘下落到樁頂產(chǎn)生的沖擊能而使樁沉入土中。j在沉樁施工前，必須做好地基勘測(cè)與環(huán)境調(diào)查工作、編制預(yù)制樁沉樁的施工組織設(shè)計(jì)、清除施工現(xiàn)場(chǎng)障礙物、施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地平整以及施工現(xiàn)場(chǎng)的定位放線等準(zhǔn)備工作。2):打樁設(shè)備主要有樁錘、樁架以及動(dòng)力裝置三部分。（1）樁錘。

樁錘是對(duì)樁施加沖擊力，把樁沉入土中的主要機(jī)具。樁錘有落錘、汽錘(單動(dòng)和雙動(dòng))、柴油錘、液壓錘和振動(dòng)錘等。

a：落錘：為一鑄鐵塊，質(zhì)量一般為1～2t，用卷?yè)P(yáng)機(jī)提起樁錘，用脫鉤裝置或松開(kāi)卷?yè)P(yáng)機(jī)剎車(chē)使其自由下落到樁頂上，利用錘重下降沖擊樁頂，使樁沉入土中，如圖所示。落錘構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，沖擊力大，能隨意調(diào)整落距。但打樁速度慢，每分鐘6～12次，效率低。落錘主要適用于打設(shè)木樁以及細(xì)長(zhǎng)的混凝土樁，在一般土層及含礫石的土層均可使用。j落錘單動(dòng)汽錘雙動(dòng)汽錘柴油錘1－進(jìn)汽孔；2－排汽孔；3－活塞；4－汽孔5－燃油泵；6－樁帽；7－樁

b:汽錘：利用蒸汽或壓縮空氣的動(dòng)力進(jìn)行錘擊。根據(jù)其工作情況又分為單動(dòng)汽錘和雙動(dòng)汽錘。單動(dòng)汽錘的沖擊體在上升時(shí)消耗動(dòng)力，下降時(shí)靠自重，這種錘沖擊力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，落距小，對(duì)設(shè)備和樁頭的損傷較小，適用于打設(shè)各種類(lèi)型的樁，常用錘質(zhì)量為2.5～13.5t，每分鐘錘擊次數(shù)為60～80次。雙動(dòng)汽錘的沖擊體升降均由動(dòng)力推動(dòng)，其沖擊頻率高，每分鐘為100～200次，沖擊力大，但設(shè)備笨重，移動(dòng)較為困難，適用于打設(shè)各種樁，特別適用于打斜樁和拔樁，也可用于水下打樁，其錘質(zhì)量為0.76～1.13t。

C:柴油錘：常用柴油樁錘總質(zhì)量1.95~8.19t，沖擊活塞重0.8~3.6t,每分鐘沖擊次數(shù)36~52次。柴油錘需有樁架、動(dòng)力等設(shè)備，但不需外接界能源，機(jī)架輕、移動(dòng)方便、打樁速度快，適用于打設(shè)鋼板樁以及在軟弱地基上打設(shè)混凝土樁，但不適用于在松軟土或硬土中打樁。廣泛采用d：液壓錘：原理同蒸汽錘，但低噪聲。（二）樁架樁架的主要作用是在沉樁過(guò)程中保持樁的正確位置和在打樁過(guò)程中引導(dǎo)錘、樁的方向并保證樁錘按所要求的方向沖擊樁體。常用的樁架有滾管式樁架、軌道式樁架、步履式樁架、履帶式樁架，見(jiàn)圖。樁架示意1－柴油樁錘；2－立樁；3－回轉(zhuǎn)平臺(tái)；4－撐桿；5－司機(jī)室；6－平衡重；7－底盤(pán)（三）震動(dòng)沉樁機(jī)：主要適用鋼板樁的下沉和上拔j（四）靜力壓樁機(jī)：消除噪聲、節(jié)約j二：靜力壓樁1:靜力壓樁是利用靜壓力將預(yù)制樁壓入土中的一種沉樁工藝。靜力壓樁機(jī)工作原理是在預(yù)制樁的壓入過(guò)程中，以樁機(jī)重力(自重和配重)作為作用力，克服壓樁過(guò)程中樁身周?chē)哪Σ亮蜆都庾枇?，將樁壓入土中。靜力壓樁適用于軟土地區(qū)的樁基施工。2:特點(diǎn)：

靜力壓樁法與錘擊沉樁法相比，具有如下的特點(diǎn)：（1）錘擊沉樁需要在樁頂產(chǎn)生很大的錘擊應(yīng)力，才能使樁身克服各種摩阻力而沉入土中，因而在預(yù)制樁時(shí)，其混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，在使用過(guò)程中，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不需要C30，有部分材料不能充分發(fā)揮其作用。靜力壓樁，免去錘擊應(yīng)力，只需要滿足吊樁彎矩、壓樁和使用期間的受力要求，因此，其截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)及配筋量都可以減少，可節(jié)省鋼材、混凝土量和降低施工成本。（2）使用靜力壓樁無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)，對(duì)周?chē)h(huán)境的干擾和影響較小，特別適用于對(duì)噪音、振動(dòng)有特殊要求的區(qū)域施工，如擴(kuò)建工程、市區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)工程，精密儀器車(chē)間的擴(kuò)建、改建工程。（3）錘擊沉樁時(shí)，樁頂要承受錘擊應(yīng)力，因此樁頂、樁身容易被打碎，產(chǎn)生質(zhì)量事故；當(dāng)打樁順序不合理時(shí)，土體會(huì)水平擠動(dòng)，其表面嚴(yán)重隆起，嚴(yán)重影響樁基質(zhì)量。靜力壓樁，樁頂不會(huì)承受錘擊應(yīng)力，可以避免樁頂破碎和樁身開(kāi)裂，同時(shí)，壓入樁所引起

的樁周?chē)馏w隆起和水平位移比沉樁小得多，因而對(duì)土體結(jié)構(gòu)的破壞程度和破壞范圍要比錘擊沉樁小，可以確保施工質(zhì)量，提高施工速度。（4）由于靜力壓樁的摩阻力與樁的承載力有線性關(guān)系，因此，不需要做試驗(yàn)試樁便可得出單樁承載力。

靜力壓樁施工中，一般是采用分段預(yù)制、分段壓入、逐段接長(zhǎng)的方法，其操作程序見(jiàn)圖。圖中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別為準(zhǔn)備壓第一段樁、接第二段樁、接第三段樁、整根樁壓平入地面、采用送樁壓樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高。(a)(b)(c)(d)(e)壓樁程序示意圖1－第一段樁2－第二段樁2－第二段樁3－第三段樁4－送樁5－接樁結(jié)點(diǎn)打樁施工工藝：打樁順序

由于打樁對(duì)土體的擠密作用，使先打的樁因受水平推擠而造成偏移和變位，或被垂直擠拔造成浮樁，而后打入的樁因土體擠密，難以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高或入土深度，或造成土體隆起和擠壓，截樁過(guò)大。因此，進(jìn)行群樁打入施工時(shí)，為了保證打樁工程質(zhì)量，防止周?chē)ㄖ锸芡馏w擠壓的影響，打樁前應(yīng)根據(jù)樁的密集程度、樁的規(guī)格、長(zhǎng)短和樁架的移動(dòng)方便等因素來(lái)正確選擇打樁順序。(a)逐排打設(shè)(b)從兩側(cè)向中間打設(shè)(c)自中部向四周打設(shè)(d)由中間向兩側(cè)打設(shè)

打樁方法1、定錘吊樁什么叫吊樁？什么事樁帽2、打樁：重錘低擊低提重打3、接樁4、送樁5、測(cè)量記錄四、樁及樁頭處理空心管樁預(yù)制樁：鑿樁頭接長(zhǎng)樁身預(yù)制樁施工注意事項(xiàng)：表明樁身被破壞的現(xiàn)象是：樁錘回彈、貫入度突增、錘擊時(shí)樁彎曲、傾斜、滾動(dòng)、樁頂破壞加劇。j當(dāng)樁規(guī)格、埋深、長(zhǎng)度不同時(shí)，宜按先大后小、先深后淺、先長(zhǎng)后短的方式進(jìn)行施打。在實(shí)際施工過(guò)程中，不僅要考慮打樁順序，還要考慮樁架的移動(dòng)是否方便。如果自然地面標(biāo)高接近樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高，而持力層的標(biāo)高不盡相同，預(yù)制樁不可能根據(jù)持力層標(biāo)高的不同而設(shè)計(jì)各種尺寸和長(zhǎng)度的樁，這樣，打樁完畢后，其樁頂會(huì)高于地面，當(dāng)樁頂高于樁架底面高度時(shí)，樁架不能向前移動(dòng)到下一個(gè)樁位繼續(xù)打樁，只能后退打樁，這就是所謂的“退打”，此時(shí)，樁不能預(yù)先布置在場(chǎng)內(nèi)，只能采用隨打隨運(yùn)。在打樁后，樁頂標(biāo)高低于樁架底面高度，樁架可以向前移動(dòng)來(lái)打樁，稱為“頂打”，此時(shí)，只要場(chǎng)地允許，預(yù)制樁可以預(yù)先布置在場(chǎng)地內(nèi)以便施工，同時(shí)可避免樁的二次搬運(yùn)。第三節(jié)混凝土灌注樁施工直接在所設(shè)計(jì)的樁位上開(kāi)孔，成孔后在孔內(nèi)加放鋼筋籠，灌注混凝土而成。由于具有施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)擠土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地區(qū)使用等優(yōu)點(diǎn)，灌注樁在施工中得到較為廣泛的應(yīng)用j。根據(jù)成孔工藝的不同，灌注樁可以分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁和人工挖孔的灌注樁等。一、成孔前準(zhǔn)備工作1、定樁位確定成孔施工順序?qū)ν潦欠裼袛D密作用、凈距。2、鋼筋籠制作：要求是什么？3、混凝土配置：符合設(shè)計(jì)要求檢查成孔質(zhì)量合格后應(yīng)該盡快澆筑混凝土。鋼筋籠放入樁孔后4h內(nèi)，必須灌注混凝土，并做好記錄。j二、成孔方法1、機(jī)械鉆孔灌注樁螺旋鉆孔灌注樁：干作業(yè)成孔，適用于地下水位以