土木工程施工樁基礎工程課件

第2章樁基礎工程

2.1概述樁基礎構造樁基礎包括：樁體和承臺。荷載傳遞路徑：

上部結構承臺樁地基樁的分類按荷載傳遞機理分：端承樁、摩擦樁。樁端阻力樁側阻力按材料分木樁、砂石（灰）樁—加固地基（排水固結、擠密土層）（鋼筋）混凝土樁、鋼管樁—承載力大。按沉樁方法分擠土樁—打入式和壓入式預制樁，無需預先成孔。部分擠土樁—預鉆孔打入式預制樁和部分擠土灌注樁。非擠土樁—非擠土灌注樁?；旌蠘兜?。按施工方法分預制樁—預制→運輸→打樁灌注樁（即現(xiàn)澆樁）—成孔→安放鋼筋籠→澆注混凝土2.2混凝土預制樁施工主要施工過程：樁的預制、運輸和沉入。2.2.1樁的預制預制樁有實心樁與空心樁。工廠預制樁長一般不超過12m；工地預制不超過30m，且樁長L<50倍樁截面邊長或直徑。（1）樁的制作—并列法、間隔法、重疊法、翻模法重疊不超過四層；底模和場地應平整堅實，防止浸水沉陷；上下層樁間及樁與底模之間刷隔離劑；下層需達到30%設計強度后上層方可澆筑；連續(xù)澆筑，不得留施工縫；澆水養(yǎng)護不少于7d。重疊法鋼筋焊接、接頭數(shù)量和方式應符合規(guī)范規(guī)定混凝土方樁制作混凝土澆筑由樁頂向樁尖連續(xù)進行（2）樁的起吊、運輸混凝土強度要求應在混凝土強度達到70％設計強度后方可起吊，達到100％后方可運輸和沉樁。樁起吊驗算問：樁起吊時承受的荷載遠小于使用階段承受的上部結構荷載，因此可不進行樁的起吊驗算？×答：關鍵是起吊階段和使用階段樁的內力性質不同，使用階段主要為軸壓力，起吊階段為彎矩。內力性質不同，則不可比較大小樁的吊點布置確定原則：吊點間的跨中彎矩與吊點處負彎矩相等。常見的吊點位置如下圖示：樁的堆放堆放不得超過四層；上下層間設置墊木（按吊點位置確定間距、上下對齊）地面平整堅實，設有排水坡度。2.2.2沉樁前的準備工作清除障礙物平整場地沉樁試驗抄平放線定樁位確定沉樁順序。沉樁順序確定的原則從中間向四周沉沒，由中及外；從靠近建筑物最近的樁位起，由近及遠；先深后淺；先大后小。結合考慮“退沉樁”還是向前“頂沉樁”。2.2.3樁的沉設主要方法：錘擊沉樁、振動沉樁、靜力壓樁、水沖沉樁預制樁工機械主要有以下三類：打樁機—錘擊沉樁打樁機由樁錘和樁架組成，靠樁錘沖擊樁頭，使樁在沖擊力的作用下貫入土中，故又稱沖擊式打樁機。根據樁錘驅動方式不同，可分為蒸汽、柴油和液壓三種打樁機。振動沉拔樁機—振動沉樁振動沉拔樁機由振動樁錘和樁架組成。振動樁錘利用機械振動法使樁沉入或拔出。靜力壓樁機—靜力沉樁靜力壓樁機采用機械或液壓方式產生靜壓力，使樁在持續(xù)靜壓力作用下壓入至所需深度。2.2.3.1錘擊沉樁（1）樁錘落錘—適用于粘土或含砂石較多的地基土；蒸汽錘（單動氣錘、雙動氣錘）—適用于各種樁；電磁錘柴油錘工作原理：單缸二沖程自由活塞式發(fā)動機以柴油為燃料，利用柴油點燃爆炸時膨脹產生的壓力，將樁錘抬起，然后自由落下沖擊樁頂。如此循環(huán)反復運動，將樁打入土中。分類：導桿式、筒式。特點：不需另帶動力設備，但污染大，噪音大。適用：除過硬，過軟地基外可打各種樁。導桿式柴油錘筒

式

柴

油

錘某工地錘擊沉樁（2）樁架作用：吊樁就位、固定樁位置、承受樁錘和樁的重量、打樁過程中引導錘和樁的方向，并保證樁錘能夠沿著所要求的方向沖擊樁體。分類：塔式、直式、懸掛式、三點支撐履帶行走式。行走機構：滾管式、軌道式、輪胎式、汽車式、履帶式和步履式等。樁架高度：=樁長+滑輪組高（2m）+錘高+樁帽高+安裝空隙（0.5m）懸掛履帶式打樁架以履帶起重機為底盤，用吊臂2懸吊樁架立柱6，立柱6下面與車體1通過支撐叉7相連接。由于樁架、樁錘的重量較大，重心高且前移，容易使起重機失穩(wěn)。所以通常在車體上增加一些配重。立柱在吊臂端部的安裝比較簡單。為了能方便的調整立柱的垂直度，立柱下端與車體支撐連接一般都是采用絲杠和液壓式等伸縮可調的機構。

缺點：橫向穩(wěn)定性較差，立柱的懸掛不能很好的保持垂直。這一點限制了不能用于打斜樁。三點式履帶樁架同樣是以履帶式起重機為底盤，但在使用時必須作較多的改動。首先要拆除吊臂，增加兩個斜撐，斜撐2下端用球鉸支持在液壓支腿的橫梁上使兩個斜撐的下端在橫向保持較大間距，構成穩(wěn)定的三點支撐結構，如圖所示。三點式樁架在性能上是比較理想的，工作幅度小，具有良好的穩(wěn)定性，其次還可通過斜撐的伸縮使立柱傾斜，以適應打斜樁的需要。簡

易

樁

架懸

掛

履

帶

式

樁

架輪

式

樁

架滾管式樁架滾管式樁架步

履

式

樁

架桁

式

打

樁

架全液壓履帶式三支點打樁架（3）打樁工藝吊樁就位打樁輕錘高擊動量小，錘對樁頭沖擊大，回彈大，樁頭容易損壞、樁難以入土。重錘低擊動量大，錘對樁頭沖擊小，回彈小，樁頭不易被打碎、樁能很快入土；落距小，效率高。打樁宜采用重錘低擊樁機就位→吊樁→打樁→接樁→送樁→截樁如：起吊定位打樁接樁的方法：焊接法、法蘭接法和硫磺膠泥錨接法等。焊接法接樁：上下節(jié)樁必須垂直，用點焊將拼接角鋼連接固定時，應兩人同時對角對稱進行，焊縫要連續(xù)飽滿。法蘭接樁法：接樁速度快，但耗鋼量大，多用于混凝土管樁。硫磺膠泥錨接法：節(jié)約鋼材，操作簡便，接樁時間比焊接法要大為縮短，但不宜用于堅硬土層中。

焊接焊接截樁（4）打樁注意事項隱蔽工程及時做好記錄嚴禁偏打樁錘、樁帽和樁身軸線重合，襯墊平整均勻，構造合適樁頂襯墊彈性應適宜延長錘擊作用時間和應力波波長，降低錘擊應力值，從而提高打擊效率和降低樁的損壞率。連續(xù)施打、入土速度均勻，不得間歇過長避免土的固結作用，使繼續(xù)打樁阻力增大，不易打入土中樁錘回彈過大且經常發(fā)生,應更換重錘。樁錘突然有較大的回彈表明樁端遇阻，須減小錘的落距。樁下沉突然加大可能遇到軟土層、洞穴或樁尖、樁身破壞等，應停止進行處理。送樁時樁身和送樁軸線一致打斜應拔出，用砂石填孔，重新插入施打。若拔樁困難，應在原樁附近再補打一樁。盡量避免送樁（5）打樁質量要求與驗收貫入度或標高必須符合設計要求

最后貫入度：在正常條件下進行（樁頂沒有破壞、錘擊沒有偏心、錘落距符合規(guī)定、樁帽與彈性墊層正常），最后10擊內樁的平均入土深度。樁端達到堅硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或風化巖等土層時，以貫入度控制為主，樁端進入持力層深度或樁尖標高可作為參考；當貫入度達到而樁端標高未到時應繼續(xù)錘擊3陣，每陣10擊的平均貫入度不應大于規(guī)定的數(shù)值（一般在30-50mm）；樁端位于其它軟土層時，以樁端設計標高控制為主，貫入度可作為參考。問：摩擦樁以設計標高控制為主，貫入度作為參考?

端承樁以貫入度控制為主，設計標高作為參考?重要概念√√平面位置或垂直度必須符合施工規(guī)范要求平面位置偏差不得大于100～150mm；垂直度偏差不得超過1%；樁頂標高偏差-50mm，+100mm樁身、樁帽、樁錘三者在同一垂直軸線上；短樁接長的端面應平整，中心對齊；挖土應制定合理的挖土方案，防止樁體位移或傾斜。打入樁樁基工程的驗收必須符合施工規(guī)范要求當樁頂設計標高與施工場地標高相同時，在打樁完畢后進行；需送樁時，每樁至設計標高后應先中間驗收，待打樁完開挖至設計標高后再作全面驗收。提交的資料：樁位測量放線圖；工程地質報告；材料試驗記錄；樁的制作與打入記錄；樁位竣工平面圖；樁的靜載各和動載試驗及確定樁貫入度的記錄。打樁過程中常遇到的問題:(1)樁頂、樁身被打壞樁頭鋼筋設置不合理；樁頂與樁軸線不垂直；混凝土強度不足；樁尖通過硬土層；樁錘落距過大；樁錘過輕。(2)樁位偏斜樁頂不平、樁尖偏心、接樁不正、土中有障礙物。(3)樁打不下現(xiàn)象：樁錘嚴重回彈，貫入度突然變小。土層中有障礙物（較厚砂層或其他硬土層或孤石等）。樁頂或樁身已被打壞。土的固結作用。(4)一樁打下鄰樁上升樁較密，打樁順序欠合理；樁貫入土中土體被壓縮，地表隆起和水平移動，帶動鄰樁上升2.2.3.2振動沉樁（1）工作原理：其主要裝置為振動器，利用振動器所產生的激振力，使樁身產生高頻振動。這時樁在其自重或很小的附加壓力作用下沉入土中，或是在較小的提升力作用下而拔出土。（2）振動器工作原理

振動器產生激振力的方法如下：振動器都是采用機械式，由兩根裝有偏心塊的軸組成。這兩根軸上裝有相同的偏心塊，但兩根軸相向轉動。這時兩根軸上的偏心塊所產生的離心力，在水平方向上的分力互相抵消，而其垂直方向上的分力則迭加起來。（3）振動沉樁

作業(yè)圖振動沉樁工作效率決定于振幅，離心力和靜壓力，振幅是決定沉樁速度的主要因素。靜壓力對樁的下沉也有很大的影響，只有當靜壓力（包括樁的自重）超過某值時才發(fā)現(xiàn)沉樁現(xiàn)象，振動沉樁機必須有足夠的重量，必要時還應附加配重。振動沉斜樁

作業(yè)圖DZM系列液壓振動錘

(配挖掘機用)

（5）特點、優(yōu)缺點特點

通過振動器的振動，減小樁和周圍土體的摩擦力，在樁自重和附加壓力作用下沉樁。優(yōu)點：噪音小，不產生廢氣，沉樁速度快，施工簡便，操作安全，結構簡單、鋪助設備少、重量輕、體積小、對樁頭的作用力均勻而使樁頭不易損壞等特點，還可以用來拔樁。缺點適于砂質粘土、砂土、軟土地區(qū)施工，不宜用于礫石和密實的粘土層。如用于砂礫石和粘土層中，需配以水沖法輔助施工。2.2.3.3靜力壓樁工作原理

依靠持續(xù)作用靜壓力，將樁壓入或拔出的樁工機械。特點噪聲低、振動小、無污染，與沖擊式施工方式比較，樁身不受沖擊應力，損壞可能性小，施工質量好，效率高。不用試樁可以得出單樁承載力。

適用于軟弱土地基和壓垂直樁，壓斜樁困難。當存在2m厚中密以上砂夾層時不宜采用。頂壓式靜力壓樁機預應力管樁靜壓樁施工過程吊樁接樁（管口焊接）連續(xù)壓樁壓入一節(jié)樁頭處理承臺施工承臺施工承臺施工承臺施工2.2.3.4沉樁對周邊環(huán)境的影響及防治（1）對環(huán)境的影響錘擊法、振動法沉入預制樁和套管成孔法沉入灌注樁—施工時產生噪音、振動沖擊、廢氣，并引起土體擠壓隆起位移，影響原有建筑和地下管線等。泥漿護壁成孔灌注樁—泥漿中含有水泥成份，PH在10-12。（2）防治措施采用預鉆孔樁。采用機械或人工成孔灌注樁。設置防振溝，基坑支護。設置袋裝砂井或塑料排水板。限制打樁速率，加強監(jiān)測。2.3混凝土灌注樁施工主要施工過程：成孔、安放鋼筋籠和混凝土澆注。（1）灌注樁分類—按照成孔設備和成孔方法分類套管成孔—錘擊和振動灌注樁爆擴成孔—爆擴灌注樁鉆孔成孔—泥漿護壁和干作業(yè)成孔灌注樁挖孔成孔—人工挖孔樁擠土成孔取土成孔取土成孔

——成孔對周邊土壤無擠密或沖擊作用按成孔設備行走最方便的線路等現(xiàn)場條件確定。擠土成孔

——成孔對周邊土壤有擠密或沖擊作用每隔1～2個樁位成孔；在鄰樁初凝前或終凝后成孔；群樁基礎中，先中間樁后周圍樁；同一樁基的爆擴樁，先淺后深。（2）灌注樁成孔順序（3）灌注樁成孔控制深度套管成孔——必須保證設計樁長。摩擦樁——以標高控制為主，以貫入度（或貫入速度）為輔。端承樁——以貫入度（或貫入速度）控制為主，以標高為輔。鉆孔成孔——保證樁孔進入硬土層達到設計深度，清理孔底沉渣。

2.3.1鉆孔灌注樁根據鉆頭是否在含水層中施工，分為：

泥漿護壁鉆孔灌注樁和干作業(yè)鉆孔灌注樁。優(yōu)點無振動、無擠土、噪音小，對周邊建筑物影響小，適宜于硬、半硬、硬塑和軟塑粘性土。缺點承載力低，沉降量大。重點2.3.1.1泥漿護壁成孔灌注樁護筒：由3～5mm厚鋼板做成；內徑大于鉆頭直徑；護筒上設有l(wèi)～2個溢漿口。護筒的作用：1）起導向作用，使鉆頭能沿著樁位的垂直方向工作；2）提高孔內泥漿水頭，以防塌孔；3）保護孔口。護筒埋設護筒反循環(huán)成孔，在護筒上拉十字線，是使鉆機的鉆頭對準樁的中心線，等鉆機對準后往護筒里放水，采用泥漿護壁進行鉆孔泥漿材料泥漿主要是膨潤土或粘土和水的混合物?？變饶酀{液面高于地下水位以上1m，泥漿的相對密度為1.1-1.15，排出時為1.2-1.4。泥漿的作用泥漿產生的液柱壓力可平衡水壓力，并對孔壁有一定的側壓力，成為孔壁的一種液態(tài)支撐；泥漿中膠質顆粒在泥漿壓力下，滲入孔壁表面孔隙中，形成一層泥皮，從而可防止塌孔，護壁。灌進的泥漿比重小，排出的比重大，從而攜渣排出泥土。泥漿還具有潤滑鉆頭、降低鉆頭發(fā)熱、減少鉆進阻力等作用。泥漿運輸車輛漿池清孔

端承樁沉渣厚度≤

50mm，摩擦端承和端承摩擦沉渣≤

100mm，摩擦樁≤

300mm。清孔方法：以原土造漿的鉆孔（粘土和亞粘土層），可用射水法清孔；以注入制備泥漿的鉆孔，可用壓縮空氣法清孔。當孔壁土質較好時，可用空氣吸泥機清孔。當孔壁土質較差時，宜用泥漿循環(huán)清孔。清孔后應及時吊放鋼筋骨架。水下澆筑的混凝土：強度等級應不低于C20，骨料粒徑不宜大于30mm，坍落度16～22cm。吊放鋼筋籠長度為樁長的1/2-1/3當全長超過12m時分段制作。接頭錯開500，同一截面不超過50%，每2m焊12加強環(huán)，有60-80鋼筋保護層措施（定位鋼筋環(huán)、定位墊塊）水下澆筑砼導管口先用球塞堵住，導管口下沉至底表上約300mm處首次灌注的砼應滿足導管口埋入砼500mm以上，管內砼頂面高出地下水面2.5m左右開管（剪斷鐵絲、球塞被砼頂出）提升導管0.5-3m/h鋼筋籠加工

鋼筋籠吊裝

混凝土澆注施工中常見問題處理護筒冒水原因——埋設護筒時周圍填土不密實，或碰動護筒處理——粘土填實加固；嚴重下沉或位移的返工重埋?？妆诳s頸易發(fā)生處——在軟土地區(qū)，尤其地下水位高，軟硬土層交界處。現(xiàn)象——鉆桿上提或下放鋼筋籠時受阻原因——泥漿相對密度不當、樁間距過密，成樁施工間隔太短，鉆頭磨損過大。處理——泥漿相對密度控制在1.15左右，施工跳開1-2個樁位鉆孔，成樁間隔72h以上，定期更換鉆頭。孔壁塌陷現(xiàn)象——孔內冒水泡，筒內水位突然下降。原因——土質松散，泥漿不良（泥漿過稀或質量指標失控）；泥漿吸出量過大，護筒內水位高度不夠，碰撞孔壁。處理——如鉆進中塌孔，保持孔內水位，加大泥漿相對密度，減少泥漿排除量，以穩(wěn)定孔壁；嚴重者回填砂與粘土混合物至塌孔位以上1-2m，沉積穩(wěn)定后重鉆。鉆孔傾斜原因——鉆桿不直，土質松軟不一，遇上孤石或舊基礎等。處理——改用慢轉速，提動鉆頭掃孔糾正；嚴重者回填砂與粘土混合物至偏斜處以上1-2m，沉積穩(wěn)定后重鉆。2.3.1.2干作業(yè)成孔灌注樁施工施工方法利用鉆孔機械（機動或人工）在樁位處進行鉆孔，待鉆孔深度達到設計要求后，立即進行清孔，然后鋼筋籠吊入樁孔中，再澆注混凝土而成的樁。適用條件適用于地下水位以上的干土層中樁基的成孔施工。成孔方式螺旋鉆成孔——螺旋鉆機（利用鉆頭的刃口切削土，并沿螺旋輸送土）鉆孔擴底——鉆孔擴機人工成孔——機動或人工洛陽鏟長螺旋鉆孔機出土狀態(tài)長螺旋鉆孔機短螺旋鉆孔機短螺旋鉆孔機出土狀態(tài)2.3.2人工挖孔樁施工機具垂直運輸工具：單軌電動葫蘆配提升金屬架與軌道，活底提土吊桶。排水機具：潛水泵。通風設備：鼓風機和送風管。挖掘工具：鎬、鍬、土筐等。此外，還有井內外照明，電鈴等設備施工工藝

⑴按設計圖紙放線、定樁位。

⑵開挖場。

⑶支護模板

⑷在模板頂放置操作平臺。

⑸澆筑護壁混凝土。

⑹拆除模板繼續(xù)下一段的施工。

⑺安放鋼筋。

⑻排除孔底積水。人工挖孔樁；基坑護坡部分用沙包；人工挖孔樁的護壁模板為鋼模板，分為四塊監(jiān)理下樁底檢查業(yè)主會同設計院驗樁持力層樁底持力層巖樣設計院與甲方、監(jiān)理驗樁，確定終孔鋼筋綁扎完畢，超聲波安裝完畢砼澆筑樁基檢測開展－超聲波檢測澆筑完成后的樁超聲波檢測，小樁預埋三根管，大樁四根管，小樁須檢測兩次，圖為第一次檢測，可以檢測到兩個斷面低應變檢測是樁基檢測的一部分鉆孔抽出來的芯樣，芯樣比較完整，密實性較好，樁底與巖石粘結較好，屬一類樁哈爾濱一工地2工人挖灌注樁被埋不少工人圍在出事樁口等待工友的消息.2.3.3套管成孔灌注樁施工方法將帶有預制混凝土樁尖或鋼活瓣樁尖的鋼套管沉入土中，待沉到規(guī)定深度后，立即在管內澆筑混凝土或管內放入鋼筋籠后澆注混凝土，隨后拔出鋼套管，并利用拔管時的沖擊或振動使混凝土振搗密實而形成樁。分類——按照沉管方法分錘擊沉管灌注樁振動沉管灌注樁預制混凝土樁尖2.3.3.1錘擊沉管灌注樁施工方法單打法沉管成孔吊放鋼筋籠澆注混凝土邊澆邊振動拔管混凝土振搗密實成樁復打法——擴大樁直徑，提高混凝土密實度和承載力沉管成孔澆注混凝土邊澆邊振動拔管第二次沉管、澆注混凝土、拔管成樁注意事項澆砼前應檢查管內有無泥漿或進水，少量時可用干水泥灰。錘擊沉管灌注樁樁身混凝土強度不低于C20，預制鋼筋混凝土樁尖強度不低于C30。樁尖和套管中心重合，兩者之間墊緩沖材料。樁身混凝土應連續(xù)澆注，分層振搗密實。第一次拔管高度應控制在能容納第二次所需灌入的砼量為限，不宜拔得過高。在拔管過程中應用專用測錘或浮標檢查砼面的下降情況。拔管速度要均勻，對一般土層以1為宜，在軟弱土層及軟硬土層交界處宜控制在0.3-0.8為宜。在管底未拔到樁頂設計標高之前，倒打和輕擊不得中斷。砼充盈系數(shù)（實際灌注砼體積與按設計樁身直徑計算體積之比）不得小于1.0，成樁后的樁身砼頂面標高應至少高出設計標高500mm。無論單打法還是復打法施工，混凝土從拌制到拔管結束，不得超過混凝土初凝時間。錘擊沉管成樁宜按樁基施工順序依次退打，樁中心距在3.5倍樁管外徑以內或小于2m時均應跳打，以防止土體擠壓而斷樁。中間空出的樁需待鄰樁砼強度達到設計強度標準值的50%以后方可施工。當為提高承載力或補救缺陷而采用復打法施工時，復打應在初次澆筑的砼初凝之前完成，前后兩次沉管的軸線必須重合。2.3.3.2振動沉管灌注樁注：振動沉管與振動沉樁原理相同施工方法單打法沉管成孔澆注滿混凝土振動拔管混凝土振搗密實成樁反插法——擴大樁直徑，提高承載力

沉管成孔澆注滿混凝土