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(共76张PPT)
第2章 基础工程
2.1 概述
2.2 地基换填
2.3 灰土桩地基
2.4 局部地基处理
2.5 桩基工程
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2.1 概述
地基是指建筑物基础以下的土体。地基的主要作用是承托建筑物，它虽不是建筑物本身的一部分，但与建筑物的关系非常密切。地基问题处理恰当与否，不仅影响建筑物的造价，更直接影响建筑物的安危。
建筑物对地基的要求可以概括为以下三个方面:可靠的整体稳定性;足够的地基承载力;在建筑物的载荷作用下，其沉降值、水平位移及不均匀沉降需要满足一定的要求。若地基整体稳定性、承载力不能满足要求，在上部载荷作用下，地基可能会产生局部或整体剪切破坏;若沉降值、水平位移及不均匀沉降超过允许值，将会影响建筑物的安全与正常使用，严重者甚至会造成建筑物的破坏甚至倒塌。
基础直接建造在未经加固的天然土层上时，称为天然地基。若天然地基不能满足地基强度和变形的要求，则必须要事先经过人工处理后再建造基础，这种地基加固的过程称为地基处理。
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2.1 概述
通常，将土质由松变实，将土的含水量由高变低，即可达到地基加固的目的。常用的人工地基处理方法有换填法、重锤夯实法、机械碾压法、挤密桩法、深层搅拌法、化学加固法等。
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2.2 地基换填
对于浅层软弱土的处理，通常采用换填法，即将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石灰土等，并夯填至密实。换填法适用于淤泥、淤泥质土、膨胀土、冻涨土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴等的地基处理。
换填法按换填材料的不同，分为砂(砂石)垫层和灰土垫层等。
2.2.1砂(砂石)垫层
砂(砂石)垫层是采用级配良好、质地坚硬的中粗砂和碎石、卵石等，经分层夯实，作为基础的持力层。
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2.2 地基换填
砂垫层的主要作用是:①提高浅基础下的地基承载力。通常认为，地基的土体破坏是从基础底面开始的，因此，用强度比较大的砂石代替土就可以避免地基的破坏。②减少沉降量。一般情况下，基础下浅层部分在总沉降量中所占的比例是比较大的，如条形基础。
砂石垫层应用范围广泛，施工工艺简单，用机械和人工都可以使地基密实，且工期短、造价低，适用于3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基，不宜用于加固湿陷性黄土和不透水的黏性土地基。
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2.2 地基换填
1.材料要求
砂石垫层材料宜采用级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、石屑和碎石、卵石等(粒径小于2mm的部分不应超过总重的45%)，含泥量不应超过5%，且不含植物残体、垃圾等杂质。若用作排水固结地基，含泥量不应超过3%;在缺少中、粗砂的地区，若用细砂或石屑，不容易压实，且强度也不高，因此，在用作换填材料时，应掺入粒径不超过50mm，不少于总重30%的碎石或卵石并拌合均匀。若回填在碾压、夯、振地基上，其最大粒径不超过80mm。
2.施工技术要点
(1)铺设垫层前应验槽，将基底表面的浮土、淤泥、杂物等清理干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方。基坑(槽)内如发现有孔洞、沟和墓穴等，应将其填实后再做垫层。
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2.2 地基换填
(2)垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。分层铺实时，接头应做成斜坡或阶梯搭接，每层错开0.5~1.0m，并注意充分捣实。
(3)人工级配的砂石材料，施工前应充分拌匀，再铺夯压实。
(4)砂石垫层压实机械首先应选用振动碾和振动压实机，其压实效果、分层填铺厚度、压实次数、最优含水量等应根据具体的施工方法及施工机械现场确定。分层厚度可用样桩控制。施工时，下层的密实度经检验合格后，方可进行上层施工。一般情况下，垫层的厚度取200~300mm。
(5)当地下水位高出基础底面时，应采取排、降水措施，要注意边坡稳定，以防塌土混入砂石垫层中影响质量。
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2.2 地基换填
(6)当采用水撼法施工或插振法施工时，应在基槽两侧设置样桩，控制铺砂厚度，每层为250mm。铺砂后，灌水与砂面齐平，以振动棒插入振捣，依次振实，以不再冒气泡为准，直至完成。垫层接头应重复振捣，插入式振动棒振完所留孔洞应用砂填实。在振动首层垫层时，不得将振动棒插入原土层或基槽边部，以免软土混入砂垫层而降低砂垫层的强度。
(7)垫层铺设完毕，应及时回填，并及时进行基础施工。
(8)冬期施工时，砂石材料中不得夹有冰块，并应采取措施防止砂石内水分冻结。
3.质量控制及质量检验
(1)施工前应检查原材料，如灰土的土料、石灰以及配合比、灰土拌匀程度。
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2.2 地基换填
(2)施工过程中应检查分层铺设厚度，分段施工时上下两层的搭接长度，夯实时的加水量、夯压遍数等。
(3)每层施工结束后均应检查灰土地基的压实系数。可逐层用贯入仪检验，以达到控制(设计要求)压实系数所对应的贯入度为合格，或用环刀取样检测灰土的干密度，除以试验的最大干密度求得。施工结束后，应检验灰土地基的承载力。
砂石垫层的施工质量检验，应随施工分层进行。检验方法主要有环刀取样法和贯入测定法。
(1)环刀取样法。用容积不小于200cm3的环刀压入每层垫层的2,'3处取样，测定其干密度，以不小于通过试验所确定的该砂料在中密状态时的干密度数值为合格。
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2.2 地基换填
(2)贯入测定法。检验前先将垫层表面的砂刮去30mm左右，再用贯入仪、钢筋或钢叉等以贯入度大小来定性地检验砂垫层的质量，以不大于通过相关试验所确定的贯入度为合格。
2.2.2灰土垫层
灰土垫层是将基础底面以下一定范围内的软弱土挖去，用按一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实(或压实)。灰土垫层的材料为石灰和土，石灰和土的体积比一般为3:7或2:8。灰土垫层的强度随用灰量的增大而提高，但当用灰量超过一定值时，其强度增加很小。
灰土地基施工工艺简单、费用较低，是一种应用广泛、经济且实用的地基加固方法，适用于加固处理1~3m厚的软弱土层。
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2.2 地基换填
1.材料要求
(1)土:土料可采用就地基坑(槽)挖出来的粉质粘土或塑性指数大于4的粉土，但应过筛，其颗粒直径不大于15mm，土内有机含量不得超过5%。不宜使用块状的粘土和砂质粉土、淤泥、耕植土、冻土。
(2)石灰:应使用达到国家三等石灰标准的生石灰，使用前生石灰消解3~4天并过筛，其粒径不应大于5mm。
2.施工技术要点
(1)铺设垫层前应验槽，基坑(槽)内如发现有孔洞、沟和墓穴等，应将其填实后再做垫层。
(2)灰土在施工前应充分拌匀，控制含水量，一般为最优含水量
ωop±2%左右，水分过多或不足时，应晾干或洒水湿润。
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2.2 地基换填
在现场可按经验直接判断，方法是:手握灰土成团，两指轻捏即碎，即可判定灰土达到最优含水量。
(3)灰土垫层应选用平碾和羊足碾、轻型夯实机及压路机，分层填铺夯实。每层虚铺厚度见表2-1。
(4)分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝。上下两层的接缝距离不得小于500mm，接缝处应夯压密实。
(5)灰土应当日铺填、当日夯压，入槽(坑)的灰土不得隔日夯打。若刚铺筑完毕或尚未夯实的灰土遭雨淋浸泡，应将积水及松软灰土挖去并填补夯实，受浸泡的灰土，应晾干后再夯打密实。
(6)垫层施工完后，应及时修建基础并回填基坑，或临时遮盖，防止日晒雨淋。夯实后的灰土30d内不得被水浸泡。
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2.2 地基换填
(7)冬期施工必须在基层不冻的状态下进行，土料应覆盖保温，不得使用夹有冻土及冰块的土料，施工完的垫层应加盖塑料面或草袋保温。
3.施工质量检验质量检验
宜用环刀取样法测定其干密度。质量标准可按压实系数几。鉴定，一般为0.93~0.95。如用贯入仪检查灰土质量，应先在现场进行试验，以确定贯入度的具体要求。如无设计要求，可按表2-2取值。
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2.3 灰土桩地基
灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中，使之侧向挤密成孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填2:8或3:7灰土夯实而成。灰土挤密桩与桩间土共同组成复合地基，以承受上部载荷。
2.3.1特点及适用范围
灰土挤密桩与其他地基处理方法相比有以下特点:灰土挤密桩成桩时为横向挤密，可同样达到所要求加密处理后的最大干密度指标，并可消除地基土的湿陷性，提高承载力，降低压缩性;与换土垫层相比，灰土挤密桩不需大量开挖回填，可节省土方开挖和回填土方工程量，工期可缩短50%以上;处理深度较大，可达12~15m;可就地取材，应用廉价材料，降低工程造价;机具简单，施工方便，工效高。
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2.3 灰土桩地基
灰土挤密桩适用于加固地下水位以上、天然含水量12%~25%、厚度5~15m的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基。当地基土含水量大于2300、饱和度大于0.65时，打管成孔质量不好，且易对邻近已回填的桩体造成破坏，拔管后容易缩颈，这种情况下不宜采用灰土挤密桩。
灰土强度较高，桩身强度大于周围地基土，可以分担较大部分载荷，使桩间土承受的应力减小，而到深度2~4m以下则与土桩地基相似。一般情况下，如果为了消除地基湿陷性或提高地基的承载力或水稳性，降低压缩性，宜选用灰土桩。
2.3.2桩的构造和布置
(1)桩孔直径根据工程量、挤密效果、施工设备、成孔方法及经济性等情况而定，一般在300~600mm之间。
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2.3 灰土桩地基
(2)桩长根据土质情况、桩处理地基的深度、工程要求和成孔设备等因素确定，一般为5~15。
(3)桩距和排距桩孔一般按等边三角形布置，其间距和排距由设计确定。
(4)处理地基的宽度一般大于基础的宽度，由设计确定。
(5)地基的承载力、压缩模量和灰土挤密桩处理地基的承载力标准值，应由设计通过原位测试或结合当地经验确定。灰土挤密桩地基的压缩模量应通过试验或结合本地经验确定。
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2.3 灰土桩地基
2.3.3机具设备及材料要求
成孔设备一般采用0.6 t或1.2 t柴油打桩机或自制锤击式打桩机，亦可采用冲击钻机或洛阳铲成孔。常用夯实机有偏心轮夹杆式夯实机和卷扬机提升式夯实机两种，后者在工程中应用较多。夯锤用铸钢制成，质量一般在100~300kg之间，其竖向投影面积的静压力不小于20kPa。夯锤最大部分的直径应较桩孔直径小100~150mm，以便填料顺利通过夯锤四周。夯锤形状下段应为抛物线形锥体或尖锥形锥体，上段呈弧形。
桩孔内的填料桩孔内的填料应根据工程要求或处理地基的目的确定。土料、石灰质量要求和工艺要求、含水量控制等同灰土垫层。夯实质量应用压实系数λc控制，且λc应不小于0.97。
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2.3 灰土桩地基
2.3.4施工工艺要点
(1)施工前应在现场进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，以确定分层填料厚度、夯击次数和夯实后干密度等要求。
(2)桩施工一般先将基坑挖好，预留20~30cm土层，然后在坑内进行灰土桩施工。桩的成孔方法可根据现场机具条件选用沉管(振动、锤击)法、爆扩法、冲击法或洛阳铲成孔法等。
1)沉管法是指用打桩机将与桩孔同直径的钢管打入土中，使土向孔的周围挤密，然后缓慢拔管成孔。桩管顶设桩帽，下端呈锥形(约呈600角)，桩尖可以上下活动(图2-1)，以利于空气流动，可减少拔管时的阻力，避免坍孔。
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2.3 灰土桩地基
2)爆扩法是用钢钎打入土中形成直径为25~40的孔或用洛阳铲打成直径为60~80mm的孔，然后在孔中装入条形炸药卷和2~ 3个雷管，将直径爆扩成20~45 cm。本法工艺简单，但孔径大小不易控制。
3)冲击法是使用冲击钻钻孔，将0.6~3.2 t重锥形锤头提升0.5~ 2.0m高后落下，反复冲击成孔，用泥浆护壁，直径可达50~60m，深度可达15m以上，适于处理湿陷性较大的土层。
(3)桩施工顺序应先外排后里排，同排内应间隔1~2孔进行;对大型工程可采取分段施工，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔或坍孔。成孔后应清底夯实、夯平，夯实次数不少于8击，并应立即夯填灰土。
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2.3 灰土桩地基
(4)桩孔应分层回填夯实，每次回填厚度为250~400mm，人工夯实用重25kg、带长柄的混凝土锤，机械夯实用偏心轮夹杆或夯实机或卷扬机、提升式夯实机(图2-2)，或链条传动摩擦轮提升连续式夯实机，一般落锤高度不小于2m，每层夯实不少于10锤。施打时，逐层以量斗定量向孔内下料，逐层夯实。当采用连续夯实机时，则将灰土用铁锹不间断地下料，每下两锹夯两击，均匀地向桩孔下料、夯实。桩顶应高出设计标高15 cm，挖土时，将高出部分铲除。
(5)若孔底出现饱和软弱土层，可加大成孔间距，以防振动造成已打好的桩孔内挤塞;当孔底有地下水流入时，可采用井点降水后再回填填料或向桩孔内填入一定数量的干砖渣和石灰，经夯实后再分层填入填料。
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2.3 灰土桩地基
2.3.5质量控制
(1)施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等进行检查。
(2)施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等进行检查。
(3)施工结束后应对成桩的质量及地基承载力进行检验。
(4)灰土挤密桩地基质量检验标准如下:
1)主控项目:桩体及桩间土干密度、桩长、地基承载力、桩径。
2)一般项目:土料有机质含量、石灰粒径、桩位偏差、垂直度、桩径。
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2.4 局部地基处理
2.4.1松土坑的处理
(1)松土坑在基槽范围内时，先将坑中的松软土挖除，至坑底及四壁均见天然土为止，然后回填与天然土压缩性相近的材料。当天然土为砂土时，用砂或级配砂石回填;若天然土为较密实的粘性土，用3:7灰土分层回填夯实;若天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土，可用1:9或2:8灰土分层回填夯实，每层厚度不大于20cm[图2-3(a)]。
(2)松土坑在基槽中范围较大，且超过基槽边沿，因条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽，加宽部分的宽度可按下述条件确定:当用砂土或砂石回填时，基槽壁边均应按l1:h1=1:1坡度放宽;用1:9或2:8灰土回填时，基槽每边应按b:h=0.5:1坡度放宽;用3:7灰土回填时，如坑的长度≤2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处应夯实[图2-3(b)]。
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2.4 局部地基处理
(3)松土坑范围较大，且长度超过5m时，如坑底土质与一般槽底土质相同，可将此部分基础加深，做1:2踏步与两端相接，每步高不大于50cm，长度不小于100cm，如深度较大，用灰土分层回填夯实[图2-3(c)]。
(4)松土坑较深，且大于槽宽或1.5m时，按以上要求处理至见到自然土为止，槽底处理完毕后，还应适当考虑加强上部结构的强度，方法是在灰土基础上1~2皮砖处(或混凝土基础内)、防潮层下1~2皮砖处及首层顶板处，加配4φ8~12mm钢筋跨过该松土坑两端各1m，以防产生过大的局部不均匀沉降[图2-3(d)]。
(5)当地下水位较高，坑内无法夯实时，可将坑(槽)中软弱的松土挖去后，再用砂土、砂石或混凝土代替灰土回填，若坑底在地下水位以下，回填前先用粗砂与碎石(比例为1，3)分层回填夯实;若在地下水位以上，则用3:7灰土回填夯实至要求高度[图2-3(e)]。
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2.4 局部地基处理
2.4.2土并、砖并的处理
(1)土井、砖井在室外，距基础边缘5m以内时，先用素土分层夯实，回填到室外地坪以下1.5m处，将井壁四周砖圈拆除或将松软部分挖去，然后用素土分层回填并夯实[图2-4(a)]。
(2)土井、砖井在室内基础附近，首先将水位降低到最低限度，用中、粗砂及块石、卵石或碎砖等回填到地下水位以上50cm，并将四周砖圈拆至坑(槽)底以下1m处;然后再用素土分层回填并夯实，如井已回填，但不密实或有软土，可用大块石将下面的软土挤紧，再分层回填素土夯实[图2-4(b)]。
(3)土井、砖井在基础下或条形基础3B或柱基2B范围内时，先用素土分层回填夯实，至基础底下2m处，将井壁四周松软部分挖去，有砖井圈时，将井圈拆至槽底以下1~1.5m处。当井内已填土，但不密实，且挖除困难时，可在部分拆除后的砖石井圈上加钢筋混凝土盖封口，上面用素土或2:8灰土分层回填、夯实至槽底[图2-4(c)]。
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2.4 局部地基处理
(4)土井、砖井在房屋转角处，且基础部分或全部压在井上时，除用以上办法回填处理外，还应对基础加固处理。若基础压在井上部分较多，用挑梁的方法较困难或不经济时，则可将基础沿墙长方向向外延长出去，使延长部分落在天然土上，落在天然土上的基础总面积应等于或稍大于井圈范围内原有基础的面积，并在墙内配筋或用钢筋混凝土梁来加强[图2-4(d)]。
(5)若土井、砖井已淤填，但不密实，可用大块石将下面的软土挤密，再用上述办法回填处理。如井内不能夯填密实，而上部载荷又较大，可在井内设灰土挤密桩或石灰桩处理;如土井在大体积混凝土基础下，可在井圈上加钢筋混凝土盖板封口，上部再用素土或2:8灰土回填密实，使基土内附加应力传递范围比较均匀，但要求盖板到基底的高差h≥d[图2-4(e)]。
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2.4 局部地基处理
2.4.3局部软硬地基的处理
(1)基础下局部遇基岩、旧墙基、大孤石、老灰土或污工构筑物时，应尽可能将其挖去，以防建筑物由于局部落于坚硬地基上，造成不均匀沉降而使建筑物开裂;或将坚硬地基部分凿去30~50cm深，再回填土砂混合物或砂作软性褥垫，可起到调整地基变形作用，避免出现裂缝[图2-5(a)]。
(2)基础一部分落于基岩或硬土层上，一部分落于软弱土层上时，应在软土层上采用现场钻孔灌注桩至基岩;或在软土部位作混凝土或砌块石支承墙(或支墩)至基岩;或将基础以下基岩凿去30~50m深，填以中粗砂或土砂混合物作软性褥垫，使之能调整岩土交界部位地基的相对变形，避免因应力集中出现裂缝;或采取加强基础和上部结构刚度的办法来克服软硬地基的不均匀变形[图2-5(b)]。
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2.5 桩基工程
2.5.1概述
当天然地基上的浅基础沉降量过大或基础稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基础，它由桩和桩顶的承台组成，是深基础的一种形式。桩基础有如下分类方法:
(1)按受力情况，桩分为端承桩和摩擦桩(图2-6)。端承桩是桩的下端阻力承担全部或主要载荷，桩尖进入岩层或硬土层;摩擦桩桩顶载荷全部由桩侧摩擦力或主要由桩侧摩擦力和桩端的阻力共同承担。
(2)按施工方法，桩分为预制桩和灌注桩。预制桩是在预制工厂或施工现场制作桩身，利用沉桩设备将其沉入(打、压)土中;灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，吊放钢筋笼，然后在孔内灌注混凝土而成。
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2.5 桩基工程
2.5.2预制桩
预制桩按沉桩方法分为锤击沉桩和静力压桩两种方式。
1.预制桩的制作、运输和堆放
预制桩主要有钢筋混凝土方桩、混凝土管桩和钢桩等，目前常用的为预应力混凝土管桩。
(1)预制桩制作。
1)钢筋混凝土方桩。其边长一般为200~550mm，可在工厂(为便于运输，一般不超过12m)或现场(一般不超过30m)制作。制作时一般采用间隔、重叠生产，每层桩与桩间用塑料薄膜、油毡、水泥袋纸等隔开，邻桩与上层桩的混凝土须待邻桩或下层桩的混凝土达到设计强度的30%以后进行，重叠层数一般不宜超过四层。
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2.5 桩基工程
预制桩钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊，同一截面内主筋接头不得超过50%，桩顶1m内不应有接头，钢筋骨架的偏差应符合有关规定。桩的混凝土强度等级应不低于C30，浇筑时从桩顶向桩尖进行，应一次浇筑完毕，严禁中断。制作完后应洒水养护不少于7 d。
2)预应力混凝土管桩。预应力混凝土管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种细长混凝土预制构件，呈空心圆柱状，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成，如图2-7所示。
预应力混凝土管桩按混凝土强度等级和壁厚分为预应力混凝土管桩((PC)、预应力高强混凝土管桩(PHC)和预应力薄壁管桩(PTC )。管桩外径规格为300~1000mm，实际生产的管桩管径以300mm, 400mm, 500mm, 600mm为多见，桩长以8~12m为主。预应力混凝土管桩标注方法如图2-8所示。
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2.5 桩基工程
(2)预制桩起吊、运输和堆放。当桩的混凝土达到设计强度标准值的70%后方可起吊，吊点根据不同桩长设置，如图2-9所示。吊索与桩间应加衬垫，起吊应平稳，并采取措施保护桩身质量，防止撞击和振动。
桩运输时的强度应达到设计强度标准值的100%。堆放场地应平整、坚实，排水良好。桩应按规格、桩号分层叠置，支承点应设在吊点或近旁处，保持两者在同一横断平面上。各层垫木应上下对齐，并支承平稳，堆放层数不宜超过四层。运到打桩位置堆放，应布置在打桩架附设的起重钩工作半径内，并考虑起吊方向，尽量避免转向。
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2.5 桩基工程
2.锤击沉桩施工
(1)施工准备工作。
1)整平场地，清除桩基范围内的高空、地面、地下障碍物;架空高压线距打桩架不得小于10m;修设桩机进出、行走道路，做好排水措施。
2)按图纸布置进行测量放线，定出桩基轴线，先定出中心，再引出两侧，并将桩的准确位置测设到地面，每一个桩位打一个小木桩;并测出每个桩位的实际标高，场地外设2~3个水准点，以便随时检查用。
3)检查桩的质量，将需用的桩按平面布置图堆放在打桩机附近，不合格的桩不能运至打桩现场。
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2.5 桩基工程
4)检查打桩机设备及起重工具，铺设水电管网，进行设备架立组装和试打桩。在桩架上设置标尺或在桩的侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。
5)打桩场地建(构)筑物有抗震要求时，应采取必要的防护措施。
6)学习、熟悉桩基施工图纸，并对其进行会审;做好技术交底，特别是地质情况、设计要求、操作规程和安全措施交底。
7)准备好桩基工程沉桩和隐蔽工程验收记录表格，并安排好记录和监理人员等。
(2)打桩顺序的确定。打桩顺序根据桩的尺寸、密集程度、深度，桩移动方便以及施工现场实际情况等因素确定，常见的有逐排打桩、从中
部向边缘打桩、分段打桩，如图2-10所示。
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2.5 桩基工程
(3)机具的准备。打桩用的机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。预应力混凝土管桩一般选择筒式柴油桩锤。
(4)锤击沉桩施工工艺流程。其具体施工工艺流程为:测量定位→桩机就位→底桩就位、对中和调直→锤击沉桩→接桩、对中、垂直度校核→再锤击→送桩→截桩→收锤。
(5)锤击沉桩收锤标准。收锤标准通常以达到的桩端持力层、最后贯入度或最后1m沉桩锤击数为主要控制指标。
锤击沉桩施工过程资料包括记录桩顶状况、总锤击数和最后1m的锤击数、最后三阵贯人度、垂直度、桩顶标高、桩端持力层情况等。
(6)桩顶与承台的连接。按照桩顶的不同形式分为截桩桩顶、不截桩桩顶等方式，如图2-11所示。
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2.5 桩基工程
3.静力压桩施工
静压法沉桩是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机自重和桩机上的配重作反力而将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土层中成桩。其优点是:桩机全部采用液压装置驱动，压力大，自动化程度高，纵横移动方便，运转灵活;桩定位精确，不易发生偏心，可提高桩基施工质量;施工无噪声、无振动、无污染;沉桩采用全液压夹持桩身向下施加压力，可避免锤击应力打碎桩头，因而桩截面可以减小，混凝土强度等级可降低1~2级，配筋比锤击法可省40%;效率高，施工速度快，压桩速度每分钟可达2m，正常情况下每台班可完成15根，比锤击法可缩短工期1/3;压桩力能自动记录，可预估和验证单桩承载力，施工安全可靠，便于拆装维修、运输等。其缺点是:静力压桩设备较笨重;要求边桩中心到已有建筑物间距较大;压桩力受一定限制;挤土效应仍然存在等。
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2.5 桩基工程
静力压桩适用于软土、填土及一般粘性土层，特别适合居民稠密及危房附近或环境保护要求严格的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有4m以上硬隔离层的情况。
(1)静压法沉桩机制。静压预制桩主要应用于软土、一般粘性土地基。在桩压入过程中，以桩机本身的重力(包括配重)作为反作用力，以克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力。当预制桩在竖向静压力作用下沉入土中时，桩周土体发生急速而激烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大降低，从而使桩身快速下沉。
(2)压桩机具设备。静力压桩机分机械式和液压式两种。前者由桩架、卷扬机、加压钢丝绳、滑轮组和活动压梁等部件组成，施压部分在桩顶端面，施加静压力为600~2000kN，这种桩机设备高大笨重，行走、移动不便，压桩速度较慢，但装配费用较低，只少数地区还在应用。
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2.5 桩基工程
后者由压拔装置、行走机构及起吊装置等组成(图2-12)，采用液压操作，自动化程度高，结构紧凑，行走方便快速，施压部分不在桩顶面，而在桩身侧面，是当前国内较广泛采用的一种新型压桩机械。
(3)施工工艺流程及操作要点。静力压桩施工工艺流程为:测量定位→桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→切割桩头。
1)桩机就位:桩机就位利用行走装置完成。它由横向行走(短船行走)和回转机构组成。把船体当作铺设的轨道，通过横向和纵向油缸的伸程和回程使桩机实现步履式的横向和纵向行走。当横向两油缸一只伸程，另一只回程时，可使桩机实现小角度回转，这样可使桩机达到要求的位置。
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2.5 桩基工程
2)吊桩、插桩和压桩:利用桩机上自身设置的工作吊机将预制混凝土桩吊入夹持器中，夹持油缸将桩从侧面夹紧，即可开动压桩油缸，先将桩压入土中1m后停止，调正桩在两个方向的垂直度后，压桩油缸继续伸程把桩压入土中，压桩油缸行程走满后，夹持油缸回程松夹，压桩油缸回程，重复上述动作可实现连续压桩操作，直至把桩压入预定深度土层中。压桩应连续进行，压桩速度一般不超过2m/min，达到压桩力的要求以后，必须持荷稳定。若不能稳定，必须再持荷，一直到持荷稳定为止，持荷时间由设计人员与监理在现场试桩时确定。
在压桩过程中，要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时，要停机对照地质资料进行分析，判断是否遇到障碍物或产生断桩现象等。
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2.5 桩基工程
(4)压桩终止条件根据设计桩长和终压力进行控制。
1)对于摩擦桩，按照设计桩长进行控制，但在施工前应先按设计桩长试压几根桩，待停置24 h后，用与桩的设计极限承载力相等的终压力进行复压，如果桩在复压时几乎不动，即可以此进行控制。
2)对于端承摩擦桩或摩擦端承桩，按终压力值进行控制:
①对于桩长大于21m的端承摩擦桩，终压力值一般取桩的设计极限承载力。当桩周土为粘性土且灵敏度较高时，终压力可按设计极限承载力的0.8~0.9取值。
②当桩长小于21m大于14m时，终压力按设计极限承载力的1.1~1.4倍取值;或桩的设计极限承载力取终压力值的0.7~0.9。
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2.5 桩基工程
③当桩长小于14m时，终压力按设计极限承载力的1.4~1.6倍取值;或设计极限承载力取终压力值的0.6~0.7。其中，对于小于8m的超短桩，按设计极限承载力的0.6取值。
3)超载压桩时，一般不宜采用满载连续复压法，但在必要时可以进行复压，复压的次数不宜超过两次，且每次稳压时间不宜超过10s。
2.5.3混凝土灌注桩
与预制桩相比，灌注桩施工具有施工噪声低、振动小、挤土影响小、无须接桩等优点，缺点是成桩工艺复杂、施工速度较慢、质量影响因素较多。根据成孔工艺的不同，灌注桩分为人工挖孔灌注桩、泥浆护壁钻孔灌注桩、沉管灌注桩和爆扩成孔灌注桩等，下面主要绍前两种灌注桩的施工。
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2.5 桩基工程
1.人工挖孔灌注桩
人工挖孔灌注桩即用人工挖土成孔，吊放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。这类桩由于受力性能可靠，无须大型机具设备，施工操作工艺简单，在各地应用较为普遍，已成为大直径灌注桩施工的一种主要工艺方式。
(1)人工挖孔灌注桩的特点和适用范围。人工挖孔灌注桩的特点是:单桩承载力高，结构传力明确，沉降量小，可一柱一桩，无需承台，不需凿桩头;可作支撑、抗滑、锚拉、挡土等用;可直接检查桩直径、垂直度和持力土层情况，桩质量可靠;施工机具设备较简单，都为工地常规机具，施工工艺操作简便，占场地小;施工无振动、无噪声、无环境污染，对周围建筑物无影响;可多桩同时进行，施工速度快，节省设备费用，降低工程造价。但桩成孔工艺存在劳动强度较大，单桩施工速度较慢，安全性较差等问题，这些问题一般可通过技术措施加以克服。
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2.5 桩基工程
人工挖孔灌注桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、姜结石的粘土层采用，特别适用于黄土层，深度一般为20m左右。对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层，不宜采用。
(2)施工工艺方法及要点。挖孔灌注桩的施工程序是:场地整平→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→做第一节护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→第二节桩身挖土→校核桩孔垂直度和直径~做第二节护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底~清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层~吊放钢筋笼就位→浇筑桩身混凝土。当桩孔不设支护和不扩底时，则无此两道工序。
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2.5 桩基工程
1)挖第一节桩孔土方、做第一节护壁:为防止坍孔和保证操作安全，一般按1m左右分节开挖、分节支护，循环进行。施工人员在保护圈内用常规挖土工具(短柄铁锹、镐、锤、钎)进行挖土，将土运出孔的提升机具主要有人工绞架、卷扬机或电动葫芦。每节土方应挖成圆台形状，下部至少比上部宽一个护壁厚度，以利于护壁施工和受力，如图2-13所示。
2)校核桩孔垂直度和直径:每完成一节施工，均通过第一节混凝土护壁设十字控制点拉十字线，吊线坠用水平尺杆找圆周，保证桩孔垂直度和直径。桩径允许偏差为±50mm,垂直度允许偏差<0.5%。
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2.5 桩基工程
3)扩底:采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土，修成扩底形状，在浇筑混凝土之前，应先清理孔底虚土、排除积水，经甲方及监理人员再次检查后，迅速进行封底。
4)吊放钢筋笼就位:钢筋笼宜分节制作，连接方式一般采用单面搭接焊;钢筋笼主筋混凝土保护层厚度不宜小于70mm，一般通过在钢筋笼四侧主筋上每隔5m设置耳环或直接制作混凝土保护层垫块来控制;吊放钢筋笼入孔时，不得碰撞孔壁，防止钢筋笼变形，注意控制上部第一个箍筋的设计标高并保证主筋锚固长度。
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2.5 桩基工程
5)浇筑桩身混凝土:桩深度一般超过混凝土自由下落高度2m，因此，下料须采用串筒、溜管等措施。如果地下水大(孔中水位上升速度大于6mm/min)，应采用混凝土导管水中浇筑混凝土工艺(见泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺)。浇筑时应连续、分层浇筑，每层厚不超过1.5m。小直径桩孔(6m以下)利用混凝土的大坍落度和下冲力使之密实;大直径桩应分层捣实或用卷扬机吊导管上下插捣;对直径小、深度大的桩，人工下井振捣有困难时，可在混凝土中掺水泥用量0.25%的木钙减水剂，使混凝土坍落度增至13~18 cm，利用混凝土大坍落度下的下沉力使之密实，但桩上部钢筋部位仍应用振捣器振捣密实。灌注桩每灌注50m3应取一组试块，小于50m3的桩应每根桩取一组试块。
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2.5 桩基工程
6)地下水及流砂处理桩挖孔时，如地下水丰富、渗水或涌水量较大，可视情况分别采取以下措施:①少量渗水时，可在桩孔内挖小集水坑，随挖土随用吊桶，将泥水一起吊出:②大量渗水时，可在桩孔内先挖较深的集水井，用小型潜水泵将地下水排出桩孔外，随牲土随加深集水井;③涌水量很大时，如桩较密集，可将一桩超前开挖，使附近地下水汇集于此桩孔内，用1~2台潜水泵将地下水抽出，起到深井降水的作用;④渗水量较大，井底地下水难以排干时，底部泥渣可用压缩空气清孔;⑤若挖孔时遇流砂层，一般可在井孔内设高1~ 2m、厚4mm的钢套护筒，直径略小于混凝土护壁内径，利用混凝土支护作支点.用小型油压千斤顶将钢护筒逐渐压入土中阻挡流砂，钢套筒可逐个下沉，压入一段，开挖一段桩孔，直至穿过流砂层0.5~1.0m，再转入正常挖土和设混凝土支护。
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2.5 桩基工程
(3)人工挖孔灌注桩施工常见问题。人工挖孔灌注桩施工常见问题主要有:孔底虚土多;成孔困难，塌孔;桩孔倾斜及桩顶位移偏差大;吊放钢筋笼与浇筑混凝土不当等。
(4)人工挖孔灌注桩的特殊安全措施。
1)桩孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。
2)每日开工前必须检测井下有毒、有害气体，并应有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度超过10m时，应有专门的井下送风设备，风量不宜少于25L/s。
3)孔口四周必须设置不小于0.8m的围护护栏。
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2.5 桩基工程
4)挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内。机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。
5)孔内使用的电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等措施，照明应采用安全矿灯或12 V以下的安全灯，并遵守各项安全用电规范和规章制度。
2.泥浆护壁钻孔灌注桩
泥浆护壁钻孔灌注桩是通过桩机在泥浆护壁条件下慢速钻进，将钻渣利用泥浆带出，并保护孔壁不致坍塌，成孔后再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来而成的桩。
(1)泥浆制备。泥浆具有排渣和护壁作用，根据泥浆循环方式，分为正循环和反循环两种施工方法，如图2-14、图2-15所示。
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2.5 桩基工程
(2)施工工艺流程及施工要点。泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺流程为:放样定位→埋设护筒→钻机就位→钻孔→第一次清孔→吊放钢筋笼~下导管→第二次清孔→灌注混凝土→拔出护筒。
(3)钻孔灌注桩施工记录。钻孔灌注桩施工记录一般包括:测量定位(桩位、钢筋笼、护筒安置)记录、钻孔记录、成孔测定记录、泥浆相对密度测定记录、坍落度测定记录、沉渣厚度测定记录、钢筋笼制定安装检查表、混凝土浇捣记录、导管长度验算记录等。水下浇筑法工艺流程如图2-16所示。
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2.5 桩基工程
2.5.4桩基工程质量检查及验收
(1)桩位偏差检查。桩位偏差检查一般在施工结束后进行。当桩顶设计标高低于施工场地标高，送桩后无法对桩位进行检查时，可在其沉至场地标高时，对打入桩进行中间验收，待全部桩施工结束，承台或底板开挖到设计标高后，再做最终验收。对灌注桩，可对护筒位置做中间验收。
(2)承载力检验。对用于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验，检验桩数不应少于总数的100，且不应少于3根，当总桩数不少于50根时，不应少于2根。
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2.5 桩基工程
(3)桩身质量检验。对用于设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩，抽检数量不应少于总数的30%，且不应少于20根;其他桩基工程的抽检数量不应少于总数的20%，且不应少于10根;对混凝土预制桩及地下水位以上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的10%，且不得少于10根。每根柱下承台的抽检桩数不得少于1根。
(4)施工过程检查。
1)预制桩。
①锤击沉桩:应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、接桩质量等进行检查，对电焊接桩，重要工程应做10%的焊缝探伤检查。
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2.5 桩基工程
②静力压桩:压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度。重要工程应对电焊接桩的接头做10%的探伤检查，对承受反力的结构应加强观测。
2)灌注桩。施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等全过程进行检查;人工挖孔桩尚应复验孔底持力层土(岩)性。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。
(5)质量验收项目。
1)锤击沉桩主控项目:桩体质量检验;桩位偏差;承载力。
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2.5 桩基工程
一般项目:砂、石、水泥、钢材等原材料，混凝土配合比及强度(现场预制时);成品桩外形;成品桩裂缝(收缩裂缝或起吊、装运、堆放引起的裂缝);成品桩尺寸(横截面边长、桩顶对角线差、桩尖中心线、桩身弯曲矢高、桩顶平整度);电焊接桩(焊缝质量、电焊结束后停歇时间、上下节平面偏差、节点弯曲矢高);桩顶标高;停锤标准。
2)静力压桩主控项目:桩体质量检验;桩位偏差;承载力。
一般项目:成品桩质量(外观、外形尺寸、强度);硫黄胶泥质量(半成品);电焊接桩:焊缝质量、电焊结束后停歇时间;电焊条质量;压桩压力;接桩时上下节平面偏差;接桩时节点弯曲矢高;桩顶标高。
3)灌注桩主控项目:桩位、孔深、桩体质量检验;混凝土强度;承载力。
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2.5 桩基工程
一般项目:垂直度;桩径;泥浆比重(黏土或砂性土中);泥浆面标高(高于地下水位);
沉渣厚度;混凝土坍落度;钢筋笼安装深度;混凝土充盈系数;桩顶标高。
(6)桩基工程验收时应提交下列资料:
1)工程地质勘查报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更及材料代用单等。
2)经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。
3)桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。
4)成桩质量检查报告。
5)单桩承载力检测报告。
6)基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。
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2.5 桩基工程
2.5.5桩基础检测
1.静载试验法
桩的静载试验，即模拟实际载荷情况，通过静载加压，得出一系列关系曲线，综合评定确定其容许承载力。它能较好地反映单桩的实际承载力。静载试验有多种，通常采用的是单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验。
(1)单桩竖向抗压静载试验:确定单桩竖向抗压极限承载力，判定竖向抗压承载力是否满足设计要求;通过桩身内力及变形测试、测定桩侧、桩端阻力;验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果。
(2)单桩竖向抗拔静载试验:确定单桩竖向抗拔极限承载力，判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求;通过桩身内力及变形测试，测定桩的抗拔摩阻力。
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2.5 桩基工程
(3)单桩水平静载试验:确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数，判定水平承载力是否满足设计要求。通过桩身内力及变形测试，测定桩身弯矩。
2.动测法
动测法又称动力无损检测法，是检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术。动测法是相对于静载试验法而言的。它通过对桩土体系进行适当的简化处理，建立起“数学一力学”模型，借助现代电子技术与量测设备采集“桩一土体”系在给定的动载荷作用下所产生的振动参数，结合实际桩土条件进行计算，所得结果与相应的静载试验结果进行对比，在积累一定数量的动静试验对比结果的基础上，找出二者之间的某种相关关系，并以此作为标准来确定桩基承载力。
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2.5 桩基工程
3.钻芯法
钻芯法是用钻机钻取芯样以检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端持力层岩土性状的方法。
4.声波透射法
声波透射法通过在预埋声测管之间发射并接收声波，并通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行判定。
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表2-1 灰土最大虚铺厚度
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表2-2 灰土质量要求
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图2-1 桩管构造
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图2-2 灰土桩夯实机构造(桩直径为350nm)
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图2-3 松土坑的处理
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图2-3 松土坑的处理
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图2-4 土井、砖井的处理
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图2-4 土井、砖井的处理
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图2-5 局部软硬地基的处理
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图2-6 桩基础的类型
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图2-7 预应力管桩示意
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图2-8 预应力混凝土管桩标注方法
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图2-9 预制桩吊点位置
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图2-10打桩顺序和土体挤密情况
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图2-11 管桩与承台的连接
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图2-12 全液压式静力压桩机
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图2-13 护壁示意图
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图2-14 正循环回转钻机成孔工艺原理
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图2-15 反循环回转钻机成孔工艺原理
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图2-16 水下浇筑法工艺流程
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