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单元2 地基处理与基础施工
2.2 浅埋式钢筋混凝土基础施工
钢筋混凝土基础，按构造形式不同又可分为条形基础（包括墙下条形基础与柱下条形基础）、杯形(独立)基础、筏式基础、箱形基础等。独立基础是指整个或局部结构物下的单个基础。条形基础是指基础的长度远远大于其宽度的一种基础形式，可分为墙下条形基础和柱下条形基础 。
a. 柱下独立基础
b. 墙下条形基础
c. 柱下条形基础
1、条形基础施工
条形基础包括柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。这种基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩等荷载情况下使用。因高度不受台阶宽高比的限制，故适宜于需要“宽基浅埋”的场合下采用，其横断面一般呈倒T形。
墙下钢筋混凝土条形基础分无肋式和有肋式两种形式。
墙
翼板
柱
肋梁
砼垫层
2、杯形基础施工
杯形基础常用于装配式钢筋混凝土柱的基础，形式有一般杯口基础、双杯口基础、高杯口基础等，如图2-14所示。
图2-14 杯形基础形式、构造示意
( a )一般杯口基础; ( b) 双杯口基础; ( c) 高杯口基础
杯形基础
1—柱中心线 2— -60cm标高线 3—杯底
在杯口模板底部留设排气孔，避免出现空鼓，如图所示。
(a)模板底部空鼓 （b)正确作法
图2-14 杯口内模板排气孔示意图
1—空鼓 2—杯口模板 3—底板留排气孔
钢筋混凝土独立基础
3、筏形基础施工
是由整片的钢筋混凝土板构成，直接作用于地基上。
筏形基础（图2-14）是由整板式钢筋混凝土板（平板式）或由钢筋混凝土底板、梁整体（梁板式）两种类型组成，适用于地基承载力低，而上部结构荷载大且不均匀；或软弱地基上建造多层砌体结构、框架结构和剪力墙结构等，筏形基础在外形和构造上如倒置的钢筋混凝土楼盖。由于筏形基础的整体刚度较大，能有效将各柱子的沉降调整得较为均匀。在多高层建筑中被广泛采用。
结构形式：梁板式 多用于墙下
无梁式 多用于柱下
图2-14　 筏形基础
a) 平板式 b) 梁板式
4、箱形基础施工
箱形基础是由钢筋砼底板、顶板、侧墙及一定数量的纵横墙构成的封闭箱体。
图2-15 箱形基础
2.3 桩基础施工
1、按桩的承载性质不同，桩基础可分为端承型桩和摩擦型，如图2-16所示。
（a） (b)
图2-16 端承桩与摩擦桩
（a）端承桩 (b) 摩擦桩
1-桩; 2-承台; 3-上部结构
端承型桩是穿过软土层并将建筑物的荷载传递给坚硬土层的桩，又可分为端承桩和摩擦端承桩。端承桩是指在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受的桩；摩擦端承桩是指在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受的桩。
摩擦型桩是将桩沉至软弱土层一定深度，用以挤密软弱土层，提高土层的密实度和承载力，又可分为摩擦桩和端承摩擦桩。摩擦桩是指在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受的桩；端承摩擦桩是指在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受的桩。
端承桩施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高作为参考。摩擦桩施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可做参考。此处贯入度指最后贯入度，施工中一般采用最后三次每击10锤的平均入土深度作为标准，由设计通过试桩确定。
2、按桩的施工方法不同，桩基础有预制桩和灌注桩两类。
2.3.1桩基施工准备
1、图纸资料的准备
2、桩基工程施工技术措施的内容
3、打桩施工现场的准备
2.3.2预制桩施工
1、钢筋混凝土预制桩制作、运输和堆放
（1）制作程序
现场制作场地压实、整平→场地地坪浇筑→支模→扎钢筋→浇筑混凝土→养护至30％强度拆模→支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋→浇间隔桩混凝土→制作第二层桩→养护至70％强度起吊→达100％强度后运输、堆放。
（2）制作方法
1）管桩
（
编笼、滚焊
上料
合模
离心成型
高压蒸养
2）实心桩
钢筋混凝土实心桩，断面一般呈方形，由桩尖、桩身和桩头组成。桩身截面一般沿桩长不变。实心方桩截面尺寸一般为200×200mm ~600×600mm 。截面边长不宜小于200mm。预应力混凝土预制桩的截面边长不宜小于300mm。
钢筋混凝土实心桩桩身长度：限于桩架高度，现场预制桩的长度一般在25~30m以内。限于运输条件，工厂预制桩，桩长一般不超过12m，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以接长。接头不宜超过2个。
用间隔重叠法生产，重叠层数一般不宜超过四层。混凝土空心管桩采用成套钢管模胎在工厂用离心法制成。
桩的主筋上端以伸至最上一层钢筋网之下为宜，并应连成“┏─┓ ”形，这样能更好地接受和传递桩锤的冲击力。主筋必须位置正确，桩身混凝土保护层要均匀，不可过厚，否则打桩时容易剥落，桩身保护层厚不宜小于30mm。
制作完成的预制桩应在每根桩土标明编号及制作日期，如设计不埋设吊环，则应标明绑扎点位置。
（3）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，如需提前起吊，必须作强度和抗裂度验算，并采取必要的防护措施。
图2-19 预制桩吊点位置
（a）一点吊法；（b）二点吊法；（c）三点吊法；（d）四点吊法；
桩运输时的强度应达到设计强度标准值的100%。堆放层数不宜超过4层。
（4）进行打桩（沉桩）试验
沉桩前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验，用以了解桩的贯入度、持力层强度、桩的承载力，以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等。没有打过桩的地方先打试桩是必要的，通过实践来校核拟定设计方案，确定打桩方案，保证质量措施和打桩技术要求。因此试桩必须细致地进行，根据地质勘探钻孔资料，选择桩位以能代表工程所处的地质条件，打试桩时，要做好详细的施工记录，画出各土层深度、打入各土层的锤击次数，最后精确的测量贯入度。
2、锤击沉桩施工
（1）打桩机具
打桩用的机具主要包括桩锤、桩架及动力装置三部分。
1)桩锤
主要有落锤、单动汽锤和双动汽锤、柴油锤、振动锤、液压锤。
2)桩架
桩架的作用是支持桩身和桩锤，将桩吊到打桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤沿着所要求的方向冲击。
常用桩架基本有两种形式，一种是沿轨道行走移动的多功能桩架，另一种是装在履带式底盘上自由行走的桩架。
1–立柱；2––斜撑；3–回转平台； 　1–导架；2–桩锤；3–桩帽；
4–卷扬机；5–司机室；6–平衡重　　　　　 4–桩；5–起重机
图2-20 多功能桩架 图2-21 履带式桩架
3）动力装置
打桩机构的动力装置及辅助设备主要根据选定的桩锤种类而定。
落锤以电源为动力，需配置电动卷扬机等设备；
蒸汽锤以高压饱和蒸汽为驱动力，配置蒸汽锅炉等设备；
气锤以压缩空气为动力源，需配置空气压缩机等设备；
柴油锤利用燃油爆炸的能量，推动活塞往复运动产生冲击进行打桩。
液压锤的冲击缸体通过液压油提升与降落，每一击能获得更大的贯入度。
根据现场情况及机具设备条件选定桩锤类型之后，即可进一步确定桩锤质量的大小。桩锤过大，会过多地耗费能量，造成浪费，桩锤过小，又可能打不下桩，给施工带来困难。
打入桩施工
柴油锤捶击沉桩，一般用在对周围居民影响不大的空旷地区。
高频液压振动锤
（2）打桩施工
1)打桩顺序（图2-22）
采用逐排打设，则土体向一个方向挤压，使地基土挤压的程度不均匀。这样可能使桩打入深度逐渐减少，会引起建筑物产生不均匀沉降。
由于先打入桩周围的土固结后，土与桩之间产生一定的摩阻力，可阻止土隆起，所以土隆起多发生在打桩推进的前方。因此为了保护附近的建筑物，群桩宜采取由近而远的打桩顺序。先打离建筑物较近的桩，后打离建筑物较远的桩。
自两侧向中间打，则中间部分的土层挤压密实，使桩不易打入，并且打中间各桩时，已打的外侧各桩可能受挤压而升起。沉桩顺序不同，挤土情况亦不同。在较硬土地区打桩，为避免桩难以打入，宜采取先中间后四周的打桩顺序。
打桩的顺序，以自中部向四周打，自中间向两侧打为最好。但桩距大于或等于四倍桩直径时，则打桩顺序关系不大，可采用由一侧向单一方向施打的方式（逐排打设）。这样，桩架单方向移动，打桩效率高。
图2-22 打桩顺序
为减少挤土影响，确定沉桩顺序的原则应如下：
a、从中间向四周沉设，由中及外；
b、从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设，由近及远；
c、先沉设入土深度深的桩，由深及浅；
d、先沉设断面大的桩，由大及小。
e、先沉设长度大的桩，由长及短。
顺序确定后，还需考虑桩架是往后“退打桩”还是向前“顶打桩”。当打桩地面标高接近桩顶设计标高时，打桩后实际上每根桩还会高出地面。这是由于桩尖持力层的标高不可能完全一致。而预制桩又不能设计成各不相同的长度，因此桩顶高出地面是不可避免的。在此情况下，桩架只能采取往后退行打桩的方法。由于往后退行，不能事先将桩布置在地面，只能随打桩随运桩。如打桩后桩顶的实际标高在地面以下时，桩架则可以采取往前顶打的方法。此时只要场地允许，所有的桩都可以事先布置好，避免桩的场内二次搬运。
2）抄平放线，定桩位，设标尺
在沉桩现场或附近区域，应设置数量不少于2个的水准点，以作抄平场地标高和检查桩的入土深度之用。根据建筑物的轴线控制桩，按设计图纸要求定出桩基础轴线（偏差值应≤20mm）和每个桩位（偏差值应≤10mm）。
定桩位的方法，是在地面上用小木桩或撒白灰点标出桩位（当桩较稀时使用），或用设置龙门板拉线法定出桩位（当桩较密时使用）。其中龙门板拉线法可避免因沉桩挤动土层而使小木桩移动，故能保证定位准确。同时也可作为在正式沉桩前，对桩的轴线和桩位进行复核之用。
打桩施工前，应在桩架或桩侧面设置标尺，以观测、控制桩的入土深度。
3）垫木、桩帽
桩锤与桩帽之间应放置垫木，以
减轻桩锤对桩帽的直接冲击。垫
木应采用硬杂木制作，为增加锤
击次数，垫木上配置一道钢箍。
垫木下为桩帽，桩帽由扁钢焊成，
其内孔尺寸视桩截面而定，一般
不大于桩截面尺寸1~2厘米，深
度为1/2~1/3桩的边长或直径。
4)打桩程序
打桩程序：吊桩、插桩、打桩、接桩、送桩、截桩头。
桩的施工原则应是“重锤低击”、“低提重打”, 以尽量减小对桩头的冲击力, 不损伤桩顶, 加快桩的下沉。轻锤高击所获得的动量小，冲击力大，其回弹也大，桩头易损坏，大部分能量不被桩身吸收，桩不易打入，且轻锤高击所产生的应力，还会促使距桩顶1/3桩长度范围内的薄弱处产生水平裂缝，甚至使桩身断裂。
桩的接头应有足够的强度，能传递轴向力、弯矩和剪力，接桩方法有：法兰连接、角钢连接及浆锚法。前二者适用于各类土层，后者适用于软土层。
焊接法接桩节点构造:当桩沉至操作平台时，在下节桩上端部焊接4个63×8长150mm的短角钢，这四个短角钢与桩的主筋焊在一起，然后把上节桩吊起，在其下端把四个63×8长150mm的短角钢焊在主筋上，最后把上下两桩对准用4根角钢或扁钢焊接，使之成为一个整体。
图2-23 焊接法接桩节点构造
1-角钢与主筋焊接；2-钢板；3-焊缝；
吊桩
静力压桩机
图2-24 管桩法兰接桩节点构造 图2-25 浆锚法接桩节点构造
1-法兰盘 2-螺栓 3-螺栓孔 1-锚筋 2-锚筋孔
如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中。拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。
截桩头：如桩尖到达了设计深度，而配桩长度大于桩尖设计标高时需要截去桩头。
5)打桩控制
打桩时主要控制两个方面：一是能否满足贯入度及桩尖标高或入土深度要求，二是桩的位置偏差是否在允许范围之内。
对于设计规定桩尖打入坚土层的端承桩, 是以桩的最后贯入度为主, 桩尖入土深度或标高作参考。设计规定桩尖落在软土层的摩擦桩, 则是以桩尖设计标高为主, 最后贯入度作参考。
（3）沉桩对周围环境的影响及预防措施
打桩对周围环境的影响，除震动、噪音外，还有土体的变形、位移和形成超静孔隙水压力，它使土体原来所处的平衡状态破坏，对周围原有的建筑物和地下设施带来不良影响。轻则使建筑物的粉刷脱落，墙体和地坪开裂；重则使圈梁和过梁变形，门窗启闭困难，它还会使临近的地下管线破损和断裂，甚至中断使用；还能使临近的路基变形，影响交通安全等；如附近有生产车间和大型设备基础，它亦可能使车间跨度发生变化、基础被推移，因而影响正常的生产。
①采用钻孔打桩工艺
预钻孔打桩亦称“钻打法”，它是先在地面桩位处钻孔，然后在孔中插入预制桩，用打桩机将桩打到设计标高。钻孔深度与桩长、土质、临近建筑物距离等因素有关，为了兼顾单桩的承载力，不致使承载力受到明显影响，钻孔深度一般不宜超过桩长的一半。
②合理安排沉桩顺序
沉桩顺序不同，挤土情况亦不同。由于先打入桩周围的土固结后，土与桩之间产生一定的摩阻力，可阻止土隆起，所以土隆起多发生在打桩推进的前方。因此为了保护附近的建筑物，群桩宜采取由近而远的打桩顺序。先打离建筑物较近的桩，后打离建筑物较远的桩。在较硬土地区打桩，为避免桩难以打入，宜采取先中间后四周的打桩顺序。
③控制沉桩速率
沉桩时由于挤压产生超静孔隙水压力，它有一个消散过程。为避免在较短时间内连续打入大量桩，对超静孔隙水压力的增加有所控制，减少挤土效应，宜控制沉桩速率。这样做虽然会延长施工工期，有时还是需要的。
④挖防震沟
沿沉桩区四周挖防震沟，沟深1.5~2m，两边放坡，可隔断近地表处的土体位移，不致影响到沟槽以外的区域。同时还可阻断打桩产生的地震波，由于地震波主要沿地表层传播，深层的地震波易被吸收，且深处无地下管线和基础等，不会产生有害影响。事实证明，这种沟槽对防震和防止土体位移都有良好的作用。
（4）打桩中常见问题的分析和处理
①桩顶、桩身被打坏
这个现象一般是桩顶四周和四角打坏，或者顶面被打碎。有时甚至将桩头钢筋网部分的混凝土全部打碎，几层钢筋网都露在外面，有的是桩身混凝土崩裂脱落，甚至桩身断折。发生这些问题的原因及处理方法如下：
a、打桩时，桩的顶部由于直接受到冲击而产生很高的局部应力。因此，桩顶的配筋应作特别处理。这样纵向钢筋对桩的顶部既起到箍筋作用，同时又不会直接接受冲击而颤动，因而可避免引起混凝土的剥落。
b、桩身混凝土保护层太厚，直接受冲击的是素混凝土，因此容易剥落。主筋放的不正，是引起保护层过厚的原因，必须注意避免。
c、桩的顶面与桩的轴线不垂直，则桩处于偏心受冲击状态，局部应力增大，极易损坏。有时由于桩帽比桩大，套上的桩帽偏向桩的一边，或者桩帽本身不平，也会使桩受着偏心冲击。有的桩在施打时发生倾斜，锤击数下就可以看到一边的混凝土被打碎而脱落，这都是由于偏心冲击，局部应力过大的缘故。因此，预制桩时，必须使桩的顶面与桩的轴线严格保持垂直。施打时，桩帽要安垫平整，打桩过程中要避免打歪后仍旧继续施打，一经发现歪斜，就应及时纠正。
d、桩处于下沉速度慢而施打时间长、锤击次数多或冲击能量过大称为过打。过打发生在以下几种情况：一是桩尖通过硬土层时，二是最后贯入度定的过小，三是锤的落距过大。由于混凝土的抗冲击强度只有其抗压强度的50%，若桩身混凝土反复受到过度的冲击，就容易破坏。遇到过打，应分析地质资料，判断土层情况，改善操作方法，采取有效措施解决。
e、桩身混凝土强度不高，有的是由于砂、石含泥量较大，影响了强度，有的则是由于养护龄期不够，未到标号要求就进行施打，致使桩顶、桩身打坏。如桩身打坏，可加钢夹箍用螺栓拉紧焊牢补强。
② 打歪
桩顶不平，桩身混凝土凸肚，桩尖偏心、接桩不正或土中有障碍物，都容易使桩打歪；另一方面，桩被打歪往往与操作有直接关系，例如桩初入土时，桩身就有歪斜，但未纠正即予施打，就很容易把桩打歪。防止把桩打歪，可采取以下措施：
a、打桩机的导架，必须仔细检查其两个方向的垂直度，以确保垂直，否则，打入的桩会偏离桩位。
b、竖立起来的桩，其桩尖必须对准桩位，同时，桩顶要正确地套入桩锤下的桩帽内，勿偏在一边，使桩能够承受轴心锤击而沉入土中。
c、打桩开始时，桩锤用小落距将桩徐徐击入土中，并随时检查桩的垂直度，待桩入土一段长度并稳住后，再适当增大落距将桩连续击入土中。
d、柱顶不平，桩尖偏心都易使桩打歪，因此必须注意桩的制作质量和桩的验收检查工作。
e、如系由于地下障碍物使桩打歪，应设法排除，或经研究移位后再打。
③打不下
在市区打桩，如初入土1～2米就打不下去，贯入度突然变小，桩锤严重回弹，则可能遇上旧的灰土或混凝上基础等障碍物，必要时应彻底清除或钻透后再打，或者将桩拔出，适当移位后再打。如桩已打入土中很深，突然打不下去，这可能有以下几种情况：
a、桩顶或桩身已打坏，锤的冲击能不能有效地传给桩，使之继续沉入土中。
b、土层中央有较厚的砂层或其他硬土层，或者遇上钢碴、孤石等障碍物，在这种情况下，如盲目施打，会造成桩顶破碎、桩身断折，所以，应会同设计勘探部门共同研究解决。有时，由于桩被打歪，也会发生类似现象。
c、打桩过程中，因特殊原因，不得已而中断，桩停歇一段时间以后，再予施打，往往不能顺利地将桩打入士中，其原因主要是由于土的固结作用，使得桩身周围的土与桩牢固结合，钢筋混凝土桩变成了直径较大的土桩而承受荷载，因而难以继续将桩打入土中。所以在打桩施工中，必须在各方面做好准 备，保证施打的连续进行。
④一桩打下，邻桩上升
这种现象多在软土中发生，即桩贯入土中时，由于桩身周围的土体受到急剧的挤压和扰 动，被挤压和扰动的土，靠近地面的部分，将在地表面隆起和水平移动。若布桩 较密，打桩顺序又欠合理时，一桩打下，将影响到邻桩上升，或将邻桩拉断，或引起周围土坡开裂、建筑物裂缝。因此，当桩的中距≤5d时，应当采取分段施打，以免土体朝着同一方向运动，造成过大的水平移动和隆起。
3、静力压桩施工
图2-26 静力压桩机示意图
1-活动压梁；2-油压表；3-桩帽；4-上段桩；5-加重物仓；6-底盘；
7-轨道；8-上段接桩锚筋；9-下段桩; 10-导笼口；11-操作平台；
12-卷扬机；13-加压钢绳滑轮组；14-桩架导向笼
图2-27 压桩工艺程序示意图
（a）准备压第一段桩；（b）接第二段桩；（c）接第三段桩；
（d）整根桩压平至地面；（e）采用送接压桩完毕
1-第一段桩；2-第二段桩；3-第三段桩；4-送桩；5-桩接头处；6-地面线；
7-压桩架操作平台线
接桩
接桩
接桩
截桩
*
4、振动压桩施工
振动沉桩和打桩基本相同，所不同的是采用激振器代替桩锤。振动沉桩适用于砂质粘土、砂土和软土地区的沉桩施工；不宜用在砾石和密实的粘土层中沉桩。振动沉桩过程中，为了加速桩的下沉，可以用水冲法配合。
5、预钻孔锤击法
锤击法施工遇到砂层及砂卵石层较厚难以打入时，或在城市建筑密集区施工，为减少对周围的影响，可以采用先钻孔后打桩的方法。

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