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第2章 地基与基础工程施工
2.1 地基处理
2.2 浅基础工程
2.3 桩基础施工
2.3
桩基础施工
2.3.1 桩基础的作用与分类
一般由桩和承台组成(图2-8)。
图2-8 端承桩基础的构造
1-持力层；2-桩；3-桩基承台；4-上部建筑物；5-软弱土层
1. 桩基的构造及作用
（1）桩基的组成
2.3.1 桩基础的作用与分类
桩将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土层上；
提高土壤的承载力和密实度，
保证建筑物的稳定性和减少地基沉降。
将多根桩联成一体。
（2）作用
1) 桩的作用
2) 承台的作用
(1)按承载性质分为：摩擦型桩和端承型桩
摩擦型桩：摩擦型桩又可分为摩擦桩和端承摩擦桩
端承型桩 端承型桩分为端承桩和摩擦端承桩。
(2)按使用功能分为：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷载桩、复合受荷载桩。
(3)按桩身材料分为：混凝土桩、钢桩、组合材料桩。
(4)按成桩方法分为： 非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩。
(5)按桩制作工艺分为：预制桩和现场灌注桩。
2.3.1 桩基础的作用与分类
2. 桩基的分类
主要有螺旋钻机、旋挖机、机动或人工洛阳铲等。
施工准备：钻孔场地必须平整、碾压或夯实。
钻机就位：钻机按桩位就位时，钻杆要垂直对准桩位中心，放下钻机使钻头触及土面。
钻孔：钻孔应先慢后快，避免钻杆摇晃，并随时检查钻孔偏移，有问题应及时纠正。
清孔：钻孔至要求深度后，可用钻机在原处空转清土，并用辅助掏土工具或二次投钻清底。
2.3.2 钻孔灌注桩施工
1. 干作业成孔灌注桩
（2）施工要点
（1）施工设备
浇筑混凝土：桩孔清孔后，先吊放钢筋笼并及时浇筑混凝土；从成孔至混凝土浇筑的时间间隔，不得超过24h。混凝土应连续浇筑，分层捣实；当混凝土浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶标高，以保证在凿除浮浆层后，使桩顶标高和质量能符合设计要求。
1）垂直度容许偏差≤1%。
2）孔底虚土容许厚度≤100mm。
3）桩位允许偏差：单桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础边沿的偏差是1/6桩径；条形桩基沿顺轴方向和群桩基础中间桩的偏差为 1/4桩径。
2.3.2 钻孔灌注桩施工
1. 干作业成孔灌注桩
（3）质量要求
主要有冲击、冲抓、回转钻及潜水钻机。
施工准备
设备安装
钻孔中应始终保持泥浆液面高于地下水位1.0m以上。
钻孔速度
清孔：钻孔深度达到设计要求后，必须进行清孔
钢筋笼安装：清孔完毕后，应立即吊放钢筋笼。
混凝土浇筑：水下浇筑混凝土通常采用导管法施工。
2.3.2 钻孔灌注桩施工
2. 泥浆护壁成孔灌注桩
（2）施工要点
（1）施工设备
2.3.2 钻孔灌注桩施工
1）护筒中心与桩中心偏差：≤50mm，护筒埋深在粘土中：≥1m；
在砂土中：≥1.5m。
2）泥浆比重：粘土和亚粘土应控制在1.1～1.2，较厚夹砂层应控制在1.1～1.3，穿过砂夹卵石层或易于坍孔的土层中应控制在1.3～1.5。
3）要求端承桩沉渣厚度：≤50㎜；
摩擦桩沉渣厚度：≤150㎜。
4）水下浇筑混凝土导管应埋入混凝土中0.8～1.3m。
2. 泥浆护壁成孔灌注桩
（3）质量要求
钻孔过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，这表示有孔壁坍塌现象。
防止措施：此时应保持孔内水位并加大泥浆比重以稳定钻孔的护壁。如坍塌严重，应立即回填粘土，待孔壁稳定后再钻。
2.3.2 钻孔灌注桩施工
3.钻孔灌注桩施工中常遇问题及处理
(1)孔壁坍塌
钻杆不垂直，钻头导向部分压短、导向性差，土质软硬不一，或者遇上孤石等，都会引起钻孔偏斜。
防止措施：钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次削去硬土；或在孔中回填粘土至偏孔处0.5m以上重新钻进。
2.3.2 钻孔灌注桩施工
3.钻孔灌注桩施工中常遇问题及处理
(2)钻孔偏斜
施工时，孔底虚土较规范大时必须清除，因虚土影响承载力。
防止措施：常用的治理虚土的方法是用20kg铁饼人工夯实。
水下灌注混凝土桩的质量除混凝土本身质量外，是否断桩是鉴定其质量的关键。
防止措施：1）力争首批混凝土浇灌一次成功；2）分析地质情况，研究解决对策；
3）严格控制现场混凝土配合比。
2.3.2 钻孔灌注桩施工
3.钻孔灌注桩施工中常遇问题及处理
(3)孔底虚土
(4)断桩
2.3.3 振动沉管灌注桩
如图2-9所示。
图2-9 振动沉管灌注桩桩机
1. 振动沉管灌注桩施工
(1)施工设备
2.3.3 振动沉管灌注桩
安装好桩机后将桩管下端活瓣合起来，对准桩位徐徐压入土中，即可开动激振器沉管。
当桩管下沉到设计要求的深度后，便停止振动，用吊斗向管内灌满混凝土，并再次开动激振器，并边振动边拔管，在拔管过程中继续向管内浇筑混凝土。如此反复进行至桩管全部拔出地面后即形成混凝土桩身。
振动灌注桩可采用单振法、反插法或复振法施工。
1. 振动沉管灌注桩施工
(2)施工方法
1) 沉管
2) 浇筑混凝土
2.3.3 振动沉管灌注桩
单振法：在沉入土中的桩管内灌满混凝土，开动激振器5～10S，开始拔管，边振边拔。每拔0.5～1.0m，停拔振动5～10S，如此反复，直到桩管全部拔出。
反插法：在桩管内灌满混凝土后，先振动再开始拔管。每次拔管高度0.5～1.0m，向下反插深度0.3～0.5m。如此反复进行直至桩管全部拔出地面。
反插法能扩大桩的截面，从而提高了桩的承载力，但混凝土耗用量较大，一般适用于饱和软土层。
复振法：施工方法及要求与锤击沉管灌注桩的复打法相同。
1. 振动沉管灌注桩施工
2.3.3 振动沉管灌注桩
1)振动沉管灌注桩的混凝土强度等级不宜低于C15；混凝土坍落度，在有筋时宜为80～100㎜，无筋时宜为60～80㎜；骨料粒径不得大于30㎜。
2)在拔管过程中，桩管内应随时保持有不少于2m高度的混凝土，以便有足够的压力，防止混凝土在管内的阻塞。
3)振动沉管灌注桩的中心距不宜小于4倍桩管外径，否则应采取跳打。相邻的桩施工时，间隔时间不得超过混凝土的初凝时间。
1. 振动沉管灌注桩施工
(3)质量要求
2.3.3 振动沉管灌注桩
4)为保证桩的承载力要求，必须严格控制最后两个两分钟的沉管贯入度，其值按设计要求或根据试桩和当地长期的施工经验确定。
5)桩位允许偏差：
群桩不大于0.5d(d为桩管外径)；
对于两个桩组成的基础，在两个桩的连线方向上偏差不大于0.5d，垂直此线的方向上则不大于1/6d；
墙基由单桩支承的，平行墙的方向偏差不大于0.5d，垂直墙的方向不大于1/6d。
1. 振动沉管灌注桩施工
(3)质量要求
断桩一般都发生在地面以下软硬土层的交接处，并多数发生在粘性土中，砂土及松土中则很少出现。
处理方法：
经检查有断桩后，应将断桩段拔去，略增大桩的截面面积或加箍筋后，再重新浇筑混凝土。
施工中控制桩中心距不小于3.5倍桩径，
采用跳打法或控制时间间隔的方法，使邻桩混凝土达设计强度等级的50%后，再施打中间桩等。
2.3.3 振动沉管灌注桩
2. 振动沉管灌注桩施工中常遇问题及处理
(1)断桩
瓶颈桩是指桩的某处直径缩小形似“瓶颈”，其截面面积不符合设计要求。
处理方法：
施工中应保持管内混凝土略高于地面，使之有足够的扩散压力；
拔管时采用复打或反插办法；
严格控制拔管速度。
2.3.3 振动沉管灌注桩
2. 振动沉管灌注桩施工中常遇问题及处理
(2)瓶颈桩
吊脚桩是指桩的底部混凝土隔空或混进泥砂而形成松散层部分的桩。
处理方法：
拔出桩管，填砂后重打；
采取密振动慢拔，开始拔管时先反插几次再正常拔管等预防措施。
2.3.3 振动沉管灌注桩
2. 振动沉管灌注桩施工中常遇问题及处理
(3)吊脚桩
桩尖进水进泥常发生在地下水位高或含水量大的淤泥和粉泥土土层中。
处理方法：
将桩管拔出，清除管内泥砂，修整桩尖钢活瓣变形缝隙，用黄砂回填桩孔后再重打；
当地下水位较高，待管沉至地下水位时，先在桩管内灌入0.5m厚度的水泥砂浆作封底，再灌1m高度混凝土增压，然后再继续下沉桩管。
2.3.3 振动沉管灌注桩
2. 振动沉管灌注桩施工中常遇问题及处理
(4)桩尖进水、进泥
2.3.4 静力压桩施工
机械静力压桩机的组成
见图2-10
图2-10 机械静力压桩机
1.静力压桩的机械设备
1—桩架；
2—桩；
3—卷扬机；
4—底盘；
5—顶梁；
6—压梁；
7—桩帽
(1)机械静力压桩机
2.3.4静力压桩施工
液压静力压桩机的组成
见图2-11
图2-11液压静力压桩机
1—操作室；2—夹持与压桩机构；3—配重铁块；4—短船及回转机构；5—电控系统； 6—液压系统；7—导向架；8—长船行走机构；
9—支腿式底盘结构；10—液压起重机
1.静力压桩的机械设备
(2)液压静力压桩机
2.3.4 静力压桩施工
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→终止压桩→切割桩头
桩机利用自身起重机将预制桩吊入夹持器中，夹持油缸将桩从侧面夹紧，压桩油缸作伸程动作，把桩压入土层中。
浆锚接头； 焊接接头
2.压桩施工工艺
(1)施工程序
(2)压桩方法
(3)桩拼接的方法
2.3.4 静力压桩施工
(1)压桩应连续进行，停歇时间不宜过长。
(2)压桩的终压控制
摩擦桩，终压时以设计桩长为控制条件；
长度大于21m的端承摩擦型静压桩，应以设计桩长控制为主，终压力值作对照；
14～21m静压桩，以终压力达满载值为终压控制条；
(3)静力压桩单桩竖向承载力，可通过桩的终止压力值大致判断。
3.压桩施工要点
2.3.5 人工挖孔灌注桩施
(1)设备简单，无噪音、无振动、不污染环境，对施工现场周围原有建筑物的影响小；
(2)施工速度快，各桩孔可同时施工；
(3)土层情况明确，可直接观察到地质变化，桩底沉渣能清除干净，施工质量可靠。
(4)缺点：人工耗量大，开挖效率低，安全操作条件差等。
1.人工挖孔灌注桩的施工特点
2.3.5 人工挖孔灌注桩施
(1)按设计图纸放线、定桩位。
(2)采取分段开挖桩孔土方，每段高度一般取0.5～1.0m为一施工段。开挖范围为设计桩径加护壁的厚度。
(3)支设护壁模板：模板高度取决于开挖土方施工段的高度，一般为1m，由4块至8块活动模板组合而成，支成有锥度的内模。
(4)内模支设后，吊放用角钢和钢板制成的两半园形合成的操作平台置于内模顶部，以放置料具和浇筑混凝土操作之用。
2.人工挖孔灌注桩的施工工艺
2.3.5 人工挖孔灌注桩施
(5)浇筑护壁混凝土：护壁混凝土起着防止土壁塌陷与防水的双重作用。上下段护壁要错位搭接50～75㎜ 以便起连接上下段之用。
(6)当护壁混凝土达到1MPa方可拆除模板，开挖下段的土方，并支模浇筑护壁混凝土，如此循环挖至设计深度。
(7)当桩孔挖到设计深度，并检查孔底土质是否已达到设计要求后，再在孔底挖成扩大头。待桩孔全部成型后，用潜水泵抽出孔底的积水，然后立即浇筑混凝土。当混凝土浇筑至钢筋笼的底面设计标高时，再吊入钢筋笼就位，并继续浇筑桩身混凝土而形成桩基。
2.人工挖孔灌注桩的施工工艺
2.3.5 人工挖孔灌注桩施
(1)必须保证桩孔的挖掘质量。桩孔挖成后应有专人下孔检验，如土质是否符合勘察报告，扩孔几何尺寸与设计是否相符，孔底虚土残渣情况要作为隐蔽验收记录归档。
(2)按规程规定桩孔中心线的平面位置偏差不大于20mm，桩的垂直度偏差不大于1%桩长，桩径不得小于设计直径。
(3)钢筋骨架要保证不变形，箍筋与主筋要点焊，钢筋笼吊入孔内后，要保证其与孔壁间有足够的保护层。
(4)混凝土坍落度宜在100m左右，用浇灌漏斗桶直落，避免离析，必须振捣密实。
3.质量要求
2.3.6 桩基础的检测与验收
静载试验是根据模拟实际荷载情况，通过静载加压；
荷载试验有多种，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.桩基的检测
(1)静载试验法
1) 试验目的
2) 试验方法
3) 试验要求
2.3.6 桩基础的检测与验收
试验前对桩土体系进行适当的简化处理，建立起数学—力学模型，借助于现代电子技术与量测设备采集桩—土体系在给定的动荷载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。
1.桩基的检测
(2)动测法
1) 特点
2) 试验方法
3) 桩身质量检验
2.3.6 桩基础的检测与验收
当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，桩基工程的验收应在桩基施工结束后进行。
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，对打入桩可在每根桩桩顶沉至场地标高时，进行中间验收，待全部桩施工结束，再做最终验收；
对灌注桩可对护筒位置做中间验收。
2.桩基验收
(1)桩基验收规定
2.3.6 桩基础的检测与验收
工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更及材料代用通知单等。
经审定的施工组织设计、施工方案及变更。
桩位测量放线图，
制作桩的材料试验记录，成桩质量检查报告。
单桩承载力检测报告。
基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。
2.桩基验收
(2)桩基验收资料
打（压）入桩的桩位偏差，应符合下表要求
序号 项目 允许偏差（mm）
1 盖有基础梁的桩： (1)垂直基础梁的中心线 (2)沿基础梁的中心线
100+0.01H
150+0.01H
2 桩数为1~3根桩基中的桩 100
3 桩数为4~16根桩基中的桩 1/2桩径或边长
4 桩数大于16根桩基中的桩： (1)最外边的桩 (2)中间桩
1/3桩径或边长
1/2桩径或边长
表2-6 预制桩（钢桩）桩位的允许偏差
2.3.6 桩基础的检测与验收
2.桩基验收
(3)桩基允许偏差
1) 预制桩
灌注桩的桩位偏差必须符合下表的规定
表2-7 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差
序号 成孔方法 桩径允许偏差（mm） 垂直度允许偏差（%） 桩位允许偏差（mm）
1～3根、单线桩基垂直于中心线方向和群桩基础的变装 条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩
1 泥浆护壁桩孔桩 D≤1000mm ±50 <1 D/6，且不大于100 D/4，且不大于150
D>1000mm ±50 100+0.01H 150+0.01H
2 套管成孔灌注桩 D≤1000mm -20 <1 70 150
D>1000mm 100 150
3 干成孔灌注桩 -20 <1 70 150
4 人工挖孔桩 混凝土护壁 +50 <0.5 50 150
钢套管护壁 +50 <1 100 200
2.3.6 桩基础的检测与验收
2) 灌注桩
2.3.6 桩基础的检测与验收
（1）机具进场要注意危桥、陡坡、陷地和防止碰撞电杆、房屋等，以免造成事故。
（2）施工前应全面检查机械，发现问题要及时解决，严禁带病作业。
（3）在打桩过程中遇有地坪隆起或下陷时，应随时对机架及路轨调整垫平。
（4）机械司机，服从指挥信号。
（5）悬挂振动桩锤的起重机，其吊钩上必须有防松脱的保护装置。
3.桩基工程施工的安全措施
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