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项目二 地基处理及
基础工程
任务一 地基处理
任务二 浅基础工程
任务三 桩基础工程
目录
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任务三 桩基础工程
03
任 务 引 入
某桥梁主墩基础采用钻孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩），主要施工过程为：场地平整→桩位确定→埋设护筒→成孔并采用正循环排渣→成孔后立即吊装钢筋笼并固定好→浇筑混凝土。
施工单位考虑到灌注时间较长，经甲方同意，在混凝土中加入了缓凝剂，首批混凝土灌注后导管埋深为1.2 m，随后的灌注连续均匀地进行。当灌注到23 m时，导管挂在钢筋骨架上，施工人员采取了强制提升的方法。灌注完成，检测时发现断桩。
想一想：施工过程中有哪些错误之处？为什么会断桩？
相 关 知 识
（一）桩基的作用
桩基一般由设置于土中的桩和承接上部结构的承台组成。
桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到承载力较大的深处土层中；或使软弱土层挤密，以提高地基土的密实度和承载力，从而保证建筑物的稳定和减少地基沉降。
承台的作用是将各根桩连成一个整体，共同承受上部结构的荷载。
一、桩基的作用和桩的分类
相 关 知 识
（二）桩的分类
桩的类型有很多，按材料不同，可分为钢筋混凝土桩、钢桩、木桩；按截面形状不同，可分为圆形桩、方形桩、环形桩等；按性能不同，可分为端承桩和摩擦桩；按制作工艺不同，可分为预制桩和灌注桩。
一、桩基的作用和桩的分类
下面主要介绍预制桩和灌注桩。
相 关 知 识
（一）桩的制作、起吊、运输和堆放
钢筋混凝土预制桩主要有实心方桩和空心管桩两种。实心方桩断面边长一般为250～550 mm。空心管桩都在工厂内用离心法制作，直径为400～500 mm。
二、预制桩
1．制作
相 关 知 识
（一）桩的制作、起吊、运输和堆放
预制桩的制作程序为：现场布置→场地地基处理、整平→场地地坪浇筑混凝土→支模→绑扎钢筋、安设吊环→浇筑混凝土→养护至30%强度拆模→支间隔端头模板、刷隔离剂、绑扎钢筋→浇筑间隔桩混凝土→同法，间隔重叠制作第二层桩→养护。
二、预制桩
1．制作
2．桩的起吊、运输
钢筋混凝土预制桩强度达到设计强度的70%方可起吊，达到设计强度的100%方可运输。桩在起吊和搬运时必须平稳，不得损坏，吊点应符合设计规定。若无吊环，且设计又无要求，则绑扎点的数量及位置应符合起吊弯矩最小的原则，可按如图所示的位置起吊。
相 关 知 识
（一）桩的制作、起吊、运输和堆放
二、预制桩
2．桩的起吊、运输
相 关 知 识
（一）桩的制作、起吊、运输和堆放
二、预制桩
3．桩的堆放
打桩前需要将桩运输到现场堆放，桩堆放场地必须平整，垫木间距应根据吊点确定，并应设在同一垂线上，堆放时一般不超过4层。不同规格的桩应分别堆放，堆放时应考虑尽量减少二次搬运。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩
锤击沉桩又名打桩，它是利用桩锤下落时产生的冲击力将桩打入土中的一种方法。
该法施工速度快、机械化程度高、适用范围广，但施工时有噪音、污染和振动，在城市中心和夜间施工时有所限制。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——1）机具设备
打桩所用的机具设备主要有桩锤、桩架及动力装置。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——2）打桩前准备工作
（1）清除妨碍打桩施工的高空及地下障碍物，平整场地。
（2）根据基础施工图做好桩基的放线工作，桩位可用石灰或木桩做出标志。
（3）施工前，必须打试验桩，以便检验打桩设备和工艺是否符合要求，了解桩的贯入度、持力层强度及桩的承载力，以确定打桩方案。试桩时应做好试桩记录，画出各土层深度，记录打入各土层的锤击次数，最后精确测量贯入度。试桩一般不得少于2根。
（4）打群桩时，为了保证质量和进度、防止周围建筑物被破坏，打桩前应根据桩的密集程度，桩的规格、长短和是否方便桩架移动来确定打桩顺序。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——3）打桩施工
（1）桩机就位。桩机进场，架设桩机，试机，并移机至桩位。
（2）吊桩。用桩架上的钢丝绳和卷扬机将桩提升，送入桩架导杆内，桩垂直对准桩位中心，将桩缓缓下放，插入土中。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——3）打桩施工
（3）打桩。初次击打时，应采用小落距轻击，并随时观察桩身与桩锤、桩架是否在同一垂线上，待桩打入一定深度（一般为1～2 m）、桩尖不易发生偏移时，再以规定落距施打。
打桩宜采用重锤低击方法。
打桩工程属于隐蔽工程，为确保工程质量，应对每根桩的施工过程进行观测，并作好记录，作为验收时鉴定质量的依据。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——3）打桩施工
（4）接桩。当设计桩较长时，受桩架有效高度、现场情况、运输和吊装能力等限制，桩只能分节制作、逐节打入和现场接桩。常用的接桩方法有焊接接桩、法兰接桩和硫磺胶泥锚接桩三种。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——3）打桩施工
（5）送桩。为减少预制桩的长度和节省材料，当桩打入土中一定深度后，可采用送桩器，将桩送入地下。
（6）截桩。预制桩施打完毕后，按设计桩顶标高，应将桩头多余部分凿去。凿桩头可用人工或机械完成，但不得打裂桩身混凝土，并保证桩顶嵌入承台梁内的长度不小于50 mm，当桩主要承受的是水平力时，不小于100 mm。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——4）打桩质量控制
打桩质量评定主要有两个方面：
一是能否满足贯入度或标高的设计要求；
二是桩的位置偏差是否在施工及验收规范允许范围之内。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——5）打桩时常见问题及防治措施
（1）桩顶、桩身打坏。
主要原因：桩顶凹凸不平、桩头强度不足、桩不垂直、落锤过高、锤击过久、遇到坚硬土层等。
防治措施：严格控制桩的制作质量，保证足够强度；合理选择落距；桩帽与桩的接触面要平整等。
（2）桩身位移、扭转或倾斜。
主要原因：桩尖不对称，桩尖与桩中心线不重合，桩尖遇障碍物，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上，桩顶不平整等。
防治措施：偏差过大时，应拔出填砂重新打桩；打入较浅、偏差不大时，可用木架顶正再慢慢打；障碍物不深时，挖出回填再打。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
1．锤击沉桩——5）打桩时常见问题及防治措施
（3）桩不易打入。
主要原因：桩尖遇到障碍物、坚硬土层或夹砂土层；打桩间歇过长，阻力增大。
防治措施：遇障碍物或坚硬土层，可用钻机钻进后再打或者将桩拔出，适当移位后再打。
（4）邻桩浮起。
主要原因：遇软土或流砂；桩距过小；打桩顺序不合理。
防治措施：将浮起量大的桩重新打入。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
2．静力压桩
静力压桩是指在软弱地基上，利用压桩机的静压力（自重和配重）将预制桩压入土中的一种沉桩方法。
与锤击沉桩相比，它具有无噪声、无振动、节约材料、成本低、施工质量高和沉桩速度快等优点，特别适用于扩建工程和城市内桩基工程。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
2．静力压桩——1）机具设备
静力压桩采用的机具设备主要有机械静力压桩机和液压静力压桩机。
机械静力压桩机由桩架、底盘、卷扬机及压梁等组成，如右图所示。
液压静力压桩机由操作室、夹持与压桩机构、配重铁块、行走及回转机构、液压与电控系统及液压起重机等部分组成，该机具有体积轻巧和使用方便等优点。
机械静力压桩机
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
2．静力压桩——1）机具设备
液压静力压桩机
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
2．静力压桩——2）施工前准备
（1）清除施工区域内地上、地下的障碍物，平整压实场地。
（2）确定桩位，桩位中心打上小木桩或小钢筋做明显标志。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
2．静力压桩——3）静力压桩施工
（1）桩机就位。将压桩机移至桩位处，调平机身。
（2）吊桩。
相 关 知 识
（二）沉桩施工工艺
二、预制桩
2．静力压桩——3）静力压桩施工
（3）调整桩身。微微启动压桩油缸，将管桩压入土中0.5～1.0 m后，调整桩身垂直度。
（4）静力压桩。
（5）接桩。当一节桩距地面0.5～1.0 m时开始接桩。
（6）送桩。当桩压到接近自然地面时，用送桩器将桩压送到设计标高。
（7）截桩。截桩过程与锤击沉桩类似。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
1．干作业成孔灌注桩
钻孔灌注桩是利用钻孔机械钻出桩孔，在孔中吊放钢筋笼、浇筑混凝土而成的桩。它可分为干作业成孔和泥浆护壁成孔两种。
干作业成孔灌注桩是指先用成孔机械在桩位处成孔，然后在孔内放入钢筋笼，再浇筑混凝土而成桩。
该方法适用于成孔深度内没有地下水的一般黏土层、砂土及人工填土地基，不适用于有地下水的土层和淤泥质土。
干作业成孔灌注桩工艺过程
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
1．干作业成孔灌注桩——1）施工设备
干作业成孔机械主要有螺旋钻机和钻孔扩机等，目前常用的是螺旋钻机。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
1．干作业成孔灌注桩——2）施工工艺
（1）钻孔前，必须使场地平整、碾压或夯实，雨季施工时需要加白灰碾压以保证钻孔行车安全。
（2）桩位确定。
（3）钻机按桩位就位，钻杆要垂直对准桩位中心，放下钻机使钻头触及土面。
（4）钻孔。钻孔时，开动转轴旋动钻杆钻进，先慢后快，避免钻杆摇晃，并随时检查钻孔偏移，有问题及时纠正。
（5）孔底清土。钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
1．干作业成孔灌注桩——2）施工工艺
（6）用导向钢筋或起重机将钢筋笼送入孔内，注意防止泥土杂物掉进孔内。
（7）灌注混凝土。灌注时，应随浇随捣，每次高度不得大于1.5 m。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
1．干作业成孔灌注桩——3）质量要求
桩垂直度：允许偏差为1%。
孔底虚土厚度：允许厚度不大于100 mm。
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桩的偏差为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。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
2．泥浆护壁成孔灌注桩——1）施工工艺
（1）施工准备。成孔前，应进行场地平整、挖设排水沟、设泥浆池制备泥浆、做试桩成孔、放线定桩位等施工准备工作。
（2）护筒埋设。成孔时，应在桩位处挖土埋设护筒，以起固定桩孔位置、防止地面水流入孔内、保护孔口、增大孔内水压力、防止塌孔、成孔时引导钻头方向等作用。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
2．泥浆护壁成孔灌注桩——1）施工工艺
（3）注入泥浆。钻孔时，应在孔中注入泥浆，并始终保持泥浆液面高于地下水位1.0 m以上，以起保护孔壁、防止塌孔、排除土渣、冷却和润滑钻头、减小钻井阻力等作用。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
2．泥浆护壁成孔灌注桩——1）施工工艺
（4）成孔。泥浆护壁成孔灌注桩常见的成孔方法有潜水钻机成孔、回旋钻机成孔、冲击钻机成孔、冲抓锥成孔等。
（5）清孔。当钻孔深度达到设计要求后，必须进行清孔，即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
2．泥浆护壁成孔灌注桩——1）施工工艺
（6）安放钢筋笼。
清孔满足要求后，应立即安放钢筋笼，钢筋笼预先在施工现场制作，用起重机械悬吊、在护筒上口分段焊接或绑扎后下放到孔内。吊放入孔时，不得碰撞孔壁，并应设置保护层垫块。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
2．泥浆护壁成孔灌注桩——1）施工工艺
（7）浇筑混凝土。
浇筑前，先将安装好的导管吊入桩孔内，导管顶部连接漏斗。
浇筑时，在漏斗内灌入足够量的混凝土，然后剪断钢丝，隔水塞下落，混凝土随隔水塞冲出导管下口，并把导管底部埋入混凝土内。混凝土应连续浇筑。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
2．泥浆护壁成孔灌注桩——2）常见问题及防治措施
（1）塌孔。
主要原因：土质松散、泥浆质量不好、护筒周围未用黏土紧密填实及护筒内水位不高等。
防治措施：若发生塌孔，则应探明塌孔位置，将砂和黏土混合物回填到塌孔位置以上1～2 m；若塌孔严重，则应全部回填，等回填物沉积密实后再重新钻孔。
（2）斜孔。
主要原因：桩架不稳固、钻杆不垂直或土层软硬不均。
防治措施：将桩架重新安装牢固、平稳垂直；钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次；若偏移过大，则应填入砂和黏土混合物，重新成孔。
相 关 知 识
（一）钻孔灌注桩
三、灌注桩
2．泥浆护壁成孔灌注桩——2）常见问题及防治措施
（3）断桩。
主要原因：浇筑混凝土时孔壁坍塌或导管下口埋入混凝土高度太小，泥浆被喷翻，掺入混凝土中。
防治措施：经常注意混凝土表面标高变化，保持导管下口埋入混凝土的高度，并应在钢筋笼下放孔内4小时内浇筑混凝土。
（4）钢筋笼被导管挂起。
主要原因：提升导管，钢筋笼被挂起。
防治措施：转动导管，使其脱离钢筋笼，移到中间位置。
相 关 知 识
（二）沉管灌注桩
三、灌注桩
沉管灌注桩是指利用锤击沉管法或振动沉管法，将带有预制钢筋混凝土桩尖（以下简称预制桩尖）或钢活瓣式桩尖（以下简称活瓣桩尖）的钢制桩管沉入土中，然后边浇筑混凝土（或先在管内放入钢筋笼），边锤击或振动拔管而成。
预制桩尖
活瓣桩尖
相 关 知 识
1．锤击沉管灌注桩
锤击沉管灌注桩是指用落锤、汽锤及柴油锤等将桩管打入土中成孔，然后浇筑混凝土或钢筋混凝土，抽出钢管而成孔，其采用的机械设备如图所示。
三、灌注桩
锤击沉管灌注桩的施工要点：
1）准备工作
2）锤击沉管
3）浇筑混凝土、拔管
相 关 知 识
2．振动沉管灌注桩
振动沉管灌注桩是指采用激振器将桩管沉入土中成孔而成的灌注桩，其机械设备如图所示。
三、灌注桩
1）施工工艺
安装好桩机，将桩管下端活瓣闭合，对准桩位，缓慢放下桩管压入土中，然后校正垂直度，即可开动激振器沉管。当桩管下沉到设计要求深度后，停止振动，立即利用吊斗向管内灌满混凝土，并再次开动激振器，边振动边拔管，同时在拔管过程中继续向管内浇筑混凝土。如此反复进行，直至桩管全部拔出地面后即形成混凝土桩身。
相 关 知 识
2．振动沉管灌注桩
三、灌注桩
2）振动方法
振动沉管灌注桩在施工中可采用以下三种振动方法。
（1）单振法：在沉入土中的桩管内灌满混凝土后，开动激振器，振动5～10 s，开始拔管，边振边拔。每拔0.5～1.0 m，停拔振动5～10 s，如此反复，直到桩管全部拔出。
（2）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0.5～1.0 m，再向下反插0.3～0.5 m，如此反复进行并始终保持振动，直至桩管拔出地面。
（3）复振法：施工方法及要求与锤击沉管灌注桩的复打法大致相同。
相 关 知 识
3．沉管灌注桩施工中常见问题及防治措施
三、灌注桩
1）断桩
主要原因：桩距过小，施打时，刚凝不久的邻桩受挤压、振动影响而断桩。
防治措施： 布桩不宜过密，过密时可采用跳打法或待已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工；合理确定打桩顺序和桩架行走路线，以减少挤压、振动的影响。
相 关 知 识
3．沉管灌注桩施工中常见问题及防治措施
三、灌注桩
2）瓶颈桩
主要原因：在含水率较大的软弱土层中沉管时，土体受到强烈扰动和挤压，产生很高的孔隙水压，拔管后便挤向新浇筑的混凝土，使桩身产生不同程度的缩颈；此外，拔管速度过快，混凝土量少、和易性差、出管扩散性差也会造成缩颈现象。
防治措施：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；拔管时采用反插办法；严格控制拔管速度。
相 关 知 识
3．沉管灌注桩施工中常见问题及防治措施
三、灌注桩
3）桩尖进水或进泥砂
主要原因：预制桩尖与桩管接合处或活瓣桩尖闭合不紧密或损坏等。
防治措施：将桩管拔出，清除管内泥砂，修整桩尖，用黄砂回填桩孔后再重打；若地下水位较高，待沉管至地下水位时，先在桩管内灌入0.5 m厚度的水泥砂浆作封底，再灌1 m高度混凝土增压，然后再继续下沉桩管。
相 关 知 识
3．沉管灌注桩施工中常见问题及防治措施
三、灌注桩
4）吊脚桩
主要原因：预制桩尖承载力或活瓣桩尖刚度不够，沉管时被破坏或变形，使水或泥砂进入桩管；拔管时预制桩尖未脱出或活瓣桩尖未张开，混凝土未及时从管内流出等。
防治措施：拔出桩管，填砂后重打；应密振动慢拔，开始拔管时先反插几次再正常拔管。
相 关 知 识
（三）人工挖孔灌注桩
三、灌注桩
一般可根据孔径、孔深和现场具体情况加以选用施工设备，常用的有：电动葫芦、提土桶、潜水泵、鼓风机和输风管、镐、锹、土筐、照明灯、对讲机及电铃等。
1．施工设备
相 关 知 识
（三）人工挖孔灌注桩
三、灌注桩
人工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→支模浇灌第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、设置垂直运输架、安装卷扬机或电动葫芦、吊土桶、照明设施等→挖第二节桩孔土方→清理桩孔四壁、校核桩孔垂度和直径→拆上节模板、支第二节模板、浇筑第二节混凝土护壁→重复上述施工过程直至设计深度→检查持力层后进行扩底→对桩孔直径、深度、扩底尺寸、持力层进行全面检查验收→清理虚土、排除孔底积水→吊放钢筋笼→浇筑桩身混凝土。
2．施工工艺
相 关 知 识
（三）人工挖孔灌注桩
三、灌注桩
人工挖孔灌注桩施工时，应对施工安全予以重视，应制订周密可靠的安全技术措施、安全操作规范，并严格认真执行，经常检查。
3．安全措施

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