土木工程施工教案精品课程第二章地基处理与桩基工程1Word格式.docx
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合理设置沉降缝；
采用轻型结构、柔性结构；
加强房屋的整体刚度；
对基础进行移轴处理，当偏心荷载较大时，可使基础轴线偏离柱的柱线整体刚度；
施工中正确安排施工顺序和施工进度。
2.1.2地基加固的方法
⒈换填
“挖”挖去软土，把基础埋置在承载力大的基岩或坚硬的土层中（软土层不厚时用）。
“填”当软土层很厚，而又需大面积对地基进行加固处理时，可直接回填一层好土（一定厚度），提高地基的承载能力，减小软土层的承压力。
“换”挖与填相结合，即换土垫层法，此法适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理。
例如：
砂垫层做法
①宽度的确定：
Ｂ’=B+2H*tanθ
②材料要求：
连砂石：
石50％，最大粒径＜50mm
③施工方法：
④质量检查：
⒉深层密实：
采用爆破、强夯、挤压、振动等方法，使地基土在较大深度范围内得到密实。
（１）爆破法：
是将炸药放在地面深处，爆炸产生的高强压力波使土的疏松结构液化，形成密实结构（国外用）。
（２）强夯法：
将几十吨的重锤，从几十米的高处自由落下，对土进行强力夯实。
来源于重锤夯实，但不同于重量锺夯实，承载能力提高2－5倍压缩性，加固影响深度可达30m。
强夯加固机理：
动力密实、动力固结、动力置换。
３、挤密法：
是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔内填入砂、石、土（或灰土、工灰）、石灰或其它材料，再加以振实而直径较大的桩体的方法。
⒊挤密桩属柔性桩
（１）分类
Ａ.碎（砂）石桩；
①方法：
用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔，再将碎石或砂压入孔中，形成较大直径的密实桩体。
②加固原理：
对松散砂土：
挤密作用，排水减压作用，砂基预震效应；
对粘性土：
置换、排水固结、垫层。
Ｂ、石灰桩：
分类：
灰灌入法（石灰桩法）、粉灰搅拌法、石灰浆压力喷注法。
加固原理：
桩间土：
成孔挤密、膨胀挤密、脱水挤密、胶凝作用。
桩身：
复合地基、桩土应力比2.5－5.0
Ｃ、水泥粉煤灰碎石桩（ＣＦＧ桩）
①概念：
在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤、灰和少量水泥，加水拌合制成的一种具有
一定粘结强度的桩。
②优点：
工艺简单，水泥用量少，受力特性与水泥搅拌桩类似。
③加固机理：
机体的作用；
挤密的作用；
褥垫的作用（保证桩、土共同承担荷载；
减少基底面的应力集中；
褥垫厚度可以调整桩土荷载比）。
4．排水固结法：
在地基中设置沙井（或塑排水板）等竖向排水体，然后进行加载预压，或利用建（构）筑物自身重量分级加载，使土体中的空水排出，逐渐固结，地基沉降，强度提高。
可分为准载预压、真空预压、准载真空联合预压、塑料排水板。
5．化学固结法
１）定义：
化学固结法是用水泥、粘土浆或其它化学浆液，通过灌注压入，高压喷射或机械搅拌，使浆液与土颗粒胶结起来，改善地基土的物理、力学性能的地基处理方法。
２）分类：
灌浆法；
水泥土搅拌法；
高压喷射注浆。
2.2桩基施工
2.2.1桩基础的组成和作用
桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。
桩基础的构造要求：
⒈桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm，主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（Ⅰ级钢）的30倍，钢筋直径（Ⅱ级钢的Ⅲ级钢）的35倍。
⒉扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍，不应大于桩身直径的3倍。
⒊桩底进入持力层的深度，根据地质条件，荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的1-3倍。
在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土,岩溶以及震陷液化等影响，嵌岩灌注桩周边嵌及完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m.。
⒋预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；
灌注桩不应低于C20；
预应力桩不应低于C40。
桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。
2.2.2桩基础的分类
⒈桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种（如图）
（1）端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；
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可作参考。
（2）摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。
⒉桩按施工方法分为预制桩和灌注桩
（1）预制桩：
预制成桩→沉桩（用沉桩设备打入或压入）；
（2）灌注桩：
直接成孔（钻孔、挖孔）→安放钢筋笼→浇筑混凝土
2.2.3预制桩基础
根据沉桩方法分为：
锤击沉桩法—以桩锤的冲击力将桩打入软土;
静力压桩法—80～120t压桩机，适软弱土层。
一、预制桩的制作、运输和堆放
（一）制作
⒈类型：
（1）方桩：
（截面边长多为250~550mm），如在工厂制作，长度不宜超过12m；
如在现场预制，长度不宜超过30m。
桩的接头不宜超过两个。
（2）管桩：
直径多为400~600mm，壁厚80~100mm，每节长度8~10m，用法兰连接，桩的接头不宜超过4个，下节桩底端可设桩尖，亦可以是开口的。
参考035G409《预应力混凝土管桩》。
1）代号：
采用先张法工艺制作的预应力高强混凝土管桩（代号PHC），预应力混凝土管桩（代号PC）），预应力风混凝土薄壁管桩（代号PTC）。
2）管桩按外径划分有以下规格：
PHC桩：
300㎜、400㎜、500㎜、550㎜、600㎜、800㎜、1000㎜
PC桩：
300㎜、400㎜、500㎜、550㎜、600㎜
PTC桩：
300㎜、350㎜、400㎜、450㎜、500㎜、550㎜、600㎜
按桩身混凝土有效预压应力值或抗弯性能分为A、AB、B、C四种类型。
桩尖：
十字型a，开口型b
⒉要点：
（1）所用材料应有合格证明和检验资料及砼配合比资料。
砼强度等级、钢材等级应符合设计要求和有关标准。
（2）予制场地必须平整、坚实；
支模平整牢靠、尺寸准确。
（3）钢筋骨架主筋连接宜用对焊或电弧焊，主筋接头配置应满足规范要求。
并符合钢筋焊接及验收规范。
（4）钢筋骨架允许偏差应符合验收规范的规定。
（见下表）
（5）桩的单节长度除考虑桩架高度、制作场地、运输装卸能力外，尚应符合规范接桩、接头数的限制。
（6）浇注砼时，宜从桩顶开始，并应防止另一端的砂浆积聚过多。
（7）对锤击予制桩，其粗骨料宜为5~40㎜。
（8）重叠法制桩时，要防止相邻桩间及底模间的粘连，上层桩浇注砼需在下层桩和邻桩达到一定强度后进行，（大于设计强度的3%），叠层不超过4层。
（9）桩的表面应平整、密实、制作误差应误合施工规范的要求。
（10）采用工厂生产的成品桩时，进场后应进行外观及尺寸检查、检查质保证明资料。
筋骨架质量应符合下表检验标准
项
序
检查项目
允许偏差（mm）
检验方法
主控项目
1
主筋距桩顶距离
±
5
用钢尺量
2
多节桩锚固钢筋位置
3
多节桩预埋铁件
4
主筋保护层厚度
一般项目
主筋间距
桩尖中心线
10
箍筋间距
20
桩顶钢筋网片
多节桩锚固钢筋长度
㈡运输
（1）混凝土强度：
桩达到设计强度的70%方可起吊，达到100%才能运输。
（2）合理吊点：
原则：
正负弯矩值相等则均小
一点吊――距顶0.31L（L=5~10m），距顶0.29L（L＝11～16m）；
两点吊――距顶、距尖0.207L；
（3）吊、运平稳，避免损坏。
㈢堆放:
高度不超过四层；
地面坚实、平整，垫长枕木；
支承点在吊点位置，垫木上下对齐。
二、预制桩打桩工艺流程
（一）施工准备
⒈材料要求
（1）预制钢筋混凝土桩：
规格质量必须符合设计要求和施工规范的规定，并有出厂合格证。
（2）焊条（接桩用）：
型号、性能必须符合设计要求和有关标准的规定，一般宜用E4303牌号。
（3）钢板（接桩用）：
材质、规格符合设计要求，宜用低碳钢。
主要机具有：
打桩机、电焊机、桩帽、运桩小车、索具、钢丝绳、钢垫板或槽钢，以及木折尺等。
⒉打桩设备打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。
（1）桩锤
落锤：
构简、使便、锤高可调；
效率低，桩损大。
锤重0.5～1.5t，动力卷扬机、人。
柴油锤：
（导杆式、筒式）构简、使便、自供能源、适于中型桩；
锤重0.12～6.0t；
不适过软过硬土、噪音大、污染，40～80次/分。
蒸汽锤：
单动－升耗能、自重降，力大慢1.5～15t，25～30次/分；
双动式－双向耗能，效率高，0.6～6t；
100～200次/分；
可打可拔。
液压锤：
无噪、无污、频率高，复杂、价高。
油气二压施力长，贯入度大。
（2）桩架
作用：
支撑锤桩；
吊桩就位；
打桩导向
类型（常用）：
多功能桩架：
机动适应性好；
大而装拆运麻烦。
履带式桩架：
移动方便，适用范围广。
步履式桩架：
移动方便，稳定性好,适应性强。
⒊作业条件
（1）桩基的轴线和标高均已测定完毕，并经过检查办了预检手续。
桩基的轴线和高程的控制桩，应设置在不受打桩影响的地点，并应妥善加以保护。
（2）处理完高空和地下的障碍物。
如影响邻近建筑物或构筑物的使用或安全时，应会同有关单位采取有效措施，予以处理。
（3）根据轴线放出桩位线，用木橛或钢筋头钉好桩位，并用白灰作标志，以便于施打。
（4）场地应碾压平整，排水畅通，保证桩机的移动和稳定垂直。
（5）打试验桩。
施工前必须打试验桩，其数量不少于2根。
确定贯入度并校验打桩设备、施工工艺以及技术措施是否适宜。
（6）要选择和确定打桩机进出路线和打桩顺序，制定施工方案，作好技术交底。
（二）工艺流程
⒈如下框图：
⒉测量定位
根据设计图纸编制工程桩测量定位图，并保证轴线控制点不受打桩时振动和挤土的影响，保证控制点的准确性。
根据实际打桩线路图，按施工区域划分测量定位控制网，一般一个区域内根据每天施工进度放样10～20根桩位，在桩位中心点地面上打入一支φ6长约30～40cm的钢筋，并用红油漆等标示。
桩机移位后，应进行第二次核样，核样根据轴线控制网点所标示工程桩位坐标点（X、Y值），采用极坐标法进行核样，保证工程桩位偏差值小于10mm，并以工程桩位点中心，用白灰按桩径大小画一个圆圈，以方便插桩和对中。
工程桩在施工前，应根据施工桩长在匹配的工程桩身上划出以米为单位的长度标记，并按从下至上的顺序标明桩的长度，以便观察桩入土深度及记录每米沉桩锤击数。
打桩顺序：
打桩顺序合理与否，影响打桩速度、打桩质量，及周围环境。
当桩的中心距小于4倍桩径时，打桩顺序尤为重要。
打桩顺序影响挤土方向。
打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。
根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：
由一侧向单一方向进行（图2-4a）；
自中间向两个方向对称进行（图2-4b）；
自中间向四周进行（图2-4c）。
第一种打桩顺序，打桩推进方向宜逐排改变，以免土朝一个方向挤压，而导致土壤挤压不均匀，对于同一排桩，必要时还可采用间隔跳打的方式。
对于大面积的桩群，宜采用后两种打桩顺序，以免土壤受到严重挤压，使桩难以打入，或使先打入的桩受挤压而倾斜。
大面积的桩群，宜分成几个区域，由多台打桩机采用合理的顺序同时进行打设。
根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。
⒊桩机就位
为保证打桩机下地表土受力均匀，防止不均匀沉降，保证打桩机施工安全，采用厚度约2～3cm厚的钢板铺设在桩机履带板下，钢板宽度比桩机宽2m左右，保证桩机行走和打桩的稳定性。
桩机行走时，应将桩锤放置于桩架中下部以桩锤导向脚不伸出导杆末端为准。
根据打桩机桩架下端的角度计初调桩架的垂直度，并用线坠由桩帽中心点吊下与地上桩位点初对中。
⒋管桩起吊，对中和调直
①管桩应由吊车将桩转运至打桩机导轨前，管桩单节长≤20m转运采用专用吊钩勾住两端内壁直接进行水平起吊，管桩单节长＞20m应采用四点吊法转运。
②管桩摆放平稳后，在距管桩端头0.21L处，将捆桩钢丝绳套牢，一端拴在打桩机的卷扬机主钩上，另一端钢丝绳挂在吊车主钩，打桩机主卷扬向上先提桩，吊车在后端辅助用力，使管桩与地面基本成45°
～60°
角向上提升，将管桩上口喂入桩帽内，将吊车一端钢丝绳松开取下，将管桩移至桩位中心。
③对中：
管桩插入桩位中心后，先用桩锤自重将桩插入地下30～50cm，桩身稳定后，调正桩身、桩锤、桩帽的中心线重合，使之与打入方向成一直线。
④调直：
用经纬仪（直桩）和角度计（斜桩）测定管桩垂直度和角度。
经纬仪应设置在不受打桩机移动和打桩作业影响的位置，保证两台经纬仪与导轨成正交方向进行测定，使插入地面时桩身的垂直度偏差不得大于0.5％。
⒌打桩
①打第一节桩时必须采用桩锤自重或冷锤（不挂档位）将桩徐徐打入，直至管桩沉到某一深度不动为止，同时用仪器观察管桩的中心位置和角度，确认无误后，再转为正常施打，必要时，宜拔出重插，直至满足设计要求。
②正常打桩宜采用重锤低击，锤重根据设计图纸及地质钻探资料选择。
③打桩顺序应根据桩的密集程度及周围建（构）筑物的关系：
a、若桩较密集且据周围建（构）筑物较远，施工场地开阔时宜从中间向四周进行。
b、若桩较密集场地狭长，两端距建（构）筑物较远时，宜从中间向两端进行。
c、若桩较密集且一侧靠近建（构）筑物时，宜从毗邻建（构）筑物的一侧开始，由近及远地进行。
d、根据桩入土深度，宜先长后短。
e、根据管桩规格，宜先大后小。
f、根据高层建筑塔楼（高层）与裙房（低层）的关系，宜先高后低。
⒍接桩
①当管桩需接长时，接头个数不宜超过3个且尽量避免桩尖落在厚粘性土层中接桩。
②管桩接桩，采用焊接接桩，其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5～1.0m。
③下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位，接桩时上下节桩应保持顺直，中心线偏差不宜大于2mm，节点弯曲矢高不得大于1‰桩长。
④管桩对接前，上下端板表面应用钢丝刷清理干净，坡口处露出金属光泽，对接后，若上下桩接触面不密实，存有缝隙，可用厚度不超过5mm的钢片嵌填，达到饱满为止，并点焊牢固。
⑤焊接时宜由三个电焊工在成120°
角的方向同时施焊，先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊，每层焊接厚度应均匀。
⑥焊接层数不得少于三层，采用普通交流焊机的手工焊接时第一层必须用φ3.2mm电焊条打底，确保根部焊透，第二层方可用粗电焊条（φ4mm或φ5mm）施焊；
采用自动及半自动保护焊机的应按相应规程分层连续完成。
⑦焊接时必须将内层焊渣清理干净后再焊外一层，坡口槽的电焊必须满焊，电焊厚度宜高出坡口1mm，焊缝必须每层检查，焊缝应饱满连续，不宜有夹渣、气孔等缺陷，满足《钢结构工程施工质量验收规范》中二级焊缝的要求。
⑧焊接完成后，需自然冷却不少于1min后才可继续锤击，夏天施工时温度较高，可采用鼓风机送风，加速冷却，严禁用水冷却或焊好即打。
⑨对于抗拔及高承台桩，其接头焊缝外露部分应作防锈处理。
防锈处理可采用沥青漆涂刷，待焊缝稍冷却后开始涂刷，共涂刷两遍，每遍厚度约0.5mm，两遍涂刷间隔时间约为1min。
涂刷在桩接头铁件上下桩身5cm的范围内。
⒎送桩
①根据设计桩长接桩完成并正常施打后，应根据设计及试打桩时确定的各项指标来控制是否采取送桩。
②送桩前应保证桩锤的导向脚不伸出导杆末端，管桩露出地面高度宜控制在0.3～0.5m。
③送桩前在送桩器上以米为单位，并按从下至上的顺序标明长度，由打桩机主卷扬吊钩采用单点吊法将送桩器喂入桩帽。
④在管桩顶部放置桩垫，厚薄均匀，将送桩器下口套在桩顶上，采用仪器调正桩锤、送桩器和桩三者的轴线在同一直线上。
⑤送桩完成后，应及时将空孔回填密实。
⒏检查验收
①在桩帽侧壁用笔标示尺寸，以厘米为单位，高度宜为试桩标准制定最后每阵贯入度的4～5倍。
将经纬仪架设在不受打桩振动影响的位置上对管桩贯入度进行测量。
最后，用收锤回弹曲线测绘纸绘出管桩的回弹曲线，再从回弹曲线上量出最后三阵贯入度。
②当采用送桩时测试的贯入度应参考同一条件的桩不送桩时的最后贯入度予以修正。
③根据设计及试打桩标准确定的标高和最后三阵贯入度来确定可否成桩，满足要求后，做好记录，会同有关部门做好中间验收工作。
④实际控制成桩标准中的标高和最后三阵贯入度与设计及试桩标准出入较大时，应会同有关部门采取相应措施，研究解决后移至下一桩位。
⑤打桩过程中，遇下列情况之一应暂停打桩，及时会同有关部门解决：
a、贯入度突变；
b、桩头混凝土剥落、破碎、桩身出现裂缝；
c、桩身突然倾斜、跑位；
d、地面明显隆起，临桩上浮或位移过大；
e、PC桩总锤击数超过2000，PHC桩总锤击数超过2500；
f、桩身回弹曲线不规则。
⒐管桩基础工程验收程序
①当桩顶设计标高与施工现场标高基本一致时，可待全部管桩施打完毕后一次性验收。
②当桩顶设计标高低于施工现场标高需要送桩时，在送桩前应进行质量评定；
待全部管桩施工完毕并开挖到设计标高后，再进行竣工验收，绘制打桩工程竣工图。
（三）质量标准
⒈施工前应检查进入现场的成品桩，接桩用电焊条等产品质量。
⒉施工过程中应检查桩的贯入度情况、桩顶完整状况、电焊接桩质量、桩体垂直度、电焊后的停歇时间。
重要工程应对电焊接头做10％的焊缝探伤检查。
⒊施工结束后，应作桩体质量检验及承载力检验。
⒋先张法预应力管桩的质量检验应符合下页表的规定。
预制桩（钢桩）桩位的允许偏差（mm）
项
项
目
允许偏差
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
注：
H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离。
先张法预应力管桩质量检验标准
允许偏差
检查方法
桩体质量检验
按基桩检测技术规范
桩位偏差
见上表
承载力
一
般
目
成品桩质量
外观
无蜂窝、露筋、裂缝、色感均匀、桩顶处无孔隙
直观
桩径
5mm
管壁厚度
<
2mm
顶面平整度
10mm
用水平尺量
桩体弯曲
1/1000L
用钢尺量，L为桩长
接桩
焊缝上下节端部错口
（外径≥700）
（外径>
700）
≤3mm
≤2mm
焊缝咬边深度
≤0.5mm
焊缝检测仪
焊缝加强层高度
焊缝加强层宽度
焊缝外观质量
无气孔，无焊瘤，无裂缝
焊缝探伤检验
满足设计要求
按设计要求
电焊结束后停歇时间
>
1.0min
秒表测定
上下节平面偏差
节点弯曲矢高
停锤标准
设计要求
现场实测或查沉桩记录
压桩压力设计有要求时
5%
查压力表读数
桩顶标高
50mm
水准仪
一般项目3分别属于锤击法和静压法施工。
（四）常见问题及处理方法
预应力管桩施工即打即隐蔽的工程，出现问题无法在施工完成之后再进行整改，只能采取补桩等措施补救，因此，必须在施工过程中严格控制质量，每一步骤都要按照标准严格进行。
⒈桩体倾斜
产生原因：
施打前未按要求双向校核垂直度；
遇有地下障碍物；
场地不平整，桩机底盘不稳固水平。
防治措施：
施打前，应按要求在桩机的正方和垂直的管桩侧面双向架设经纬仪或线坠，垂直度满足要求（小于0.5％L）后方可起锤，打入约1m左右再用仪器校核一次桩的中心位置和垂直度，确认无误后方可正常施打；
地下障碍物如果较浅，可以先将桩拔出，清除障碍物后，将坑填实填平，重新放点打桩；
如果障碍物较深，无法处理，可会同监理、业主、设计院等单位商议解决办法，更改桩位。
本工程在施工和邻近工程交接处的桩基时，也出现了此类情况。
由于邻近工程基坑支护采用了水泥搅拌桩的形式，而且因为放线偏差，进入了本工程的施工范围，因此在施工该范围管桩时，出现了几次桩体倾斜的情况，经过和业主、设计院协商，采用了更改桩位的方法进行施工；
场地应平整坚实，一般不宜大于9°
，符合桩机行走条件。
桩机下方应垫好枕木，保持桩机底盘稳固水平。
⒉贯入度剧变
地质情况不明，地下存在有空洞、溶洞、夹层、古墓等；
地下持力岩层起伏大；
桩身破碎断裂。
在施打过程中，出现贯入度突然变大的情况，应立即停止施工，会同监理、业主、设计院等单位研究处理，可采取超前钻等方法，先探明桩位处的地质情况，将空洞、溶洞等先用中砂或粘土等填塞密实后再重新打桩，或改用其他形式的基础处理方法；
在即将收锤时，遇到贯入度突然加大的情况，一般均因地下持力岩层起伏大导致桩身折断或桩身自自身破碎造成的。
这种情况下，采用从桩身内孔吊灯和吊重物检查桩身的完整看是由何种原因造成。
①如是因地质起伏大造成的，则需采用特殊桩尖，采用嵌岩力强的桩尖进行施工。
本工程就是因为地质起伏大，也出现了几根桩在施打过程中桩身破碎断裂的情况，这是由于桩尖在嵌岩过程中
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