土木工程施工教案精品课程第二章地基处理与桩基工程1

'第二章　地基处理与桩基工程教学目的：通过本章学习使学生掌握预制桩和灌注桩等二种主要的桩基础的施工工艺流程。教学要求：1.了解各种地基处理方法、原理及施工工艺；了解钢筋混凝土预制桩的预制、起吊、运输及堆放方法。2.熟悉土预制桩、灌注桩质量检验标准。3.掌握锤击法施工的全过程和施工要点（打桩设备、打桩顺序、方法和质量控制）；泥浆护壁灌注桩和干作业成孔灌注桩的施工要点；套管成孔灌注桩施工工艺和质量控制方法。教学重点：钢筋混凝土预制打入桩的施工；灌注桩（钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩）施工工艺回填土施工方法及质量检验标准。教学难点：钢筋混凝土预制桩沉桩工艺及质量控制方法；灌注桩施工工艺、常见质量缺陷及预防处理。教学方式：讲授法参考资料：1.毛鹤琴．土木工程施工（第2版）．武汉：武汉工业大学出版社，20042.重庆大学、同济大学、哈尔滨工业大学．土木工程施工（上、下册）.北京：中国建筑工业出版社，20033.赵世强．土木工程施工实习手册．北京：中国建筑工业大学出版社，20034.姜卫杰．《土木工程施工》学习指导．武汉：武汉工业大学出版社，2000教学过程及内容：2.1地基加固处理2.1.1地基加固的原理：1.原因：工程结构的荷载较大，地基土质又较软弱的，不能作为地基。2.原理：将土质由松变实，将土的含水量由高变低。3.方法：机诫碾压法、重锤夯实法、挤密法、化学加固法、预压固结法、深层搅拌法。4.目的：提高地基的抗剪强度；降低地基的压缩性；改善地基的透水性；改善地基的动力特性；改善特殊土的不良特性。5.措施：改变建筑体形，简化建筑平面；调整荷载差异；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*tanθ②材料要求：连砂石：石50％，最大粒径＜50mm③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2.5－5.0Ｃ、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㎜分类：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b⒉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5用钢尺量3多节桩预埋铁件±3用钢尺量4主筋保护层厚度±5用钢尺量1主筋间距±5用钢尺量 一般项目2桩尖中心线10用钢尺量3箍筋间距±20用钢尺量4桩顶钢筋网片±10用钢尺量5多节桩锚固钢筋长度±10用钢尺量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＋0.01H150＋0.01H2桩数为1～3根桩基中的桩1003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项序检查项目允许偏差检查方法主控项目1桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范2桩位偏差见上表用钢尺量3承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范一 般 项 目1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用钢尺量管壁厚度±5mm桩尖中心线<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2接桩焊缝上下节端部错口（外径≥700）（外径>700） ≤3mm≤2mm用钢尺量 焊缝咬边深度≤0.5mm焊缝检测仪 焊缝加强层高度2mm焊缝加强层宽度2mm焊缝外观质量无气孔，无焊瘤，无裂缝直观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<10mm用钢尺量节点弯曲矢高<1/1000L用钢尺量，L为桩长3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4桩顶标高±50mm水准仪注：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贯入度剧变产生原因：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。防治措施：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，顺着岩面滑落导致桩身折断。②桩身自身破碎的防治，则需对进场的管桩质量进行检查，采购质量合格的管桩。管桩桩身强度必须达到100％时方可使用。同时，在施打过程中，要控制好总锤击数，PC桩总锤击数不得超过2000击，PHC桩总锤击数不得超过2500击。⒊地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大 产生原因：桩基础密集，土饱和密实，桩间距较小，在沉桩时土被挤到极限密实度而向上隆起，相邻的桩被浮起；在软土地基施工较密集的群桩时，由于沉桩引起的孔隙水压力把相邻的桩推向一侧或浮起。防治措施：（1）采用“植桩法”（先钻孔，钻透硬夹层，将桩插入孔内，打至设计要求）以减少土的挤密及孔隙水压力的上升。（2）采用开口型桩尖，让部分土体进入桩空腔内，减少土体挤密；同时采用“跳打法”施工，控制每天打桩根数，同一区域内不宜超过12根桩。本工程在大剧院处有一个105根桩的承台，就是采取了这种方法，避免了这种情况的发生。（3）采用井点降水、砂井或盲沟等降水或排水措施。（4）沉桩期间不得同时开挖基坑，沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖，相隔时间应视具体地质情况、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙水压力消散情况来确定，一般应在两周左右。⒋桩身断裂是桩在沉入过程中，桩身突然倾斜错位，桩尖处土质条件没有特殊变化，而贯入度突然增大。产生原因：（1）桩制作时，桩身弯曲超过规定，桩尖偏离桩的纵轴线较大，沉入过程中桩身发生倾斜或弯曲。（2）桩入土后，遇到大块坚硬的障碍物，把桩尖挤向一侧。（3）稳桩不垂直，打入地下一定深度后，再用走架方法校正，使桩身产生弯曲。（4）两节以上桩施工时，相接的两节桩不在同一轴线上，产生了曲折。（5）制作桩的砼强度不够，桩在堆放、吊运过程中产生裂纹或断裂未被发现。 防治措施：施工前应对桩位下的障碍物清理干净，必要时对每个桩位用钻探了解。对桩构件要进行检查，发现桩身弯曲超过规定（L/1000）或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用；在稳桩过程中如发现桩不垂直应及时纠正，桩压入一定深度发生严重倾斜时，不宜采用移架方法来校正。接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，接头处应严格按照操作要求执行；桩在堆放、吊运过程中，应严格按照有关规定执行，发现桩开裂超过有关验收规定时不得使用。⒌先打桩后挖基坑，桩的处理方法在部分有地下室的工程中，由于基坑不大，开挖后无法进桩机施工管桩基础，只能采取先打桩后挖基坑的方法进行施工。在本工程中也有部分桩采取了这种办法。施工时，坑内的桩尽可能采用长送桩器送至基坑底部，但因地质情况不明确，部分仍不可避免高出基坑底部。为此，在开挖前，应表明高出的部分桩的位置，开挖时采取环向开挖的方法，以保持高出的部分桩四周的土体开挖基本上在同一个平面位置。不得先在一侧开挖，使桩两侧的土体形成一个落差很大的土壁。这样容易使土的侧压力过大导致桩体倾斜，甚至断桩。在基坑上口和基坑壁的桩，由于不可避免的形成两侧土体高差过大，容易将桩挤偏挤断，必须采取措施进行预防。一方面，采取保险系数较大的基坑支护方法，降低基坑壁的水平位移；另一方面，可以在该部分管桩上口采用钢丝绳、钢筋等拉结，牵拉至后方不受基坑土方影响的位置上锚固，抵消部分土体侧压力。2.2.4静力压桩、振动法沉桩、射水沉桩⒈静力压桩 静力压桩机图片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。（1）静压管桩施工程序测量定桩位→压桩机就位调平→将管桩吊入压桩机夹持腔→夹持好管桩对准桩位调直底桩→静压沉桩到底桩露出地面2.5～3m时，吊入上节桩与底桩对齐，夹持上节桩，将底桩压到露出地面60～80cm→调整上节桩，与底桩对中→电焊焊接接头→再静压沉桩再接驳，直至需要深度，或达到一定的终压力值,必要时适当时行复压→将露出地面桩头截去，一般终压前，用送桩器将桩头送入地面以下。1）压桩机就位：压机桩机行至桩位处，使桩机夹持钳口中心（可挂中心线陀）与地面上的“样桩”基本对准，调平压桩机，再次校核无误，将长履（长船）落地受力。2）吊桩喂桩，喂桩使桩身竖直进入夹桩的钳口中，然后将桩徐徐下降。3）桩身对中调直：桩尖离地面10cm左右时，夹紧桩身，微调压桩机使桩尖对准桩位，压入土中0.5～1m暂停，两从桩的正交两侧面校正桩身垂直度，待垂直度偏差小于0.5%时，才正式开压。4）压桩：一般每次下压1.5～2m，然后松夹→上升→再夹→再压，如此反复进行，当一节压到离地面80～100cm时，可进行接桩，或放入送桩器压至设计标高，应记下每一次的桩入土深度和压力表读数。5）接头：电焊接桩要求同前（锤击法）。6）终止压桩：当压止设计持力层一定深度，压力表读数达到预定值时即可终止。（2）压管桩注意事项：1）  要注意桩身对中调直，第一节桩垂直度偏差应小于0.5%，成桩<1%。2）  要保证接桩的焊接质量，同前锤击法。 3） 压桩应连续进行，间歇时间宜短。4）压桩次序同前锤击法各条。（3）施工结束后，应做桩的承载力及桩体质量的检验。⒉振动法沉桩振动法沉桩是将桩和振锤连接在一起，振动桩锤产生的振动力通过桩身使土体振动，土体的内磨擦角小，强度降低而将桩沉入土中。振动法沉桩在砂土中效率最高。⒊射水沉桩射水沉桩是锤击沉桩的一种辅助方法，利用高压水流经过桩侧面或空心桩内部射水管冲击桩尖附近水层，便于锤击。边冲边打，当沉桩至最后1－2M时，停止冲水，用锤击至规定标高。注意：射水沉桩适用于砂土和碎石土。 2.2.4混凝土和钢筋混凝土灌注桩定义：混凝土和钢筋混凝灌注桩:直接在桩位上就地成孔,然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。特点:灌注桩能适应地层的变化,无需接桩,施工时无振动、无挤土、噪音小，宜于建筑物密集区使用，但操作要求严格，需一定养护期。⒈干作业成孔灌注桩适用于地下水位较低,在成孔深度内无地下水的土质,勿需护壁可直接取土成孔;适用于粘土、砂土及人工填土。成孔机械：螺旋钻机，洛阳铲。成孔后应清理孔口积土、孔内虚土（端承桩≤100mm，磨擦桩≤300mm）。钢筋笼应一次绑扎好，放入孔内后再次测量虚土厚度，混凝土应连续浇筑，每次浇筑高度≤1.5m。塌孔处理：宜钻至塌孔处以下1－2m，用低等级混凝土填至塌孔以上1m，待混凝土衩凝后继续钻至设施深度。⒉泥浆护壁成孔灌注桩（一）施工工艺流程 【检查内容】：成孔、护筒埋设、护壁泥浆与清孔、钢筋笼和砼的浇筑质量。（二）质量控制要点：⒈成孔要求：（1）机具就位平整垂直，护筒埋设牢固垂直，保证桩孔成孔垂直。（2）控制孔内水位高于地下水位1.3m左右，以防止塌孔。（3）发现轻微塌孔的现象，应及时调正泥浆的密度比重及孔内水头。泥浆的密度按土质情况不同而调，一般控制在1.1～1.5的范围内。成孔快慢与土质有关，应灵活掌握钻进的速度。（4）成孔时发现难于钻进或遇到硬土、石块等，应及时检查，以防桩孔出现严重的偏斜、位移。⒉护筒埋设：（1）护筒内径应大于钻头直径，用回转钻宜大于100mm；用冲击钻时宜大于200㎜。（2）护筒位置应埋设正确和稳定，护筒与坑壁之间应用粘土填实，护筒中心与桩位中心线偏差不得大于50mm。（3）护筒埋设深度，在粘性土中，不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上。（4）护筒口一般高出地面30～40Cm或地下水水位1.5m以上（含上层滞水）。⒊护壁泥浆与清孔：（1）孔壁土质较好不易塌孔时，可用空气吸泥机清孔。（2）用原土造浆的孔、清孔后泥浆比重应控制在1.1左右。（3）孔壁土质较差时，宜用泥浆循环清孔。清孔后的泥浆比重应控制在1.15～1.25,泥浆取样应选在距孔20～50cm处。（4）桩孔钻完，应用空气压缩机洗井，可将30mm左右石块排出。砼浇注前孔底沉渣允许厚度为100mm（按设计要求）。⒋钢筋笼制作、安放：（1）钢筋材质、规格尺寸、绑扎等应符合设计要求，笼内径应比导管连接处的外径大10cm以上。（2）分段制作钢筋笼，一般宜在8m以内，笼连接应用焊接，并应遵守《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002。（3）钢筋笼搬运时，应采用适当措施，防止扭转、弯曲。（4）为确保桩身砼保护层的厚度，一般在笼主筋外侧安设定位器（由宽50长400～500钢板焊成），同一截面4～6个，间距2～10m。（5）钢筋笼安放，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁，下到设计位置后，立即固定。（6）笼的制作偏差，安放位置偏差，主筋保护层偏差均应在规范允许范围内。⒌混凝土浇注： （1）钢筋定位后，须在4小时内浇捣砼以防塌孔。（2）砼配合比强度不低于设计要求，砼须有良好和易性，坍落度宜为16～22cm，水泥用量不宜少于360kg/m3，可掺用减水剂或加气剂，浇注后桩顶应高出设计标高0.5～0.6m然后将浮浆层消除0.3～0.4m留0.2待后凿除.（3）导管的第一节底管长度应≥4m,第一次浇注砼必须保证导管底端能埋入砼中0.8～1.3m,导管埋深宜为2～4m，最小埋深不小于1.5m,亦不大于6m。（4）浇注砼量不得小于灌注桩的计算体积，充盈系数1.1～1.15,每根桩不少于1组试块，砼强度必须符合设计要求。（5）砼浇注要一气呵成,间歇时间应控制在15分钟内,任何情况不得超过30分钟,并控制在4～6小时内浇完,上升速度不大于2m/h,浇注速度一般为30～35m3/h。（三）成桩质量检验⒈桩位偏差应符合下表的规定序号泥浆护壁钻孔桩径桩径允许差(mm)垂直度允许差(mm)桩位允许偏差(mm)1~3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩条形基础沿中心线方向和群桩基础的中间桩1D≤1000±50<1D/6且不大于100D/4且不大于1502D>1000±50100+0.01H150+0.01H注：1、负偏差指个别断面；2、H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离；3、D为设计桩径⒉桩身质量应进行检验。抽检数量不应少于总数的30%且不少于20根；⒊桩应进行承载力检验，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1%且不少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根。（四）质量要求（验收） ⒈钢筋笼质量应符合下表检验标准：项序检查项目允许偏差(mm)检查方法主控项目1主筋间距±10用钢尺量2长度±100用钢尺量一般项目1钢筋材质检验设计要求抽样送检2箍筋间距±20用钢尺量3直径±10用钢尺量⒉灌注桩质量应符合下表检验标准：项序项目允许偏差检查方法主控项目1桩位见第三节（本细则）开挖前量护筒，开挖后量桩中心2孔深+300mm重锤测或测钻杆、套管长、嵌岩桩应确保设计入岩深度3桩体质量按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范4砼强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 一般项目1垂直度见本细则第三节测套客或钻杆2桩径见本细则第三节井径仪或超声波检测3泥浆比重（粘土或砂性土中）1.15~1.20用比重计测4泥浆面标高（高于地下水位）0.5~1.0目测5沉渣厚度端承桩≤50mm磨擦桩≤150mm用沉渣仪或重锤测量6砼坍落度160~220mm坍落度仪7钢筋笼安装深度±100mm用钢尺量8砼充盈系数>1检查每根桩的实际灌注量 9桩顶标高+30mm，-50mm水准仪，需扣除顶部浮浆层及劣质桩体⒊套管成孔灌注柱打拔管灌注桩：利用锤击打桩法或振动打桩法，将带钢筋混凝土桩靴或带有活瓣式桩靴的钢套管沉入土中，然后灌注混凝土并拔管而成。沉管方法：（１）锤击灌注桩（适用于粘性土、淤泥质土、砂土人工填土）（２）振动灌注桩（适用于销密及中密的碎石土）（１）锤击灌注桩（沉套管）锤击灌注桩施工时，用桩架吊钢套管，对准预先设在桩位处的预制钢筋混凝土桩靴，套管与桩靴连接处垫以麻、草绳，以防止地下水渗入管内。然后缓缓放入套管，套入桩靴压进土中，套管上端扣上桩帽，查套管与桩锤是否在一垂线上，套管偏斜≤0.5％时，即可起锤沉套管。先低锤轻击，观察后无偏移才正常施打，直至符合设计要求的灌入度或沉入标高，检查管内有无泥浆或水进入，即可灌注混凝土。（１）锤击灌注桩（拔套管、灌注混凝土）套管内混凝土应灌满，然后开始拔管。拔管要均匀，第一次拔管高度控制在能容纳第二次所需的混凝土灌注量为限，拔管时应保持连续密锤低击，并控制拔管速度，一般土层≤1m/min，软弱土层及软硬土层交界处≤0.8m/min。当桩的中心距≤5d（或2m），应跳打；中间空出的桩须待临近桩混凝土达到设计强度的50％后，方可施打。活瓣桩尖1—桩管；2—锁轴；3—活瓣（２）振动灌注桩Ａ、施工打法Ｂ、单打法Ｃ、反插法Ｄ、复打法振动灌注桩施工方法：采用激振器或振动冲击捶沉管，施工时，先安装好桩机，将桩管下活瓣合起，对准桩位，徐徐放下套管，压入土中，勿使偏斜，即可开动激振器沉管。沉管时须严格控制最后两分钟的灌入度（设计值或经验值）。振动灌注桩的反插法反插法施工时，在套管内灌满混凝土后，振动再开始拔管，每次拔管高度0.5~1.0m，向下反插0.3~0.5m。如此反复进行并始终保持振动，直至套管全部拔出。反插法能增大桩的截面，提高桩身质量和承载力，宜在软土地基上应用振动灌注桩的复打与锤击灌注桩相同。 （３）套管成孔灌柱常遇问题及处理Ａ、断桩Ｂ、缩颈Ｃ、吊脚桩Ｄ、桩靴进水进泥Ａ、断桩原因：桩距过小，邻桩施打时土的挤压所产生的水平推力和隆起上拔力的影响；软硬土层间传递水平大不同，对桩产生剪应力，桩身混凝土终凝不久，强度低。避免断桩的措施：桩的中心距宜大于3.5倍桩径；减少打桩顺序及桩架行走路线对新打桩的影响；采用跳打法或控制时间法以减少对邻桩的影响。Ａ、断桩断桩的检查：用木锤敲击桩头侧面，同时用踏在桩头上，如桩已断（地下在2－3M内），会感到浮振。用动测法：由波形曲线和频波曲线图形判断桩的质量与完整程度。断桩的处理：断桩一经发现，应将断桩拔出，将孔清理干净后，略增大面积或加上铁箍联接，再重新灌注混凝土补做桩身。Ｂ、缩颈（瓶颈桩）部分桩径缩小，截面积不符合要求。原因：在含水量大的粘土中沉管时，土体受强烈扰动和挤压，产生很高的孔隙水压力，桩管拔出后，这种水压力便作用到新灌筑的混凝土桩土，使桩身发生颈缩现象拔管过快，混凝土量少，或和易性差，使混凝土出管时扩散差。措施：施工中应经常测定混凝土下情落况，发现问题及时纠正，一般可用复打法处理。Ｃ、吊脚桩吊脚桩即桩底部混凝土地隔空，或混凝土中混进泥砂而形成松软层。原因：桩靴强度不够，沉管时被破坏变形，水或泥砂进入桩管，或活瓣未及时打开。措施：桩管拔出，纠正桩靴或将砂回填桩孔后重新沉管。Ｄ、桩靴进水进泥原因：桩靴活瓣闭合不严、预制桩靴被打破或活瓣变形，常发生在地下水位高、饱合淤泥或粉砂土层中。措施：拔出桩管，清除泥砂，整修桩靴活瓣，用砂回填后重打。地下水位高时，可待桩管沉至地下水位时，先灌入0.5m厚的水泥砂浆作封底，再灌1m高混凝土增压，然后再继续沉管。⒋爆扩成孔灌注桩钻孔或爆扩法成孔，孔底放入炸药，再灌入适量混凝土后引爆，使孔底形成扩大头，再放置钢筋笼，浇筑混凝土。构造：d＝200－350mm；H＝3-6m≤10m；D＝2.5－3.5d。爆扩成孔灌注桩施工要点：（１） 炸药用量（２） 安放药包（３） 灌压爆混凝土（４） 引爆（5）灌筑桩身砼2.3地下连续墙施工2.3.1特点：刚度大，既挡土又挡水，施工时无振动，噪音低，适用任何土。但成本高，施工技术复杂，需专用设备，施工泥浆有一定污染性。2.3.2工艺流程：测定轴线→埋设导墙→成槽机就位↓ 成槽←设浆池制浆↓浇水下砼→安放钢筋→清孔←泥浆循环地下连续墙施工过程（见图2.22）2.4沉井基础2.4.1沉井：由刃脚、井筒、内隔墙等组成的圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构。2.4.2沉井施工：在地面上铺设砂垫，设置枕木制作第一节沉井，待其达到一定重量和强度后，抽去枕木，在井筒内边挖边下沉，然后加高沉井，分段浇筑，多次下沉设计标高，封底。 2.5墩基础2.5.1施工质量控制要点⒈成孔（1）开挖孔前，核查桩位定位放样准确，在桩位井圈上用红油漆涂红三角双向标定桩中，适当部位设置定位龙门桩。（2）必须保证桩孔进入硬土层达设计要求深度，孔底清理干净，加盖保护。（3）桩径偏差、垂直度偏差、桩位偏差，不应超过允许范围（详质量检验标准）。⒉护壁（1）井圈中心线与设计桩中心线偏差单排桩10mm，群桩20mm。（2）井圈顶面应比场地高出15～20㎝，并以1：2水泥砂浆抹顶2㎝，加强保护。（3）按设计图要求施工砼或砖护壁。护壁与孔壁间随砌随填实水泥砂浆，护壁砖与砖间的八角缝必须砂浆饱满。⒊钢筋笼制安（1）钢筋笼制作符合设计要求尺寸，制作偏差应在允许范围内（主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，笼直径±10mm，笼长±100mm）。（2）埋设钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶稳，缓缓下沉，避免碰撞孔壁，二段钢筋笼连接时应采用焊接，下到设计位置后，应立即固定。笼要对称绑扎砼保护层垫块，以保证要求的保护层厚度。埋笼宜在封底后进行。⒋浇注砼（1）浇注前，必须对孔深、孔径、孔壁、垂直度、孔底虚土（应清除）和积水深度（不应超过10㎝）进行复查、验收，不合格应及时处理，验收合格的，应立即封底和浇注桩身砼。（2）浇注桩身砼时，必须在井口设置下料斗，斗下挂串筒，串筒末端离孔底高度不宜大于2m。也可用导管输送砼。（3）砼应连续浇注，分层振实（采用插入式振捣器）分层高度一般约50～60㎝。最大不得超过1.5m。（4）浇注至桩顶时，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m，以保证在凿除浮浆后，桩顶质量符合设计要求。（5）砼塌落度，一般用8～10㎝，砼充盈系数不得小于1，无软土层，一般应为1.1左右。（6）对直径小、深度大的挖孔桩，宜采用吊导管浇注（因为串筒太长不行），砼中掺水泥用量的0.25%木钙减水剂，使砼塌落度增至13～18㎝。（7）桩孔内有水的情况时（即不能保持<10㎝积水），须采用水下浇注砼，应注意下列问题。A．砼配合比与导管法灌注水下砼相适应，具有足够的可塑性、粘性，易在导管中流动又不离折，坍落度一般为18～22，砼具有良好和易性。B．灌注首批砼时，导管埋入砼内的深度不小于1.0m。C．应连续浇注砼，严禁中途停工。应经常探测砼面上升高度，并适当提升，逐级拆卸导管，保持合理埋深，最大埋深不大于最下一端一节导管的长度（4.5～6.0m）。D．砼灌注的上升速度不得小于2米/小时。E．钢筋笼应有防止顶托上升的措施。F．桩顶标高应高出设计标高0.5m左右（按浮渣层实际情况确定）。2.5.2检验控制要点 ⒈桩每浇注50m3砼，必须有1组试件，小于50m3的桩，每根必须有1组试件。（GB50202-2002的强制性条文，但建议结合GBJ107砼强度检验评定标准的规定和实际情况同时研究）⒉施工结束后，应检查砼强度并应做桩体质量及承载力的检验。桩身质量检验：人工挖孔桩抽检数量不应少于总数的20%且不少于10根；桩在地下水位以上时不少于总数的10%且不少于10根，每个柱承台下不得少于一根（GB50202-2002的规定）承载力检验：检验桩数不少于总数的1%，且不少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根。⒊对砂、石子、钢材、水泥等原材料的质量、检验项目、批量和检验方法，应符合国家现行标准的规定。三、质量检验标准：项序检查项目允许偏差(mm)检查方法主控项目1桩位1~3根、单排桩垂直于中心线方向和群桩基边桩砼护壁50，钢护壁100挖前量护筒，挖后量桩中心条形基沿中心线和群桩基的中间桩砼护壁150，钢护壁2002孔深+300用锤测或测杆3桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范4砼强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范一般项目1垂直度砼护壁<0.5%钢护壁<1%吊垂球2桩径+50钢尺量，不包括内衬厚度3砼坍落度水下160~220干施工70~100坍落度仪4钢筋笼安装深度±100用钢尺量5砼充盈系数>1检查每根桩的实际灌注量6桩顶标高+30，-50水准仪，需扣除顶浮浆层及劣质桩体'