对最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册

'!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一篇!!!!!!!!!!!!!!!!桩基工程施工水文!!!!!!地质勘察技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第一篇桩基工程施工水文地质勘察技术·%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一章桩基工程岩土的工程性质第一节土的基本物理性质一、土的组成土是一种松散物质，由土颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）三部分组成，这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变化，三者相互间比例不同，反映出土的不同物理状态，如干燥、稍湿或很湿、密实、稍密或松散。这些指标是最基本的物理性质指标，对于评价土的物理力学和工程性质，进行土的工程分类具有重要意义。为了研究土的物理性质，就要掌握土的三个组成部分之间的比例关系。表示这三部分之间关系的指标，称为土的物理性质指标。土的三相物质是混合分布的，为研究阐述和计算方便，一般用三相图（图!"!）表示，把土的固体颗粒、水，空气各自划分开来。二、土的基本物理性质指标（!）质量密度单位体积土的质量，又称为土的质量密度，简称土的密度，用符号表示。!!%（#$!）!#"%式中&———土的总体称（’）；’———土的总质量（(）。土的密度由试验方法（一般采用环刀法）直接测定。土的密度随着土的矿 ·8·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"!土的三相组成示意图!—空气；#—水；$—土颗粒注：%———土的总质量（%&%’(%)）；%’———土的固体颗粒的质量；%)———土中水的质量；%*———土中气体的质量，%*!+；,———土的总体积（,&,’(,)(,*）；,’———土中固体颗粒的体积；,)———土中水所占的体积；,*———土中空气所占的体积；,-———土中空隙的体积（,-&,*(,)）。物成分、孔隙大小和水的含量而不同，天然状态下土的密度一般为!./0#.#12$%。（#）重力密度单位体积土所受的重力称为土的重力密度，简称土的重度，用符号!表示。!$!&（#$3%）"由4&%5，则有：!&"&式中4———土的总重力（67）；#5———重力加速度，取5&!+%2’；其他符号意义同前。土的重度由试验方法测定后计算求得。土的天然重度约为!/0##672 第一篇桩基工程施工水文地质勘察技术·0·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!。（"）相对密度土粒单位体积的质量与#$时蒸馏水的密度之比，称为土的相对密度或比重，用符号%表示。&#"!"’$!"%式中!———土的固体颗粒的质量（(）；&")&———土的固体颗粒的体积（!）；"!*———蒸馏水的密度，一般取!*’+(,!。土的相对密度由试验方法（用比重瓶法）测定。土的相对密度没有单位，其数值变化范围不大，砂土一般为-./01-./2；粉土与粘性土一般为-.341-.3/。（#）干密度土的单位体积内颗粒的质量，称为土的干密度，用符号表示。!%#"!!’$（&5#"）式中符号意义同前。土的干密度由试验方法测定后计算求得。土的干密度愈大，表示土愈密"实，一般土的干密度为+."1+.（6(,!）。（0）干重度土的单位体积内颗粒的重力称为土的干重度，用符号"表示。%’"""!’（()5#）$或"!’!!·*式中7———土的固体颗粒的重力（89）；&其他符号意义同前。"土的干重度由试验方法直接测定。一般土的干重度为+"1+689,!。（/）含水量土中水的质量与颗粒质量之比（用百分数表示），称为土的含水量，用符号 ·+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表示。"#!!"#$$%"$式中&———土中水的质量（(）；’其他符号意义同前。土的含水量由试验方法（烘干法）测定。土的含水量一般由)$%*+$%。（,）饱和密度土中孔隙完全被水充满时土的密度称为土的饱和密度，用符号表示。"-.("$/’(·!"1!$%&!’（&0"）1式中2———土中空隙的体积（&）；3其他符号意义同前。1土的饱和密度由计算求得。一般土的饱和密度为#45*)41(6&。（5）饱和重度土中孔隙完全被水充满时土的重度称为土的饱和重度，用符号#表示。-.(1#$%&!!$%&)（*+0"）式中符号意义同前。1土的饱和重度，由计算求得。一般土的饱和重度为#5*)1786&。（9）有效重度在地下水位以下，土体受到水的浮力作用时土的重度称为土的有效重度，又称浮重度，用符号#:表示。1#:!#$%&;##（*+0"）1式中#’———水的重度，近似取#的关系可按弹性理论得出，即："!"!!""88’式中———与土的泊松比’有关的系数，，亦可由表()*查得。""!()()’8表()*土的泊松比’与系数"参考值项次土的种类与状态’"(碎石土"#(*?"#8""#&*?"#&"8砂土"#8"?"#8*"#&"?"#$::粉土"#8*"#$:坚硬状态"#8*"#$:@粉质粘土可塑状态"#:""#%@软塑及流塑状态"#:*"#=8坚硬状态"#8*"#$:*粘土可塑状态"#:*"#=8软塑及流塑状态"#@8"#:& ·!,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#土的变形模量$（%&’(）!!!土的种类$%土的种类$%!砾石及卵石#)*)+!!密实的中密的碎石#)*,-!干的粉土!!#/%!,/)砂石+,*!+!湿的粉土!,/)-/%密实的中密的!饱和的粉土-/%)/%!粗砂、砾砂!坚硬塑性状态+./%0#/%!中砂+,/%0!/%!粉土!)-*!#!#*+干的细砂0#/%,)/%!粉质粘土湿的及饱和的细砂0!/%!0-*!#!#*+!-/%!干的粉砂,!/%!1/)!淤泥0湿的粉砂!泥炭,*+!1/)!+/%!饱和的粉砂!+/%-/%!处于流动状态的粘性土、粉土0三、抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、三轴试验、原位直剪、三轴试验，十字板剪切试验，野外标准贯入，动力触探，静力触探等试验方法进行测定。它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。（!）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：!!2"·"##3$式中!———土的抗剪强度（5’(）；4"———作用于剪切面土的法向应力（5’(）；———土的内摩擦角（6），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜#角；7———土的粘聚力（5’(），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土72%。砂土的内摩擦角一般随其粒度变细而逐渐降低、砾砂、粗砂、中砂的值#约为0,6*+%6；细砂、粉砂的值约为,.6*0#6；粘性土的抗剪强度指标变化范#围较大。粘性土内摩擦角的变化范围大致为%6*0%6；粘聚力7一般为!%*# 第一篇桩基工程施工水文地质勘察技术·!9·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""#$%，坚硬粘土则更高。（&）土的内摩擦角和粘聚力’的求法!同一土样切取不少于(个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度"与法向应力#的相关直线，直线交"值的截距即为土的粘聚力’，砂土的’)"，直线的倾斜角即为土的内摩擦角，见图!*&。!!+&+(土的力学性质指标参考数值表!*,粘性土力学性质指标的经验数据指标液性含水量液限塑性承载力压缩模量粘聚力内摩擦孔隙比指标!!/指数234’角!-土类./0101.$0#$%05$%0#$%06一般粘性土"+778!+""8!+"!789"&78(778&"!""8(7"(8!7!"87"!78&&新近代粘性土"+,8!+&"+&78!+&&(89:9"8(7:8!;;"8!("&8,+7!"8&",8!7淤泥或沿海("8!"!"87"淤泥内陆!8&+"1878!台!.06.;7$77+/0$.+!$;+0映秀湾（轨道式）（日本）（孔深!;%）二、凿岩机的工作面积（表!"9）表!"9每台凿岩机或钻臂的工作面积手持或支柱架凿岩机类型凿岩台车的钻臂腿凿岩机凿岩机轻型：!680每台凿岩机水平969+#!.+0$.+#重型：风动8!6#0，工作面积（%#）垂直#6#+!液压#0690三、凿岩机钻进率（表!".、表!"!）表!".凿岩台车上导轨式钻机生产率单位：%?%@A凿岩机型号规格实际钻进率指标瑞典>B&8#;CD风动8:!EF高频花岗岩0+!，石灰岩8+0瑞典>B&809/-D液压8.!EF调频花岗岩0+/#，石灰岩8+;表!"!凿岩机台"班钻进率单位：%?台班"岩石坚固系数!值"岩石坚固系数!值凿岩机型号"凿岩机型号"/6808068#8.68;8;68/8/6#0/6808068#8.68;8;68/8/6#0""手持凿岩机G90.!9:#7##8:架柱凿岩机08—.!!#.090#0""支腿凿岩机G,—#!!06;0.!9!#!#0导轨凿岩机GH.0#;69!8/6#0""支腿凿岩机G,—#9:0!/.!9!#!导轨凿岩机GH/0;06/0!06;0906.0 第二篇桩基工程施工工艺设计·$)!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!四、平洞出渣配套设备（表!"#）表!"#平洞出渣配套设备运输设备类别装岩设备运输机械牵引机械$%铲斗式装岩机（电动或风动）；$%矿车“(”形斗车，侧卸$%蓄电池式电机有轨&%带运输机的铲斗式装岩机（电动或风动）；矿车，底卸矿车；车；’%立爪式装载机（耙渣机，电动或风动）&%梭车；&%架线电机车；’%槽式列车’%内燃机车$%轮胎式铲斗装岩机（电动或风动）；$%装运机（风动），双向短距离自行；&%轮胎式立爪装载机（耙渣机，电动或风动）；&%轮胎式梭车（油动），双向自行；’%轮胎式或履带式装载机（油动，前卸、后卸或三’%自卸汽车（油动，刚性底盘或绞接式底盘），后无轨向卸）；卸、侧卸或底卸，单向行驶或双向行驶)%绳索式或液压式短臂挖掘机（自行或驮行，油动或电动）；!%轮胎式自行装岩运输车（油，后卸，双向行驶）五、自卸汽车和挖掘机、装载机容量配套（表!"*、表!"+）表!"*自卸汽车和挖掘机容量配套参考表运距（-,）装裁机斗容（,’）备注.$.’/’0%!’%!1!%0*1$0$0$%车辆载重单位2；0%*!!1**1$0$!&%洞内车速.$0-,34；$*1$0$01$!$!1&0’%洞外车速.&0-,54&$!&0&*’&0&*’&表!"+自卸汽车和装载机容量配套参考表运距（-,）挖掘机斗容（,’）备注.$.’/’$%!*1$0*1$0$0$%车辆载重单位2；&$0$&$&&%洞内车速.$0-,34；’$&1$!$!$!’%洞外车速.&0-,34)&0&0’&!’&’&’&#’&’&’& ·$./·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""六、平洞、斜井及竖井锚喷支护类型及设计参数（表!"#、表!"$%）表!"#隧洞及斜井的锚喷支护类型和设计参数围毛洞跨度&（’）岩类别&!!!(&!$%$%(&!$!$!(&!)%)%(&!)!$*+%,$%%’’厚喷射$%%,$!%’’厚钢$)%,$!%’’厚混凝土；筋网喷射混凝钢筋网喷射混!不支护!%’’厚喷射混凝土)*!%’’厚喷射混凝土，设置)*!,-*凝土，设置-*%土，设置)*%,)*!’%’长的锚杆，必,.*%’长的锚长的锚杆要时配置钢筋网杆$*$)%,$!%’’厚喷$*+%,$%%’’厚喷射射混凝土，必要时配$!%,)%%’’厚$)%,$!%’’厚钢混凝土；置钢筋网；钢筋网喷射混筋网喷射混凝"!%’’厚喷射混凝土)*!%’’厚喷射混凝)*+%,$)%’’厚喷射凝土，设置-*%土，设置)*!,-*土，设置$*!,)*%’混凝土，设置)*%,,.*%’长的锚!’长的锚杆长的锚杆-%’长的锚杆，必要杆时配置钢筋网$*$)%,$!%’’厚喷$*+%,$%%’’厚喷射射混凝土，必要时配$!%,)%%’’厚钢混凝土；置钢筋网；$%%,$!%’’厚钢筋筋网喷射混凝#)*!%’’厚喷射混凝)*+%,$%%’’厚喷射口喷射混凝土，设置土，设置-*%,.*土，设置$*!,)*%’混凝土，设置)*%,)*%,-*%’长的锚杆%’长的锚杆长的锚杆)*!’长的锚杆，必要时配置钢筋网$%%,$!%’’厚钢筋$!%,)%%’’厚钢筋+%,$%%’’厚喷射网喷射混凝土，设置网喷射混凝土，设置$混凝土，设置$*!,)*%,)*!’长的锚)*!,-*%’长的锚)*%’长的锚杆杆，必要时采用仰拱杆，必要时采用仰拱$!%,)%%’’厚钢筋$)%,$!%’’厚钢筋网喷射混凝土，设置网喷射混凝土，设置%)*%,-*%’长的锚$*!,)*%’长的锚杆，采用仰拱，必要杆，必要时采用仰拱时加设钢架注$*表中的支护类型和参数，是指隧洞和倾角小于-%度的斜井的永久支护，包括初期支护与后期支护；)*使用年限小于$%年及洞跨小于-*!’的隧洞和斜井，表中的支护参数，可根据工程具体情况，适当减小；-*复合衬砌的隧洞和斜井，初期支护采用表中的参数时，应根据工程的具体情况，予以减小；.*急倾斜岩层中的隧洞或斜井易失稳的一侧边墙和缓倾斜岩层中的隧洞或斜井顶部，应采用中第)种支护类型和参数，其他情况下，两种支护类型和参数均可采用；!*!、"类围岩中的隧洞和斜井，当边墙高度小于$%’时，边墙的锚杆和钢筋网可不予设置，边墙喷射混凝土厚度可取表中数据的下限值；#类围岩中的隧洞和斜井，当边墙高度小于$%’时，边墙的锚喷支护参数可适当减小。 第二篇桩基工程施工工艺设计·#2(·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#$竖井锚喷支护类型和设计参数竖井毛径%（&）围岩类别%’!!!%’(#$$&&厚喷射混凝土，必要时局部设置长#$$&&厚喷射混凝土，设置长+)$*+)!&!#)!*+)$&的锚杆的锚杆，或#!$&&厚喷射混凝土#$$*#!$&&厚喷射混凝土，设置长#)!*#$$*#!$&&厚钢筋网喷射混凝土，设置长"+)$&的锚杆+)$*+)!&的钻杆，必要时加设混凝土圈梁#!$*+$$&&厚钢筋网喷射混凝土，设置长#!$*+$$&&厚钢筋网喷射混凝土，设置长##)!*+)$&的锚杆，必要时加设混凝土圈梁+)$*,)$&的锚杆，必要时加设混凝土圈梁注#)井壁采用锚喷作初期支护时，支护设计参数可适当减少；+)#类围岩中井筒深度超过!$$&时，支护设计参数应予以增大。七、常用混凝土喷射机技术性能（表!"##）表!"##常用混凝土喷射机技术性能转盘式转子式双罐式指标单位-.—+/.+—,$01.—$./,$—(2/.—#冶建—3!生产能力&,452*!,*!2*!+*32*!2工作风压678$),*$)!$)#*$)3$)#+*$)2$)#*$)!$)#*$)3$)#*$)3耗风量&,9&:;!*#$#$!*<#$#$(*<骨料最大粒径&&+!,$#=,$,$+!输料管内径&&!$!$!$!$!$!$电机容量>?22,()!!)#!+)<最大水平输送距离&+$$+$$+$$+!$+!$+$$最大向上垂直输送距离&3$<$!$#$$#$$($自重>@3!$($$!#$<$$=$$##$$#+!$A(!$#2,$A<3<#$+3A(!2#!$$A#$$$#!$$A<$$#3$$A?）功率（长A宽A高，&&）+型号（>?）DE33—##、0DE33—##型矿井轴流通风机,)<+=$$=#*#,#=!#!*3#3(+)<<*+)3’00?2—’)02000-=00-=005/)’100’.04)526))524’=206)5/004))/517;>’00?2—’6.2600-=00-=00;@50—6、.、5型矿井轴流通风机A<—’B02=3.042000)004.03’0004)’6000’04’00’.00-’.60-)0005’C"6—22型轴流通风机2000504)6.2=0000431’0000’004=00’63.0..4’652)5=004.160002004)005006042502’’60046=5000604250九、风机连接管有效长度（表.D2)）表.D2)一台风机连接风管的有效长度参考表!!风管末端排风量98F风管直径风管有效距离（#）!风管末端排风量98F风管直径风管有效距离（#）!（#)"E）型风机（##）!（#)"E）型风机（##）铁风管软风管铁风管软风管!!.0026042002’041.!.00)004’00’.042=0’/=4)/0.25)06.04)00)204’00!’/=4)/05’5)02’004300=0045.0!!3.05.046.0.004)003.02.0041002’004=00!!.00’.04210’’04260!.002204.0=04.0’/=4)/0.’5)0.504)=06.04)00!6/.4./0525)06’04’.0’304210!!3.0=004.0030046003.03=046.05004).0!!.00’’04250’0042.0!.00’)0450210450’/=4)/0525)03.04.005004600!6/.4./05’5)03.04)006.04210!!3.0=0043.01.045003.01004..03.046.0十、风管末端到工作面的距离（表.D26）表.D26风管末端到工作面的距离通风方式风管末端到工作面的距离（#）压入式"（64.）#<吸出式"2/.#< 第二篇桩基工程施工工艺设计·&"A·####################################################通风方式风管末端到工作面的距离（!）压入管!（"#$）"%火雷管!&$’(混合式吸出管(电雷管!&$’$注表中%—巷道面积，!)；(—同时爆破的炸药量，*+。十一、灌浆泵技术性能（表$,&$）表$,&$灌浆用各种泵的技术性能与适用条件)00)$0)00$01型号-./././—)00./-./,)23,"0$010&$40（立式）类别双缸双作用三缸单作用双缸双作用三缸单作用双缸双作用双缸单作用最大排量（56!78）)00)$0、&$0)00、&)$400、)00$0&00最大压力（*+96:!)）"0)$、$0"0、10"0、10&$40皮带轮直径（!!）1004;0.型<$4;$.型<$=型<$"00所需功率&;*>)"马力)0马力"0马力)?)*>&0*>外形尺寸&1@0<;A0<&000&&00<;&0<1;0&0$0<140<;)0&0A$<&040<&0@0&0$"<4$4<1"$&1A$<;40"0*>@$*>@*>&"*>外形尺寸&@$0<@00<&&40&A"0!·#·$%式中5———圆形基础直径（3）；<其余符号意义同式。对于短形基础（)?5）可以按5@)值，在条形基础（5@)/<）和方形基础（5@) 第二篇桩基工程施工工艺设计·"A9·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"）的承载力之间以插入法求得。!适用条件#$地基土较密实；%$地基产生完全剪切整体滑动破坏，即载荷试验结果&’(曲线［图)’*（+）］上有明显的第二拐点的情况；,$若地基为松软土体，载荷试验结果&’(曲线上没有明显拐点，即地基/发生非整体剪切破坏的话，-·大沙基建议调整抗剪强度指标!、!为!.!!，0/!.!+1,2+3(02+3")，代入上述相应公式进行计算。（/）斯肯普顿（4-56&273）公式#计算公式图)’"8太沙基公式中的承载力系数$&"#!9!(":8$/%)(":8$/):"&$式中!———基底以下土体的黏聚力（-;+）；0$———基础埋深范围内土的天然重度（-<=6）；$、%、&———基础宽度、长度、埋置深度（6）。!适用条件#$饱和软土地基，内摩擦角"!8；%$基础埋深较浅，>!/$9?；@$矩形基础。 ·*6G·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!汉森（!"#$%#&’(’）公式!计算公式*!")+!#$!%!&!’!(!)!,*$*%*&*’*(*)*,+$+%+&+’+(+)++式中-.、-/、-"———地基承载力系数；在汉森公式中取-.)0"#$0"#%，-(123,#)%/)（-.4*）/50#，-")*’6（-.4*）+0"##；$"、$.、$/———相应于基础形状修正的修正系数；7"、7.、7/———相应于考虑埋深范围内土强度的深度修正系数；8"、8.、8/———相应于荷载倾斜的修正系数；9"、9.、9/———相应于地面倾斜的修正系数；:"、:.、:/———相应于基础底面倾斜的修正系数。汉森提出上述各系数的计算公式如表;41。表;41汉森（!"#$%#）承载力公式中的修正系数形状修正系数深度修正系数荷载倾斜修正系数地面倾斜修正系数基底倾斜修正系数$*#*4’*%+)*,-’+)’*4$4*$+,&+)*,<’1*()*4#3>*1’;3#+))*4$3>*1’;3<’2!2+#-=(2%*)*,0"#"&)*,+0"#"（*4$8#"）+’!)(*4!,/+/50)*)（*4<’20"##）))%?（@4+$0"#"）,*#.0"2*#2*!)（*4<’20"##）)%)*,<’1&!)*’<’)*4<’;!=!)%?（@4+$0"#"）!,!(!,/+/50).0"表中符号#———地基上的内摩擦角AB———基础的有效接触面积AB)(C·DC@=———平行于基底的荷载分量(C———基础的有效宽度(C)(4+%(@F———垂直于基底的荷载分量DC———基础的有效长度DC)D4+%D&———地面倾角E———基础的埋置深度’———基底倾角%(、%D———相对于基础面积中心而言的荷载偏心矩(———基础的宽度D———基础的长度/———地基土的黏聚力(适用条件A’倾斜荷载作用：汉森公式最主要的特点是适用于倾斜荷载作用，这是太沙基公式和斯凯普顿公式都无法解决的问题； 第二篇桩基工程施工工艺设计·*0/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"基础形状：基础宽度与长度的比值、矩形基础和条形基础的影响都已计入；#"基础埋深：汉森公式适用于基础埋深$%&（基础宽度）的情况，并考虑了基础埋深与基础宽度之比值的影响。’"工程应用依据上述公式计算的极限荷载除以一定的安全系数（(()*"+,’），即为地基的承载力值。目前尚未有一个公认的、统一的安全系数标准可供使用。一般根据工程实际经验，综合考虑建筑物的设计等级、抗剪强度指标的可靠程度、荷载性质等加以确定。四、地基承载力的确定地基承载力是地基同时满足强度和变形两个条件时，单位面积所能承受的最大荷载。在这种荷载作用下，地基能够保证基础的稳定，且基础的沉降也在容许范围内。地基承载力是地基基础设计中一个非常重要的指标，确定得是否合理，关系到建筑物的安全可靠性和经济合理性。《地基规范》明确指出：地基承载力应以其特征值为代表；地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算，并结合工程实践经验等方法综合确定。在此应重点加以说明的是，新修订的《地基规范》取消了以前旧规范推荐的承载力表。虽然承载力表是根据我国几十年的大量工程实践经验、各种原位测试和室内土工实验数据，通过统计分析得到的结果，并且承载力表在大多数地区可能基本适合或偏于保守（但也不排除个别地区可能不安全）；然而我国幅员广大，土质条件各异，承载力表很难概括全国的规律。尤其是随着设计水平的提高和对工程质量严格要求，变形控制已是地基设计的重要原则。如仍沿用承载力表，显然已不适应当前的要求。故新的《地基规范》取消了有关承载力表的条文和附录。要求各勘察和设计单位根据试验和地区经验确定地基承载力等设计参数。（一）原位试验确定地基承载力*"载荷试验确定地基承载力特征值-.( ·);;·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!目前普遍认为，采用载荷试验确定地基承载力是最为可靠的方法。它包括浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验。浅层平板载荷试验适用于确定浅部地基土层的承压板下应力主要影响范围内的承载力，而深层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。载荷试验的试验要点和承载力特征值的确定方法详见《地基规范》附录!“浅层平板载荷试验要点”和附录"“深层平板载荷试验要点”。#$其他原位试验确定%&’值用于确定地基承载力的其他原位测试方法有静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪力试验、旁压试验等。这些试验方法在我国已得到普遍采用，并积累了丰富的数据资料。所以在运用这些方法时，必须结合地区经验，即当地的对比资料。对于重要工程。复杂地基和缺乏工作经验的地区，多种测试方法应当互为补充，相互验证。同时还应注意，当地基基础设计等级为甲级和乙级时，应结合室内试验成果综合分析，以便更准确地确定地基承载力。（二）理论公式计算地基承载力承载力的理论计算公式很多，如前面所述的临塑荷载公式、临界荷载公式和极限荷载公式等。这些理论公式都具有各自的特点和适用范围。新的《地)基规范》参照(的荷载计算公式，提出：当偏心距+小于或等于,$,--倍基*础底面宽度时，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算：!&."!##/"$!%$/"&&式中%———由土的抗剪强度指标确定的地基丞载力特征值（’(&）；’01、02、03———承载力系数，按表456确定；1———基础底面宽度（7），大于87时按87考虑，对于砂土小于-7时按-7考虑；3———相应于基底下一倍短边宽度的深度范围内土的都聚力标准值（’(&）；-!———基底以下土的天然重度，地下水位以下取浮重度（’9:7）；!7———基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度（’9: 第二篇桩基工程施工工艺设计·-23·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!）。在此应注意，公式确定的地基承载力特征值，只能保证地基强度有足够的安全度，尚不能满足变形要求，故还应对地基进行变形验算。表#$%承载力系数&’、&(、&)!!!土的内摩擦角!（*+）&’&(&)土的内摩擦角!（*+）&’&(&)!!,,-.,,".-/00,.1-".//1.,/!!0,.,"-.-0"."00/,.2,".2#1./%!!/,.,1-.0%".%-01-.-,/."#1.3,!!1,.-,-."3".#-02-./,/.3"#./,!!2,.-/-.%%".3"",-.3,%.%3#.3%!!-,,.-2-.#"/.-#"00.1,1."%2.%%!!-0,.0"-.3//./0"/"./,#.0-3.00!!-/,.030.-#/.13"1/.0,2.0%3.3#!!-1,."10./"%.,,"2%.,,3.//-,.2,!!-2,./"0.#0%."-/,%.2,-,.2/--.#"!!0,,.%-".,1%.11注：!*—相应于基底下一倍短边宽度的深度范围内土的内摩擦角标准值。（三）按照建筑经验确定地基承载力确定地基承载力的另一途径为经验方法。依据条件相近的已有建筑物的实践经验，主要参考地质条件相同的邻近场地承载力数值。此法适用于荷载不大的中、小型工程。在运用这种方法时，应注意了解拟建场地有无新填土、地下沟洞、软弱夹层等不利情况。对于持力层，可在基坑开挖后，结合验槽进行现场鉴别，根据土的类别和状态，估计地基承载力。（四）岩石地基承载力的确定岩石地基承载力特征值，可按《地基规范》附录4（岩基载荷试验要点）用岩基载荷试验方法确定。对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，可根据室内饱和单轴抗压强度按下式计算：567"8·58*式中5———岩石地基承载力特征值（*96），岩石地基承载力特征值不需进行6修正；58*———岩石饱和单轴抗压强度标准值（*96）可按《地基规范》附录（:岩 ·’4"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!石单轴抗压强度试验要点）确定；———折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和!!组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取"#$；对较完整岩体可取"#%&"#$；对较破碎岩体可取"#’&"#%。注：’#上述折减系数值未考虑施工因素及建筑物使用后风化作用的继续；%#对于黏土质岩，在确保施工期及使用期不致遭水浸泡时，也可采用天然湿度的试样，不进行饱和处理。对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值，可根据地区经验取值，无地区经验时，可根据平板载荷试验确定。（五）地基承载力特征值的修正当基础宽度大于()或埋置深度大于"#$)时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值*，尚应按下式修正：+,!+-!+,.!"（/0(）.!"#（)"0"#$）式中!———修正后的地基承载力特征值；+!+,———地基承载力特征值；、———基础宽度和埋深的地基承载力修正系统，按基底下土类查表!#!"102；"———基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；/———基础底面宽度（)），当基宽小于()按()考虑，大于2)按2)考虑；")———基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；3———基础埋置深度（)），一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；如果采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。 第二篇桩基工程施工工艺设计·’2’·####################################################表!"#承载力修正系数土的类别!$!%淤泥和淤泥质土&’(&人工填土&’(&)或*+大于等于&(,-的黏性土含水比"./&(,&’(0红黏土含水比".!&(,&(’-’(1大面积压实系数大于&、2-、黏粒含量#3"’&4的粉土&’(-压实填土最大干密度大于0(’5678的级配砂石&0(&黏粒含量#3"’&4的粉土&(8’(-粉土黏粒含量#39’&4的粉土&(-0(&)及*+均小于&(,-的黏性土&(8’(#粉砂、细砂（不包括很湿与饱和时的稍密状态）0(&8(&中砂、粗砂、砾砂和碎石土8(&1(1注：’(强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值，其他状态下的岩石不修正；0(地基承载力特征值按《地基规范》附录:（深层平板载荷试验要点）深层平板载荷试验确定时!%取&。五、地自承载力的检算任何建筑物在施工完成后，其荷载应在该建筑物的地基承载力范围之内，才能保证建筑物的安全和稳定。常规做法是对基底压力进行检算，并应符合下列要求：（一）轴心荷载作用时;!!<式中;———相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；!<———修正后的地基承载力特征值。（二）偏心荷载作用时除符合式要求外，尚应符合下式要求：;7<=!’(0!<式中;7<=———相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值。（三）地基受力层范围内有软弱下卧层时;>?;3>!!<> ·58-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中!———相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加压力值；"!#"———软弱下卧层顶面处土的自重压力值；!$"———软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值。对于条形和矩形基础，式中的!值可按本章第二节的公式计算。"（四）主裙楼一体的结构其主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当超载宽度大于基础宽度两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值。例题某建筑物基础宽度%&’()*，埋深+&’*。承受上部结构荷载,&-.//01，2&./01·*。其地基土层的分布如图3455所示。现在粉质黏土层中取原状土样进行三轴剪切试验，测得抗剪强度参数的试验数据如表343所示。试确定粉质黏土层的地基承载力。表343粉质黏土测试数据样本数平均值测试项目数据6!黏聚力5-(’-5/(8.5-(5’95-(59（#07$）55(./5’(/.5-(93内摩擦角-9(55-)(/8-)(3)9-9(-.)"（:）-3(8.-9(3’-9(/)图3455例题 第二篇桩基工程施工工艺设计·04,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#%&【解】由偏心距!"""&(&’%)*+&(&,,-"&(&,,.,(/"&(00)*$’%&&得知：可以采用《地基规范》推荐的理论公式计算地基承载力。（0）计算粉质黏土层的抗剪强度参数1、的标准值!依据公式可知标准差"’’"##2"#0’(,’’30&(4%’30’(0,’300(%&’30,(&%’30’()5’2).0’(0)’#"0!!""!"20!)20%4&(,,/2%%5(046""&(54,!/’’’’’’’’)(003’/(&43’/(5/3’5(4%3’)(5,3’)(&/2).’)(’%/!"$!)2060/&(’542606/(6&5"&(4%5!)20!!&(54,变异系数：!!"""&(&)/’#!0’(0)!&&(4%5%&"""&(&,5/#&’)(’%/0(5&66()5%统计修正系数：’!"02[3"’]!!!"0(5&66()5%"02[3’].&(&)/’"&(46)!))0(5&66()5%’&"02[3"’]!&!"0(5&66()5%"02[3’].&(&,5/"&(4)4!))标准值!$"’!·#!"&(46).0’(0)"00(/&789&$"’&·#&"&(4)4.’)(’%/"’/(65:（’）理论公式计算地基承载力特征值据公式得：%9"&’(’3&)(*)3&1·17 ·/1&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!其中!"·!#·!$为承载力系数，依据!!"#$%&’(查表’)&得：#$%&’)#&!""*%+,.（/%/*)*%+）"/%*##-)#&#$%&’)#&!#"0%+’,.（&%0’)0%+’）"&%#0+#-)#&#$%&’)#&!$"-%&$,.（-%1*)-%&$）"-%’+/#-)#&00又已知2"/1!345，25"/-!345，6"0%$5，7"0%*5故%8"/%*#./1.0%$,&%#0+./-.0%*,-%’+/.//%$*"0&1%#!98第二节地基的稳定性计算方法一般建筑物在满足地基承载力的条件下，不需要进行地基稳定性计算。但若遇到下列情况，则应进行地基稳定性检算。/%经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构；#%建造在斜坡或坡顶上的建筑物。《地基规范》建议，地基的稳定性检算可采用圆弧滑动面法。也就是将地基滑裂面简化成圆弧面（图’)/#），验算地基土体沿深层滑裂面滑动的稳定性。地基的圆弧滑动法与边坡圆弧滑动法“基坑工程的设计与计算”相似，一般采用条分法。图’)/#表示建筑物宽度6，埋深:，作用在基底上的垂直总荷载和水平总荷载分别为;和;。按圆弧滑动法，设地基土体围绕圆心为<=>，半径为?通过基础边点@的圆弧滑动。将圆弧内的土体条分，不考虑条块间的作用力，则沿此滑动圆弧发生滑动的安全系数为：抗滑力矩!’’（!")")*)ABC#)D8E$),!$)+)）&"""滑动力矩!(（,-)"."）/*,,E/<式中"F———圆弧滑裂面上各条块土的内摩擦角（(）；G=、G<———分别为垂直荷载;<、水平荷载;=对圆心的力臂（5）；其他符 第二篇桩基工程施工工艺设计·#.+·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$地基圆弧滑动分析法号如图!"#$所示。同样地，式的安全系数仅表示某一圆弧的抗滑动安全度。必须找出最危险的滑动圆弧的位置，相应的安全系数才是地基的稳定安全系数。目前这种求最小安全系数的大量繁琐计算工作，大都编成程序，由计算机完成。同土坡稳定验算“基坑工程的设计与计算”一样，地基的最小安全系数也应视工程的重要性而定。《地基规范》建议%&’(!#)$。对于修建在土坡上的建筑物，《地基规范》也做了如下规定：#)位于稳定土坡坡顶上的建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于*&时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离（图!"#*）应符合下式要求，但不得小于$)+&：图!"#*基础底面外边缘线至坡顶的水平距离示意条形基础#!!*)+"",-(!矩形基础 ·/.-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#!!!"#"$%&’!式中!———基础底面外边缘线至坡顶的水平距离（(）；"———垂直于坡顶边缘线的基础底面边长（(）；#———基础埋置深度（(）；———边坡坡角（)）。!!"当基础底面外边缘线至坡顶的水平距离不满足式的要求时，可根据基底平均压力按公式确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。*"当边坡坡角大于+#)、坡高大于,(时，尚应按式验算坡体稳定性。 第二篇桩基工程施工工艺设计·*)(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第八章桩基工程复合地基承载力与沉降计算浅基础的各种承载力公式可以说源于塑性力学!"#$%&’解，而摩擦桩的承载力是由桩侧摩阻力和端承力两部分组成的。浅基础和桩基础的承载力计算已有较多的工程积累和理论研究成果，虽然还有不少问题值得进一步研究，应该说还是较为成熟。现有桩体复合地基承载力计算公式认为复合地基承载力是由地基承载力和桩体的承载力两部分组成的。如何合理估计两者对复合地基承载力的贡献是桩体复合地基计算的关键。复合地基在荷载作用下破坏时，一般情况下桩体和桩间土两者不可能同时到达极限状态，或者说两者同时达到极限状态概率很小。通常认为复合地基中桩体先发生破坏，但也有例外。若复合地基中桩体先产生破坏，则复合地基破坏时桩间土承载力发挥度达到多少是需要估计的。若桩间土产生破坏，复合地基破坏时桩体承载力发挥度多少也只能估计。另外复合地基中的桩间土的极限荷载与天然地基是不同的。同样，复合地基中的桩体所能承担的极限荷载与一般桩基也是不同的。因此桩体复合地基承载力计算比较复杂。桩体复合地基中，散体材料桩、柔性桩和刚性桩荷载传递机理是不同的。桩体复合地基上基础刚度大小、是否铺设垫层、垫层厚度等都对复合地基受力性状有较大影响，在桩体复合地基承载力计算中都要考虑这些因素的影响。复合地基工程实践积累较少，而且复合地基技术正在发展，不少新的复合地基形式得到应用，应该说复合地基承载力计算理论还很不成熟，需要加强研究、发展、提高。与桩体复合地基相比较，加筋土地基的工程积累更少，人们对加筋土地基荷载的传递路线、加筋体与地基土体的共同作用性状知之更少，因此加筋土地基承载力计算理论更不成熟。本章只能作简略介绍。复合地基的沉降量通常认为由加固区的压缩量和加固区下卧层土层的压缩量两部分组成。复合地基沉降量计算精度很大程度取决于地基中附加应力 ·%54·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!计算精度，特别是加固区下卧层土体中的附加应力的计算。在深厚软土地基上应用复合地基技术能否成功关键在于合理控制复合地基沉降。复合地基沉降计算理论与承载力计算理论一样还很不成熟，需要加强研究、发展、提高。第一节桩体复合地基承载力计算一、桩体复合地基承载力计算模式柱体复合地基承载力计算思路是先分别确定桩体的承载力和桩间土承载力，再根据一定的原则叠加这两部分承载力得到复合地基的承载力。桩体复合地基的极限承载力!普遍表达式可用下式表示："#!""$#%!%$!!"&#’!（’%($）!)#式中：!———单桩极限承载力（*+,）；!#!)#———天然地基极限承载力（*+,）；-%———反映复合地基中桩体实际极限承载力与单桩极限承载力不同的修正系数，一般大于%./；-’———反映复合地基中桩间土实际极限承载力与天然地基极限承载力不同的修正系数，其值视具体工程情况确定，可能大于%./，也可能小于%./；!%———复合地基破坏时，桩体发挥其极限强度的比例，可称为桩体极限强度发挥度，若柱体先达到极限强度，引起复合地基破坏，则!%$%./；若桩间土比柱体先达到极限强度，则!%0%./；!’———复合地基破坏时，桩间土发挥其极限强度的比例，可称为桩间土极限强度发挥度，一般情况下，复合地基中往往柱体先达到极限强度，!通常在/.12%./之间；’3———复合地基置换率。 第二篇桩基工程施工工艺设计·"//·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中系数!主要反映复合地基中柱体实际极限承载力与自由单桩荷载"试验测得的桩体极限承载力的区别。复合地基中桩体实际极限承载力一般比由单桩荷载试验得到的更大。其机理是作用在桩间土上的荷载和作用在邻桩土的荷载两者对桩间土的作用造成了桩间土对桩体的侧压力增加，使桩体极限承载力提高。对散体材料桩，其影响效果更大。式中系数!主要反映复合#地基中桩间土实际极限承载力与天然地基极限承载力的区别。!的影响因#素很多，如：桩的设置过程中对桩间土结构的扰动；成桩过程中对桩间土的挤密作用；桩体对桩间土的侧限作用；某些桩体材料，如生石灰、水泥粉与桩间土的物理、化学作用；还有桩间土在荷载作用下固结引起土的抗剪强度的提高等。上述影响因素中除对土结构扰动将使土的强度降低为不利因素外，其他影响因素均能不同程度地提高桩间土强度，提高地基土的极限承载力。总之系数!"和!#与工程地质情况、桩体设置方法、桩体材料等因素有关。遗憾的是目前还不能分门别类给出其参考数值。但是近年已有不少研究论文和工程实录报导这方面的成果，较多的理论研究和工程实践积累将可能给出定量的参考意见。若能有效地确定复合地基中桩体和桩间土的实际极限承载力，而且破坏模式是桩体先破坏引起复合地基全面破坏，则承载力计算式可以改写为!$%&"!’%(!（")"）!*%式中：’———桩体实际极限承载力队（+,-）；’%’*%———桩间土实际极限承载力（+,-）；.———复合地基置换率；!———桩体破坏时桩间土极限强度发挥度。复合地基的容许承载力’计算式为$$!$%!$$&#式中：!———安全系数。采用承载力特征值表示，类似式的复合地基承载力特征值$*’，+可用下式表示： ·.33·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#%!!"，#$"&!（’("）!!#$%式中：!———桩间土承载力特征值（#)%）；!#*———复合地基置换率；+%———桩体竖向承载力特征值（#,）；.-"———桩体横截面积（*）；———桩间上承载力发挥度。!复合地基的极限承载力也可采用稳定分析法计算。稳定分析方法很多，一般可采用圆弧分析法计算。如图/(’所示，在圆弧分析法中，假设地基土的滑动面呈圆弧形。在圆弧滑动面上，总剪切力记为0，总抗剪切力记为1，则沿该圆弧滑动面发生滑动破坏的安全系数2为：’&$(图/(’圆弧分析法取不同的圆弧滑动面，可得到不同的安全系数值，通过试算可以找到最危险的圆弧滑动面，并可确定最小的安全系数值。通过圆弧分析法即可根据要求的安全系数计算地基承载力，也可按确定的荷载计算地基在该荷载作用下的安全系数。在圆弧分析法计算中，假设的圆弧滑动面往往经过加固区和未加固区。地基土的强度应分区计算。加固区和未加固区土体应采用不同的强度指标。未加固区采用天然地基土体强度指标。加固区土体强度指标要采用复合土体 第二篇桩基工程施工工艺设计·(1#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!综合强度指标，也可分别采用柱体和桩间土的强度指标计算。复合地基加固区复合土体的抗剪强度!。可用下式表示：!!!"（#$"）!#%"!$("（#$"）［!%（"#$!%##%）!&’$)*+%#］(%"（"$$!%#$%）!&’$)*+%$式中：!———桩间土抗剪强度；’!,———桩体抗剪强度；"———复合地基置换率；-———桩间土粘聚力；,!———复合地基上作用的荷载；"’———应力降低系数，"’"#［.#%（+$#）/］；",———应力集中系数，","+［.#%（+$#）/］；+———桩土应力比；#’，#,———分别为桩间土体和桩体的重度；，———分别为桩间土体和桩体的内摩擦角；$’$,%———滑弧在地基某深度处剪切面与水平面的夹角，如图0$#所示；%———分析中所取单元弧段的深度。若中$’"1，则式可改写为：(!!"（#$"）!%"（$"$$!%#$%）!&’$)*+%复合土体综合强度指标可采用面积比法计算。复合土体粘聚力!和内!摩擦角表达式可用下述两式表示：$!!!"!（##$"）%"!$式中：!和!———分别为桩间土和桩体的内聚力。’,)*+%!")*+%（##$"）%")*+%$为了计算复合地基承载力，需要确定桩体极限承载力和地基土体极限承载力。桩体极限承载力和桩间土极限承载力除了通过原位试验测定外，各国学者提出一些计算方法。在下面几节中将分别介绍柱体极限承载力和桩间土 ·#/#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!极限承载力的计算方法。二、柱体极限承载力计算桩体复合地基中桩体可分为二类，粘结材料桩和散体材料桩。二类桩的荷载传递机理是不一样的。粘结材料桩的承载力大小取决于往侧摩阻力和桩底端承力，而散体材料桩的承载力大小主要取决于桩侧土所能提供的侧限力大小，下面分别加以介绍。!"粘结材料桩极限承载力计算目前工程上对粘结材料桩（柔性桩和刚性桩）根据下述两种情况计算确定桩的承载力：（!）根据桩身材料强度计算承载力；（#）根据桩侧摩擦力和桩端端阻力计算承载力。二者中取较小值为桩的承载力。根据桩身材料强度计算单桩极限承载力：$$%&’式中：’———桩体极限抗压强度。根据桩侧摩擦力和桩端端阻力计算单桩极限承载力的表达式为：!!"&［!"#($%)&!’］*&!式中：%———桩周土的极限摩擦力；+(———桩身周边长度；,%———按土层划分的各段桩长；-———桩端土极限承载力；.$———桩身横断面积。粘结材料桩可分为两类：柔性桩和刚性桩。对柔性桩，根据桩侧摩阻力和桩底端阻力计算单桩极限承载力时采用式计算有时是偏不安全的。当桩长大于柔性桩的有效桩长时采用式计算时，!(%应取有效桩长部分，而且端承力应不计。不少规程、规范采用式计算，没有重视有效桩长问题，减少了安全储备。对刚性桩，一般可采用式计算桩体极限承载力。 第二篇桩基工程施工工艺设计·!?D·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"散体材料桩极限承载力计算（#）一般表达式与柔性桩、刚性桩等粘结材料桩不同，散体材料桩是依靠周围土体的侧限阻力保持其形状并承受荷载的。散体材料桩的承载力除与桩身材料的性质及其紧密程度有关外，主要取决于桩周土体的侧限能力。在荷载作用下，散体材料桩的存在将使桩周土体从原来主要是垂直向受力的状态改变为主要是水平向受力的状态，桩周土可能发挥的对桩体的侧限能力对散体材料桩复合地基的承载能力起关键作用。各国学者结合具体工程已提出了许多承载力计算方法，特别是对碎石柱极限承载力研究更多。除了通过载荷试验和经验的计算图表确定单桩承载力外，还可以通过计算桩间土侧向极限应力来计算单桩极限承载力。计算单桩承载力的一般表达式可用下式表示：$$%&!’()*式中：!———桩侧土能提供的侧向极限应力；’()*———桩体材料的被动土压力系数。散体材料桩桩侧土所能提供的侧向极限应力!计算方法主要有+’,(-.’(（/012）计算式，圆筒形孔扩张理论计算式，34-56"7（"/018）计算式，6(59:.和3;<9:’（./01=）计算式和被动土压力法等，下面分别加以介绍。（!）+’,(-（./012）计算式+’,(-（./012）计算式是为计算碎石柱承载力提出的，其原理及计算式也适用于一般散体材料桩情况。+’,(-.认为，在荷载作用下，桩体产生鼓胀变形。桩体的鼓胀变形使桩周土进入被动极限平衡状态，桩周土极限平衡区如图2>!所示。在计算中，+’,(-.作了下述几条假设："土体极限平衡区位于桩顶附近，滑动面呈漏斗形，桩体鼓胀破坏段长度等于!’?<,-#*对其中’?为桩体半径，#*&=8@A$*B!，$*为松散材料桩桩体材料的内摩擦角；%荷载作用下桩周土与桩体间摩擦力&C&?，极限平衡土体中"环向应力!’&?；(计算中不计地基土和桩体的自重。 ·#=8·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%&’(（)*+,!）计算图式在上述假设的基础上，作用在图!"#-）中阴影部分土体上力的多边形如图!"#.）所示。图中/、/和/分别表示阴影部分所示的平衡土体的桩周界012面、滑动面和地表面的面积。根据力的平衡，可得到在极限荷载作用下，桩周土上的极限应力!为%’#!"6&("7!%’3(!)4)(4*))5(#"6&("式中：!———桩间土不排水抗剪强度；""———滑动面与水平面夹角；!)———桩周土表面荷载，如图!"#所示；"7———"7389:4#7;#；———桩体材料内摩擦角。#7根据桩体极限平面可得到桩体极限承载力为##!"6&("7#77/3!%’6&("73(!)4)(4*)6&("7)5(#"6&("滑动面与水平面的夹角"要按下式用试算法求出：!)6&("6&("76&("76&("73"""#<’6&(#"6&(#")5(#"当!)3=时，式可改写为#<’6&("7#77/33(4*)6&("7)5(#"6&(" 第二篇桩基工程施工工艺设计·’/:·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!夹角!要按下式用试算法求得&’!"#!$%!"#!（!"#!(&）’设桩体材料内摩擦角"$%)*（+碎石内摩擦角常取为)*+），则!$%,-+。由式试算得!$%,&+，代入可得$$.%’/0*12。这就是计算碎石桩承载力的34"2#5理论简化计算式。（)）圆筒形孔扩张理论计算式在荷载作用下，散体材料桩桩体材料发生鼓胀变形，对桩周土体产生挤压作用。该法将桩周土体的受力过程视为圆筒形孔扩张课题，采用67589圆孔扩张理论求解。图*()为圆孔扩张理论计算模式。土体在圆孔扩张力作用下，圆孔周围土体从弹性变形状态逐步进入塑性变形状态。随着荷载增大，塑性区不断发展。极限状态时，塑性区半径为4，圆孔半径由4扩大到4，圆孔2/2扩张压力为$。此时，散体材料桩的极限承载力为2$%$!"#’"$$.2(-:+;)’式中：$———桩周土体对桩体的约束力，即为圆孔扩张压力极限值；2———桩体材料内摩擦角。"$图*()圆孔扩张理论计算模式根据67589圆孔扩张理论，孔内压力极限值求解方法可得（龚晓南，&<<<）：对的情况"%/$2%1（2=#!4;&） ·/&<·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""式中：!———土体不排水抗剪强度；"!#———土体的刚度指标；"!#$#"%———土体剪切模量。将式代入，可得桩间土时散体材料桩极限承载力为!$&’$#（)*!+,）-.*/!’’("#(012+)/对的情况，圆孔扩张压力极限值表达式为（龚晓南，,333）!!&78*!’"$（4+!56-!）（,+78*!）［!##795!］,+78*!:!56-!式中：4———土体中初始应力；!##———修正刚度指标。修正刚度指标!表达式为##!（#,+"）!##$,+!#795!·"式中：!———刚度指标；#"———塑性区平均体积应变。刚度指标!表达式为#%!$$"（/,+&）（#+’-.*!）$(式中：;———土体抗剪强度，;$!+4-.*；!%———土体剪切模量；4———土体中初始应力；&———泊松比。将式代入可得桩周土强度指标!和，初始应力为4时散体材料桩极限!承载力表示式：78*!’$｛（4+#56-!）（,+78*!）［!795!］,+78*!:#56-!｝-.*/(012+!’)’(##/ 第二篇桩基工程施工工艺设计·4>-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""式中：———桩体材料内摩擦角；!!!""———修正刚度指标。（#）$%&’()*（)+,-.）计算式$%&（’+,-.）采用计算挡土墙上被动土压力的方法计算作用在桩体上的侧限压力，于是可得到桩的承载力计算式为!0（134"!1）67&4!!!/!2"2%5!2(#.83)4式中："———桩间土上竖向荷载；2%———桩体材料内摩擦角；!!1!2———桩间土的被动土压力系数；95———桩间土不排水抗剪强度。（.）(5’:;2和$<6:;"（2+,-#）计算式(5’:;2和$<6:;"（2+,-#）用极限平衡理论分析，建议按下式计算单桩的极限承载力。!0（!=353#"）67&4!!!/>>5(#.83)4式中：!>=，5>———分别为初始径向有效应力和超孔隙水压力。从原型观测料分析认为!>=35>0495，故式可改写为!0?967&4!!!/5(#.83)4式中：9———桩间土不排水抗剪强度；5———桩体材料内摩擦角。!!对碎石桩，一般中!!0@A8，则式可进一步简化为!!/04.)4"5B"%C（2+,-,）推荐用上式计算碎石桩极限承载力。（?）被动土压力法通过计算桩周土的被动土压力计算桩周士对散体材料桩的侧限力。柱体承载力表达式为!!/0［（##3D）1!234"$!1!2］1! ·,+*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中：!———土的重度；!———桩的鼓胀深度；"———桩间土上荷载；#$———土的不排水抗剪强度；%&’———桩周土的被动土压力系数；%&———桩体材料被动土压力系数。除上述计算式外，国内外学者还提出其他一些计算公式和经验曲线供设计参考，这里不再一一介绍。面对这么多计算公式，读者会问，哪个计算式比较符合工程实际。南京水利科学研究院应用上述计算方法分析了十几个碎石桩复合地基加固工程的测试成果后认为，上述散体材料桩极限承载力公式中很难说哪个公式计算精度更高一些。有条件应通过荷载试验确定碎石桩复合地基承载力，或采用几个方法进行计算用于综合分析。三、桩间土极限承载力计算()桩间土极限承载力影响因素根据天然地基载荷板试验结果，或根据其他室内土工试验资料可以确定天然地基极限承载力。复合地基中桩间土极限承载力与天然地基极限承载力密切相关，但两者并不完全相同。在地基中设置竖向增强体，使桩间土极限承载力不同于天然地基承载力。两者的差别随地基土的工程特性、竖向增强体的性质、增强体设置方法不同而不同。有的情况下两者区别很小，或者虽有一定区别，但桩间土极限承载力比天然地基极限承载力大，而且又较难计算时，工程实际中常用天然地基极限承载力值作为桩间土极限承载力。使桩间土极限承载力有别于天然地基极限承载力的主要影响因素有下列几个方面：在桩的设置过程中对桩间土的挤密作用，采用振动挤密成桩法影响更为明显；在软粘土地基设置桩体过程中，由于振动、挤压、扰动等原因，使桩间土中出现超孔隙水压力，土体强度有所降低，但复合地基施工完后，一方面随着时间发展原地基土的结构强度逐渐恢复，另一方面地基中超孔隙水压力消散，桩间土中有效应力增大，抗剪强度提高。这两部分的综合作用使桩间土 第二篇桩基工程施工工艺设计·!0;·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!承载力往往大于天然地基承载力。桩体材料性质有时对桩间土强度也有影响。例如石灰桩的设置，由于石灰的吸水、放热，以及石灰与周围上体的离子交换等物理化学作用，使桩间土承载力比原天然地基承载力有较大的提高。又如碎石柱和砂桩等具有良好透水性的柱体的设置，有利于桩间土排水固结，桩间土抗剪强度提高，使桩间土承载力得到提高。以上影响因素大多是使桩间土极限承载力高于天然地基极限承载力。!"桩间土极限承载力计算方法通常复合地基桩间土极限承载力取相应的天然地基极限承载力值，有时要考虑柱体设置造成的影响。天然地基极限承载力除了直接通过荷载试验，以及根据土工试验资料查阅有关规范确定外，常采用#$%&’()*极限承载力公式进行计算。#$%&’()*极限承载力公式为&(!+,-"#$%(./0"!)(./0"!)/!(’’式中：1———基础埋深；23———不排水抗剪强度；45———承载力系数，当!-0时，45-6".7；8———基础宽度；9———基础长度。桩体设置引起桩间土承载力的提高可以根据不同情况分别加以考虑。桩体设置引起桩间土极限承载力提高也可通过原位测试来测定。当桩体设置完成后，可采用原位十字板试验或静力触探试验等原位测试手段来评价桩间极限承载力的提高程度。四、复合地基加固区下卧层承载力验算当复合地基加固区下卧层为软弱土层时，按复合地基加固区容许承载力计算基础的底面尺寸后，尚需要对复合地基下卧层承载力进行验算。要求作用在下卧层顶面处附加应力’0和自重应力":之和’不超过下卧层土的容许 ·1’$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""承载力［!］，即"#"$%!&!［!］第二节加筋土地基承载力计算一、加筋土地基破坏模式张道宽（’((’）在)*+&,-.（/’(01）、!2-（.’(03）、42-5.（&’(01）等人的研究成果的基础上，利用数值分析、室内模型试验和基于土力学经典理论，对土工织物加固软土地基问题开展了较系统的研究。他认为加筋垫层路堤的破坏形式可分为沿弧破坏、加筋体崩断、承载破坏和薄层挤出等四种类型。具体工程的主控破坏类型与材料性质、受力情况及边界条件有关，但不是一成不变的，在一定条件下，有从一种形式向另一种形式过渡转化的可能，这是由土体和土工织物加筋体强度发挥的相互关系决定的。图067荷兰试验堤破坏情况稳定分析计算简图,）破坏情况；8）计算简图42-5.（&’(01）介绍荷兰一处公路试验堤的破坏如图067,）所示，属滑弧破坏形式。这种破坏的特点是填土、地基和土工织物三者共同作用，它们在滑弧面上产生的抗滑力矩可以相叠加，其生成条件是土工织物的抗拉刚度低、延伸率较大。对这种情况，可采用圆弧滑动稳定分析法进行分析，其计算简图如图0678）所示。在分析中假定滑动面上各点，包括填土、地基土和土工织物，同时达到强度峰值，并且认为土工织物加筋体的存在基本上不改变滑弧位置，加 第二篇桩基工程施工工艺设计·(%%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!筋体拉力方向与沿弧相切。详细分析方法这里不作介绍。!"##$（#%&’(）报道的美国旧金山一段桥头路堤的破坏情况如图’)*所示，属加筋体崩断。这类破坏的特点是与路堤底面弓形沉陷曲线的扩张程度有关，其生成条件是加筋体的刚度大、延伸率小而强度又不太高的情况。图’)*美国一桥头路堤破坏情况图’)+黄埔港试验堤我国黄埔港试验堤的断面如图’)+所示。填筑中曾因一次加荷过大而使路堤突然下沉,-’.，但仍未丧失稳定，其破坏形式与前两种不同。黄埔港试验堤最终破坏属承载破坏，如图’)+所示。它的主要特点是加筋体土工织物与垫层构成一个柔性的整体基础，其形成条件或前提是土工织物垫层能够确保填土的整体性。在这种情况下，路堤边坡稳定转化为承载力问题。图’)/所示为我国三茂铁路试验堤的断面图，路堤底宽近0*.，软弱土层厚’.，宽厚比1,234((-*2’4(-’，施工中亦曾突然下沉，日沉降达,-0%&.，但仍能很快趋于稳定，且仅用056堤高即填到&-(.。成功的原因主要是薄层上抗剪强度较高。若薄层土强度低，则可能造成薄层土水平向塑性挤出，形成薄层挤出破坏形式。由上述分析可以看到，在荷载作用下，水平向增甜复验基的工作性状是很复杂的，加筋体的作用及工作机理也很复杂。复合地基的破坏具有多种形式， ·A%A·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#三茂铁路试验堤（尺寸单位：$）影响因素也较多，到目前为止，许多问题尚未完全搞清楚。水平向增强体复合地基的计算理论正处在发展之中，尚不成熟。在下一节介绍几位学者提出的计算方法，供参考。二、加筋土地基承载力计算公式水平向增强体复合地基承载力计算理论尚不成熟，下面介绍一些学者提出的几种土工织物加筋体垫层承载力计算方法。%&’()*+,-.,/（0%112）承载力公式图!"!表示一水平向增强体复合地基上的条形基础。刚性条形基础宽度为3，下卧为厚度为4的加筋复合土层，其视粘聚力为/，内摩擦角为，2*!)复合土层下的天然土层粘聚力为/、内摩擦角为。’()*+,-.,/0认为基础的极!限荷载563是无加筋体（/*72）的双层土体系的常规承载力523和由加筋引起的承载力提高值"563之和，即567528"56复合土层中各点的视粘聚力/*值取决于所考虑的方向，其表达式为（9/:();-*和<)=>，%1#?）;,=$/)（;$"!2）@*7#2/);!2式中：$———考虑的方向与加筋体方向的倾斜角；#2———加筋体材料的纵向抗拉强度。 第二篇桩基工程施工工艺设计·B:J·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""当加筋复合土层中加筋体沿滑移面!"断裂时，地基破坏，此时刚性基础破坏速度为#，加筋体沿!"面断裂引起的能量消散率增量为$’)*!$%&!"·’(#$*+,"’)（*"-!$）&#$#$.$’)（/"-!$）于是承载力的提高值可用下式表示#&$!!"&&"$’)（/#-$$）$$%%上述分析中忽略了!0"%区和0"1%区中由于加筋体存在（’(!$）能量消耗率增量的增加。"值根据2(3,4/5的破坏模式确定，由式计算的结果同0+,678,/和988（:;<=）的试验数据作了比较，如图>-;所示、计算结果和试验资料比较表明，该法可推荐用于实际工程的计算。图>-;计算与试验结果比较（引自15)(?8@+’A，:;;$）BCD+*E+63/3-F3G3)?（3:;$$）承载力公式土工织物加筋体复合地基在荷载作用下，荷载作用面的正下方产生沉降，其周边地基产生侧向位移和部分隆起。土工织物筋体约束地基的位移，土工织物加筋体复合土层的应力条件假定如图>-:$所示。加筋复合土层厚度为%，底面最大沉降为’G3H，应力扩散角度如图中所示。图中所示作用在复合土层上的力!，为朗金被动土压力。被动压力的竖向分量I和水平向分量*()+ ·3#A·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""要由下述公式计算：图!"#$土工织物加筋复合土层假设应力条件!!"%!#$&’("%&"$!!’%!#$()*"%&"$+,-,*’.&/（)#010）提出用太沙基承载力公式考虑土工织物加筋体中拉应力的影响，建议承载力公式采用下述形式：#()%*(+,23!"4-52#$+#2#.-,6+#式中：!———土体重度；7.———土的不排水抗剪强度；85———应力扩散后作用面宽度，如图!"#$所示；9&，9:———承载力系数。式中尚未考虑复合土层中土体对加筋体的约束引起承载力的提高。;<=>?和@>（>#A16）极限承载力计算方法B>C-9,-%=>?等（#A16）通过模型试验研究了加筋复合土体在荷载作用下的破坏情况。他们认为加筋复合土层大致有以下三种破坏形式，如图!"#)所示。（#）最上层加筋位置以上的土体剪切破坏（图!"#)C）这种破坏形式发生在第一层加筋体埋置较深，而且加筋体强度较大的情况。这时上部土体剪切面无法穿过加筋体，破坏局限于上部土体。（)）加筋体被拉出时产生较大的相对滑动而破坏（图!"#)D）在加筋体埋置较浅，加筋层较少，或加筋体过短时容易发生这种破坏形式。 ·%$7·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）加筋体被拉断（图"#$%&）在加筋体埋置较浅，加筋层较多，并且加筋体足够长时容易发生这种破坏模式。这时最上层加筋体首先被拉断，然后逐渐向下发展。图"#$%水平向增强体复合地基破坏模式根据上述三种破坏模式，采用不同的计算方法计算极限承载力。对第一种情况，可采用’()(*+,（-$./0）提出的具有刚性下卧层上浅基础的极限承载力公式计算。对第二种和第三种情况，加筋复合土体的破坏取决于任何一层加筋体的最低抗拉强度。如果一层加筋体破坏（滑动或断裂），则由这一层承担的荷载将传递到其他层，因而引起连续的破坏。第二种和第三种破坏模式的容许承载力可用下式表示：#$!’!"1(，)%&$%&%式中：2———加筋复合土体中任一加筋层的张拉力；34)———该加筋层的极限强度；2-———该加筋层的极限摩擦阻力；56$，56%———安全系数。极限承载力的计算方法如下： 第二篇桩基工程施工工艺设计·@!?·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）"值确定#根据试验结果，$%&’()*假定第二种和第三种情况下加筋复合土层的破坏形式如图+,!-所求。加筋复合土层破坏后将地基分成三个区，!区!"".!.范围土体向下位移，破坏位置由最大剪应力!确定。在分析中假定筋体的设/012/置并不改变地基中应力分布规律，地基中各点应力可由弹性方法计算。图+,!-加筋复合土层破坏模式2）条形基础下应力分布；3）破坏模式根据对称性。加筋复合土层的承载力分析原理如图+,!4所示。在!"".!.均取单元#$%&。单元体上受力分析如图+,!5所示，图2）表示无加筋情况，单元用#$%&上作用有竖向压力6（’，0），6（’，0）和竖向剪切力;78#97$:9（’，0），’表示荷载，0表示深度。加筋情况如图3）和图<）所示。相应荷载为99’，则单元体上作用有竖向压力678（#’，0），67$（:’，0）和竖向剪切力（;’，0），以及加筋体张拉力"（#0，=），=为加筋层数。因为缺少足够的数据资料，现假定下式成立：’&（(，)>!）’&（(，)）>)考虑无加筋时单元#$%&上竖向作用力平衡，可得*+#&（,9，(）,*+$（%,9，(）,-（,9，(）>9 ·7#!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$加筋复合土层承载力分析原理图近似地考虑%&’时加筋复合土体中单元竖向力平衡，得!"#$（%，&）"!"’（(%，&）")（%，&）"*$（&，+&#）&(图!"#)单元体#’($受力分析图*）无加筋情况；+）加筋情况土中分量；,）加筋情况加筋体中分量；-）作用机理在相同的基础形式及相等的竖向沉降条件下，.应相等，即/01!"’（(%(，&）&!"’（(%，&）结合式，得!"#$（%，&）"!"#$（%(，&）&)（%，&）")（%(，&）2*$（&，+&#）3(!"#$（%，&）&!!（3%，,，&）-,()（%，&）&",（.,(，&）#/式中：,———由!值确定，对均质地基，应力!，"可用布辛奈斯克解；(345*3&,."6———单元体厚度。同样适用于无加筋情况。为了容易适用于任意基础尺寸及荷载条件，可 第二篇桩基工程施工工艺设计·($6·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""将式表示为下述形式：&!"#$（%，&）!’(（)%(）()"&&式中：’()!!&()*)（#%(）(!"(&+（%，&）!,()%"-(&&式中：,()!#)&./)()#%((一般情况下应力!和#可由土力学教科书中的方法求解，复杂情况也可&&)采用有限元方法计算。将式代入，得$&&%0$（&，1）![’()(%,()"-]%"(%$)1((%"由上式可确定&值。’（(）)值的确定*加筋体极限强度)由其材料性质决定，其计算式为*23!415673式中：+———单筋宽度；,———单筋厚度；-.———条形基础单位长度上的加筋数；7*———加筋体材料的屈服极限。（/）&值的确定0加筋体的极限摩擦力的计算需要求出假定剪切面以外部分12（如图3%$4所示）长度上的正压力!"8!。&!"8（!%，&）!415(9()%(:&&式中：9()!()*)（#(%）(!)"($式中：5———加筋体长度，考虑对称性，取总长度的。( ·&&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!若基础埋深为!，则深度!处总的竖向压力为"#$""#%（"&，!）#’(!)（*$+%）（!#,）式中：!———土的重度。结合式，可得!&-（.!）"&.’()[/()1&%(&)!（*$+%）（!#,）]0%式中：’———加筋体与土体界面摩擦系数。至此已可确定(（)，*），+和(（)）值。比较(、+与(可以确定加筋体!,’’,!是否会拉断或滑动，以及确定设计条件下承载力之比123值：&123"&%在任何条件下，(和(值是承载力之比123的线性函数，而+则是常量。!’,图-$./表示(、(和+值与123之间的关系。当*".时，极限状态条件!’,下123".0&，(!"(’，表明破坏是由于摩擦力不够而滑动引起。在相同条件下，当*"1时，极限状态条件下，123"&01，(!"+,，表明破坏是由于加筋体被拉断。图-$./(!、(’和+,与23+关系 第二篇桩基工程施工工艺设计·&&#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!应该注意图!"#$仅表示!%&’()*+处的加筋体的情况，事实上应验算全部,层加筋体的情况。采用-./0123"42（2#56(）极限承载力计算方法计算，关键在于正确地确定加筋复合土层中加筋体的张拉力7（!，,）以及各层加筋体与土体间的极限摩8阻力7（!）。9第三节复合地基沉降计算采用复合地基技术可以提高地基承载力，减小地基沉降。特别是在深厚软弱地基上应用复合地基技术具有良好的经济效益和社会效益。在深厚软弱地基上进行工程建设控制沉降特别重要。深厚软土地基地区发生的建筑工程事故不少是由于沉降过大，特别是不均匀沉降过大引起的。事实上人们不难发现，不少工程采用复合地基主要是为了减少沉降，因此复合地基沉降计算在复合地基设计中有很重要地位。特别是采用按沉降控制设计，沉降计算在设计过程中的地位就更为重要。但就目前认识水平，复合地基沉降计算水平远低于复合地基承载力的计算水平，也远远落后于工程实践的需要。目前，对各类复合地基在荷载作用下应力场和位移场的分布情况研究较少，实测资料更少，复合地基沉降计算理论还很不成熟，正在发展之中。不少学者结合自己的工程实践经验提出了一些沉降计算方法，作者将其综合、分解，结合复合地基分类，使其系统化。在这一章，首先介绍复合地基沉降计算的思路，然后介绍各类复合地基的沉降计算方法，并指出存在的问题。复合地基沉降计算在各类实用计算方法中，通常把复合地基沉降量分为两部分———复合地基加固区压缩量和下卧层压缩量，如图!"#6所示。图中:为复合地基加固区厚度，;为荷载作用下地基压缩层厚度，复合地基加固区的压缩量记为<#，地基压缩层厚度内加固区下卧层厚度为（;":），其压缩量记为<&。于是，在荷 ·%%%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!载作用下复合地基的总沉降量!可表示为这二部分之和，即!"!#$!%若复合地基设置有垫层，通常认为垫层压缩量很小，可以忽略不计。图&’#(复合地基沉降至今提出的复合地基沉降实用计算方法中，对下卧层压缩量!大都采用%分层总和法计算，而对加固区范围内土层的压缩量!则针对各类复合地基的#特点采用一种或几种计算方法计算。下面首先介绍计算加固区范围内上层压缩量!的几种主要计算方法，然后介绍下卧层压缩量!的计算方法。在介绍#%!%的计算过程中，着重介绍加固区下卧土层上作用荷载或下卧土层中的附加应力的计算方法。#)加固区土层压缩量!#的计算方法加固区土层缩量!的计算方法主要有下述几种：#（#）复合模量法（*法）+!将复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一复合土体，采用复合压缩模量*+!来评价复合土体的压缩性，并采用分层总和法计算加固区土层压缩量。在复合模量法中，将加固区土层分成,层，每层复合土体的复合压缩模量为*+!-，加固区土层压缩量!#的表达式为""#$!#"!’$#%&!$式中："#———第$层复合土上附加应力增量；$’$———第$层复合土层的厚度。 第二篇桩基工程施工工艺设计·**-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!竖向增强体复合地基复合土压缩模量!通常采用面积加权平均法计算，"#即!"#$"!%#&（’("）!##式中：!———桩体压缩模量；%#!##———桩间土压缩模量；)———复合地基置换率。（*）应力修正法（!法）#在竖向增强体复合地基中，增强体的存在使作用在桩间土上的荷载密度比作用在复合地基上的平均荷载密度要小。在采用应力修正法计算压缩量时，根据桩间土分担的荷载，按照桩间土的压缩模量，采用分层总和法计算加固区土层的压缩量。在计算分析中忽略增强体的存在。竖向增强体复合地基中桩间土分担的荷载为##$$$!$#’&"（%(’）式中：%———复合地基上平均荷载集度；———应力减小系数或应力修正系数；!#+和)———分别为复合地基桩土应力比和复合地基置换率。复合地基加固区土层压缩量采用分层总和法计算，其表达式为%%##$&##&$’$"’&$!$"’&$!$$’$&$’!$&&$’!$&式中：##———未加固地基（天然地基）在荷载,作用下第&层土上的附加应力&增量；##$&———复合地基中第&层桩间土的附加应力增量；$’$———未加固地基（天然地基）在荷载,作用下相应厚度内的压缩量；’———应力修正系数，。!$!$’&"（%(’）笔者认为采用应力修正法计算存在下述问题：式形式很简单，但在设计计算中应力修正系数!$是较难合理确定的。复合地基置换率)值是要由设计人员确定的，应该说是明确的，但桩上应力比+ ·--/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""值如前面分析，其影响因素较多，很难选用合理值，特别是当桩土相对刚度较大时。另外在设计计算中忽略增强体的存在将使计算值大于实际压缩量。故采用该法计算压缩量往往偏大。（!）桩身压缩量法"法）#在荷载作用下复合地基加固区的压缩量也可通过计算桩体压缩量来得到。设桩底端刺入下卧层的沉降变形量为!，则相应加固区土层的压缩量$%的计算式为$%&$#’!式中：$———桩身压缩量。#在桩身压缩量法中根据作用的在桩体上的荷载和桩体变形模量计算桩身压缩量。竖向增强体复合地基分担的荷载为"!!!&&!!!%’#（"(%）式中：#———复合地基上平均荷载集度；"!#———应力集中系数，"#&%’#（"(%）；)和*———分别为桩土应力比和复合地基置换率。若桩侧摩阻力为平均分布，桩底端承力密度为#，则桩体压缩量为+,!!!’!%,$!&’-&!式中：’———桩身长度，也等于加固区厚度.；"#———桩身材料变形模量。若桩侧摩阻力分布不是均匀分布，则需先计算桩身应力沿深度(的变化情况，再进行积分，可得到桩身压缩量。计算也可考虑桩身变形模量沿桩长方向的变化。压缩量$的表达式为%’!（!(）$%&$!’"&（(，!）*(’"!)&!式中：!（!(）———桩身应力沿深度(变化的表达式； 第二篇桩基工程施工工艺设计·’’/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（"!，"）———桩身变形模量，可以是深度#和桩身应力$的函数。笔者认为应用桩身压缩量法计算会遇到下述困难：同应力修正法一样，对设计人员，置换率%是明确的，桩土应力比&值因影响因素多，很难选用合理值。在应力修正法中，桩体刺入下卧层土中的刺入量很难计算。另外桩底端端承力的估计可能误差也会较大。前面介绍了复合地基加固区压缩量的三种算法，相比较而言复合模量法使用比较方便，特别对于散体材料桩复合地基和柔性桩复合地基。总的说来，复合地基加固区压缩量数值不是很大，特别是在深厚软土地基中应用复合地基技术，加固区压缩量占复合地基沉降总量中比例较小因此笔者认为加固区压缩量采用上述方法计算带来的误差对工程设计影响不会很大。’(下卧层土层压缩量)’的计算方法下卧层土层压缩量)的计算常采用分层总和法计算，即’#%+$,%’$#’（$(’$,(+$）#"($"’*!&$*!（+-%）&$*!&$$*++-%+$$*+$$*+)"$#*$-#（*$,+）式中：%———根据第$分层的自重应力平均值（即(）从土的压缩+$+$’曲线上得到的相应的孔隙比；#*$、#（*$,+）———分别为第$分层土层底面处和顶面处的自重应力；#*$-#（*$,+）%’$———根据第$分层自重应力平均值与附加应力平均值’#!$-#（!$,+）之和（即(），从土的压缩曲线上得到相应的孔隙比；’$’#!$、#（!$,+）———分别为第$分层土层底面处和顶面处的附加应力；&$———第$分层土的厚度；’$———第$分层土的压缩系数；!).———第$分层上的压缩模量。在计算下卧层压缩量时)，作用在下卧层上的荷载是比较难以精确计算’的。目前在工程应用上，常采用下述几种方法计算。 ·))1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）压力扩散法若复合地基上作用荷载为"，复合地基加固区压力扩散角为，则作用在!下卧土层上的荷载#可用下式计算（图%&!%）。$图%&!%压力扩散法#$!!"’（#()%*+,）（$()%*+,）!!式中-———复合地基上荷载作用宽度；.———复合地基上荷载作用长度；/———复合地基加固区厚度。对平面应变情况，式可改写为#!!"’（#()%*+,）!式同双层地基中压力扩散法计算第二层土上的附加荷载计算式形式相同，但应注意，复合地基中压力扩散角与双层地基中压力扩散角数值是不相同的。（)）等效实体法将复合地基加固区视为一等效实体，作用在下卧层上的荷载作用面与作用在复合地基上的相同，如图%&!0所示。已在等效实体四周作用有侧摩阻力，设其密度为&则复合地基加固区下卧层上荷载密度"$可用下式计算：#$!&（)#()$）%&!"’#$式中：-、.———分别为荷载作用面宽度和长度；/———加固区厚度。 第二篇桩基工程施工工艺设计·##<·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对平面应变情况，式可改写为##!"!!"%$应用等效实体法计算的困难在于侧摩阻力%值的合理选用。当桩上相对刚度较大时，选用误差可能较小，当桩土相对刚度较小时，%值选用比较困难。桩上相对刚度较小时，侧摩阻力变化大，很难合理估计，选用不合理时误差可能很大。事实上，将加固体作为一分离体，两侧面上剪应力分布是复杂的。采用侧摩阻力的概念是一种近似，对该法适用性应加强研究。图$"%&等效实体法（’）改进()**)+法黄绍铭等（%&&%）建议采用下述方法计算复合地基土层中应力。复合地基总荷载为,，桩体承担--桩间土承担-+!-"--如桩间土承担荷载-+在地基中所产生的竖向应力!，其计算方法和天然地基中应力计算方法相同，应用.，-+布辛奈斯克解。桩体承担的荷载-在地基中所产生的竖向应力采用()**)+-法计算。然后叠加两部分应力得到地基中总的竖向应力。再采用分层总和法计算复合地基加固区下卧层压缩量+#。/010()**)（+%&22）认为长度为3的单桩在荷载4作用下对地基土产生的作用力，可近似视作如图$"#5所示的桩端集中力4，桩侧均分布的摩阻力-46和桩侧随深度线性增长的分布摩阻力47等三种形式荷载的组合。/010()**)+根据弹性理论半无限体中作用一集中力的89:*;9:应力解积分，导出了单桩的上述三种形式荷载在地基中产生的应力计算公式。地基中的竖向应力 ·%%#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!，"可按下式计算，图#$%&单桩荷载分解为三种形式荷载的组合!!，"’!!，"(!!，"(!!，"#$%%%%’"#&#)’("$&$)’("%&%)’式中：*，*和*———竖向应力系数，其表达式较繁冗，详见相关文献（./00/1，+,-2344）。对于由5根桩组成的桩群，地基中竖向应力可对这5个根桩逐根采用式计算后叠加求得。由柱体荷载+和桩间土荷载+共同产生的地基中竖向应力表达式为+1(!!’"（!)(!)(!)）(!）!，"!，"!，"!，#)’2#$%*根据式计算地基土中附加应力，采用分层总和法可计算复合地基沉降。采用改进./00/1法计算需要确定荷载分担比，另外需假定桩侧摩阻力分布，上述两项估计将给计算带来误差。特别是后者桩上相对刚度对其影响是很大的，建议进一步开展研究。复合地基在荷载作用下沉降计算也可采用有限单元法计算。在几何模型处理上大致上可以分为二类：一类在单元划分上把单元分为二类———增强体单元和土体单元，增强体单元如桩体单元、土工织物单元等，并根据需要在增强体单元和士体单元之间设置或不设置界面单元；另一类是在单元划分上把单元分为加固区复合土体单元和非加固区土体单元，复合土体单元采用复合体材料参数。 第二篇桩基工程施工工艺设计·&&/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第九章桩基工程土压力与重力式挡土墙工艺设计第一节土压力基础理论一、库伦理论第一个土压力理论的创始者是法国人!·"·库伦。他于#$$%年在假定土体为散粒体、破裂面为平面的楔体静力极限平衡条件的基础上，解决了计算土压力的理论和公式，因此库伦理论称之谓古典理论，而库伦公式称之为经典公式。库伦假定破裂面为平面（一般来说是曲面）带来了理论上的误差，但长期工程实践证明，库伦公式所算得的土压力与实际相近。它与较精确的解答相比较，主动土压力的误差一般在&’(#)’左右。如果墙背倾角不大（墙背与垂线之间的夹角在)(#*+范围内），它与精确解很接近。当墙背倾斜度过缓时（无论是仰斜或俯斜），将导致较大的误差。一般来说，当墙背俯斜时，库伦解较精确解偏大；反之，当墙背仰斜时，库伦解较精确解偏小。因此库伦公式不适宜于墙背仰斜太大及!值（墙背与回填土之间的摩擦角）较大的情况。但是，由于仰斜墙背一般都设计为#,)-.*以内，因此采用库伦公式计算主动土压力，能得到满意的结论。总之，由于库伦公式便于使用，且能得到与实际相近的结论，故至今为工程界所广泛采用。铁道部基建局#/$*年0月基设字#%号文批准的“重力式挡土墙设计原则”（草案）就是这样规定的：“土压力计算按库伦理论，若墙背填料为粘性土时，可用粘性土的力学指标或换算内摩擦角法计算土压力”。《铁路路基设计规范）》（123#—/%）第#)-&-*条规定：根据国内外工程实践、理论研究和有关规范，广泛推荐采用库伦土压力理 ·+*(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!论。我国科研单位和高等学校所进行的挡土墙压力模型试验，实测土压力与库伦公式计算所得的数值亦较为接近。故规定一般情况可按库伦进行计算。目前我国用粘性土公式计算挡土墙侧压力的经验还不多，有待今后继续研究。二、朗全理论!"#$年英国人%·&·’·朗金，从土体内部因自重而发生的应力变化出发，假设土体为散粒介质、土体中有一个垂直面，墙系刚性的、不动的、光滑的，因而不考虑墙背与回填土之间的摩擦力，并略去土中的动水压等因素，继库伦之后，建立了计算土压力的另一种理论和公式。朗金理论在土力学发展方面，较库伦理论前进了一步，因此朗金理论和公式，也称之谓古典理论和经典公式。但是，由于朗金的假设没有反映挡土墙的实际情况，故在实际使用上受到了很大限制。但实践又证明，只要能满足朗金条件，使用该理论计算出来的土压力与实际相近。当实体重力式或半重力式挡土墙墙背垂直，且填土面为水平时，朗金理论显得过分保守；当挡土墙所支持的填土面极陡，且墙背倾斜度较大时，朗金理论则偏于不安全。而介于上述两者之间时，朗金解与库伦解相比较，所得结果无显著差异，其误差一般不到!()。因此可以认为，只要掌握朗金公式的使用条件，仍然可以得到适用的结论。故朗金公式目前也得到了广泛采用，但没有库伦公式使用普遍。三、索科洛夫斯基理论索氏与库伦、朗金的假设不同，解决问题的方法也不同。他从数学的观点出发，假定两组滑动线为对数螺旋线，利用一般应力平衡微分方程和散粒体极限状态等有关问题的边界条件，应用数值积分法和有限差分法，解微分方程求得滑动面图形和应力值。这，方法在理论上是比较严谨的，因此目前被工程界认为是比较精确的解答。但是，由于数学计算过于繁杂，而没有得到广泛的运用。麦依斯捷尔根据索氏理论及滑动面为曲面的假定，在墙背填料为松散体 第二篇桩基工程施工工艺设计·)+$·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""的情况下，建议：如果设在土与墙接触面的附近，沿着水平面的正应力与所研究的点，距填土面之深度成正比例。这样就简化了索氏计算公式，而得到了与索氏非常接近的结果。当墙顶水平面与墙背之夹角!!"#时，简化后的计算结果与索氏解，其误差不大于$%。四、杜勃罗瓦法!·&·杜勃罗瓦通过对库伦理论的研究，分析了各种情况下的挡土墙之上压力的库伦公式之后，将挡土墙按其墙背倾斜度（墙背与垂线之夹角）分为陡峻的和倾斜的两类。而陡峻的挡土墙按库伦理论的各种公式计算主动土压力；对于墙背俯斜度较大的倾斜墙，杜氏认为无须考虑第二破裂面形成的可能性。也就是说，对于这类挡土墙，墙背滑动楔体的其中一个边界条件可能不是沿着墙背滑动，而是在墙背与内破裂面之间形成第二破裂面（又称外破裂面），如图’($所示。图’($其实杜氏所说的第二破裂面，和朗金所研究的（在横向和深度上为无限的无粘性土上体的伸张时的）主动应力状态是一致的。根据铁道科学研究院等单位的理论研究及模型试验，所得的第一破裂面（即内破裂面）和第二破裂面（即外破裂面）倾角的计算公式，与朗金在横向和深度上为无限的无粘性土上体的伸张时的主动应力状态的，内、外破裂角的计算公式是一致的，如图’()所示。由此可知，杜氏所谓的陡峻墙之土压力的计算误差和库伦公式一样；而对于俯斜度较大的倾斜墙，如出现第二破裂面时，联接&*视为墙背（如图’($所示）的土压力计算误差，与朗金公式的计算误差或相同或相近。如果不出现 ·#&#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#第二破裂面，则与陡峻墙无区别。五、乌勒契基法乌氏研究了库伦理论之后，假定上压力与墙背的倾角（$墙背与垂线之夹角）无关，而土压力在任何情况下，总是水平力。实质上是假定墙背与回填土之间的摩擦角!，永远等于墙背倾斜角"的负值的库伦公式。因此从理论上来说，乌氏公式不如库伦公式完备。当墙背俯斜时，乌氏公式计算的结果较库伦值偏大，且倾斜角"越大，其偏大值也越显著；当墙背俯斜角（墙背与垂线的夹角）"%&’(时，库伦值与精确解索氏值相比偏小。由此可知，俯斜墙背的乌氏值，使挡土墙设计偏于保守。当墙背仰斜时，如果墙与垂线的夹角"小于实际的!（墙背与回填土之间的摩擦角）。则乌氏值较库伦值偏大；反之，则偏小。如果"恰好等于!，则乌氏值与库伦值完全一样。当"!)*(，且土壤的内摩擦角#+&’(,-*(时，乌氏))值与!+#,#的库伦值相近。&#如上所述，乌氏公式是在库伦理论的基础上，增加了一些新的假定条件而演变过来的，当俯斜墙背的倾斜角"越大，其误差也越大，故应注意乌氏公式的适用范围，不然将导致较大的误差。俯斜墙背的乌氏值较精确解索氏值一般偏大；反之，仰斜墙背的乌氏值较索氏值一般偏个。综上所述，从倾角"!).(的俯斜墙背,倾角"%)*(的仰斜墙背之挡土墙，均可采用乌氏公式计算土压力，且不致引起显著的误差。 第二篇桩基工程施工工艺设计·"!!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!六、库尔曼图解法库尔曼图解法是建立在假设破裂面为平面这一前提下的一种计算方法。如前所述，库伦假设破裂面为平面而带来的误差是不大的。运用库尔曼图解法计算作用于挡土墙背之主动土压力时，首先必须确定是库伦条件适用，还是朗金条件适用。如果将库尔曼图解法用于库伦条件，计算作用于墙背之主动土压力时，对水平地面来说，库尔曼图解法所得的结果与库伦解相同，故其精度与库伦解相同。但是，当地面为不规则，以及不是均布荷载的情况下，由于假定破裂面为平面所带来的理论误差尚未研究过，也许这一误差不大。当库尔曼图解法用于朗金条件，计算作用于垂直墙背之主动土压力时，库尔曼图解法所得的结果，与朗金主动土压力公式计算结果相同，故其理论误差与朗金公式相同，理论误差的大小，视能否满足朗金条件的程度而定。当能满足朗金条件时，库尔曼图解法所得的结果，与索氏值相比较，其误差是不大的；反之，如果不能满足朗金条件，其误差可能较大。用于挡土墙设计中计算土压力的理论，目前在我国一般采用库伦理论、朗金理论和索科洛夫斯基理论等。库伦理论和朗金理论是大家所熟悉的古典理论，由于他们的公式简单、计算方便，且能得到与实际相近的结论，故至今为工程界所广泛采用。索氏理论，目前被公认为较精确的理论，但是，由于计算过于繁杂，至今还没有得到广泛运用。至于杜勃罗瓦法、乌勒契基法、库尔曼图解法、彭斯列图解法、雷朋汉图解法、恩格斯图解法、克列因图解法、戈卢什克维奇图解法等，都是建立在库伦理论的基础上，发展或增加了一些新的假定条件之下而建立起来的，得到了与库伦公式相同或相近的结论，故这些只能说是方法，它们属于库伦理论系统。关于土压力的计算理论与方法，这里只介绍库伦、朗金理论、以及库尔曼图解法，因为上述理论和方法，基本上能解决各种情况下的挡土墙之土压力计算问题。关于索氏理论、杜氏和乌氏计算方法，以及其他的图解法，请读者参阅铁道部第二设计院主编的铁路设计手册《挡土墙》、杜勃罗瓦著《水工建筑物 ·’*+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""计算中土壤压力的求法》、乌勒契基著《港的岸壁》和其他著作。库伦、朗金理论及其运用，!·"·亨廷顿著《土压力和挡土墙》一书作了较精细的分析与说明。第二节库伦理论与应用一、库伦理论的假设与适用范围"·#·库伦于$%%&年创建了第一个土压力理论。他从极限平衡概念出发，假设破裂面为平面，土壤为散粒体均匀介质，对墙的弹性和土壤的可压缩性及土中动水压力不予考虑，而土楔沿破裂面与墙背下滑，给墙背的主动土压力为滑动土楔下滑的推力所产生。库伦公式给出了直接作用于墙背的主动土压力。主动上压力的倾角为一特定值!（!!"，"为土壤的内摩擦角），其作用点在墙背垂直投影的下三分点处。库伦当时没有提出被动应力状态，但是后人根据库伦的假设，提出了计算被动土压力的库伦公式。库伦公式可用于墙背为不同坡度和粗糙度，墙后地面为规则（包括列车荷载和其他荷载）或不规则形状的土压力计算，适用范围较广，具体运用时，只要能满足下列两条件之一者，均可采用库伦公式计算上压力。（$）当墙背为一平面或接近平面（可假设为平面），且墙背迫使朗金外破裂面不能形成。（’）当墙背为一平面或接近平面（可假设为平面），且不妨碍外破裂面的形成，但是用朗金方法算得的墙背总主动土压力的倾角等于或大于!（墙背与土壤之间的摩擦角），因而土楔仍沿墙背下滑，如图()*所示。此时，朗金状态的外破裂面，实质上在土体中将不会出现。’对于一般断面的重力式和半重力式挡土墙来说，在常用的"值!!"的*情况下，几乎都能满足上述条件。也就是说，在一般情况下，库伦公式均可用于计算重力式和半重力式挡土墙之上压力。但是，墙后地面坡度角!大于土 第二篇桩基工程施工工艺设计·)#0·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#外破裂面未受墙身的阻碍，但不能形成壤的内摩擦角!时，不能采用库伦公式求解。二、计算主动土压力的库伦公式与运用（一）直线墙背，规则地面主动土压力的计算$%直接作用于挡土墙墙背总的主动土压力&，与墙背法线成"角，作用点在墙背垂直投影的下三分点处。当墙背俯斜时（如图!"’所示）&值按下式计算：图!"’)$)*+,（""#）!(·!·"))),.（/$-"）·,.（/""#）*+,#·*+（,$-#）·[$-]!*+（,$-#）·*+（,#"#）)*+,（""#）令%()),.（/$-"）·,.（/""#）*+,#·*+（,$-#）·[$-]!*+（,$-#）·*+（,#"#） ·#)4·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#即!!!·"·"#式中$———作用于俯斜墙背的库伦主动土压力（%&）；)!———土的单位重量（%&’(）；*———墙背的垂直投影高度（(）；"———主动土压力系数；#———墙背与垂线的夹角；$———墙背与回填土之间的摩擦角；%———土壤的内摩擦角；#———墙背地面与水平面的夹角。表+,"、表+,#列出了俯斜墙背，各种情况下的库伦主动土压力系数"值，供挡土墙设计时备查。"表+,"库伦主动土压力系数"值（俯斜墙背，$!%）#地面坡度".(内摩擦角%-墙背倾斜度"./水平地面".#01".#"."021"."01"."0#1"."".30"130)443015"3045+30643".30#30)+33016"304+630+#4)3-".30#1305"1304#53021"30++6".30)3055"3042"3063+"0324".30)130546302#33062""0"45".30"130)"3305)"3056230155304+3".30#30))530546301)3301+)3021))1-".30#130)16301363012130451306#3".30)30)653，11"304#43023)306+4".30)1305"#301+43042+3024530+24".30"130#4"30)5230)6"305"#30542304#2".30#30#6530)6"305#330515301"4304+)53-".30#430)3+305"63054"301333014+30241".30)30))1305163013230113304#230651".30)130)4#3013"301113043)3046+30+)) 第二篇桩基工程施工工艺设计·&.)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地面坡度"#%内摩擦角!!墙背倾斜度"#$水平地面"#&’("#&"#"’)("#"’("#"’&("#""#+’"(+’&",+’&-++’.+&。+’.&"+’.("+’*""+’))&"#+’&+’&*"+’."&+’..)+’.(,+’.,.+’*/"+’-/)*(!"#+’&(+’&/(+’.*/+’.)(+’.,,+’*.-+’("(+’,)&"#+’.+’&,++’.-.+’*"/+’***+’*--+’()("’+,""#+’.(+’.")+’*&.+’*/"+’*,&+’(*&+’/*""’&&&地面以下垂直距离为!处，作用于俯斜墙背受压面的垂直投影上的单位主动土压力0按下式计算：01"·2·#在地面以下垂直距离为!处，直接作用于俯斜墙背受压面上的（即沿墙背面上的）单位主动上压力0（如图,3*所示）按下式计算：&表,3&库伦主动土压力系数#值（俯斜墙背，$1!）.地面坡度"#%内摩擦角!!墙背倾斜度"#$水平地面"#&’("#&"#"’)("#"’("#"’&("#""：+’"(+’./*+’(*)+’//&+’-,""：+’&+’.-,+’(,++’)"(+’,/(.+!"：+’&(+’*"(+’/./+’))."’+*("：+’.+’**&+’/-/+’-./"’".."：+’.(+’*)"+’)*++’,+*"’&.""：+’"(+’.""+’*.-+’*,)+’((,+’)"-"：+’&+’../+’*))+’(**+’/"&+’)--.(!"：+’&(+’./"+’(&++’(,.+’//,+’-/."：+’.+’.-,+’(/)+’/*-+’)..+’,*,"：+’.(+’*"-+’/"/+’)+)+’-+""’+*+"：+’"(+’&/(+’.((+’.,&+’*&(+’*-/+’//""：+’&+’&-,+’.,.+’*.*+’*)&+’(.,+’).)*+!"：+’&(+’."(+’*..+’*),+’(&&+’(,-+’-","：+’.+’.*.+’*)/+’(&,+’())+’//.+’,"""：+’.(+’.)&+’(&.+’(-.+’/.)+’).*"’+"* ·&-/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地面坡度"#%内摩擦角!!墙背倾斜度"#$水平地面"#&’("#&"#"’)("#"’("#"’&("#""：+’"(+’&&(+’&,++’-"*+’--*+’-.)+’*-*+’/*("：+’&+’&*,+’-&(+’-(-+’-).+’*"*+’*,++’,(,*(!"：+’&(+’&)*+’-.-+’-,*+’*&"+’*.*+’((""’+/)"：+’-+’-+&+’*+*+’**"+’*)"+’(&"+’.&+"’&-&"：+’-(+’--"+’**,+’*/++’(&.+’(/-+’.,."’-,)!0!·"·123"·#对于绝大多数墙背为非平面的重力式和半重力式挡土墙，为工作界主动土压力的万便，可用墙顶内缘4点与墙踵5点的连接平面来代替墙背（如图,6(所示），如果该面与真实面相差不大的话，此法所引起的误差可以忽略不计。通过这样处理后，便可利用公式计算作用于非平面墙背的主动土压力7值。如果采用假想平面墙背的墙身断面来计算主动土压力时，按理应该用同样的断面去计算挡土墙的稳定性和基底应力，这是合乎逻辑的。不过，即便是采用真实的断面，两者之间的差别也是很小的。因此从方便计算出发，又往往采用后一种办法。&’当墙背仰斜时，直接作用于墙背总的主动土压力与墙背法线成"角，作用点在墙背垂直投影高度的下三分点处，其值按下式计算（图,6.）：图,6( 第二篇桩基工程施工工艺设计·&.!·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#&%&’()（"""）!$·!·"·&&&’(（)$*"）·’(（)""#）’()#·’(（)#*$）·[%*]!’(（)#*$）·’(（)#"#）&’()（#""）令%$&&’(（)$*"）·’(（)""#）’()#·’(（)#*$）·[%*]!’(（)#*$）·’(（)#"#）%&即!$!·"·%&式中+———作用于仰斜墙背的库伦主动土压力（,-）；!———主动土压力系数；"———墙背与水平面的夹角；其余符号意义及计算单位同公式表!".、表!"/列出了仰斜墙背，各种情况下的库伦主动土压力系数!值；图!"0绘制了求算仰斜墙背库伦主动土压力系数入值曲线，供挡土墙设计时备查。在地面以下垂直距离为1处，作用于仰斜墙背受压面垂直投影上的库伦单位主动土压力2按下式计算：$$!·%·% ·&/.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!%表!"#库伦主动土压力系数!值垂直和（俯斜墙背，"$#）&地面坡度%(*内摩擦角#’墙背倾斜度%()水平地面%(&+,%(&%(%+-,%(%+,%(%+&,%(%%：..+#.%.+/#,.+,&%.+0!.%：.+%,.+&/0.+#/!.+/%-.+,,1#.’%：.+&,.+&%/.+#...+#,!.+/1/%：.+#,.+%1/.+&,-.+#.1.+/%!%：..+&/0.+##/.+#-,.+/%!.+,#%%：.+%,.+%!&.+&,,.+&10.+#%!.+/.0#,’%：.+&,.+%0%.+&%%.+&#-.+&0/.+##1%：.+#,.+%##.+%-&.+%!#.+&%,.+&-1%：..+%!!.+&,1.+&1&.+#./.+#/#.+/0.%：.+%,.+%/1.+%1-.+&.#.+&%1.+&/-.+##&/.’%：.+&,.+%%!.+%/1.+%0%.+%-&.+%!,.+&0#%：.+#,.+.!#-.+%%,.+%&/.+%##.+%,..+&.,%：..+%0..+%1!.+&%#.+&&,.+&/,.+&01.+,/%%：.+%,.+%%&.+%#,.+%//.+%,&.+%0,.+%!&.+#-&/,’%：.+&,.+.1,/.+%.&.+%.1.+%%/.+%&#.+%/#.+&1/%：.+#,.+0&!.+.-#-.+.--!.+.1%-.+.11&.+%.&.+&%&%：..+%&0.+%,%.+%0..+%0-.+%-1.+%!1.+&/0%：.+%,.+.1%!.+.!,-.+%.%.+%.,.+%%%.+%&#.+%,&,.’%：.+&,.+.,10.+.0-&.+.-.#.+.-#..+.--%.+.1/1.+%.,%：.+#,.+.#!0.+.//0.+./0/.+./-!.+.,./.+.,/,.+.0-!%：..+.!0!.+%%#.+%%1.+%&&.+%&!.+%#!.+%0.%：.+%,.+.,-,.+.0,&.+.0--.+.0!-.+.-&1.+.-1%.+.!10,,’%：.+&,.+.#-0.+./%1.+./#&.+.//#.+./0%.+./!%.+.,,,%：.+#,.+.&&#.+.&/&.+.&/!.+.&,,.+.&0#.+.&-0.+.#%& 第二篇桩基工程施工工艺设计·%#(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!%表!"#库伦主动土压力系数!值垂直和（俯斜墙背，"$#）&地面坡度()+内摩擦角#’墙背倾斜度()*水平地面()%,-()%()(,.-()(,-()(,%-()((：//,%!./,#&-/,-%-/,./-(：/,(-/,%#(/,&#-/,#(0/,-0%&/’(：/,%-/,%/1/,%!-/,&-0/,#1-(：/,&-/,(.1/,%-(/,&/%/,#(0(：//,%##/,&&-/,&.1/,#%#/,-#&(：/,(-/,(1!/,%-&/,%1-/,&(!/,#(/&-’(：/,%-/,(-1/,%/1/,%&#/,%0%/,&&1(：/,&-/,(&//,(0!/,(1!/,%(%/,%.-(：//,%///,%0//,%10/,&/!/,&-(/,#.0(：/,(-/,(#./,(10/,%/&/,%(!/,%#1/,&&1#/’(：/,%-/,((1/,(#0/,(-!/,(.(/,(!#/,%00(：/,&-/,/!(./,((&/,(%%/,(&(/,(#1/,%/-(：//,(0%/,%/&/,%(1/,%&(/,%-%/,%!0/,-..(：/,(-/,((%/,(&0/,(#0/,(-#/,(0./,(!-/,&11#-’(：/,%-/,/1#!/,(/(/,(/1/,((#/,(%#/,(##/,%!%(：/,&-/,/0%&/,/.&(/,/..-/,/1(#/,/11//,(/%/,%(-(：//,(&//,(-./,(00/,(.#/,(1-/,%/./,%-!(：/,(-/,/1&%/,/!.-/,(/&/,(/./,((#/,(%0/,(-.-/’(：/,%-/,/-!(/,/0.!/,/.((/,/.&1/,/.1(/,/1-!/,(/.(：/,&-/,/&!0/,/##0/,/#0-/,/#1(/,/-/0/,/-#1/,/01-(：//,(/%/,((!/,(%-/,(%!/,(&0/,(#./,(./(：/,(-/,/-!#/,/0.#/,/./(/,/.%&/,/.-0/,/1((/,(/&--’(：/,%-/,/&1-/,/#%1/,/##&/,/#--/,/#.&/,/-/#/,/-.%(：/,&-/,/%%0/,/%#0/,/%-&/,/%-!/,/%01/,/%1(/,/&(1在地面以下垂直距离为!处，直接作用于仰斜墙背受压面上的（即沿墙背面上的）库伦单位主动上压力（如图!"0所示）按下式计算："$!·!·#$%"·# ·$%$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#垂直和仰斜墙背库伦主动土压力系数!值图 第二篇桩基工程施工工艺设计·9:3·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（二）直线墙背，规则地面上有均布荷载时，主动土压力计算：库伦公式也可用于计算规则地面上有均布荷载时所产生的主动上压力（如果超载是很近的等间距分布的、大小相等的线荷载，可视为均布荷载，列车的轴荷载就是这样换算的———各级铁路干线荷载换算高度及分布宽度见表!"#、工业企业标准轨距铁路厂外正线荷载换算高度及分布宽度见表!"$，此时可将均布荷载换算为当量土柱高度%，然后按库伦公式计算直接作用于墙&背的主动土压力，如图!"’所示（图中标明的是，作用于墙背受压面垂直投影上的单位主动土压力）。均布荷载换算为当量土柱高度%，按下式计算（图!"’）：&#!"(!*+&$·*+&"·!"!)"(*+（&""$）式中!———均布荷载换算为当量土柱高度（,）；"-———均布荷载强度（./0）；3!———土的单位重量（.12,）；!)"———符号意义见图!"’；$———墙背地面与水平面的夹角；%———墙背与垂直线的夹角。地面处（墙顶内缘4点），由于均布荷载所产生的作用于该处受压面垂直投影上的单位主动上压力5，按下式计算（图!"’）：&(!·!)"·#地面以下垂直距离为%处，含均布荷载在内，使受压面垂直投影上产生的单位主动土压力5，按下式计算（图!"’）：&(!·!)"·#6!·!·#(!·（!)"6!）·#直线墙背，规则地面上有均布荷载，作用于墙背总的库伦主动土压力7按下式计算（图!"’）：898’(’"6’!(!·!)"·!·#6·!·!·#((!)"6!)!·!·#99 ·255·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中!———墙背地面有均布荷载时的库伦主动土压力（"#）；$%&———均布荷载均在墙顶处，换算为当量土柱的高度（’）；$———挡土墙的垂直投影高度（’）；)!———土的单位重量（"#(’）；"———主动土压力系数。图*+,如果墙背为水平地面，且有均布荷载时，公式完全适用，只需用$代替公&式中的$%即可。&必须注意，库伦公式不适用非均布荷载及墙背为非平面（不能用假想平面代替时）的情况。（三）折线墙背，规则地面的库伦主动土压力计算如图*+*所示的折线墙背，不能采用-.两点的连线平面来代替墙背，否则会产生较大的误差。对于折线墙背主动上压力的计算，可按分段求解。如图*+*所示的折线墙背，可分为./和-/墙段分别进行计算。显然它相当于两座挡土墙，各自都符合库伦条件。作用于./墙背的主动土压力!按0公式计算，!的方向与培背法线成#角，作用点在./墙背垂直投影的下三分0点处；延长-/交地面于1点，将-1视为墙背，采用库伦公式，计算-点和/点的单位主动土压力（图中标明的是受压面垂直投影上的单位主动土压力）测作用于-/墙背的主动上压力!2，系-/部分压力图形的面积，即!23!·4·" 第二篇桩基工程施工工艺设计·$4+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"（!"#%），&$的方向与’(墙背的法线成!角，作用点在梯形的重心（当’($的高度不大时，也可假定作用点在’(的中点处，这样处理，作为工程设计来说，能满足设计精度要求）。作用于墙背总的主动土压力&，为&和&的矢"$量和，其方向可用图)#（)*）对的力三角形来确定。表)#+轨道和列车荷载换算土柱高度及分布宽度"级（特重型）"级（重型）"、#级（次重型）#级（中型）$级（轻型）铁路等级及轨道类型非渗渗水土、非渗渗水土、非渗渗水土、非渗渗水土、非渗渗水土、水土岩石水土岩石水土岩石水土岩石水土岩石设计轴荷载,-$$.$$.$$.$$.$$.钢轨,/012.3.+.4545轨枕根0,1"64."23."23."36."3..轨道道床厚度1.7+.75+.7+.75+.74+.75.74.75.75+.7$+条件道床顶宽157"57.57.57.$7)道床坡度"8"72+"8"72+"8"72+"8"72+"8"7+分布宽度157357$57357$57+57"57457"57557.换计算强度,9:+27++67)+27.+67++27$+67)+274+676+373+676算土5重力密度,-;1"2"6"6")"2"6"6")"2"6"6")"2"6"6")"2"6"6")柱计算高度157457$57557"57457$57557"57457$57557"57457$57557"57457$57557"注：表中换算土柱高度，系按铺设钢筋混凝土轨枕计算，如铺设木枕，其换算高度减小.7"1，分布宽度不变；重力密度与本表不符时，需另计算换算土柱高度；活载分布于路基上的宽度，自轨枕底两端向下按4+<扩散角计算。表)#3工业企业标准轨距铁路厂外正线荷载换算高度及分布宽度铁路等级"#设计轴重（,-）$$.$$.钢轨（,/;1）4556钢筋混凝土轨枕木枕钢筋混凝土轨枕木枕轨枕根数（根0,1）"3.."3.."+$."3..路基宽度（1）+6+72+7.+72+7+47)+73+7447)+74+75476道床厚度（1）.74..75+.7$+.74..75+.7$+.75+.75..7$+.75+.75..7$+分布宽度（1）57457557.57457557.57557$57.57557$57.填料容重,-;15"2"2"6")"2"2"6")"2"2"6")"2"2"6")换算高度!（=1）57557557557"57$57$57$57.5755755·557"57$57$57$57.换算强度,9:+374+37)+)7.+473+++27$+375+37)+673+47$+476+37)注："7填料容重：一般粘性土%>"2,-;15；砂类土%>"6,-;15；碎石类土及不易风化的石块等%>"),-;15；$7$级铁路运量较小，行驶机车轴重较轻，有关挡土墙的荷载可按实际行驶机车轴重进行换算。 ·&65·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################三、计算被动上压力的库伦公式与应用!"直接作用于受压面上的被动土压力#$按下式计算：&!&’()（"*#）!%·!·"&&&),（-"*$）·),（-"*#）’()#·’(（)#+$）·[!+]!’(（)#+$）·’(（)#+#）&’()（"*#）令%$%&&),（-"*$）·),（-"*#）’()#·’(（)#+$）·[!+]!’(（)#+$）·’(（)#+#）!&即!$%!·"·%&式中#$———库伦被动土压力（./）；2!———土的单位重量（./01）；3———墙前回填土面至基底的垂直高度（1）；"$———库伦被动土压力系数；#———土壤的内摩擦角；$———墙背与土壤之间的摩擦角；#———墙前回填土面与水平面的夹角；%———墙面与垂直线的夹角。图4+4被动土压力#$的方向与墙面法线成$角，当$"#时，#$的作用点在受压面垂直投影高度的下三分点处。 第二篇桩基工程施工工艺设计·!+*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"在地面以下垂直距离为!处，作用于受压面垂直投影上的库伦单位被动土压力#$按下式计算："$%!·!·"$&"在地面以下垂直距离为!处，直接作用于受压面（即沿受压面）上的库伦单位被动土压力#$按下式计算："$%!·!·’()#·"$ ·#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十章桩基工程复合地基工艺设计前面已经分析过，与浅基础比较，复合地基可以有较高的承载力，与桩基础相比，复合地基可以利用桩间土的承载力，具有较好的经济性。但对一具体工程是否采用复合地基应视具体情况而定。采用复合地基有时主要为了提高地基承载力，有时主要是为了减少沉降量，有时两者兼而有之，在确定使用复合地基前，应予以分析。当软弱土层较厚时，采用复合地基往往是为了控制沉降，在这种情况下采用复合地基具有较大的优点。若软弱土层很薄，而基岩又很浅，采用桩基础可能优于采用复合地基。另外，复合地基需要通过一定的沉降量来协调发挥桩士共同承担荷载，对沉降量控制要求很高的情况下不宜采用复合地基技术。对一具体工程是否采用复合地基技术应根据荷载大小、地基土层工程地质情况、建筑物对工后沉降量的要求等方面综合分析而定。复合地基形式很多，在决定采用复合地基技术后需要认真分析采用何种形式复合地基较好，必要时可做几种方案进行比较分析。在这一章其他几节主要介绍复合地基位移场特点、复合地基优化设计的思路和按沉降控制设计，希望读者能不断提高复合地基设计水平，促进复合地基设计理论的发展。第一节复合地基位移场特点复合地基的优点就是能够较好地发挥地基土体和增强体两部分的承担荷载的潜能，以提高地基承载力，减小地基沉降，从面获得较好的经济效益。如何较好地发挥地基土体和增强体在提高承载力和减小沉降方面的潜能，需要了解复合地基承载力特性和变形特性，然后根据复合地基荷载作用下 第二篇桩基工程施工工艺设计·.42·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的位移特性和变形特性进行合理设计，最好能进行优化设计。地基土体在力的作用下产生位移，因此在分析位移场特性之前，先分析应力场特性。图!"#!表示采用有限元法分析比较单桩带台地基和均质地基在均布荷载作用下地基中应力泡情况。承台尺寸为!$"%&!$"%，桩截面为"$’%&"$’%；桩长为’$"%，柱体模量()*+"",)-，土体模量为.,)-。承台上作.用荷载为!/01%，均质地基中应力泡如图!"#!-）所示，应力泡从上往下依次为2""0、3""0、’""0、4""0、+""0、.""0、!""0。单桩带台地基土中应力泡如图!"#!5）所示。比较分析图!"#!-）和5）可知，桩体的存在使地基中的高应力区下移，使附加应力影响范围加深。将复合地基加固区视为一复合土体，采用平面应力有限元分析。设荷载作用面和复合地基加固区范围相同，复合地基加固区宽度+$"%，深度2$"%，土体模量.,)-，加固区复合模量为6",)-，在荷载作用下均质地基和复合地.基中应力泡分别如图!"#.-）和5）中所示。作用荷载为!/01%，应力泡从内到外依次为2""0、3""0、’""0、+""0、!""0。由图可知，与均质地基相比，复合地基中高应力区往下移，而且高应力值减小，附加应力影响范围加深。图!"#!均质地基和单桩带台地基土中应力泡-）均质地基；5）单桩带台地基综合图!"#!和图!"#.中均质地基和复合地基中应力场分布的比较分析结果可知，与均质地基（或称浅基础）相比，桩体复合地基中桩体的存在使浅 ·$5"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!层地基土中附加应力减小，而使深层地基土中附加应力增大，附加应力影响深度加深。这一应力场特性决定了复合地基的位移场特性。图!"#$复合地基中应力泡%）均质地基；&）复合地基曾小强（!’’(）比较分析了宁波某工程采用浅基础和采用搅拌桩复合地基两种情况下地基沉降情况。场地位于宁波市江南岸，属全新世晚期冲海积平原，地势平坦，大多为耕地，地面标高为$)"*，其土层自上而下分布如下：(+$层：成因时代为*,-，粘土，灰黄.黄褐色，可塑；厚层状，含/0、12质，顶板标高为!)34.$)$4*，层厚为!)"".!)$"*。(+(层：成因时代为*,-，淤泥质粉质粘土，浅灰色，流塑；厚层状，含腐烂植物碎屑，顶板标高为")44.!)$4*，层厚为!)-.$)"*。(!!#$层：成因时代为*,-，淤泥，灰色，流塑；薄层理，下部可见鳞片，土质细粘，软弱，顶板标高为#")5(.#!)"5*，层厚为!$)6$.!5)$*。(!$层：成因时代为*,-，淤泥质粘土，深灰色，流塑；局部贝壳富集，土质细粘，软弱，顶板标高为#!()6$.#!5)3(，层厚为!$)!.$5*。各土层土的物理力学性质如表!"#!所示。 第二篇桩基工程施工工艺设计·-@!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#!各土层物理力学性质容压缩压缩无侧限固结快剪建设设计系数渗透系数天孔塑性土编然含量隙系数模量强度4#压缩极限极限水平垂直水指数量模量承载力摩阻力898;!!比"!#-012306"#:#:层号︵/7#（!"（!"$（%&’()）*+,#!（.,/）（%,/）（%,/）（5）（%,/）%,/（%,/）4(’1）4(’1）︶（.,/）粘土$-))<"-!=<">"<=!-)<--"@)"-<))<-淤泥质粉$-?!<:>!A<="!<=)!<@--"<>=!<@=?A<>>-<=A淤泥-<@A质粘%-?A<""!:<)!!<)>-!<>@"<>=:=>"!A))<@>土搅拌桩复合地基设计参数为：水泥掺入量!@$，搅拌桩直径@@((，桩长!@<"(，复合地基置换率为!A<"$，桩体模量取!-".,/。图!"#)表示采用浅基础和采用水泥土桩复合地基时地基沉降情况，图中!B、-B、)B分别表示复合地基加固区压缩量、复合地基加固区下卧层压缩量和复合地基总沉降量，!、-、)分别表示浅基础情况下（地基不加固）与复合地基加固区、复合地基加固区下卧层和整个复合地基对应的土层的压缩量。由图中可以看出，加固区土层压缩量水泥土加固后大幅度减小（!BC!），而复合地基加固区下卧层土层由于加固区存在，其压缩量比浅基础相应的土层压缩量要大（-BC-），这与复合地基加固区的存在使地加基中附加应力影响范围向下移是一致的。复合地基沉降量（)BD!BE-B）比浅基础沉降量（)D!E-）大为减小，说明采用复合地基对减小沉降是有效的。图!"#)反映了复合地基的位移场特性，由于附加应力影响范围加深，较深处土层压缩量增大。图!"#)告诉我们，要进一步减小复合地基沉降量，依靠提高复合地基置换率，或提高柱体模量来增大加固区复合土体模量减小复合地基加固区压缩量!B潜力是很小的。进一步减小复合地基沉降量的关键是减小复合地基加固区下卧层的压缩量，减小下卧层部分的压缩量最有效的办法是增加加固区厚度，减小下卧层 ·%&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!中软弱土层的厚度。图!"#$加固效果比较图第二节复合地基优化设计首先要搞清楚采用复合地基的目的。采用复合地基主要是解决地基承载力不足，还是解决地基沉降量过大，还是两者兼而有之。对上述不同情况，复合地基优化设计思路是不同的，下面分别加以讨论。对沉降量大小控制要求不是很严、主要要求保证地基稳定的工程，要需解决地基承载力不足。若软弱土层不厚，整个软弱土层都得到加固，也属于这类问题。对该类问题由桩体复合地基承载力公式可知，提高桩的承载力和提高复合地基置换率均可有效提高复合地基承载力，以满足解决承载力不足的问题。如何提高桩的承载力？对散体材料桩，桩的承载力主要取决于桩周士对它的极限侧限力。因此，对饱和粘性土地基中的散体材料桩的承载力基本上是由地基土的不排水抗剪强度确定的。也就是说由天然地基土体抗剪强度确定柱体承载力。对某一天然地基，散体材料桩的承载力基本上是定值。对砂性土等可挤密性地基可以通过挤密桩间土提高桩间土抗剪强度来提高散体材料压密桩的承载力。对刚性桩和柔性桩，桩的承载力主要取决于桩侧摩阻力和端阻力之和，以及桩身强度。刚性桩主要取决于桩侧摩阻力和端阻力之和，因此增加桩长可有效提高桩的承载力。柔性桩的承载力往往制约于桩身强度，有时还与有效桩长有关，因此有时增加桩长不一定能有效提高桩的承载力。对上述粘结材料桩，特别 第二篇桩基工程施工工艺设计·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!是刚性桩，如能使由摩阻力和端阻力之和确定的承载力和由桩身强度确定的承载力两者比较接近则可取得较好的经济效益。近年来各种类型的低强度桩复合地基的应用就是基于这个道理。对采用复合地基主要是解决地基承载力不足的情况，在设计中首先要充分利用天然地基的承载力，然后通过协调提高柱体承载力和增大置换率两者来达到既满足承载力要求，又满足比较经济的目的。在设计中应根据不同类型的复合地基采取不同的措施提高桩体承载力。对采用复合地基主要要求减小沉降量时，复合地基优化设计显得更为重要。从复合地基位移场特性可知，复合地基加固区的存在使附加应力高应力区向下伸展，附加应力影响深度变深。从深厚软粘土地基上复合地基加固区和下卧层压缩量分析可知，当软弱下卧层较厚时，下卧层土体压缩量占复合地基总沉降比例很大。因此，为了有效减小复合地基的沉降量，最有效的方法是减小软弱下卧层的压缩量。减小软弱下卧层压缩量的方法最有效的是加深复合地基的加固区深度，减小软弱下卧层厚度。增加复合地基置换率和增加柱体刚度可以使复合地基加固区的压缩量进一步减小，但因其本身压缩量已较小，特别是它占总沉降量的比例较小，进一步减小潜力不大。而且上述两种措施不仅不能减小加固区下卧层上体的压缩量，还可能增加它的压缩量，其理由是复合地基加固区刚度提高可使加固区下卧层土体中附加应力值增大。通过上述分析可得到下述复合地基优化设计思路：复合地基加固区置换率和桩体强度要满足复合地基承载力设计要求。在满足复合地基承载力要求前提下，增加复合地基加固区深度可有效减小地基沉降。在已经满足复合地基承载力设计前提下，继续增大复合地基置换率和增大桩体刚度，对减小复合地基沉降效果不明显，有时反而有害。考虑到在荷载作用下复合地基中附加应力分布情况，复合地基加固区按深度最好采用变刚度分布，以有效减小压缩量。复合地基加固区变刚度分布可采用二个措施：一个措施是桩体采用变刚度设计，浅部采用较大刚度，深部采用较小刚度。例如采用深层搅拌法设置水泥土桩，浅部采用较高的水泥掺和量，深部采用较低的水泥掺和量。另一个措施是沿深度采用不同的置换率。例如由一部分长桩与一部分短桩相结合组成的长短桩复合地基。减小复合地基沉降量最有效的方法是增大增强体长度， ·#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!有效减小软弱下卧层厚度，或者说通过加大加固区深度不仅减小下卧层厚度而且可以减小下卧层中附加应力值。对采用复合地基既为了解决地基承载力不足的要求又为了减小地基沉降量时，则首先要考虑满足地基承载力要求，然后再考虑满足减小地基沉降量要求，其优化设计思路应综合前面讨论的两种情况。第三节按沉降控制设计首先讨论什么是按沉降控制设计理论及其工程背景，然后再讨论复合地基按沉降控制设计。任何工程设计都要同时满足承载力的要求和小于某一沉降量的要求，或者说无论按承载力控制设计还是按沉降控制设计都要满足上述要求。按沉降控制设计和按承载力控制设计究竟有什么不同呢？笔者认为主要是工程对象和设计思路的不同。例如浅基础设计，通常是按承载力控制设计，然后验算沉降量是否满足要求。如果承载力不能满足要求或沉降量不能满足要求，通常要进行地基处理，如采用桩基础、复合地基或对天然地基进行土质改良。又如端承桩桩基础的设计，通常是按承载力控制设计。对一般工程，因为端承桩桩基础沉降较小，通常认为沉降可以满足要求，很少进行沉降量验算。上述情况通常被认为是按承载力控制设计。其思路是先按承载力设计，再验算沉降是否满足要求。对沉降量验算结果只要求计算值满足小于某一数值，而不管其量值大小。上述设计思路实际上是目前的常规设计思路。以前很少有人将其称为按承载力控制设计，笔者为了与按沉降控制设计对应称其为按承载力控制设计。对复合地基（笔者将摩擦桩基础视为刚性桩复合地基，也包括在复合地基内），既可按承载力控制设计，也可按沉降控制设计。按承载力控制设计思路是先满足地基承载力要求，再验算沉降是否满足要求。如沉降量不能满足要求，则考虑提高地基承载力，然后再验算沉降是否满足要求。如沉降还不能满意要求，再提高地基承载力，再验算沉降是否满足要求，直至两者均满足要求 第二篇桩基工程施工工艺设计·$!!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!为止。按沉降控制设计思路是先按沉降控制要求进行设计，然后验算地基承载力是否满足要求。在沉降满足要求的条件下，地基承载力一般情况下大部分能满足要求。如承载力不能满足要求，适当增加复合地基置换率或增长桩体长度，使承载力也满足要求即可。工程上经常遇到这种情况，采用浅基础承载力可以满足要求，而沉降量不能满足要求，一般采用桩基减小沉降量，满足沉降量要求。例如：某工程采用浅基础时地基是稳定的，也就是说地基承载力是满足要求的，但沉降量达!""##，不能满足要求。今采用$!"##%$!"##方桩，桩长&!#，布桩$""根时，沉降量为!"##，布桩&!"根时是沉降量为’"##，布桩&""根时沉降量为&$"##，布桩!"根时，沉降量$!"##，地基沉降量(与桩数)关系曲线如图&"*+所示。若沉降量要求小于&!"##，则由图&"*+可知布桩大于,"根即可满足要求。从该例可看到按沉降量控制设计的实质及设计思路。图&"*+为桩数与沉降的关系，实际上图示规律也表示工程投资与沉降量关系，减小沉降量意味着增加工程投资。于是按沉降控制设计可以合理控制基础工程的投资，达到节省工程投资的目的。图&"*+桩数)沉降(关系曲线示意图图&"*!复合地基置换率与沉降关系曲线示意图 ·($&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!按沉降控制设计思路特别适用于复合地基设计。复合地基按沉降控制设计可以这样进行。对一具体工程可以按不同的加固区深度计算复合地基置换率与复合地基沉降的关系曲线，如采用三种不同加固深度则不同加固区深度情况下复合地基置换率与复合地基沉降关系曲线如图!"#$所示。由图!"#$可知，当沉降量控制值为!$"%%，加固区深度取!&%时，置换率可取!&’，加固区深度取!(%时，置换率可取("’，加固区深度取)%时，置换率高达*"’时还不能满足要求。通过经济比较取某一技术可行方案时，再验算复合地基承载力，满足要求即可。如不能满足要求，可通过提高置换率来达到满足地基承载力要求。 第二篇桩基工程施工工艺设计·&!%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十一章桩基础工艺设计的原则及其计算方法第一节桩基础设计应遵循的基本原则一、基础类型建筑物可分为上部结构（地上部分）和下部结构（地下部分）———基础，而基础坐落在地基上。地基，作为支承建筑物的地层，如为自然状态则为天然地基，若经过人工处理则为人工地基。基础又分为浅基础与深基础两大类，通常按基础的埋置深度划分。一般埋深小于!"的为浅基础，大于!"的为深基础。也有按施工方法来划分的：用普通基坑开挖和敞坑排水方法修建的基础称浅基础，如砖混结构的墙基础，高层建筑箱形基础（埋深可能大于!"）等；而用特殊施工方法将基础埋置于深层地基中的基础称深基础，如桩基础、沉井。地下连续墙等。浅基础有多种形式，是随上部结构类型的增多、使用功能的需求、地基条件、建筑材料和施工方法的发展而演变的，形成了从独立的、条形的到交叉的、成片的乃至空间整体的基础系列。浅基础的类型划分按不同标准有不同形式。按表##$#分类，可大致看出基础形式发展演变过程、材料及受力特点。设计建筑物的地基基础时，须将地基、基础视为一个整体，按照上述的组合关系，确定地基基础方案。这是受上部结构类型、使用荷载大小、施工设备及技术力量等多种因素制约的。对每一个具体工程，应在满足上部结构要求的条件下，结合工程地质、工程所具备的施工力量以及可能提供的建筑材料等有关情况，综合考虑，通过经济技术比较，确定最佳方案。一般应优先选择天 ·%$#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!然地基上浅基础。条件不允许时，可比较天然地基上深基础或人工地基上浅基础。如多层民用建筑或轻型厂房，当地基为一般第四纪沉积层时，选择天然地基上浅基础为最理想；但若浅层有软弱土层则此方案不适宜，可考虑人工地基上浅基础或天然地基上深基础方案。软土层较薄，基础可直接置于下面承载力较高的土层；若软土层较厚，用一般人工处理方法（换土、垫层等）很不经济；而软土层下部即为坚实土层时，可选用桩基础。地基基础方案确定后，基础类型主要根据地质条件、荷载大小、使用功能和施工条件决定。表!!"!浅基础分类按结构型式分类使用材料受力特征柱下砖、石、混凝土（无筋扩展基础）以受压为主单独基础{墙下钢筋混凝土（扩展基础）可受拉、受弯柱列下钢筋混凝土（扩展基础）ì钢筋混凝土（扩展基础）可受拉、受弯ïï[混凝土（无筋扩展基础）常条形基础í局部钢筋混凝土（扩展基础）ï用ï砖石、混凝土（无筋扩展基础）主要受压î墙下[类型交叉条形基础钢筋混凝土受拉、受弯片筏基础钢筋混凝土（俗称满堂红基础）双向受力板或受力胁板浮筏式基础钢筋混凝土（墙下浅埋或不埋式）箱形基础钢筋混凝土空间受力结构其壳体基础将受拉状态转为受压状态，钢筋混凝土、混凝土用量减少他折板基础充分发挥材料特性类型块体基础钢筋混凝土（整体式）、砖石在动力作用下呈刚性活动如砖混结构的墙基础，若荷载较大，选用刚性基础则断面较大，为节约材料可选用扩展式基础；又如多层框架结构，若持力层承载力不够大，采用独立柱基底面积甚大，而柱网间距又不大，为施工方便可以选用十字交叉梁基础或片筏基础。当地基条件不适应上部结构或基础形式时，则应改变上部结构的 第二篇桩基工程施工工艺设计·#’&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!设计。总之，建筑物的上部结构、地基和基础三者之间相互依存、相互制约，设计者应根据因地制宜、就地取材的原则，周密考虑、精心设计，尤其应重视工程实践经验。目前对地基、基础、上部结构共同工作的理论探讨还处于发展、深化阶段，有许多问题尚不能单纯靠理论解决，因此，积累工程实践资料将有助于设计的成功。二、基础设计原则建筑物是通过基础将荷载传递到地基中去。建筑物的安全和正常使用，不仅取决于上部结构的安全储备，同时也要地基基础有一定的安全保证。无论地基或基础哪一方面出现问题，发生破坏，不仅是难以修复，影响使用，还会导致建筑物破坏甚至酿成灾害。又由于地基条件的复杂性，土的物理力学性质的特殊性，致使人们至今对它的认识还在探索和深入，因此，地基基础的设计在建筑物设计中占有举足轻重的地位。为取得安全经济的方案，必须掌握设计原则。在《建筑结构统一标准》中，规定结构设计应满足如下的功能要求：!"能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；#"在正常使用时具有良好的工作性能；$"在正常维护下具有足够的耐久性能；%"在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定。基础作为建筑物的下部结构，应保证有足够的强度、刚度和耐久性。地基作为承重地层，虽不同于建筑结构，但它与基础、上部结构共同工作，因此上述四种功能，实质上可用下列两种要求表示：!"在长期荷载作用下，地基变形不致造成承重结构的损坏。这里包含着地基设计的两个原则；即强度和变形原则。在地基设计中，要保证承重结构物不致损坏，首先应保证地基有足够的强度，即有足够的承载力；同时还应考虑地基中不出现过大的变形和差异变形。地基土的变形具有长期的时间效应，与钢材、混凝土、砖石等材料相比，属大变形材料。有时尽管承载力已满足要求，但长时间的变形也将导致建筑物的损 ·!’&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!坏。这已从大量的地基事故分析中得到证实。因此地基的变形值应当满足正常使用极限状态的容许变形值，确保建筑物的安全。!"在最不利荷载作用下，地基不出现失稳现象。对某些建筑物，除了强度、变形要求外，还有整体稳定的要求，应保证建筑物地基不发生滑动和倾覆。根据地基复杂程度、建筑物规模、功能特征以及地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用程度，建筑物分为三个设计等级，见表##$!。表##$!地基基础设计等级安全等级建筑类型重要的工业与民用建筑物%&层以上的高层建筑体型复杂，层数相差超过#&层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等）甲级对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）对原有建筑影响较大的新建建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的有二层及二层以上地下室的基坑工程乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物、丙级次要的轻型建筑物根据建筑物安全等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，《建筑地基基础设计规范》规定，地基基础设计原则是：对各级建筑物地基均应进行承载力计算；设计等级为甲乙级建筑物和表##$%所列范围以外的丙级建筑物尚应进行地基变形计算；对经常受水平荷载作用的高层建筑物和高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物，尚应验算其稳定性；基坑工程应进行稳定性验算；当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，应进行抗浮验算。 第二篇桩基工程施工工艺设计·,(!·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!!"#可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围地基主要地基承载力标准值()!$%&+)!$%&!))!$%&!#)!$%&!()!$%&,))!$%&受力层的$%（&&’%）*+)*!))*!#)*!()*,))*#))情况各土层坡度（-）!.!.!!)!!)!!)!!)砌体承重结构、框架结构（层过）!.!.!.!(!(!/单层吊车额定起重量（1）.2!)!)2!.!.2,),)2#)#)2.).)2!))单跨排架厂房跨度（3）!!,!!+!,4!#)!#)!#)结构建（(0吊车额定起重量（1）#2..2!)!)2!.!.2,),)2#)#)2/.筑多跨类柱距）厂房跨度（0）!!,!!+!,4!#)!#)!#)型烟囱高度（0）!#)!4)!.)!/.!#)构筑高度（0）!!.!,)!#)!#)!#)物水塔容积（0#）!!..)2!))!))2,)),))2#))#))2.)).))2!)))最后要说明荷载的取值方法。地基基础设计同上部结构一样，是按承载能力极限状态的设计方法。考虑使用过程中在结构上可能出现的荷载，按正常使用极限状态分别进行荷载效应组合，采用的设计值应按最不利条件组合。计算变形时采用标准值按长期效应组合，不考虑风荷载和地震作用。因为这些瞬时荷载对地基的稳定性影响较大，而对地基土的压缩变形和团结和影响很小。计算地基稳定时，荷载采用标准值。其中，土的天然容重按地质勘察试验结果采用，不乘分项系数。此外，规范还规定，甲级建筑物在施工期间和使用期间要进行沉降观测，并以实测资料作为建筑地基基础工程质量检查的依据之一。观测方法必须严格按规范要求进行。这项规定强调了地基基础设计工作的实践性，不仅对某个具体工程十分重要，而且将为推动地基基础学科的发展积累资料，并可验证地基和基础设计理论及计算方法的正确或不足，对完善和提高本学科的理论有积极作用。三、地基基础设计步骤在了解地基基础设计原则后，基础设计可概括为下列步骤。 ·#’#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"选择地基基础方案，确定基础类型（包括材料和平面布置方式）；#"确定基础埋置深度和地基承载力特征值；$"根据地基承载力特征值计算基础底面尺寸；%"根据需要进行变形验算；&"进行基础的结构设计（剖面设计）；’"绘制基础施工详图、提出施工说明。由于影响地基基础设计的因素较多，一般是先假设后计算，往往需要反复几次才能完成。设计者应尽量挖掘地基潜力，充分发挥基础材料性能，采用设计和施工方面的先进技术，以降低造价，提高劳动生产率。要强化经济观点，在设计和施工中注意节约尤为重要。第二节桩基础的分类一、桩基础!"桩———是置于岩土中的柱型构件。#"桩基础———由设置于岩土中的桩和连接于桩顶端的承台组成的基础，简称桩基。$"低承台桩基———桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触的桩基。%"高承台桩基一桩身上都露出地面而承台底位于地面以上的桩基。建筑桩基通常为低桩承台。&"单桩基础———采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）和荷载的基础。’"群桩基础———由#根桩以上组成的桩基础。("基桩———群桩基础中的单桩。二、桩的分类一般房屋基础中，桩基的主要作用是将承受的上都竖向荷载，通过较弱地 第二篇桩基工程施工工艺设计·#%$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!层传至深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。桩基主要用来承受竖向荷载，但桩基依靠桩侧土层的侧向力或与锚杆等构件结合。根据不同的目的，可以有多种不同的分类法，简要叙述如下：（一）从设计方面在设计中习惯于将桩按功能分为轴向抗压桩、横向抗压桩和抗拔桩。!"轴向抗压桩。从桩的荷载传递机理又可分为：（!）摩擦型桩：摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦型：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受。（#）端承型桩：端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受；摩擦端承型：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。#"横向抗压桩。在基坑的支挡结构、港口码头以及抗地震等工程中用来支承来自侧向的土压力、地震力等水平荷载的桩，桩身要承受弯矩，其整体稳定则靠桩侧土的被动土压力，或水平支承和拉锚来平衡。$"抗拔桩。用来抵抗作用在桩上的拉拔荷载，如用来抵抗浮力的抗浮桩。拉拔荷载依靠桩侧摩阻力承受。（二）从施工方面在施工中习惯于将桩按成桩的方法和工艺分为预制桩、灌注桩。!"预制桩。预制桩包括木桩、混凝土桩和钢桩。木桩在主要工程中已较少使用，混凝土桩又分为普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土桩（通常为预应力管桩），钢桩有板桩。型钢桩和钢管桩三大类。#"灌注桩。灌注桩可分为沉管灌注桩和钻孔灌注桩两大类。沉管灌注桩又可分为：带桩靴沉管灌注桩、无桩靴沉管灌注桩和薄壳沉管灌注桩。钻孔灌注桩又可分为：螺旋钻孔桩、挖孔灌注桩和泥浆护壁钻孔灌注桩。 ·’*)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、桩基设计所需基本资料桩基设计应具备以下资料：（一）岩土工程勘察资料!"按现行《岩土工程勘察规范》（#$%&&’!—’&&!）要求整理的工程地质报告和图件；’，桩基按规范进行设计所需用的岩土物理力学性能指标值；("对建筑场地的不良地质现象，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞等，有明确的判断、结论和防治方案；)"已确定和预测的地下水位及地下水化学分析结论；%"现场或其他可供参考的试桩资料及附近类似桩基工程经验资料；*"抗震设防区按设防烈度提供的液化地层资料；+"有关地基土冻胀性、湿陷性、膨胀性的资料。（二）建筑场地与环境条件有关资料!"建筑场地的平面图，包括交通设施、高压架空线、地下管线和地下构筑物的分布；’，相邻建筑物的安全等级、基础形式及埋置深度；("水、电及有关建筑材料的供应条件；)"周围建筑物及边坡的防震、防噪声的要求；%，泥浆排泄、弃土条件。（三）建筑物有关资料!"建筑物的总平面布置图；’"建筑物的结构类型、荷重及建筑物的使用或生产设备对基础竖向及水平位移的要求；("建筑物的安全等级；)"建筑物的抗震设防烈度和建筑（抗震）类别。 第二篇桩基工程施工工艺设计·#%$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（四）施工条件有关资料!"施工机械设备条件，制桩条件、动力条件及对地质条件的适应性；#"施工机械设备的进出场及现场运行条件。 ·&..·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十二章桩基础设计的主要内容与构造设计计算第一节桩基设计的内容与依据一、桩基设计的依据桩基设计应遵循和执行相关的技术规范的规定。目前我国制定的与桩基直接相关的规范分为三个层次：中华人民共和国国家标准即《建筑地基基础设计规范》（!"#$$$%—&$$&）中关于桩基的部分；中华人民共和国行业标准即《建筑桩基技术规范》（’!’()—()）；各省市标准《建筑地基基础设计规范》中关于桩基的部分等，其中以国家标准《建筑地基基础设计规范》（!"#$$$%—&$$&）中关于桩基部分的强制性条文层次最高，必须严格执行。二、桩基设计的原则在《建筑地基基础设计规范》中，关于桩基设计原则作了较为具体的规定，摘录如下，以供参考：（为避免与本文章节编号混淆，在规范条文编号加【】号，黑体字为强制性条文）（一）《建筑地基基础设计规范》（!"#$$$%—&$$&）的基本规定【*+$+,】根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计分为三个设计等级，设计时应根据具体情况，按表,&-【,表,&-,】选用。 第二篇桩基工程施工工艺设计·"+*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#【!表!"#!】地基基础设计等级设计等级建筑和地基类型重要的工业与民用建筑物$%层以上的高层建筑体型复杂，层数相差超过!%层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场）甲级对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）对原有工程影响较大的新建建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；丙级次要的轻型建筑物【$&%&’】地墓基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定：!&按地基承载力确定基础底面积及理深或按单桩承载力确定桩数时&传至基础或承白底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。"&计算地进变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。$&计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时。荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为!&%。’&在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或主挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。(&基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数不应小于!&%。【)&(&!’】桩基设计时，应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作。 ·’,+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（二）特殊条件下的桩基!"特殊条件下的桩基，应按有关规范的规定考虑特殊土对桩基的影响。应考虑岩溶等场地的特殊性，并在桩基设计中采取有效措施。抗震设防区的桩基按现行《建筑抗震设计规范》（#$%&&!!—’&&!）有关规定执行。’"软土地区的桩基应考虑桩周土的自重固结、蠕变、大面积堆载及施工中挤土对桩基的影响；在深厚软土中不宜采用大片密集有挤土效应的桩基。("位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。)"对于预制桩，尚应进行运输、吊装和锤击等过程中的强度和抗裂验算。三、桩基设计的内容（一）桩基设计的内容桩基设计一般应包括如下内容：桩型的选择与布置、桩与承台的构造设计、桩顶作用效应计算、桩基竖向承载力计算、桩基沉降计算、桩基水平承载力与位移计算、桩身承载力与抗裂计算、承台计算及群桩、士、承台和上部结构共同作用分析等。（二）桩基设计的步骤遵循一定的设计程序和步骤，可以优化设计方案和提高桩基的设计效率。根据工程性质及其重要性、计算准则、地质条件等桩基设计所具备的资料，桩基设计步骤可繁可简，而且，设计步骤并非一成不变，可根据设计者的经验和习惯确定。下面给出一个高层建筑桩基设计的框图（图!’*!），以供参考。四、桩墓的选型和布置（一）桩型的选择桩型和施工工艺的选择应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、 第二篇桩基工程施工工艺设计·’0/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!穿越土层。桩端持力层上类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。选择时可参考附录!。（二）桩的布置工程中建筑物的桩基常由多根桩组成，合理的平面布桩型式和桩的间距，是充分发挥群桩性能的关键因素之一。桩的布置要和基础底面及作用于基础上的荷载分布相适应，桩的布置应尽可能使群桩的形心与长期作用的荷载的重心相重合，可使上部结构更好地抵抗倾覆，同时也有利于减少沉降差。在基底面积允许的条件下，疏桩布置可使桩基具有较大的抗弯稳定性。桩的布置亦应兼顾到施工的条件和可行性，应考虑到方便、可靠的施工可提高桩基的质量。桩的布置应符合有关规范的要求。《建筑地基基础设计规范》（"#$%%%&—’%%’）对桩的布置规定如下：【()$)’】桩和桩基的构造应符合下列要求：*)摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的+倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的*)$倍，当扩底直径大于’,时，桩端净距不宜小于*,。在确定桩距时尚应考虑施工工艺中的挤土等效应对邻近桩的影响。’)扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的+倍。+)桩底进入持层的深度，根据地质条件、荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的*-+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。嵌岩灌注桩周边嵌入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%)$,。.)布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。第二节桩基构造设计桩基构造设计包括桩身构造和承台构造设计两部分，主要内容有桩身材料，确定配筋尺寸及配筋率，接头方式及作法、桩端的特殊构造、组合桩结构形 ·"’&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!高层建筑桩基础设计步骤与程序示意$—肯定或满足；%—否定或不满足式及承台的构造等。设计的目的是通过综合优化桩身及承台强度、抗裂性、重量、含铜率、运输、抗压屈及穿透能力等因素，获得较高的强度和刚度，以便将荷载有效地传递到地基中。目前桩基的构造设计不如上部结构的成熟。一、桩的构造桩的构造主要包括：桩径与桩长、桩尖构造和桩身构造。 第二篇桩基工程施工工艺设计·#.!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（一）桩径与桩长在选定桩型后，校长和桩径的确定应考虑到以下几点原则：!"同一建筑物的桩基一般情况下应采用相同的桩径，当建筑物基础平面内的荷载分布差异较大时，可考虑设置不同直径的基桩。#"确定桩径和桩长时，要兼顾到工程中惯用及施工设备条件，以减少施工困难。一些桩型的常用桩径和桩长径见表!#$#。表!#$#一些桩型的常用桩径和桩长径!!常用桩径常用桩长!常用桩径常用桩长桩型!桩型（%%）（%）!（%%）（%）!!!钢筋混凝土桩&’’(&’’)*’’(*’’!#)!+泥浆护壁钻孔灌注桩、冲孔桩*’’)!#’’"+’!!!钢管桩,’*",)!#’’#’)+’内击式机管泡注桩*’’"#’!!!-形钢桩#’’(#’’),’’(,’’!’)&’深层水泥搅拌桩+’’).’’"#’!!!木桩#’’)&’’!’)#’人工挖孔桩/’’)#’’’"!+!!!预应力混凝土管桩&’’)!’’’!/)&’闪旋钻成孔&’’)*’’"#’&"当桩端坚硬持力层埋深较浅的端承型桩，对于排架柱和框架柱基，可考虑大直径的单柱单桩基础；对于摩擦型桩，则宜采用细长桩，以取得桩侧较大的比表面积。桩长与设计桩径（钻头直径或沉管外直径）之比012（简称长径比）的确定可参照表!#$&。表!#$&桩的长径比（032）桩型穿越一般粘性土，砂土穿越淤泥，自重湿陷型黄土端承桩"*’",’摩擦桩不限不限,"当桩的承载力取决于桩身强度时，桩身的截面尺寸必须满足设计对桩身强度的要求。（二）灌注桩!"桩身构造配筋《建筑地基基础设计规范》（45+’’’.—#’’#）对桩身构造配筋规定如下： ·$/$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）桩的主筋应经计算确定。灌注桩最小配筋率不宜小于"#$%&"#’(%（小直径桩取大值）。（$）配筋长度：!受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。"桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。#岸边的桩、)度及)度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。$桩径大于’""**的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的$+,。$#桩身混凝土及混凝土保护层厚度要求（!）《建筑地基基础设计规范》（-.("""/—$""$）对桩身混凝土规定如下：!灌注桩不应低于0$"。"扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的,倍。#在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要求。（$）《建筑桩基技术规范》（1-123—23），对桩身混凝土及混凝土保护层厚度规定如下：!混凝土强度等级，不得低于0!(，水下灌注混凝土时不得低于0$"，混凝土预制桩尖不得低于0,"；"主筋的混凝土保护层厚度，不应小于,(**，水下灌注混凝土，下得小于("**。$扩底灌注桩扩底直径尺寸宜按下列规定确定（见图!$4$）。5#当持力层承载力低于桩身混凝土受压承载力时，可采用扩底；扩底端亘径与桩身直径比678，应根据承载力要求及扩底端部侧面和桩端持力层土性确定，最大不超过,#"；.#扩底端册面的斜率应根据实际孔及支护条件确定，97:;一般取!7,&!7$，砂土取约!7,，粉土、粘性土取约!7$；0#扩底端底面一般呈锅底形，矢高:<取（"#!"&"#!(）6。（三）预制桩!#构造配筋要求 第二篇桩基工程施工工艺设计·"(1·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#"扩底桩构造（!）《建筑地基基础设计规范》（$%&’’’(—"’’"）对桩身构造配筋规定如下：!桩的主筋应经计算确定。打入式预制桩的最小配筋率不宜小于’)*+；"静压预制桩的最小配筋率不宜小于’),+；（"）《建筑桩基技术规范》（-$-./—./）对桩身配筋规定如下：!预制桩的桩身配筋应按吊运、打桩及桩在建筑物中的受力条件计算确定。预制桩的最小配筋率不宜小于’)*+。如采用静压法沉桩时，其最小配筋率不宜小于’)/+，主筋直径不宜小于#!/，打入桩桩顶"012长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。"预应力混凝土预制桩宜优先采用先张法施加预应力。预应力钢筋宜选用冷拉$、%级或&级钢筋。’预制桩的桩尖可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，在密实砂和碎石类土中，可在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖。")桩身混凝土及混凝土保护层厚度要求（!）《建筑地基基础设计规范》（$%&’’’(—"’’"）对桩身桩身混凝土规定如下：预制桩的混凝土强度等级不应低于31’；预应力桩不应低于3/’。（"）《建筑桩基技术规范》（-$-./—./），对桩身混凝土及混凝土保护层厚 ·!(’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!度规定如下：!混凝土预制桩的截面边长不应小于!""##；预应力混凝土预制桩的截面边长不宜小于$%"##；预应力混凝土离心管桩的外径不宜小于$""##。"预制桩的混凝土强度等级不宜低于&$"，采用静压法沉桩时，可适当降低，、但不宜低于&!"，预应力混凝土桩的混凝土强度等级不宜低于&’"，预制桩的纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于$"##。#预制桩的分节长度应根据施工条件及运输条件确定。接头不宜超过两个，预应力管桩接头数量不宜超过四个。（四）钢桩!"世纪("年代末，随着海洋石油钻井平台基础和建造在深厚软土地基上的少量高重建筑物，我国才开始应用大直径开口钢管桩，一些工程中也采用)形钢桩。*+常用钢桩的类型和截面尺寸钢桩可采用管形或)形，其材质应符合先行有关规范规定。钢桩的分段长度不宜超过*!,*%#；常用的截面尺寸见表*!-’。表*!-’钢管桩挂面尺寸（##）钢管桩截面外径尺寸壁厚’"".*!%"".*!*’/"".*!*’*/("".*!*’*/0"".*!*’*/.""*!*’*/*0*"""*!*’*/*0 第二篇桩基工程施工工艺设计·"0$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$%形钢桩截面尺寸（&&）截面尺寸公称尺寸图示%’(!(""))*"))"))")+!"!""++"$"!!!!"$)*"$)"$)"$$!+!+"-+,))!"!",))*,)),)),))!)!$,)),)$!$!$,,.,$!!,!,,++,$+!/!/,$)*,$),$),$)!"!-,$),$0!-!-,..+)"!$!$,-++)$!.!.+))+))!,"!+))*+))+))+)."!"!+)++)$!.".+".+)0"),$"1钢桩的端部形式钢桩的端部形式，应根据桩所穿越的土层、桩端持力层性质、桩的尺寸、挤土效应等因素综合考虑确定。（!）钢管桩可采用下列桩端形式：敞口：带加强箍（带内隔板、不带内隔板）；不带加强箍（带内隔板。不带内隔板）。闭口：平底和推底。（"）%形钢桩可采用下列桩端形式：带端板；不带端板：锥底、平底（带扩大翼、不带扩大翼）。,1桩身接头钢桩焊接接头应采用等强度连接，使用的焊条、焊丝和焊剂应符合现行有关规定规定。钢管桩应采用上下节桩对焊连接，其构造见图!"#,。%形钢桩接头可采用对焊或采用连接板贴角焊，其构造见图!"#+。+1钢桩的防腐 ·"1)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$钢管拉接桩构造（%）接口详图（；&）接桩构造图!"#’(形钢桩接桩构造钢桩防腐处理可采用外表面涂防腐层，增加腐蚀余量及阴极保护；当钢管桩内壁同外界隔绝时，可不考虑内壁防腐。钢桩的腐蚀速率当无实测资料时可按下表确定。表!"#)钢桩年腐蚀速率钢桩所处环境单面腐蚀率（**+,）地面以上无腐蚀性气体或腐蚀性挥发介质-.-/0-.!水位以上-.-/地面以下水位以下-.-$波动区-.!0-.$ 第二篇桩基工程施工工艺设计·(’’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、承台构造（一）桩基承台的几何尺寸桩基承台除满足抗冲切、抗剪切、抗弯和上部结构需要外，其结构尺寸应符合有关规范的下列规定。!《"建筑地基基础设计规范》（#$%&&&’—(&&(）对桩基承台的几何尺寸规定如下：（!）承台的宽度不应小于%&&))。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于!%&))。对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于’%))；（(）承台的最小厚度不应小于*&&))；（*）承台混凝土强度等级不应低于+(&，纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于’&))，当有混凝土垫层时，不应小于,&))。(《"建筑桩基技术规范》（-#-.,—.,），对桩基承台的几何尺寸及混凝土保护层厚度规定如下：（!）为了满足桩顶嵌团及抗冲切的需要，承台最小宽度不应小于%&&))，承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，且边缘挑出部分不应小于!%&))。考虑到墙体与承台梁共同工作可增强承台梁的整体刚度，对于条形承台梁边缘挑出部分可适当减少，但不应小于’%))；（(）为满足承台的整体刚度、桩与承台的连接等构造需要，条形承台和柱下独立桩基承台的厚度不应小于*&&))；（*）筏形、箱形承台板的厚度应满足整体刚度、施工条件及防水要求。对于桩布置于墙下或基础梁下的情况，承台板厚度不宜小于(%&))，且板厚与计算区段最小跨度之比不宜小于!/(&；（,）柱下单桩基础，宜按连接柱、连系梁的构造要求将连系梁高度范围内桩的圆形截面改变成方形截面；（%）承台混凝土强度等级不宜小于+!%，采用!级钢筋时，混凝土强度等 ·"$4·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!级不宜低于!"#，承台底面的钢筋混凝土保护层厚度不宜小于$#%%。当设素混凝土垫层时，保护层厚度可适当减小；垫层厚度宜为&##%%，强度等级宜为!$’(。（二）桩基承台的构造配筋承台的钢筋配置除满足计算要求外，应满足《建筑地基基础设计规范》（)*(###$—"##"）对桩基承台的构造配筋的下列规定：对于矩形承台，其承台的配筋应按双向均匀通长布置（图&"+(,），钢筋直径不宜小于&#%%，间距不宜大于"##%%；对于三桩承台，钢筋应按三向板带均匀布里的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内（图&"+(-）。承台梁的主筋除满足计算要求外，尚应符合现行《混凝土结构设计规范》（)*(##&##）关于最小配筋率的规定，主筋直径不宜小于&"%%，架立筋不宜小于&#%%，箍筋直径不宜小于.%%（图&"+(/）；图&"+(承台配筋示意（,）矩形承台配筋（；-）三桩承台配筋（；/）剖面（三）承台与桩的连接桩锚入承台的作用在于形成能传递剪力和部分弯矩的连接体。这种连接也能承受偶然发生的不大的上拔力。大量群桩的水平承载力试验表明，建筑物桩基桩顶嵌入承台的长度只需(#0&##%%，桩顶主筋锚人承台1#2（323为主筋直径），即可形成介于铰接与刚接之间的连接方式，满足上述传递功能。若桩顶嵌入承台深度过大，则会降低承台的有效高度，不利于承台抗弯、抗冲切和剪切。若桩顶主筋锚入承台长度过大，对于预制桩，其桩头外露部分过长，破桩头的工作量和造价相应增加。 第二篇桩基工程施工工艺设计·(’,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!《"建筑地基基础设计规范》（#$%&&&’—(&&(）对桩与承台的连接规定如下：桩顶嵌人承台内的长度不宜小于%&))。主筋伸人承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（!级钢）的*&倍和钢筋直径（"级钢和#级钢）的*%倍。对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。桩和柱的连接可按本规范高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋，柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要求。(《"建筑桩基技术规范》（+#+,-—,-），对承台与桩的连接有如下规定：（!）桩顶嵌入承台的长度对于大直径桩，不宜小于!&&))，对于中等直径桩不宜小于%&))（(）混凝土桩的桩顶主筋应伸人承台内，其锚固长度不宜小于*&倍主筋直径，对于抗拔桩基不宜小于-&信主筋直径。预应力混凝土桩可采用钢筋与柱头钢板焊接的连接方法。（*）钢桩可采用在桩头加焊锡形板或钢筋的连接方法。（四）承台之间的连接!"柱下单桩基础为传递、分配柱底剪力、弯矩，增强整个建筑物桩基的协同工作能力，柱下单桩宜在桩顶两个互相垂直方向上设置连系梁。当桩柱截面直径之比较大（一般大于(）且柱底剪力和弯矩较小时，单桩基础实现自身平衡而不致有大的变位，可不设连系梁。("双桩基础两桩桩基的承台，在其长向的抗剪、抗弯能力较强，一般无需设置承台之间的连系梁。在其短向抗弯刚度较小，宜设置连系梁，当短向的柱底剪力和弯矩较小时可不设连系梁。*"抗震设防要求的柱下独立承台考虑到在地震作用下，建筑物各独立承台之间所受剪力、弯矩是非同步的，纵横方向 ·#5%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!宜设置连系梁，利用承台之间的连系梁进行传递和分配是十分有利的。!"连系梁的顶面标高及配筋为了利于直接传递柱底剪力、弯矩，连系梁顶面宜与承台顶位于同一标高。连系梁的截面尺寸一般以柱底剪力作用于梁端，接受压确定其截面尺寸，根据受拉确定配筋。连系梁宽度不宜小于#$%&&，其高度可取承台中心距的’(’$)’(’%，以保证其出平面外的刚度。连系梁配筋应根据计算确定，最小配筋最不宜小于!!’#，并应按受拉要求锚人承台。$"承台埋置深度因承台的最小高度为$%%&&，故承台埋深应不小于*%%&&。在季节性冻土及膨胀土地区，其承台埋深度宜低于冰冻线和大气影响线，但当冰冻线、大气影响线深度超过’%%%&&且承台高度较小时，则应视土的冻胀、膨胀性等分别采取换填无粘性土层、预留空隙等隔胀措施，具体做法应按现行《建筑地基基础设计规范》和《膨胀土地区建筑技术规范》等有关规定执行。第三节桩基设计计算一、桩顶作用效应计算（一）两类极限状态下的荷载效应组合’"正常使用极限状态下（’）荷载效应的标准组合值+应用下式表示：,!"-!#".!$’".!%#!$#".⋯⋯⋯.!%&!$&"式中+———按永久荷载标准值0计算的荷载效应值；/,1+2’1———按可变荷载标准值$’(计算的荷载效应值；!%’———可变荷载$’的组合值系数，按现行《建筑结构荷载规范》（/3$%%%4）的规定取值。 第二篇桩基工程施工工艺设计·!4&·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）荷载效应的准永久组合值"应用下式表示：#!"$!#"%!$&!%&"%!$!!%!"%⋯⋯⋯%!$&!%&"式中———准永久值系数，按现行《建筑结构荷载规范》（()*+++,）的规定!’&取值。!-承载能力极限状态下（&）由可变荷载荷载效应控制的基本组合设计值"，应用下式表达：!$"#!#"%"%&!%&"%"%!!’!!%!"%⋯⋯⋯%"%&!’&!%&"式中"———永久荷载的分项系数，按现行《建筑结构荷载规范》（()*+++,）的(规定取值；"%(———第(个可变荷载的分项系数，按现行《建筑结构荷载规范》（()*+++,）的规定取值。（!）由永久荷载控制的基本组合，也可采用简化计算规则，荷载效应基本组合的设计值"按下式确定：!$&-.*!"!)式中/———结构构件抗力的设计值，按有关建筑结构设计规范的规定确定；"0———荷载效应的标准组合值。（二）群桩中单桩桩顶竖向力的确定群桩中单桩桩顶竖向力应按下列公式计算：&-轴心竖向力作用下*"%#"%"$&!-偏心竖向力作用下*"%#"+,"-(+-",(%("$1!1!&#-(#,(式中2———相应于荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向力；0(0———桩基承台自重及承台上土自重标准值；30———相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力； ·,$,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!———桩基中的桩数；"#$———相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第根桩的竖向力；%&$、%’$———相应于荷载效应标准组合作用于承台底面通过桩群形心的轴的力矩；&#、’#———桩至桩群形心的轴线的距离。（三）群桩中单桩桩顶水平力的确定水平力作用下($(#$!!式中"———相应于荷载效应标准组合时，作用于承台底面的水平力；#(#$———相应于荷载效应标准组合时，作用于任一单桩的水平力。!———桩基中的桩数；二、单桩承载力确定（一）轴心竖向力作用下单桩承载力计算应符合下列表达式："$!)*偏心竖向力作用下，除满足公式外［$%&%’］，尚应满足下列要求："#$()*!+%,))式中-———单桩竖向承载力特征值。)（二）水平荷载作用下(#$!)()式中-———单桩水平承载力特征值。")（三）单桩竖向承载力特征值的确定+%单桩竖向承载力特征值的确定应符合下列规定； 第二篇桩基工程施工工艺设计·$6#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜少于总数的!"，且不应少于#根。单桩的静载荷试验，应按有关试验要求进行。当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的上层时，对单桩承载力很高的大直径端承型桩。可采用深层平板载荷试验确定桩端上的承载力特征值，试验方法按试验要求进行。（$）地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定%值。&（#）初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：!&’"(&#$)!$""%&&’&式中%———单桩竖向承载力特征值；&*(&、*%&&———桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得；+(———桩底端横截面面积；———桩身周边长度；!(’&———第层岩土的厚度。当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩石中时，可按下式估算单桩竖向承载力特征值：!&’"(&#$式中*———桩端岩石承载力特征值。(&（,）嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布；并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。桩端岩石承载力特征值按下述方法确定："当桩端无沉渣时，应根据岩石的饱和单轴抗压强度标准值按下式确定，或按《建筑地基基础设计规范》（-./0001—$00$）附录2用岩基载荷试验确定。(&’#)·(34式中(&———岩石地基承载力特征值(34———岩石饱和单轴抗压强度标准值，可按规范-./0001附录5确定；#3———折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和 ·$+1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取!"#；对较完整岩体可取!"$%!"#；对较破碎岩体可取!"&%!"$。注：&"上述折减系数值未考虑施工因素及建筑物使用后风化作用的继续；$"对于粘土质岩，在确保施工期及使用期不致遭水浸泡时，也可采用天然湿度的试样，不进行饱和处理。!对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值，可根据地区经验取值，无地区经验时，可根据平板载荷试验确定。（#）单桩水平承载力特征值取决于桩的材料强度、截面刚度、入土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素，应通过现场水平载荷试验确定。必要时可进行带承台桩的载荷试验，试验宜采用慢速维持荷载法。（’）当作用于桩基上的外力主要为水平力时，应根据使用要求对桩顶变位的限制，对桩基的水平承载力进行验算。当外力作用面的桩距较大时，桩基的水平承载力可视为各单桩的水平承载力的总和。当承台侧面的土未经扰动或回填密实时，应计算土抗力的作用。当水平推力较大时，宜设置斜桩。$"桩身混凝土的强度要求（&）《建筑地基基础设计规范》（()#!!!*—$!!$）［+"#",］条规定：桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。计算中应按桩的类型和成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以工作条件系数，桩身强度应符合下式要求：桩轴心受压时!!"#$!%%式中$———混凝土轴心抗压强度设计值；按现行《混凝土结构设计规范》取-值；.———相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值；/0———桩身横截面积；"-———工作条件系数，预制桩取!"*#，灌注桩取!"’%!"（*水下灌注桩或长桩时用低值）。（$）当桩基承受拔力时，应对桩基进行抗拔验算及桩身抗裂验算。 第二篇桩基工程施工工艺设计·&’#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、桩基沉降计算（一）沉降验算的规定《建筑地基基础设计规范》（!"#$$$%—&$$&）［’(#()$］条规定：对以下建筑物的桩基应进行沉降验算；)(地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基。&(体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩墓。*(摩擦型桩基。+(嵌岩桩、设计等级为丙级的建筑物桩基、对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基、吊车工作级别,-及,-以下的单层工业厂房桩基（桩端下为密实上层），可不进行沉降验算。#(当有可靠地区经验时，对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降验算。（二）建筑物地基变形允许值《建筑地基基础设计规范》（!"#$$$%—&$$&）［#(*(+］条、［’(#()$］条的规定：桩基础的沉降不得超过建筑物的允许值，建筑物的地基变形允许值，按下表的规定采用。对表中未包括的建筑物，其地基变形允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。表)&.［%表#(*(+］建筑物的地基变形允许值变形特征地基土类别中、低压用性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜$($$&$($$&工业与民用建筑相邻柱基的沉降差（)）框架结构$($$&/$($$*/（&）砌体出填充的边排柱$($$$%/$($$)/（*）当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构$($$#/$($$#/ ·$.!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""变形特征地基土类别单层排架结构（柱距为!"）柱基的沉降量（""）（#$%）$%%桥式吊车轨面的倾斜（按不调整轨道考虑）纵向%&%%’横向%&%%(多层和高层建筑的整体倾斜)*!$’%&%%’$’+)*!!%%&%%(!%+)*!#%%%&%%$-)*,#%%%&%%$体型简单的高层建筑物基础的平均沉降量（""）$%%高耸结构基础的倾斜)*!$%%&%%.$%+)*!-%%&%%!-%+)*!#%%%&%%-#%%+)*!#-%%&%%’#-%+)*!$%%%&%%($%%+)*!$-%%&%%$高耸结构基础的沉降虽（""）)*!#%%’%%#%%+)*!$%%(%%$%%+)*!$-%$%%注：#&本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值；$&有括号者仅适用于中压缩性土；(&/为相邻柱基的中心距离（""）；)*为自室外地面算起的建筑物高度（"）；’&倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；-&局部倾斜指砌体承重结构沿纵向基础两点的沉降差与其距离的比值。（三）桩基沉降的计算计算桩基础沉降时，最终沉降量宜按单向压缩分层总和法计算。#%$#$，$&’$，&!0!"""$0#&0#(!$，&式中1———桩基最终计算沉降量（""）；#———桩端平面以下压缩层范围内土层总数；(!$，&———桩端平面下第$层土第&个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量（234）；%$———桩端平面下第$层土的计算分层数；$’$，&———桩端平面下第$层土的第&个分层厚度（"）；#$，&———桩端平面下第$层上第&个分层的竖向附加应力（534）；!"———桩基沉降计算经验系数，各地区应根据当地的工程实测资料统 第二篇桩基工程施工工艺设计·"-+·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$实体深基础的底面积计对比确定。地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论，按下列方法计算：!%实体深基础（桩距不大于$&）采用实体深基础计算桩基础最终沉降量时，采用单向压缩分层总和法按《建筑地基基础设计规范》（’()***+—"**"）第［)%,%)］条至［)%,%-］条有关公式计算。但须注意在其公式［)%,%)］中附加应力计算时，应为拉底平面处的附加压力。实体深基础的支承面积可按图!"#$采用。实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观测资料!!及经验统计确定。在不具备条件时，值可按下表选用。!!表!"#-实体深基础桩基沉降计算经验系数!!.（/012）./3!)!)!./3,*,*!./34*!!*%)*%4*%,注：./为变形计算深度范围内压缩模量的当量值，应按下式计算："$%"#5$%""#% ·"**·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中!———第!层土附加应力系数沿上层厚度的积分值。!"#其他方法，包括明德林应力公式方法可参考有关资料和手册（四）特殊情况以控制沉降为目的设置桩基时，应结合地区经验，并满足下列要求：$#桩身强度应按桩顶荷载设计值验算；"#桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定；%#桩端进人较好的土层，桩端平面处土层应满足下卧层承载力设计要求；&#桩距可采用（&’(）)（)为桩身直径）。四、承台计算（一）受弯计算$#破坏模式专题试验研究发现，凡属抗弯破坏的承台试件均呈梁式破坏的特点。四桩承台试件采用均布方式配筋，试验时初始裂缝首先在承台两个对应边的一边或两边中部或中部附近产生，之后在两个方向交替发展，并逐渐演变成各种复杂的裂缝而向承台中部合拢，最后形成各种不同的破坏模式。三桩承台试件是采用梁式配筋，承台中部因无配筋而抗裂性能较差，初始裂缝多由承台中部开始向外发展，最后形成各种不同的破坏模式。可以得出，不论是三桩试件还是四桩试件，它们在开裂破坏过程中，总是在两个方向上互相交替承担上部主要荷载，而不是平均承担，也即是交替起着梁的作用。"#弯矩计算通过对众多破坏模式的理论分析，选用典型模式作为公式推导的依据。柱下多桩和三桩承台的弯矩可按以下简化计算方法确定。（$）多桩承台多桩承台破坏模式系屈服线将承台分成很规则的若干块几何块体。设块体为刚性的，变形略去不计，最大弯矩产生于屈服线处，该弯矩全部由钢筋来承担，不考虑混凝土的拉力作用，则利用极限平衡方法并按悬臂梁计算。多极 第二篇桩基工程施工工艺设计·"26·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$承台弯矩计算示意桩形承台计算截面取在柱边和承台高度变化处（杯口外侧或台阶边缘，图!"#$%）!"&!#$%$!%&!#$"$式中!、!———分别为垂直%轴和"轴方向计算截面处的弯矩设计值；"%"$、%$———垂直’轴和轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离；#$———扣除承台和其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时第$桩竖向力设计值。（"）三桩承台!等边三桩承台（图!"#$）#(%)!*!&(&#’)*+式中,———由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯矩设计值；-(%)———扣除承台和其上土自重后的三桩中相应于荷载效应基本组合时的最大单桩竖向力设计值；.———桩距；/方桩边长，圆柱时/&01233（44为圆柱直径）。"等腰三桩承台（图!"#$）#(%)01$5!!&*(&#"’!)!+#" ·!4(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################"#$%()*+$!!"&(!#’!!)!,’!式中-、-———分别为由承台形心到承台两腰和底边的距离范围内板带的.!弯矩设计值；/———长向距离；!———短向桩距与长向桩距之比，当!小于()+时，应按变截面的二桩承台设计；0.、0!———分别为垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。上述所有三桩承台计算的值均指由柱截面形心到相应承台的板带宽度范围内的弯矩因而可按此相应宽度采用三向配筋。（二）冲切计算承台的冲切计算可分为：柱对承台的冲切和桩对承台的冲切两种情况。.)柱对承台的冲切为简化计算，《建筑地基基础设计规范》（12+(((*—!((!）推荐采用原苏联及我国《建筑桩基技术规范》（3134,—4,）均采用的方法即：冲切锥体取柱边或承台变阶处至相应桩顶内边缘连线所构成的锥体并考虑冲跨比的影响。柱对承台的冲切可按下列公式计算（图.!’5）：%."［!"6（%&$7!68）7"6（8’$7!6%］"9:()’(%."%’#"*"6%"()5,（;$6%7()!）"68"()5,（;$687()!）式中<———扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上相应于荷载.效应基本组合的冲切力设计值，冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线构成的锥体，锥体与承台底面的夹角不小于,+（=图.!’5）；9(———冲切破坏锥体的有效高度；———受冲切承载力截面高度影响系数，当9不大于5((##时，取"9:"9: 第二篇桩基工程施工工艺设计·"*!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$柱对承台冲切计算示意!%&；当’大于等于"&&&((时，!’)取&%*，其间按线性内插法取用［规范$%"%+］条；、，———冲切系数；!,-!,.",-、",.———冲跨比，",-/#,-0’&、",./#,.0’&，#,-、#,.为柱边或变阶处至桩边的水平距离；当#（#）1&%"’时，#（#）/&%"’；#,-,.&,-,.&,-（#）2’时，#（#）/’；,.&,-,.&3———柱根部轴力设计值；$4!———冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。对中低压缩性土上的承台，当承台与地基土之间没有脱空现象时，可根据地区经验适当减小柱下桩基础独立承台受冲切计算的承台厚度。图!"#*矩形承台角桩冲切计算示意 ·’-’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""式中的冲切系数是按!!"时与我国现行《混凝土结构设计规范》（#$%&&"&—’&&’）的受冲切承载力公式相衔接，即冲切破坏锥体与承台底面的夹角为(%)时冲切系数"!&*+提出来的。’*桩对承台的冲切（"）多桩矩形承台角桩对承台的冲切多桩矩形承台受角桩冲切的承载力应按下式计算（图"’,-）：""0"".!"![!".("’/’)/!"0(""/’)]!12#$%&&*%3!".!(#"./&*’)&*%3!"0!(#"0/&*’)式中4———扣除承台和其上填土自重后的角桩桩顶相应于荷载效应基本组"合时的坚力设计值；、———角桩冲切系数；#".#"0!".、!"5———角桩冲跨比，其值满足&*’6"*&，!".!"".71&，!"0!$"071&；8"、8’———从角桩内边缘至承台外边缘的距离；"".、""0，———从承台底角桩内边缘引(%冲切线与承台顶面或承台变阶处相交点至桩内边缘的水平距离；1&———承台外边缘的有效高度。（’）三桩三角形承台角桩对承台的冲切三桩三角形承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算（图"’,"&）：%底部角桩$"!&!!"（"’""/"""）9:;’!12#$%&&*%3!""!(#""/&*’)&顶部角桩$’!&!!"（’’"’/""’）9:;’!12#$%& 第二篇桩基工程施工工艺设计·"16·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""$%&’!!"#("!"($%")"!!"!"式中!!!、!!"———角桩冲跨比，!!!##!!"#；)$)$"!!、"!"———从承台底角桩内边缘向相邻承台边引*&+冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱位于该*&+线以内时则取柱边与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。图!",!$三角形承台角桩冲切计算示意对圆柱及圆桩，计算时可将圆形截面换算成正方形截面。（三）受剪计算!《%建筑地基基础设计规范》（-.&$$$/—"$$"）［0%&%!0］条规定：往下桩基独立承台应分别对柱边和桩边、变阶处和桩边联线形成的斜截面进行受剪计算（图!",12!",!［$图0%&%!0］）。当柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时，尚应对每个斜截面进行验算。斜截面受剪承载力可按下列公式计算：!!!)3!"#$$%$式中4———扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值；5$———承台计算截面处的计算宽度；)$———计算宽度处的承台有效高度；———剪切系数；##)3———受剪切承载力截面高度影响系数，按下式计算； ·-7)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!’()!!"#（$%%&!%），当!%*$%%++时，取!%#$%%++；当!%,-%%%++时，取!%#-%%%++；#.#/"———计算截面的剪跨比，".#，"/#。#.、#/为柱边或承台变阶处!%!%至.、/方向计算一排桩的桩边的水平距离，当"*%01时，取"#%01，当",1时，取"#1。图’-2’’承台斜截面受剪计算示意图图’-2’-阶梯形承台斜截面受剪计算示意-0对于阶梯形承台变阶处进行斜截面受剪计算（图’-2’-）的计算，计算变阶处截面3’—3’、4’—4’的斜截面受剪承载力时，其截面的有效高度均为!%’，截面计算宽度分别为5/’和5.’。计算柱边截面3-—3-和4-—4-处的斜截面受剪承载力时，其截面有效高度均为!%’6!%-，截面计算宽度按下式计算：!/’·"%’6!/-·"%-对3-—3-!/%#"%’6"%- 第二篇桩基工程施工工艺设计·"2.·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#&·"$&’!#"·"$"对!"—!"!#$%"$&’"$"()于锥形承台对*—*及!—!两个截面进行受剪承载力计算（图&"+&(），截面有效高度均为,$，截面的计算按下式计算："&!-"对*—*!-$%[&+$).(&+)]!-&"$!-&"&!#"对!—!!#$%[&+$).(&+)]!#&"$!#&（四）局部受压计算《建筑地基基础设计规范》（/!.$$$0—"$$"）［1).)&2］条规定：当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。具体验算方法可按现行《混凝土结构设计规范》（/!.$$&$—"$$"）的规定验算承台的局部受压承载力。当进行承台的抗震验算时，应根据现行《建筑抗震设计规范》（/!.$$&&—"$$&）的规定对承台的受弯、受剪切承载力进行抗震调整。图&"+&(锥形承台受剪计算示意 ·(-$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十三章桩基工程钢筋混凝土结构的材料指标第一节钢筋的品种和力学性能一、钢筋的品种我国建筑工程中所用的钢筋有热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋及热处理钢筋四种。热轧钢筋是将钢材在高温状态下轧制而成的。根据其强度的高低，分为!、"、#、$四个级别。冷拉钢筋是由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成，冷拉后钢筋内部组织结构发生变化，其屈服强度能够提高。冷拉钢筋也分为冷拉!、冷拉"、冷拉#、冷拉$四个级别。冷轧带肋钢筋是由热轧圆盘条（母材）经冷轧减小直径后在其表面冷轧成带有斜助的钢筋，可明显提高屈服强度。冷轧带肋钢筋按强度高低，分为!!""#、!!$"#、!!%##三个级别。热处理钢筋是将热轧的螺纹钢筋再通过淬火和回火的调质热处理，能显著提高其强度。钢丝一般有碳素钢丝、刻痕钢丝及钢绞线等几种。上述钢筋和钢丝按化学成分的不同，分为碳素钢和普通低合金钢两大类。其中!级热轧钢筋和钢丝属于碳素钢；"、#、$级热轧钢筋及热处理钢筋属于普通低合钢。碳素钢的机械性能与含碳量多少有关。合碳量增加，能使钢材强度提高，性质变硬，但也将使钢材的塑性和韧性降低，焊接性能也会变差。碳素钢按其碳的含量分为低碳钢（含碳量&#’(")）、中碳钢（含碳量#’(")*#’$#)）和高碳钢（含碳量#’$#)*+’,)）。用作钢筋的碳素钢主要是低碳钢和中碳钢。 第二篇桩基工程施工工艺设计·1.:·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!如果炼钢时在碳素钢的基础上加入少量（一般不超过!"#$）合金元素，就成为普通低合金钢。合金元素锰、硅、钒、钛等可使钢材的强度、塑性等综合性能提高。磷、硫则是有害杂质，其含量超过约%·%&#$后会使钢材变脆，塑性显著降低，不利于焊接。普通低合金钢钢筋具有强度高、塑性及可焊性好的特点，因而应用较为广泛。钢筋按其外形分为光面钢筋和变形钢筋两类。光面钢筋的表面是光圆的如图’!(（’)）。常用的热轧变形钢筋是热轧带肋钢筋，其表面有两条纵向凸缘（纵肋，热处理钢筋也有无纵肋的）在纵向凸缘两侧有许多等距离和等高度的斜向凸缘（斜肋）凸缘斜向相同的表面形成螺旋纹如图’!(’（*），凸缘斜向不同的表面形成人字纹如图’!(’（+）。螺旋纹和人字纹钢筋以往习惯统称为螺纹钢筋现行钢筋标准（,-’&..—.’）中称为等高肋钢筋。斜向凸缘和纵向凸缘不相交，剖面几何形状呈月牙形的钢筋，过去称为月牙纹钢筋如图’!(’（/）现行钢筋标准中称为月牙肋钢筋。冷轧带肋钢筋的表面无纵向凸缘，二面或三面斜向凸缘呈月牙形沿钢筋横截面周圈上均匀分布，其中有一面与另一面或另二面反向。月牙肋钢筋是我国近年来使用的一种新外形变形钢筋，与同样公称直径的等高肋钢筋相比，强度稍有提高，凸缘处应力集中也得到改善；它与混凝土之间的粘结强度虽略低于等高肋钢筋，但仍具有良好的粘结性能。建筑用钢筋要求具有一定的强度（屈服强度和抗拉强度）、足够的塑性（伸长率和冷弯性能）以及良好的焊接性能。下面分别把各种钢筋作一简介：（一）!级钢筋目前生产的!级钢筋牌号主要是01!#。!级钢筋是热轧光圆钢筋，直径为231%44。盘条的直径为#"#3’&44。它是一种低碳钢，质量稳定，塑性及焊接性能很好，但强度稍低，而且与混凝土的粘结稍差。因此，!级钢筋主要在厚度不大的板中应用较多。（二）"级钢筋目前生产的"级钢筋牌号有1%5678和1%569*（*）两种。"级钢筋是热 ·)1$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!钢筋表面及截面形状轧带肋钢筋，直径为$%&’((。其强度、塑性及可焊性都比较好。由于强度比较高，为增加钢筋与混凝土之间的粘结力，保证两者能共同工作，钢筋表面轧制成月牙肋。!级钢筋在工程中应用十分广泛。（三）"级钢筋目前生产的"级钢筋牌号有)’*+,-.、)’*+/-和0)’*+,-三种。这三种牌号是我国推广使用的新品种钢筋，其中前两种是加入微量合金元素（钒.、钛/-）热轧而成；后一种0)’*+,-是在)’*+,-基础上经穿水热处理而成的，即热轧后立即穿水，进行表面控制冷却，然后利用芯部余热自身完成回火处理，称为余热处理钢筋。"级钢筋是热轧月牙肋钢筋，直径为$%&’((。它的塑性及可焊性也比较好，但强度高，如果用于普通钢筋混凝土结构构件中，又要它充分发挥其强度，则会使混凝土裂缝开展得很宽。因此，"级钢筋常经过冷拉后用作预应力钢筋。 第二篇桩基工程施工工艺设计·%::·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（四）!级钢筋目前生产的!级钢筋牌号主要有!"#$%&’(、!)#$&’(和!)#$%&’*$三种。!级钢筋是热轧等高肋钢筋，直径为+,-%..。!级钢筋不用于普通钢筋混凝土结构，一般均经冷拉后用于预应力混凝土结构。!级钢筋的焊接质量较难控制，在承受重复荷载的结构中，如没有专门的焊接工艺，不宜采用有焊接接头的!级钢筋。在低于/-"0的低温条件下易于发生冷脆，也不宜采用!级钢筋。（五）冷拉钢筋冷拉"级钢筋可用于普通钢筋混凝土结构，但一般不用于水工钢筋混凝土轴心受拉及小偏心受拉构件。这是因为轴心受拉或小偏心受拉构件为全截面受拉，要求构件正常使用时不出现裂缝，因而钢筋经过冷拉后的强度不能充分利用。冷拉#、$、!级钢筋常用作预应力混凝土结构的预应力钢筋。钢筋经冷拉后性质变脆，承受冲击荷载或重复荷载的构件及处于负温下的结构，一般不宜采用冷拉钢筋。（六）冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋也是我国推广使用的新品种钢筋。它是强度较高的月牙肋变形钢筋，直径为!,1%..。目前生产的牌号主要有2%1)（33))"级，45!,1%..）、2%-)（336)"级，45!,6..）和%!&’*（$33+""级，45)..）三种。33))"级冷轧带肋钢筋可应用于普通钢筋混凝土结构；336)"级和33+""级冷轧带钢筋可用作中、小预应力混凝土构件的预应力钢筋。冷轧带肋钢筋也可用于焊接钢筋网。冷轧带肋钢筋具有脆性性质，因此，不宜用于直接承受冲击荷载的结构构件中。（七）热处理钢筋热处理钢筋是强度最高的螺纹钢筋。主要牌号有!"#$%&’（456..）、!+#$%&（’45+7%..）和!)#$%8（9451"..）。热处理钢筋因其强度已很高，不必再进行冷拉，可直接用作预应力钢筋。腐蚀可导致热处理钢筋在高应力状 ·"%%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!态下产生裂隙以致脆断，因此，要注意对这种钢筋的保管和使用。（八）钢丝钢丝的直径越细，其强度越高。钢丝一般都用作为预应力钢筋。它们的规格、性能参见第十章《预应力混凝土结构》。二、钢筋的力学性能上节所述各种钢筋，由于化学成分及制造工艺的不同，机械性能有显著差别。按力学的基本性能来分，则有三种类型：!热轧"、#、$、%级钢筋，钢的力学性质相对较软，常称之为软钢；&热处理钢筋及高强钢丝，其力学性质高强而硬，常称为硬钢；’冷拉钢筋。（一）软钢的力学性能软钢从开始加载到拉断，有四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段与破坏阶段。下面以"级钢筋的受拉应力—应变曲线为例来说明软钢的力学特性如图!"#$所示。自开始加载至应力达到!点以前，应力应变成线性关系，!点称比例极限，%!段属于线弹性工作阶段。应力达到&点后，钢筋进入屈服阶段，产生很大的塑性变形，&点应力称为屈服强度（流限），在应力—应变曲线中呈现一水平段，称为流幅。超过’点后，应力应变关系重新表现为上升的曲线，为强化阶段。曲线最高点(点的应力称为抗拉强度。此后钢筋试件产生颈缩现象，应力应变关系成为下降曲线，应变继续增大，到)点钢筋被拉断。)点所对应的横坐标称为伸长率，它标志钢筋的塑性。伸长率越大，塑性越好。钢筋塑性除用伸长率标志外，还用冷弯试验来检验。冷弯就是把钢筋围绕直径为*的钢辊弯转(角而要求不发生裂纹。钢筋塑性越好，冷弯角(就可越大，钢辊直径*也可越小。屈服强度（流限）是软钢的主要强度指标。在混凝土中的钢筋，当应力达到屈服强度后，荷载不增加，应变会继续增大，使得混凝土裂缝开展过宽，构件变形过大，结构不能正常使用。所以软钢钢筋的受拉强度限值以屈服强度为 第二篇桩基工程施工工艺设计·"&!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!准，钢筋的强化阶段只作为一种安全储备考虑。图!"#$!级钢筋的应力—应变曲线钢材中含碳量越高，屈服强度和抗拉强度就越高，伸长率就越小，流幅也相应缩短。图!"#"表示了不同级别的软钢的应力—应变曲线的差异。图!"#"不同级别钢筋的应力—应变曲线（二）硬钢的力学性能硬钢强度高，但塑性差，脆性大。从加载到拉断，不象软钢那样有明显的阶段，基本上不存在屈服阶段（流幅）。图!"#%为硬钢的应力—应变曲线。硬钢没有明确的屈服台阶（流幅），所以计算中以“协定流限”作为强度标准，所谓协定流限是指经过加载及卸载后尚存有&’$(永久残余变形时的应力，用"&’$表示。"&’$一般相当于抗拉极限强度的)&(*+,(。 ·&"%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!硬钢塑性差，伸长率小。因此，用硬钢配筋的钢筋混凝土构件，受拉破坏时往往突然断裂，不象用软钢配筋的构件那样，在破坏前有明显的预兆。（三）冷拉钢筋的力学性能建筑工程中，常对钢筋进行冷拉，使钢材内部结构发生变化，从而提高钢筋的屈服强度。冷拉是节约钢筋的一项有效措施，一般可节约钢材!"#$%"#。所谓冷拉，就是将钢筋拉伸超过它的屈服强度，然后放松，经过一段时间之后，钢筋就会获得比原来的屈服强度更高的新的屈服强度值。如图!&’(所示，原钢筋从开始受拉到拉断，其应力—应变曲线为!"#$%&’。现拉伸钢筋，使应力达到%点，超过其原来的屈服强度，然后卸载，在卸载过程中，曲线沿%(下降到(点，并留有残余变形!(。若又立即重新拉伸钢筋，则它的应力—应变曲线将与%(重合，并有一个新的屈服强度%，高于原先的屈服强度#。如果钢筋在卸载后，经过一段时间再拉，则新的屈服强度还会进一步提高至#)，这一现象叫做“冷拉时效”。这时应力—应变曲线将变成(#)&)’)。时效在正常温度下需要相当长的一段时间才发展完毕。但在!""*的温度下，则仅需%小时便可基本上发展完毕。在我国一般不利用时效后的强度。图!&’+硬钢的应力—应变曲线钢筋冷拉后，屈服强度提高了，但流幅缩短，在拉断时的伸长率也降低不 第二篇桩基工程施工工艺设计·"’"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!少，也就是钢材性质变硬变脆了，这对承受冲击荷载与重复荷载都是不利的。为了使冷拉后，既能提高强度，还能具有足够的塑性，应选择合理的!点（冷拉应力）。钢筋冷拉后，应进行质量检查，其塑性和韧性要符合一定的标准。图!"#$钢筋冷拉后的应力—应变曲线冷拉钢筋可采用控制应力的方法，其冷拉控制应力下的最大冷拉率，应符合有关规范要求。冷拉钢筋也可采用控制冷拉率的方法，冷拉率必须由试验确定，测定冷拉率时的冷拉应力，也应符合规范要求。具体规定可参阅《混凝土结构工程施工及验收规范》（%&$’(’)—*(）。钢筋冷拉后，其抗压强度并没有提高，计算时仍取用原来的抗压强度。冷拉钢筋受到高温时，它的强度要降低，因此，冷拉钢筋在焊接时，应控制加热时间不能过长。钢筋在弹性阶段的应力应变的比值，称为弹性模量，用符号+表示。根,据中国建筑科学研究院等单位测定的钢筋弹性模量，其数值见附录二表$。（四）钢筋的疲劳强度钢筋在多次重复加载时，会呈现疲劳的特性。这是由于钢材内部有杂质和气孔，外表面有斑痕缺陷，以及表面形状突变引起的应力集中造成的。应力集中过大时，使钢材发生微裂纹，在重复应力作用下，裂纹会扩展而发生突然断裂。"""钢筋的疲劳强度"与应力特性有关，为重复荷载作用时钢筋受到-!!""的最小应力与最大应力的比值。越小，"越低。一般来说，当荷载重复作!-"用二百万次以上时，钢筋的"-约为静力拉伸强度的))./$$.。在水工建筑中，很少遇到数百万次的周期性重复荷载，所以一般不验算材 ·’#&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!料的疲劳强度。但如采油平台等海工建筑受到波浪的冲击，就应考虑这一问题，其使用荷载作用下的材料应力就不能过高。第二节混凝土的物理力学性能混凝土是由水泥、水及骨料按一定配合比组成的人造石材。水泥和水在凝结硬化过程中形成水泥胶块把骨料粘结在一起。混凝土内部有液体和孔隙存在，是一种不密实的混合体，主要依靠由骨料和水泥胶块中的结晶体组成的弹性骨架来承受外力。弹性骨架使混凝土具有弹性变形的特点，同时水泥胶块中的凝胶体又使混凝土具有塑性变形的性质。由于混凝土内部结构复杂，因此，它的力学性能也极为复杂。一、混凝土的强度（一）立方体抗压强度!"#抗压强度是混凝土的重要的力学指标，与水泥标号、水泥用量、水灰比、配合比、龄期、施工方法及养护条件等因素有关。试验方法及试件形状尺寸也会影响所测得的强度数值。在国际上，确定混凝土抗压强度的试件有圆柱体和立方体两种，我国规定用!"#$$%!"#$$%!"#$$的立方体试件作为标准试件。由标准立方体试件测得的抗压强度，称为标准立方体强度，用!表示。"#试验方法对立方体强度有很大的影响。试块在压力机上受压，纵向发生压缩而横向发生鼓胀。当试块与压力机垫板直接接触，试块上下表面与垫板之间有摩擦力存在，使试块横向不能自由扩张，就会提高混凝土的抗压能力。此时，靠近试块上下表面的区域内，好象被箍住一样，试块中部由于摩擦力的影响较小，混凝土仍可横向鼓张。随着压力的增加，试块中部先发生纵向裂缝，然后出现通向试块角隅的斜向裂缝。破坏时，中部向外鼓胀的混凝土向四 第二篇桩基工程施工工艺设计·"(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!周剥落，使试块只剩下如图!"#（$%）所示的角锥体。当试块上下表面涂有油脂或填以塑料薄片，以减少摩擦力时，则所测得的抗压强度就较不涂油脂者为小。破坏时，试块出现垂直裂缝如图!"#$（&）所示。为了统一标准，规定在试验中均采用不涂油脂的试件。图!"#$混凝土立方体试块的破坏情况若立方体试件尺寸小于!’())，则试验时两端摩擦的影响相对较大，测得的强度较高。用非标准尺寸的试件进行试验，其结果应乘以折算系数，换算成标准立方体强度：*(())+*(())+*(())的试件，折算系数取!,(’；!(())+!(())+!(())的试件，折算系数取(,-’。试验时加载速度对强度也有影响，加载速度越快则强度越高。通常的加*载速度是每秒钟压应力增加(,*.(,"/0))。由于混凝土中水泥胶块的硬化过程需要若干年才能完成，混凝土的强度也随龄期的增长而增长，开始增长得很快，以后逐渐变慢。试验观察得知，混凝土强度增长可延续到!’年以上，保持在潮湿环境中的混凝土，强度的增长会延续得更久。混凝土不同龄期的强度取值应通过试验确定。当无试验资料时，在一般［!］情况下，强度随龄期的增长率可参考表!"#!选用。表!"#!混凝土抗压强度随龄期相对增长率混凝土龄期（1）水泥品种2*3$(-(!3(普通硅酸盐水泥(,’’.(,$’!,(!,!(!,!’!,*(矿碴硅酸盐水泥(,4’.(,’’!,(!,*(!,"(!,4( ·-&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!混凝土龄期（!）水泥品种"#$%&’&($&火山灰质硅酸盐水泥&)*+,&)++()&()(+()#+()-&注!对于蒸汽养护的构件，不考虑抗压强度随龄期的增长；"表中数字未计入掺合料及外加剂的影响；#表中数字适用于.-&及其以下的混凝土。［(］［、#］我国混凝土结构设计规范规定以边长为(+&//的立方体，在温度为#&0-1、相对湿度不小于’&2的条件下养护#$天，用标准试验方法测得的具有’+2保证率（根据我国《建筑结构设计统一标准》规定混凝土强度标准值，取其概率分布的&)&+分位值确定。如图(-3"，!为混凝土立方体抗压强度"#$标准值。它具有’+2的保证率）的抗压强度标准值作为混凝土的强度等级，#以符号.表示，单位为45//（也可记作678）。例如.#&级混凝土，则表示混#凝土立方体抗压强度为#&45//（即#&678）。水利水电工程中所采用的混凝土强度分成((个强度等级，即.(&、.(+、.#&、.#+、.-&、.-+、.*&、.*+、.+&、.++、.%&。水工建筑中常因工程量巨大，混凝土浇筑后经过较长时期后才承受设计荷载。所以在设计时经充分论证后，也可以根据建筑物的型式、地区的气候条件以及开始承受荷载的时间，采用%&天或’&天龄期的后期强度。图(-3"混凝土立方体抗压强度概率分布曲线水利水电工程中，素混凝土结构的受力部位的混凝土强度等级不宜低于.(&；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于.(+；当钢筋混凝土结构采用$级、%级钢筋及冷轧带肋钢筋时，为了保证必要的粘结力，混凝土强度等级不宜低于.#&；装配式及薄壁结构的混凝土强度等级不宜低于.#&；预应力混凝土结构则采用强度等级不低于.-&的混凝土。当建筑物还有耐久性要求，例如抗渗、抗冻、抗磨、抗腐蚀时，混凝土的强度等级尚需根据具体技术要 第二篇桩基工程施工工艺设计·&)-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!求确定。（二）棱柱体抗压强度———轴心抗压强度!"若试件为棱柱体，则所测得的抗压强度称为棱柱体抗压强度!。!低于""立方体强度，这是因为当试件高度增大后，两端接触面摩擦力对试件中部的影响逐渐减弱所致。!随试件高度与宽度之比#!$而异，当"#$%&时，!趋于""稳定。钢筋混凝土受压构件的实际长度常比它的截面尺寸大得多。因此，棱柱体强度比立方体强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际强度。棱柱体强度可由’()**+’()**+&))**的试件经标准养护后测得。国内外试验都指出，!与!大致成线性关系，根据国内两者的对比试验，""%!"!!"%比值平均为),-.。考虑到实际结构构件与试件制作及养护条件的差异、［’］［、/］尺寸效应以及加荷速度等因素的影响，规范偏安全地取用关系式如下：!"0),.-!"%（三）轴心抗拉强度!&混凝土轴心抗拉强度!远低于抗压强度!，!仅相当于!的’#12’#’3，&"%&"%当!"%越大时，!&!!"%的比值越低。凡影响抗压强度的因素，一般对抗拉强度也有相应的影响。然而，不同因素对抗压强度和抗拉强度的影响程度却不同。例如水泥用量增加，可使抗压强度增加较多，而抗拉强度则增加较少。用碎石拌制的混凝土，其抗拉强度比用卵石的为大，而骨料形状对抗压强度的影响则相对较小。各国测定抗拉强度的方法不尽相同。我国近年来采用的直接受拉法，其试件是用钢模浇筑成型的’))**+’))**+())**的棱柱体试件，两端设有埋深为’()**的对中变形钢筋（直径’.**）。试验机夹紧两端钢筋，使试件受拉，破坏时在试件中部产生断裂。但这种试验方法由于不易将拉力对中，会形成偏心影响。而且因变形钢筋端都处的应力集中，会使断裂出现在埋入钢筋尽端的截面处。这些因素都对!&的正确量测有影响。 ·")$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$用劈裂法测定混凝土的抗拉强度国内外也常用劈裂法测定混凝土的抗拉强度。这是将立方体试件（或平放的圆柱体试件）通过垫条施加线荷载%（图!"#$），在试件中间的垂直截面上除垫条附近极小部分外，都将产生均匀的拉应力。当拉应力达到混凝土的抗拉强度!时，试件就对半劈裂。根据弹性力学可计算出其抗拉强度为"’#!"&’!$式中%———破坏荷载；(———立方体边长。由劈裂法测定的!值，一般比直接受拉法测得的为低，但也有相反的情"况。这主要是由于试件与垫条接触处有应力集中，如果垫条太细，应力集中影响就很大，所测得的抗拉强度就比直接受拉法测得的为低。我国试验给出!与!的关系为"%&"’!"&)*’+!!%&根据与轴心受压强度相同的理由，规范取用关系式"’!"&)*’"!!%&（四）复合应力状态下的混凝土强度上面所讲的抗压强度和抗拉强度，均是指单轴向受力条件下所得到的混凝土强度。但实际上，结构物很少处于单向受压或单向受拉状态。工程上经常遇到的都是一些双向或三向受力的复合应力状态。所以研究复合应力状态下的混凝土强度条件，对进行合理设计是极为重要的。但这方面的研究在,) 第二篇桩基工程施工工艺设计·"&$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!年代后才开始，加以问题比较复杂，目前还未能建立起完整的强度理论。复合应力强度试验的试件形状大体可分为空心圆柱体、实心圆柱体、正方形板、立方体等几种。如图!"#$所示，在空心圆柱体的两端施加纵向压力或拉力，并在其内部或外部施加液压，就可形成双向受压、双向受拉或一向受压一向受拉；如在两端施加一对扭转力矩，就可形成剪压或剪拉；实心圆柱体及立方体则可形成三向受力状态。图!"#$复合应力强度试验的试件形状及圆柱体受液压作用示意图根据现有的试验结果，可以得出以下几点：（!）双向受压时，即两个方向的主应力为压应力，第三方向的主应力为零时，混凝土的强度比单向受压的强度为高。也就是说，一向强度随另一向压应力的增加而增加。（%）双向受拉时，混凝土一向抗拉强度基本上与另一向拉应力的大小无关。也就是说，双向受拉时的混凝上强度与单向受拉强度基本一样。（"）一向受拉一向受压时，混凝土抗压强度随另一向的拉应力的增加而降低。或者说，混凝土的抗拉强度随另一向的压应力的增加而降低。由于复合应力状态下的试验方法很不统一，影响强度的因素很多，所得出的试验数据有时相差可达"&&’。根据各自的试验资料所提出的强度公式也多种多样。下面列举一些例子简略地反映这方面的研究情况，这些公式的形式及系数值，还值得进一步验证。在实用上，对于双向受力情况，可以参考图!"#!&所示的典型破坏强度曲线。图中分为三个区域：!区为双向受压，"区为双向受拉，#区为一向受压、一向受拉。图中$!，$%为主应力，!"为单向受压时的极限强度，为便于计算， ·"!$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#!$混凝土双向应力下的强度曲线双向受压时可采用下列算式："!!ö当!%$&’，(!)÷"#!&’#!÷÷当$&’!!!!&$，"!(!&’÷"#ø图!"#!!混凝土的复合受力强度曲线其中!为二向应力比。"!为双向受压时混凝土的极限强度（在较大压应力方向）。公式即图!"#!$中用虚线表示的直线。 第二篇桩基工程施工工艺设计·"!!·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""在单轴向压力!及剪应力"共同作用下，混凝土的破坏强度曲线也可采用!及"为坐标来表示，如图!"#!!。图中曲线表示当有压应力存在时，混凝土的抗剪强度有所提高，但当压应力过大时，混凝土的抗剪强度反有所降低。图!"#!!中的曲线可用下式表示：%&!""!$#%$(!)#"(!)"!""式中’、(、)、*为常数，可由试验求出。例如有的剪压试验得出：#$+,++-.!、$$+,!!&，"$+,!&&及%$!。试验表明，加载次序、数值大小以及试件形状均会对结果有明显影响。三向受压时，混凝土一向抗压强度随另二向压应力的增加而增加，并且极限压应变也可以大大提高，图!"#!&为一组三向受压的试验曲线。复合受力时混凝土的强度理论是一个难度较大的理论问题，目前尚未能完满解决，一旦有所突破，则将会对钢筋混凝土结构的计算方法带来根本性的改变。二、混凝土的变形混凝土的变形有两类：一类是由外荷载作用而产生的受力变形；一类是由温度和干湿变化引起的体积变形。由外荷载产生的变形与加载的方式及荷载作用持续时间有关。下面分别予以简介。（一）混凝土在一次短期加载时的应力—应变曲线一个棱柱体试件作短期一次加载的受压试验，由试验可得出其应力—应变曲线如图!"#!"。从试验可以看出以下几点：（!）当应力小于其极限强度的"+/01+/时（#点），应力应变关系接近直线。（&）当应力继续增大，应力应变曲线就逐渐向下弯曲，呈现出塑性性质。当应力增大到接近极限强度的.+/左右时（$点），应变就增长得更快。（"）当应力达到极限强度（"点）时，试件表面出现与加压方向平行的纵向 ·"!$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$混凝土三向受压的试验曲线裂缝，试件开始破坏。这时达到的最大应力!称为混凝土棱柱体抗压强度%!"，相应的应变为"&。"&一般为&’&&$左右。（(）试件在普通材料试验机上进行抗压试验时，达到最大应力后试件就立即崩碎，呈脆性破坏特征。所得应力—应变曲线如图!"#!"中的#$%"&，下降段曲线"&无一定规律。这种突然性破坏是由于试验机的刚度不足所造成的。因为试验机在加载过程中发生变形，储存了很大的弹性变形能，当试件达到最大应力以后，试验机因荷载减小而很快回弹变形（释放能量），试件受到试验机的冲击而急速破坏。（)）如果试验机的刚度极大或在试验机上增设了液压干斤顶之类的刚性元件，使得试验机所储存的弹性变形比较小或回弹变形得以控制，当试件达到最大应力后，试验机所释放的弹性能还不致立即将试件破坏，则可以测出混凝土的应力—应变全过程曲线，如图!"#!"中的#$%"&*。也就是随着缓慢的卸载，试件还能承受一定的荷载，应力逐渐减小而应变却持续增加。曲线中的#"段称为上升段；"&*段称为下降段。相应于曲线末端的应变称为混凝土的 第二篇桩基工程施工工艺设计·"!"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!"混凝土棱柱体受压应力—应变曲线极限压应变!。!越大，表示混凝土的塑性变形能力越大，也就是延性（指构!"!"件最终破坏之前经受非弹性变形的能力）越好。在过去，人们习惯于从强度的观点来考虑问题，对混凝土力学性能的研究主要集中在混凝土的最大应力及弹性模量方面，也就是应力—应变曲线的上升段范围内。目前，随着抗震理论的发展，有必要深入了解材料达到极限强度后的变形性能。因此，研究的范围就扩展到应力—应变曲线的全过程。影响混凝土应力—应变曲线形状的因素很多，例如混凝土强度比较低时，曲线就较平坦，强度越高，曲线就越陡，!!"也越小，如图!"#!$。加载速度比较快时，不仅最大应力有所提高，曲线坡度也较陡；加载速度缓慢时，则曲线平缓，!增大，如图!"#!%。从图中也可看出，加载速度对上升段的影响比较!"小，对下降段形状的影响就很显著。图!"#!$不同混凝土强度的!—"曲线如果混凝土试件侧向受到约束，不能自由变形时（例如在混凝土周围配置了较密的箍筋，使混凝土在横向不能自由扩张），则混凝土的应力—应变曲线 ·"!*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$不同加载速度的混凝土应力—应变曲线的下降段还可有较大的延伸，!增大很多。!"混凝土的应力与应变关系式是钢筋混凝土学科中的一个基本问题，在许多理论问题中都要用到它。但由于影响因素复杂，不同的研究者得出了许多不同的试验结果，提出了各种各样的理论表达式。一般来说，曲线的上升段比较相近，大体上可用下式表示：&!!"%"#[&#()]!#!#式中!———最大应力；’"’———相应于最大应力时的应变值，一般可取为()((&。但曲线的下降段则相差很大，有的假定为一直线段，有的假定为曲线或折［*］［、$］线，有的还考虑配筋的影响。对于这些众多的表达式可参阅参考文献。混凝土受拉时的应力应变关系与受压时类似，但它的极限应变比受压时的极限应变小得多，同时应力—应变曲线的弯曲程度也比受压时来得小，在受拉极限强度的$(+范围内，应力应变关系可认为是一直线。从混凝土的应力应变关系，可以得知混凝土是一种弹塑性材料。但为什么混凝土有这种非弹性性质呢？就混凝土的基本成分而言，石子的应力应变关系直到破坏都是直线；硬化了的水泥浆其应力应变关系也近似直线；砂浆的应力应变关系虽为曲线，但弯曲的程度仍比同样水灰比的混凝土的应力—应变曲线为小。从这一事实可以得知，混凝土的非弹性性质并非其组成材料本身性质所致，而是它们之间的结合状态造成的，也就是说在骨料与水泥石的结 第二篇桩基工程施工工艺设计·!’+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!合面上存在着薄弱环节。近代实验已表明：在混凝土拌和过程中，石子的表面吸附了一层水膜；成型时，混凝土中多余的水分上升，在粗骨料的底面停留形成水囊；加上凝结时水泥石的收缩，使得骨料和水泥石的结合面上形成了局部的结合面微细裂缝（界面裂缝）。上述棱柱体试件受压时，这些结合面裂缝就会扩展和延伸。当应力小于极限强度的!"#$%"#时，混凝土的应变主要取决于由骨料和水泥胶块中的结晶体组成的骨架的弹性变形，结合面裂缝的影响可以忽略不计，所以应力应变关系接近于直线。当应力逐步增大后，一方面由于水泥胶块中的凝胶体的粘性流动，而更主要的在于这些结合面裂缝的扩展和延伸，使得混凝土的应变增长得比应力快，造成了塑性变形。当应力达到极限强度的&"#左右时，这些裂缝快速扩展延伸入水泥石中，并逐步连贯起来，表现为应变的剧增。当裂缝全部连贯形成平行于受力方向的纵向裂缝并在试件表面呈现时，试件也就达到了它的最大承载能力（图’!(’)）。图’!(’)混凝土的!—"曲线与内部裂缝扩展过程’—结合面裂缝；*—裂缝扩展入水泥石；!—形成连贯裂缝混凝土的这种内部裂缝逐步扩展而导致破坏的机理说明，即使在轴向压缩下，混凝土的破坏也是因为开裂而引起的，破坏的过程本质上是由连续材料逐步变成不连续材料的过程。混凝土这种内部裂缝的存在和扩展的机理也可以用试件的体积变化来加以证实。在加载初期试件的体积因受到纵向压缩而减少，其压缩量大致与所加荷载成比例。但当荷载增大到极限荷载的&"#左右后，试件的表观体积反随荷载的增加而增大，这说明内部裂缝的扩展使体积 ·"!,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!增大的影响已超过了纵向压缩使体积减少的影响。图!"#!$混凝土在短期一次加载卸载过程中的!—"曲线（二）混凝土在重复荷载下的应力—应变曲线混凝土在多次重复荷载作用下，其应力—应变的性质和短期一次加载有显著不同。由于混凝土是弹塑性材料，初次卸载至应力为零时，应变不能全部恢复。可恢复的那一部分称之为弹性应变!，不可恢复的残余部分称之为塑!"性应变!（图!"#!$）。因此，在一次加载卸载过程中，混凝土的应力—应变!#曲线形成一个环状。但随着加载卸载重复次数的增加，残余应变会逐渐减小，一般重复%&!’次后，加载和卸载的应力—应变曲线就会越来越闭合并接近一直线，此时混凝土如同弹性体一样工作（图!"#!(）。试验表明，这条直线与一次短期加载时的曲线在’点的切线基本平行。但当应力超过某一限值，则经过多次循环，应力应变关系成为直线后，又会很快重新变弯且应变越来越大，试件很快破坏（图!"#!(）。这个限值也就$是材料能够抵抗周期重复荷载的疲劳强度（$!）。$$混凝土的疲劳强度与应力特性有关越小，疲劳强度越低。疲劳强度""$还与荷载重复的次数有关，重复次数越多，疲劳强度越低。例如当")’*!%，荷载重复次数为+’’万次时，受压疲劳强度约为’*%%&’*,%$；当荷载重复次!数增至$’’万次时，疲劳强度则降为’*%&’*,$!。 第二篇桩基工程施工工艺设计·"!2·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$混凝土在重复荷载下的!—"曲线（三）混凝土的弹性模量计算超静定结构内力、温度应力以及构件在使用阶段的截面应力时，为了方便常近似地把混凝土看作弹性材料进行分析，这时，就需要用到混凝土的弹性模量。对于弹性材料，应力应变为线性关系，弹性模量为一常量。但对混凝土来说，应力应变关系实为一曲线，因此，就产生了怎样恰当地规定混凝土的这项“弹性”指标的问题。图!"#!%为混凝土短期一次加载受压应力—应变曲线。当应力很小时，应力应变关系为一直线。所以通过原点&的切线的斜率可认为是混凝土的“真正的”弹性模量，常称之为初始弹性模量。但初始弹性模量不易从试验中测出。因此，有的部门采用割线弹性模量，认为当应力不大时，应力应变关系近似于直线，弹性模量可以用应力!除以其相应的应变"来表示，即混凝土弹!!性模量’()!!*"（!图!"#!%）。在此，应力!!一般取为&+""!。也有利用多次重复加载卸载后应力应变关系趋于直线的性质来求弹性模量的（图!"#!%）。即加载至&+,"，然后卸载至零，重复加载卸载-次，应力—!应变曲线渐趋稳定并接近于一直线，该直线的正切./#即为混凝土的弹性模量。中国建筑科学研究院等单位曾对混凝土弹性模量做了大量试验，得出了经验公式：-!&0#!)（%3&&）",+20+01"!$ ·"!.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$混凝土!—"曲线与弹性模量的确定方法按上式计算的%值列于附录二表’。&实际上弹性模量的变化规律仅仅用强度!来反映是不够确切的。例如"#采用增加水泥用量而得的高强度等级的混凝土与同等级的干硬性混凝土相比，其弹性模量值往往偏低，所以按式计算的弹性模量值，其误差有时可达’()。有些文献建议的弹性模量计算公式中就包括了骨料性质、胶凝材料的含量等因素在内；有的国家的规范中则包括了混凝土重力密度的因素在内。但总的说来，按式计算基本上能满足工程上的要求。混凝土的弹性模量与强度一样，随龄期的增长而增长。这对大体积混凝土的温度应力计算会有显著的影响。同时，快速加载时，混凝土的弹性模量和强度均会提高。在应力较大时，混凝土的塑性变形就比较显著，此时再用式计算就不再合适了，特别是需要把应力转换为应变或把应变转换为应力时，就不能再用常值%&，此时应该由应力—应变曲线［参阅式］直接来求。应力!较大时的混凝土的应力与应变之比称为变形模量，常用%*表"&示，%*&+!&,"&，%*&与弹性模量%&的关系可用受压弹性系数$来表示之：%*"+$%"$是小于!的变数，随着应力增大，$值逐渐减小。根据我国水利水电科学研究院的试验，混凝土的受拉弹性模量与受压弹性模量大体相等，其比值为(-.’/!-!’，平均为(-$$0。计算中，受拉与受压的弹性模量可取为同一值。 第二篇桩基工程施工工艺设计·/&3·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!拉应力较大时，混凝土的受拉变形模量也可用类似的办法表示，即!!"#"$#!"当混凝土受拉即将出现裂缝时，受拉弹性系数$#可取为#$%。混凝土受压后，在发生纵向压应变!的同时，还发生横向拉应变!。!&’’与!的比值称为泊松比。混凝土的泊松比$随应力大小而变化，并非一常&"值。但在应力不大于#$%%时，可以认为$为一定值，一般取等于#$&()。当""应力大于#$%%时，则内部结合面裂缝剧增，$值就迅速增大。""混凝土的剪变模量&，目前还不易通过试验得出，可由理论关系求得"!"&""（’&*$"）当泊松比$""#$&()时，+,"#$-#.,。（四）混凝土的极限变形混凝土的受压极限应变!除与混凝土本身性质有关外，还与试验方法"’（加载速度、量测标距等）有关。因此，极限应变的实测值可以在很大范围内变化。加载速度较快时，受压极限应变将减小；反之，极限应变将增大（参阅图&/0&%），一般!"’约在#$###12#$##/之间变化。计算时，均匀受压的!"’一般可取为#$##’。混凝土偏心受压试验表明，试件截面最大受压边缘的极限压应变还随着外力偏心距的增加而增大。受压边缘的!可为#$##’%2#$##%，而大多在#$"’##/2#$##-范围内。钢筋混凝土受弯及偏心受压试件的试验表明，混凝土的受压极限应变还与配筋数量有关。国外一些规范规定，在计算钢筋混凝土梁及偏心受压柱时，!"’取为#$##（/美国）或#$##/%（英国、德国及欧洲混凝土委员会等）。我国四川省建筑科学研究所等单位进行了’33个钢筋混凝土偏心受压柱的试验，得出偏心小时!为#$##/&’；偏心大时为#$##//%。"’混凝土受拉极限应变!（极限拉伸值）比受压极限应变小得多，实测值也#’极为分散，约在#$####%2#$###’)的大范围内变化。计算时一般取为#$###&。 ·’!"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!混凝土受拉极限应变值的大小对水工建筑物的抗裂性能有很大影响，提高混凝土的极限拉伸值在水利工程中是有其重要意义的。极限拉伸值随着抗拉强度的增加而增加。除抗拉强度以外，影响极限拉伸值的因素还很多；经潮湿养护的混凝土的!可比干燥存放的大!"#$!"%"#；采用高标号水泥可以提高极限拉伸值；用低弹性模量骨料拌制的混凝土或碎石及粗砂拌制的混凝土，!值也较大；水泥用量不变时，增大水灰比，会!"减小!值。!"应注意，混凝土的抗裂性并非只取决于极限拉伸值一种性能，而还与混凝土的收缩、徐变等其它因素有关。因此，对如何获得抗裂性最好的混凝土，需从各方面综合考虑。（五）混凝土在长期荷载作用下的变形—徐变混凝土在荷载长期持续作用下，应力不变，变形也会随着时间面增长。这种现象，称为混凝土的徐变。图&’(!"是混凝土试件在持续荷载作用下，应变与时间的关系曲线。在加载的瞬间，试件就有一个变形，这个应变称为混凝土的初始瞬时应变!。#当荷载保持不变并持续作用，应变就会随时间增长。试验指出，中小结构混凝土的最终总应变可达初始瞬时应变的’$)倍，即最终徐变!为瞬时应变的$%*!$’倍。如果在时间+&时把荷载卸去，变形就会恢复一部分，如图&’(!"中虚经所示。在卸载的瞬间，应变急速减少的部分是混凝土弹性影响引起的，它属于弹性变形；在卸载之后一段时间内，应变还可以逐渐恢复一部分，称为徐回；剩下的应变不再恢复，是为永久变形。如果在以后又重行加载，则瞬时应变和徐变又发生，如图&’(!"所示。徐变与塑性变形不同。塑性变形主要是混凝土中结合面裂缝的扩展延伸引起的，只有当应力超过了材料的弹性极限后才发生，而且是不可恢复的。徐变不仅部分可恢复，而且在较小的应力时就能发生。产生徐变的原因是因为混凝土受力后，水泥石中的凝胶体产生的粘性流动（颗粒间的相对滑动）要延续一个很长的时间，因此沿混凝土的受力方向会继续发生随时间而增长的变形。当然，徐变与结合面裂缝的发展也是有关的。 第二篇桩基工程施工工艺设计·"$!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%混凝土的徐变（应变与时间增长关系）试验表明，影响混凝土徐变的因素很多，主要有下列三个：（!）徐变与加载应力大小的关系。一般认为，应力低于%&’(%&’’!时，徐"变与应力有线性关系，这种徐变称为线性徐变。图!($%所表示的就是线性徐变。它的前期徐变较大，在)个月中已完成了全部徐变的*%+(,%+，一年后变形即趋于稳定，二年以后徐变就基本完成。应力超过%&’(%&’’!时，除了混凝土中的水泥凝胶体发生随时间而增"长的粘性流动外，结合面裂缝也逐步扩展，表现为徐变与应力不成线性关系，徐变随时间增长而不断增加，不能趋于稳定。因此，在正常使用阶段，混凝土应避免经常处于高应力状态。（$）徐变与加载龄期的关系。加载时混凝土龄期越长，水泥石晶体所占的比重越大，凝胶体的粘流就越少，徐变也就越小。（"）周围湿度对徐变的影响。混凝土周围的湿度是影响徐变大小的主要因素之一。外界相对湿度越低，混凝土的徐变就越大。这是因为在总徐变值中还包括由于混凝土内部水分受到外力后，向外逸出而造成的徐变在内。外界湿度越低，水分越易外逸，徐变就越大，反之亦然。同理，大体积混凝土（内部湿度接近饱和）的徐变比小构件的徐变来得小。此外，水泥用量、水灰比、水泥品种、养护条件等也对徐变有影响。水泥用量多，形成的水泥凝胶体也多，徐变就大些。水灰比大，使水泥凝胶体的粘滞 ·,++·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!度降低，徐变就增大。水泥的活性越低，混凝土结晶体形成得慢而少，徐变就越大。影响徐变的因素众多，精确计算比较困难。常用的表达式是指数函数形式或幂函数与指数函数的乘积形式：#%#’（"#!）!（"、!）!（#"$!）［$#&］式中%（&、!）———单位应力作用下产生的徐变，称为徐变度；!———加荷龄期；（&#!）———持荷时间；’、(、)、*———均为试验常数，决定于混凝土的性质。混凝土的徐变会显著影响结构物的应力状态。可以从另一角度来说明徐变特性：如果结构受外界约束而无法变形，则结构的应力将会随时间的增长而降低，这种应力降低的现象称为应力松弛。松弛与徐变是一个事物的两种表现方式。因混凝土徐变引起的应力变化，对水工结构来说在不少情况下是有利的。例如局部的应力集中可以因徐变而得到缓和；支座沉陷引起的应力及温度湿度应力也可由于徐变而得到松弛。。混凝土的徐变还能使钢筋混凝土结构中的混凝土应力与钢筋应力引起重分布。以钢筋混凝土柱为例，在任何时刻，柱所承受的总荷载等于混凝土承担的力与钢筋承担的力之和。在开始受载时，混凝土与钢筋的应力大体与它们的弹性模量成比例。当荷载持久作用后，混凝土发生徐变，好象变“软”了一样，就导致混凝土应力的降低与钢筋应力的增大。混凝土徐变的一个不利作用是它会使结构的变形增大。另外，在预应力混凝土结构中，它还会造成较大的预应力损失，是极为不利的，详见第十章。（六）混凝土的温度变形和干湿变形除了荷载引起的变形外，混凝土还会因温度和湿度的变化而引起体积变化称为温度变形及干湿变形。温度变形一般来说是很重要的。尤其是水工中的大体积结构，当变形受到约束时，温度变化所引起的应力常可能超过外部荷载引起的应力。有时，仅 第二篇桩基工程施工工艺设计·8/8·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!温度应力就可能形成贯穿性裂缝，进而导致渗漏、钢筋锈蚀、整体性下降，使结构承载力和混凝土的耐久性显著降低。&’&’混凝土的线性温度膨胀系数!!约在"#$%($$#$%$)*之间。它与骨料性质有关，骨料为石英岩时，!最大；其次为砂岩、花岗岩、玄武岩以及石!&’灰岩。一般计算时，可取!!+$%#$%$)*。大体积混凝土结构常需要计算温度应力。混凝土内的温度变化取决于混凝土的浇筑温度、水泥结硬过程中产生的水化热引起的温升以及外界介质的温度变化。混凝土失水干燥时会产生收缩（干缩），已经干燥的混凝土再置于水中，混凝土又会重新发生膨胀（湿胀），这说明外界湿度变化时混凝土会产生干缩与湿胀。湿胀系数比干缩系数小得多，而且湿胀常产生有利的影响，所以在设计中一般不考虑湿胀的现象。当干缩变形受到约束时，结构会产生干缩裂缝，则必须加以注意。如果构件是能够自由伸缩的，则混凝土的干缩只是引起构件的缩短而不会导致干缩裂缝。但不少结构构件都程度不同地受到边界的约束作用，例如板受到四边梁的约束，梁受到支座的约束，大体积混凝土的表面混凝土受到内部混凝土的约束等。对于这些受到约束不能自由伸缩的构件，混凝土的干缩就会使构件产生有害的于缩应力，导致裂缝的产生。混凝土的干缩是由于混凝土中水分的散失或湿度降低所引起。混凝土内水分扩散的规律和温度传播规律一样，但是干燥过程比降温冷却过程慢得多。所以对大体积混凝土，干燥实际上只限于很浅的表面。有试验指出：一面暴露在,%-相对湿度空气中的混凝土，干燥深度达到"%..需时一个月，达到"%%..则需时将近$%年。但干缩会引起表面广泛发生裂缝，这些裂缝向内延伸一定距离后，在湿度平衡区内消失。在不利条件下，表面裂缝还会发展成为危害性的裂缝。对薄壁结构来说，干缩的有害影响就相当重要了。外界相对湿度是影响干缩的主要因素，此外，水泥用量越多，水灰比越大，干缩也越大。因此，应尽可能加强养护不使其干燥过快，并增加混凝土密实&0&0度，减小水泥用量及水灰比。混凝土的干缩应变一般在/#$%(’#$%之间。123及245&637都提出了具体计算混凝土干缩应变的经验公式，可参考［,］文献。 ·#"(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!在大体积混凝土结构中，企图用钢筋来防止温度裂缝或干缩裂缝的“出现”是不可能的。但在素混凝土中，一旦出现裂缝，则裂缝数目虽不多但往往开展得很宽。适当布置钢筋后，能有效地使裂缝分散，从而限制裂缝的宽度，减轻危害。所以在水利工程中，对于遭受剧烈气温或湿度变化作用的混凝土结构表面，常配置一定数量的钢筋网。为减少温度及干缩的有害影响，应对结构形式、施工工艺及施工程序等方面加以研究。措施之一就是间隔一定距离设置伸缩缝，一般规范中都规定了［!］［、"］伸缩缝的最大间距。三、混凝土的其它性能除了上节所介绍的力学性能以外，水工混凝土还有一些特性需要在设计和施工中加以考虑。（一）重力密度（或重度）混凝土的重力密度与所用的骨料及振捣的密实程度有关。对一般的骨料，在缺乏实际试验资料时，可按如下数值采用：#以石灰岩或砂岩为粗骨料的混凝土，经人工振捣的："#$%&’；机械振捣#的："($%&’。#以花岗岩、玄武岩等为粗骨料的混凝土，按上列标准再加!)*$%&’。设计水工建筑物时，如其稳定性需由混凝土自重来保证时，则混凝土重力密度应由试验决定。#设计一般钢筋混凝土结构时，其重力密度可近似地采用为"+$%&’。（二）混凝土的耐久性混凝土的耐久性在一般环境条件下是较好的。但混凝土如果抵抗渗透能力差，或受冻融循环的作用、侵蚀介质的作用，都会使混凝土可能遭受碳化、冻害、腐蚀等，给耐久性造成严重影响。水工混凝土的耐久性，与其抗渗、抗冻、抗冲刷、抗碳化和抗腐蚀等性能有密切关系。水工混凝土特别是对抗渗性、抗冻性要求很高。在第十二章中将 第二篇桩基工程施工工艺设计·"$+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!［!］结合我国规范讨论混凝土结构耐久性的若干问题。第三节钢筋与混凝土的粘结一、钢筋与混凝土之间的粘结力钢筋与混凝土之间的粘结是这两种材料能组成复合构件共同受力的基本前提。一般来说，外力很少直接作用在钢筋上，钢筋所受到的力通常都要通过周围的混凝土来传给它的，这就要依靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传力。钢筋与混凝土之间的粘结强度如果遭到破坏，就会使构件变形增加、裂缝剧烈开展甚至提前破坏。在重复荷载特别是强烈地震作用下，很多结构的毁坏都是粘结破坏及锚固失效引起的。为了加强与混凝土的粘结，强度较高的钢筋需轧制成有凸缘（肋）的表面。在我国，这种变形钢筋常轧成月牙肋及等高肋。钢筋与混凝土之间的粘结应力可用拔出试验来测定，即在混凝土试件的中心埋置钢筋（图!"#$!），在加荷端拉拔钢筋。沿钢筋长度上的粘结应力!!可由二点之间的钢筋拉力的变化除以钢筋与混凝土的接触面积来计算。即"#"#"%!!%%"#"$·!&式中!"———单位长度上钢筋应力变化值；’(’———钢筋截面面积；)———钢筋周界。测量钢筋沿长度方向的各点应变，就可得到钢筋应力"图及粘结应力#’*图，图!"#$$为一拔出试验的实测结果。从试验可以看出，对于光面钢筋，随着拉拔力的增加，#图形的峰值位置*由加荷端向内移动，临近破坏时，移至自由端附近。同时#图形的长度（有效*埋长）也达到了自由端。对于变形钢筋，#*图形的峰值位置始终在加荷端附 ·"$%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$!拉拔钢筋试验!—加荷端；$—自由端近，有效埋长增加得也很缓慢。这说明变形钢筋的粘结强度大得多，钢筋中的应力能够很快向四周混凝土传递。试验表明，光面钢筋的粘结力由三部分组成：!水泥凝胶体与钢筋表面之间的胶着力；"混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；#钢筋表面不平整与混凝土之间产生的机械咬合力。变形钢筋的粘结力除了胶着力与摩擦力等以外，更主要的是钢筋表面凸出的横肋对混凝土的挤压力（图!"#$"）。图!"#$$钢筋应力及粘结应力图试验表明，当钢筋的埋长（锚固长度）不足时，有可能发生拔出破坏。变形钢筋的粘结强度比光面钢筋大得多，只要变形钢筋是埋在大体积混凝土中，而且有一定的埋长，就不致于发生拔出破坏。但变形钢筋受力时，在钢筋凸肋的角端上，混凝士会发生内部裂缝（!"#$"图），如果钢筋周围的混凝土层过薄， 第二篇桩基工程施工工艺设计·"$)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!也就会发生由于混凝土撕裂裂缝的延展而导致的破坏。如图!"#$%所示。图!"#$"钢筋横肋对混凝土的挤压力!—钢筋凸肋上的挤压力；$—内部裂缝影响粘结强度的因素除了钢筋表面形状以外，还有混凝土的抗拉强度，粘结强度大体上与混凝土的抗拉强度成正比。浇筑混凝土时钢筋位置不同，其周围的混凝土的密实性不一样，也会影响到粘结强度的大小。对变形钢筋来说，钢筋周围的混凝土保护层厚度大小也对粘结强度有影响。图!"#$%混凝土的撕裂裂缝二、钢筋的锚固与接头为了保证钢筋在混凝土中锚固可靠，设计时应该使钢筋在混凝土中有足够的锚固长度!"。它可根据钢筋应力达到屈服强度#&时，钢筋才被拔动的条件确定。即#$%&’!!"’(#$%&#$)!"’’!’(%!’式中!为锚固长度范围内的平均粘结应力，与混凝土强度及钢筋表面形(状有关。从上式可知，钢筋强度越高，直径越粗，混凝土强度越低，则锚固长度要求越长。 ·#!.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""对于受压钢筋，由于钢筋受压时会侧向鼓胀，对混凝土产生挤压，增加了粘结力，所以它的锚固长度可以短些。在设计中，如截面上钢筋的强度被充分利用，则钢筋从该截面起的锚固长度!不应小于附录四表!中规定的数值。"为了保证光面钢筋的粘结强度的可靠性，规范还规定受力的光面钢筋末端必须做成半圆弯钩。弯钩的形式与尺寸如图"#$!%所示。图"#$!%钢筋弯钩的形式与尺寸（&）机器弯钩（；’）人工弯钩变形钢筋及焊接骨架中的光面钢筋由于其粘结力较好，可不做弯钩。轴心受压构件中的光面钢筋也可不做弯钩。出厂的钢筋，为了便于运输，除小直径的盘条外，每条长度多在()"!*左右。在实际建筑中，往往会遇到钢筋长度不足，这时就需要把钢筋接长。接长钢筋有三种办法：绑扎搭接；焊接；机械连接。绑扎接头是在钢筋搭接处用铁丝绑扎而成（图"#$!(）。采用绑扎搭接接头时，钢筋间力的传递是靠钢筋与混凝土之间的粘结力，因此必须有足够的搭接长度。与锚固长度一样，钢筋强度越高直径越大，要求的搭接长度就越长。为实用方便，规范规定了绑扎钢筋的搭接长度!!：受拉钢筋的!"!"+!!"且!!!#,,**；受压钢筋的!!-!,+.%!"，且!-!!!,,**。在此，!"为钢筋的锚固长度，可按附录四表!取用。图"#$!(钢筋绑扎搭接接头 第二篇桩基工程施工工艺设计·%#-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""轴心受拉或小偏心受拉以及承受振动的构件中的钢筋接头，不得采用绑扎搭接。直径!"##$$的受拉钢筋或!"%#$$的受压钢筋的接头，不宜采用绑扎接头。钢筋的接头宜优先采用焊接或机械连接接头。焊接接头是在两根钢筋接头处焊接而成。钢筋直径!!#&$$的焊接接头，最好用对焊机将两根钢筋直接对头接触电焊（即闪光对焊）如图’%(#（)*）或用手工电弧焊搭接如图’%(#)（+）。!"#&$$且直径相同的钢筋，可采用将两根钢筋对头外加钢筋帮条的电弧焊接方式如图’%(#)（,）。焊接接头的［’］长度及帮条截面面积必须符合规范的规定。图’%(#)钢筋焊接接头工地竖向粗钢筋的连接还可采用气压焊或电渣压力焊。气压焊是使用氧—乙炔焰加热头（低于被焊钢筋的熔点）钢筋接头，施加一定的顶压力，使接头处产生塑性变形，两根钢筋结合为一体的焊接过程。电渣压力焊是利用电流通过两根钢筋端部之间所产生的电弧热和通过焊接渣池产生的电阻热，将钢筋端部熔化，待到达一定程度。施加压力，使两根钢筋紧密地结合在一起的焊接过程如图（’%(#)）（!）。从焊接质量、生产效率和经济效益等全面比较而言，竖向粗钢筋的连接应优先采用电渣压力焊，这项新技术已在我国工程建设中得到推广应用。近几年来，随着钢筋连接接头技术的进步和发展，工地竖向粗钢筋的连接又出现了机械连接接头（轧制螺旋连接接头、机械挤压连接接头等）新工艺。例如，我国有关科研院所和生产!、施工单位共同研制和开发的锥螺纹钢筋连 ·"")·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!接新技术（图!"#$%），可连接直径!&’()**的!’"级同径或异径钢筋，连接时只需用扳手操作。钢筋冷挤压连接新技术可适用于直径!%’()**各种类型的变形钢筋，其连接方法是在两根待连接的钢筋端部套上钢套管，然后用大吨位便携式钢筋挤压机挤压钢套管，使之与变形钢筋紧紧地咬合在一起，形成牢固接头。采用上述机械连接接头具有工艺操作简单，接头性能可靠，连接速度快，节省钢材和能源，不用火，不用电，施工安全等特点，是我国近年来重点推广的竖向粗钢筋连接新技术。图!"#$%锥螺纹钢筋的连接示意图!—上钢筋；$—下钢筋；"—套筒（内有凹螺纹） 第二篇桩基工程施工工艺设计·%%!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十四章桩基工程静载荷最新检测技术桩基静载检测分为单桩竖向抗压、抗拔和水平静载试验。第一节单桩竖向抗压静载试验!"试验的目的（!）采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向（抗压）极限承载力，作为设计依据，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。（#）当埋设有桩底反力和桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层的极限侧阻力和极限端阻力。#"试验要求（!）静力试桩数量采用现场静载荷试验确定单桩竖向极限承载力时，在同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的!$，且不应小于%根，工程总数在&’根以内时不应小于#根。（#）试桩间歇时间从成桩到开始试验的间歇时间：在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于!’(；对于粉土和粘性土，不应少于!&(；对于淤泥和淤泥质土，不应少于#&(。（%）试桩制作要求!试桩顶部一般应予以加强，可在桩顶配置加密钢筋网#)%层，或以薄钢板圆筒作为加劲箍与桩顶混凝土浇成一体，用高强度等级的砂浆将桩顶抹平。对于预制桩，若桩顶未破损可不另作处理。 ·++)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!为安置沉降测点和仪表，试桩顶部露出试坑地面的高度不宜小于!""##，试坑地面宜与桩承台底设计标高一致。"试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。为缩短试桩养护时间，混凝土强度等级可适当提高，或掺入早强剂。（$）试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离应符合表%$&%的规定。表%$&%试桩、钧拉和基准桩之间的中心距离试桩与锚桩基准桩与锚桩反力系统试桩与基准桩（或压重平台支墩边）（或压重平台支墩边）锚桩横梁反力装置!$’且!$’且!$’且压重平台反力装置()*"#()*"#()*"#注：’—试桩或描桩的设计直径，取其较大者（如试桩或锚桩为扩底桩时，试桩与锚桩的中心距不应小于)倍扩大端直径）。+*试验装置（%）试验加载装置：一般采用油压千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件有下列几种形式：#锚桩横梁反力装置（见图%$&%）：锚桩、反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的%*)倍。采用工程桩作锚桩时，错桩数量不得少于$根，并应对试验过程锚桩上拔量进行监测。!压重平台反力装置：压重不得少于预估试桩破坏荷载的%*)倍；压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固放置于平台上；"锚桩压重联合反力装置：当试桩最大加载量超过锚桩的抗技能力时，可在横梁上放置或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加载反力。$地锚反力装置：对于单桩极限承载力较小的摩擦桩可用土锚作反力；对于岩面浅的嵌岩桩，可利用岩锚提供反力。千斤顶平放于试桩中心，当采用)个以上千斤顶加载时，应千斤顶将并联同步工作，并使千斤顶的合力通过试桩中心。（)）荷载与沉降的量测仪表：荷载可用放置于千斤顶上的应力环、应变式 第二篇桩基工程施工工艺设计·%%%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!竖向静载试验装置压力传感器直接测定，或采用并联于千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。试检沉降一般采用百分表或电子位移计测量。对于大直径桩应在其$个正交直径方向对称安置"个位移测试仪表，中等和小直径桩径可安置$个或%个位移测试仪表。沉降测定平面离桩顶距离不应小于&’(倍桩径，固定和支承百分表的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温、振动及其他外界因素影响而发生竖向变位。"’试验加载测试（!）试验加载方式：为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相定稳定后加下一级荷载，直到试桩破坏，然后分级卸载到零。当考虑结合实际工程桩的荷载特征可采用多循环加卸载法（每级荷载达到稳定后卸载到零），此法的加荷速率通常取&’())*)+,，每$分钟读数一次并记录荷载值，一般加荷至桩顶位移为(&-.&))，或荷载不再增大时为止。当考虑缩短试验时间，对于施工后的工程桩的验收检测，宜采用快速维持荷载法，即一般每隔一小时加一级荷载。对于慢速维持荷载法和快速维持荷载法主要区别在于前者以相对稳定标 ·++1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!准控制加荷，而后者则等时间加荷。两种试验方法的结果根据不同的桩形和地质条件而有所不同。对于摩擦桩，两种试验所得!"#曲线差别较小，极限荷载误差约在$%&内；对于摩擦端承桩，在加荷初期，两者的!"#曲线差异较小，随着荷载的增加，两者的!"#曲线差异增大。一般情况下，加荷速率越快，承载力相对越高。上海地区的结论是快速维持荷载法所得极限荷载定值提高的幅度大致为一级或不足一级加荷增值。（’）加荷分级：加荷应分级进行。每级加荷为预估极限荷载的$()*$($%，第一级可按’倍分级荷载加荷，而接近极限荷载时，加荷量为分级加荷量的$(’，这对判断极限荷载的精度有所帮助。（+）观测时间间隔：每级加荷后间隔,、$%、$,-./各测读一次，以后每隔$,-./测读一次，累计$0后每隔+%-./测读一次。每次测读值记入试验记录表。（1）沉降相对稳定标准：每一级的沉降不超过%2$--，并连续出现两次（由$2,0内连续三次观测值计算），认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。（,）试验终止条件：当出现下列情况之一时，即可终止加荷：!某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的,倍；如桩顶沉降能相对稳定且总沉降量小于1%--时，宜加载至桩顶总沉降量超过1%--。"某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的’倍，且经’10尚未达到相对稳定；#已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时；$累计沉降量超过)%*$%%--。%当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值。（3）卸载与卸载沉降观测：每级卸载值为每级加荷值的’倍。每级卸载后隔$,-./测读一次残余沉降，读两次后，隔+%/4/再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔+*10 第二篇桩基工程施工工艺设计·--!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!再读一次。!"资料整理（#）把基桩的构造、尺寸、地层剖面、土的物理力学指标等整理成表，并应对成桩和试验过程出现的异常现象作补充说明。表#$%&’#$%$分别为单桩竖向（水平）静载试验概况表、单桩竖向抗压静载试验记录表和单桩竖向抗压静载试验荷载%沉降汇总表。（&）绘制荷载与沉降的关系曲线（(%)曲线）和沉降量和时间的关系曲线（)%*+,曲线）。（-）当进行桩身应力、应变和桩端阻反力测定时，测试数据的测读时间宜符合试验加载观测时间间隔，同时应整理出有关数据的记录表和绘制桩身轴力分布、摩阻力分布、桩端反力等与各级荷载关系曲线。."单桩竖向极限荷载的确定（#）单桩竖向极限承载力可按下列方法综合分析确定：!根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降型(%)曲线取(%)曲线发生明显陡降的起始点的荷载值；"根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型(%)曲线一般可取)/$0’.011对应的荷载，对于大直径桩可取)/0"0-’0"0.2（2为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值）所对应的荷载值；对细长桩（!3"450）可取)/.0’5011对应的荷载，当桩长大于$01时，宜考虑桩身的弹性压缩；#根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：取)%*+,曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。表#$%&单桩竖向（水平）静载试验概况表工程名称地点试验单位试桩编号桩型试验起止时间成桩工艺桩断面尺寸桩长混凝土强度设计灌注桩虚土厚度配筋规格等级实际灌注充盈系数长度配筋率综合柱状图试桩平面布置示意图 ·##&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工程名称地点试验单位层次土层名称描述地质符号相对标高桩身剖面!"#$%&土的物理力学指标层深度!（"）"/#!—"01$$3#,-.!"!#次（’）（()*’）（+）（+）（#"—#）（2/3）（度）（(/3）!"试验：资料整理：校核：表!$4#单桩竖向抗压静载试验记录表荷载观测时间间隔时间读数沉降（’’）备注（()）日5月时分（’67）表表表表平均本次累计试验：记录：校核：表!$4$单桩竖向抗压静载试验结果汇总表试桩号：历时（’67）沉降（’’）序号荷载（()）本级累计本级累计试验：记录：校核：（"）单桩竖向极限承载力应根据试桩位置、实际地质条件、施工情况等综合确定。当各试桩条件基本相同时，单桩竖向极限承载力对于参加统计的试桩，当满足其极差不超过平均值的#8+时，可取其平均值作为单桩竖向极限 第二篇桩基工程施工工艺设计·!!$·####################################################承载力。极差超过平均值的!"#时，宜增加试桩数量并分析离差过大的原因，同时结合工程具体情况确定极限承载力。对于桩数为!根或!根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于!根时，应取低值。$%单桩竖向极限承载力标准值的确定《建筑桩基技术规范》（&’&()—()）规定按下列步骤与方法确定单桩竖向极限承载力标准值：（*）计算试桩结果统计特征值：!按上述方法，确定!根正常条件试桩的极限承载力实测值"#$；"按下式计算!根试桩实测极限承载力平均值"%&；*!"+,-!"%$!$-*#按下式计算每根试桩的极限承载力实测值与平均值之比"$"$-"%$."+,下标$根据"值由小到大的顺序确定；%$$按下式计算"$的标准差/0!2’!-!（"$1*）（.!1*）!$-*!确定单桩竖向极限承载力标准值3+45当’!""%*6时，3+4-3+,；55当’!7"%*6时，3+4-%3+,；"单桩竖向极限承载力标准值折减系数%，根据变量"$的分布，按下列方法确定：当试桩数!-2时，按表*)16确定。表*)16折减系数%（0-2）&21&*"%2*"%2)"%2$"%!""%!!"%!8"%!("%)2")6"%)9"%6*%*%"""%(("%($"%(8"%()"%(!"%(*"%(""%99"%9$"%96当试桩数!-!时，按表*)18确定。 ·’’-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#$折减系数!（%&’）"’#"!!()’(()’’()’$()’*()"+()",()"-(),!"’()-"()(*’()*+()*+()**()*-()*-()*.()*$()*,()*"()*’!)((!)((()**()*-()*.()*$()*,()*’()*+!)(-()*-()*.()*,()*"()*’()*!()*(()--!)!$()-$()-"当试桩数!!"时按下式计算：+’""(/"!!/"+!/"’!/""!&(式中!##!+"(&"#$/$&!#!##+("#$)$&!+!!##"!&#"#$#$&!+!"+&()!+.#!)(+.!/#"’&()!".0（!#!）""&#()("+0（!#!）取#&!，+⋯⋯满足公式的!值即为所求。-)成果的应用（!）单桩竖向承载力特征值1将单桩竖向极限承载力除以安全系数+即2得。（+）桩侧摩阻力和桩端阻力的确定。下面介绍几种利用桩静载试验曲线划分方法：#3#456曲线法（《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》787"—-(）对于以摩阻力为主的桩，桩侧极限摩阻力和桩底极限端承力按下述方法 第二篇桩基工程施工工艺设计·..1·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!进行划分：将!"#$%曲线陡降直线段向上延伸与横坐标相交，交点左段为总极限摩阻力，交点至极限荷载的距离即为总极限端承力，再分别除以桩测表面积和桩底面积即得平均桩周极限摩擦力和平均曲线桩端极限承载力（见图&’"(）。图&’"(!"#$%曲线对于钻孔灌注桩可以采用此法。!过极限荷载点作切线法（据南京水利科学研究院）该法是基于下列两个假设而提出来的：)*在极限荷载之前，桩尖沉降与桩尖阻力保持比例关系（+),段为直线）；-*在极限荷载以后，桩侧摩阻力不再增大而成为常数（),-,平行)-）。作图方法：如图&’".通过极限荷载点)画一试桩曲线+)-的切线)/，再从原点+引一平行于)/的直线，交与横坐标平行的)0线于),，然后再从),点画曲线),-,使其平行于极限荷载点以下的试桩曲线)-。就得出曲线+),-,桩尖阻力一沉降曲线，0),代表桩尖阻力，)),代表桩侧摩阻力。对于桩尖支承于粘土层上的打入桩，采用这种方法比较符合实际。"过极限荷载前一级荷载点作切线法（据铁道部第二勘察设计院等）该法的基本假定是认为桩侧摩阻力在极限荷载前一级荷载就已达到最大 ·$"0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$过极限荷载点作切线法并趋于常数值，以过此点所作的切线，来表示桩尖阻力随桩尖沉降的增长率。作图方法：如图!"#"通过%#&曲线上极限荷载点’的前一级荷载点(作切线，并延长与%轴相交于)点，则*)代表桩侧摩阻力，!"代表桩尖阻力。#对于桩尖支承于砂土层上的打入桩，可考虑采用此种方法。!%#&曲线直线段延长法（铁道部科学研究院等）该方法的基本假设是：’+在极限荷载以后，桩尖阻力与桩尖沉降成直线比例关系；,+达到极限荷载时，桩身摩阻力已充分发挥，即达到极限荷载以后，桩侧摩阻力不再变化而成为常数。图!"#"过极限荷载点的前一级荷载点作切线法作图方法；如图!"#-当%#&曲线的末端保持为直线时，则延长此直线段与%轴相交于(点，如此线经过极限点’，则*(即为极限摩阻力，如不经过极限荷载点，则将该线平移至通过极限荷载点’.，此线与%轴相交点(.，*(.即为极限摩阻力。从原点*作一直线平行于(’（或(.’.）交%轴的平行线’/ 第二篇桩基工程施工工艺设计·-"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%#&曲线直线段延长法于’（或交()*)于’)），则*’（或*)’)）即为桩尖阻力。对于钻孔灌注桩采用此法与实际测试结果比较接近。第二节单桩水平静载试验!+试验目的（!）桩顶自由的单桩静载试验或采用接近于水平受力桩的实际工作条件的试验方法确定单桩的水平承载力和地基土的水平抗力系数以及对工程桩的水平承载力进行检验和评价；（,）当埋设有桩身应力测量元件时，可测定出桩身应力变化，并由此求得桩身弯矩分布。,+试验要求（!）试桩间歇时间。钢筋混凝土预制桩沉桩到开始试验的间歇时间：对于砂土不少于-.，对于粘性土不应少于!".；钻孔灌注桩从灌注混凝土到开始试验的时间一般不少于,/.。（,）沉桩时桩顶中心偏差不大于!0/（..为桩径），并不大于!123，轴线倾斜度不大于!0!11。对于埋设有测量元件的试桩应严格控制方向，应使最终实际受荷方向与设计方向之间的夹角小于4!15。-+试验设备与仪表装置 ·-&*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!千斤顶施加水平力，水平力作用线应通过地面标高处（地面标高应与实际工程桩基承台底面标高一致）。在千斤顶与试桩接触处宜安置一球形铰座，以保证千斤顶作用力能水平通过桩身轴线；桩的水平位移宜采用大量程百分表测量。每一试桩在力的作用水平面上和在该平面以上!"#$左右各安装一只或两只百分表（下表测量桩身在地面处的水平位移，上表测量桩顶水平位移，根据两表位移差与两表距离的比值求得地面以上桩身的转角）。如果桩身露出地面较短，可只在力的作用水平面上安装百分表测量水平位移。固定百分表的基准桩宜打设在试桩侧面靠位移的反方向，与试桩的净距不少于%培试桩直径。单桩水平静载试验装置如图%&’(。图%&’(水平静载试验装置&)试验工作（%）试验加载方法：对于承受反复水平荷载作用的桩基或需要测量桩身应力或应变的试桩宜采用单向多循环加卸载法，对于个别受长期水平荷载的桩基也可采用慢速维持加载法（稳定标准可参照竖向静载试验）进行试验。（*）多循环加卸载试验法，按下列规定进行加卸载和位移观测：荷载分级：取预估水平极限承载力的%+%",%+%!作为每级荷载的加载增量。根据桩径大小并适当考虑土层软硬，对于直径-"",%"""$$的桩，每级荷载增量可取*)!,*"./。 第二篇桩基工程施工工艺设计·!"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）加载程序与位移观测；每级荷载施加后，恒载"#$%测读水平位移，然后卸载至零，停&#$%测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，如此循环’次完成一级荷载的试验观测。加载时间应尽量缩短，测量位移的间隔时间应严格准确，试验不得中途停歇。（"）终止试验的条件：!当桩身折断；"水平位移超过!()"(##（软土取"(##）时，可终止试验；#桩侧地表出现明显裂缝或隆起；$水平位移达到设计要求的水平位移允许值。’*单桩水平静载试验报告内容及资料整理（+）单桩水平静载试验概况：整理成表格形式（宜按表+",&）。对成桩和试验过程发生的异常现象应作补充说明；单桩水平静载试验记录表（宜按表+",-）。表+",-单桩水平静载试验记录表试桩号：水平位移荷载观测时间加载卸载（##）加载上下转角备注循环数（./）日0月时分表读数差上表下表上表下表加载卸载试验：记录：校核（&）绘制有关试验成果曲线：一般应绘制水平力,时间,位移（!(,",#(）、水平力,位移梯度（!(,!$(0!!(）或水平力,位移双对数（%&!(,%&#(）曲线，当测量桩身应力时，尚应绘制应力沿桩身分布和水平力一最大弯矩截面钢筋应力（!(,"&）等曲线。1*单桩水平临界荷载（桩身受拉区混凝土明显退出工作前的最大荷载）按下列方法综合确定：（+）取（!(,",#(）曲线出现突变（相同荷载增量的条件下、出现比前一 ·*""·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!级明显增大的位移增量）点的前一级荷载为水平临界荷载（图!"#$）。图!"#$单桩水平静载试验成果曲线!#&（%）!&#"##&（；’）!&#（；(）!&#"$!!&（)）取曲线第一直线段的终点或曲线拐点所对应的荷载为水平临界荷载；（*）当有钢筋应力测试数据时，取第一突变点对应的荷载为水平临界荷载。$+单桩水平极限荷载单桩水平极限荷载可根据下列方法综合确定：（!）取曲线明显陡降的前一级荷载为极限荷载；（)）取曲线第二直线段的终点对应的荷载为极限荷载；（*）有条件时，要模拟实际荷载情况进行桩顶同时施加轴向压力的水平静载试验。,+地基土水平抗力系数的比例系数%可根据试验结果按下列公式确定： 第二篇桩基工程施工工艺设计·$+"·####################################################"#$"#$(&’)%#$!!&#$(（%)*）+式中!———地基上水平抗力系数的比例系数（’()*），该数值为地面以下&（,-.）*深度内各土层的综合值；/01———单桩水平临界荷载（2(）；对于灌注桩，由于配筋低，水平承载力多由桩身强度控制，其水平承载力设计值一般取水平临界荷载，因此此类桩的!值也应取临界荷载"所对应的值，而对#$+于预制桩由于桩身强度高，一般情况下水平承载力设计值由桩顶位移控制。考虑到这类桩的实际情况，取临界位移%#$!.%**对应的水平力数值作为临界荷载进行计算；301———单桩水平临界荷载对应的位移；&4———桩顶位移系数，与桩的换算深度,-有关，当,-!+5%时，&4取值为&5++.。,———桩的水平变形系数；.#"!(%,![])*-———桩的入土深度；&)*———桩身抗弯刚度（2(·*）。其中)为桩身材料弹性模量，*为桩身换算截面惯性矩，对于钢筋混凝土桩，)*!%56")#*%；7%———桩身计算宽度（*）。对于圆形桩，当桩径8".*时，7%!%59（.5"8-%5"）；当桩径:.*时，7%!%59（8-.5%）。对于矩形桩，当边宽;".*时，7%!.5";-%5"，当边宽;:.*时，7%!;-.。第三节单桩竖向抗拔静载试验.5试验的目的（.）采用接近于竖向抗拔桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩抗拔极 ·#%+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!限承载力。（!）当埋设有桩身应力、应变测量传感器或桩端埋设有位移传感器时，可直接测定桩周各土层的抗拔侧阻力或桩端上拔量。!"试验要求可参照单桩竖向抗压试验的有关规定#"试验装置（$）试验加载装置：一般采用油压千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件确定，试验反力装置宜采用工程桩提供支座反力，也可根据现场情况采用天然地基提供支座反力。反力系统应具有$"!倍的安全系数并符合下列规定：!采用工程桩提供反力时，反力桩项面应平整并具有一定的强度，抗拔试桩与支座桩的最小间距可根据表$%&$确定；"采用天然地基提供反力时，施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的$"’倍；反力梁的支点重心应与支座中心重合。（!）荷载与沉降的量测仪表的技术要求与单桩竖向抗压试验相同。%"试验加载测试（$）试验加载方式：试验加载方式一般采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试桩破坏，然后分级卸载到零。当考虑结合实际工程桩的荷载特征时，也可采用多循环加卸载法（每级荷载达到稳定后卸载到零）。（!）慢速维持荷载法的加荷分级、试验方法及稳定标准按单桩竖向抗压试验有关规定执行，并仔细观察桩身混凝土开裂情况。（#）试验终止条件：当出现下列情况之一时，即可终止加荷：!某级荷载作用下，桩的上拔量为前一级荷载作用下上拔量的’倍；"累计上拔量超过$(())；#桩顶上拔荷载为桩受拉钢筋抗拉强度的("*倍；$对于工程检验桩，已达到设计要求的最大上拔量。’"资料整理 第二篇桩基工程施工工艺设计·)".·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）单桩竖向抗拔静载试验概况及其检测数据可参照表!"#$%!"#"。（$）绘制上拔荷载&与上拔量!的关系曲线（&—!曲线）和上拔量和时间的关系曲线（!#’(!）曲线）。（)）当进行桩侧摩阻力或桩底上拔位移测定时，测试数据的测读时间宜按单桩竖向抗压试验有关规定执行，同时应整理出有关数据的记录表和绘制桩身轴力分布、摩阻力分布等与各级荷载关系曲线。*+单桩竖向抗拔极限荷载的确定（!）单桩竖向极限承载力可按下列方法综合分析确定；"根据上拔量随荷载的变化特征确定：对于陡变型&—!曲线，取陡升起始点对应的荷载值；#根据上拔量随时间的变化特征确定：取!—’(!曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值；$当某一级荷载下抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载为该桩的抗拔极限承载力。（$）单桩竖向抗拔极限承载力统计值的确定应根据试桩位置、实际地质条件、施工情况等综合确定。当各试桩条件基本相同时，单桩竖向抗拔极限承载力对于参加统计的试桩，当满足其极差不超过平均值的),-时，可取其平均值作为单桩竖向抗拔极限承载力。极差超过平均值的),-时，宜增加试桩数量并分析高差过大的原因，同时结合工程具体情况确定单桩上拔极限承载力。对于桩数为)根或)根以下的桩下承台，或工程桩抽检数量少于)根时，应取低值。.+单桩竖向抗拔承载力特征值的确定单桩竖向抗拔承载力特征值将单桩竖向抗拔极限承载力统计值除以安全系数$即得。当工程桩不允许带裂缝工作时，取桩身开裂的前一级荷载作为单桩竖向抗拔承载力特征值，并与按极限荷载一半取值确定的承载力特征值相比取小值。 ·#’&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十五章桩基工程钢筋混凝土结构设计计算第一节结构设计的内涵结构设计的目的是要保证结构设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，其中安全适用是最重要的要求，也就是要保证结构的可靠性。所谓结构的可靠性具体是指：（!）安全性。要求结构在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种直接作用和间接作用，即包括直接施加在结构上的力（即荷载）和引起结构外加变形或约束变形的原因（如温度、地震作用等）。并要求在偶然事件（校核洪水位、地震等）发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体承载力及稳定性。（"）适用性。要求结构在正常使用荷载作用下具有良好的工作性能，如不发生影响正常使用的过大变形和振幅，不发生过宽的裂缝等。（#）耐久性。要求结构在正常维护下具有足够的耐久性能。安全性、适用性和耐久性构成了结构的可靠性，也称为结构的基本功能要求。结构的可靠性和结构的经济性一般是相互矛盾的。比如在相同荷载作用条件下，加大截面尺寸、增多配筋量或提高材料强度等性能要求，一般是可以提高结构的可靠性的，但是这将使建筑物的造价提高，导致经济效益降低。正确的设计应在结构的可靠性和经济性之间寻求一种最佳方案，使结构既有必要的可靠性又有合理的经济指标。一、结构的极限状态的定义钢筋混凝土结构的传统设计方法是容许应力设计法和破坏阶段法。$% 第二篇桩基工程施工工艺设计·4.,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!年代前苏联首先提出并采用了“极限状态设计法”，!"年代欧洲混凝土委员会和国际预应力混凝土协会（#$%—&’(）的模式规范也采用了极限状态设计方法，目前英国混凝土结构规范（%)*++"），日本土木学会混凝土标准规范（+,*-年）均采用了极限状态设计方法，尽管国际上还有一些国家仍采用容许应力设计方法，但从总的趋势上来看，采用极限状态设计法已是势在必行的。我国+,!.年的《钢筋混凝土结构设计规范》（/0+"—!.），+,!*年的《水工钢筋混凝土结构设计规范》（)102"—!*）及+,*!年的港口工程钢筋混凝土结构设计规范（0/022"—*!）均采用多系数分析、单一安全系数表达的极限状态设计方法。+,*,年颁布的国家标准《混凝土结构设计规范》（3%0+"—*,）和新编的《水工混凝土结构设计规范》则均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。它以可靠指标度量结构构件的可靠度，并采用以分项系数的设计表达式进行设计。结构的极限状态是指结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。一旦超过这种状态，结构就将丧失某一功能。二、结构极限状态的分类根据功能要求，国际上通常把极限状态分为两大类，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。（一）承载能力极限状态这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。当结构或构件出现下列状态之一时，就认为超过了承载能力极限状态。（+）结构或结构的一部分丧失结构稳定；（2）结构形成机动体系而丧失承载能力；（4）结构发生滑移、上浮或倾覆等不稳定情况；（.）构件的截面因强度不足而发生破坏（包括疲劳破坏）； ·$!(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）结构或构件产生过大的塑性变形而不适于继续承载。满足承载能力极限状态的要求，是结构设计的头等任务，因为这关系到结构能否安全使用，所以应具有较高的可靠度水平。（二）正常使用极限状态这种极限状态对应于结构或构件达到影响正常使用或耐久性能的某项规定限值。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态。（"）产生过大的变形，影响正常使用和外观；（#）产生过宽的裂缝，对耐久性有影响或者产生人们心理上不能接受的感觉；（$）产生过大的振动影响正常使用。当结构或构件达到正常使用极限状态时，虽然会影响结构的耐久性或使人们的心理感觉无法承受，但一般不会造成生命财产的重大损失，所以正常使用极限状态设计的可靠度水平允许比承载能力极限状态的可靠度适当降低。结构设计的一般程序是先按承载能力极限状态设计结构构件，然后再按正常使用极限状态进行验算（校核）。我国现行的国家标准《混凝土结构设计规范》（%&’"(—)*）和一些行业标准，例如新的《水工混凝土结构设计规范》及《港工混凝土结构设计规范》都采用了按概率极限状态的设计方法，其基本概念是以概率理论为基础采用近似概率法来研究结构的可靠性。长期以来，技术人员习惯于用安全系数+来表达结构的安全度，例如容许应力法、破坏阶段设计法和单一安全系数表达的极限状态设计法都是采用定值的安全系数+，而这些安全系数主要是以经验为基础确定的。从“定值理论”出发，人们往往误认为只要设计中采用了规范给定的安全系数，结构就绝对安全，这是不符合实际的。这种定值的安全系数也不能用来比较不同类型结构的可靠程度。例如我国原《砖石结构设计规范》（%&’$—,$）受压构件采用的安全系数是#-$，而原《水工钢筋混凝土结构设计规范》）（./’#(—,)）规定混凝土受压构件采用的安全系数是"-（,#、$级建筑物）；钢筋混凝土受压构件的 第二篇桩基工程施工工艺设计·%&!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!安全系数是!"（#$、%级建筑物）。这并不意味着砖石结构的可靠度比其它两种结构的可靠度大，也不说明这三种结构具有相等的可靠度。在同一规范中，钢筋混凝土构件受弯的安全系数取为!"&，受剪取为!"#，也并不说明受剪的可靠度比受弯的来得更大。由此可见，采用定值的安全系数’来表示结构的可靠度是处于以经验为基础的定性分析阶段。结构设计中主要考虑的两个基本变量是荷载效应(及结构抗力)。(是指由荷载产生的结构内力和变形（如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、侧移和裂缝等）。)是指结构随的抗能力，即承受内力和变形的能力（如构件的承载能力、裂缝和变形限值等），主要取决于材料的强度、截面尺寸及计算模式等。结构在使用过程中要求承受各种类型的荷载，如自重、土压力、预压力等永久荷载和风载、雪载、水压力、人群活载等可变荷载。不仅其中的可变荷载具有不定性即随机性，就是构件自重等永久荷载也具有一定的随机性。因此由荷载产生的荷载效应(自然也具有随机性。在实际工程中，由于材料强度的变异、构件几何尺寸的偏差、施工的局部缺陷和计算模式的不定性，这些因素都将影响结构的抗力)。显然，结构抗力)也具有随机性。以概率论为基础的极限状态设计方法其本质就是将荷载效应(及结构抗力)看作两个随机变量（或与时间有关的随机过程）应用概率论和数理统计的理论去研究结构的可靠度，这与以经验为主的“定值理论”是有本质区别的。但其难度也很大，因为荷载效应(和抗力)这两个基本的随机变量并不是简单的随机变量，它们与影响结构可靠性的各种参数有关，而许多参数本身还缺乏完备的统计资料。此外，工程结构的安全要求还受到社会因素及环境条件的影响，问题就更为复杂。目前，国际上把以概率论为基础的设计方法按其发展进程分为三个水准。水准!———半经验半概率法；水准"———近似概率法；水准#———全概率法。水准!的半经验半概率法就是对影响结构安全的某些参数，主要是荷载和材料强度用数理统计进行分析，并与经验相结合，引入某些经验系数。该法对结构的可靠概率还不能作出定量的计算。*+年代的美国规范（,-.%!/）、原 ·;&#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!苏联规范（!"!"#—#$—%&）及欧洲混凝土委员会和国际预应力协会的模式规范（!’(—)*+,!%-）等都采用水准.的多系数极限状态设计方法。我国的原钢筋混凝土结构设计规范（/0$1—%2）、水工钢筋混凝土结构设计规范（340#1—%-）、港工混凝土和钢筋混凝土结构设计规范（0/0##1—-#）以及（0/0##1—-%）都对一部分荷载和材料强度进行了数理统计分析，因此，也可以认为相应于水准*的水平。水准#的近似概率设计方法是将结构抗力5及荷载效应3作为两个随机变量（或随机过程），按给定的概率分布，来估算失效概率或可靠指标，且采用平均值和标准差两个统计参数，对设计表达式进行线性化处理。它实质上是一种实用的近似概率计算法。我国现行的混凝土结构设计规范（6(0$1—-7）、新编的水工混凝土结构设计规范和港工混凝土结构设计规范都采用了属于水准#的水平的近似概率极限状态设计方法。采用水准#的近似概率法来估算结构构件的失效概率或可靠指标已成为国际上的发展趋向。水准$的全概率法是以全部基本随机变量（或随机过程）的联合分布为基础的概率分析方法，目前还处于研究探索阶段。三、矢效概率失效是指结构或结构的一部分不能满足设计所规定的某一功能要求，即达到或超过了承载能力极限状态或正常使用极限状态中的某一极限。失效概率是指结构构件处于失效状态下的概率。失效概率通常以!表示。"结构的极限状态是用极限状态函数（或称功能函数）来描述的。设有8个相互独立的随机变量#（$9$，#，⋯，%）影响结构的可靠度，其功能函数为$&9’（#$，##，⋯，#%）当&9’（#，#，⋯，#）91$#%时，结构已达到极限状态，式称为极限状态方程。若只以结构构件的荷载效应3和结构抗力5作为两个基本的随机变量来表达时，则功能函数表示为&9’（(，)）9(:) 第二篇桩基工程施工工艺设计·0*0·####################################################极限状态方程则为!!"（#，$）!#"$!#因$和%是随机变量，所以功能函数&也是随机变量。显然，当&’#时，结构可靠；当&(#时，结构失效；当&!#时，表示结构处于极限状态。图)*")表示$与%的概率密度函数曲线，在曲线的重叠区内，如果$(%，则结构失效，其失效概率与重叠区的大小有关。当$’#，%’#时，失效概率可以写成为#%&!’（!(#）!’［（#"$）(#］!’(())$#!’［+,()(#］!’［（+,#"+,$）(#］$式中，-（·）为事件（·）的概率。若.（(，)）为（$，%）的联合分布函数，（&(，)）为（$，%）的联合概率密度函数，参见图)*")，由概率论可得%&!!（&(，)）*(*)(()/)![（&(，)）*(]*)"#"#/)![&（#(）&（$)）*(]*)"#"#/)!&（$)）"[&（#(）*(]*)"##/!"&（$)）&（#)）*)#图)*")$与%的概率密度函数曲线 ·2(1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""式中，!（#）$%（"&#）是假定"和二相互独立的。"公式也可以由图’()*得到解释：荷载+在#和#,-#之间的概率为.（#）+-#，!（"#）是"&#的概率，即!（"#）$%（"&#）。若"和+相互独立，则此两事件同时发生的概率为其乘积!（#）.（#）-#。将此乘积在+的全域内积分即得"+公式失效概率!的物理意义是：对于每一个抗力的可能值，当"在/和/,-/"之间时，荷载效应大于抗力的概率；或者，对于每一个荷载效应的可能值，当+在#和#,-#之间时。抗力小于荷载效应的概率。由概率论可知：#（$!0）$’)#（$&0）$’)!，这个概率表示结构处于"可靠状态时可能性的大小，称为结构的可靠概率，以!表示。失效概率和可%靠概率互补，即!",!%$’用概率论的观点来研究结构的可靠性，绝对可靠是不可能的，绝对可靠的结构是不存在的。但综合考虑结构所具有的风险和经济效果，只要失效概率很小，小到人们可以接受的程度，就可认为该结构是可靠的。图’()*"及+的分布曲线四、可靠指标失效概率表示结构或构件处于失效状态下的可能性。从另一方面来讲， 第二篇桩基工程施工工艺设计·3((·####################################################结构可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。可靠指标是用以度量结构构件可靠度的指标，通常用表示。《建筑结构!设计统一标准）》（!"#$%—%&）规定计算结构可靠度采用的设计基准期’可取为()年。《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》（!"()*++—+&）规定除*级壅水建筑物的设计基准期应采用*))年外，其它永久性建筑物均采用()年。水准"的近似概率计算法，在进行可靠指标计算时，分为两种方法：#不考虑随机变量的实际分布，假定它服从正态分布或者对数正态分布，导出有关的结构构件可靠指标的解析表达式，进行分析和计算，由于分析时，采用了泰勒级数在平均值处（即中心点）展开，故简称为中心点法；$考虑随机变量的实际分布，将非正态分布当量正态化，并在设计验算点进行选代，计算可靠指标，故称为验算点法。（一）正态分布假定抗力,和荷载效应-均服从正态分布，其平均值和标准差分别为、和&、&，则由概率论可知，功能函数./,0-也服从正态分布，.的平%,%-,-均值和标准差分别为!!/!"0!#11"!/!""2"#图*(03表示随机变量.的分布，.4)的概率为失效概率，即$%/&（!4)），此值等于图中阴影部分的面积。图中由)到平均值这段距离，可以用标准%.差去度量，即!!/#"!不难看出，!与$%之间存在一一对应关系，!小时，$%就大；!大时，$%就小。因此和$一样，也可以作为衡量结构可靠性的一个指标。!%此时，失效概率为$%/&（!4)）/’（!)）)（(0）1*!(/678[1])("05!1$"!1"! ·-,5·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################引入“标准化变量!”（即令!!"#，"!"$%#"&!"!"，$#""#$!"#!#&("#$!所以%&")*+()$!!&’"(#(!#"$(&)"$（&%）"#图$,&-."/&0的概率分布曲线及#和%&的关系式中$（·）———标准正态分布函数。由式可靠指标为#!#!’&!(%"""((#""’1"(由式可知，失效概率%与可靠指标之间存在一一的对应关系。当/、0服从&#正态分布时，与%的对应关系如表$,&$所列。#&表$,&$#与%&的对应关系#(%2-%(-%23%(%&-&3&3&,&-%,4$#5%64$#$%$4$#$%-4$#由式可以看出，如所设计的结构，当/和0的平均值和的差值愈!’!(大，或它们的标准差"与"的数值愈小，则可靠指标值就愈大，也就是失’-#效概率%&愈小，结构的可靠性愈高。 第二篇桩基工程施工工艺设计·02+·####################################################（二）对数正态分布因为抗力和荷载效应大多趋向于偏态分布，按正态分布计算时将产生较［!］大的误差。因此有的学者建议可认为"和#服从对数正态分布。即"和#的对数$%!和$%"服从正态分布。$%!和$%"的平均值为、，标准差为!$%!!$%""$%!、"$%"。此时，功能函数&’$%!($%"也服从正态分布，其平均值和标准差))［+］为!&’!$%!(!$%"和"&’!"$%!*"$%"。由对数正态分布的性质可知!#!$%#’$%!!*")#))#$%#’$（%!*"#）式中#,———变异系数，#,’",-!,。所以!$!$%!(!$%"$’#’))$!#$%!*#$%"!!!"$%($%))!!*"!!!*""’))!$（%!*"!）*$（%!*""）)!!*""$%[!)]!"!!*"!’))!$［%（!*"!）（!*""）］当#和#均小于./0时，上式可以进一步简化，取"#))))$（%!*"!）""!，$（%!*""）"""其误差小于)1。且当#、#很小或者近似相等时，则有"#)!*"")"!!"!将上述结果代入式可得简化的对数正态分布可靠指标的计算公式为$!!$%()!"$"))!"!*"" ·-02·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################（三）一般情况著影响结构可靠度的因素是多个随机变量，如!，!，⋯，!，假设每一!""个变量!（##!，"，⋯，"）都服从正态分布，且相互独立。其平均值和标准差#分别为及"（##!，"，⋯，"）。此时，极限状态方程为!$#$#%#&（!!，!"，⋯，!"）#$可理解为表示%维欧氏空间的一个“曲面”，称为极限状态“曲面”。其可靠指［&］标的计算方法可由“验算点法”，通过逐次迭代求得。具体步骤如下：!（!）先假设一组$!（计算时可设$!）###!#（"）求’()"。$#$&,"$#$$#*!’(#)*+#!""$&"[%("$#)]##!$$#*!（-）求。!",%$&（$!,!）.&（$!，$!，⋯$!）[#$#]!""##!$$#*!&#"!"$&"[%("$#)]##!$$#*!（/）根据求得的’()"和求$!。$#!#!$##&"$#’()#$#.!$#（0）将求得的$!再重复（"）、（-）、（/）步骤计算，直到（1$!，$!，⋯，$!）"$，#!""或者计算所得到的值与前一次计算所得到的值之差小于允许误差为止，!!就可求得多个随机变量时的可靠指标。式中的$&*!表示函数&（$#）对$#的偏导数在*!点赋值。$$#［&］上述验算点法公式的来源详见文献。在工程结构的可靠度分析中，恒载一般为正态分布，截面抗力一般为对数正态分布，但是，诸如风荷载、雪载、活荷载等，一般是其它类型（如极值#型等）的分布。因此，在极限状态方程中，常包括非正态分布的随机变量。对于 第二篇桩基工程施工工艺设计·%$#·$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$非正态变量情况下的可靠度分析，首先将非正态的随机变量进行“当量正态化”，即在设计验算点!!处，当量正态变量的分布函数值和概率密度函数值"［!］与原变量的分布函数值和概率密度函数值相等。“当量正态化”以后再用上述迭代法求可靠指标，计算较为复杂，一般可用简单程序由电子计算机完成。五、结构安全级别水工混凝土结构设计时，应根据水工建筑物的级别，采用不同的水工建筑物结构安全级别。水工建筑物结构安全级别划分为三级，按附录一表"采用。对有特殊安全要求的水工建筑物，其结构安全级别应经专门研究确定。结构及其构件的结构安全级别，可根据其在水工建筑物中的部位，本身破坏对水工建筑物安全影响的大小，取与水工建筑物的结构安全级别相同或降低一级，但不得低于!级。六、目标可靠指标在设计时，要使所设计的结构既安全可靠，又经济合理，具体方法是：要使结构和构件在设计基准期内，在规定的条件下，失效概率低于一个允许的水平，即#$"［#$］式中［#］———允许的失效概率。$式当用可靠指标表示时，则为："!#!"式中———允许的可靠指标，或称目标可靠指标。!"目标可靠指标的确定应遵循下面几个原则：!"（"）建立在对原规范“校准”的基础上。运用近似概率法对原规范所设计的各种构件进行分析、反算出原规范在各种情况下相应的可靠指标。然后，"在统计、分析的基础上，针对不同情况作适当调整，确定合理且统一的目标可靠指标。"# ·".*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）与结构安全级别有关。安全级别要求愈高，目标可靠指标就应愈!"大。（"）与构件破坏性质有关。延性破坏构件的目标可靠指标可稍低于脆!"性破坏构件的目标可靠指标。因为延性破坏的构件在破坏前有明显的预兆，如构件的裂缝过宽、变形较大等，破坏过程较缓慢，属于延性破坏的有钢筋混凝土受拉、受弯等构件。而脆性破坏则带有突发的性质，构件在破坏前无明显的预兆，一旦破坏，其承载力急剧降低甚至断裂，例如轴心受压、受剪、受扭等构件。所以延性破坏构件的目标可靠指标可稍低于脆性破坏构件的目标可靠指标。（#）与不同的极限状态有关。承载能力极限状态下的目标可靠指标应!"高于正常使用极限状态下的目标可靠指标。因为承载能力极限状态是关系到结构构件是否安全的根本问题，而正常使用极限状态的验算则是在满足承载能力极限状态的前提下进行的，只影响到结构构件的正常适用性。水工混凝土结构设计规范规定的按承载能力极限状态（持久状况）设计时的目标可靠指标如表$%&!所示。它是运用近似概率法对由原规范!"（’()!*—+,）设计出的七种典型的钢筋混凝土构件（轴心受压、大偏心受压、小偏心受压、受弯、受剪、轴心受拉、小偏心受拉）在五种不同材料组合及五种不同荷载组合（还考虑每种荷载组合中的若干个不同永久荷载与可变荷载的比值）下，一一进行分析计算相应的可靠指标，并进行统一调整后得出的。!表$%&!结构构件承载能力极限状态设计时的目标可靠指标!"安全级别破坏类型!级"级#级延性破坏"-+"-!!-+脆性破坏#-!"-+"-!前已述及，荷载与材料强度是分别影响荷载效应和结构抗力的主要因素，且都是随机变量。由于它们具有统计的规律性，在确定结构设计所用的荷载值和材料强度指标时，可依据其概率分布曲线，并采用两个非常重要的统计参数，即平均值和标准差%，分析得出。下面两节内容将具体讨论荷载和材料$ 第二篇桩基工程施工工艺设计·#,!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!强度的取值问题。第二节荷载的标准值荷载按其随时间的变异性和出现的可能性不同，可分为三类。（!）永久荷载。作用在结构上其值不随时间变化，或其变化与它的平均值相比可以忽略不计的荷载，如结构自重、上重、固定设备等。（"）可变荷载。作用在结构上其值随时间变化，且变化幅度较大，与它的平均值相比不可忽略不计的荷载，如吊车荷载、楼面堆放荷载、静水压力、楼面人群荷载、风荷载等。（#）偶然荷载。在设计基准期内不一定出现，但它一旦出现，其量值很大且持续时间较短的荷载，如地震、爆炸等。结构设计中所涉及的荷载，可采用随机变量或随机过程的模式加以描述。荷载可以根据不同极限状态的设计要求，规定不同的量值即荷载代表值，一般荷载有标准值、准永久值和组合值三种代表值。其中标准值是荷载的基本代表值，而其它两种代表值是以标准值乘以相应的系数后得到的。一、荷载标准值荷载标准值是指结构构件在使用期间的正常情况下可能出现的最大荷载值。由于荷载本身具有随机性，因而使用期间的最大荷载也是随机变量，原则上可用它的统计分布来描述。荷载标准值!"由设计基准期内荷载最大值概率分布的某一分位值来确定，设计基准期一般规定为$%年。荷载&的统计曲线如图!$’(所示，由此可得!")!#*"###)!（#!*"$##）式中———荷载的统计平均值；!+"+———荷载的统计标准差；"+#+———荷载的变异系数，#+)；!+ ·F+E·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!———荷载标准值的保证率系数。图"#$%荷载&的概率分布曲线国际标准化组织（’&(）建议取!!)"*+%#，此时荷载标准值即相当于具有,#-保证率的.*,#分位值（假定荷载为正态分布）。换句话说，作用在结构构件上的实际荷载超过荷载标准值的可能性只有#-。国际上习惯称此标准值为荷载的特征值（/01213$4526!46371895）。但实际上并非所有的荷载都已经或能够取得完备的统计资料，并能通过合理的统计分析来规定其标准值的。对不少荷载，还不得不从实际出发，根据已有的工程实践经验和沿用的数值，经过分析判断后，协定一个公称值（:;<6=1871895）作为它的标准值。我国《建筑结构荷载规范》（>?@,—AB）就是按上述两种方法确定荷载标准值的。对于按荷载概率分布取值的，规范也没有规定统一的分位值，这主要是考虑到所确定的荷载标准值不宜与过去规定的相差太远，以免设计出的结构，材料用量变动过大。《建筑结构荷载规范》（>?@,—AB）对某些荷载标准值的取值为：对于结构或非承重构件的自重等永久荷载，由于变异性不大，一般以其平均值作为荷载标准值，即可由结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重（大体相当于统计平均值，其分位值为.*#）计算确定。对于民用建筑楼面均布活荷载标准值则取为：住宅及办公楼荷载为"*EEE#C:D<；商店荷载为F*#C:D<；藏书库及档案库荷载为#*.C:D<。对于雪荷载和风荷载是取F.年一遇的最大雪压和风压作为其标准值，意味着每年出现的雪压和风压超过其标准值的概率为F*FF-。水工建筑物的一些荷载，其标准值应根据《水工建筑物荷载设计规范》取 第二篇桩基工程施工工艺设计·.-.·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""用。二、荷载准永久值结构的变形和裂缝宽度与荷载作用的时间长短有关。因此，在按正常使用极限状态计算时，应分别按荷载效应的短期组合及长期组合进行验算。在考虑长期组合时，永久荷载当然是一直作用的，而可变荷载不象永久荷载那样在结构设计基准期内全部以其最大值经常作用在结构上，而是有时作用值大一点，有时作用值小一点，有时作用持续时间长一点，有时短一点。因此，在考虑荷载效应长期组合时，可变荷载不应取其标准值作为它的代表值，而应取其“准永久值”作为它的代表值。所谓准永久值是指可变荷载在结构设计基准期!内经常作用的那一部分荷载，它对结构的影响类似于永久荷载，达到和超过准永久值的总持续时间与整个设计基准期的比值一般取为不大于"#$。可变荷载的准永久值可由可变荷载标准值!乘以相应的长期组合系数"（!%）得出，即可变荷载的准永久值可写成为，由荷载规范或水工建筑!!!"!物专门规范给出。可见，荷载准永久值实际上是考虑荷载效应的长期组合而对可变荷载标准值的一种折减。三、荷载组合值当结构构件承受两种或两种以上的可变荷载时，考虑到各种可变荷载不可能同时以其最大值（标准值）出现，因此除了一个主要可变荷载外，其余可变荷载应在其标准值上乘以小于%的组合系数对可变荷载标准值进行折减，使结构构件在两种或两种以上可变荷载参与组合的情况下与仅有一种可变荷载参与组合的情况具有大致相同的可靠指标。《建筑结构荷载规范》（&’()—*+）将可变荷载组合值记为"#!"，其中!"为某种可变荷载标准值，为组合系数。但目前，尚无足够资料能确切地得",出不同的荷载组合时的组合系数，因此该规范仅规定了综合的荷载组合系数：当有风荷载参与组合时，可变荷载的组合系数",取为"#-；当无风荷载参与组 ·)./·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!合时，则组合系数全部取为!"#。在水工设计中，习惯上均不考虑可变荷载组合时的折减，因此《水工混凝土结构设计规范》给出的荷载效应设计表达式也就没有采用可变荷载组合值，即对参与组合的全部可变荷载都不乘以组合系数而直接采用其标准值（相当于取组合系数等于!）。由此，在设计计算中，可能造成与仅有一种可变荷载组合情况下的结构可靠度的不一致性，此问题还有待于进一步研究。第三节材料强度的标准值材料强度的标准值以材料强度概率分布的某一分位值来确定。在国际上也称为材料强度特征值。当材料强度服从正态分布时，其标准值可由下式计算：!"$!!%"#!$!（!!%"$!）式中———材料强度的统计平均值；!!#!———材料强度的统计标准差；#!$!———材料强度的变异系数，$!$；!!"———材料强度的保证率系数。按照国际标准（&’()*+)）的规定，材料强度的标准值由材料强度概率分布的#"#,分位值来确定，即材料的实际强度小于强度标准值的可能性只有,-，也就是强度标准值具有+,-的保证率，对应的保证率系数!$!"./,如图!,%,所示。!"$!（!!%!"./,$!）（一）混凝土强度标准值!"混凝土立方体抗压强度标准值!#$"如前章所述，混凝土立方体抗压强度标准值亦称混凝土强度等级，它具有+,-的保证率。其值由下式决定： 第二篇桩基工程施工工艺设计·+%’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$!!!"#"#$%&’"!"#!!!"（##"#$%&’#!"#）式中———混凝土立方体抗压强度的统计平均值；!!"#"!"#———混凝土立方体抗压强度的统计标准差；#!"#———混凝土立方体抗压强度的变异系数。图#’"’材料强度的标准值的取值根据对国内部分水利水电工程的调查统计，一般构件的水工混凝土立方体抗压强度的变异系数大致如下：例如(#’、()*、()’、(+*等级的混凝土，其#!"#值分别为*$)*、*$#,，*$#%、*$#&。)$混凝土轴心抗压强度标准值!"$国内试验研究表明，混凝土棱柱体轴心抗压强度平均值与边长为!!"+#’*--抗压强度平均值产!!"#之间的关系为!!"!*$.%!!"#在实际构件中混凝土的受力情况和棱柱体混凝土试块的受力情况稍有差异，体积大小和加载速度亦不一样。所以考虑实际构件和试块的差异，尚需乘一个折减系数。根据试验数据分析及参考国内外有关规范的规定，水工混凝土结构设计规范取定这一折减系数为*$,,。这样，构件中的混凝土轴心抗压强度平均值为!!"!!"!*$,,/*$.%!!"#!*$%.!!"#由此，轴心抗压强度标准值则为!"$!!!（"#"#$%&’#!"）!*$%.!!"（##"#$%&’#!"）!"#$!*$%.（#"#$%&’#!"）#"#$%&’#!"# ·0$$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!假定!!"#!!!"，则!"$!"#$%!"#$考虑到较高强度等级混凝土的脆性破坏特征比较显著和实践经验不足，对&’(、&("、&((和&$"等级的混凝土轴心抗压强度标准值按上式计算后，再分别乘以系数"#)%(、"#)(、"#)*(和"#)。由此，可得出混凝土不同强度等级时的轴心抗压强度标准值!，如附录二表$所列。其值与国家标准《混凝土"$结构设计规范》（+,-."—/)）中规定是一致的。0#混凝土轴心抗拉强度标准值!%$。0试验研究表明，混凝土轴心抗拉强度平均值与边长为.("11抗压强"!%度平均值产之间的关系为"!"#*"!%!"#*$"!0"#同样，考虑到构件中的混凝土强度与试件混凝土强度的差异，取折减系数为"#//，因此构件中的混凝土轴心抗拉强度平均值为"!%**"!%!"#//2"#*$"!0"#!"#*0"!0"#假定!!%!!!"#，混凝土轴心抗拉强度标准值则为*!%$!"!（%.3.#$’(!!%）!"#*0"!0"（#.3.#$’(!!%）*!0"#$!"#*0(.3.#$’(!)（.3.#$’(!!%）!"#**!"#*0!"0#（$.3.#$’(!!"#）0同样，考虑到较高强度等级混凝土的实践经验不足，对&’(、&("、&((和&$"等级的混凝土轴心抗拉强度标准值按上式计算后，再分别乘以系数"#)%(、"#)(、"#)*(和"#)。最终得出混凝土轴心抗拉强度标准值!%$，如附录二表$所列。（二）钢筋强度标准值为了使钢筋强度标准值与钢筋的检验标准统一起见，受拉热轧钢筋采用国家标准（+,.0".0—).、+,.0".’—).、+,.’))—).）规定的屈服强度作为标准 第二篇桩基工程施工工艺设计·.-$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!值!（!），国标规定的屈服强度即钢筋出厂检验的废品限值，其保证率不小"#$"#于!"#。对于无明显屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线、热处理钢筋及冷轧带肋钢筋，为了与国家标准的出厂检验强度一致起见，采用国标规定的极限抗拉强度作为标准值!（!），其保证率也不小于!"#。%&#$&#钢筋的强度标准值列于附录二表$中，其数值与国标%&’()—*!规范的取值是一样的。钢丝及钢绞线的强度标准值列于附录二表*。第四节水工混凝土结构设计规范的实用设计表达式新编的《水工混凝土结构设计规范》采用以概率为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度。如前所述，值的计算是非常复杂!!的，需要大量的统计信息，直接在设计中应用就很不方便，新的水工混凝土结构设计规范的作法是采用分项系数的实用设计表达式。设计人员可不必直接计算可靠指标，只要按该规范给定的各分项系数进行计算，则所设计的结构!构件，其隐含的可靠指标可以满足不小于目标可靠指标的要求。!!"一、水工混凝土结构设计规范采用的分项系数新编的《水工混凝土结构设计规范》在设计表达式中采用了下列五个分项系数，用这五个系数构成并保证了结构的可靠度。（一）结构重要性系数#。)建筑物的结构构件安全级别不同，目标可靠指标也要求不同（见表+,+）。为了反映这种要求，在计算荷载效应时，可将其值乘以结构重要性系数#)。水工混凝土结构设计规范通过结构可靠度分析，确定了不同结构安全级别时的系数#值。)（二）设计状况系数$结构在施工、安装、运行、检修等不同时期可能出现不同的结构体系、荷载 ·#’&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!及环境条件，所以在设计时应考虑下列三种设计状况。（!）持久状况。在结构运行使用过程中，不仅出现且持续时间很长，一般与设计基准期为同一量级的设计状况。（"）短暂状况。在结构施工。安装、检修或使用过程中，短暂出现的设计状况。（#）偶然状况。在结构使用过程中，规定的出现概率很小、持续期很短的设计状况。例如，一水闸工作桥的纵梁采用单跨预制，纵梁两端伸出钢筋，待吊装到墩墙上就位后，再将相邻两孔纵梁伸出的钢筋加以焊接，然后浇筑接缝及桥面板混凝土，构成多跨连续梁式工作桥。这样，工作桥纵梁在运行使用阶段，其结构受力形式为多跨连续梁，承受的荷载为自重、启门力及桥面活载等。纵梁在运行使用阶段的承载力设计计算应为持久设计状况。工作桥纵梁在吊装时，其结构型式为单跨简支梁，承受的荷载为梁的自重，吊装验算是为短暂设计状况。上述三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。对持久状况尚应进行正常使用极限状态设计，对短暂状况要不要进行正常使用极限状态设计，可根据具体情况决定。对偶然状况则可不进行正常使用极限状态设计。不同设计状况的可靠度水平要求可以不同，这在设计表达式中就用设计状况系数来表示。水工混凝土结构设计规范对不同设计状况分别给出了不!同的设计状况系数值。!（三）荷载分项系数"、"$%结构构件在其使用期间，实际荷载仍有可能超过预定的标准值。为了考虑这一最不利情况，在承载能力极限状态设计表达式中还引入一个荷载分项系数（一般都大于!，个别情况也可小于!）。荷载分项系数主要是用来考虑荷载超过标准值的可能性。在水工建筑物设计中它实质上就是“超载系数”，但也适当反映了结构可靠度要求。荷载标准值乘以相应的荷载分项系数后即为荷载设计值。永久荷载和可 第二篇桩基工程施工工艺设计·’*(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!变荷载的设计值可分别记为!!"#及!!"#，在此!#、"#分别为永久荷载和可变荷载的标准值，!、!分别为相应的荷载分项系数。!"从理论上讲，荷载设计值也应由荷载的概率分布的某一分位值来确定，应比荷载标准值具有更大的保证率。但目前，对大部分荷载来说，还没有足够完备的统计资料。因此，也无法采用统一的保证率系数，使所有荷载的设计值均处于同一保证率水平上。目前，在水工设计中对永久荷载分项系数!和可变荷载分项系数!的!"确定主要依据结构构件所承受的荷载的变异程度大小。对永久荷载，如构件自重等，变异性很小，其荷载分项系数就可取得较小。在作用过程中能够控制其不超出规定限值的某些可变荷载，如水电站厂房中按铭牌限值确定的吊车最大轮压力及设备重量按实际铭牌确定且堆放位置有严格控制并加垫木的安装间堆放设备荷载、水闸的闸门额定启门力，以及不可能发生超载的情况，如溢洪道挡水的水压力、开口渡槽的满槽水荷载及水池水荷载等，对这些变异性不大或能严格控制的可变荷载，荷载分项系数显然也可取得小些。对于不能控制或难以控制的可变荷载，其变异性就较大，如人群荷载、楼面堆货、车辆荷载等，它们的数值经常变化，变化幅度比较大，这种可变荷载的分项系数就应取一较大的值。对于变异性更大的自然界的一些可变荷载，如风载、雪载等，其荷载分项系数还应取得更大一些。当永久荷载对结构可靠性有利时，荷载分项系数则应取为小于#的数值。荷载分项系数按《水工建筑物荷载设计规范》取用。但应注意，在使用《水工混凝土结构设计规范》进行结构构件计算时，还应按该规范的规定，对某些可控制其不超出规定限值的可变荷载，如荷载规范所规定的分项系数!"小于#$#%时，则应取为#$#%；对其他可变荷载，如所规定的分项系数!"小于#$&%时，则应取为#$&%。这主要考虑按水工混凝土结构设计规范设计的结构构件的材料用量与过去水平相比，不致有过分的锐减，以及保证必要的设计可靠性。对水工荷载规范未予规定的荷载（如车辆荷载、屋面荷载等），其分项系数可按附录一表’取用。当永久荷载的效应对结构有利时，!!应取为%$()。 ·40’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（四）混凝土和钢筋的强度分项系数!、!!"为了充分考虑材料的离散性及不可避免的施工偏差等因素带来的使材料的实际强度低于其强度标准值的可能性，在承载能力极限状态计算中又引入混凝土强度分项系数!及钢筋强度分项系数!。!"材料强度标准值除以相应的材料强度分项系数后，即为材料强度设计值。从而，混凝土和钢筋的强度设计值可分别表示为!"#!$#ü!"#，!$#ï!"!"ïý!%#ï!%#ï!&þ根据我国《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》（$%&’())—)*）的规定，材料强度设计值原应取为强度总体分布的平均值减去"倍标准差，即(!"#"!"+#($!"}!%#"!%+#($!%式中"为材料强度设计值的保证率系数，材料强度设计值应比材料强度标准(值具有更高的保证率。例如原水工钢筋混凝土结构设计规范（,-./’—01）取"(#/，相应的材料强度设计值的保证率即为)020/3。理论上讲把’(取为某一固定值比较合理，这样，不同材料的强度设计值就可处于同一保证率水平。但按这一原则确定的设计值与国家标准《混凝土结构设计规范》（$%.(’—1)）中的取值就有差异，会给工程技术人员带来理解上的不便，易在设计中发生混乱。所以水工混凝土结构设计规范将混凝土和钢筋的强度分项系数及强度设计值取得与$%.(’—1)规范相同。即（(）对混凝土，取强度分项系数!!#(24&。因此，混凝土轴心抗压强度设计值!"#!"#5!"#!"#6(24&；混凝土轴心抗拉强度设计值!$#!$#5!"#!$#6(24&。其中!及!为混凝土轴心抗压强度及轴心抗拉强度的标准值。"#$#（/）对热轧#级钢筋，取强度分项系数!"#(2&；热轧$、%、&级钢筋，!"#(2(’，因此，钢筋强度设计值!%#!%#5!&#!%#6(2(&或!%#5(2(’。 第二篇桩基工程施工工艺设计·,."·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!当取材料强度设计值等于材料强度标准值除以上列材料分项系数时，材料强度设计值就不能保持在同一保证率水平上。例如对混凝土而言，标准值!"#!!!（""#"$%&’"!"设计值!"!!!（""##""!"）!"#!（"##""!"）"#"$%&’"!"!"#"#"$%&’"!"$"!!!""##""!"式表示了材料分项系数!与保证率系数"的关系。因为不同强度等级("的混凝土的变异系数"不同，对)*+、),+、)&+级混凝土，其变异系数"分!"!"别为+$"-、+$"&、+$"+，所以当!取"$,’时所对应的保证率系数"也不相同，("分别为*$%%、,$+.、,$-"，相应的保证率则为//$%"0、//$-/0、//$//0。为了应用方便，规范中直接给出了混凝土与钢筋的强度设计值。材料强度设计值中已隐含了材料分项系数，因而本书以后各章所列的构件承载力计算公式中不再出现!和!这两个材料分项系数。1(附录二表"、表,、表&中列出了混凝土和钢筋的强度设计值，设计时可直接查用。（五）结构系数!2在承载能力极限状态设计中，对于由荷载推求结构构件上所受荷载效应时的计算模式的不定性、几何尺寸不定性和结构构件抗力计算模式的不定性以及未能由荷载分项系数与材料强度分项系数考虑的其它各种变异因素，则统一由结构系数来考虑。结构系数是直接与结构构件的可靠度水平挂钩的。因为，荷载分项系数和材料强度分项系数已事先选定，所以可根据可靠度理论，由给定的目标可靠指标，用近似概率法，确定设计表达式中最后一个分项系数，即结构系数!2值。对于每一种结构构件，不同材料组合，不同荷载组合，由于其变异性不同， ·0/"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!按规定的目标可靠指标求得的结构系数是不同的。为了使最终确定的结构系数为最优值，即按此结构系数和事先选定的荷载分项系数以及材料强度分项系数所设计的结构构件，在不同的设计条件下均能较好地接近目标可靠指标，在计算结构系数时选择了水工钢筋混凝土结构中常用的七种典型构件进行研究，并考虑了五种不同材料组合和五种不同荷载组合及若干个可变荷载效应与永久荷载效应的比值。对于每一结构构件，最后取不同材料组合与不同!荷载组合及不同值下的结构系数的加权平均值作为该构件最终的结构系!数。《水工混凝土结构设计规范》规定的结构系数"值列于附录一表"。!应特别注意，在分项系数实用设计方法中，水工混凝土结构设计规范中所采用的荷载分项系数与用于建筑工程的国标《混凝土结构设计规范》（#$%&’—()）中的荷载分项系数是完全不同的。在#$%—()规范中，荷载分项系数"#与"分别取为&+"’与&+,’，它们是由可靠度分析中，由优选一组分项系数*（包括荷载分项系数及材料强度分项系数），使结构构件设计中隐含的可靠指标值能最佳地逼近目标可靠指标而定出来的。其时，所取的"与"，实##$#*际上不只是考虑荷载本身的变异性，而且还包括了其它影响结构可靠度的因素（如计算模式的不定性等）在内。而在新编的水工混凝土结构设计规范中的荷载分项系数（其值约为&+’-.&+"’）主要是对荷载自身的变异性而设的，对于内力计算及截面抗力计算公式的不定性等影响结构构件可靠度的其它因素，则是由结构系数"（数值约为&+"’）来反映的。而在#$%&’—()规范中则!不设结构系数"!的。因此对于不同规范中的一些系数必须自身配套使用，而不能彼此混用。二、承载能力极限状态设计表达式新编的水工混凝土结构设计规范规定：按承载能力极限状态设计时，应考虑下列两种荷载效应组合。（一）基本组合基本组合是持久状况或短暂状况下永久荷载与可变荷载效应的组合。 第二篇桩基工程施工工艺设计·*,*·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""对于基本组合，承载能力极限状态设计表达式为"!!"!!#!"$)!##!&%’&%&(%$#!+*’+*+(*%#"*#"###（,-，,.，/(）式中!———结构重要性系数，对结构安全级别为"、#、$级的结构构件，分!别取为"%"、"%!及!%&；———设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况，分别取为""%!、!%&’及!%(’；!———荷载效应组合值，与!!、%乘积称为荷载效应设计值；#———结构构件抗力设计值；!"———结构系数，按附录一表)取用；!&、!+———永久荷载、可变荷载分项系数，由《水工建筑物荷载设计规范》并按《水工混凝土结构设计规范》的规定取用；&(、+(———永久荷载、可变荷载的标准值，按《水工建筑物荷载设计规范》取用；’&、’+———永久荷载、可变荷载的荷载效应系数；#（·）———结构构件的抗力函数；,-、,.———材料强度的设计值，按附录二表"、表*、表+取用；/(———结构构件几何参数的标准值。应当指出，上列式中$个永久荷载及)个可变荷载都是分别指有可能同时出现的荷载，如不能同时出现，就不应组合在一起。结构构件有不同设计状况时，则应分别按不同状况计算荷载效应。（二）偶然组合偶然组合是偶然状况下永久荷载、可变荷载与一种偶然荷载效应的组合。对于偶然组合，承载能力极限状态设计表达式按下列原则确定：（"）偶然荷载的分项系数取为"%!； ·"0/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）参与组合的某些可变荷载，可根据各类水工建筑物设计规范的规定作适当折减；（"）结构系数!值可按附录一表!取用。#顺便指出，在本书以后各章的承载能力极限状态计算中，所有内力设计值（$、%、&、’等）是指由各荷载标准值乘以相应的荷载分项系数后所产生的效应总和并再乘以结构重要性系数!及设计状况系数后的值。("三、正常使用极限状态设计表达式正常使用极限状态的验算是要保证结构构件在正常使用条件下，裂缝宽度和挠度不超过相应的允许值。对于有抗裂要求的构件在正常使用条件下还应满足抗裂要求。由于正常使用极限状态的验算是在承载力已有保证的前提下进行的，其可靠度要求较低，一般要求。所以，与承载能力极限状态相比，材#)*+(,!+(料强度的保证率可适当降低，采用材料强度的标准值而不用设计值，即材料分项系数取为*+(。计算荷载效应时，荷载分项系数!及!一律取为*+(。结-.构系数!及设计状况系数也均取为*+(。#"由于荷载作用时间的长短将影响对抗裂验算的要求、裂缝宽度和变形的大小，因此在正常使用极限状态验算时，应按荷载效应的短期组合及长期组合分别验算。所谓短期组合，即持久状况或短暂状况下，包括短期作用在内的全部可变荷载的效应与永久荷载的效应的组合。所谓长期组合，即持久状况下，可变荷载中长期作用的那部分荷载（即荷载的准永久值）的效应与永久荷载的效应的组合。二者组合所产生的荷载效应大小不同，前者除永久荷载外，全部可变荷载加以组合；后者则是除永久荷载外，可变荷载中长期作用的那部分加以组合。所以，短期组合的荷载效应值比长期组合的荷载效应值要大。所要求的功能限值也可不同，例如，对要求限制裂缝宽度的构件，在荷载效应的长期组合下的允许裂缝宽度值就比短期组合下的允许裂缝宽度值控制得严一些。二者组合的表达式分别为： 第二篇桩基工程施工工艺设计·-&,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（一）短期组合!!!（"#$，%$，&$，’$）!("（二）长期组合!!!（)#$，"%$，&$，’$）!(#式中$、$———结构的功能限值（裂缝宽度或挠度）；"#!（"·）、!（)·）———荷载效应短期组合及长期组合时的功能函数；&$———材料强度的标准值，按附录二表%、表&、表’取用；———可变荷载标准值的长期组合系数，可参照有关荷载规范的规!定及工程经验取用。顺便指出，在本书以后章节的正常使用极限状态计算中，短期组合时的内力值（(、*等）是指由各荷载标准值所产生的荷载效应总和并乘以结构重要))性系数"后的值；长期组合时的内力值（*、+等）是指由各荷载标准值并考!))虑荷载长期组合系数后所产生的荷载效应总和再乘以结构重要性系数+后!的值。 ·(’"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十六章桩基工程钢筋混凝土轴心受力构件承载力计算当构件上所施加外力的作用线与构件的形心轴线重合时，此构件称之为轴心受力构件；而当所施外力的作用线偏离构件的形心轴线，或构件上同时作用有轴向力及弯矩或横向荷载时，此构件则为偏心受力构件。由于混凝土是一种非匀质材料，加之施工上的误差，极难做到构件任意一横截面上的几何形心与质量中心相重合，无法保证构件每一横截面都处于轴心受力状态下，所以严格地说实际工程中真正的轴心受力构件是不存在的。但在一些结构中，外加荷载的实际微小偏心对构件承载力的影响很小，同时按轴心受力构件进行设计又非常简单方便，所以对于实际上作用有偏心距很小的轴向力的构件可以近似地按轴心受力构件来设计，这样简化所产生的误差是很小的。例如，钢筋混凝土屋架中的腹杆和下弦杆在不计构件自重的条件下，可视为轴心受力构件；再如，等跨柱网结构中的内柱、码头结构中的桩、渡槽侧墙的拉杆、单纯承受内水压力的管道壁等，均可视为轴心受压构件或轴心受拉构件。见图!"#!。图!"#!轴心受力构件实例（$）屋架（；%）多跨框架（；&）压力管道 第二篇桩基工程施工工艺设计·(’’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一节轴心受拉构件的承载力计算一、轴心受拉构件的受力全过程根据截面受力和构件上裂缝的开展，可将轴心受拉构件从开始加载到构件破坏的全过程，分成三个受力阶段。（一）第!阶段构件未裂阶段。发生在加载初期，此时构件上应力及应变均很小，混凝土与钢筋能保持变形协调，外荷载由钢筋和混凝土共同承担，但绝大部分由混凝土承担。由于此阶段内钢筋与混凝土均在弹性范围内工作，因此构件的拉力与其应变基本上呈直线关系，见图"#$%（&）。此阶段结束时，混凝土的应变达到极限拉应变，此时的截面应力分布是验算构件抗裂性的依据。图"#$%轴心受拉构件受力全过程示意图（二）第!!阶段混凝土开裂至钢筋屈服前的阶段。当荷载增至某值时，构件在某一截面产生第一条裂缝，裂缝的开展方向大体上与荷载作用方向相垂直，而且很快贯 ·*-,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""穿整个截面。随着荷载的逐渐增大，构件其它截面上也陆续产生裂缝!这些裂缝将构件分割成许多段，各段之间仅以钢筋连系着，见图"#$%（&）。在裂缝截面上，外荷载全部由钢筋承担，混凝土不参与受力。因此，在相同的荷载增量下，开裂构件截面的平均应变!较未裂构件的平均应变大许多，因而构件的’$!曲线斜率减小，但’$!仍呈直线关系，见图"#$（%(）。本阶段构件的应力分布是验算构件裂缝宽度的依据。（三）第)))阶段钢筋屈服至构件破坏阶段。随着荷载进一步增大，截面中部分钢筋逐渐达到屈服强度，此时裂缝迅速扩展，构件的变形随之大幅度增加，裂缝宽度也增大许多，见图"#$%（&），此时构件已达到破坏状态。由于此阶段内较小的荷载增量也能造成构件应变的大幅度增加，所以构件的’$!曲线大体上是水平直线状，见图"#$%（(）。本阶段构件的应力分布是构件承载力计算的依据。二、轴心受拉构件的承载力计算轴心受拉构件承载力计算是以上述第)))阶段的应力分布作为依据的，此时截面上混凝土已不再承受拉力，全部拉力由钢筋承担，钢筋的应力均达到其强度设计值!，见图"#$*。由截面上内外力的平衡关系，可导出轴心受拉构"件的承载力计算式图"#$*轴心受拉构件计算示意图#$"#!+!"&’!%!% 第二篇桩基工程施工工艺设计·,0/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中!———构件轴向拉力的设计值；!"———构件能承受的极限轴向拉力的设计值（抗力设计值）；!#———结构系数，由表"#$%查得；$%———钢筋抗拉强度设计值；&’———全部受拉钢筋的截面面积。从式可知，轴心受拉构件的承载力仅与钢筋截面积和抗拉强度设计值有关。而与截面尺寸、混凝土强度等级无关。因此，在满足构造规定的前提下，可尽量减小构件截面尺寸，并采用较低的混凝土强度等级。三、轴心受拉构件的构造规定（"）轴心受拉构件宜采用!级钢筋，配筋率（钢筋截面积与混凝土截面积之比）一般为&’(%’；但不得小于最小配筋率。按附录,中附表取"")*+")*+值。（&）受拉构件中受力钢筋的接头不得采用绑扎接头而必须采用焊接接头，构件端部处的受力钢筋应可靠地锚固在支座内。（,）钢筋接头位置应错开，在接头截面左右,%-且不小%..))的区段内所焊接的受拉钢筋截面积不宜超过受拉钢筋总截面积的%.’。第二节轴心受压构件的承载力计算轴心受压柱分为短柱和长柱，影响两者承载力大小的因素不一样，故两者的破坏形态有所不同。如果构件的承载力仅取决于构件的截面尺寸和材料强度，此类受压构件称之为短柱；如果构件的承载力除了与上述因素有关系外，还与构件的长细比及其侧向变形的大小有关系（构件的侧向变形可产生附加弯矩），此类受压构件则属于长柱。一般认为满足下列关系式时为短柱，否则为长柱。 ·*"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!ü矩形截面!"ï"ï!ïï!圆形截面!#ý#ïï!!ïï任意形状截面!"$þ式中!———受压构件的计算高度；!"、#———矩形截面的短边尺寸、圆形截面的直径；$———任意截面的最小回转半径。一、轴心受压短柱的破坏特征及应力重分布过程（一）破坏特征轴心受压短柱均配置有纵向受力钢筋和横向箍筋。从大量的试验结果可以看出，在轴向压力的作用下，整个截面上的应变基本上是均匀分布的，钢筋与混凝土有相同的变形；但由于钢筋与混凝土的弹性模量值相差较大，因此钢筋的应力比混凝土的应力高出较多。对于纵向钢筋强度较低的短柱，在混凝土达到其极限压应变之前，钢筋均可先达到抗压屈服强度%$&，此时短柱尚未破坏。此后，随着荷载的增大，钢筋的应力基本保持不变，而混凝土的压应力有较快的增长，直到混凝土的压应力临近或达到其抗压强度，或者应变达到极限压应变!时，柱子四周逐渐出现明显的纵向裂缝，箍筋的应力及变形过大，’(钢筋的混凝土保护层开始脱落，纵向受压钢筋产生向外凸出的压屈现象，中间部分混凝土被压碎，受压构件破坏，见图%&’（()）。试验结果表明，纵向受力钢筋除了可以协助混凝土承受轴向压力外，还可以防止构件突然崩裂破坏，同时可增大构件的变形能力。而箍筋一方面可限制纵筋的外凸，另一方面可约束中间混凝土的变形，当然箍筋这种作用的强弱与其直径和间距有关系。（二）轴心受压短柱的应力重分布过程从上述受压短柱的破坏特征可以知道，在整个加载过程中，组成受压短柱 第二篇桩基工程施工工艺设计·0/!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$轴心受压短柱的破坏和截面应力分布的钢筋和混凝土的应力不是成比例的增大，而是根据应变的大小按各自的应力—应变关系变化，称这种变化为应力重分布过程。在整个加载过程中，钢筋与混凝土具有相同的变形，由钢筋与混凝土的应力#应变关系曲线可得到：!!%"!"#!%""#!}!&$%"$#$%"#$式中!———混凝土的压应力；!!&$———钢筋的压应力；"!、"$———混凝土及受压钢筋的压应变；#!———混凝土的原点切线弹性模量；"———混凝土的弹性系数；#$———钢筋的弹性模量。由图!"#（$’）所示的截面应力分布和静力平衡可以得到%%!&’(!&$’&$以式代入上式，并取!)%)*+),，-,%-，.&%-&*+-；则得%%!’（!(#&$#）&"或"%%!&$’&（$!(）#&$# ·0/.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!ì"!&ï!!!"%#!ï#(#$"$)#$"%#$ï%%从而可以得出íï"!&ï!%&!"!ï%%î#&(#$)"%$#"%#$$式中’———构件上的轴向压力；———受压钢筋的配筋率；!(，()———构件截面面积和混凝土净面积；"&———构件截面上的平均压应力；*+#*———钢筋与混凝土的弹性模量比，#*!。*)图#,"-钢筋及混凝土应力与轴向压力’的关系图由式可作出如图#,"-所示用")"’和"%+"’关系曲线。由曲线可知，当’较小时，")"’和"%+"’基本上呈线性关系；随着’增大，由于混凝土塑性变形的发展，")"’曲线趋于平缓，即混凝土应力的增长速度变慢，而"%+"’曲线趋于陡峭，即钢筋应力的增长速度加快。当钢筋应力达到屈服强度时，钢筋应力不再增长，"%+"’曲线呈水平直线变化，而混凝土的压应力增长速度开始加快，")"’曲线向上弯曲，直至构件破坏。 第二篇桩基工程施工工艺设计·-1-·####################################################当外荷载长时间作用于轴心受压短柱上时，由于混凝土徐变变形的影响，造成混凝土“变软”，因此混凝土的压应力降低，而钢筋的压应力增大。随着时间的增加，混凝土的徐变变形逐渐减小，混凝土与钢筋的压应力不再产生较大的变化，如图!"#（"$）、（%）中曲线!所示。这种应力重分布的程度除了与混凝土徐变大小有关系外，还与纵向受力钢筋的配筋率有关系。一般来说，"&"&较大，则这种应力重分布的程度高一些，反之则低一些。图!"#（"$）、（%）中曲线#表示在长期荷载作用下，构件卸载后再加载时，混凝土应力和钢筋应力的变化过程。由图中曲线#可知，当构件配筋率较大（）时，卸载后，钢筋"&!’(的压应力并不恢复到零，而混凝土中可能出现拉应力，这是由于混凝土存在残图!"#"长期荷载作用下混凝土和钢筋的应力重分布余应变而钢筋的弹性恢复受到混凝土阻碍而引起的。二、轴心受压短柱的承载力计算大量的试验表明，轴心受压短柱中混凝土达到应力峰值时的压应变一般为)*))’+,)*))-+，远大于素混凝土轴心受压短柱达到应力峰值时的压应变（)*))!+,)*))’），可知柱中纵向受力钢筋可先达到其屈服强度，然后混凝土达到最大压应变值!而破坏。在设计计算时，可偏安全地取混凝土的极限压!"应变等于)*))’作为受压钢筋设计抗压强度取值的依据，并认为受压钢筋与混凝土达到其各自的强度设计值，于是可得出轴心受压短柱破坏时的截面应力图形（图!"#.），并由应力图形导出钢筋混凝土轴心受压短柱的承载力计算式#"!#"/（%!&0%&’&&(）"$"$ ·#41·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中!———轴向压力设计值（荷载效应设计值）；!"———构件能承受的轴向压力设计值（抗力设计值）；!#———结构系数；$%，$"&———分别为混凝土和钢筋的抗压强度设计值；’———构件截面面积，在受压钢筋配筋率大于#$时，%应取混凝土净截面面积’(，’(&’’’")；’")———纵向受压钢筋的截面总面积。图()’*轴心受压短柱承载力计算示意图值得注意的是钢筋抗压强度设计值的取值不仅与钢筋的等级有关，同时还与混凝土的极限压应变值有关。由于混凝土的轴心受压时极限压应变值为+,++-，与此应变值相适应，受压钢筋能达到的最大压应力!".&+,++-/-,+/0-(+&1++!233。从这个应力的限值来看，在受压柱中，热轧"、#、$级钢筋均可以达到其抗压强度设计值，而热轧%级、冷拉%级以及热处理钢筋等的抗-压强度设计值则只能取为1++!233。钢筋混凝土轴心受压短柱的设计内容包括截面设计和承载力校核。具体的计算步骤如下。（一）截面设计（(）按构造要求和参考已建成的建筑物选择截面尺寸、材料的强度等级；（-）根据已给的设计条件查得设计参数；（#）根据式计算受压钢筋的截面积%".； 第二篇桩基工程施工工艺设计·-,+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#$#%&!!!""%!’（$）根据%!选配钢筋，%!应符合本节“五”的构造规定。&&（二）截面校核（’）根据已给的设计条件查得设计参数和材料的强度设计值；（(）由式计算构件所能承受的最大轴向压力设计值。三、轴心受压长柱的破坏特征及稳定系数轴心受压长柱除承受轴向压力外，还承受因初始偏心距而产生的弯矩，柱将产生侧向挠曲。而侧向挠曲又进一步加大初始偏心距产生的弯矩，如此相互影响，最终使长柱在轴向压力和弯矩共同作用下而破坏。当柱的长细比()()太大时，还可能造成柱失稳破坏。*由于长往受轴向压力和附加弯矩的共同作用，破坏时其截面上的应力分布是不均匀的。当截面上某一部分的混凝土及钢筋达到其极限强度时，另一部分则处于稍低的应力状态下，甚至在构件的长细比很大的情况下，构件失稳破坏时截面上的应力均低于材料的极限强度，所以长柱的承载力低于相同截面尺寸和材料强度的短柱的承载力。《规范》采用稳定系数来反映长柱承载!力降低的程度，即($)""$")(式中$)———长柱的极限承载力；"$)———短柱的极限承载力。根据大量试验数据的分析和理论计算，可以得知受压柱的稳定系数主!要与构件的长细比有关，此外还与混凝土及钢筋的强度等级、钢筋的配筋率等因素有关。通过对国内外大量试验数据作回归分析，可得出稳定系数的经!验公式如下： ·*(-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!&!&ü!!"#"$$%&#&’""（当()"!*+时）ïïý!&（当*+)!&时）ï!!&#($%&#&’"""!,&ïþ式中!———构件的计算长度，!的取值见表"-%’；&&"———矩形截面柱的短边长度。由于长细比较大的轴压构件受初始偏心距的不利影响较明显，为了保证安全，的实际取值比经验公式得到的值要小一些。而对于长细比较小狗!!轴压构件，的实际取值略偏大一些，以保证用钢量不至于增加过多，见图"-!%(。根据上述原则，规范./01,&,$%"22-给出了!值计算用表，见表"-%"。表"-%"钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数!!&0"!("&"’"+"-"(’&’’’+’-’(!&0#!’(*,+’+(,,-’-2$-(*2&2$!"#&(,’&#($&#("&#$,&#$&&#-,&#-&&#,-!&0"*&*’*+*-*(+&+’+++-+(,&!&0#"&+"""""("’,"*’"*2"+-",*"-&"-$"$+!&#,’&#+(&#++&#+&&#*-&#*’&#’2&#’-&#*’&#’"&#"2注：!&———构件计算高度，!&的取值见表"-%’；$———圆形截面的直径；"———矩形截面的短边尺寸；#———截面最小回转半径。表"-%’构件的计算长度构件及两端约束情况计算长度!&两端固定&#,!一端固定，一端为不移动的铰&#$!直杆两端均为不移动的铰"#&!一端固定，一端自由’#&!三铰拱&#,(3拱双铰拱&#,+3无铰拱&#*-3注：!———构件支点间长度；3———拱轴线长度。四、轴心受压长柱的承载力计算轴心受压长柱的承载力计算式可以由短柱的承载力公式乘以反映长柱承 第二篇桩基工程施工工艺设计·.$(·%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%图!"#$!值的试验结果及规范取值!%"—分别代表我国!&’$、!&"’、!&()年试验数据；#—国外试验数据。载力降低程度的稳定系数而得到!!"!!$*"（$%&%%$+’&+(）!#!#式中———轴心受压柱的稳定系数，按表!"#!选用，其余符号意义见式。!实际上，无论是轴心受压短柱还是长柱均可用式进行承载力计算，只是短柱的稳定系数。!*!,-轴心受压长柱的截面设计及承载力校核的计算步骤与受压短柱的基本一样，仅多出计算稳定系数一步，这里不再详细论述。例题某轴心受压柱为.级水工建筑物。设计状况为持久状况，其上承受轴向恒载压力标准值!)**$--/0，轴向活载压力标准值!+**&"(/0，柱采用1)’混凝土，2级钢筋，计算长度为.3，要求计算纵向受压钢筋。解参照类似结构，取截面尺寸为456*7--3357--33。由表查得"8*!,)。因设计状态为持久，所以有#*!,-。由表查得永久荷载分项系数"9*!,-’，可变荷载分项系数":*!,)-。)查附录!附表得混凝土轴心抗压强度设计值$%*!),’0;33，钢筋的抗)压强度设计值为$+’*)!-0;33。柱上轴向压力设计值!*#!（-!)!)*%!+!)*）*!,-5!,-5（!,-’5$--%!,)5&"(）*)---,! ·+’’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!因为"#$%&’，!"($!。预计配筋率)*&+,，所以取-"./0。"将上述数据代入式中得+!%&1’(#($2/2!!!/(!1(2$%/3!!/3!!2#*$"""(4!3$’**’*)2(!2选择’"(’，-*5"2!+677，#*"($2#,&+,，计算正确。%因"3$%77&677，可取钢筋直径8"677。因(%8"2#!77&.可取箍3筋间距9"2%!77钢筋具体布置见图(614。例题某轴心受压柱截面尺寸为./0"%!!77/%!!77，计算长度!!"237，采用:2!混凝土和$级钢筋，已配置受压钢筋’"2（!-*5"2%(+$+77），此构件为+级水工建筑物，持久状况，试计算该柱能承担的最大轴向压力设计值。图(614例题配筋图解与例题相同，%!"($!、&"($!、%8"($2。由附录(附表查得;<"(2$2%=>77，;*?22(!=@77。!!2%+(因"’，可不考虑纵向弯曲的影响。因配筋率#*""($!,&+$"2%!!!!!,，取-""+。将上述数据代入式中得&,"（’(#(A’*)#*$）"(!/%!!/%!!A+(!/2%(+ 第二篇桩基工程施工工艺设计·"3%·####################################################"!"#$%&’(!!"#$%"!所以构件能承受的最大轴向压力设计值为!#"#$%!!!!#$"#)*"!!$’)#例题某钢筋混凝土轴心受压柱，计算长度%为*)+,，其余条件同例(题，试设计此轴心受压柱。#解由例题可知：!(!’)(，"!’)(，!-!’)#，&’!’#)*./,,，&0(!#’(./#,,%(*)+因!!’123，需计及纵向弯曲的影响。由表’+4’查得"!()%#。)()1按配筋率设计，所以取7!)*。#05"6将以上数据代入式中得"!$!’)#&#(((&’(4&’+4’#)*&1((&1(("()%##+0,!!!#3%3)+,,&0(#’(图’+4’(配筋图因#,895#05"6计算正确。选择3$##，每侧边布置"根。-因!*)*,,5+,,，取箍筋直径-为+,,。又因’*-!""(,,5:，取箍1筋间距;为"((,,。钢筋的具体布置见图’+4’(。例题某现浇柱截面尺寸为"((,,&"((,,，柱计算长度%(!1)#,，采用<#*混凝土和%级纵向受压钢筋，已配置纵向受力钢筋1!"##（70=!#’*#(,,），柱为"级建筑物，持久状况。试计算此柱所能承受的轴向压力。 ·,0!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""&&解查表得!!"#$!，""#$!，!%"#$&；!""#&$’()**，!+#",#!()**。$!-&!!因""#-，查表#./#得#"!$0&%,!!1+2又因$+"1"#$.034,3，所以可取1"%&，代入式得’("!（!")5!+#)+*）"!$0&6（#&$’6,!!6,!!5,#!6#’&!）,"#-.7$’6#!’"#-.7$’+’所以，该柱能承受的轴向压力’(’!"#&&,$8+’",五、受压柱的构造规定（一）截面形状和截面尺寸为了便于施工，轴心受压构件截面形式一般采用正方形。在有特殊要求的场合下，也可以采用矩形、正多边形或圆形。而偏心受压柱则多采用矩形、9形、:字形及双肢柱形等截面形状。对于一些特殊的偏心受压构件也可以采用正方形、圆形和环形等截面形状，如灌柱桩、预制桩、管桩等。当截面尺寸过小时，构件的纵向弯曲较严重，此时施工误差及缺陷对小截面尺寸柱的不利影响更大一些。因此，方形截面边长或矩形截面的短边边长在预制柱中不宜小于&’!**，现浇柱中则不宜小于,!!**；正多边形截面对角线或圆形截面直径也不宜小于,!!**。由于受压柱长细比过大会造成承载力大幅度下降，使得长柱既不安全也不经济，因此有必要限制受压柱的长细比。$!$!一般情况下轴心受压时应满足!,!，偏心受压时应满足!&’。对9形、:%%字形，环形截面其翼缘和腹板厚度不宜小于#!!**和7!**。这些截面形状的外形尺寸由构件的受力条件、联接条件以及施工条件确定，但此类构件的长细比宜取小值，具体可查阅有关的规范和规程。 第二篇桩基工程施工工艺设计·(4%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!为方便施工，截面尺寸一般取整数，柱边长在!""##以下时以$"##为模数，柱边长在!""##以上时则以%""##为模数。（二）材料强度柱中混凝土强度等级较高时，可以减小柱子截面尺寸及钢筋的用量，提高建筑面积的利用率。因而对一般的受压柱宜采用&’"、&’$、&("混凝土，而对于承受很大荷载的高层建筑中的受压柱，则可采用更高强度等级的混凝土。而对于由构造规定确定截面尺寸的构件则可以采用较低等级的混凝土。受压柱中纵向受力钢筋宜采用!、"和#级钢筋。如前所述，对于抗拉强度设计值)*""+,-的钢筋，其高强度不能充分发挥，所以不宜应用于受压柱中。受压柱中的箍筋一般均采用.级钢筋。（三）纵筋及保护层厚度轴心受压柱中纵向受力钢筋宜沿截面周边均匀布置，而偏心受压构件的纵向钢筋则应布置在弯矩作用方向的两边，钢筋的中心距应小于($"##。当此条件不满足或截面形状有折拐时，须另加受力钢筋或构造钢筋，钢筋的中心距也不宜小于/"##，以避免钢筋绑扎和混凝土浇筑困难。柱中钢筋直径应不小于%’##，宜选用较粗的钢筋。为了便于施工，钢筋直径也不宜大于(’##，柱中钢筋根数不得少于*根。为了避免截面配筋过多而影响混凝土浇筑质量，全部纵筋的配筋率不宜大于$0。而为了使轴心承压柱能承受可能产生的附加弯矩以及抵抗因收缩、温度变形等产生的拉应力，全部纵筋的配筋率则不应小于"1*0。当轴心受压柱承受很大荷载且该荷载又可能一次性地卸载时，为了避免柱中混凝土因钢筋弹性恢复力过大而产生较大的拉应力，甚至出现混凝土开裂现象，见图%232中曲线$，应对钢筋配筋率加以限制。受力钢筋的外侧表面至截面边缘的最小距离称为混凝土保护层厚度。在正常的室内环境条件下，混凝土保护层最小厚度取’$##，环境条件差时，该值应取大一些，具体数值可参阅附录(中附表。纵向受力钢筋间的净间距应大于$"##，以保证混凝土的振捣质量。 ·’0+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（四）箍筋箍筋在钢筋混凝土柱中能起到约束纵向受力钢筋，防止其屈曲及能限制裂缝开展的作用。另外，箍筋与纵筋能绑扎成受力骨架，便于施工。同时箍筋能承受水平剪力和增加构件的延性，所以所有柱子均应配箍筋。!!箍筋直径：当箍筋采用热轧钢筋时，其直径取和#$$中较大者；当箍筋"!!采用冷拉钢筋时，其直径取和%$$中较大者（&为纵向受力钢筋中的最大!%直径）；当箍筋采用冷轧带肋钢筋时，其直径的要求与采用冷拉钢筋一样。当纵向受力钢筋配筋率大于’(时，箍筋最小直径不宜小于)$$，且应焊成封闭环形。箍筋间距：当钢筋骨架为绑扎骨架时，箍筋间距不得大于*%&；当钢筋骨架为焊接骨架时，箍筋间距不得大于+!&。无论是绑扎或焊接骨架，箍筋间距均不得大于截面短边尺寸。纵向受力钢筋配筋率大于’(时，箍筋间距不大于*!&，且不大于+!!$$。在绑扎骨架中非焊接的搭接接头长度范围内，箍筋应加密。此时箍筋的间距不大于%&或*!!$$（纵筋受拉时）及不大于*!&或+!!$$（纵筋受压时），其中&为纵向受力钢筋的最小直径。具体见图*#,**。附加箍筋：箍筋的每条直线边至多可约束’根纵向受力钢筋，因此当每边上纵筋数量多于"根时，则应设置复合箍筋，以防止中间的纵筋向外凸出。对于纵向钢筋中心距较大的受压柱，为了防止箍筋的弯曲，截面中应添加纵向构造钢筋并加设复合箍筋。复合箍筋的直径及间距的要求同前述箍筋的要求一样。复合箍筋的形状无具体规定，但应遵守安全、可靠、经济、方便的原则，可参见图*#,*+。对于-形、.字形、/形等有内折角的截面，箍筋可按图*#,*’所示的方式布置，而不得采用有内折角的箍筋形状，以防止转角处的混凝土崩落。第三节螺旋式箍筋轴心受压柱的承载力计算如果要求受压柱承受很大的轴向压力，但却因受建筑、使用诸因素的限 第二篇桩基工程施工工艺设计·%’%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!!箍筋间距图!"#!$箍筋、复合箍筋的形状图!"#!%有拐折截面的箍筋布置制，其截面尺寸不能加大，而且通过提高混凝土和钢筋的强度等级以及加大纵向受力钢筋配筋率等措施后仍不足以承担设计荷载时，可考虑采用螺旋式箍筋柱或焊环式箍筋柱（见图!"#!&）。螺旋式箍筋柱和焊环式箍筋柱的受力及变形性能相同，其设计计算方法也一样，以下论述中对二者不加区别。 ·’&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一、受力及变形性能试验结果表明，沿柱高连续布置的螺旋箍筋，对其包围的核心混凝土起着一个“套筒”作用。当螺旋式箍筋柱上的外荷载逐渐加大时，柱内混凝土轴向产生较大的压缩变形，沿径向则产生明显的膨胀变形。混凝土的径向膨胀变形使得螺旋箍筋产生环向拉力，反过来密排的箍筋则对混凝土施加径向挤压力，约束了混凝土的径向变形，使核心部分混凝土处于三向受压的状态，从而间接地提高了混凝土的抗压强度。随着荷载的增大，螺旋箍筋中的环向拉应力也不断增大，直到螺旋箍筋屈服，已不能再约束核心部分混凝土的径向变形时，混凝土的抗压强度也不能再提高，纵筋所受的约束也减弱甚至消失，以至于产生屈曲，最终混凝土压碎，构件丧失承载能力。螺旋式箍筋柱的受力全过程见图!"#!$。图!"#!%螺旋式箍筋柱示意图由以上论述可知，螺旋式箍筋柱的承载力大于同样纵筋配筋率、同样截面面积及材料强度的普通箍筋柱的承载力，其变形能力也明显大于普通箍筋柱的变形能力。柱承载力和变形能力的提高幅度与螺旋箍筋“套筒”作用的强弱有关，即与箍筋的直径、等级及间距有关。 第二篇桩基工程施工工艺设计·*)$·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#!$螺旋箍筋柱，普通箍筋柱的受力全过程曲线二、承载力计算螺旋式箍筋轴心受压柱的极限承载力仍可用式表达。与普通箍筋柱不同的是，螺旋箍筋柱破坏时其核心部分混凝土的抗压强度!!大于混凝土抗压"强度设计值!，此抗压强度!!可以采用圆柱体混凝土在轴向压力及径向液体""压力作用下的强度近似计算公式，即!!"%!"&’!#式中!!———三向受压状态下混凝土轴心抗压强度；"!"———单向受压状态下混凝土轴心抗压强度；!(———试件周围所受到的径向压应力。图!"#!"混凝土径向压应力计算示意图此处!(的作用与螺旋箍筋的“套筒”作用相同，因此需确定螺旋箍筋对混 ·-,#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$凝土的挤压力。由作用力与反作用力相等的原则可知，螺旋箍筋对混凝土的最大挤压力与混凝土径向膨胀使得箍筋屈服时混凝土对钢筋的挤压力相等。取一圈箍筋为脱离体，箍筋对混凝土的影响范围为其间距!。在极限状态下，可建立如图"#$"#所示的计算简图。根据静力平衡条件可得：!%’(&"’(!#%!"#$%&&""$·’#!$!%%&""$’(&"由此解得%!"#$%&""&$’(&"式中#———单肢螺旋箍筋的截面积；$%&!)———螺旋箍筋的抗拉强度设计值；$———螺旋箍筋的间距；’(&"———由螺旋箍筋所包围的核心圆的直径。!+$&%由*(&"&’(&"，并设&*$%&，+$%&&!·’(&"·#$%&，代入式中，可以得出)$!)*$%&""&%*(&"将!代入式中，得*"*$%&!(&!(+%!)*(&"由普通箍筋柱的承载力计算式可以得出螺旋箍筋柱的承载力计算式",#（!(*(&"+!)*$+%!)*$%&）$’%式中*(&"———柱核心混凝土面积，*(&"&!（’$%(），其中’为混凝土保护层)厚度；*$%&———将螺旋箍筋对混凝土强度的提高作用转化成纵向受力钢筋（间!’(&"#$%&接钢筋）的截面积，*$%&&；$ 第二篇桩基工程施工工艺设计·#.-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"———螺旋箍筋的抗拉强度设计值。其它符号同前。螺旋箍筋柱的计算一般为截面校核问题，其主要计算步骤如下：（!）根据受力条件和构造规定，确定截面尺寸、材料强度等级。（"）由构造规定确定箍筋直径和间距。!’(&)*$%&（#）由式计算间接钢筋截面积#$%&，#$%&$。$（%）由式计算出螺旋箍筋柱所能承受的最大轴压力设计值!+!（!(#(&)&!’"#’$&"!"#$%&）"’三、应用的限制条件和构造规定（一）限制条件具有下列情况之一，不得考虑间接钢筋的作用，而只能按普通箍筋柱来计算其承载力。,(（!）当)!"时，螺旋箍筋因受纵向弯曲的影响而不能发挥其作用时。’（"）构件按螺旋箍筋柱计算得到的承载力小于同样条件下按普通箍筋柱计算得到的承载力时。（#）当间接钢筋的截面积#小于纵向受力钢筋截面积的"*+时。$%&尽管螺旅式箍筋柱具有承载能力高和变形能力大的特点，但因这种类型柱用钢量较大，造价较高，同时施工较复杂，除在一些特殊的场合外，一般较少采用。水工混凝土结构中采用得更少。（二）构造规定（!）截面形状宜选用圆形或正多边形。,(（"）圆形截面直径或正多边形截面对角线长度不宜小于，也不宜小于!"#*(,,。 ·!3"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################（!）纵筋数量不宜少于"根，直径不宜小于#$%%。（&）箍筋直径的选择与普通箍筋柱相同。（’）箍筋间距不得大于"(%%或柱核心混凝土圆直径的#)’，同时也不得小于&(%%。例题某办公楼门厅钢筋混凝土圆形柱，其直径为&((%%，计算高度为&%，混凝土等级为*!(，纵向受力钢筋为++级，箍筋为+级，柱的结构系数为!,-#./，其上作用有!"((01的设计轴向压力，试对此柱进行配筋。解由附录#附表查得///!"-#’#)$$，!2%-!#(#)$$，!%-/#(#)$$#.按普通箍筋柱计算&(&(((由--#(，查表得，"-(.(3&’&((!##./5!"((5#(#/!’4!"(4#’55&(("(.3&&(2)--!2%!#(/-3’$"%%(2)3’$"$2-(-/-(.(6$7’8#5&((&/.按螺旋箍筋柱计算取钢筋保护层厚度9为/’%%，则’"*+-&((4/5/’-!’($$#//("*+-’"*+-3$/#($$&/选择纵向#级钢筋为#(!"/"，:2;-$#’!%%，$2-&.38<’8。选择箍筋为%#&=’’。计算间接钢筋的截面积:;>?：/##5!’(5#&5#’"*+-),*&(),*--)’’/-!(66.’$$:;>?因为-’(87/’8，可利用间接钢筋的作用，将此代入式得:2; 第二篇桩基工程施工工艺设计·+((·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!#$·%$&’"##(%#)"$#(·%)*&!%&’()$%*"+%*’)%&+"$’$%*’+*,,-&!.).++!!"!!!+/()+!0+/**+!满足要求!, ·())·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十七章桩基工程钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算受弯构件的特点是在荷载作用下截面上承受弯矩!和剪力"。设计受弯构件时，应进行在弯矩作用下的正截面（垂直截面）承载力计算及在弯矩与剪力共同作用下的斜截面承载力计算。图#$%#所示的水电站厂房屋面板和屋面梁以及供吊车行驶的吊车梁、图#$%#所示的闸坝工作桥的面板和纵梁都是受弯构件。水闸的底板和胸墙、公路桥的面板及其纵横梁、悬臂式挡土墙的立板和底板等，也都是受弯构件。图#$%#水电站厂房上部结构#—屋面板；&—屋面梁；’—吊车梁；(—柱第一节受弯构件的截面形式与构造钢筋混凝土构件的截面尺寸与受力钢筋数量是由计算决定的。但在构件 第二篇桩基工程施工工艺设计·’*!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$闸坝工作桥!—面板；$—纵梁；%—排架设计中，还需要满足许多构造上的要求，以照顾到施工的便利和某些在计算中无法考虑到的因素，这是必须予以充分重视的。下面列出水工钢筋混凝土受弯构件正截面的一般构造规定，以供参考。一、截面形式梁的截面最常用的是矩形和&形截面。在装配式构件中，为了减轻自重及增大截面惯性矩，也常采用工形、!形、箱形及空心形等截面（图!"#%）。板的截面一般是实心矩形，也有采用空心的，如厂房及住宅的空心楼板、码头的空心大板等。受弯构件中，仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面称为单筋截面如图!"#（’(）；受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面称为双筋截面如图!"#’（)）；图!"#%梁的截面形式 ·+%$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、截面尺寸为了使构件的截面尺寸有统一的标准，能重复利用模板并便于施工，确定截面尺寸时，通常要考虑以下一些规定：现浇的矩形梁梁宽及!形梁梁肋宽"常取为#$%、#&%、#’%、$%%、$$%、$&%((，$&%((以上者以&%((为模数递增。梁高)常取为$&%、*%%、*&%、+%%、⋯’%%((，以&%((递增；’%%((以上则可以#%%((递增。图#,-+梁的单筋及双筋截面#—受拉钢筋；$—中和轴；*—受压钢筋梁的高度)通常可由跨度!决定，简支梁的高跨比).!一般为#.’/#.%%#$。梁的高宽比)0"一般为$/*1&。但在预制的薄腹梁中，其高度与肋宽之比有时可达2左右。在水工建筑中，板的厚度变化范围很大，薄的可为#%%((左右，厚的则可达几米。对于实心板，其厚度一般不宜小于#%%((，但有些屋面板厚度也可为2%((。板的厚度以#%((递增，板厚在$&%((以上者可以&%((为模数递增。厚度不大的板（如工作桥、公路桥的面板，水电站主厂房楼板），其厚度约为板跨度的#.#$/#.$%。对预制构件，为了减轻自重，其截面尺寸可根据具体情况决定，级差模数不受上列规定限制。三、混凝土保护层在钢筋混凝土构件中，为防止钢筋锈蚀，并保证钢筋和混凝土牢固粘结在一起，钢筋外面必须有足够厚度的混凝土保护层（图#,-&）。这种必要的保 第二篇桩基工程施工工艺设计·+’-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!护层厚度主要与钢筋混凝土结构构件的种类、所处环境等因素有关。纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度（从钢筋外边缘算起）不应小于钢筋直径及附录四表!所列的数值，同时也不宜小于粗骨料最大粒径的!"#$倍。图!%&$梁内钢筋净距四、梁内钢筋的直径和净距为保证钢筋骨架有较好的刚度并便于施工，纵向受力钢筋的直径不能太细；同时为了避免受拉区混凝土产生过宽的裂缝，直径也不宜太粗，通常可选用!’(#)**的钢筋。同一梁中，截面一边的受力钢筋直径最好相同，为了选配钢筋方便和节约钢材起见，也可用两种直径。最好使两种直径相差在#**以上，以便于识别，但也不宜超过+(,**。钢筋直径应选用常用直径，例如!#、!+、!,、!)、#’、##、#$、#)**，⋯，当然也需根据材料供应的情况决定。梁跨中截面受力钢筋的根数一般不少于-(+根。特别小的梁，受力钢筋也可少到#根。梁中钢筋的根数也不宜太多，否则会增加浇灌混凝土的困难。为了便于混凝土的浇捣并保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结力。梁内下部纵向钢筋的净距不应小于钢筋直径.，上部纵向缓筑的净距不应小于!"$.，同时均不小于-’**及不小于最大骨料粒径的!"$倍（图!%&$）。纵向受力钢筋尽可能排成一排，当根数较多时，也可排成两排，但因钢筋重心向上移，内力臂有所减小。当两排还布置不开时，也允许将钢筋成束布置（每束以#根为宜）。在受力钢筋多于两排的特殊情况，第三排及以上各排的钢筋水平方向 ·.$.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""的间距应比下面两排的间距增大一倍。钢筋排成两排或两排以上时，应避免上下排钢筋互相错位，否则将使混凝土浇灌困难。五、板内钢筋的直径和间距一般厚度的板，其受力钢筋直径常用!、"、#$、#%&&；厚板（如水闸、船闸的底板）的受力钢筋直径常用#%’%(&&，也有用到)%、)!&&者。同一板中受力钢筋可以用两种不同直径，但两种直径宜相差在%&&以上。为传力均匀及避免混凝土局部破坏，板中受力钢筋的间距（中距）不能太稀，最大间距可取为：板厚*!%$$&&时：%($&&%$$&&+*!#($$&&时：)$$&&*,#($$&&时：$-%*及.$$&&为便于施工，板中钢筋的间距也不要过密，最小间距为/$&&，即每米板宽中最多放#.根钢筋。在板中，垂直于受力钢筋方向还要布置分布钢筋。分布钢筋的作用是将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋，同时在施工中用以固定受力钢筋，并起抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。每米板宽中分布钢筋的截面面积不少于受力钢筋截面面积的#(0（集中荷载时为%(0）；分布钢筋的直径在一般厚度的板中多用!’"&&，每米板宽内不少于)根。承受分布荷载的厚板，分布钢筋的配置可不受上述规定的限制，此时，分布钢筋的直径可采用#$’#!&&，间距可为%$$’.$$&&。当板处于温度变幅较大或处于不均匀沉陷的复杂条件，且在与受力钢筋垂直的方向所受约束很大时，分布钢筋宜适当增加。由于分布钢筋主要起构造作用，所以可采用光面钢筋，并布置在受力钢筋的内侧。 第二篇桩基工程施工工艺设计·+*)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节受弯构件正截面的试验分析一、梁的试验和应力———应变阶段钢筋混凝土构件的计算理论是建立在大量试验的基础之上的。因此，在计算钢筋混凝土受弯构件以前，应该对它从开始受力直到破坏为止整个工作过程中的应力应变变化规律有充分的了解。为了着重研究正截面的应力和应变规律，钢筋混凝土梁受惠试验常采用两点对称加荷，使梁的中间区段处于纯弯曲状态，试验梁的布置可如图!"#$所示。试验时按预计的破坏荷载分级加荷。采用仪表量测“纯弯段”内沿梁高两侧布置的测点的应变（梁的纵向变形）；利用安装在跨中和两端的千分表测定梁的跨中挠度；并使用读数放大镜观察裂缝的出现与开展。由试验可知，在受拉区混凝土开裂之前，截面在变形后仍保持为平面。在裂缝发生之后，对特定的裂缝截面来说，截面不再保持为绝对平面。但只要测量应变的仪表有一定的标距，所测得的变形数值实际上表示标距范围内的平均应变值。从试验实测结果可以看出（图!"#"），沿截面高度测得的各纤维层的平均应变值从开始加荷到接近破坏，基本上是按直线分布的，即可以认为始终符合平截面假定。由试验还可以看出，随着荷载的增加，受拉区裂缝向上延伸，中和轴不断上移，受压区高度逐渐减小。图!"#$试验梁图!"#"中%代表荷载产生的弯矩值，%代表截面破坏时所承受的实测&极限弯矩，!’代表受压边缘混凝土的压缩应变，!(代表受拉钢筋的拉伸应变。 ·2*1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!试验表明，钢筋混凝土梁从加荷到破坏，正截面上的应力和应变不断变化，其整个过程可以分为三个阶段（图!"#$）：图!"#"梁的截面应变实测结果（一）第!阶段———未裂阶段如图!"#（$%）荷载很小时，梁的截面在弯曲后仍保持为平面。截面上混凝土应力"与钢筋应力"都不大，变形基本上是弹性的，应力与应变之间保&’持线性关系，混凝土受拉及受压区的应力分布均为线性。图中(为受拉钢筋’截面面积。当荷载逐渐增加到这个阶段的末尾时，混凝土受拉应力大部分达到抗拉强度!。此时受拉区呈现出很大的塑性变形，应力图形表现为曲线状，若荷载"再稍增加，受拉区混凝土展就将发生裂缝。但在受压区，由于压应力还远小于其抗压强度，混凝土的力学性质基本上处于弹性范围，应力图形仍接近三角形。在这个阶段中，拉力是由受拉混凝土与钢筋共同负担的，两者应变相同，)所以钢筋应力很低，一般只达到)*+,*-.//。这一阶段是计算受弯构件抗裂时所采用的应力阶段。（二）第#阶段———裂缝阶段如图!"#（$0）当荷载继续增加，混凝土受拉边缘的应变超过受拉极限变形，受拉区混凝土就出现裂缝，截面内应力应变关系有了突变，进入第#阶段，即“裂缝阶段”。在开始时，裂缝截面的受拉区混凝土在靠近中和轴之处有一部分尚未开裂，所以还能承受部分拉力。随着荷载增加，裂缝迅速扩大并向上延伸，中和轴也逐渐向上移动，裂缝所在截面的受拉区混凝土几乎完全脱离工 第二篇桩基工程施工工艺设计·(’"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$梁的应力———应变阶段作，拉力由钢筋单独承担，钢筋的应力比起第%阶段来突然增大。并随着荷载的增加，钢筋应力不断增大。这时受压区也有一定的塑性变形发展，应力图形呈平缓的曲线形。第!阶段相当于一般不要求抗裂的构件在正常使用时的情况，它是计算构件正常使用阶段的变形和裂缝宽度时所依据的应力阶段。（三）第"阶段———破坏阶段如图!"#（$&）荷载继续增加，钢筋应力就达到屈服强度!，这时，即认为"梁已进入“破坏阶段”。此时钢筋应力不增加而应变迅速增大，促使裂缝急剧开展并向上延伸。随着中和轴的上移，迫使混凝土受压区面积减小，混凝土的压应力增大，受压混凝土的塑性特征也明显发展，压应力图形呈现显著的曲线形。在边缘纤维受压应变达到极限值时，受压混凝土发生纵向水平裂缝而被压碎，梁就随之破坏。第"阶段是按极限状态方法计算受弯构件正截面承载力时所依据的应力阶段。应当指出，上述应力阶段是对钢筋用量适中的梁来说的，对于钢筋用量过多或过少的梁则并不如此。 ·+’*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、正截面破坏特征钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算，是以构件截面的破坏阶段的应力状态为依据的。为了正确进行承载力计算，有必要对截面在破坏时的破坏特征加以研究。试验指出，对同一截面尺寸和混凝土强度等级的受弯构件，其正截面的破坏特征主要与钢筋数量有关，可分三种情况：（一）第!种破坏情况配筋量适中的截面（适筋），在开始破坏时，裂缝截面的受拉钢筋的应力首先到达屈服强度，发生很大的塑性变形，有一根或几根裂缝迅速开展并向上延伸，受压区面积大大减小，迫使混凝土边缘应变达到极限压应变!，混凝土被!"压碎，构件即告破坏如图!"#$（%）。在破坏前，构件有显著的裂缝开展和挠度，即有明显的破坏预兆，这种破坏属于塑性破坏。在整个破坏过程中，虽然最终破坏时构件所能承受的荷载仅稍大于钢筋刚达到屈服时承受的荷载，但挠度的增长却相当的大（参见图!"&!’）。这意味着构件在截面承载力无显著变化的情况下，具有较大的变形的能力，也就是构件的延性较好。图!"#$梁正截面破坏情况（二）第(种破坏情况若钢筋用量过多，加载后受拉钢筋应力尚未达到屈服强度前，受压混凝土却已先达到极限压应变而被压坏，致使整个构件也突然破坏如图!"#$（)）。 第二篇桩基工程施工工艺设计·)’%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!这种破坏属于脆性破坏。因为承载力控制于混凝土受压区，所以虽然配置了很多受拉钢筋，也不能增加截面承载力。这时钢筋未能发挥其应有的作用。这种配筋情况称为超筋。超筋梁在破坏时裂缝根数较多，裂缝宽度比较细，挠度也比较小。但超筋构件由于混凝土压坏前无明显预兆，属于脆性破坏，对结构的安全很不利，而且浪费钢材，因此，在设计中必须避免采用。（三）第!种破坏情况若配筋量过少，受拉区混凝土一出现裂缝，裂缝截面的钢筋应力很快达到屈服强度，并可能经过流幅段而进入强化阶段。这种少筋梁在破坏时往往只出现一条裂缝，但裂缝开展较宽，挠度也增长较大如图"#$%（&）。虽然受压混凝土还未压碎，但对于一般的板、梁实用上认为已不能使用。因此，可以认为它的开裂弯矩就是它的破坏弯矩。少筋构件的破坏基本上属于脆性破坏，而且构件的承载力又很低，所以在设计中一般也应避免采用。图"#$"’为适筋、超筋及少筋构件的弯矩—挠度（(—!）关系曲线。由图可见，对于适筋构件，在裂缝出现前（第!阶段）和裂缝出现后（第"阶段），挠度随荷载的增加大致按线性变化增长。但在裂缝出现后，由于截面受拉混凝土退出工作，截面刚度显著降低，因此挠度的增长远较裂缝出现前为大。在第!阶段与第"阶段过渡处，挠度曲线有一转折。当受拉钢筋达到屈服（进入第#阶段）时，挠度增加更为剧烈，曲线出现第二个转折点。以后在弯矩变动不大的情况下，挠度持续增加，表现出良好的延性性质。对于超筋构件，由于直到破坏时钢筋应力还未达到屈服强度，因此挠度曲线没有第二个转折点，呈现出突然的脆性破坏性质，延性极差。对于少筋构件，在达到开裂弯矩后，由钢筋承担拉力，但此时截面能承受的弯矩不及开裂前由混凝土承担的弯矩大，因而曲线有一下降段，此后挠度剧增。综上所述，受弯构件的截面尺寸、混凝土强度等级相同时，则正截面的破坏特征随配筋量多少而变化的规律是：$配筋量太少时，破坏弯矩接近于开裂弯矩，其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面大小；%配筋量过多时，配筋不能充分发挥作用，构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面大小，破坏 ·,!$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""呈脆性。合理的配筋量应在这两个限度之间，避免发生超筋或少筋的破坏情况。因此，在下面计算公式推导中所取用的应力图形也仅是指配筋量适中的截面来说的。图!"#!$三种配筋构件的弯矩—挠度关系曲线!—超筋构件；%—适筋构件；&—少筋构件第三节正截面受弯承载力计算方法一、计算方法的基本假定（!）平截面假定。多年来，国内外对用各种钢材配筋（包括各种形状截面）的受弯构件所进行的大量试验表明，在各级荷载作用下，截面上的应变保持为直线分布，也就是说，截面应变分布基本上是符合平截面假定的（参见图!"#"）。根据平截面假定，截面上任意点的应变与该点到中和轴的距离成正比，所以平截面假定提供了变形协调的几何关系。（%）不考虑受拉区混凝土的工作。对于极限状态下的承载力计算来说，受拉区混凝土的作用相对很小，完全可以忽略不计。（&）受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力应变曲线（图!"#!!）。当混凝土压应变!’!$($$%时，应力应变关系为抛物线，其抛物线方程可取为"’)!$$$!（’!#%*$!’）"$，此处"$为最大应力；而当混凝土压应变!’+$( 第二篇桩基工程施工工艺设计·’((·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!"时，应力应变关系为水平线，!#$!!。且在计算时，混凝土的极限压应变!!"取为!%!!&&。（’）有明显屈服点的钢筋（热轧钢筋、冷拉钢筋），其应力应变关系可简化为理想的弹塑性曲线（图()*("）。由!!"+!",时，!+$"+-+；而当"+.",时，!+$#$，#$为钢筋抗拉强度设计值。图()*((混凝土的!#—"#设计曲线对于没有明显屈服点的钢筋（热处理钢筋、冷轧带肋钢筋、钢丝和钢绞线），根据“协定流限”的定义，钢筋应力达到协定流限时，不仅有弹性应变，而且还有!%"/永久残余应变。因而，当钢筋应力!达到其抗拉强度设计值#+$时，其相应的应变为!$$#$0-+1!%!!（"图()*(&）。二、适筋和超筋破坏的界限条件如前所述，适筋破坏的特点是受拉钢筋的应力首先达到屈服强度#，经过$一段流幅变形后，受压区混凝土边缘的压应变达到其极限压应变!，构件破!"坏。此时，!%.!$$#$2&%，而"#$"#3$!%!!&&。超筋破坏的特点是在受拉钢筋的应力尚未达到屈服强度时，受压区混凝土边缘的压应变已达到其极限压应变，构件破坏。此时，!%4!$$#$2&%，而!!$!!"$!%!!&&。显然，在适筋破坏和超筋破坏之间必定存在着一种界限状态。这种状态的特征是在受拉钢筋的应力达到屈服强度的同时，受压区混凝土边缘的压应变恰好达到极限压应变而破坏，即为界限破坏。此时，!%$!$$#$0&%；!!$!!"$!%!!&（&图()*(’）。利用平截面假定所提供的变形协调条件，可以建立判别适筋或超筋破坏 ·0!$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$有明显屈服点钢筋的!%—"%设计曲线的界限条儿。下面以单筋矩形截面为例加以说明（图!"#!&）。图!"#!’没有明显屈服点钢筋的!%—"%曲线矩形截面有效高度为(（自受拉钢筋合力点至截面受压区边缘的距离），)钢筋的截面面积为*，在界限破坏状态，截面界限受压区实际高度为!。由%)"于在界限破坏时，!#+!$+%$,&#，!’+!’(+)-))’’；根据平截面假定，截面应变为直线分布，所以可按比例关系求出界限破坏状态时截面相对界限受压区实际高度。#).!)"!’()-))’’")"+)++%)!’(/!$$)-))’’/&# 第二篇桩基工程施工工艺设计·)"&·####################################################"!!""#$%$$&&#$图"’(")适筋、超筋、界限破坏时的截面平均应变图"—适筋破坏；*—界限破坏；&—超筋破坏非界限破坏时，截面受压区实际高度为%，相对受压区实际高度为。很明$!$显，当!$!!$（+即%$!%$&）时，!$"!"!!",#$，钢筋应力可以达到其屈服强度，因此，为适筋破坏（此时把界限破坏看作适筋破坏的一种临界状态）。而当!$-!$（+即%$-%$&）时，!$.!"!!",#$，钢筋应力达不到屈服强度，因此，为超筋破坏。图"’("/界限破坏时的截面受压区高度及混凝土应力图形根据受压区混凝土应力应变关系的假定，截面受压区混凝土的应力图形如图"’("（/0）所示。但这样的曲线应力图形计算仍很烦琐，为了简化计算，便于应用，在进行正截面承载力计算时，采用等效的矩形应力图形代替曲线应 ·+!+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""力图形如图!"#!（$%），应力取为混凝土轴心抗压强度!。根据两个应力图形"合力相等和合力作用点位置不变的原则，可以求得矩形应力图形的受压区高度#&’()*+#，为计算方便，近似取#&’()#。’’在实际设计计算时，常用矩形应力图形的受压区计算高度#代替#，用’相对受压区计算高度代替。对于界限状态，则也用#代替#，用代替!!’$’$!,!’,。显然，#$&’()#’$，!,&’()!’,。因此可得#$’()!$&%&!’&!-’(’’..’(式中———相对界限受压区计算高度；!,#$———界限受压区计算高度；%’———截面有效高度；!&———钢筋抗拉强度设计值，按附录二表.取用；’(———钢筋弹性模量，按附录二表$取值。在进行构件配筋计算或承载力复核时，若计算出的相对受压区计算高度!&/01’!!,，则为适筋破坏；若!�%’2!$，则为超筋破坏。从式可以看出，相对界限受压区计算高度和钢筋等级及其强度有关，!,即与材料性质有关。通过式计算可得如表!"#!所列。!,表!"#!!,值（热轧钢筋）钢筋等级"级#级$级%级!,3(4!+’($++’($!)’(+$$)($&!（$!#’($!$）’(+*4’(.54’(.)+’($$!注表中)($是由式以!&!,代入而得。 第二篇桩基工程施工工艺设计·,!+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十八章桩基工程受弯构件斜截面承载力计算第一节斜截面的受剪机理受弯构件备截面除了作用有弯矩以外，一般还同时作用有剪力。在配置了足够的纵向受拉钢筋可以防止正截面受弯破坏的前提下，在剪力和弯矩共同作用的区段内还可能产生斜裂缝，沿斜截面发生受剪或受弯破坏。因此，钢筋混凝土受弯构件设计时还应满足斜截面承载力的要求。斜截面承载力包括斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力。对于斜截面的受剪承载力，应通过斜截面受剪承载力计算并满足有关构造措施的要求来予以保证。至于斜截面的受弯承载力，则通过有关构造措施来予以保证。图!"#!为一矩形截面钢筋混凝土简支架在对称集中荷载作用下的弯矩图、剪力图和应力状态图。图!"#（!$）中的%&段为纯弯段，剪力和弯矩共同作用的’%、&(段为剪弯段，当梁上荷载较小时，裂缝尚未出现，可将钢筋混凝土梁视为匀质弹性体，利用换算截面的概念，按材料力学的公式来分析它的应力。截面上任一点的正应力!和剪应力"可按下列公式计算：!"*$%*!)")}#*&#*式中!、$———作用在截面上的弯矩及剪力；#*———换算截面惯性矩；"*———计算点至换算截面中和轴的距离；%*———计算点以上（或以下）的换算截面面积对中和轴的面积矩；&———梁截面宽度。 ·,!4·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#!钢筋混凝土梁的应力状态及斜裂缝（$）弯矩图及剪力图（；%）主应力轨迹线图由正应力!和剪应力"产生的主拉应力!与主压应力!以及主应力的&’(’作用方向与梁纵轴线的夹角#可按下列公式计算：*ü!!*!!")++"ï*!,ïïï*!!*ý!#")#+"*!,ïï!*"ïï#)$-(&$（.#）þ*!分析任意截面/#/上取出的三个微元体!、*、0的应力状态（图!"#!（%））可知，主拉应力的方向各不相同。在中和轴处（单元体*）!)1，主拉应力与梁轴成,23。在中和轴以下的受拉区（单元体0），由于!为拉应力，使!增大，!减&’(’小，故!的方向与梁轴的夹角小于,23。而在截面下边缘，!的方向则为水平&’&’方向的。在中和轴以上的受压区（单元体!），由于!为压应力，使!减小，!&’(’增大，故!的方向与梁轴的夹角大于,23。求出每一点的主应力方向后，可以&’画出主应力的轨迹线如图!"#（!%）所示。图中实线为主拉应力轨迹线，虚线为主压应力轨迹线。由于混凝土的抗拉强度很低，当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会出现与主拉应力轨迹线大致垂直的斜裂缝。斜裂缝按其出 第二篇桩基工程施工工艺设计·.#’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!现位置的不同，可以分为弯剪斜裂缝与腹剪斜裂缝两种类型。弯剪斜裂缝始于弯曲裂缝。在剪力和弯矩共同作用的区段，一般是先在梁侧受拉边缘出现竖向弯曲裂缝，随荷载增加，裂缝上部混凝土中的剪应力逐渐增加，当剪应力和拉应力组成的主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，上述竖向弯曲裂缝即发展成为斜裂缝。在非预应力混凝土构件中发生的斜裂缝一般为弯剪斜裂缝。腹剪斜裂缝首先从梁腹中部某一主拉应力超过混凝土抗拉强度的点开始，然后向上、下斜向延伸，这种裂缝一般中间宽，两端细，呈枣核形。腹剪斜裂缝一般发生在!形或"形薄腹梁支座附近、反弯点附近或连续梁的纵筋截断点附近，尤其是当梁受到轴向拉力时更容易产生腹剪斜裂缝。由此可见，即使在钢筋混凝土受弯构件中配置了足够的纵向受拉钢筋，保证了正截面的受弯承载力，构件仍可能由于斜裂缝截面的受剪承载力不足而破坏。所以，在设计受弯构件时，除应配置纵向受拉钢筋以外，还应按斜截面受剪承载力的要求配置横向钢筋，横向钢筋也叫做腹筋，腹筋的形式可以采用垂直于梁轴的箍筋和由纵向钢筋弯起的斜筋（也叫做弯起钢筋），纵向钢筋、弯起钢筋和箍筋组成构件的钢筋骨架，如图#$%&所示。图#$%&梁的钢筋骨架一、斜截面受剪破坏的主要形态国内外大量的试验研究表明，钢筋混凝土受弯构件的斜截面受剪破坏主［#’(&#］要有以下三种破坏形态。（#）斜压破坏。斜压破坏多发生在剪力大而弯矩小的区段内，即剪跨比!（集中荷载下剪跨"与截面有效高度)*之比）较小（!+#）或剪跨比适中但腹筋配置过多的梁中（参看图#$%（,-））。此外，腹板较薄的梁（如!形或"形薄 ·+!"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""腹梁）也易发生斜压破坏。图!"#$梁斜截面受剪破坏的主要形态（%）斜压破坏（；&）剪压破坏（；’）斜拉破坏发生斜压破坏的过程是：在加载过程中，首先在加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体平行的斜裂缝，将粱腹部分割成若干个斜向短柱。随荷载增加，梁腹部斜向短柱的混凝土最终被压碎而破坏，故称为斜压破坏，此时，腹筋应力尚未达到屈服强度。斜压破坏是突然发生的，属脆性破坏，在设计时应当防止。（(）剪压破坏。当梁的剪跨比适中（!!!)$），且配置的腹筋数量合适时，常发生剪压破坏。发生剪压破坏的过程是：首先在梁的剪弯区段内出现若干条弯剪斜裂缝，随荷载增加，斜裂缝向集中荷载作用点延伸。当荷载增加到某一数值时，在几条斜裂缝中形成一条延伸较高、宽度较大的斜裂缝，称为临界斜裂缝。临界斜裂缝形成之后，梁还能继续增加荷载。最后与临界斜裂缝相交的箍筋达到屈服强度。接着，受压区的混凝土在剪应力和压应力的共同作用下被压碎而破坏，这种破坏就称为剪压破坏（参看图!"#（$&））。相对于斜压破坏和斜拉破坏而言，剪压破坏具有一定的延性，在设计时应将构件的斜截面破坏控制为剪压破坏类型。（$）斜拉破坏。当剪跨比较大（!*$）且配置的箍筋过少时，发生斜拉破坏。发生斜拉破坏的过程是：斜裂缝一出现就很快形成临界斜裂缝，并迅速向上延伸到梁顶的集中荷载作用点处，使梁沿斜向被拉断成为两部分而破坏（参看图!"#（$’））。破坏荷载只略高于斜裂缝出现时的荷载。斜拉破坏是突然发生的，破坏前变形很小，属干脆性破坏，在设计时应当 第二篇桩基工程施工工艺设计·$!.·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!尽量避免。除了上述三种主要的斜截面受剪破坏形态以外，在不同的条件下，还可能出现纵筋锚固破坏、局部承压破坏等其它破坏形态。如果把斜截面受剪的三种主要破坏形态与正截面受弯的三种破坏形态相类比，则剪压破坏相当于适筋破坏，斜拉破坏相当于少筋破坏，斜压破坏相当于超筋破坏。但应该注意的是，梁斜截面受剪破坏时，无论发生哪种破坏形态，破坏前都没有明显的预兆性塑性变形。因此，总的说来。斜截面受剪破坏都属于脆性破坏，只不过剪压破坏相对于斜拉破坏和斜压破坏而言，延性略好一些而已。由于受剪破坏的脆性性质，我国现行规范在建立梁的斜截面受剪承载力计算公式时，采用了比正截面受弯承载力计算公式要大的目标可靠指标。二、斜截面的受剪机理对于无腹筋梁，当临界斜裂缝形成以后。斜裂缝间的骨料咬合力及穿越裂缝间的纵筋的销栓力急剧减小。由于粘结力的破坏，纵筋中的拉力沿剪跨近乎均匀分布，纵筋与压区混凝土的共同工作完全取决于纵筋在支座处的锚固。因此，无腹筋梁斜裂缝出现以后的受力模型可以看做是一拉杆拱（图!"#（$%））。斜裂缝顶部的残余截面为拱顶，纵筋相当于拉杆，拱顶至支座间的斜向受压混凝土为拱体。梁上荷载主要由拉杆拱来传递，而临界斜裂缝以下［!"］的齿状体混凝土传递的剪力则很少。图!"#$（&）为以临界斜裂缝取出的脱离体受力图。与外剪力’平衡的力有压区混凝土承受的剪力’、斜裂缝间(的骨料咬合力的竖向分力’、纵筋的销栓力’；与外弯矩*平衡的力为由纵%)%筋拉力+与混凝土压力,组成的力偶。当拱顶混凝土强度不足时，将发生剪压或斜拉破坏；当拱体混凝土抗压强度不足时，将发生斜压破坏；当纵筋锚固强度不足时，将发生粘结锚固破坏。对于有腹筋梁，在斜裂缝出现前，腹筋中应力很小，腹筋对斜裂缝出现时的开裂荷载影响很小。斜裂缝出现后，与斜裂缝相交的箍筋的应力显著增大。截面的剪力传递可用桁架模型来比拟（图!"#-（%））；纵筋相当于下弦拉杆，箍筋为竖向受拉腹杆，裂缝间混凝土相当于斜向受压腹杆，顶部残余截面混凝 ·$.-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$无腹筋梁的受剪机理（%）拉杆拱受力模型（；&）脱离体受力图土为上弦压杆。与无腹筋粱相比，有腹筋梁的受剪承载力可以大大提高。首先是与斜裂缝相交的腹筋本身可直接承担很大一部分剪力。其次，腹筋虽不能阻止斜裂缝的出现，但能限制斜裂缝的开展宽度，延缓斜裂缝向上延伸，保留了更大的混凝土残余截面，从而提高了混凝土的受剪承载力’。裂缝开展(宽度的减小，可提高斜裂缝间的骨料咬合力，这也间接提高了斜截面的受剪承载力。箍筋可限制纵筋的坚向位移，有效地阻止了混凝土沿纵筋的撕裂，从而提高了纵筋的销栓力’。由此可见，从斜裂缝的出现直到腹筋屈服以前，有)腹筋梁的受剪承载力系由受压区混凝土承担的剪力’、斜裂缝间的骨料咬合(力的竖向分力’、纵筋的销栓力’及腹筋本身承担的剪力’与’所构成。()*+*&其脱离体受力图如图!"#（,&）所示。图!"#,有腹筋梁的受剪机理（%）桁架受力模型（；&）脱离体受力图弯起钢筋基本上与斜裂缝正交，因而传力直接。但由于弯起钢筋一般是由纵筋弯起而来，其直径较粗，根数较少，受力不太均匀。箍筋虽不与斜裂缝正交，但分布均匀，对限制斜裂缝的开展宽度更为有效。因此，在配置腹筋时，一般都是先配置一定数量的箍筋，必要时再配置适量的弯起钢筋。 第二篇桩基工程施工工艺设计·43&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节斜截面受剪承载力的主要影响因素影响受弯构件斜截面受剪承载力的因素很多，主要有剪跨比、混凝士强度、配箍率及箍筋强度、纵筋的配筋率等。一、剪跨比剪跨比!是一个无量纲的计算参数，它反映了截面所受弯矩和剪力的相对大小，其值按下式确定：!!!"#"式中#、$———梁计算截面所承受的弯矩和剪力；%"———截面有效高度。对于集中荷载作用下的梁（图&’(&（)）），当忽略梁自重的影响时，计算截面*左的剪跨比为：!$%%!!!!"#"$#"#"因%称为“剪跨”，故!称为剪跨比。规范+,-./"/0—&112规定，对以集中荷载为主的矩形截面独立梁，在计算其斜截面受剪承载力时，都取计算截面（计算截面取集中荷载作用点处的截面）至支座边缘的距离%与截面有效高度%"%##%的比值!!近似地代替!!。一般地，将!!称为广义剪跨比，!!#"$%"$%"#"则称为计算剪跨比。只有在图&’(&（)）那样的特殊情况且忽略自重影响时，计算剪跨比才等于广义剪跨比。一般情况下，两者并不相等。若将式中的#及$代入，则可得&""!!·’#"("#由此可见，剪跨比实质上反映了截面上正应力"与剪应力#的比值关系。而由上一节的分析可知，梁的主应力的大小和方向及斜裂缝的形成是由"和# ·.&&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!所决定的，因此，剪跨比!是影响梁的斜截面受剪承载力和破坏形态的主要因素。图!"#（$%）为一无腹筋简支梁在其它条件都相同时不同剪跨比下的试［&&］验结果。从图中可以看出，当!’(时，随着剪跨比!的增大，梁的受剪承载力显著降低。当!)(以后，剪跨比对受剪承载力的影响已不明显，*与!的关系曲线已成一条水平线。剪跨比对梁的破坏形态也有显著影响，随剪跨比的变化，梁的破坏形态按斜压（!’!）、剪压（!’!’(）、斜拉（!)(）的顺序演变。对于有腹筋梁，剪跨比对受剪承载力的影响也是很明显的（参看图!"#$［&!］（+））。当箍筋数量较多时，剪跨比对受剪承载力的影响才有所减弱。图!"#$剪跨比对受剪承载力的影响（%）无腹筋粱（；+）有腹筋梁二、混凝土强度图!"#,为五组无腹筋梁的试验结果，截面尺寸及纵筋数量相同，仅剪跨［&&］比及混凝土强度等级不同。从图中可以看出，在剪跨比相同的条件下，梁的受剪承载力随混凝土强度的提高而增大，两者大致成线性关系。但当剪跨比改变时，增长率却不相同。!-!时为斜压破坏，梁的受剪承载力取决于混凝土的抗压强度，故混凝土的强度对其影响最大，直线的斜率也大；!-(时为斜拉破坏，梁的受剪承载力取决于混凝土的抗拉强度，故混凝土强度的影响也就略小，直线的斜率也较小；!’!’(时为剪压破坏，混凝土强度对梁受剪承载力的影响介于上述两者之间（如图!"#,所示）。 第二篇桩基工程施工工艺设计·,(+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、配箍率及箍筋强度箍筋用量一般用配箍率!表示，即"#$%"#&!"#$’"式中$———同一截面内箍筋的肢数；%"#&———单肢箍筋的截面面积；’———截面宽度；"———沿构件长度方向箍筋的间距。试验表明，箍筋不仅直接承受相当一部分剪力，而且能有效地限制斜裂缝的开展和延伸，提高剪压区混凝土的受剪承载力和斜裂缝间的骨料咬合力及纵筋的销栓力。当箍筋用量适当时，梁的受剪承载力随箍筋用量的增加和箍筋强度的提高而有较大幅度的提高。图%&’&所示为梁的受剪承载力与配箍［()］率及箍筋强度的关系，由图可见，两者大致成线性关系。图%&’*混凝土强度对梁受剪承载力的影响四、纵筋的面筋率纵筋的配筋率对梁的受剪承载力也有一定的影响，纵筋配筋率越大，梁的受剪承载力也越大。这是由于纵筋能抑制斜裂缝的开展，使斜裂缝上端的剪 ·)()·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#"配箍率和箍筋强度对梁受剪承载力的影响压区有较大的截面积，从而提高了剪压区混凝土承受的剪刀$。同时，纵筋%本身的横截面也能承受一定的剪力，此即纵筋的销栓作用。图!"#&所示为［((］梁的受剪承载力与纵筋配筋率’的关系，两者大体上成线性关系。图!"#&纵筋配筋率对梁受剪承载力的影响除上述主要影响因素之外，构件的类型（简支梁，连续梁等）、构件截面形式与尺寸、加载方式（直接加载、间接加载）、截面上是否存在轴向力等因素，也都将影响构件斜截面的受剪承载力。 第二篇桩基工程施工工艺设计·/.-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""第三节斜截面受剪承载力计算方法一、计算原则国内外许多学者在分析受弯构件斜截面受剪机理的基础上，对钢筋混凝土受弯构件的斜截面受剪承载力提出过多种计算公式。由于影响斜截面受剪承载力的因素很多，因而迄今为止，有关斜截面受剪承载力的计算方法还不完全一致。我国与世界多数国家的混凝土结构设计规范，目前所采用的方法主要是基于试验数据的统计分析而建立的半理论、半经验的实用计算公式。对于受弯构件三种主要的斜截面破坏形态，工程设计时都应设法避免，但采用的方式有所不同。对于斜压和斜拉破坏，分别通过限制最小截面尺寸和最小配箍率的条件来防止；对于剪压破坏，由于其承载力变化幅度较大，故应通过斜截面受剪承载力的计算并满足有关构造要求来防止。我国现行规范所规定的斜截面受剪承载力计算公式就是根据剪压破坏的特征而建立的。二、斜成面受剪承载力的计算公式根据图!"#!$所示有腹筋梁剪压破坏时的脱离体受力图，由竖向力的平衡条件可得斜截面受剪承载力的计算公式为：!!仅配箍筋时%!%’()（%’*%(+）!&!&!同时配有箍筋和弯起钢筋时%!（%’*%(,）!&式中%———计算截面的最大剪力设计值；!"#———混凝土和箍筋的受剪承载力；!"———混凝土的受剪承载力；!#$———穿过斜裂缝的箍筋的受剪承载力； ·75*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#———穿过斜裂缝的弯起钢筋的受剪承载力。对于仅承受直接作用在构件项面的分布荷载的受弯构件，规范!"#$%&%’—())*建议剪力设计值也可取为距支座边缘&+%,&，处的剪力设计值。图(-.(&剪压破坏时的计算模型下面就来说明/和/的具体计算公式。0112由图(-.(&和公式可见，在斜截面受剪承载力计算中，忽略了斜裂缝间的骨料咬合力和纵筋的销栓力，因此，可以近似地认为，/项实际上综合考虑0了剪压区混凝土所承受的剪力、斜裂缝间的骨料咬合力和纵筋销栓力的影响。我国现行规范关于!的具体计算公式，是在对试验数据进行回归分析的$"基础上确定的。通过对大量的试验数据的回归分析可知，若以相对名义剪应!$"’"(%)(!$"’"(%)(力和配箍特征值为参变量（参看图(-.((），则与基本上成%$#&&%$%$#&&%$!$"’"(%)(线性关系。据此，我国现行规范采用了两项之和的形式来反映随的%$#&&%$变化规律：!$"%)(3!(4!5’"(%$#&&%$式中!、!为待定系数，可由试验数据的回归分析确定。(5（一）一般荷载下/的计算公式01规范对承受一般荷载的矩形、$形和6形截面受弯构件（包括连续梁和约束梁），!(和!5分别取为&+&’和(+5%，因此，相应的/01的计算公式为。 第二篇桩基工程施工工艺设计·=)’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!!集中荷载下仅配箍筋梁斜截面受剪承载力的实测值与计算值的比较)#(!"#$%&%’$"%&%(!&)*$’(&%#式中+———混凝土轴心抗压强度设计值；,-———矩形截面的宽度或.形、/形截面的腹板宽度；0%———截面有效高度；+12———箍筋抗拉强度设计值，按附录!中附表采用，但取值不应大于)3!%4566；782———配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积，782$97782!。这里，9为同一截面内箍筋的肢数，7为单肢箍筋的截面面积；82/:———沿构件长度方向箍筋的间距。（二）以集中荷载为主的矩形截面独立梁;的计算公式,8对集中荷载作用下的矩形截面独立梁（包括作用有多种荷载，且其中集中荷载对支、座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值’*<以上的情况），%&)规范取!!$（"(!&*），!)$!&)*。因此，相应的;,8的计算公式为 ·*$9·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#$)#(!"#!$"%&"%&#$’$’(&"!%&#’#式中!———计算剪跨比，!!"，"为集中荷载作用点至支座截面或节点边缘("的距离。计算截面取集中荷载作用点处的截面。当!)&#*时，取!!&#*；当!+,时，取!!,。由!的取值条件可知，当!!&#*时，"&!"#"-；当!!,时，"$!"#"*’。即对集中荷载为主的矩形截面独立梁，"介于"#"*’与"#"-之间。&试验研究和理论分析表明，梁的受剪承载力采用公式计算时，基本上可将使用阶段的斜裂缝宽度控制在"#$..以内。还应指出的是，公式采用两项之和的表达式，只能理解为两项之和代表有箍筋梁的受剪承载力设计值。公式右边第一项代表混凝土项的受剪承载力，其设计值相当于无腹筋梁受剪承载力的偏下限值；公式右边第二项中的系数&#$’，仅表示在配有箍筋的条件下受剪承载力可以提高的程度。（三）弯起钢筋受剪承载力/的计算公式01弯起钢筋的受剪承载力可按下列公式计算：!#%!$’)#%023"#式中4———弯起钢筋的抗拉强度设计值；5601———同一弯起平面内弯起钢筋的截面面积；"0———弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角，一般取"0!*’7，当梁截面高度较大时，也可取"0!8"7。按公式计算弯起钢筋时，剪力设计值/应按下列规定采用（图&9:&$）：（&）当计算第一排（对支座而言）弯起钢筋时，取用支座边缘处的剪力设计值/&。（$）当计算以后的每一排弯起钢筋时，取用前一排（对支座而言）弯起钢筋弯起点处的剪力设计值。例如，当计算图&9:&$中的601$时，/应取601&弯起点处的剪力设计值/$。弯起钢筋的计算一直要进行到最后一排弯起钢筋弯 第二篇桩基工程施工工艺设计·1$2·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$计算弯起钢筋时的取值规定和间距要求%&’起点处的剪力值进入控制的截面为止。弯起钢筋的间距（前一排弯起钢筋!(的弯起点至后一排弯起钢筋的弯终点的距离以及第一排弯起钢筋的弯终点至%&支座边缘的距离）不应大于箍筋的最大间距)。)详见后述表中%-栏*+,*+,!(的规定。应该说明的是，在采用绑扎骨架的钢筋混凝土粱或现浇梁中，应优先采用箍筋承受剪力，必要时才采用弯起钢筋。三、计算截面的位置受弯构件斜截面受剪承载力计算时，计算截面的位置应按下列规定采用：（!）支座边缘处的截面（图!"#!.中截面!#/）；图!"#!.（+）弯起钢筋（；0）箍筋（$）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面（图!"#!（.+）中截面$#$、.#.）；（.）箍筋面积或间距改变处的截面（图!"#!（.0）中截面1#1）； ·!0#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）腹板宽度改变处截面。四、计算公式的适用范围由于上述斜截面受剪承载力计算公式是根据剪压破坏的受力特征而建立的，因而有一定的适用范围，也即公式有其上、下限值。（一）最小截面尺寸限制条件（上限值）为了防止由于配箍率过高而发生斜压破坏，并控制使用荷载下的斜裂缝宽度，规范规定受弯构件受剪时应符合下列截面限制条件：!""当!!时$!（#$%&&’#!#）#!%!""当!’时$!（#$%&’#!#）#!%当!()*+,(’时，按直线内插法取用。式中-———支座边缘截面的剪力设计值；,———矩形截面的宽度，.形、/形截面的腹板宽度；)*———截面的腹板高度。矩形截面取有效高度；.形截面取有效高度减去翼缘厚度；/形截面取腹板净高。对.形或/形截面的简支受弯构件，当有实践经验时，式中的系数#$%&)*以提高为#$0；对截面高度较大、控制裂缝宽度较严的构件，即使(’$#，其,截面则立符合式的要求。当截面尺寸及混凝土强度给定时，式是仅配箍筋梁的受剪承载力上限，因而，式也是梁所必须具有的最小截面尺寸的限制条件，同时也是控制最大配箍)*率的条件。对于!!的一般受弯构件，由式可推得最大配箍率为123、4567#$,89"!!。设计中如果不能满足式的要求，则应加大截面尺寸或提高混凝土强8:3度等级。 第二篇桩基工程施工工艺设计·86$·####################################################（二）最小配箍率条件（下限值）试验表明，如果配箍率过小，或箍筋间距过大，一旦出现斜裂缝，则可能使箍筋很快达到屈服强度，甚至被拉断，导致斜拉破坏。为了避免发生斜拉破坏，规范规定了配箍率的下限值，即最小配箍率："#$%&（’级钢筋）!"#、$%&!{"#"’&（!级钢筋）为了防止箍筋用量过少，规范除规定了最小配箍率条件外，还对箍筋的最大间距和最小直径作出了限制，见表$’($。表$’($梁中箍筋的最大间距)*+,和最小直径-*./)*+,项次梁高（0**）1313-*./121!"-"-$$4"50"6""$4"%""7%6""50"4""%""6""764""50"’""%4"64"78’""50"$%""6""8""’402$%""64"4""’五、按构造配箍的条件当梁承受的剪力较小或截面尺寸较大，并满足下列条件时，可不进行斜截面受剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋。对矩形、9形或:形截面的一般受弯构件，按构造配箍的条件为$$("(*!（"#";+*,-"）!)!)以集中荷载为主的矩形截面独立梁，按构造配箍的条件为$$"#%("(*!(+*,-")!)!)"<$#4 ·54,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""为了控制使用荷载下的斜裂缝宽度，并保证必要数量的箍筋穿越每一条斜裂缝，防止产生斜拉破坏，规范规定了构造要求的箍筋最大间距和最小直径（见$%表!"#!）。因此，当满足$!的条件时，虽然不需要按计算配置箍筋，但仍!&需按表!"#!的构造要求配置箍筋。六、斜截面受剪承载力计算中的几个问题（一）’形和(形截面梁发生剪压破坏时，梁的受剪承载力与斜裂缝末端剪压区混凝土的极限强度有关。因此，对于翼缘位于受压区的’形或(形截面梁，其受剪承载力要比矩形截面梁高。试验表明，对无腹筋梁，受压翼缘可使受剪承载力提高约!)*+,)*左右；但对有腹筋梁，翼缘对提高受剪承载力的作用有所减小，可以不予考虑。因此，对’形和(形截面梁，可按腹板宽度为-的矩形截面梁计算。对于承受集中荷载且翼缘位于受压区的’形和(形截面梁，由于翼缘对抗剪有利，故计算其受剪承载力时，可不考虑剪跨比的影响，仍按式计算。（二）连续梁连续梁与简支梁的区别在于，前者在支座截面附近有负弯矩，在梁的剪跨段有反弯点。试验表明，对于集中荷载作用下的连续梁，斜截面的破坏形态受弯矩比"#0（"./10/，#0为支座负弯矩，10为跨中正弯矩）的影响很大。在计算截0面的广义剪跨比#.与简支架的广义剪跨比相同的情脱下，连续梁比相应$2)的简支梁的受剪承载力有所降低，且随着3的加大而降低愈多。但是，如果采用计算剪跨比#.$，则连续梁的受剪承载力又高于相应的简支梁的受剪承2)载力。因此，当采用计算剪跨比按简支架的公式计算连续梁的受剪承载力时， 第二篇桩基工程施工工艺设计·%$$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!其计算结果是偏于安全的。对于均布荷载作用下的残梁，由试验得知，其受剪承载力不低于相同条件下简支架的受剪承载力。据此，为了简化计算，规范对连续梁采用了与简支梁相同的受剪承载力计算公式，即前述的式当然，式中!应采用计算剪跨比，适用条件同前述。其它的截面限制条件及最小配箍率等均与简支梁的相同。（三）间接加载试验表明，当荷载不是直接作用于梁顶而是作用于梁侧时（例如，现浇肋粱楼盖中次梁传给主渠的荷载即属于这种情况），随着传力位置的高低不同，梁的斜截面受剪承载力要比直接加载时有不同程度的降低，特别是在剪跨比较小时。七、斜截面受剪承载力的计算方法与步骤在工程设计中，常遇到截面设计和截面复核这两类问题，下面分别说明其计算方法与步骤。（一）截面设计已知截面的剪力设计值、构件截面尺寸及材料强度等级，求箍筋用量或箍筋与弯起钢筋的用量。其计算步骤如下：（!）确定斜截面受剪承载力的计算截面位置和相应的剪力设计值"，必要时作剪力图。（#）按公式验算截面限制条件。如不满足式的要求，则应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。（$）按公式验算是否需按计算配置腹筋，当满足上述公式的要求时，可不进行斜截面受剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋，否则，需按计算配置腹筋。（%）计算箍筋用量。当需按计算配置腹筋时，可根据式计算箍筋用量，并验算最小配箍率，进而选定箍筋的肢数&、直径’和间距(，并满足相应的构造要求。也可先按构造要求（参考表!)*!）选配一定数量的箍筋，并验算最小 ·121·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"#配箍率，然后按式计算!，再按式验算所选箍筋是否满足要求。如果!!，"#!$!"#说明所选箍筋满路求；如果!%，则可另选直径较粗或间距较密或强度较!$高的箍筋，使其满足式的要求；或者转步骤（&）加配弯起钢筋。!"#（&）计算弯起钢筋用量。当!%时，可按式计算弯起钢筋用量。根据!$梁内抗弯纵筋的布置情况，可先选定弯起钢筋的直径与根数，再计算箍筋用量；也可先确定箍筋用量，再计算弯起钢筋用量。按计算需配置弯起钢筋时，若剪力图为三角形（均布荷载情况）或梯形（集中荷载和均布荷载共同作用情况），弯起钢筋的计算应从支座边缘开始向跨中逐排计算（图’()’*），直到不需要弯起钢筋时为止；若剪力图为矩形（集中荷载情况），则在每一等剪力区段内只需计算一个截面，然后按允许最大间距+，在所计算的等剪力区段内确,-.定所需弯起钢筋的排数，每排弯起钢筋的截面面积均不应小于计算值。弯起钢筋布置时除应满足计算要求外，还应符合有关构造要求。（二）截面复核已知构件的截面尺寸、材料强度等级、箍筋用量和弯起钢筋用量等，要求复核斜截面的受剪承载力是否符合要求。截面复核比较简单，只需将各已知数据代入公式，即可求得解答。当然，计算过程中也应验算公式的适用条件。如果已知构件的截面尺寸、跨度、材料强度等级和纵筋、箍筋及弯起钢筋的用量，要求复核截面所能承受的荷载设计值，则应分别按正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算截面所能承担的荷载设计值，两者比较，取小者为所求。八、实心板的斜截面受剪承载力计算!/水工结构中常有承受很大荷载的实心板。这里介绍%&的实心板的斜0 第二篇桩基工程施工工艺设计·:4’·$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$截面受剪承载力计算（!为板的计算跨度，"为板厚）。由于这类板不便布置!箍筋，常只配弯起钢筋与混凝土共同承担剪力。规范#$%&’!’(—)**+规定，实心板的斜截面受剪承载力可按下列公式计算：)"!（"$,"%&）!#式中-、-分别按式括号内式子及式计算。当板上作用分布荷载时，截面宽./0度0取单位宽度；当板上作用集中荷载时，截面宽度0取计算宽度。此时-、.［24］0可参照我国1&12+(—*3《港口工程混凝土结构设计规范》计算。计算-/0时，5应取单位宽度或计算宽度内的弯起钢筋截面面积。为了限制弯筋数量/0和板的斜裂缝开展宽度，要求"%&!!6!3’$&(!。-7.对于-!的板，可以不配置弯起钢筋。!8例承受均布荷载的矩形截面简支梁，支承条件及跨度如图)39):所示。承受恒载标准值（含自重）;<=2!<>?@，!;=)6!’；活载标准值A<=2’<>?@，!A=)62。混凝土强度等级为B2!，箍筋采用C级钢筋，纵向受力筋采用"级钢筋。设纵筋按正截面受弯承载力计算己选用4"#2!。已知!!=)6!，#=)6!，!8=)62。试分别按下列两种情况确定腹筋用量：（)）仅配箍筋；（2）同时配箍筋和弯起钢筋。解)6计算支座边最大剪力设计值))"=（!))*,!++*）!,=（)6!’D2!,)62D2’）D46’+=*!6(3<>2226验算截面尺寸"E:+’"E="!=:+’@@，==2642’F:6!由式得02!!!62’’$&(!=!62’D)!D2!!D:+’=2426’<>G!8-=)62D*!6(3=)!36*<>故截面尺寸已够。46验算是否按计算配置箍筋 ·(1)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################!"!"#$#"$%"!"#"$%&"%’""%()*!)*#&+,-!&!!&".#/+,故需要按计算配置箍筋。(#腹筋计算（&）仅配箍筋由式得1’()*&!&!0"#"$#"$%"&".#/1)0)*#&%&"!!!"#1*/)&#’*#+*%"&#’*%’&"%()*参考表选用双肢（2!’）!")箍筋，则由上式计算结果得’%’.#1)!!&*$#$,,，取-!&*",,--,./!’"",,"#1*/’()*1’%’.#10)*!!!"#&/340)*、562!"#&’3，可以。$-’""%&*"图&.0&(（’）同时配箍筋和弯起钢筋’%’.#1参考表&.0&的构造要求，选用双肢!)7’""，89:!!"#&(34’""%’""89:、562!"#&’3，故可由式计算;<9：()*!")!"#""$#"$%"=&#’*#+*%")’%’.#1!"#"$%&"%’""%()*=&#’*%’&"%%()*’""!//#)(+,-!&!!&".#/+, 第二篇桩基工程施工工艺设计·/5*·####################################################故需按计算配置弯起钢筋。图!"#!$首先计算第一排弯筋截面面积。支座边缘处剪力设计值%!&’()*"+,，!-%!&!(")’+,，取".&/$0，由式得5!%&!#&’"（!(")’#’’)3/）4!(6!"#$&&&/6)/!77().12""5!(4.12/$066利用!!"6(纵筋弯起，8.9&5!/)677:/6)/!77，可以。再验算是否需要第二排弯筋。设第一排弯筋弯终点距支座边为$(77，则弯起点距支座边的距离为$(;（$((#5$46）&/"(77，该处剪力设计值%6&33)5,，!-%6&*’)$3+,<%=.&’’)3/+,，故不需再弯起第二排。配筋构造见图!"#!/。例均布荷载作用下的>形截面外伸梁如图!"#!$所示，!(&!)(，#& ·30-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!"#，!$%!"&。简支段和外伸段承担的荷载设计值分别为’!%&()*+,及’&%&-)*+,，混凝土为.&#级，箍筋用"级钢筋，纵筋用#级钢筋。设按正截面受弯承载力计算，跨中与支座/已配纵筋分别为0!"!1及&!"!12&!"!3，试确定腹筋用量。解梁的剪力设计值见图!-4!(。对斜截面受剪承载力而言，共有三个控制截面，即支座5和支座/的左、右，现列表计算如表!-4&。表!-4&斜截面受剪承载力计算计算内容5/左/右剪力设计值6（)*）3-"07#"7(&"1!!"（)*）(7"81-3"-310"!&#"&(#$%&（#因9:;<=3）)*!-&"(>!<6!-&"(>!<6!-&"(>!<66?%#"#7#$%&（#)*）(!"!=!<6(!"!=!<6(!"!!<6箍筋选用双肢#"1@&##，6?（A)*）7-"&!>!<67-"&!>!<67-"&!>!<6第一排弯筋5（,,&）0#"&(A9#;&%!-&"(,,，满足斜截面的抗弯要求。例钢筋混凝土矩形截面简支梁，受荷情况如图!-4!1。均布荷载为梁自重，!D%!"#(；集中荷载为活载，!E%!"&。.&#混凝土，箍筋为"级钢筋，纵向受力钢筋为#级钢筋。设纵筋按正截面受弯承载力计算已选用3!"&(。已知!#%!"#，$%!"#，!$%!"&，试确定箍筋用量。解!"求剪力设计值恒载设计值F%!DD)%!"#(G0"7(%0"807()*+,活载设计值H%!EE)%!"&G(#%1#)*+,剪力设计值见图!-4!1。&"验算截面限制条件9I(1(9I%9#%(1(,,，%%&"&1=3"#<&(# 第二篇桩基工程施工工艺设计·2+5·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$%&’(!"#$%)%&’(*!%*’(%*($()+(+&!+,-.!/01)!&’*!%!&+2)!’!&$,-截面尺寸符合要求。+&确定箍筋数量该梁既受集中荷载，又受均布荷载，但集中荷载在支座边缘截面产生的剪力设计值占总剪力值的3(4以上，即%集5%))""&"!4.3(4%总!%!&+2故应考虑剪跨比的影响。根据剪力的变化情况，又由于荷载对称，故可将梁分为16、67两个区段来计算其斜截面的受剪承载力。#!&+"16段：")))’&229+8%%&($(%&’%&’%")!"#$%)*!%*’(%*($()3!&!,-9!&%’)!’!&$!,-":!&(’&22:!&(故应按计算配置箍筋。+(’)*!（!’!&$!#3!&3）*!%))%&++$(;!&’(*’!%*($( ·??+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################参考表!"#!，箍筋选用双肢!"$。由上式计算结果可得’(’")*%&&!$")’--+)**$,取%&!,+--./-01&’,+--$%"#!’(’")*且!"#&&&+)!,!34!"#、-56&+)!’3，可以。2%’,+(!,+"’)""78段：!&&&,)!4*，故取!&*9++),$,+)’+)’&’&(’)*+&(!+(’,+(,$,&$’);"<=4!+&’左&!)’(*,)!:!),*:!),>!&?*)+><=故仅需按构造配置箍筋。参考表!"#!，选用双肢的#$@’,+（或选用双肢#$@*,+亦可）。例已知数据同例，设箍筋己配双肢#$@!,+要求按斜截面受剪承载力复核斜截面所能承受的剪力设计值A。解!)验算最小配箍率$%"#,’(’")*!"#&&&+)!>34!"#、-56&+)!’32%’++(!,+’)计算斜截面受剪承载力A由式得%"#&’"&+)+;(’)*+:!)’,(-#9+%’(’")*&+)+;(!+(’++(?$+:!)’,(’!+((?$,!,+&!!!)!$<=!!由式得&&&’"&(!!!)!$&>’)$*<=!+!)’为了防止斜压破坏，截面复核也必须验算截面限制条件：9B?$,!!由于&&’)*’,.?，（+)’,(’)*+）&(（+)’,(!+(’++(?$,）2’++$C!)’&!>*);,<=4>’)$*<= 第二篇桩基工程施工工艺设计·11+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!故!"#$%&’()为所求。由!还可以求出该架满足斜截面受剪要求所能承受的荷载设计值*。由!"+*,-得$$"$.#$%&’!"""/$%01()23#$’%/&第四节斜截面受弯承载力计算一、问题的提出前述斜截面受剪承载力计算的基本公式主要是根据竖向力的平衡条件而建立的，满足这些公式的要求就能保证斜截面的受剪承载力。但是，斜截面上除了需满足竖向力的平衡条件外，还应满足力矩的平衡条件。在实际工程设计中，部分纵筋往往要弯起，有时还要截断，这就有可能引起斜截面的受弯承载力不足。现以图+45+6所示简支梁为例来说明这一问题。其中任一正截面778的弯矩9是根据图+45+6:所示脱离体的平衡条件得出的。当出现7斜裂缝;7以后，由斜裂缝;7所在截面的脱离体图（图$45+6<）可得，9;7"97=93>?。所以，按照跨中截面的最大弯矩93>?所配置的钢筋7@，只要在梁全长内不截断也不弯起，就可以满足任何斜截面上的弯矩9；反之，如果有一;7部分纵筋在截面778处被截断或弯起，对正截面778而言，抵抗9的配筋量7仍是足够的，但对斜截面;7而言，抵抗9的配筋量却有可能不够。因此，在;7纵筋被截断或弯起的截面，其斜截面受弯承载力就有可能不足。由于斜截面受弯承载力的计算十分繁琐，设计时一般是通过绘制抵抗弯矩图并满足纵筋不过早地被弯起或截断的构造要求来保证。二、抵抗弯矩图的绘制抵抗弯矩图（又称材料图，简称9图），是在由外荷载引起的弯矩图形上A ·00(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################图!"#!$斜截面上的弯矩计算图式按同一比例绘制的由实际配置的纵筋所确定的梁上各个正截面能够抵抗的弯矩的图形。图形上的各纵坐标就是各截面实际能够抵抗的弯矩值，它可根据各截面的实配纵筋面积，利用正截面受弯承载力的计算公式求得。作%图&的过程也是对钢筋布置进行图解设计的过程。（一）纵筋的充分利用点及理论截断点图!"#!"为某梁支座左侧负弯矩区段的纵筋配置情况及设计弯矩图。按支座最大负弯矩计算需配置’!"()*(!"!+，其中!!"()可考虑由跨中纵筋弯起而来，纵筋布置及编号见图示。图!"#!"抵抗弯矩图（%&图）支座截面的纵筋是按,点的%-,.计算出来的，所以，在%&图上的纵坐标,,/就等于%-,.。由于实际配筋面积与计算所需面积一般略有出入，因此，%& 第二篇桩基工程施工工艺设计·//0·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图的最大值!"点与设计弯矩图的最大值点#也略有上下，但一般都近似地$!%画成重合。当实配纵筋面积大于计算所需面积较多时，#图的纵坐标可按下&式确定：($%&’!"’$%&’(()*)!#+$)*#&图纵坐标的最大值确定以后，每根纵筋的抵抗弯矩值#&,即可近似地按该纵筋的截面面积-与纵筋的总截面面积-的比例来确定。当所配纵筋直径.,.相等时，则直接按纵筋根数等分#图的纵坐标即可。本例从#所在的截&$!%面!所配纵筋直径不同，故应按纵筋的面积之比在#图的纵坐标!!"上定出&每根纵筋的#，例如线段/0为!号钢筋的#，线段0+为"号钢筋的#，⋯。&,&/&+每根钢筋的#确定以后，即可在#图中用水平线示出每根钢筋的抵抗弯矩&,&（参看图(1*(1中过(、+、0、/点的水平线）。在纵筋无变化的截面，#的纵&坐标都与!截面的相同（图中!2段）。图(1*(1中!"点处#3!号钢筋的强度均被充分利用，2"点#3$号钢筋的强度也被充分利用，而!号钢筋在2"点以外就不再需要；4"点处#、$号钢筋的强度被充分利用，而"号钢筋在4"点以外就不再需要；同样，5"点处#号钢筋的强度被充分利用，而$号钢筋在5"点以外也不再需要。我们称2"点为!号钢筋的“不需要点”。同时，2"点又是"号钢筋的“充分利用点”。同样，4"点是"号钢筋的不需要点，同时又是$号钢筋的充分利用点。余类推。一根钢筋在#图中的“不需要点”又称做“理论截断点”，因为对正截面抗弯要&求而言，这根钢筋既然是多余的，在理论上便可予以截断。当然，实际截断点还需从理论截断点延伸一段长度%，见后述。（二）纵筋截断与弯起时#图的表示方法&纵筋截断反映在#图上便是截面抵抗弯矩值的突变。例如，图(1*(1&中!号钢筋在截面2被截断，因而#图发生突变，从26降到2"。&图(1*(1中"号钢筋在截面7处弯下，因而，该截面以左的#&值必然要 ·777·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""降低。由于在下弯过程中，弯起钢筋多少还能够抵抗一些弯矩，所以!图的"下降不像截断钢筋时那样发生突变，而是逐渐下降。在截面#以外，弯起钢筋穿过了梁截面的重心轴，开始进入受压区，故其正截面抗弯作用基本上完全消失。沿弯起钢筋的弯起点及弯起钢筋与梁纵轴线的交点向!图作投影线，"交!图于$%及#%点，将$%点与#%点连以斜直线$%#%，那么，斜直线$%#%即为弯"起钢筋（图中!号筋）在截面$#之间的!图。"（三）!图与!图的关系"!"图代表梁的正截面的实际抗弯能力。因此，在各个截面上都要求!"不小于!，也即!图应能完全包住!图，这样才能保证梁的正截面受弯承载"力。设计中为了充分利用每根钢筋的强度以节约钢材，宜尽量使!图接近"!图。当然也要照顾到施工的方便，不宜片面追求钢筋的利用程度而使钢筋构造复杂化。!"图包住!图后就可以保证梁的正截面受弯承载力，但纵筋弯起和截断时还应保证斜截面的受弯承载力。三、纵向钢筋的弯起规范&’()*+*,-.//0规定，纵向受拉钢筋在梁的受拉区弯起时，弯起钢筋的弯起点，应设在按正截面受弯承载力计算该钢筋的强度被充分利用的截2+面（即该钢筋的充分利用点）以外，其距离1不应小于；同时，弯起钢筋与梁.3中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截面（即该钢筋的不需要点）以外（参看图.4-./）。前一要求是为了保证斜截面的受弯承载力；而后一要求则是为了保证正截面的受弯承载力，满足后一要求时即可保证弯起钢筋处的!"2+图包住!图。例如，在图.4-.4中，也就是要求$%点离开5%点的距离应!，3且#%点应位于按计算不需要钢筋!的6%点以外。 第二篇桩基工程施工工艺设计·(()·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$弯起钢筋弯起点与弯矩图形的关系!—在受拉区域中的弯起点；%—按计算不需要钢筋“&”的截面：’—正截面受弯承载力图形；(—按计算钢筋强度充分利用的截面；)—按计算不需要钢筋“*”的截面图!"#%+弯起钢筋的弯起点位置（*）粱的配筋情况及斜裂缝（；&）梁的斜裂缝出现前的弯矩图；（,）斜裂缝截面-.的脱离体图 ·669·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#$现在来证明为什么!时，才能保证斜截面的受弯承载力。以图"&’"!%%$所示梁为例，设截面(()承受的外弯矩为*(，按正截面受弯承载力计算需配置纵筋(，故其抵抗弯矩为!!"#+$%#&’式中,为(对受压区合力作用点取矩的力臂。假定!号钢筋充分利用点所!在截面为(()，伸过截面(()一段距离!后被弯起，其截面面积为(，余下的"!#"号钢筋(!-+(!’(!.则延伸到支座。当出现斜裂缝/(以后，由斜截面/(的脱离体图（图"&’%$（0））可得*/(+*(，但其抵抗弯矩*1/(则不一定等于*1(，*1/(的计算公式为：!"(#+$%#&)’2$%#&*’*式中3为!号弯起钢筋对受压区合力作用点取矩的力臂。比较式可知，要想.*1/(!*1(，就必须满足下列条件：’*!’由图示几何关系可得’*+&"&+,-&2’./&-&代入式得"’./&-&&"4’&+,-&通常5!+678或9$8，近似取,+$:;#$，则!"在$:<=<#$>$:7%#$之间。设计时为#$方便起见，规范规定取!，即弯起钢筋的弯曲起应设在该钢筋的充分利用"!%#$点以外小于处。因此，在确定弯起钢筋弯起点的位置时，只要能满足条件!"%#$!，则必有,.!,，亦即*1/(4*1(。%对于承受支座负弯矩的外伸梁、连续梁和框架梁，纵筋选配的原则一般是先跨中，后支座，在保证梁底至少有两根纵筋伸入支座的前提下，其余纵筋则可弯起到支座上部，参与抵抗支座负弯矩或参加斜截面抗剪。因此，选配支座 第二篇桩基工程施工工艺设计·//.·####################################################截面的纵筋时，在扣除参与抗弯的弯起钢筋的截面面积后，余下所需抵抗负弯矩的纵筋面积则通过另加直钢筋来解决。当考虑弯起钢筋同时参与抗弯和抗#$剪时，抗弯要求!，而抗剪要求弯起钢筋的间距以及第一排弯起钢筋的弯"!%终点到支座边的距离，都不应大于箍筋的最大间距&。因此，同时满足这两’()个要求有时就可能会发生矛盾。当两者发生矛盾时，一般是先满足抗弯要求#$（即让纵筋的弯起点满足!），而抗剪要求则通过附加弯筋的办法来解决。"!%这种专为抗剪而设置的弯筋，一般称为“鸭筋”（图"*+%"（(））。但不得采用“浮筋”（图"*+%（",））；或者加配抗弯所需的直钢筋，而弯起钢筋仅作抗剪之用。图"*+%"附加抗剪弯筋的设置方式此外还应说明，对于承受支座负弯矩的区段，当第一排弯起钢筋在负弯矩区段的弯起点（对正弯矩而言为弯终点，对负弯矩而言则为弯起点）到支座边#$的距离取为!""!’()且满足!"!的要求时，就可以考虑该弯起钢筋同时参与%支座截面的抗弯和抗剪，从而使配筋较为经济。但工程实践中，为了加强斜截面的抗剪，第一排弯起钢筋弯起点的位置，习惯做法是设在距支座边-$’’的#$地方，此时，其弯起点的位置就不能满足!的要求，因而也就不能考虑该"!%弯起钢筋在弯起点一侧的支座截面的抗弯作用。不过，若该弯起钢筋穿过支座截面并延伸一定长度后，则可考虑该弯起钢筋参与支座截面另一侧的抗弯。例如，图"*+%%所示某梁中间支座的配筋情况，!号钢筋不能抵抗支座左侧#$的负弯矩，但伸过支座一段距离以后，!"已大于，因而也就可以考虑其参与% ·**’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!抵抗支座右侧的负弯矩；同理，!号钢筋不能参与抵抗支座右侧的负弯矩，但伸过支座一段距离以后，就可考虑其参与抵抗支座左侧的负弯矩。因此，在计算抵抗支座负弯矩的受力钢筋面积时，对于弯起点设在支座左右两侧各!"##的弯起钢筋，两根（或两排）只能算一根（或一排），且以直径较细的弯起钢筋为准。本例"、!号钢筋直径不同，故在计算抵抗支座负弯矩的钢筋面积时，只能以直径较小的!号钢筋的面积为准。当然，在绘制$图时，根据支座左右%两侧弯起钢筋的配筋情况，$图在支座左右两侧的纵标可能相同，也可能不%同（参看图&’())）。图中为梁、柱整浇情况。梁中抵抗支座负弯矩的纵筋面积系按考虑支座弯矩削减以后的支座边的弯矩值确定的，故$的纵坐标小%于支座中心线的最大负弯矩。图&’())弯起钢筋参与抵抗支座负弯矩的情况四、纵向钢筋的截断对于梁底部承受正弯矩的纵向受拉钢筋，一般不宜在跨中受拉区截断，而是将计算上不需要的纵筋弯起作为受剪的弯起钢筋，或作为抵抗支座截面负弯矩的纵向受拉钢筋；对于外伸梁、连续梁或框架梁等构件的负弯矩区段，为了节约钢材，通常可将负弯矩区段的钢筋，按弯矩图形的变化，在跨间分批截断。将纵向受拉钢筋在跨间截断，特别是当一次截断的根数较多时，由于钢筋面积骤减，将使混凝土产生应力集中，在纵筋截断处就可能出现裂缝或使裂缝 第二篇桩基工程施工工艺设计·00/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!开展宽度过大；若截断钢筋的锚固长度不足，还可能导致斜截面受弯破坏或粘结破坏。例如，图!"#$%所示连续梁中间支座的负弯矩区段内，!号钢筋若在其不需要点处截断时，则正截面&—&’虽然有足够的抵抗弯矩，但若出现斜裂缝&(’，因斜截面&(’的弯矩设计值)&(*)(，大于正截面&—&’的弯矩设计值)&，则斜截面&(’的抗弯承载力就可能不足。这时，只有当斜裂缝范围内箍筋承担的拉力对斜裂缝末端的受压区合力作用点取矩，能够补偿所截断的!号钢筋的抗弯作用时，才能保证斜截面的受弯承载力。因此，为了保证斜截面的受弯承载力，当正截面受弯承载力已不需要某一根钢筋时，应将该钢筋伸过其理论截断点一定的长度（称为延伸长度）"后才能将其截断。如图!"#$%中所示的钢筋!，自理论截断点伸过—延伸长度"后再截断，就可以保证在出现斜裂缝&(’时，!号钢筋仍能起抗弯作用。而在出现斜裂缝+(’时，!号钢筋虽已不再起抗弯作用，但却已有足够的箍筋穿越斜裂缝+(’，对斜裂缝末端(’点取矩时，己能补偿!号钢筋的抗弯作用。图!"#$%纵向受拉钢筋截断时的延伸长度(#(’—钢筋!强度充分利用截面；&#&’—按计算不需要钢筋!的截面延伸长度"的大小与所截断钢筋的直径,及其抗拉强度、混凝土的抗拉强度、箍筋间距等诸多因素有关。设计中为简便起见，根据试验研究和工程经验，规范作出如下规定（图!"#$%）：!-纵向受拉钢筋截断时，从该钢筋强度充分利用截面开始延伸的长度"，根据剪力设计值.的大小，应满足下列要求： ·41&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$当!!!"!!#时，"!"#$$%%&&}当!’!"(!#时，"!"#$$%式中)为纵向受拉钢筋的最小锚固长度，详见表"+,-。*$#纵向受拉钢筋的截断点应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外，延伸长度!.$&（//为所截断钢筋的直径）。纵筋延伸长度应取上述"、$中的大值为所求。上述规定"中的第一项要求相当于有斜裂缝情况下，取斜裂缝水平投影长度为0，故!应不小于"#$)&*%0&；第二项要求是考虑不出现斜裂缝的情况下，!只需"#$)*即可；规定$是考虑到实际弯矩图与设计弯矩图的差别，以及出现斜裂缝后钢筋应力的平移等因素，故规定纵筋截断点在任何情况下伸过理论截断点的距离均不应小于$&/。此外，为了缓解钢筋截断处造成的应力集中的矛盾，要求一次截断的钢筋根数不应多于两根。对于纵向受压钢筋，如欲在跨中截断时，其理论截断点以外的延伸长度不应小于"1/。五、抵抗弯矩国举例例试绘制例简支梁配有弯起钢筋时的抵抗弯矩图。解先按比例画出梁配筋的纵剖面图和设计弯矩图（2图），再在2图上作2图（图"+,$4）。按斜截面抗剪计算需要配置一排弯起钢筋，故由跨中3已配纵筋中弯起""#$&；弯终点习惯上设在距支座边1&55处，故弯起点离开支座边的距离为4+&55。绘2图时，先确定2图的纵坐标。由于跨中截面的配筋是按2。计335*6算出来的，故2图上的纵坐标778就等于2。又由于纵筋直径相等，故按纵35*6筋根数等分778，即可得出每根钢筋的239，然后连以水平线表示每根钢筋的239。在:;段，共有-"#$&，故23图为水平线作投影线分别交23图于<、?和/、@点并 第二篇桩基工程施工工艺设计·%3!·%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%图!"#$%*+连以斜线。由于弯起点&、’离开充分利用点()均大于，且,、-点均位于!号$钢筋的不需要点.、*以外，满足弯起钢筋弯起时的构造要求，故斜线&,和’-即为!号钢筋弯起时的/图。若绘/图时，弯起点以及弯起钢筋与梁纵轴00线的交点不满足要求时，则应调整弯起点的位置使之满足要求。"号钢筋伸入支座，故/图为水平线1,及-2。0例试绘制外伸梁的抵抗弯矩图。解先绘出梁配筋的纵剖面图和设计弯矩图（图!"#$3）。由于跨中已配有4!"!5，故可考虑弯起一根参加抵抗负弯矩。而要考虑弯起钢筋参加支*+座截面的抗弯，其上弯点应满足6的要求。根据斜截面抗剪计算，该弯起!#$钢筋还要参与斜截面的抗剪，因此，上弯点离开支座边的距离6还应满足6$6718的要求。综合考虑上述两个因素，初定上弯点到支座边的距离为6!9!3+77:67189$++77。在绘制/0图时，若弯起点的位置不合适，可再作适当调整。跨中;<段的/图作法与例类似。对于支座负弯矩区段，弯起点也应满0*+足6的要求；当与斜截面抗剪要求的6$6。相矛盾时，可另加仅作为抗!#718$剪的鸭筋。根据弯矩图形的变化，在各钢筋的理论截断点处延伸一段长度# ·*%$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%例%#$%&’图后，分批截断，!的取值规定见前述。最后在确定截断点处的钢筋长度时，为方便施工，一般都是取成%())的倍数。 第二篇桩基工程施工工艺设计·7&5·####################################################第五节配筋构造设计一、纵筋的构造要求（一）纵向受力钢筋在支座中的锚固!"简支板的下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度#$%不应小于&’。当采用焊接网配筋时，其末端至少应有一根横向钢筋配置在支座边缘内。如不符合上述要求时，应在钢筋末端制成弯钩（!级钢筋）或加焊附加横向锚固钢(*筋。当()时，配置在支座边缘内的横向锚固钢筋不应少于+根，其直径不"’应小于纵向受力钢筋直径的一半。+"简支梁的下部纵向受力钢筋伸入支座内的锚固长度#$%应符合下列要求：(*当(!时，#$%"&’"’(*当()时，螺纹钢筋#$%"!,’"’月牙纹钢筋#$%"!+’光面钢筋#$%"!&’如纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不符合上述规定时，可在梁端将钢筋上弯或采用贴焊钢筋、撤头、焊锚板、将钢筋端部焊接在支座的预埋件上等专门措施，详见规范-./0&,&12!334。5"连续梁中间支座或框架梁中间节点处的上部纵向受力钢筋应贯穿支座或节点。下部纵向受力钢筋应伸入支座或节点，当计算中不利用其强度时，其伸入长度应符合上述中“+”的规定：当计算中充分利用其强度时，受拉钢筋的伸入长度不应小于钢筋的锚固长度#（$见表!625），受压钢筋的伸入长度不应 ·-+-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""小于!"#$。%表&’()纵向受拉钢筋的最小锚固长度$%项混凝土强度等级钢筋类型次*&+*,!*,+*)!、*)+!*-!&!级钢筋-!.)!.,+.,!.,!."级钢筋+!.-!.)+.)!.,+.,月牙纹#级钢筋(-+.-!.)+.)!.)冷轧带肋钢筋(-!.)+.)!.,+.注：&"表中.为钢筋直径；,"月牙纹钢筋直径大于,+//时，$%应按表中数值增加+.；)"当混凝土在凝固过程中易受扰动（如滑模施工）时，$%宜适当加长；-"构件顶层水平钢筋（其下浇筑的新混凝土厚度大于&/时）的$%宜按表中数值乘以$",；+"钢筋间距大于&’!//，保护层厚度大于’!//时，$%可按表中数值乘以!"’；0"纵向受拉的!、"、#级钢筋的$%不应小于,+!//或,!.；纵向受拉的冷轧带肋钢筋的锚固长度不应小于,!!//；#"表中项次&光面钢筋的$%值不包括端部弯钩长度。框架中间层、顶层端节点处纵向受力钢筋的锚固要求详见规范1234+!+#—&550。（二）纵向受力钢筋的接头梁中钢筋长度不够需要接头时，宜采用焊接或机械连接接头。采用焊接接头时，在接头左右)+.且不小于+!!//的区段内，接头的受拉钢筋截面面积与受拉钢筋总截面面积的比值不宜超过&3,。装配式构件连接处及临时焊缝处的焊接接头钢筋可不受此比值限制。钢筋采用绑扎搭接接头时，其搭接长度$应符合下列规定：&受拉钢筋$&!&",$%6，且不应小于)!!//；受压钢筋$$!!"’+$%6，且不应小于,!!//。采用绑扎接头时，从任一接头中心至&")倍搭接长度范围内，受拉钢筋的接头面积的比值不宜超过&3-；当接头面积的比值为&3)或&3,时，钢筋搭接长度应分别乘以&"&及&",。受压钢筋的接头比值不宜超过&3,。（三）架立钢筋的设置要求为了使纵向受力钢筋与箍筋能够绑扎成骨架，在箍筋四角必须沿梁全长 第二篇桩基工程施工工艺设计·"00·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""配置纵向钢筋。没有纵向受力钢筋的区段，应设置架立钢筋。当梁的跨度!!"#时，架立钢筋的直径$不宜小于%##；当梁的跨度&’"#(%#时，$不宜小于)##；当!*%#时，$不宜小于+,##。（四）腰筋及拉筋的设置要求当梁的截面高度-*.,,##时，规范要求在梁的两侧沿截面高度每隔/,,##(",,##，应设置一根直径不小于+,##的纵向构造钢筋，习惯上称为“腰筋”。试验研究和工程实践表明，腰筋的设置，对于限制梁腹因温度收缩变形引起的竖向裂缝的开展宽度以及抵抗可能的扭矩作用，是非常重要的，实际配筋时应给予足够的重视。试验证明，腰筋间距以不超过其+0倍直径，对控制裂缝开展最为有效。两侧腰筋之间应设拉筋连系起来，拉筋也称为连系筋。拉筋的直径可取与箍筋直径相同，间距常取为箍筋间距的倍数，一般在0,,(.,,##之间。二、弯起钢筋的构造要求弯起钢筋的数量和弯起位置应满足抵抗弯矩图的要求。当按斜截面受剪计算需配弯起钢筋时，弯起钢筋的排数和根数由斜截面受剪承载力确定。第一排弯起钢筋的弯终点到支座边的距离以及前一排（从支座算起）的弯起点到23后一排的弯终点之间的距离不应大于表+)1+中2!栏的箍筋最大间距的!$规定。梁跨中纵向受拉钢筋最名弯起45/，至少应有+6/且不少于4根纵筋沿梁底伸入支座。位于梁底层两侧的钢筋不应弯起。当梁宽较大（例如7*/0,##）时，为了使弯起钢筋在梁截面的整个宽度范围内受力均匀，在一个截面内宜同时弯起两根。弯起钢筋的弯起角度一般为"08，当梁高-!.,,##时，也可取为%,8。为了防止弯起钢筋因锚固不足而发生滑动，导致斜裂缝开展过大而使弯起钢筋的强度不能充分发挥，弯起钢筋的弯终点以外应留有足够长的直线段锚固长度。规范规定，弯起钢筋直线段的锚固长度，在受拉区不应小于4,$，在受压区不应小于+,$。对光面钢筋尚应设置弯钩（图+)14%）。 ·3,%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%弯起钢筋端部构造（&）受拉区（；’）受压区三、箍筋的构造要求（一）箍筋的形式与肢数箍筋的形式有封闭式和开口式两种（!"#$(）。一般都是采用封闭式箍筋。现浇)形梁不承受扭矩和动荷载时，在跨中也可采用开口式箍筋。当梁中配有计算的受压钢筋时，为了防止纵筋压屈，箍筋必须采用封闭式。图!"#$(箍筋的形式和肢数箍筋的肢数有单肢、双肢、四肢等，如图!"#$(所示。箍筋肢数的选取，取决于斜截面受剪承载力计算的需要和梁宽以及一排内纵向钢筋的根数。当梁宽’*+,-..时，常用双肢箍；当梁宽’/+,-..时，或纵向受拉钢筋在一排中多于,根（或一排中纵向受压钢筋多于+根）时，应采用四肢箍或六肢箍。（二）箍筋的直径与间距箍筋的最小直径和最大间距除按计算确定外，还应满足表!"#!的构造01要求。当0/时，还应满足最小配箍率的要求。!2当配有计算需要的受压钢筋时，箍筋间距在绑扎骨架中不应大于!,2，在 第二篇桩基工程施工工艺设计·$&*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!焊接骨架中不应大于!"（##为受压钢筋的最小直径），同时在任何情况下均不应大于$""%%；当一排内纵向受压钢筋多于&根且直径大于’(%%时，箍筋间距不应大于’"#。在纵筋绑扎接头的搭接长度范围内，当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于&#，且不大于’""%%；当钢筋受压时，箍筋间距不应大于’"#，且不大于!""%%。这里#为搭接钢筋中的最小直径。四、钢筋混凝土构件施工图（一）模板图模板图主要用来标注构件的外形尺寸及预埋件的位置及编号，供制作模板之用，同时还可用来计算混凝土方量。模板图一般比较简单，因而比例尺不必太大，但尺寸应标注齐全。简单的构件，也可将模板图与配筋图合并在一起。（二）配筋图配筋图用来表明钢筋的布置情况及在模板中的位置，包括构件配筋纵向剖面图和横剖面图，主要为绑扎钢筋骨架用。为了避免混乱，对于规格、长度或形状不同的钢筋均应编以不同的编号，并在纵向剖面图和横剖面图中用小圆圈示出，钢筋编号则写在小圆圈内，在横剖面图的编号引线旁注明钢筋的根数与直径（箍筋则注明钢筋直径与间距）。详情请参阅图’()!(所示的例的配筋图。图’()!(例配筋图 ·,%*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################（三）钢筋表钢筋表列出构件中所有钢筋的品种、规格、形状、长度及根数，主要为钢筋下料和加工成型用，同时可用来计算钢筋用量。下面对钢筋的细部尺寸作一说明。（!）直钢筋：按实际长度计算。!级钢筋两端需做弯钩，一个弯钩的长度为"#$%&。本例"号钢筋为#级钢筋，考虑锚固需要，两端另加直钩。（$）弯起钢筋：弯起钢筋的高度以钢筋外皮至外皮的距离作为控制尺寸，即梁截面高度减去上下混凝土保护层厚度，然后按弯起角度算出斜长。（’）箍筋：宽度和高度均按箍筋内皮至内皮的距离计算，故箍筋的宽度和高度分别为构件截面的宽度(和高度)减去$倍保护层厚度。箍筋弯钩增加的长度与主筋直径有关。根据箍筋与主筋直径的不同，箍筋两个弯钩增加的长度见表!*+,。作为示例，这里列出例的钢筋表，见表!*+%。表!*+,箍筋两个弯钩增加的长度（--）箍筋直径（--）主筋直径（--）"*!.!$!./$%!..!$.!,.!*.$*/’$!$.!,.!".$!.表!*+%例的钢筋表直径长度总长重量编号形状根数（--）（--）（-）（01）"!%.’2’.!%.!"$.,$’.$*#,"$.#*"$$"."’.$%!."’.$".!"$.,$2.!,#$2!.#%*%!"!$,.*.$*#!"3#$%&!%.,%.!""!’..$.$"#..%#33注：表中"号钢筋考虑在支座处的锚固要求，两端各加!%.--直钩。应该指出的是，钢筋表内的钢筋长度还不是钢筋加工时的下料长度。由于钢筋弯折及弯钩时会伸长一些，因此，下料长度为计算长度扣除钢筋伸长 第二篇桩基工程施工工艺设计·4+%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!值。伸长值与弯折角度的大小有关，可参阅有关施工手册。例均布荷载作用下的外伸梁如图!"#$%所示，!&’!(&，"’!(&，!)’!($。简支段荷载设计值*!’+,-./0，外伸段荷载设计值*$’!!+-.10，2$+级混凝土，纵向受力钢筋采用#级钢筋，箍筋采用$级钢筋，试设计此梁并进行钢筋布置。图!"#$%解!(计算梁的剪力和弯矩设计值支座反力3支座 ·.+,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""#""#!"!#"""$##$#!%&’%’(%""&%")*+!"’"),*%&##$$##%’-支座""#!’!#"$"$##$#$##$###$"""#!%&’%’$%""&%")*+$""&%")*+##%’!..")*#%&支座中心线处剪力设计值：("!"’"),*%&(’左!"’"),*(&’%’!(##’)/#%&(’右!(##’)/#$..")*#!#"0)/%&支座边剪力设计值：("边!"’"),*(&’%,)"*&!"+,)&.%&(’左边!(##’)/#$&’%,)"*&!(#"’)0*%&(’右边!#"0)/(""&%,)"*&!"/#)+0%&弯矩设计值：31跨中最大弯矩截面至支座1的距离2"!"!"’"),*5&’!06，故跨中最大弯4矩设计值为"#"#)*+,!#",!%&’%0!#&+)&%&·*##支座-弯矩设计值"#"#)’!(##$#!(%""&%")*+!("/*)/0%&·*###)正截面受弯承载力计算设7,!+",66，计算结果见表"*(+。 第二篇桩基工程施工工艺设计·:$!·$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$表!"#$纵向受拉钢筋计算表计算截面跨中截面%支座截面&’（()·*）+,$-,!."-./!0*（()·*）/12-"+/"-2+!0’345+1-+$:21-+1,/678911-/!:1-+/+"5!#!!#+3467891"（**+）!./!!:+";456<实配钢筋:"#+（,弯+）+"#!（"直）=+"#+（,弯）实配钢筋面积（**+）!.$:!:.! ·10,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第十九章桩基工程钢筋混凝土受压构件承载力计算水工钢筋混凝土结构中，除了板、梁等受弯构件外，另一种主要的构件就是受压构件。受压构件可分为两种：轴向力通过构件截面重心的受压构件称为轴心受压构件；轴向力不通过构件截面重心，而与截面重心有一偏心距!的称为偏"心受压构件。若构件截面上同时作用有通过截面重心的轴向力#及弯矩$的压弯构件，因为此时的轴向力#及弯矩$也可以换算成具有偏心距!"%$&#的偏心轴向力#，所以也是偏心受压构件。水电站厂房中支承吊车梁的柱子是一个典型的偏心受压构件（图’()’）。它承受屋架传来的垂直力*’及水平力+’、吊车轮压*,、吊车横向制动力-+、风荷载.、自重/等外力，使截面同时受到通过截面重心的轴向力和弯矩的作用。渡槽的支承刚架、闸墩、桥墩、箱形涵洞以及拱式渡槽的支承拱圈等，在某些荷载组合下也都是偏心受压构件。严格地说，实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。因为实际的荷载合力对构件截面重心来说总是或多或少存在着偏心，例如混凝土浇筑的不均匀，构件尺寸的施工误差，钢筋的偏位，装配式构件安装定位的不准确，都会导致轴向力产生偏心。因此，不少国家的设计规范中规定了一个最小偏心距值，从而所有受压构件均按偏心受压构件设计。在我国，规范目前仍把这两种构件分别计算，并认为象等跨柱网的内柱、桁架的压杆、码头中的桩等结构，当偏心很小在设计中可略去不计时，就可当作轴心受压构件计算。 第二篇桩基工程施工工艺设计·-,+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!水电站厂房柱（$）吊车梁（；%）柱第一节受压构件的构造条件一、截面形式和尺寸为了模板制作方便，受压构件一般均采用方形或矩形截面。偏心受压构件采用矩形截面时，截面长边布置在弯矩作用方向，长边与短边的比值一般为!&’()&’。为了减轻自重，预制装配式受压构件也可把截面做成工形。某些水电站厂房的框架立柱及拱结构中也有采用*形截面的。灌注桩、预制桩、预制电杆等受压构件则常采用圆形和环形截面。受压构件的截面尺寸不宜太小，因为构件越细长，纵向弯曲的影响越大，承载力降低越多，不能充分利用材料强度。水工建筑中现浇的立柱其边长不 ·,*,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!宜小于!""##，否则施工缺陷所引起的影响就较为严重。在水平位置浇筑的装配式柱则可不受此限制。顶部承受竖向荷载的承重墙，其厚度不应小于无支承高度的$%&’；也不宜小于$’"##。为施工方便，截面尺寸一般采用整数。柱边长在(""##以下时以’"##为模数，(""##以上者以$""##为模数。二、混凝土受压构件的承载力主要控制于混凝土受压。因此，与受弯构件不同，混凝土的强度等级对受压构件的承载力影响很大，取用较高强度等级的混凝土是经济合理的。通常排架立柱、拱圈等受压构件可采用强度等级为)&"、)&’或更高强度等级的混凝土，目的是充分利用混凝土的优良抗压性能以减少构件截面尺寸。当截面尺寸不是由承载力条件确定时（例如闸墩、桥墩），也可采用)$’的混凝土。三、纵向钢筋受压构件内配置的钢筋一般可用!级、"级钢筋。对受压钢筋来说，不宜采用高强度钢筋，因为它的抗压强度受到混凝土极限压应变的限制，不能充分发挥其高强度作用（第三章中已说明过，高强度钢筋的抗压强度最多只能发挥&!*"+,""-%##）。受压钢筋也不应采用冷拉钢筋，因为钢筋冷拉后其抗压强度并不提高。柱内纵向受力钢筋的直径不宜小于$&##。过小则钢筋骨架柔性大，施工不便，工程中常用的钢筋直径为$&+!&##。受压构件承受的轴向力很大而弯矩很小时，钢筋大体可沿周边布置，每边不少于&根；承受弯矩大而轴向力小时，钢筋则沿垂直于弯矩作用平面的两个边布置。为了顺利地浇筑混凝土，现浇时纵向钢筋的净距不应小于’"##，水平浇筑（装配式柱）时净距可参照关于梁的规定。同时纵向受力钢筋的最大间距（中距）也不应大于!’"##。偏心受压柱长边大于或等于*""##时，沿长边中间应设置直径为$"+$*##的纵向构造钢筋，其间距不大于’""##。 第二篇桩基工程施工工艺设计·#.(·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""承重墙内竖向钢筋的直径不应小于!""，间距不应小于#$$""。当按计算不需配置竖向受力钢筋时，则在墙体截面两端应各设置不少于%根直径为&%""的竖向构造钢筋。纵向钢筋的混凝土保护层的规定见附录四。受压构件的纵向钢筋，其数量不能过少。纵向钢筋太少，构件破坏时呈脆性，这对抗震很不利。同时钢筋太少，在荷载长期作用下，由于混凝土的徐变，［&］容易引起钢筋的过早屈服。我国设计规范规定，当构件截面尺寸由承载力条件确定时，若采用!级钢筋，则偏心受压构件的受压或受拉钢筋的配筋率不应小于$’%()（柱）或$’%$)（墙）；若采用"、#级、**(($级钢筋，则偏心受压构件的受压或受拉钢筋的配筋率不应小于$’%$)（柱）或$’&()（墙）；对轴心受压构件，其全部纵向钢筋的配筋率不应小于$’#)。截面厚度较大的墩墙，有关最小配筋率的规定见第十二章。纵向钢筋也不宜过多，配筋过多既不经济，施工也不方便。在柱子中全部纵向钢筋的合适配筋率为$’!)+%’$)，荷载特大时，也不宜超过()。四、箍筋柱子中除了平行于轴向力配置纵向钢筋外，还应配置箍筋。箍筋能阻止纵向钢筋受压时的向外弯凸，从而防止混凝土保护层横向胀裂剥落。受压构件的箍筋都应做成封闭式，与纵筋绑扎或焊接成一整体骨架。在墩墙式受压构件（如闸墩）中，则可用水平钢筋代替箍筋，但应设置联系拉筋拉住墩墙两侧的钢筋。柱中箍筋直径不应小于,-#（,为纵向钢筋的最大直径），亦不小于.""；采用**(($级冷轧带肋钢筋作为箍筋时，箍筋直径不应小于,-(，且不小于(""。箍筋间距/应符合下列三个条件（图&01%）；2!&(（,绑扎骨架）或!%$（,焊接骨架），,为纵向钢筋的最小直径）；2!（33为柱截面的短边尺寸）；2!#$$""。 ·-00·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$箍筋间距当柱中纵向钢筋的接头采用绑扎搭接时，则在搭接长度范围内箍筋应加密。当钢筋受压时，箍筋间距%不应大于!&’（’为搭接钢筋中的最小直径），且不大于$&&((。当钢筋受拉时，箍筋间距%不应大于)’，且不大于!&&((。当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过*+时，则箍筋直径不宜小于,((，且应焊成封闭环式，其间距不应大于!&（’’为纵向钢筋的最小直径），且不应大于$&&((。当柱子截面短边不大于-&&((，纵向钢筋多于-根时；或当每边纵向钢筋多于*根时，应设置复合箍筋（除上述基本箍筋外，为了防止中间纵向钢筋的曲凸，还需添置附加箍筋或连系拉筋），如图!"#*所示。原则上希望纵筋每隔一根就置于箍筋的转角处，使该纵向钢筋能在两个方向受到固定。当偏心受压柱截面长边设置纵向构造钢筋时，也要相应地设置复合箍筋或连系拉筋。当柱内纵向钢筋按构造配置，钢筋强度未充分利用时，箍筋的配置要求可适当放宽。不应采用有内折角的箍筋如图!"#-（.），内折角箍筋受力后有拉直的趋势，易使转角处混凝土崩裂。遇到柱截面有内折角时，箍筋可按图!"#-（/）的方式布置。 第二篇桩基工程施工工艺设计·&(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$基本箍筋与附加箍筋!—基本箍筋；%—附加箍筋箍筋除了固定纵向钢筋防止纵向钢筋弯凸外，还有抵抗剪力及增加柱子延性的作用。除了上述普通箍筋外，受压构件中也有采用螺旋形或焊环式箍筋的。图!"#&截面有内折角时箍筋的布置第二节轴心受压构件正截面承载力计算方法一、试验结果轴心受压构件试验时，采用配有纵向钢筋和箍筋的短柱体为试件。在整 ·3-2·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!个加载过程中，可以观察到短柱全截面受压，其压应变是均匀的。由于钢筋与混凝土之间存在粘结力，从加载到破坏，钢筋与混凝土共同变形，两者压应变始终保持一样。在荷载较小的阶段，材料处于弹性状态，所以混凝土和钢筋两种材料应力的比值基本上符合它们的弹性模量之比。随着荷载逐步加大，混凝土的塑性变形开始发展，其变形模量降低。因此，当柱子变形越来越大时，混凝土的应力却增加得越来越慢。而钢筋由于在屈服之前一直处于弹性阶段，因此其应力增加始终与其应变成正比。在此情况下，混凝土和钢筋两者的应力之比不再符合弹性模量之比。如果荷载长期持续作用，混凝土还有徐变发生，此时混凝土与钢筋之间更会引起应力的重分配，使混凝土的应力有所减少，而钢筋的应力增大。当纵向荷载达到柱子破坏荷载的!"#左右时，柱子由于横向变形达到极限而出现纵向裂缝如图$!%（&’），混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋间的纵向钢筋发生屈折向外弯凸，混凝土被压碎，整个柱子也就破坏了如图$!%&（(）。破坏时，混凝土的应力达到混凝土轴心抗压强度)，钢筋应力达到受压*时的屈服强度)+。,图$!%&短柱轴心受压破坏形态图$!%-是混凝土和钢筋混凝土理想轴心受压短柱在短期荷载作用下的荷载与纵向压应变的关系示意图。所谓理想的轴心受压是指轴向力与截面物理中心重合。其中曲线.代表不配筋的素混凝土短柱，并和混凝土棱柱体受压的应力—应变曲线相同。曲线/代表配置普通箍筋的钢筋混凝土短柱（其中/、/表示不同箍筋用量），曲线1则代表配置螺旋箍筋的钢筋混凝土短$0 第二篇桩基工程施工工艺设计·1’%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!柱，其中!、!、!分别表示不同螺距的螺旋箍筋。"#$图"%&’不同箍筋短柱的荷载—应变曲线试验说明，钢筋混凝土短柱的承载力比素混凝土短柱高。它的延性比素混凝土短柱也好得多，表现在最大荷载作用时的变形（应变）值比较大，而且荷载—应变曲线的下降段的坡度也较为平缓。试验还表明，柱子延性的好坏主要取决于箍筋的数量和形式。箍筋数量越多，对柱子的侧向约束程度越大，柱子的延性就越好。特别是螺旋箍筋，对增加延性的效果更为有效。根据上述试验的分析，配置普通箍筋的钢筋混凝土短柱的正截面极限承载力由混凝土及纵向钢筋两部分受压承载力组成，即!"(#$%$)#*&%*’式中+———截面破坏时的极限轴向力；,-.———混凝土截面面积；-*/———全部纵向受压钢筋截面面积。上述破坏情况只是对比较粗的短柱而言。当柱子比较细长时，则发现长柱破坏是由于纵向弯曲丧失稳定所造成的。由试验得知，长柱在轴向力作用下，不仅发生压缩变形，同时还发生纵向弯曲，产生横向挠度。在荷载不大时，长柱截面也是全部受压的。但由于发生弯曲，内凹一侧的压应力就比外凸一侧来得大。在破坏前，横向挠度增加得很快，使长柱的破坏来得比较突然。破坏时，凹侧混凝土被压碎，纵向钢筋被压弯而向外弯凸，凸侧则由受压突然变为受拉，出现水平的受拉裂缝（图"%&0）。 ·.$+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################图!"#$长柱轴心受压破坏形态这一现象的发生是由于钢筋混凝土柱不可能为理想的轴心受压构件，而轴向力多少存在一个初始偏心，这一偏心所产生的附加弯矩对于短柱来说，影响不大，可以忽略不计。但对长柱来说，会使构件产生横向挠度，横向挠度又加大了初始偏心，这样互为影响，使得柱子在弯矩及轴力共同作用下发生破坏。很细长的长柱还有可能发生失稳破坏，失稳时的承载力也就是临界压力。将截面尺寸、混凝土强度等级及配筋相同的长柱和短柱相比较，就可发现长柱的破坏荷载小于短柱，并且柱子越细长则小得越多。因此，在设计中必须考虑由于纵向弯曲对柱子承载力降低的影响。常用稳定系数来表示长柱承!载力较短柱降低的程度。是长柱承载力（临界压力）与短柱承载力的比值，!即!%&’长(&’短，显然!是一个小于!的数值。试验表明，影响值的主要因素为柱的长细比)(*（*为矩形截面柱短边!尺寸，)。为柱子的计算长度），混凝土强度等级和配筋率对净值影响很小，可予以忽略。根据中国建筑科学研究院的试验资料并参照国外有关资料，"值与)+(*的关系见表!"#!，当)+(*,-时，!!!，可不考虑纵向弯曲问题，也就是)+(*,-的可称为短柱。而当)+(*"-时，!值随)+(*的增大而减小。 第二篇桩基工程施工工艺设计·*/!·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#!钢筋混凝土轴心还压构件的稳定系数!$%&’!(!%!)!*!+!()%)))*)+)($%&,!)(-.*)*(..+)+"/+(-"%"/!!0%%0"(%0".%0")%0(/%0(!%0/.%0/%%0+.%0+%%0.+""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""$%&’-%-)-*-+-(*%*)***+*(.%$%&,!%*!!!!!(!).!-)!-"!*+!.-!+%!+/!/*!%0.)%0*(%0**%0*%%0-+%0-)%0)"%0)+%0)-%0)!%0!"注"$%———构件计算长度、按表计算；#’———矩形截面的短边尺寸；,———截面最小回转半径。二、普通箍筋柱的计算（一）基本公式根据以上受力性能分析，普通箍筋柱的正截面受压承载力，可按下列公式计算（图!"#(）。!!!!!#1"（$%&2$3’&3(）!"!"式中4———轴向力设计值（包括$和值在内）；%!5———构件截面面积（当配筋率%6-7时，需扣去纵向钢筋截面面积，%31538&59）；538———全部纵向钢筋的截面面积；:9———混凝土的轴心抗压强度设计值，由附录二表!查得；:3;———纵向钢筋的抗压强度设计值，由附录二表-查得；$<———钢筋混凝土结构的结构系数，见附录一表)；———钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数，见表!"#!。!受压构件的计算长度$%与其两端的约束情况有关，可自表!"#)查得。实际工程中，两端的约束情况常不是理想的完全固定或完全铰接，因此对具体［)］情况应进行具体分析。规范针对单层厂房及多层房屋柱的计算长度均作了具体规定。 ·,*%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$轴心受压柱正截面受压承载力计算图表!"#%受压构的计算长度&’杆件两端约束情况&’两端固定’()&一端固定，一端为不移动的铰’(*&直杆两端为不移动的铰&一端固定，一端自由%&三铰拱’()$+拱两铰拱’(),+无铰拱’(-.+注&为构件支点间长度；+为拱轴线长度。必须指出，采用过分细长的柱子是不合理的，因为柱子越细长，受压后越容易发生纵向弯曲而导致失稳，构件承载力降低越多，材料强度不能充分利用。因此，对一般建筑物中的柱，常限制长细比&’/01-’及&’/21%)（0为矩形截面的短边尺寸，2为长边尺寸）。（二）截面设计柱的截面尺寸可根据构造要求或参照同类结构确定。然后根据&’/0（或&0/3）由表!"#!查出!值，再接式计算所需钢筋截面面积!#$#"%&!!4"5"%4’求得钢筋截面面积647后，验算配筋率"45647/6是否适中（柱子的合适配筋率在’($89%(’8之间）。如果过大或过小，说明截面尺寸选择不当，可另"4 第二篇桩基工程施工工艺设计·:,/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!行选定，重新进行计算。（三）承载力复核轴心受压柱的承载力复核，是已知截面尺寸、钢筋截面面积和材料强度后，验算截面承受某一轴向力时是否安全，即计算截面能承担多大的轴向力。可根据!"#$查表得!值，然后按式计算所能承受的轴向力%。【例】某现浇的轴心受压柱，柱底固定，顶部为不移动铰接，柱高&’""((，永久荷载标准值产生的轴向力%)*+,’-%（包括自重），可变荷载标准值产生的轴向力%.*/"+0’-%，该柱安全级别为巩级，采用1+"混凝土及"级钢筋，试设计截面及配筋。解：根据附录一表/可知，永久荷载分项系数#为20"’；可变荷载分项系数)#.为20+"。"级安全级别，#"*20"；持久设计状况，$*20"。则该柱承受的轴向力设计值为!*!""（!"!"3!#!#）*20"420"4（20"’4+,’320+4/"+0’）*&’20,’$!++1+"混凝土56*2"%#((，"级钢筋578*/2"%#((；设柱截面形状为正方形，边长$*/""((；由表’9+，!"*"0,!*"0,4&’""*:’’"((。%"#&*:’’"#/""*2’02,;<需考虑纵向弯曲的影响，由表2=>2查得。钢筋混凝土结构的结构系!*"0<=数!?*20+"按式计算@7A!)!>#*+’20+"4&’20,’42""">"0<=42"4/""4/""’7(**B"#*7,"0<=4/2"说明截面尺寸选得过大，需重新选择$*+’"((。+!"#$*:’’"#+’"*2<0+，查得!*"0<。56*<%#((（见附录二表2的注）。!)!>#*+’20+"4&’20,’42""">"0<4<4+’"4+’"’7(**#*7*"0<4/2"+*2’:"0,-- ·%(%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!"#$%&’(!!"!")$&*)$&")’%(+可以)选用%!,))钢筋（-."#$)#//），排列于柱子四角。箍筋选用!01)$&。若柱的截面做成八角形或圆形，并配置纵向钢筋和横向螺旋筋，则称为螺旋箍筋柱。螺旋箍筋柱虽然能增加柱的纵向承载力，但由于施工复杂、用钢量多，故在水工建筑中一般不常采用。这类柱的正截面承载力计算可参照有关［)］规范进行。第三节偏心受压构件正截面承载力计算一、试验结果试验结果表明，偏心受压短柱试件的破坏可归纳为两类情况。（一）第一类破坏情况———受拉破坏（图#232）。当轴向力的偏心距较大时，截面部分受拉、部分受压。如果受拉区配置的受拉钢筋数量适当（即不是超筋情况时），则试件在受力后，受拉区先出现横向裂缝。随着荷载增加，裂缝不断开展延伸，受拉钢筋应力首先达到受拉屈服强度4。此时受拉应变的发展大于受压应变，中和轴向受压边缘移动，使混凝土5受压区很快缩小，压区应变很快增加，最后混凝土压应变达到极限压应变而被压碎、构件也就破坏了。破坏时混凝土压碎区外轮廓线大体呈三角形，压碎区段较短。受压钢筋应力一般也达到其受压强度。因为这种破坏发生于轴向力偏心距较大的场合，因此，也称为“大偏心受压破坏”。它的破坏特征是受拉钢筋应力先达到屈服强度，然后压区混凝土被压碎，与配筋量适中的双筋受弯构件的破坏相类似。（二）第二类破坏情况———受压破坏（图23#&）这类破坏可包括下列三种情况： 第二篇桩基工程施工工艺设计·*)(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#"偏心受压短柱受拉破坏图!"#!$偏心受压短柱受压破坏偏心受压短柱受压破坏（!）当偏心距很小时如图!"#!（$%），截面全部受压。一般是靠近轴向力一侧的压应力较大一些，当荷载增大后，这一侧的混凝土先被压碎（发生纵向裂缝），受压钢筋应力也达到受压强度。而另一侧的混凝土应力和钢筋应力在构件破坏时均未能达到受压强度。（&）当偏心距稍大时如图!"#!$（’），截面也会出现小部分受拉区。但由于受拉钢筋很靠近中和轴，应力很小。受压应变的发展大于受拉应变的发展，破坏先发生在受压一侧。破坏时受压一侧混凝土的应变达到极限压应变，并发生纵向裂缝，压碎区段较长。破坏无明显预兆，混凝土强度等级越高，破坏越带突然性。破坏时在受拉区一侧可能出现一些裂缝，也可能没有裂缝，受拉 ·+*)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!钢筋应力达不到屈服强度。（!）当偏心距较大时如图"#$"（%&），原来应发生第一类大偏心受压破坏，但如果受拉钢筋配置特别多（超筋情况），那末受拉一侧的钢筋应变仍很小，破坏仍由受压区混凝土被压碎开始。破坏时受拉钢筋应力达不到屈服强度。这种破坏性质与超筋梁类似，在设计中应予避免。上述三种情况，破坏时的应力状态虽有所不同，但破坏特征都是靠近轴向力一侧的受压混凝土应变先达到极限应变而被压坏，所以称为“受压破坏”。前二种破坏发生于轴向力偏心距较小的场合，因此也称为“小偏心受压破坏”。在个别情况，由于轴向力的偏心距极小（图"#$""），伺时距轴向力较远一侧的钢筋’配置过少时，破坏也可能在距轴向力较远一侧发生。这是因为(当偏心距极小时，如混凝土质地不均匀或考虑钢筋截面面积后，截面的实际重心（物理中心）可能偏到轴向力的另一侧。此时，离轴向力较远的一边压应力就较大，靠近轴向力一边的应力反而较小。破坏也就可能从离轴向力较远的一边开始。图"#$""个别情况的受压破坏试验还说明，偏心受压构件的箍筋用量越多时，其延性也越好，但箍筋阻止混凝土横向扩张的作用不如在轴心受压中那样有效。二、矩形截面偏心受压构件的计算（一）基本假定与钢筋混凝土受弯构件相类似，钢筋混凝土偏心受压构件的正截面承载力计算采用下列基本假定： 第二篇桩基工程施工工艺设计·:99·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）平截面假定（即构件的正截面在构件受力变形后仍保持平面）；（"）不考虑截面受拉区混凝土参加工作；（#）混凝土非均匀受压区的压应力图形可简化为等效的矩形应力图形，其高度等于按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数$%&，矩形应力图形的应力值取为’。(（二）构件承载力计算的基本公式计算简图如图!)*!"所示。根据计算面图和截面内力的平衡条件，并满足承载能力极限状态的计算要求，可得矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算的两个基本公式：!!!!!#+（$%&’,$-()-**"*)*）!"!"!!’!+!!#++[$%&（’,$*）,$-()-（*,$*--）]!"!"",+++$,*#*上三式.———轴向力设计值（包括!和值在内）；$"!/———钢筋混凝土结构的结构系数，见附录一表"；0———混凝土受压区计算高度，当123时，在计算中应取0+3；#4———受拉边或受压较小边钢筋的应力；5———轴向力作用点至钢筋64的距离；5$———轴向力对截面重心的偏心距，5$+78.。在偏心受压构件承载力计算时，必须确定受拉钢筋或受压应力较小边的钢筋应力#值。根据前述的平截面假定，先确定受拉钢筋或受压应力较小边4的钢筋应变$，然后再按钢筋的应力应变关系，求得#值，由图!)*!#可知：44$%’$+$%,$*,$æ!öç’*!÷所以$*+$%$ç÷è,$ø ·/.*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$矩形载面偏心受压图!"#!%偏心受压构件应力应分布图æ!öç$#!÷!!&"!"!&"#ç’÷"!è%’ø根据基本假定，取(&’)*(’，构件破坏时取!+&’)’’%%，相对受压区计算高度"&(,-’，则得 第二篇桩基工程施工工艺设计·)6(·"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#%!!!"#""$$(&’)"!"图’(&’)!*+"关系曲线由式可见，!与呈双曲线关系，如将此关系代入基本公式计算正截面承载力*"时，必须求解的三次方程式，使计算十分麻烦。但这个双曲线和下式表示的#直线很接近（图’(&’)）。"#%&"!!!#$"#%&"%式中为受拉钢筋和受压区混凝土同时达到强度设计值时的相对界限受压#,区计算高度。上式是通过二个边界点确定的：点$，当"!",时，!*!-.；点%，当!*!"时，中和轴正好通过/*位置，此时0"!1"!"#%，所以"!021"!"#%0"21"。由$、%两点的坐标关系可得到求!*的式。试验表明，式与试验资料符合良好，因此规范规定!可按简化后的近似*公式计算。若利用上式计算得出的!*大于-.，即"!",时，取!*!-.；若计算出的!*小于&-3.，即"4’#5&",时，取!*!-3.。 ·1%#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""三、相对界限受压区计算高度!!与受弯构件相类似的，利用平截面假定可以推导出计算受拉钢筋和受压区混凝土同时达到强度设计值时的相对界限受压区计算高度的公式如下!!#$%!!""#&’#$##(($%根据以上试验研究，当时为受拉钢筋达到屈服的大偏心受压情况，当!!!!!)!!时为受拉钢筋未达到屈服的小偏心受压情况。四、偏心受压构件纵向弯曲的考虑试验证明，对于长细比较大的偏心受压构件，其承载力比相同截面尺寸和配筋的偏心受压短柱要低。这是因为在偏心轴向力*作用下，细长的构件会产生附加挠度+，以致轴向力*对长柱跨长中间截面重心的实际偏心距不再是初始偏心距,#，而增大为,#’（+图&-./），使得原来是大偏心受压的，破坏时偏心距更大；原来是小偏心受压的，破坏时可能转化为大偏心受压。偏心距的增大，使得作用在构件截面上的弯矩也随着增大，从而使构件承载力降低。显然，长细比越大，其附加挠度也越大，承载力降低也就越多。因此，在计算钢筋混凝土偏心受压构件时，应考虑长细比对承载力降低的影响，考虑的方法是将初始偏心距,#乘一个大于&的偏心距增大系数"，即"&#’""(&’&)&#""&##下面讨论如何确定值。由材料力学可知横向挠度+为"0’#""#0$0"&’#所以""&’&"&’&(#0)##$此式是假设纵向弯曲变形曲线为正弦曲线而导出的。式中#是计算载面达到 第二篇桩基工程施工工艺设计·46!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$偏心受压长柱的纵向弯曲影响破坏时的曲率（图!"#!%。对于大、小偏心受压界限破坏对，受拉钢筋达到屈服，钢筋应变为!&’(&)*+；受压混凝土边缘极限压应变为!,-，因此由图!"#!%可见"!"."#!’$/将"代入式，可得0!"!"."#(&/)#’!.%($)0//$图!"#!%由纵向弯曲变形曲线推求#取!,-’!10$2/1//33，其中!10$是考虑荷载长期作用下混凝土受压徐变对极$限压应变影响的徐变系数；以$级钢筋为代表，取!&’34/)02!/’/1//!5，取 ·(6!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################!!!"#，取$%"&"$#，代入式，得!"(##)!%"’!#""(##"#考虑到小偏心受压时，钢筋应变达不到)*+,-，以及构件十分长细时，式的"值偏大，故将式再乘以两个修正系数，得!"(##)!%"’!""""!#"(##"##&.$%&""%#’("!%"&"./#&#（"##+"）式中0#———轴向力对截面重心的偏心距；在公式中，当0#1$+2#时，取0#%$+2#；3#———构件的计算长度，按表计算；$———截面高度；$#———截面的有效高度；4———构件的截面面积；#"———考虑截面应变对截面曲率的影响系数，当#"5"时，取#"%"；#!———考虑构件长细比对截面曲率的影响系数；当3#+$"".时，取#!%"。考虑纵向弯曲后，所有偏心受压构件的基本计算公式仍完全适用，仅需将公式中的0改为。但若因纵向弯曲引起的偏心距增长，使得原先为小偏#"0#心受压的构件进入了大偏心受压范围，则应按大偏心受压计算。当偏心受压构件的偏心距很小（如0#"3#+.##）时，如考虑"值后计算得出的偏心受压构件的承载力反而大于按轴心受压计算得出的承载力，则应按轴心受压承载力采用。矩形截面当3#+$"6时，属于短柱范畴，可不考虑纵向弯曲的影响，取"%"；当3#+$52#的长柱，式不再适用，纵向弯曲问题应专门研究。 第二篇桩基工程施工工艺设计·76*·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""五、矩形截面偏心受压构件的截面设计及承载力复核矩形截面偏心受压构件的截面设计，一般总是首先通过对结构受力的分析，并参照同类的建筑物或凭设计经验，先假定构件的截面尺寸和选用材料。截面设计主要是决定钢筋截面积!及!#的用量和布置。当计算出的结果""不合理时，则可对初拟的截面尺寸加以调整，然后再重新进行计算。在截面设计时，首先遇到的问题是如何判别构件属于大偏心受压还是小偏心受压，以便采用不同的方法进行配筋计算。在进行设计之前，由于钢筋截面面积!#及!为未知数，构件截面的混凝土相对受压区高度将无从计算，""!因此无法利用判断截面属于大偏心受压还是小偏心受压。实际设计时常!$根据偏心距的大小来加以决定。根据对设计经验的总结和理论分析，如果截面每边配置了不少于最小配筋率的钢筋，则：（%）若"&’(’)*+’时，可按大偏心受压构件设计。即当"&’(’)*+’时，在正常配筋范围内一般均属于大偏心受压破坏；（,）若"&’!’)*+’时，则可按小偏心受压构件设计。即当"&’-’)*+’时，在正常配筋范围内一般均属于小偏心受压破坏。（一）矩形截面大偏心受压构件截面设计（%）对于大偏心受压构件，受拉区钢筋的应力可以达到受拉屈服强度.，/取#"0./。从基本公式可知，共有!"、!#"及1三个未知数，由两个基本公式可得出无数解答，其中最经济合理的解答应该是能使钢筋用量最少，要达到这个目的，即应充分利用受压区混凝土的抗压作用。因此，与双筋受弯构件一样，补充10!$+’这一条件。1既为已知值，代入式得%,!"0［$"%&’’(’2$#)*#（&(’3+#）］!#式中$"40!（$%3’)5!$）,!#!"3$"%&’’(’所以*#&0$#（)(’3+#） ·787·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%式中!"!!#$&’(。再将)""*%#及求得的+,-值代入式可求得#!$%%&#$#,’!,"’"()!""#’（&）按式计算出的受压钢筋截面面积+,若小于按规范中规定的最小配筋率-配置的钢筋截面面积（+,-"#./0*%#），则按规定的最小配筋率并满足构造要求配置+,。此时+,为已知，所以由两个基本公式正好解出)及+两个未知---数。也可利用双筋受弯构件的截面设计方法进行计算。为了便于计算，引入)"，则式成为"%#1)!（#!$%&#$#,’!,"’#’!"）"(1&)*!［##$"%&#$#,’!,（"&#’+,）］"(式中$-""（1’#23"），由式求得"()*’#,’!,（"&#’+,）#""&#$%&#根据$值，计算-"!"1’"1’&#"若所得的，可保证构件破坏时受拉钢筋的应力先达到4，因而符合大偏"!"*5心受压破坏情况；且)""%##&(,，则保证构件破坏时受压钢筋有足够的变形，其应力能达到4,。此时，由式计算5#!$%&#$#,’!,"’"()!""#’若受压区高度)6&(,，则受压钢筋的应力达不到4,。此时与双筋受弯构件一5样，可取以+,。为矩心的力矩平衡公式计算（设混凝土压应力合力点与受压-钢筋压力作用点重合）11)*,!),*,"#’!（"&#’+,）"("( 第二篇桩基工程施工工艺设计·@?5·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#$%"所以!"!&（’(#$)"）(式中%"———轴向力作用点至钢筋&"’的距离，%"!!%#$)*+"；当上式中%"为负值时（即轴向力,作用在钢筋&与&"之间），则&一’’’般可按最小配筋率并满足构造要求配置。应当指出，在以上（-）、（)）两种情况下算得的受拉钢筋配筋量&如小于’最小配筋率（附录四表.）的要求，均需按最小配筋率配置&。’（二）矩形截面小偏心受压构件截面设计分析研究表明，小偏心受压情况下，离轴向力较远一侧的钢筋可能受拉也可能受压，构件破坏时其应力"一般均达不到屈服强度。’在构件截面设计时，可以利用计算"的公式与构件承载力计算的基本公’式联合求解，此时，共有四个未知数、&、&"、"，因此，设计时需要补充一个#’’’条件才能求解。由于构件破坏时&的应力"一般达不到屈服强度。因此，为节约钢材，’’可按最小配筋率及构造要求配置&’。对小偏心受压柱，&’!$/012(#!#3)42(#（%、&级钢筋）或#3)542(（6级钢筋）。#由以上条件首先确定出&后，剩下、&"及"三个未知数，即可直接利’#’’用式三个方程式进行截面设计。若求得满足，求得&"，计算完毕。##7-38$#2’(若求得#9-38$#2。，计算时，可取"’!$:";及#!-38$#（2当#9(时，取#(#!(）代入式求得&’和&"’值。&’及&"’必须满足最小配筋率的要求。#此外，对小偏心受压构件，当’<,9:=2(#时，由于偏心距很小，而轴向力很大，全截面受压，远离轴向力一侧的钢筋&’如配得太少，该侧混凝土的压应变就有可能先达到极限压应变而破坏（图->$--）。为防止此种情况发生，还应满足对&"’的外力矩小于或等于截面诸力对&"’的抵抗力矩，按此力矩方程可 ·3;:·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################对!用量进行核算")!#$%#$&’()（)#%$）&!"!（)#&#*%$+）)式中，’#($*#$’%，)#%()$*#，此时为偏于安全起见，在计算’#时，取!(+。&（三）矩形截面偏心受压构件承载力复核进行偏心受压构件的承载力复核时，不象截面设计那样按偏心距’的大%小来作为两种偏心受压情况的分界。因为截面尺寸、钢筋截面面积及偏心距’%均已确定的条件下，受压区高度,即已确定。所以应该根据,的大小来判别是大偏心受压还是小偏心受压。此时,，可先按大偏心受压的截面应力计算图形，对-作用点取矩直接求得（图+/$+0）。.图+/$+0矩形截面大偏心受压构件应力计算图形,&’(,（%$)%1）(&*!"%2&#*!#"%#&))式中，’(!’%1&$*，’#(!’%$&1*#。由式可解得&$-2"-$3!.,(&!式中!(%45678；9(67（8’$)%）； 第二篇桩基工程施工工艺设计·876·####################################################!"#（$%&’()$*%&*’(*）注意：当轴向力作用在&和&*之间时用“+”号；当轴向力作用在&和&*’’’’之外时用“#”号。（,）求出的-!!./0时，为大偏心受压。此时，当-"12*时，将-及"’"$%代入式可求得构件的承载力3，4!""#$%&+#*’(*)##’()当-512*时，则由式得#’(（)*0#+*）!"",*六、垂直于弯矩作用平面的承载力复核偏心受压构件还可能由于柱子长细比较大，在与弯矩作用平面相垂直的平面内发生纵向弯曲而破坏。在这个平面内是没有弯矩作用的，因此应按轴心受压构件进行承载力复核，计算时须考虑稳定系数的影响。#通过分析，认为对于小偏心受压构件一般需要验算垂直于弯矩作用平面的轴心受压承载力。 第二篇桩基工程施工工艺设计·).-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十章桩基工程偏心受扭构件承载力计算第一节纯扭构件的开裂扭矩及承载力计算方法一、矩形截面开裂扭矩试验研究表明，构件开裂前，抗扭钢筋的应力很小，抗扭钢筋的用量对开裂扭矩的影响很小。因此，可忽略抗扭钢筋对开裂扭矩的作用，近似取混凝土在开裂时承载力作为开裂扭矩。图!"#$截面上剪应力分布由材料力学可知，矩形截面构件在扭矩%作用下产生自由扭转时，截面将产生剪应力!及相应的主拉应力"。由于衡条件可知，截面上的主拉应力"&’&’(!，其方向与构件轴线呈)*+夹角（如图!"#$所示）。截面最大剪应力发生在截面长边的中点，当主拉应力达到混凝土抗拉强度,&时，构件截面从长边中点开始，沿与构件纵轴呈)*+角的方向开裂。如果构件是素混凝土，裂缝将迅速延伸到该长边的上下边缘，然后沿两个短边大致)*+角的方向延伸，当斜裂缝延伸到另一长边边缘时，在该长边形成受压破损线，最后形成三面受拉、一 ·82"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!面受压的空间扭曲破坏面。对于理想的弹性材料，构件截面上的剪应力分布如图!"#$（%）所示。截面上某一点的应力达到材料的强度极限时，即认为截面破坏（图!"#$（&）），而对于理想的塑性材料，只有当截面上所有点的应力都达到材料的极限强度时，构件才会丧失承载能力而破坏，（如图!"#（$’））所示。实际上，混凝土材料具有弹塑性性质，既非完全弹性又非理想塑性。因而，受扭达到极限状态时，应力分布介于完全弹性和完全塑性的两种状态之间。为实用方便，开裂扭矩可近似采用理想塑性材料的应力分布图形进行计算，然后乘上一个折减系数。按塑性力学理论，极限时截面上的剪应力分布如图!"#$（&）所示。此时可把截面上的剪应力分布近似地划分为四个部分，如图!"#$（’）所示。计算各部分剪应力的合力和相应的力偶，即可求得构件的塑性抗扭开裂扭矩为!&!"#($%（*’#&）($%(%)!&(%(（*)#&）)式中+———矩形截面受扭塑性抵抗矩；,%，-———矩形截面短边尺寸和长边尺寸。考虑到混凝土并非理想弹塑性材料，在整个截面上剪应力达到充分重分布之前，构件就已开裂。试验表明，对素混凝土纯扭构件，折减系数在"./01".20之间变化；对于钢筋混凝土纯扭构件，则在"./)1$.")之间变化；高强混［**］凝土的塑性比低强混凝土要差，相应的系数要小些。为了安全起见，规范［$］34567"70—$22)取混凝土抗拉强度降低系数为".0，故按《规范》，开裂扭矩的计算公式为!"#(".0$%(%二、受扭构件受力特征和破坏形态如上所述，受扭构件中的主拉应力与构件轴线成879角。因此，可以设想最合理的配筋方式是把抗扭钢筋做成与构件纵轴线成879角的螺旋筋，其方向 第二篇桩基工程施工工艺设计·(+’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!与主拉应力平行，与裂缝相垂直。但是这种配筋方式不仅不便于施工，而且当扭矩改变方向后将完全失去效用。在实际工程中，一般都是配置沿构件截面周边对称布置的纵向钢筋和沿构件长度方向布置的封闭箍筋来共同组成的抗扭钢筋骨架，且纵向钢筋和箍筋两者必须同时布置，缺一不可。因为它们均与裂缝相交，均承担扭矩产生的拉力。抗扭纵筋和箍筋恰好与构件中抗弯和抗剪钢筋的配置方式相协调。由于扭矩是由混凝土、箍筋和纵筋承担，试验研究表明，钢筋混凝土受扭构件随着箍筋和纵筋时量不同有如下三种破坏形态。图!"#!给出了几种不［&&］同配筋情况受扭构件的实测$%!曲线。图!"#!矩形截面纯扭构件实测$#!曲线（’）少筋破坏。当抗扭钢筋配置过少时，配筋构件的抗扭承载力与素混凝土构件没有实质性差别，其破坏扭矩基本上与其开裂扭矩相接近，即一旦开裂，构件会突然发生破坏，呈脆性，称为少筋破坏。这种构件的破坏特征类似于受弯构件的少筋梁，构件的受扭承载力受控于混凝土抗压强度和截面尺寸，应避免设计成这种没有预兆的少筋破坏构件。（!）适筋破坏。对于正常配筋条件下的钢筋混凝土构件，在外扭矩作用下，随着扭矩的增大，首先是混凝土开裂，构件表面上陆续出现多条与构件方向呈()*角的螺旋裂缝，并随外扭矩的增大，形成一条主裂缝。随着与主裂缝相交的纵筋和箍筋达到屈服强度，主裂缝不断加宽，直至形成三面开裂、一面 ·7)+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!受压的空间扭曲破坏面，最后混凝土压碎而破坏。破坏过程具有一定延性和明显预兆，称为适筋破坏。这种构件的破坏特征类似于受弯构件的适筋梁。受扭构件尽可能设计成具有适筋破坏特征的构件。（!）超筋破坏。当箍筋和纵筋配筋率都过高时，受扭构件在破坏前的螺旋形裂缝会更多更密，会发生纵筋和箍筋没有达到屈服强度时混凝土先行压坏的现象，呈脆性，称为超筋破坏。这种构件的破坏类似于受弯构件的超筋梁，应避免把受扭构件设计成这种破坏时脆性很大而钢筋不能充分发挥作用的超筋破坏构件。由于抗扭钢筋由箍筋和纵筋两部分组成，这两部分的配筋比例对破坏形态有影响。若箍筋和纵筋配筋比率相差较大，则破坏时仅有配筋率较小的箍筋或纵筋达到屈服强度，而另一种钢筋直至混凝土压碎仍不屈服，这种构件称为部分超筋构件。部分超筋构件破坏时，亦有一定的延性，并非完全脆性，但较适筋构件的延性小。在设计中，部分超筋构件还是允许采用的，但不经济。例如，纵筋较少时，纵筋对抗扭承载力起决定作用，再多配箍筋也不能充分发挥其作用。反之，箍筋用量较少时，箍筋对抗扭承载力起决定作用，再多的纵筋也不能发挥作用。三、抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比为了充分发挥抗扭钢筋的作用，抗扭纵筋和箍筋应有合理的配比。规范"#$%&’&’—())*引入纵筋和箍筋的配筋强度比!来表示两者之间的数量关系。如图+,-!所示，若截面抗扭纵筋的总面积为.，如果达到承载力极限/01状态时，其应力可达到其抗拉强度设计值23，则其抗拉力为4/15./0123。因抗扭纵筋沿截面核心周边上均匀分布，则抗扭纵筋沿截面核芯周长单位长度上的受拉承载力为!"#(")#*+5$%&’$%&’所谓截面核芯是指钢箍内皮以内所围的截面面积。设矩形截面长边为6，短 第二篇桩基工程施工工艺设计·B@$·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$受扭构件配筋形式边为%，混凝土净保护层厚度为&，则箍筋长肢内表面间的距离为’&()*’#!+，短肢内表面间的距离为%&()*%#!&，核芯周长为,&()*!（’&()-%&()），核芯截面面积为.&()*’&()/%&()。若单肢箍筋的面积为0，达到承载力极限状态时，与扭曲破坏面斜交的123箍筋应力可达到其抗拉强度设计值042，则其抗拉力为5123*.12·3042。箍筋沿构件长度均匀分布，间距为6，则箍筋沿构件长度方向单位长度上的受拉承载力为：!"#$&"#$·’(#*%%定义纵筋与箍筋的配筋强度比为!&"#$’()*+,&"-$’(%!*&·’*&’)"#$(#"#$(#*+,%式中.———受扭计算中，沿截面周长对称布置的全部抗扭纵筋截面面积；173.123———受扭计算中，沿截面周边所配置箍筋的单肢截面面积；04，042———纵筋和箍筋抗拉强度设计值；6———箍筋间距；,&()———截面核芯部分周长。试验结果表明，当"89!时，纵筋与箍筋在构件破坏时基本上都能!!!8"达到抗拉强度设计值。规范:;<=9"9>—?@@A规定的取值为"8A!，在!!!?8>实际工程设计中，常取。!*?8! ·626·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!四、受扭构件计算模型及理论计算公式由前所述，无筋素混凝土构件在扭矩作用下，一旦出现斜裂缝就立即破坏。若配置适量的受扭纵筋和箍筋，则不仅能显著地提高其抗扭强度，且具有较好的延性。迄今为止，研究钢筋混凝土受扭计算的理论和模型很多，最主要的有变角度空间桥架模型和斜弯破坏理论。［56］变角度空间析架模型是由!"#$%!&’(和)"*+,-’./%$00于1234年提出，它是1272年8"9$,:;+的6<=空间析架模型的改进和发展。试验和理论分析表明，在裂缝充分开展且钢筋应力接近屈服时，截面核心混凝土退出工作，因此，可以把实心截面的钢筋混凝土受扭构件看做是截面外形尺寸与其相同的箱形截面构件，如图7>?6（$）所示。此时，开裂后的纯扭构件工作如同一空间构架。这个空间行架由以下杆件构成：纵向钢筋和箍筋分别为桥架的弦杆和坚杆，被斜裂缝所分割的受压混凝土条带则是桥架的斜压腹杆。因为混凝土斜压腹杆与构件纵轴线（桁架弦杆）间的夹角!并不一定是6<=，而是在5>=@3>=之间的变值，具体数值由纵筋和箍筋的强度比决定，所以称为变角空间桁架模型。从图7>?（6A）可知，极限状态时，抗扭纵筋在高度+范围内承受的纵向;B’拉力为：%"#$!"#$C*+,’()&’()D:(.式中———沿截面周长每单位长度上纵向钢筋的截面面积。-;B’抗扭箍筋的数量应取与斜裂缝相交的箍筋数量，沿构件纵向可计及的箍筋范围是+;B’;B!(，当箍筋的间距为:时，在此范围内箍筋所承担的竖向拉力为%#-$!"-C*+-,’()’(!#.假定桁架节点为镇接，在节点处，+;B’范围内混凝土斜压杆承担的压力为E，则F:(.、F:G和E构成了一个如图7>?（6;）所示的平面力系，则 第二篇桩基工程施工工艺设计·%;’·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""$%#&!"!#!$%’把公式代入，得(%#&)*+!"!#!!!"!(%’&)*’,!"-图"#$%变角空间桁架模型由上式可知，斜压杆和斜裂缝的倾角!随而变化。当取时，!!%’(，这""!&是古典空间桁架模型。如图"#$%所示，设作用在箱形截面长边和短边上的总压力分别为)和*)+，其沿*边和+边的剪力分力为,*及,+，对构件轴线取矩，得.!/,0!"--/01!"-抗扭箍筋沿构件横向可计及的箍筋范围是+./0./!1，在此范围内箍筋所能承担2345的横向拉力为784+3/4./!1，取节点平衡可得6(%’&ü/1!2139:#!+)*’1!"-!"!#ïïý(%’&ïï/0!2039:#!+)*’0!"-!"!#þ将式代入式，得(%’&)*’(!"-.,!"!"+ ·C12·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$式中!———受扭构件的极限扭矩（包括!和"值在内）；"#$%&’———截面核心部分面积，$%&’()%&’*%&’。上式是按变角度空间桁架机理分析得到的矩形截面纯扭构件的受扭承载力计算公式。斜弯理论是根据扭曲破坏面极限平衡的原理得出极限扭矩!，按斜弯理论也可得到与变角度空间桁架模型得出的相同结果，本节不再详述。五、受扭构件承载力计算公式（一）半经验半理论公式由于钢筋混凝土受扭构件实际受力机理比较复杂，由式得到的计算值与试验结果存在差异。由式可知，极限扭矩并未考虑开裂后混凝土抵抗扭矩的作用。规范+,-!.#./—0112和规范3450#—61在变角度空间桁架的模型或斜弯矩模型所建立的理论公式的基础上，均考虑截面开裂后混凝土能够承担一部分扭矩，同时结合试验资料的统计分析，提出了半经验半理论的公式：($)*%)$!"(!#7!$(!%&’&7"!$(#+,$将上式改写为!"($)*%-)(!7"!#(#+,%&’&$!"$;<=8><以8:为纵坐标，!#;$%&’为横坐标，根据不同抗扭配筋的钢筋混凝土纯扭99!"$;<=8><构件受扭承载力的试验结果，得出如图?#@.所示的8:与!#;$%&’相关99图。规范的计算公式经可靠度校准后取用了试验值的偏下限，系数$、分别%取为：$(#AB.，，由此得到钢筋混凝土矩形截面受扭构件受扭承载力计%(0A?算公式：00($)*%-)!"!"([#AB.%&’&70A?!#(#+,]#.#.$公式中，第一项为开裂后混凝土能承担的扭矩，第二项为抗扭钢筋所承担的扭 第二篇桩基工程施工工艺设计·987·####################################################%&’*+,-(.图!"#$#!!,/01相关图’()(-矩。（二）)的计算(公式中，)为受扭截面的抗扭塑性抵抗矩。矩形截面的)按式计算。(.试验表明，%形、2形或3字形截面纯扭构件的破坏形态与矩形截面纯扭构件相似，其翼缘参与受扭，对截面抗扭有提高作用，但翼缘伸出宽度应满足下列条件：!"4"!56#"；!""!56#"而腹板净高和宽度之比应满足：#$"6!在计算受扭承载力时，对于%形、2形和3字形截面，可将截面分成若干矩形，分别计算其抗扭塑性抵抗矩，然后再求和。截面分块的原则是：首先满足腹板矩形截面的完整性，按截面总高度确定腹板截面，再划分受压翼缘和受拉翼缘，如图!"#6所示。截面总的受扭塑性抵抗矩为： ·321·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!"#"!#"$"!"$式中$、$#、$———分别为腹板、上翼缘、下翼缘各截面的抗扭塑性抵抗%&%’(%’矩，分别按下式计算图)*+,%形和&形截面的矩形划分方法)’ü!"#!,（-(+’）ïï(#)ïï$!$#!（’#$+’）ý)ï)ï($ïï!"$!)（’$+’）þ（三）.形、/形和0形截面的抗扭承载力计算对于.形、/形、0形截面的承载力计算，是按截面承担的总扭矩由各小块矩形截面共同承担的原则计算；即%!%#"%$#"%$各小块矩形截面承担的扭矩值，可按受扭塑性抵抗矩的相对值来计算，即!"!ü腹板%#!!%ï)ï!#ïï"$上翼缘%#$!%ý!"ïï!"$ïï下翼缘%$!!%þ"按上式算得.&、.#’、.’后，即可按矩形截面分别按式计算抗扭钢筋。 第二篇桩基工程施工工艺设计·H))·####################################################（四）计算公式适用条件公式是根据适筋构件和部分超筋构件的试验结果得到的，为了保证受扭构件破坏时有一定的延性，设计中应避免出现完全超筋和少筋破坏。（!）最小配筋率限制。为了防止少筋破坏，规范"#$%&’&(—!))*规定。.+,/0123对纯扭构件，抗扭箍筋的体积配筋率!+,[!+,-45+]不应小于6+,789-’:!&;.+;（#级钢筋）。当截面尺寸满足下列条件时：!!!（’:(#$%$）""抗扭纵筋和箍筋不必经过计算，而只需按构造要求配置，但也应满足上述最小配筋率的要求。（>）截面尺寸的限制条件。为了防止完全超筋破坏，截面尺寸不能太小。对纯扭构件，截面尺寸限制条件为!!!（’:>&#&%$）""式中?————混凝土抗压强度设计值。1由于完全超筋破坏是由混凝土被压碎引起的，故式中采用混凝土抗压强度设计值。当不满足式条件时，则应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。例有一钢筋混凝土矩形截面纯扭构件，截面尺寸4@5->&’77@&’’77，承受设计扭矩%-!A:&BC·7，采用的混凝土等级为D>&（?1-!>:&C$>>>77，?<-!:=C$77），纵筋用#级钢筋（?E-=!’C$77），箍筋用"级钢筋（?E,->>!’C$77），结构系数"F-!:>。试计算其抗扭钢筋。解!:验算截面尺寸是否满足要求>’>（=@&’’G>&’）*=%$-（=(G’）->&’@-!=:>’@!’))**!!*（’:>&#&%$）-@（’:>&@!>:&@!=:’>@!’）""!:> ·+’’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$((!""#$%&’!·"")#!&*#+%&’!·""截面尺寸满足要求。,#验算是否需要按计算配置抗扭钢筋&&(（’#-%&’&）!%（’#-%&#"%&"#’,%&’）!$&#,((!$#*%&’!·"".#!&*#+%&’!·""故应按计算配置抗扭钢筋。"#求抗扭箍筋取配筋强度比。!!&#,截面核芯尺寸()*+!,’’""，,)*+!/+’""，则-)*+!（,()*+0,)*+）!,%（,’’0/+’）!&"’’"",.)*+!()*+%,)*+!,’’%/+’!$’’’’"",设选用箍筋直径为"&’，则1234!-*#+55，代入式得&#,"!.012%31.)*+/!!$#6’#"+%&’&&#,%"&#,%-*#+%,&’%$’’’’!((&#,%&*#+%&’6’#"+%&#"%&"#’,%&’!&&$#*""取7!&,’55。/#求抗扭纵筋.012%31-)*+-*#+%,&’%&"’’,.0&2!!!!&#,%!($&#"""%30"&’%&,’,,可选配(#8&（/1294!$,"55)($&#"55）。+#验算配筋率.0&25)*+-*#+%&"’’401!!!’#(*:.401"67!’#&+:(,0,+’%+’’%&,’.0&2$,"40&!!!’#-"*:)"0&"67(,,+’%+’’%)&,#+!’#’*!’#’*%!’#",":%3"&’ 第二篇桩基工程施工工艺设计·&"%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!满足要求。配筋图如图!"#$所示。图!"#$第二节弯剪扭构件承载力计算在实际工程中，单纯受扭的钢筋混凝土构件很少，大多数是弯矩、剪力和扭矩共同作用。试验表明，处在弯、剪、扭共同作用下的复合受力构件，其受扭承载力与受弯和受剪承载力是相互影响的，即当有弯矩和剪力作用时，构件的受扭承载力将随弯矩、剪力的大小而发生变化；反之，构件的受弯、受剪承载力也随同时作用的扭矩大小而发生变化。工程上将这种相互影响的性质称为构件承担各种内力的承载力之间的相关性。由于弯矩、剪力和扭矩共同作用下的构件承载力的计算属于空间受力状态问题，要完全考虑它们之间的相关性进行截面配筋计算十分复杂。现行规范对弯剪扭构件采用部分相关的方法，即对混凝土贡献的承载力部分考虑相关关系，而由钢筋贡献的承载力部分采用叠加的方法。一、剪扭构件承载力计算（一）剪扭构件承载力相关关系试验表明，剪力和扭矩共同作用下的剪扭构件，其斜截面的受剪承载力和 ·1"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!受扭承载力都将受影响，即由于剪力的存在，将使构件的抗扭承载力有所降低；同样，由于扭矩的存在，也会使构件抗剪承载力降低。图!"#$为无腹筋构件在不同扭矩与剪力比值作用下的承载力试验结%&(&果。图中无量纲坐标系的纵坐标为，横坐标为，这里的%、(分别为无&’&’%&’(&’腹筋构件在单纯受剪力或单纯扭矩作用下的抗剪和抗扭承载能力，%和(&&则为同时受剪力和扭矩作用时的抗剪和抗扭承载力。从图中可见，无腹筋构件的抗剪和抗扭承载力相关关系，大致按)*+圆弧规律变化，即随着同时作用的扭矩增大，构件的抗剪承载力逐渐降低，当扭矩达到构件的抗纯扭承载力时，其抗剪承载力下降为零。同理，随剪力的增大，构件的抗扭承载力逐渐下降，当剪力达到构件的抗纯剪承载力时，其抗扭承载力下降为零。对于有腹筋的剪扭构件，其混凝土部分所提供的抗扭承载力(和抗剪承&载力%之间，可认为也存在相关性，如图!"#$虚线所示的,*+圆弧相关关&系。此时，坐标系中的%和(可分别取为抗剪承载力公式中的混凝土作用&’&’项和纯扭构件抗扭承载力公式中的混凝土作用项，即!"#-"."/$"%&"’"#-".01$()(图!"#$无腹筋构件剪扭载力相关试验结果（二）规范简化计算法由上可知，完全按剪扭共同作用下的相关曲线来计算承载力，其表达式相 第二篇桩基工程施工工艺设计·%&3·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""当复杂。为实用计算方便，规范!"#$%&%’()**+采用了图,&(*所示的三段折线关系近似地代替)#-的圆弧关系。即图,&(*简化后的剪扭承载力相关关系计算模式./$/（)）!&1%时，2)1&，此时可忽略剪力影响，仅按纯扭构件计算。./0$/0$/./（,）!&1%时，2)1&，此时可忽略扭矩的影响，仅接受弯构件的斜截$/0./0面受剪承载力公式计算。$/./$/./（3）4&1%或4&1%时，52)1%，此时要考虑剪担相关性，以线$/0./0$/0./0性关系代替圆弧相关。若令：!"2!$!"#%"则有2)1%(!$%"#从而得到)!$2%"%"#)5!"!"#取./02&1&’6/78&和$/02&13%69:9，并近似取692&1)6/则经简化后有 ·$&?·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$"#$!!!"#!"%&#$$%&&式中———剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，有时也称为剪扭相关系!’数。当!’("#&时，取!’!"#&；当!’)&#$时，则取!’!&#$，即!"应符合&#$!!’!"#&。对所以一般剪扭构件混凝土能够承担的扭矩和剪力相应为$’!&#*$!!(!#!"’!&#&（+"#$,!!）(’%&)对于承受集中荷载为主的剪扭构件，式应改为&#-"’!（"#$,!!）(’%&&"%"#$3/0对于配有腹筋的剪扭构件，抗剪箍筋承载力./0!"#-$1204&，抗扭箍筋承载/1203/’63789力5/!"#-""，则钢筋混凝土矩形截面在剪扭作用下的受剪、受扭承/载力可分别按下列公式计算："-./,"![&#&+(’%&（&"#$,!!）%"#$(+,/&&]#*"(+,./!0.’)1$![&#*$!!(!#!%"#-"#]#*/当构件上受集中荷载为主时，式应改为："&#-(+,./!0&&"![（"#$,!!）(’%&&%"#-$/]#*"%"#$5形和"形截面构件在计算剪扭承载力时，仍按前述方法将5形和"形划分为若干个矩形截面，并将扭矩按各矩形截面的受扭塑性抵抗矩与截面总的受扭塑性抵抗矩的比值进行分配，最后将翼缘视为纯扭构件，腹板视为剪扭构件分别进行计算，以确定构件受扭所需要的纵筋和箍筋以及受剪所需的箍筋。二、弯扭构件承载力计算规范:;<5$&$+—"==>规定，计算弯扭共同作用下的承载力，可分别接受 第二篇桩基工程施工工艺设计·&’&·####################################################弯构件的正截面承载力和纯扭构件的受扭承载力进行计算，求得的钢筋应分别按弯扭对纵筋和箍筋的构造要求进行配置，位于相同部位处的钢筋可把两种钢筋截面面积叠加后配筋。!形、"形截面在弯扭共同作用下，其承载力可分别按弯扭单独作用时相应方法进行，即按!形截面计算抗弯所需的钢筋，按纯扭构件计算腹板和上、下翼缘所需的钢筋，叠加后再配筋。三、弯剪扭构件承载力计算当构件截面上同时有弯矩、剪力、扭矩共同作用时，不难想象，三者之间存在相关性，情况较为复杂。为了简化计算，规范#$%!&’&(—)**+允许只考虑剪担相关性，不考虑弯、剪、扭之间的相关性，即纵向钢筋应通过正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力计算求得的纵向钢筋进行配置，重叠处的纵筋截面面积应叠加。箍筋应按剪扭构件受剪和受扭承载力计算求得的箍筋进行配置，相同部位处的箍筋截面面积也应叠加。四、计算公式适用条件),为了保证构件在破坏时混凝土不首先压碎而出现超筋破坏，其截面尺寸应符合下列条件：!$)--!（’,.&()）"#’%&"’当不满足公式条件时，应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。.,为了防止出现少筋破坏，应采用限制最小配箍率和纵筋配筋率的方法。弯剪扭构件抗扭箍筋最小配箍率!/0不应小于!/01234’,)&5（"级钢筋）或’,)5（#级钢筋）。对于弯剪扭构件，抗扭纵筋的配筋率!/0不应小于!/01234’,65（"级钢筋）或’,.5（#级钢筋）；抗弯的纵向钢筋不小于’,.578（’"级钢筋）或’,)&578（’#级钢筋）。6,当满足下列条件时 ·&!-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################!$#"!（!$%(&）"#!%&"’箍筋和抗扭纵筋可按构造要求配置，但也要满足最小配筋率的要求。此时只要进行抗弯配筋计算即可。对于弯剪扭构件，当满足下列条件时：#$!（!$#%&(&%&）"’可以忽略扭矩对构件承载力的影响，仅按受弯构件进行正截面和斜截面承载力配筋计算。对于弯剪扭构件，当满足下列条件时：#均布荷载作用!!（!$!’&()"#!）"’#!$#以集中荷载为主!![()"#!]"’!"#$&可以忽略剪力对构件承载力的影响，仅按弯矩和扭矩共同作用的构件进行配筋计算。第三节受扭构件的配筋构造条件一、受扭箍筋的构造要求在受扭构件中，由空间桁架模型可知，箍筋在整个周长上均承受拉力，因此，箍筋必须做成封闭式。为保证搭接处受力时不致产生相对滑动，当采用绑扎骨架时，箍筋的末端应做成#’&(弯钩，弯钩末端的直线长度应不小于&)（)为箍筋的直径），且不小于&!**，如图+!,#!所示。当箍筋的间距较小时，弯钩位置宜错开。抗扭箍筋的直径和间距均应满足受弯构件中抗剪要求的最小直径和最大间距的构造要求，且箍筋间距不宜大于构件截面短边宽度。配箍率应满足最小配箍率要求。 第二篇桩基工程施工工艺设计·("’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$"二、受扭纵筋的构造要求试验表明，不对称配置的受扭纵向钢筋在受扭过程中不能充分发挥作用。因此，抗扭纵筋应对称并尽可能沿周边均匀布置。在截面四角应布置受扭纵向钢筋，纵筋的间距不应大于%""&&和构件截面短边宽度。当受扭纵筋按计算确定而不是按构造要求配置时，纵筋的接头及锚固要求均接受弯构件纵向受拉钢筋的构造要求处理。 ·*’3·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十一章桩基工程预应力混凝土结构计算第一节预应力钢筋张拉控制应力及预应力损失计算一、预应力钢筋张拉控制应力!!"#张拉控制应力是指张拉钢筋时预应力钢筋达到的最大应力值，也就是张拉设备（如千斤顶）所控制的张拉力除以预应力钢筋面积所得的应力值，以!!"#表示。!值定得越高，混凝土所建立的预压应力也越大，从而能提高构件的!"#抗裂性能。但考虑到钢筋强度的离散性、张拉操作中的超张拉等因素，如果将!!"#定得过高，张拉时可能使钢筋应力进入钢材的屈服阶段，产生塑性变形，反而达不到预期的预应力效果。还考虑到张拉力可能不够准确，焊接质量可能不好，!过高，容易发生安全事故。所以规范规定，在设计时!值一般情况!"#!"#下不宜超过表$%&%所列数值。表$%&%张拉控制应力允许值［!!"#］张拉方法项次钢种先张法后张法%碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线’()*+,-.’()’+,-.$热处理钢筋、冷轧带肋钢筋’()’+,-.’(/*+,-.0冷拉钢筋’(1’+,2.’(3*+,2.表中［!!"#］是以预应力钢筋的强度标准值给出的。因为张拉预应力钢筋 第二篇桩基工程施工工艺设计·&$3·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!时仅涉及材料本身，与构件设计无关，故［!］可不受预应力钢筋的强度设计!"#值的限制，而直接与标准值相联系。规范还规定，符合下列情况之一时，表中的［!］值可提高$%$&’或$%!"#()*$&’()*："要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力钢筋；#要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。张拉控制应力允许值［!］不应取得过低，否则会因各种应力损失使预应!"#力钢筋的回弹力减小，不能充分利用钢筋的强度。因此，表中项次+和项次,的五种钢筋的!不应小于$%-’；项次.的冷拉钢筋的!不应小于$%&’。!"#()*!"#(/*从表,+0+可见，张拉控制应力允许值［!］与预应力钢筋的钢种有关。!"#热轧钢筋的强度标准值是根据屈服强度制定的，因此规定了冷拉钢筋的!不!"#大于$%1&2$%3$’；对无明显屈服台阶的钢筋，如钢丝等的强度标准值则是(/*根据抗拉强度制定的，其协定屈服强度约为抗拉强度的$%1倍，所以规定了!!"#不大于$%4&2$%5&’()*。碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线的钢材质量稳定，且张拉时的高应力一经锚固后，应力降低很快。故其［!］值可以比热处理钢筋、!"#冷轧带肋钢筋提高$%$&’。从表中还可看出，对同一钢种，先张法的钢筋张()*拉控制应力!较后张法大一些。这是由于在先张法中，张拉钢筋达到控制应!"#力时，构件混凝土尚未浇筑，而当从台座上放松钢筋使混凝土受到预压时，钢筋已随着混凝土的压缩而回缩，因此当混凝土受到预压应力时，钢筋的预拉应力已经小于控制应力!了。而对后张法来说，在张拉钢筋的同时，混凝土即!"#受挤压，当钢筋张拉达到控制应力时，混凝土的弹性压缩也已经完成，不必考虑由于混凝土的弹性压缩而引起钢筋应力值的降低。所以，当控制应力!相!"#等时，后张法构件所建立的预应力值比先张法为大。这就是在后张法中所采用的控制应力值规定得比先张法为小的原因。二、预应力损失实测表明，在没有外荷载的作用情况下，预应力筋在构件内各部分的实际 ·-",·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!预拉应力比张拉时的控制应力要小，其减小的那一部分应力称为预应力损失。预应力报失与张拉工艺、构件制作、配筋方式和材料特性等因素有关。由于各影响因素之间相互制约且有的因素还是时间的函数，因此确切测定预应力损失比较困难。规范则是以各个主要因素单独造成的预应力损失之和近似作为总损失来进行计算。预应力损失的计算是分析构件在受荷前应力状态和进行预应力构件设计的重要内容及前提。在设计和施工预应力构件时，应尽量正确地预计预应力损失，并设法减少预应力损失。预应力损失可以分为下列几种：（一）张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失!!"不论先张法还是后张法施工，张拉端锚、夹具对构件或台座施加挤压力是通过钢筋回缩带动锚、夹具来实现的。由于预应力筋回弹方向与张拉时拉伸方向相反。因此，只要一卸去千斤顶后就会因预应力筋在锚、夹具中的滑移（内缩）和锚、夹具受挤压后的压缩变形（包括接触面间的空隙）以及采用垫板时垫板间缝隙的挤紧，使得原来拉紧的预应力筋发生内缩。钢筋内缩，应力就会有所降低。由此造成的预应力损失称为!。!"对预应力直线钢筋，!可按下列公式计算：!""!!"##$!式中$————张拉端锚具变形和钢筋内缩值（%%），可按表&"’&取用；!———张拉端至锚固端之间的距离（%%）；&()———预应力筋弹性模量（*+%%）。表&"’&锚具变形和钢筋内缩值（$%%）项次锚具类别$带螺帽的锚具（包括钢丝束的锥形螺杆锚具、筒式锚具等）"螺帽缝隙"每块后加垫板的缝隙"&钢丝束的镦头锚具" 第二篇桩基工程施工工艺设计·#**·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""项次锚具类别!"钢丝束的钢制锥形锚具#$钢绞线的%&、’&与(&型锚具##单根冷轧带肋钢筋的锥形锚夹具#注!表中的锚具变形和钢筋内缩值也可根据实测数据或有关规范确定；"其他类型（如大型预应力锚索）的锚具变形和钢筋内缩值应根据专门研究或试验确定。由于锚固端的锚具在张拉过程中已经被挤紧，所以式中的!值只考虑张拉端。由式可看出，增加!可减小#，因此用先张法生产构件的台座长度!超)*过*++,时，#可忽略不计。)*对后张法构件的预应力曲线钢筋（预应力筋为圆弧曲线，对应的圆心角$不大于"+-，图.*/*），距张拉端0处的#可根据预应力曲线钢筋与孔道壁之)*0间反向摩擦影响长度!范围内的钢筋变形值等于锚具变形和钢筋内缩值的1条件（变形协调原理）确定，其计算公式为图.*/*圆弧形曲线预应力筋因锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失值示意图（!）圆弧形曲线预应力筋（；2）#)*分布图""!!*"3.!#$%!&(’4#)(*/!)#&()*!&3*+++!#$%("4#)!’#式中)———预应力曲线钢筋与孔道壁之间反向摩擦影响长度（,）；)56———圆弧曲线预应力筋的曲率半径（,）；———预应力筋与孔道壁的摩擦系数，按表.*/"即用；%&———考虑孔道每,长度局部偏差的摩擦系数，按表.*/"取用； ·+&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!———张拉端至计算截面的距离（"），且应符合!!#$的规定；其余符号的意义同前。表%&’(摩擦系数!、""项次孔道成型方式!钢丝束、钢绞线、光面钢筋变形钢筋&预埋铁皮管)*))())*(+)*,)%预埋波纹管)*))&+)*%+—(抽芯成型)*))&+)*++)*-)注当采用钢丝束的钢制锥形锚具及类似形式锚具时，尚应考虑锚环口处的附加摩擦损失，此值可根据实测数据确定。为了减少锚具变形损失，应尽量减少垫板的块数（每增加一块垫板，.值就要增加&""，见表%&’%）；并在施工时注意认真操作。（二）预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失#!%后张法构件在张拉预应力筋时由于钢筋与孔道壁之间的摩擦作用，使张拉端到锚固端的实际预拉应力值逐渐减小，减小的应力值即为#。摩擦损失!%包括两部分：由预留孔道中心与预应力筋（束）中心的偏差引起上述两种不同材料间的摩擦阻力；曲线配筋时由预应力筋对孔道壁的径向压力引起的摩阻力。#可按下列公式计算：!%&!!%/!"#$(&’"&0#$)%式中!———从张拉端至计算截面的孔道长度（"），可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度；$———从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角（1.2），见图%&’%。当!!0时，#可按下列近似公式计算："$!)*%!%!!%/（"&0#$）!"#$先张法构件当采用折线形预应力筋时，应考虑加设转向装置处引起的摩擦损失，其值应按实际情况确定。 第二篇桩基工程施工工艺设计·2"$·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#!曲线配筋摩阻损失示意图减小摩擦损失的办法有：（"）两端张拉。由图!"#（$%）、（&）可知，两端张拉比一端张拉可减小"’!摩擦损失值（当构件长度超过"()或较长构件的曲线式配筋常采用两端张拉的施工方法）；（!）超张拉。如图!"#（$*）所示，其张权顺序为：先使张拉端钢筋应力由（+!","）!（/点到0点），持荷!)1.，再卸荷使张拉应力退到+,(2!（0点到*-.*-.3点），持荷!)1.，再加荷使张拉应力达到!*-（.3点到4点），这样可使摩擦损失（特别在端部曲线部分处）减小，比一次张拉到!的预应力分布更均匀，见*-.4567曲线。图!"#$一端张拉、两端张拉及超张拉时曲线预应力筋中的应力分布（%）一端张拉（；&）两端张拉（；*）超张拉（/—张拉端；8—固定端）（三）预应力筋与台座之间的温差引起的预应力损失!!$对于先张法构件，预应力筋在常温下张拉并锚固在台座上，为了缩短生产周期，浇筑混凝土后常进行蒸汽养护。在养护的升温阶段，台座长度不变，钢 ·,’-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################筋因温度升高而伸长。因而钢筋的部分弹性变形就转化为温度变形，钢筋的拉紧程度就有所变松，张拉应力就有所减少，形成的预应力损失即为!。在!!降温时，混凝土与钢筋已粘结成整体，能够一起回缩，由于这两种材料温度膨胀系数相近，相应的应力就不再变化。!仅在先张法中存在。!!当预应力筋和台座之间的温度差为""，钢筋的线膨胀系数#$%&%%%%’()，则预应力筋与台座之间的温差引起的预应力损失为,!!!$""#$$%&%%%%’*+&%*’%*#$+$+#$%(&&如果采用钢模制作构件，并将钢模与构件一同整体入蒸汽室（或池）养护，则不存在温差引起的预应力损失。为了减少温差引起的预应力损失，可采用二次升温加热的养护制度。先在略高于常温下养护，待混凝土达到一定强度后再逐渐升高温度养护。由于混凝土未结硬前温度升高不多，预应力筋受热伸长很小，故预应力损失较小，而混凝土初凝后的再次升温，此时因预应力筋与混凝土两者的热膨胀系数相近，故即使温度较高也不会引起应力损失。（四）预应力筋应力松弛引起的预应力损失!!-钢筋在高应力作用下，变形具有随时间而增长的特性。当钢筋长度保持不变（由于先张法台座或后张法构件长度不变）时，则应力会随时间增长而降低，这种现象称为钢筋的松弛（或徐舒）。钢筋应力松弛使预应力值降低，造成的预应力损失称为!。试验表明，松弛损失与下列因素有关：#初始应力。!-张拉控制应力!./0高，松弛损失就大，损失的速度也快。如采用碳素钢丝和钢绞线作预应力筋，当!./0(12"3!%&,时，!./0$%；$钢筋种类。松弛损失随下列钢筋种类依次减小：碳素钢丝及钢绞线、冷轧带肋钢筋、冷拉钢筋及热处理钢筋；%时间。’4及+-4的松弛损失分别约占总松弛损失（以’%%%4计）的,%5和6%5；&温度。温度高松弛损失大；’张拉方式。采用较高的控制应力’&%,!./0张拉钢筋，持荷+7,890，卸荷到零，再张拉钢筋使其应力达到!./0的超张拉程序可比一次张拉（%"!）的松弛损失减小+57’%5!。./0./0 第二篇桩基工程施工工艺设计·*#*·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""预应力筋的应力松弛损失!如表"#$!所列。!!表"#$!预应力筋的应力松弛损失!（%&’’"）!!张拉方式项次钢筋种类一次张拉超张拉#冷拉钢筋、热处理钢筋()(*!+,-()(.*!+,-普通松()（!!+,-&/012$()*）!+,-().（3!+,-&/012$()*）!+,-弛碳素钢丝"刻痕钢丝低当!+,-!()4/012时钢绞线()#"（*!+,-&/012$()*）!+,-松当()4/0125!+,-!()6/012时弛()"（(!+,-&/012$()*4*）!+,-.冷轧带肋钢筋()(6!+,-注"当取表中超张拉的应力松弛损失时，张拉程序应符合国家现行标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（78*("(!9:"）的要求。#碳素钢丝、钢绞线当!+,-&/012!()*时，预应力筋的应力松弛损失取等于零。减少松弛损失的措施有：超张拉；采用低松弛损失的钢材。（五）混凝土收缩和徐变引起的预应力损失!!*预应力构件由于在混凝土收缩（混凝土结硬过程中体积随时间增加而减小）和徐变（在预应力筋回弹压力的持久作用下，混凝土压应变随时间增加而增加）的综合影响下长度缩短，使预应力筋也随之回缩，从而引起预应力损失。混凝土的收缩和徐变引起预应力损失的现象是类似的，为了简化计算，将此两项预应力损失合并考虑，即为!!*。混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区预应力筋的预应力损失!、!;可!*!*按下列公式计算：#)先张法构件!*=""(!"#&$;#%!!*<#=#*"!*=""(!;"#&$;#%!;!*<#=#*";")后张法构件 ·!(4·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#!$##%!"#&$’#%!!!"($(!"#!$##%!’"#&$’#%!’!!"($(!"’式中!、!’———受拉区、受压区预应力筋在各自合力点处的混凝土法向应)*)*力；+’*,———施加预应力时的混凝土立方体抗压强度；、———受拉区、受压预应力筋和非预应力钢筋的配筋率，对先张法构""’件，""（-)$-.）&-%、"’"（-)$-’.）&-%；对后张法构件，""（-)$-.）&-/、"’"（-’)$-’.）&-/。对于水工预应力混凝土结构，如有论证，混凝土收缩和徐变引起的预应力损失可按其它公式计算。采用式计算时需注意#!、!’可按本章第四、五节公式求得（即详见轴心)*)*受拉构件、受弯构件相应的计算公式），此时，预应力损失值仅考虑混凝土预压前（先张法）或卸去千斤顶时（后张法）的第一批损失，非预应力钢筋中的应力!!!及!!!应取为零。$为了不使得构件混凝土产生非线性徐变，!)*、!’)*值不得大于%0!+’。%当!’为拉应力时，式中的!’应取零值。&计算!、!’时可*,)*)*)*)*根据构件制作情况，考虑自重的影响。公式右边第一项分数和第二项分数分别反映混凝土收缩和徐变对应力损失的影响。可以看出，后张法构件的!与!’数值比先张法构件要小，这是由!!!!于后张法构件在张拉钢筋前混凝土的部分收缩已经完成。因此，对钢筋应力损失的影响相应地减少了。对于能预先确定构件承受外荷载的时间时，可将求得的!、!’值乘以小!!!!12于(的系数，。其中，为时间对混凝土收缩和徐变引起的应力’’"(#%$32’损失值的影响系数；2为结构构件从预加应力时起至承受外荷载的天数。值’不得大于(。应当指出，公式仅适合于一般相对湿度环境下的结构构件。对处于干燥环境或高湿度环境下的结构（如水池、水管、桩等），则需将求得的数值再分别 第二篇桩基工程施工工艺设计·&/7·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!增加!"#$%"#（干燥环境）或减少&"#（高湿度环境）。实测表明，混凝土收缩和徐变引起的预应力损失!很大，约占全部预应力损失的’"#$&"#，所!&以应当重视采取各种有效措施减少混凝土的收缩和徐变。为了减少此项损失，可采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，振捣密实，加强养护，并应控制混凝土的预压应力!、!*值不超过"+&,*，"+&,*为施加预应力时的混()())-)-凝土立方体抗压强度。（六）螺旋式预应力钢丝（或钢筋）挤压混凝土引起的预应力损失!!.环形结构构件的混凝土被螺旋式预应力筋箍紧，混凝士受预应力筋的挤压会发生局部压陷，构件直径将减少!"，使得预应力筋回缩，引起的预应力损失称为!，见图!/0’。!的大小与构件直径有关，构件直径越小，压陷变形!.!.的影响越大，预应力损失也就越大。当结构直径大于%1时，损失就可不计；当结构直径不大于%1时，!可取为!.!!!.2%""3##图!/0’环形配筋的预应力构件/—环形截面构件；!—预应力钢筋；4、5、"—直径、壁厚、压陷变形上述各项预应力损失并不同时发生，而是按不同张拉方式分阶段发生的。通常把在混凝土预压前出现的损失称为第一批应力损失!（先张法指放张!#前，后张法指卸去千斤顶前的损失），混凝土预压后出现的损失称为第二批应力损失!!$。总的损失!!2!!#6!!$。各批的预应力损失的组合见表!/0&。 ·$"-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$各阶段预应力损失值的组合项次预应力损失值的组合先张法构件后张法构件"混凝土预压前（第一批）的损失!!"%!!!%!!&%!!’%!!"%!!!!混凝土预压后（第二批）的损失!!$!!’%!!$%!!(注"先张法构件第一批损失值计入!!!是指有折线式配筋的情况；#先张法构件，!!’在第一批和第二批损失中所占的比例，如需区分，可按实际情况确定。对预应力构件除应按使用条件进行承载力及抗裂、裂缝宽度、变形验算以外，还需对构件在制作、运输、吊装等施工阶段进行应力验算。不同的受力阶段（即根据构件的实际情况）应考虑相应的预应力损失值的组合。考虑到预应力损失的计算值与实际值可能有误差，为确保构件的安全，按上述各项损失计算得出的总损失值!小于下列数值时，则按下列数值采用：!!先张法构件"))*+,,；!后张法构件-)*+,,。大体积水工预应力混凝土构件的预应力损失值应由专门研究或试验确定。第二节预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析本节以轴心受拉构件为例，分别对先张法和后张法构件的施工阶段、使用阶段和破坏阶段进行应力分析。以了解预应力混凝土构件的受力特点，也作为该类构件各阶段设计计算的依据。一、先张法预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析先张法预应力混凝土轴心受拉构件，从张拉预应力筋开始直到构件破坏为止，可分为下列(种应力状态（参阅表!"#(）。施工阶段：（"）应力状态"、张拉预应力筋并固定在台座（或钢模）上，浇筑混凝土及养护，但混凝土尚未受到压缩的状态。通常称为“预压前”状态。 第二篇桩基工程施工工艺设计·8%7·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!钢筋刚张拉完毕时，预应力筋的应力为张拉控制应力!（表$%&’图(）。!"#然后，由于锚具变形和钢筋内缩、养护温差、钢筋松弛等原因产生了第一批应力损失!!%)!!%*!!+*!,-，因而预应力筋的预拉应力将减少!.!%。因此，在这一应力状态，预应力筋的预拉应力就降低为!（表$%&’图1）/0"!"0")!#$%&!!"预应力筋与非预应力钢筋的合力（此时非预应力钢筋应力为零）为&"0")!"0"’")（!#$%&!!"）’"式中2———预应力筋截面面积。/由于预应力筋仍固定在台座（或钢模）上，预应力筋的总预拉力由台座（或钢模）支承平衡，所以混凝土的应力和非预应力钢筋的应力均为零。（$）应力状态$。从台座（或钢模）上放松预应力筋（即放张），混凝土受到预应力筋回弹力的挤压而产生预压应力。这一应力状态是混凝土受到预压应力的状态。设混凝土的预压应力为!/!"，混凝土受压后产生压缩变形!/!"34!。钢筋因与混凝土粘结在一起也随之回缩同样数值。按弹性压缩应变协调关系可得到非预应力钢筋和预应力筋均产生压应力#4!/!"（$!45)!/!"34!45)#4!/!"，#4)4534!，称为换算比，即钢筋与混凝土两者弹性模量之比）。所以，预应力筋的拉应力将减少#，预拉应力进一步降低为!（表$%&’4!/!"/6"图!）!"(")!"0"&")!"#")!#$%&!!"&")!"#"非预应力钢筋受到的是压应力，其值为!*")")!"#"混凝土的预压应力!可由截面内力平衡条件求得/!"!"("’")!"#"’#*!"#"")’*则（!#$%&!!"）’"（!#$%&!!"）’"!"#"))’#*")’**")’"’0也可写成&"0"!"#")’0 ·,-’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中!、!———非预应力钢筋和预应力筋的截面面积；"#!$———构件混凝土截面面积，!$%!&!"&!#，此处!为构件截面面积；!’———换算截面面积，!’%!$(!)!"(!)!#。公式也可理解为当放松预应力筋使混凝土受压时，将钢筋回弹力*看#’"成为外力（轴向压力），作用在整个构件的换算截面!上，由此截面产生的压’应力为#。#$"（+）应力状态+。混凝土受压缩后，随着时间的增长又发生收缩和徐变，使预应力筋产生第二批应力损失。对先张法来说，第二批应力损失为#!$%#!,。此时，总的应力损失为#!%#!$(#!$。在预应力损失全部出现后，预应力筋的拉应力又进一步降低为#，相#$$应的混凝土预压应力降低为#（表-.&/图0）。与上面所讲的理由一样，#$$它们之间的关系可由下列公式表示!"#$%!"’$&"$!"%$%!%&’&!!&"$!"%$!"’$%!%&’&!!非预应力钢筋的压应力则为!($%"$!"%$(!!,式中#———非预应力钢筋因混凝土收缩和徐变所增加的压应力。1,同样可由截面内力平衡条件求得!"#$)"%!"%$)%(（"$!"%$(!!,）)(则（!%&’&!"）)"&!!,)(*"’$!"%$%%)’)’式中*为预应力损失全部出现后，混凝土预压应力为零时（预应力筋#’$合力点处）的预应力筋与非预应力钢筋的合力*"’$%（!%&’&!!）)"&!.,)(##2$为全部应力损失完成后，预应力筋的有效预应力，##$$为预应力混凝 第二篇桩基工程施工工艺设计·0*+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土中所建立的“有效预压应力”。由上可知，在外荷载作用以前，预应力构件中钢筋及混凝土的应力都不等于零，混凝土受到很大的压应力，而钢筋已受到很大拉应力，这是预应力构件与非预应力构件质的差别。使用阶段：（!）应力状态!。构件受到外荷载（轴向拉力"）作用后，截面要叠加上由于"产生的拉应力。当外荷载"#"时，它对截面产生的拉应力"&’刚好$%!%全部抵消了混凝土的有效预压应力"。因此，截面上混凝土应力由"降$(!$)!为零（表*+,-图)）。该情况称为消压状态，在消压轴向拉力"%#"$%!作用下，预应力筋的拉应力由"增加#，所以为"，见式。非预应力钢筋$)!."$%!$%!的压应力由"减少"，即降低为"，/!."$(!/%!!%#!"0应力状态!是轴心受拉构件混凝土受力性能将由压应力转为拉应力的一个重要标志。如果"1"则构件的混凝土始终处于受压状态；若"2"则混%%凝土将出现拉应力，以后拉应力的增量就如同普通钢筋混凝土轴心受拉构件受外荷载后的拉应力增量一样。（0）应力状态0。$即将开裂时，随着荷载进一步增加，当混凝土拉应力达到混凝土轴心抗拉强度标准值3时，裂缝就将出现（表*+,-图3）。所以，45构件的开裂荷载"(6将在"$%!的基础上增加345’%，即#$%##&%!7’()*%#（!&$!7’()）*%也可写成#$%##&%!7#8$%式中"8(6#345’%即为钢筋混凝土轴心受拉构件的开裂荷载。由上式可见，预应力构件的抗裂能力由于多了"一项而比非预应力构件大大提高。$%!在裂缝即将出现时，预应力筋和非预应力钢筋的应力分别增加了#.345的拉应力，即!&#!&%!7"+’()#!$,-,!"7"+’()!!#!"0,"+’()%开裂后。在开裂瞬间，由于裂缝截面的混凝土应力"(#%，由混凝土承担的 ·-00·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!拉力!"#$%转由钢筋承担。所以，预应力筋和非预应力钢筋的拉应力增量则分别较开裂前的应力增加!"#$&（’$()$*）。此时，预应力筋和非预应力钢筋的应力为#$%&’#$%&%)’*,)!%!!!+!!%!)""#$%)&+!!%!)&+!!%!)&!)&(!)&(!)&(#$%&’#$%&%)’*,)!%!!(+!+-,""#$%,+!+-,+!+-,&!)&(&!)&(&!)&(开裂后，在外荷载.作用下，所增加的轴向拉力.,.将全部由钢筋承&/担（表01,2图3），预应力筋和非预应力钢筋的拉应力增量分别为（.,.）’&/（$()$*）。因此，这时预应力筋和非预应力钢筋的应力为)’*,)!%!),)’*!!+!!%!))&!)&(&!)&(),)!%!),)!%!+!!%!)+!’,-,!+)&!)&(&!)&(同理),)!%!!(+!+-,&!)&(上列二式为使用阶段求裂缝宽度时的应力表达式。破坏阶段：（2）应力状态2。当预应力筋、非预应力钢筋的应力达到各自抗拉强度时，构件就发生破坏（表01,2图4）。此时的外荷载为构件的极限承载力.，5即).+#!/&!)#/&(二、后张法预应力混凝土轴心受拉构件的工作特点及应力分析后张法构件的应力分布除施工阶段因张拉工艺与先张法不同而有所区别外，使用阶段破坏阶段的应力分布均与先张法相同。后张法的工作特点（参阅表01,6）。 第二篇桩基工程施工工艺设计·("’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（一）施工阶段（!）后张法构件第一批损失出现后（表"!#$图%），预应力筋、非预应力钢筋的应力及混凝土的预压应力为!!"!&!"#$#!%!!&!&"’!!"! ·/,1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!"#$"!%!）&!’$!!!"!!&!&$$与先张法放张后相应公式相比，除了非预应力钢筋应力计算公式相同外，其它两式都不同，这是因为"由于后张法在张拉预应力筋同时，混凝土就受到了预压应力，弹性压缩变形已经完成。因此，后张法预应力筋的应力比先张法少降低#，见式$混凝土的预压应力#，后张法的式与先张法的式相##$%!$%!比，前者采用净截面面积&（’&’!&%(%#&)，&%!&"&)"&孔道面积），后者用换算截面面积&；前者用+，后者用+。+为第一批损失出现后的预应*$!$*!$!力筋和非预应力钢筋的合力。’!!!!!(!&!!（!"#$"!%!）&!（,）后张法构件第二批损失出现后（表,-".图%），预应力筋、非预应力钢筋的应力及混凝土的有效预压应力为!!(&!!"#$"!%!)&!"*!!"&(!%/（!"#$"!%）&!"!%/&)’!&!!"&!!&)&$与先张法相应的公式比较，除了非预应力钢筋应力计算公式相同外，其它也都不同。预应力筋的应力，后张法比先张法少降低%，见式与式。混凝##$%&土的有效预压应力#，后张法的式采用&（先张法为&）。预应力筋和非预$%&’*应力钢筋的合力，先张法用+，后张法用+。$*&$&’!&!!!(&&!"!%/&)!（!"#$"!%）&!"!%/&)计算轴心受拉构件的混凝土预压应力值的方法，不论是先张法还是后张法都可直接将相应阶段某一状态的预应力筋和非预应力钢筋的合力当作轴向压力作用在构件上，按材料力学公式求解。先张法预应力筋和非预应力钢筋的合力是指混凝土预压应力为零时的情况，后张法则是指混凝土已有预压应力的情况。由于先张法预应力筋有混凝土弹性压缩引起的应力降低，故两者相应的公式不同，前者用+$*、#$*、&*，后者为+$、#$0、&’。若先、后张法构件的截面尺寸及所用材料完全相同，则同样大小的控制应力情况下，后张法建立的混凝土有效预压应力比先张法要高。 第二篇桩基工程施工工艺设计·2*2·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）后张法中预应力筋常有好几根或好几束，不能同时一起张拉而必须分批张拉。此时就要考虑到后批张拉钢筋所产生的混凝土弹性压缩（或伸长），使得先批张拉并已锚固好的钢筋的应力又发生变化。也就相当于先批张拉的钢筋又进一步产生了应力降低（或增加）。这种应力变化的数值为!，"!#$"!#$"为后批钢筋张拉时，在先批张拉钢筋重心位置所引起的混凝土法向应力。考虑这种应力变化的影响，对先批张拉的那些钢筋，常根据!值增大（或"!#$"减小）其张拉控制应力!。$%&（二）使用阶段（’）后张法应力状态!与先张法应力状态(的应力计算公式和消压内力计算公式的形式及符号完全相同，但预应力筋应力!（预应力筋合力点处#)#混凝土法向应力为零）的具体数值不同，后张法比先张法多了一项$（表"!#$#*’+,图-）。计算后张法构件外荷载产生的应力时，由于孔道已经灌浆，预应力筋与混凝土共同变形，所以考虑与先张法相同，即截面应取用换算截面面积.)。当截面上混凝土应力!$/01.)+!#$#/)时为消压状态，消压轴向拉力0)/0#)#/!#)#.#+!!2.3。（*）后张法应力状态(与先张法应力状态2的应力、内力计算公式的形式及符号都完全相同，只是!具体数值两者相差$（表图4，5）。#)#"#)#（三）破坏阶段后张法应力状态2与先张法应力状态6的应力、内力计算公式的形式及符号也完全相同表*’+,图7）。若两者钢筋材料、用量相同时，其极限承载力也相同。三、预应力构件与非预应力构件的比较及特点现以后张法预应力轴心受拉构件和非预应力轴心受拉构件为例（两者的截面尺寸、材料及配数量完全相同）作一比较，进一步分析预应力轴心受拉构件的受力特点。 ·$!-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$为上述两类构件在施工阶段、使用阶段和破坏阶段预应力筋、非预应力钢筋和混凝土的应力及荷载变化示意图。横坐标代表荷载，原点%左边为施工阶段预应力筋的回弹力，右边为使用阶段和破坏阶段作用的外力。纵坐标%点上、下方代表预应力筋、非预应力钢筋和混凝土的拉、压应力。实线为预应力构件，虚线为非预应力构件。由图中曲线对比可以看出：（"）施工阶段（或受外荷载以前）非预应力构件钢筋和混凝土的应力全为零。而预应力构件中预应力筋和混凝土的应力则始终处于高应力状态之中。（!）使用阶段预应力构件的开裂荷载&’(远远大于非预应力构件的开裂荷载&)。开裂荷载与破坏荷载之比，前者可达%*+以上，甚至可能发生一开裂’(就破坏的现象。而后者仅为%*"%,%*"$左右。相比之下，预应力构件破坏显得比较脆。这也是它的缺点。 第二篇桩基工程施工工艺设计·$!,·$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$图!"#$轴心受拉构件各阶段的钢筋和混凝土应力变化曲线示意图图中·—预应力筋；%—非预应力钢筋；!—混凝土；""—非预应力构件（"）两类构件的极限荷载相等，即&’(&)’，带“)”的为非预应力构件。图中可明显的看出，非预应力构件不能采用高强钢筋，否则就会在不大的拉力下构件因裂缝过宽而不满足正常使用极限状态的要求。只有采用预应力才能发挥高强钢筋的作用，图中预应力构件在外荷载&#&*+时混凝土及钢筋应力随荷载增加的增量与非预应力构件在&#&)时的增量相同。由于钢筋应力变*+化较小，故预应力构件更适合于受疲劳荷载作用下的构件，例如吊车梁、铁路桥、公路桥等。第三节预应力混凝土受弯构件的应力分析预应力混凝土受弯构件各阶段的应力变化基本上与第四节轴心受拉构件 ·-%,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!所述类同。但因受力方式不同，因而有它自己的特点：受弯构件预应力筋的重心应尽可能放置在梁底部（即偏心布置），预应力筋回缩时的压力对受弯构件截面是偏心受压作用，故截面上的混凝土不仅有预压应力（梁底部），而且还可能产生预拉应力（梁顶部又称预拉区）；而轴心受拉构件的预应力筋只需对称布置或放置在中心部位，混凝土即为全截面受压。为充分发挥预应力筋对梁底受拉区混凝土的预压作用，以及减小梁顶混凝土的拉应力，受弯构件的截面较佳形式应为不对称的!形截面（指上、下翼缘不对称）。对施工阶段要求在预拉区不能开裂的构件，通常还应在梁上部设置预应力筋!"，以防止放张#（或后张法张拉预应力筋）时截面上部开裂。受拉、压区设置非预应力钢筋!$和!"的作用是：适当减少预应力筋的数量；增加构件的延性；满足施工、运输$和吊装各阶段的受力及控制裂缝宽度的需要。现以上、下各配有预应力筋和非预应力钢筋（相应截面面积为!"、!，##!"$、!$）非对称!形截面的预应力受弯构件为例（图%&’(）。分析先张法、后张法各阶段截面应力及内力。图%&’(!形截面预应力构件和预应力筋、非预应力钢筋合力位置（)）非对称!形截面（；*）（、+）先、后张法构件预应力筋及非预应力钢筋合力位置一、先张法受弯构件的应力分析先张法受弯构件从张拉钢筋开始直到破坏为止的整个应力变化情况，与轴心受拉构件完全类似，也可分为六种应力状态（参阅表%&’,）。施工阶段：（&）放张前的应力状态（表%&’,图)，*）。张拉钢筋时，!的控制应力为# 第二篇桩基工程施工工艺设计·5,4·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!"#，$%&的控制应力为!%!"#。当第一批应力损失出现后，钢筋张拉力分别为（!!"#’!!"）$&及（!%!"#’!%!"）$%&预应力筋和非预应力钢筋的合力(&)"（此时非预应力钢筋应力为零）为"#)"*（!$%&’!!"）’#+（!%$%&’!%!"）’%#它由台座（或钢模）支承平衡。在此状态，混凝土尚未受到压缩，应力为零。（,）放张后的应力状态（表,-’.图!）。在从台座（或钢模）上放松预应力筋时，这个总拉力（即(）反过来作用在混凝土截面上，为一偏心压力，使混&)"凝土产生法向应力。由于出现裂缝之前，预应力筋与混凝土粘结在一起能共同变形，所以类似轴心受拉构件的式，可把(视为外力，作用在换算截面$&)")上，按偏心受压公式计算截面上、下各点的混凝土法向应力。"#)""#)"(#)"!%#$"*’!)*)))式中$)———换算截面面积，$)*$!+#/$&+#/$0+#/$%&+#/$%0，不同品种钢筋应分别取用不同的弹性模量计算#值；/$!———混凝土截面面积；1)———换算截面$)的惯性矩；2&)"———预应力筋和非预应力钢筋合力至换算截面重心轴的距离；3)———换算截面重心轴至所计算的纤维层的距离。偏心力(的偏心距2可按下式求得&)"&)"!#)"’#*#’!%#)"’%#*%#(#)"*"#)"式中!%&)"、!&)"———放张前上、下预应力筋拉应力，!%&)"*!%!"#’!%!"、!&)"*!!"#’!!"；3&、3%&———受拉区、受压区预应力筋各自合力点至换算截面重心轴的距离。在利用式求换算截面重心轴以下和以上各点混凝土预应力值时，对公式右边第二项前分别取相应的正号和负号，所求得的混凝土预应力值以压应力为正。 ·1*$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""此时，相应的上、下预应力筋的应力（拉应力，且为正）和上、下非预应力钢筋的应力（压应力，且为正）分别为!!!"!"（!!#$%#!!&!）#"’!!!#!!"!!!$!#"’!!!#!!!!"!"（!#$%#!&!）#"’!!#!!"!!$!#"’!!#!!!!(!""’!!!#!(!(!""’!!#!(上列式中"!和"!分别为第一批损失出现后(!、(和(!、(重%&!%%&!’%%’’心处混凝土法向应力值。它们可由式求出，只要将式中的)分别代以)!、)$%%及)!、)。’’（*）全部应力损失出现后的应力状态（表+,#-图.）。考虑混凝土收缩和徐变对(、(!的影响，公式需作相应改变。当混凝土法向应力为零时（预应’’力筋合力点处），预应力筋和非预应力钢筋的合力/%$#)!$#"（!#$%#!!&）*!0（!!#$%#!!&）*!!#!&1*(#!!&1*!(此时截面上、下各点的混凝土法向应力为!!!##)!$#)!$#"!$#"!,$!!##*$+$偏心力/的偏心距2可按下式求得%$#%$#!!$#*!,!#!!!$#*!!,!!#!&1*!(,!(0!!&(*!(,!("!$#")!$#式中"!、"———第二批损失出现后，当混凝土法向应力为零时，上、下预%$#%$#应力筋的拉应力，"!%$#"（"!&34#"!5）、"%$#"（"&34#"5）；)’、)!’———受拉区、受压区非预应力钢筋各自合力点至换算截面重心轴的距离。式右边第二项前的正负号决定是与对式取正负号相同的。这时，相应的上、下预应力筋的拉应力和非预应力钢筋的压应力为!!!"#"（!!#$%#!!&）#"’!!!##!"!!!$##"’!!!##!!!"#"（!#$%#!&）#"’!!##!"!!$##"’!!##!!!(#"!!510"’!!!##( 第二篇桩基工程施工工艺设计·#<-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!!!!"#$""!#$!!上列式中"%、"和"%、"值可由式求得。&’!&&’!&&’!(&’!(使用阶段：（)）外荷载逐步增加至截面弯矩*!*时的应力状态（表,-./图0）。+在消压弯矩*作用下，截面下边缘拉应力刚好抵消下边缘混凝土预压应力，+即%+.!#$!!+&+所以%+!!#$!&+式中1+为换算截面对受拉边缘弹性抵抗矩，1+!2+34。与轴心受拉构件不同的是消压弯矩*。作用下，仅使受拉边缘处的混凝土应力为零，截面上其它部位的应力均不为零。此时上、下预应力筋的拉应力"%&+、"&+分别由"%&0!，减少#5*+32+4%&和由"%&0!增加#5*+32+4&，即%+%+!%#+!!%#’!."")%#!!%#+!.""!%#$!#."")%#(+(+%+%+!%#+!!#’!$"")#!!#+!.""!#$!#$"")#!!#+!(+(+!!$*+.!,相应的上、下非预应力钢筋的压应力"%(+、"(6则分别由"%(!增加#5*+32+4%(和由"(!减少#5*+32+4(。具体公式不再列出。（#）截面下边缘混凝土即将出现裂缝的应力状态（表,-./图7）。如外荷载继续增加至*8*+，则截面下边缘混凝土即将转化为受拉，当混凝土拉应力达到混凝土轴心抗拉强度标准值7时，混凝土即将出现裂缝。此时截面上9:受到的弯矩即为开裂弯矩*’;%$-!%+$#./01&+!（!#$!$#./01）&+也可表示为 ·;<5·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!!!"!"#$%&’在裂缝即将出现的瞬间，受拉区预应力筋的拉应力由"#$增加#%$&’(（)近似），即!!"(!!!$!"")#$%&’+,-.+$而受压区预应力筋的拉应力则由"*#$减少#%0*#，即/$*"(.*$!*!"(!!*!$."),*!+$此时，相应的上、下非预应力钢筋的压应力"*、"则分别由"*增加#1,-1,-1$%（+,-.+$）2/$0*1和由"1$减少#%$&’()。式中的$为受弯构件的截面抵抗矩的塑性系数，其值可与普通钢筋混凝&土构件一样取用，见附录五表3。此状态为预应力混凝土受弯构件抗裂验算的应力计算模型和理论依据。破坏阶段：（4）荷载继续增大至构件破坏时的应力状态（表56.7图8）。当外荷载继续增大至+9+，受拉区出现裂缝，裂缝截面受拉混凝土退出工作，全部拉力,-由钢筋承担。当外荷载增大至构件破坏时，截面受拉区预应力筋和非预应力钢筋的应力先达到屈服强度，然后受压区边缘混凝土应变达到极限压应变致使混凝土压碎，构件达到极限承载力。此时，受压区非预应力钢筋的应力可达到受压屈服强度。而预应力筋的应力"*可能是拉应力，也可能是压应力，但#不可能达到’*，详见后述。#0当截面受压区不配置预应力筋:*（#:*#!$）时，则上列式中的"*-;取等于零。二、后张法受弯构件的应力分析后张法受弯构件的应力分析方法与后张法轴心受拉构件类似，此处不再重述。仅指出它与先张法受弯构件计算公式不同之处。 第二篇桩基工程施工工艺设计·-,,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（一）施工阶段（!）在求混凝土法向应力的计算公式中，后张法一律采用净截面面积"#，惯性矩$、计算纤维层至净截面重心轴的距离%，见图&!’（()）。##（&）计算第一批应力损失和全部应力损失出现后的混凝土法向应力，仍可按偏心受压求应力的公式计算，即式。但与先张法计算公式所不同的是：预应力筋和非预应力钢筋的合力应改为*+!，*+"，见式；合力至净截面重心轴的 ·(*)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""偏心距应改为!，!，见式，式中预应力筋的应力应为#和#$和"#!"#""!!"!!#"!"、#$"!"。第一批损失出现后!$!"!#!!#!!&!%!%!(%!!"!$%’%#!!%（!")%&!*!）$!’（!$")%&!$*!）$$!!!&!$!(!%&!$!&!$$!($!%&!%!%#!!全部损失出现后!$!""#!"#!"&!%"%!(%!!""$%’%#!"%（!")%&!*）$!’（!$")%&!$*）$$!&!*($+&!$*($$+!!&"$!(!%&!$!&"$$!($!%&!*($+(+%’!$*($$+($+%&!%"%#!"（二）使用阶段、破坏阶段后张法受弯构件在使用阶段和破坏阶段其相应的应力状态，消压弯矩、开裂弯矩和破坏时极限承载力的计算公式与先张法受弯构件相同。此处不再重述。 !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三篇!!!!!!!!!!!!!!桩基工程施工图!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第三篇桩基工程施工图·#(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十二章桩基工程建筑施工图第一节总平面图及总说明一、作用总平面图是新建房屋在基地范围内的总体布置图。它表明新建房屋的平面形状和层数与原有建筑物的相对位置、周围环境、地貌地形、道路和绿化的布置等情况。总平面图也是新建房屋定位、施工放线、土方施工以及绘制水、电、暖、煤气等管线总平面图的依据。二、总平面图例总平面图一般采用!"#$$、!"!$$$、!"%$$$的比例，以图例来表明新建、原有、计划扩建或拆除的建筑物，以及铁路、道路、绿化的布置。《总图制图标准》分别列出了总平面图例、道路与铁路图例、管线与绿化图例，表%%&!列出了部分图例。 ·)%0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!!"#常用总平面图例!!!名称图例说明名称图例说明!!#$上图为不画出!入口图例，下图为!!画出入口图例!“&’”表示道路新建的!转弯半径为’(，!$需要时可在图建筑物!形内右上角以点数!“#)*$**”为路面中!新建的心标高，“+”表示或数字表示层数!道路%$用粗实线表示!!坡度为+,，“#*#$!!#$应注明拟利用!!**”表示变坡点间原有的!!距离者!!建筑物!!!$用细实线表示!!计划扩建!!用中粗虚线表!!的预留地!示!!原有道路或建筑物!!!拆除的!!!计划扩建用细实线表示!!建筑物!的道路!上图为砖石、混!!!凝土或金属材料!!人行道的围墙!!围墙及!!大门下图为镀锌铁!!丝网、篱笆等围墙!!阔叶灌木如仅表示围墙!!时，大画大门三、总平面图的内容总平面图的一般内容有：（#）表明新建区的总体布局，如用地范围、原有建筑物或构筑物的位置、道路等。（!）确定新建房屋的平面位置，一般可以按原有房屋或道路定位，标注定位尺寸（以米为单位）。（%）注明新建房屋底层室内地坪和室外整平地坪的绝对标高。（-）用指北针表示房屋的朝向；用风玫瑰图表示常年风向频率和风速。指北针形状如图!!"（#.）所示，圆用细实线绘制，直径为!-((，指针尾部的宽度为%((。在总平面图中，通常还画出带有指北方向的风向频率玫瑰图（简称风玫瑰图），形状如图!!"（#/）所示。风玫瑰图表明该地区常年的风向 第三篇桩基工程施工图·%(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!频率，它是根据当地多年平均统计的各个方向吹风次数的百分数，按一定比例绘制的，风的吹向是指从外吹向中心。实线表示全年风向频率，虚线表示夏季风向频率。图!!"#指北针和风玫瑰图图!!"!是某学校的总平面图的一部分，比例为#$%&&。图!!"!总平面图四、施工总说明施工总说明主要用来说明图样的设计依据和施工要求。中小型房屋的施工总说明也常与总平面图一起放在建筑施工图内，或者施工总说明与结构总说明合并，成为整套施工图的首页，放在所有施工图的最前面。 ·’(&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节建筑平面图一、形成建筑平面图是将房屋从门窗洞口处水平剖切后俯视，即将剖切平面以下部分向水平面投影所得到的图形，如图!!"#所示。图!!"#平面图的形成平面图反映了房屋的平面形状、大小和房间的布置、墙（或柱）的位置、门窗的位置及各种尺寸。多层房屋一般应每层画一个平面图，并注明相应的图名，如“底层平面图”、“二层平面图”等。对于相同的楼层可以画一个“标准层平面图”。除楼层平面图外，还应画屋顶平面图。屋顶平面图是屋面在水平面上的投影，不需剖切。二、构配件图例由于建筑平面图常用$%$&&、$%!&&或$%’&等较小比例，图样中的一些构 第三篇桩基工程施工图·%$#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!造和配件，不可能也不必要按实际投影画出，只需用规定的图例表示。建筑专业制图采用《建筑制图标准》规定的构造及配件图例，表!!"!摘录了一部分。三、图示内容一般地，平面图包含以下内容：（#）图名、比例、朝向。表!!"!常用建筑配件图例!!!名称图例名称图例!!!!!!!!单层外开平开窗!!!!!单扇门!!!!!!!!!!左右推拉窗!!!!!!!!!!!!双扇门!!!底层楼梯!!!!!!!!!!!!!!!!中间层楼梯!!!!!!!!双扇双面弹簧门!!!!!顶层楼梯!!!!!!（!）定位轴线及其编号。 ·#"+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）各房间的名称、布置和分隔，门窗的位置，墙、柱的断面形状和大小。（"）楼梯的位置及梯段的走向与级数。（#）其他构配件如台阶、雨篷、阳台等的位置。（$）平面图的轴线尺寸、各建筑构配件的大小尺寸和定位尺寸以及楼地面的标高。（%）剖面图的剖切符号，表示房屋朝向的指北针（这些仅在底层平面图中表示）。（&）详图索引符号。四、读图’(图名、比例、朝向先从图名了解该平面图是哪一层平面，图的比例是多少，房屋的朝向怎样。本图是底层平面图，即一层平面，说明这个平面图是在底层窗台之上、底层向二层的楼梯平台之下水平剖切后，按俯视方向投影所得的水平剖面图。该平面图的比例是’)’**，平面形状为长方形。指北针表明了房屋的朝向。+(墙或柱的位置、房间的分布、门窗图例从墙（或柱）位置、房间名称，了解各房间的用途、数量及相互间的组合情况。!(根据定位轴线了解开间和进深根据定位轴线的编号及其间距，了解各承重构件的位置和房间的大小。从图++,"中看到：从左至右方向有’-’!共十三根定位轴线，并且在轴线+和轴线’’之后，还分别有一根附加轴线；从下向上方向有.-/共四根定位轴线，在轴线0和轴线/之后均有一根附加轴线。同一房间的横向轴线间距称为开间，纵向轴线间距称为进深。可以看出，每一间寝室的开间和进深分别是!$**11和#"**11。"(其他构配件和固定设施的图例除墙、柱、门、窗外，建筑平面图中还画出其他构配件和固定设施的图例。 第三篇桩基工程施工图·$#(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#底层平面图如在学生公寓底层平面图中，每个寝室都有一个壁柜，放置四张单人床，盥洗间有水槽，卫生间分隔成厕所和淋浴间。另外，在底层平面图中，还画出室外的一些构配件和固定设施的图例或轮廓形状，如室外房屋的散水、雨水管，门洞外的台阶等。其他各层平面图如下：二层平面图如图!!"$所示。三层平面图如图!!"%所示；屋顶平面图如图!!"&所示。$’有关尺寸标注 ·%&&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!平面图中的外墙尺寸一般有三层，最内层为门、窗的大小和位置尺寸（门、窗的定形和定位尺寸）；中间层为定位轴线的间距尺寸（房间的开间和进深尺寸）；最外层为外墙总尺寸（房屋的总长和总宽）。内墙上的门窗尺寸可以标注在图形内。此外，还须标注某些局部尺寸，如墙厚、台阶、散水等，以及室内、外等处的标高。!"有关符号在底层平面图中，除了应画指北针外，还应在剖视图的剖切位置绘制剖切符号，以及在需要另画详图的局部或构件处，画出索引符号。图##$%二层平面图五、建筑平面图的绘制步骤以图##$&底层平面图为例，说明平面图的绘制步骤。’"选定比例和图幅首先，根据房屋的大小按国标的规定选择一个合适的比例，通常用’(’))，进而确定图幅的大小，选定图幅时应考虑标注尺寸、符号和有关说明的位置。 第三篇桩基工程施工图·+*+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#三层平面图!$绘制底图步骤如下：（%）绘制轴线。考虑标注尺寸、轴号、图名、图框、标题栏及其他符号等，均匀布置图面，根据开间和进深尺寸绘制出定位轴线，如图!!"&所示。（!）绘制墙体。根据墙厚尺寸绘制墙体，如图!!"’所示。可以暂时不考虑门窗洞口，画出全部墙线草图。草图线要画得细而轻，以便修改。（(）门窗开洞。根据门窗的大小及位置，确定门窗的洞口，如图!!"%)所示。（*）绘制门窗符号。按规定图例绘制门窗的符号，如图!!"%%所示。（+）其他。包括室内家具、壁柜、卫生隔断、室外阳台、台阶、散水等，如图!!"%!所示。（#）加深墙线。（,）标注。标注尺寸、房间名称、门窗名称及其他符号，完成全图。 ·’&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#屋顶平面图图!!"$绘制轴线 第三篇桩基工程施工图·(’&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#绘制墙体图!!"$%绘制门窗洞 ·&%$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"##绘制门窗符号图!!"#!绘制室内家具、卫生隔断等 第三篇桩基工程施工图·&%)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三节建筑立面图一、形成与作用立面图是房屋在与外墙面平行的投影面上的投影。立面图主要用来表示房屋的外部造型和装饰。一般房屋有四个立面，即从房屋的前、后、左、右四个方向所得的投影图。根据具体情况可以增加或减少。图!!"#$中的正立面图是大门入口所在的立面。图!!"#$立面图的形成二、图示内容一般地，立面图包含以下内容：（#）图名、比例。（!）立面两端的定位轴线及其编号。（$）门窗的位置和形状。（%）屋顶的外形。（&）外墙面的装饰及做法。（’）台阶、雨篷、阳台等的位置、形状和做法。（(）标高及必需标注的局部尺寸。 ·**(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）详图索引符号。三、读图以图""#$%所示正立面图为例，说明方面图的内容和读图方法。图""#$%正立面图$&图名和比例对照底层平面图可以看出，该立面是这幢学生公寓的入口所在立面，也可以称为正立面图。立面图的比例一般采用与平面图相同的比例，所以这里也是$’$((。"&定位轴线立面图上只标出两端的轴线及其编号（与平面图上对应），用以确定立面的朝向。)&立面外貌立面图的外轮廓线所包围的范围显示出这幢房屋的总长和总高。外轮廓线之内的图形主要是门窗、阳台等构造的图例。从门窗的分布可以知道这幢 第三篇桩基工程施工图·’’!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!公寓共三层，立面左右对称。为了加强立面的效果，外墙面上还设有水平的引条线。立面装修的做法要求，一般可用简短的文字加以说明，或在施工总说明中列出。为了使立面图外形清晰、层次分明，往往用不同的线型表示各部分的轮廓线。立面图的最外轮廓线画成粗实线，室外地平线的宽度画成!"#$；台阶、阳台、雨篷等部分的外轮廓以及门、窗洞口的轮廓画成中实线；门窗扇的分格线及其他细部轮廓、引条线等画成细实线。#"标高尺寸在立面图中，一般不标注门、窗洞口的大小尺寸及房屋的总长和总高尺寸。但一般应标注室内外地坪、阳台、门、窗等主要部位的标高。图%%&!’是该公寓的背立面图。图%%&!’背立面图四、建筑立面图的绘制步骤立面图采用与平面图相同的图幅和比例。 ·,,#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"画定位线考虑好图面的布置后，先画出定位线：与该立面对应的轴线、各楼层的层面线以及室外地面线，如图##$!%所示。画出定位线是为了确定立面上门窗、阳台等的位置。图##$!%绘制定位线#"画轮廓线根据总长和总高尺寸画出外轮廓线及其他主要轮廓线，如图##$!&所示。’"绘制门窗、阳台按门窗的定形和定位尺寸绘制门窗图例，如图##$!(所示。定形尺寸即洞口的大小，一般在门窗表中表示，定位尺寸包括窗垛的尺寸（在平面图中已标注）和窗台高度（比如)**）。+"绘制台阶、雨篷等绘制台阶、雨篷等，如图##$!)所示。,"完成全图加深图线、标注尺寸完成全图。 第三篇桩基工程施工图·’’&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#$绘制主要轮廓线图!!"#%绘制门窗和阳台 ·’’&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#$绘制雨篷和台阶第四节建筑剖视图一、形成与作用建筑剖视图是房屋垂直方向的剖视图，它是用一个假想的平行于正立投影面或侧立投影面的竖直剖切面剖开房屋，移去剖切平面与观察者之间的部分，将留下来的部分向投影面作正投影所得到的图样。如图!!"!%所示。画建筑剖视图时，常用一个剖切平面剖切，必要时也可转折一次，用两个平行的剖切平面剖切。剖切符号一般绘制在底层平面图中，剖切部位应选在能反映房屋全貌、构造特征，以及有代表性的地方。常通过门窗洞和楼梯剖切。建筑剖视图主要用来表示房屋内部的分层、结构型式、构造方式、材料、做法、各部位间的联系及其高度等情况。在施工过程中，建筑剖视图是进行分层，砌筑内墙，铺设楼板、屋面板和楼梯，内部装修等工作的依据。建筑剖视图与建筑平面图、建筑立面图互相配合，表示房屋的全局。建筑平、立、剖视图是房屋施工中最基本的图样。 第三篇桩基工程施工图·’’’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"!#剖视图的形成二、图示内容一般地，剖视图包含以下内容：（$）图名、比例。（!）外墙的定位轴线及其编号。（%）剖切到的室内外地面、楼板、屋顶、内外墙及门窗、各种梁、楼梯、阳台、雨篷等的位置、形状及图例。地面以下的基础一般不画。（&）未剖切到的可见部分，如墙面上的凹凸轮廓、门窗、梁、柱等的位置和形状。（’）垂直尺寸及标高。（(）详图索引符号。三、读图$)图名、比例、定位轴线图!!"!$是公寓的$—$剖视图，图!!"!!是与之对应的轴测图。从底层平面图中对应的剖切符号可知：该剖视是通过楼梯间和卧室的门窗洞口进行剖切的，投影方向是从右至左。剖视图的比例一般和平面图相同或使用大一些的比例。 ·((’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!与立面图一样，剖视图上也可只标出两端的轴线及其编号，以便与平面图对照来说明剖面图的投影方向。!"被剖切到的建筑构配件在建筑剖视图中，应画出房屋室内外地坪以上各部位被剖切到的建筑构配件。如室内外地面、楼地面、屋顶、内外墙及其门窗、圈梁、过梁、楼梯与楼梯平台等。被剖切到的墙体用粗实线表示，被剖切到的钢筋混凝土构件涂黑表示。#"未剖切到的可见构配件除了被剖切到的建筑构配件外，还有未剖切到的构配件，按剖视的投影方向，要画出所有可见的构配件轮廓（不可见的不画）。比如$—$剖视图中另一楼梯段、楼梯扶手、进入另一套间的门洞、屋顶女儿墙等。图!!%!$剖视图&"有关尺寸剖视图一般应标注垂直尺寸及标高。外墙的高度尺寸一般也标注三层， 第三篇桩基工程施工图·’’*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一层为剖切到的门窗洞口及洞间墙的高度尺寸（以楼面为基准来标注），第二层为层高尺寸，第三层为总高尺寸。剖视图中还须标注室内外地面、楼面、楼梯平台等处的标高。四、建筑剖视图的绘制步骤!"画定位线考虑好图面的布置后，先画出定位线：该剖视处对应的轴线、各楼层的层面线以及室外地面线，如图##$#%所示。这里的定位或是绘制被剖切的墙体、门窗和楼面板的基准。#"画墙体、楼面板等绘制剖切到的内外墙及楼板，如图##$#&所示。%"画楼梯绘制楼梯的投影，注意剖切到的梯段和未剖切到的梯段都要画，如图##$#’所示。&"加深图线加深墙体、圈梁、过梁及被剖切的梯段。’"完成全图标注尺寸等完成全图。第五节建筑详图一、形成与作用在建筑施工图中，由于平、立、剖视图通常采用!(!))、!(#))等较小的比例绘制，对房屋的一些细部的详细构造无法表达清楚。为了表明细部的详细构造及尺寸，有必要采用较大的比例画出这些部分，这就是详图，也称大样图或节点图。常用的构造详图，一般由设计单位编制成标准详图图集，需要时可 ·%%$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"!!垂直剖切图!!"!#绘制定位线 第三篇桩基工程施工图·$$%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"!#绘制墙体、楼板图!!"!$绘制楼梯以选用，不必重画。无标准详图可选时，则另画详图。二、楼梯详图楼梯是多层房屋上下交通的主要设施，多采用预制或现浇钢筋混凝土楼梯。楼梯主要由棉段、平台和栏杆扶手组成。梯段（或称为梯跑）是联系两个 ·+#*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!不同标高平台的倾斜构件，一般是由踏步和梯梁（或梯段板）组成。踏步是由水平的踏板和垂直的踢板组成的。平台是供行走时调节疲劳和转换梯段方向用的。栏杆扶手是设在梯段及平台边缘上的保护构件，以保证楼梯交通安全。楼梯段的结构型式有板式梯段和梁板式梯段，如图!!"!#所示。所谓板式梯段是由梯段板承受该梯段全部荷载并传给平台梁再传到承重墙上。梁板式梯段是在梯段板两侧设有斜梁，斜梁搁置在平台梁上，荷载是由踏步板经斜梁传到平台梁，再传到承重墙上。楼梯的结构较复杂，一般需另画详图，以表示楼梯的组成、结构型式、各部位尺寸和装饰做法。楼梯详图一般包括楼梯间平面详图、剖视详图、踏步、栏杆扶手详图。这些详图应尽可能画在同一张图纸内。平面、剖视详图比例要一致，以便对照阅读。踏步、栏杆扶手详图比例要大些，以便更详细、更清楚地表达该部分的构造情况。楼梯详图一般分建筑详图与结构详图，并分别绘制，分另编入“建施”和“结施”中。但对一些构造和装修较简单的现浇钢筋混凝土楼梯，可以只绘制楼梯结构施工图。$%搂梯平面详图房屋平面图中楼梯间部分局部放大，就是楼梯平面详图，如图!!"!&所示。!%楼梯剖视详图假想用一铅垂面，通过各层楼梯的一个梯段和门窗洞，将楼梯剖开，向另一未剖到的楼梯段方向投影，所作的创视图即为楼梯剖视图，如图!!"!’所示。(%楼梯节点详图图!!"!)所示的四个节点详图是从楼梯场视图中索引来的，更详尽地表达了栏杆扶手及踏步的细部构造及尺寸。 第三篇桩基工程施工图·%#$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"!#楼梯段的结构三、外墙节点详图外墙节点详图，实际上是墙身的局部放大图，它可采用剖视图或断面图表示，详尽地表达了墙身从底部防潮层到屋顶的各主要节点的构造和做法。 ·#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第三篇桩基工程施工图·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ·’&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!外墙的节点详图一般有标准图集可用。如图!!"#$所示是女儿墙排水的节点详图。图!!"#$女儿墙排水节点详图 第三篇桩基工程施工图·)*)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十三章桩基工程结构施工图一、结构施工图概述房屋建筑施工图除了图示表达建筑物的造型设计内容外，还要对建筑物各部位的承重构件（如基础、柱、梁、板等）进行结构图示表达，这种根据结构设计成果绘制的施工图样，称为结构施工图，简称“结施”。它主要表达构件的具体形状、尺寸大小、所用材料和构件布置等内容。它是房屋结构定位、基坑放样和开挖、钢筋选配绑扎、构件立模浇筑等的重要依据。结构施工图包括：结构设计说明，基础平面图及基础详图，楼层结构平面图，屋面结构平面图，承重构件（如梁、板、柱等）结构详图。二、钢筋混凝土结构的基本知识!"钢筋混凝土构件简介纵观近代建筑史，钢筋混凝土以其优异的性能价格比，在建筑工程中被广泛应用。钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种材料组成的。混凝土是将水泥、石子、砂、水按一定配比组合，经拌和凝固而成的人工石料，它具有较高的抗压强度，但抗拉、抗折强度偏低，一般仅为抗压强度的!#!$%!#&$，因此单纯的混凝土构件在受到弯、折应力作用时容易断裂，为了提高构件的抗拉强度，在混凝土构件的受拉区域内加入钢筋，就形成了钢筋混凝土构件。钢筋混凝土构件根据其制作工艺分为现浇构件和预制构件。为了提高构件的抗裂性，还可制成预应力钢筋混凝土构件。&"钢筋的分类和作用如图&’(!所示，配置在钢筋混凝土构件中的钢筋，按其作用可分为： ·(’’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）受力钢筋：主要用于构件中承受拉、压应力，分为直筋和弯起筋。（"）架立钢筋：起架立作用，用来固定梁内受力钢筋和箍筋位置。（#）箍筋：用来固定受力钢筋的位置，并承受部分斜拉应力。（$）分布筋：用于板内受力钢筋固定，且与板内受力钢筋垂直分布，形成均匀整体受力。#%钢筋的弯钩和保护层为了提高钢筋与混凝土的粘结力，通常在钢筋两端做成半圆形弯钩或直弯钩，称钢筋的锚固弯钩。钢筋弯钩的形式如图"#&"所示。钢筋混凝土构件为防止外界因素引起钢筋的锈蚀，并增加钢筋与混凝土结合的整体性，在结构表面与钢筋之间留有一定厚度的混凝土，称钢筋的保护层，具体数值可查阅有关设计规范。图"#&!钢筋的种类$%钢筋的种类、级别和代号由于钢筋的生产工艺不同，因此钢筋的品种繁多，其力学性能也各异。表"#&!所示为建筑工程中常用的钢筋种类、级别和代号。三、常用构件的代号在建筑工程中，由于所使用的构件种类繁多。因此，在结构施工图中，为 第三篇桩基工程施工图·),+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!钢筋的弯钩了简明扼要地标注构件，通常采用代号标注的形式。所用构件代号可在国家《建筑结构制图标准》$%&’()—*+中查用。常用构件代号见表!"#!。四、构件标准图集在建筑设计中，有大量的钢筋混凝土构件采用定型设计构件，为此国家及各地区都编制了定型构件的标准施工图集，以方便设计人员设计时引用或查阅。由于各地区对钢筋混凝土构件的表示方法不尽相同，使用时应注意查阅当地的构件标准图集。表!"#’钢筋种类、级别和代号!!!种类级别代号种类级别代号!!0!级钢筋（"号光钢）"!!级钢筋"︵!或#级钢筋（’,锰）"-!#级钢筋"-0热热!冷拉钢筋轧处!0钢理$级钢筋（!)锰硅）#-!$级钢筋#-筋钢!!0筋%级钢筋（.)锰硅矾）#-!!%级钢筋#-!!︶/!钢丝冷拔低碳钢丝"1&级钢筋（..锰，硅）" ·)@*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#!常用构件代号（$%&’()—*+）!!!名称代号名称代号!!!板%屋架,&!!!屋面板,%托架-&!!!空心板.%天窗架/&!!!槽形板/%框架.&!!!折板0%刚架$&!!!密肋板1%支架0&!!!楼梯板-%柱0!!!盖板或沟盖板$%基柱&!!!挡雨板或檐口板2%设备基础3&!!!吊车安全走道板4%桩05!!!墙板6%柱间支撑0!!!天沟板-$%垂直支撑//!!!梁7水平支撑8/!!!屋面梁,7梯-!!!吊车梁47雨篷29!!!圈梁67阳台2-!!!过梁$7梁垫74!!!连系梁77预埋件1!!!基础梁&7天窗端壁-4!!!楼梯梁-7钢筋网,!!!檀条7-钢筋骨架$注：预应力钢筋混凝土构件的代号，应在上列构件代号前加“2”。例如：图!"#"所示)2.%!):;#!，该标注表示)块预应力（2）空心板!（.%）长):((<<，宽;((<<，荷载等级二级（!((=>?<）。 第三篇桩基工程施工图·’$&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#"预制空心板编号注释第一节钢筋混凝土结构图一、概述钢筋混凝土结构图由模板图、配筋图、预埋件详图和钢筋明细表组成。它充分表达了钢筋混凝土构件的外形、尺寸、钢筋的配置，预埋件和预留孔洞的大小和位置。在建筑结构中，主要钢筋混凝土构件是梁、板、柱。钢筋混凝土结构图的图示方法，应根据钢筋混凝土构件的具体特征，主要采用钢筋混凝土构件平面图、立面图和断面图等图示表达。在钢筋混凝土构件详图中，构件外形轮廓采用细实线表示，通常省略混凝土图例，而构件中所选配的钢筋采用粗实线或黑圆点表示，同时还应标注出钢筋的编号、代号、直径、根数、间距等。在构件详图中，除了需要清楚表达钢筋混凝土构件的外形和配筋情况外，为了区分各种类型的配筋，还应在标注时对构件中所配钢筋加以编号。编号原则是：相同的钢筋（即形状、规格、尺寸相同）只编一个号；先受力筋（先直筋后弯筋）后架立筋或分布筋再箍筋等自下而上、从左向右顺序编号。编号标注的方法：结构配筋在图中各类钢筋合适的部位上，用带箭头的细实线引出，并在引出线尾端画一个直径为$%%的细实线圆，用阿拉伯数字将钢筋编号注写在圆中。 ·+.&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!如标注!!"#"，"表示钢筋的编号为!号；!!"#表示!根直径"#$$的#级钢筋。又如标注!#%!&&，%为钢筋间的间距代号，表示直径#$$的#级钢筋间距!&&$$。二、钢筋混凝土梁"’梁结构图的一般表示法在建筑出采用了大量的钢筋混凝土梁，其所处部位不同，作用和代号也不尽相同，见表!()!。梁的配筋图通常由立面图、断面图、钢筋详图或钢筋明细表组成。如图!()*所示是钢筋混凝土简支梁的配筋图，该梁的配筋图由立面图、断面图、钢筋表组成。图中所示，梁的两端简支在砖墙上，梁的跨度*+&&$$，断面*&&$$,!+&$$，下部配置(根直径为"-$$的$级受力钢筋，编号为%；上部配置!根直径为"!$$的$级钢筋作架立筋，编号为"；箍筋采用#级钢筋，直径-$$，分布间距!&&$$，编号为&，并全梁均匀分布。梁的钢筋加工图见钢筋表!()*。在梁的配筋图中，如果梁采用的比例较大，画出的梁很长，则梁可以折断表示。箍筋均匀分布时，可采用简化画法，只需画出部分箍筋。断面图的数量应根据梁的断面变化情况决定，梁内配筋不同的断面均应画断面图。梁的配筋图一般应按比例绘制，必要时纵横两个方向可取不同比例，即可将横向比例适当放大。!’梁结构图的平面整体表示法钢筋混凝土梁的配筋图，除了传统的逐个表示法外，近年来出现了一种平面整体表示方法，由于它具有图示表示简便，效率高，减少大量的重复标注等优点，目前正在被广泛采用。梁的平面注写表示法，是在梁平面布置图上，采用平面注写的方式或截面注写的方式表达。平面注写的方式是在梁的平面布置图上，分别在不同编号的梁中各选一根梁，在其上注写截面尺寸和配筋具体数值的方式来表达。平面注写包括集中标注和原位标注，集中标注表达梁的通用数值，其内容包括： 第三篇桩基工程施工图·%+&·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$简支梁配筋图梁编号、梁截面尺寸、梁箍筋、梁上部贯通筋或架立筋、梁顶面标高高度差。当集中标注中的某项数值不适用于梁的某部位时，则将该项数值原位标注，原位标注是表达梁各部分的特殊值，如：梁支座处上部纵筋、梁下部纵筋、侧面纵向构造或抗扭纵筋、附加箍筋或吊筋等。施工时，原位标注取值优先。截面注写方式与传统方式相同，是在梁的平面布置图上，在选定的部位标注截面位置和编号，并在图中适当的位置画出该截面的配筋详图。如图!"#%所示，具体方法如下：（&）用索引线将梁的通用数值引出，在跨中集中标注一次。（!）梁的特殊值直接注写在梁的原部位。（"）纵向钢筋多于一排时，从外向里将各排纵筋用“’”分开，例如：(!)!%$’!表示纵向钢筋有两排，外排$!)!%，内排!!)!%。（$）同排纵筋为两种直径时，用“*”相连，角部纵筋写在前面，例如：!!)!%*!!)!!表示!!)!%放在角部，!!)!!放在中部。 ·$&!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################图!"#$多跨梁的平面注写法（$）梁上部纵筋全部拉通时，可仅在上部跨中标注一次。（%）当梁中间支座两边的上部纵筋不同时，须在支座两边分别标注；如相同时，可仅在支座的一边标注，另一边可省略不注。（&）梁侧面抗扭钢筋前加“!”号，例如：!’"()*表示梁两侧各有!"()*的抗扭纵筋。（*）梁箍筋应标注直径、级别、加密区与非加密区间距和肢数，加密区与非加密区的不同间距用“+”线分隔，例如：!),-),,（’）+!,,（!）表示箍筋为"级钢筋，直径),..，四肢箍，加密区间距为),,..；非加密区间距为!,,..，两肢箍。（/）附加箍筋或吊筋直接注在平面图主梁支座处，与主梁的方向一致，用“（）”区别于其他钢筋。例如：（%"(*0!"()%）表示主梁支座处每侧加""(*的箍筋，!"()%的吊筋。（),）当梁顶与板顶有标高差时，须在“（）”中注写。例如：（,1),,）表示梁顶和板的高差,1).。 第三篇桩基工程施工图·&%"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、钢筋混凝土板钢筋混凝土板根据形成工艺分为钢筋混凝土现浇板和预制板。钢筋混凝土板的配筋图由钢筋平面布置图、断面图和钢筋详图组成。如图!"#$所示是钢筋混凝土楼板，该板为双向受力板，其外形、配筋情况和尺寸在图中已注明。请自行阅读。在现浇板的配筋平面布置图和断面图中，板的外形用细实线表示，板下面墙或梁的轮廓线用细虚线表示，钢筋采用粗实线或黑圆点表示。在钢筋混凝土板的配筋平面图中，钢筋直接画在图中；钢筋两端弯钩向上或向左，表示钢筋配置在板的底层，向下或向右，则表明钢筋配置在顶层；相同钢筋是均匀分布时，可只画一根，但必须注明分布；如果在图中不能清楚表示钢筋的布置和形状，应在图外增画钢筋的成型图；钢筋的标注可采用就近标注或引出标注两种形式，并将有关钢筋的编号、代号、直径、尺寸、数量、间距及所在位置标注其间。在板的断面图中，可清楚地反映板的断面形状和配筋。根据受力情况，板可分为单向板和双向板。对于单向板，分布钢筋配置在受力钢筋上面；对于双向板，其双向受力钢筋配置，应将与板短边平行的钢筋配置在下面。第二节基础平面图和基础详图一、概述基础是建筑物向地基传递全部荷载的重要承重构件。由于它的构造与房屋上部的结构型式和地基承载力有密切关系，故形式多样，常见的基础形式有条形基础和独立基础。基础施工图是基础定位放样、基坑开挖和施工的主要依据，它主要由基础平面图和基础详图组成。 ·’&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$某楼板配筋图 第三篇桩基工程施工图·($(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、基础平面图基础平面图是一种剖视图，是假想用一个水平剖切面，沿室内地面与基础之间将建筑物剖切开，再将建筑物上部和基础四周的土移开后所作出的水平投影，称为基础平面图。基础平面图主要内容包括：基础的平面布置，定位轴线位置，基础的形状和尺寸，基础梁的位置和代号，基础详图的剖切位置和编号等。以条形基础为例，在基础平面图中，被剖切到的基础墙体，轮廓线采用粗实线表示，构造柱断面涂黑，基础底面外轮廓线采用细实线表示，而基础细部的可见轮廓线通常省略不画（如大放脚轮廓线等），各种管线及其出入口处的预留孔洞用虚线表示。除此之外，图中还应标注出基础各部分的尺寸。基础平面图的定位轴线应与建筑施工图一致，比例也尽量相同。画基础平面图时，应根据建筑平面图中的定位轴线和比例，确定基础的定位轴线，然后画出基础墙、基础宽度轮廓线等，同时标注基础的定位轴线、尺寸、基础详图的剖切位置线和编号。如图!"#$所示，该图反映了基础平面布置情况、基础底面的尺寸、基础详图的剖切位置和编号，以及构造柱和基础梁的位置和编号。请自行参照阅读。三、基础详图由于基础平面图只表示了基础的平面布置，而基础各部位的断面情况没有表达出来，为了给砌筑基础提供依据，就必须画出各部分的基础断面详图。基础详图是一种断面图，是在基础合适的部位，采用假想的剖切平面垂直剖切基础所得到的断面图。为了清楚地表达基础的断面，基础详图的比例较大，通常取%&!’、%："’绘制。基础详图充分表达了基础的断面形状、材料、构造、大小和埋置深度。基础的断面形状与埋置深度应根据上部的荷载以及地基承载力而定。即使同一幢房屋，由于各处的荷载和地基承载力的不同，其基础断面的形式也不 ·’$&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$某基础平面图相同。对每一处断面不同的基础，都需要画出它的断面图，并在基础平面图上用剖切位置线表明该断面的位置。对条形基础断面形状和配筋形式较类似的，可采用通用基础详图的形式，通用详图的轴线符号圆圈内不注明具体编号。基础详图的主要内容有：基础断面图中的定位轴线及其编号；基础断面结构、形状、尺寸、标高、材料以及配筋；基础梁（或圈梁）的尺寸和配筋；防潮层的位置等。如图!"#%所示公寓的基础详图，由于基础有多个不同的断面，其断面形状和配筋形式较类似，故采用绘制一个通用基础断面详图，并附有不同断面基础的配筋表，同时反映了该公寓基础断面的形状、尺寸、结构和定位轴线的位置。 第三篇桩基工程施工图·&%%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$某基础详图第三节楼层结构平面图楼层结构平面图通常也称楼层结构平面布置图，用来表示楼面板及其下面的墙、梁、柱等承重构件的平面布置。以便清楚地图示出各构件在房屋中的位置，以及它们之间的构造关系。楼层结构平面图的数量应根据各层楼面结构布置的具体情况确定，如果楼层结构布置情况相同，可只用一个楼层结构平面图表示，但应在图名中注明合用各层的层数，否则分层表示。楼层结构平面图是一个水平剖视图，是假想用一个水平面紧贴楼面剖切形成的。图中被剖切到的墙体轮廓线用中实线表示；被遮挡住的墙体轮廓线用中粗虚线表示；楼板轮廓线用细实线表示钢筋混凝土柱断面用涂黑表示；梁的中心位置用粗点画线表示。 ·’&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!如图!"#$所示，某结构平面图，请自行参照阅读。楼层结构平面图的画法与建筑平面图的画法基本相同。 第三篇桩基工程施工图·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!楼层结构平面图，要求图中定位轴线、尺寸应与建筑平面图一致，图示比例也应尽量相同。各类钢筋混凝土梁、柱用代号标注，其断面形状、尺寸、材料和配筋等均采用断面详图的形式表示；现浇楼面板的形状、尺寸、材料和配筋等可直接标注在图中，对于配筋相同的现浇板，只需标注其中一块，其余可在该板图示范围内画一细对角线，注明相同板的代号，从略表达；预制楼板则采用细实线图示铺设部位和方向，并画一细对角线，在上注明预制板的数量、代号、型号、尺寸和荷载等级等，对于相同铺设区域，只需作对角线并简要注明；门窗过梁可统一说明，其余内容可省略。钢筋混凝土构件（梁、板、柱）均采用“国标”规定的代号和编号标注，只要查看这些代号、编号和定位轴线就可以清楚这些构件的位置和数量。 !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四篇!!!!!!!!!!!!!!桩基工程施工工艺!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第四篇桩基工程施工工艺·’*&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十四章桩基工程施工技术要点随着科学技术和施工机械的发展，新的桩基施工方法和工艺不断出现，本节仅简要介绍几种常用类型桩的施工方法及要求。第一节灌注桩本小节主要针对泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、内夯灌注桩和干作业成孔灌注桩的施工特点和需要注意的问题，分别就其共性和个性问题加以说明。灌注桩是一项质量要求高，须在一个短时间内连续完成多道工序的地下隐蔽工程。施工必须认真按程序进行（程序框图如图!"#$所示）。（一）施工前的准备$%资料和场地准备（$）施工企业必须具备相应的施工资质；（!）建筑场地工程地质资料和必要的水文地质资料；（&）桩基施工图及图纸会审纪要，包括桩的类型尺寸，桩位平面布置图，桩与承台的连接，桩的配筋、混凝土强度等级及相关的承台构造等；（"）建筑场地和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危房、精密仪器车间的调查资料；（’）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；（(）有关荷载、施工工艺和桩的静载试验和动测的试验资料；（)）桩基工程的施工组织设计或施工方案；（*）水泥、砂、石、钢筋等原材料及其制品的质检报告。!%施工组织设计或施工方案的内容 ·(&"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$灌注桩施工程序框图（引自江西地矿局，钻孔灌注桩施工程序，$%&%年）（$）施工平面图：标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施的位置；采用泥浆护壁成孔时，应标明泥浆制备设施及其循环系统；（!）确定成孔机械、配套设备以及施工工艺的有关部门资料，采用泥浆护壁成孔时，必须有泥浆处理措施；（’）施工进度计划和劳动力组织计划；（"）机械设备、备（配）件、工具（包括质量检查工具）、材料供应计划；（(）桩基施工时，对安全、劳动保护、放火、防雨、防台风、爆破作业、文物和环境保护等方面应有关规定执行；（)）工程质量、安全生产和季节性（冬、雨季）施工的技术保证措施。’*需要注意的几个问题 第四篇桩基工程施工工艺·*4*·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）成桩机械必须经鉴定合格，不合格机械不得使用。（"）施工前的图纸会审，会审纪要连同施工图等作为施工依据并列入工程档案。（#）施工现场应进行平整处理，桩基施工用的临时设施、如供水、供电、道路、排水、临设房屋等，必须在开工前准备就绪，以保证施工机械正常作业。（$）基桩轴线的控制点和水准基点应设在不受施工影响的地方。开工前应进行复核并妥善保护，施工中应经常复测。（二）施工中的一般规定!%为核对地质资料、检验设备、工艺以及技术要求是否适宜，桩在施工前，宜进行“试成孔”。"%成孔设备就位后，必须平正、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。#%成孔深度控制：（!）在桩架或桩管上应设置控制深度的标尺，以便在施工中进行观测记录；（"）摩擦桩以设计桩长控制成孔深度；端承摩擦桩必须保证设计桩长及桩端进入持力层深度；当采用锤击沉管法成孔时，桩管入土深度控制以标高为主，以贯入度控制为铺；（#）端承型桩：当采用钻（冲）、挖掘成孔时，必须保证桩孔进入设计持力层的深度；当采用锤击沉管法成孔时，沉管深度控制以贯入度为主，设计持力层标高对照为辅。$%成孔施工的允许偏差：《建筑桩基技术规范》（&’&($—($）［)%"%*］条对灌注桩成孔施工的允许偏差规定如表"$+!。表"$+［!表)%"%*］灌注桩施工允许偏差桩位允许偏差（,,）垂直度序成孔方法桩径偏差允许偏差单桩、条形桩沿垂条形桩基沿轴线号（,,）（-）直轴线方向和群桩方向和群桩基础中的边桩基础中间桩+/%!.泥浆护壁.!!///,,且!*/.1)且不大于!//.1$且不大于!*/!!冲（钻）孔桩.0!///,,+*/!//2/%/!3!*/2/%/!3 ·%64·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""桩位允许偏差（!!）垂直度序成孔方法桩径偏差允许偏差单桩、条形桩沿垂条形桩基沿轴线号（!!）（"）直轴线方向和群桩方向和群桩基础中的边桩基础中间桩锤击（振动）沉管、$!%&&!!+&*%&#)#&*振动冲击沉管成孔’(%&&!!*&&*%&,螺旋钻、机动洛阳铲钻孔扩底)#&*+&*%&现浇混凝土护壁.%&&/%%&*%&-人工挖孔桩长钢套管护壁.#&**&&#&&注：*/桩径允许偏差的负值是指个别断面；#/采用复打、反插法施工的桩径允许偏差不受本表限制；,/0为施工现场地面标高与桩项设计标高的距离；’为设计直径。%/钢筋笼的制作要求：（*）钢筋笼的制作允许偏差（表#-)#）；表#-)#钢筋笼制作允许偏差"""项次项目允许偏差（!!）项次项目允许偏差（!!）"""*主筋间距.*&,钢筋笼直径.*&"""#箍筋间距或螺旋筋螺距.#&-钢筋笼长度.%&（#）分段制作的钢筋笼，其接头宜采用焊接并应遵守《混凝土结构工程施工及验收规范》（12%&#&-—3#）；（,）加劲箍宜设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩，根据施工工艺要求所设弯钧不得向内圆伸露，以免妨碍导管工作；（-）钢筋笼的内径应比导管接头处的外径大*&&!!以上；（%）搬运和吊装时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，就位后应立即固定；（4）钢筋笼主筋的保护层允许偏差如为：水下浇筑混凝土桩.#&!!，非水下浇筑混凝土桩.*&!!；4/粗骨料可选用卵石或碎石，其最大粒径对于沉管灌注桩不宜大于%&!!，并不得大于钢筋最小净间距的*5,；对于素混凝土桩，不得大于桩径的*5-，并不宜大于+&!!。+/检查成孔质量合格后应尽快浇筑混凝土。桩身混凝土必须留有试件， 第四篇桩基工程施工工艺·*$.·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!直径大于!"的桩，每根桩应有一组试块，且每个浇筑台班不得少于一组，每组#件。$%灌注桩施工现场所有的设备、设施、安全装置、工具配件以及个人劳保用品必须经常检查，确保完好和使用安全。（三）泥浆护壁成孔灌注桩!%泥浆的制备和处理（!）除能自行造浆的土层外，均应制备泥浆。泥浆制备应选用高塑性粘土或膨润土。泥浆应根据施工机械、工艺及穿越的土层进行配比设计。膨润土泥浆可参考表&’(#的性能指标制备。表&’(#制备泥浆的性能指标项次项目性能指标检验方法!比重!%!)!%!*泥浆比重计&粘度!+)&*,*++++-.++++漏斗法#含砂率/01’胶体率23*1量杯法*失水量/#+"4-#+"56失水量仪0泥皮厚度!)#""-#+"56失水量仪&!"56&+)#+"789".静切力静切力计&!+"56*+)!++"7-9"$稳定性/+%+#789"#3:;值.)3（&）施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位!%+"以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位!%*"以上。（#）在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇筑水下混凝土。（’）浇筑混凝土前，孔底*++""以内的泥浆比重应小于!%&*；含砂率$1；粘度&$,。（*）在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。（0）废弃的泥浆、渣应按环境保护的有关规定处理。 ·(,,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"正反循环钻孔灌注桩的施工（#）应根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放及处理等综合条件选择钻孔机具及工艺。对孔深大于$%&的端承型桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔。（!）泥浆护壁成孔时，孔口宜采用护筒。（$）在松软土层中钻进，应根据泥浆补给情况控制钻进速度；在硬层或岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。（’）为保证钻孔的垂直度，在钻机的钻头和钻具上相应地应设置导向装置和扶正器。（(）钻进过程中如发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆时，应停钻，待采取相应措施后再行钻进。（)）钻孔达到设计深度，灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：端承桩!(%&&摩擦端承、端承摩擦桩!#%%&&摩擦桩!$%&&若不满足上述要求，应进行换浆和清孔。$"冲击成孔灌注桩的施工（#）冲孔桩的孔口应设置护筒，其内径应大于钻头直径!%%&&。（!）在钻头锥顶和提升钢丝绳之间应设置保证钻头自转向的装置，以防产生梅花孔。（$）开孔时，应低锤密击，如表土为淤泥、细砂等软弱土层，可加粘土块夹小片石反复冲击造壁，孔内泥浆面应保持稳定。（’）在不同的上层、岩层中钻进时，可按照表!’*’进行。表!’*［’表)"$"#$］冲击成孔操作要点项目操作要点备注在护筒刃脚小冲程#&左右，泥浆比重#"!+#"(，软弱层投土层不好时提高泥浆比重下!&以内入粘土块夹小片石或加粘土块中、小冲程#+!&，泵入清水或稀泥浆，经常清粘性土层防粘钻可投入碎砖石除钻头上的泥块 第四篇桩基工程施工工艺·’+3·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!项目操作要点备注粉砂或中粗中冲程!"#$，泥浆比重%&!"%&’，投入粘土砂层块，勤冲勤掏渣砂卵石层中、高冲程!"($，泥浆比重%&#左右，勤掏渣软弱土层或小冲程反复冲击，加粘土块夹小片石，泥浆比重塌孔回填重钻%&#"%&’（’）每钻进("’$深度验孔一次，遇到孤石时，可预爆或用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁；在更换钻头前或容易缩孔处，均应验孔。（)）进入基岩后，应低锤冲击或间断冲击，如发现偏孔应回填片石至偏孔上方#**"’**$$处，然后重新冲孔；同时，每钻进%**"’**$$应清孔取样一次（非桩端持力层#**"’**$$；桩端持力层为%**"#**$$）以备终孔验收。(&水下混凝土的浇筑（%）钢筋笼吊装完毕，应进行隐蔽工程验收，合格后应即浇筑水下混凝土。（!）水下混凝土的配比应符合下列要求：!水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定；坍落度直#为%+*"!!*$$；水泥用量不少于#)*,-$；"水下混凝土的含砂率宜为(*."(’.，并宜选用中粗砂；粗骨料的最大粒径应/(*$$，有条件时可采用二级配；#为改善和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。（#）导管的构造和使用应符合下列规定：!导管壁厚不宜小于#$$，直径宜为!**"!’*$$；直径制作偏差不应超过!$$，导管的分节长度视工艺要求确定，底管长度不宜小于($，接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头；"导管提升时，不得挂住钢筋笼，为此可设置防护三角形加劲饭或设置锥形法兰护罩。#导管使用前应试拼装、试压，试水压力为*&)"%&*012。（(）使用的隔水栓应有良好的隔水性能，保证顺利排出。（’）浇筑水下混凝土应遵守下列规定；!开始灌注混凝土时，为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜 ·$/"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!为!""#$""%%，桩直径小于&""%%时可适当加大导管底部至孔底距离；!应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下"’(%以上；"导管埋深宜为)#&%，严禁导管提出混凝土面，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写水下混凝土浇筑记录；#水下混凝土必须连续施工，每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇筑过程中的一切故障均应记录备案。$控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，应凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。（四）沉管灌注桩和内夯灌注桩*’锤击沉管灌注桩的施工（*）锤击沉管灌注桩的施工应遵循下列规定%群桩基础和桩中心距小于+倍桩径的桩基，应提出保证相邻桩桩身质量的技术措施；!混凝土预制桩尖或钢桩尖的加工质量和埋设位置应与设计相符，桩管与桩尖的接触应有良好的密封性；"沉管全过程必须有专职记录员做好施工记录；每根桩的施工记录均应包括每米的锤击数和最后一米的锤击数；必须准确测量最后三阵，每阵*"锤的贯入度及落锤高度。（)）拔管和混凝土灌注应遵循下列规定：%沉管至设计标高后，应立即灌注混凝土，尽量减少间隔时间；灌注混凝土之前，必须检查桩管内有无吞桩尖或进泥、进水；!当桩身配钢筋笼时，第一次混凝土应先灌至笼底标高，然后放置钢筋笼，再灌混凝土至桩顶标高。第一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌入的混凝土量为限，不宜拔得过高。在拔管过程中应有专用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况；"拔管速度要均匀，对一般土层以*%,%-.为宜，在软弱土层和软硬土层交界处宜控制在"’!#"’(%,%-.。（!）混凝土的充盈系数不得小于*’"；对于混凝土充盈系数小于*’"的桩， 第四篇桩基工程施工工艺·!2$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!宜全长复打。成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高!""##。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打应超过断桩或缩径区$#以上。（%）当桩身配有钢筋时，混凝土的坍落度宜采用&"’$""##；素混凝土桩宜采用("’&"##。)*振动、振动冲击沉管灌注桩的施工（$）应根据土质情况和荷载要求，分别选用单打法、反插法、复打法等。单打法适用于含水量较小的土层，宜采用预制桩尖；反插法及复打法适用于饱和土层。（)）单打法施工应遵循下列规定：!必须严格控制最后+",的电流、电压值，其值按设计要求或根据试桩和当地经验确定；"桩管内灌满混凝土后，先振动!’$",，再开始拔管，应边振边拔，每拔"*!’$*"停拔振动!’$",；如此反复，直至桩管全部拔出；#在一般土层内，拔管速度宜为$*)’$*!#-#./，用活瓣桩失时宜慢，用预制桩失时可适当加快；在软弱土层中，宜控制在"*(’"*&#-#./。（+）反插法的施工应符合下列规定：!桩管灌满混凝土之后，先振动再拔管，每次拔管高度"*!’$*"#，反插深度"*+’"*!#；在拔管过程中，应分别添加混凝土，保持管内混凝土面始终不能低于地表面或高于地下水位$*"’$*!#以上，拔管速度应小于"*!#-#./；"在桩尖处的$*!#范围内，宜多次反插以扩大桩的端部断面；#穿过淤泥夹层时，应当放慢拔管速度，并减少拔管高度和反插深度，在流动性淤泥中不宜使用反插法。+*夯压成型灌注桩的施工（$）夯扩桩可采用静压或锤击沉管进行夯压、扩底0扩径。内夯管比外管短$""##，内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底，见图)%1)。（)）沉管过程中，外管封底可采用干硬性混凝土、无水混凝土，经夯击形成阻水、阻泥管塞，其高度一般为$""##，当不出现内、外管间隙涌水、涌泥时，也可不采用上述封底措施。 ·)+!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!内外管及管塞（$）平底内夯管（；%）锥底内夯管（&）桩的长度较大或需配置钢筋笼时，桩身混凝土宜分段灌注；拔管时内夯管和桩锤应施压于外管中的混凝土顶面，边压边拔。（"）工程施工前宜进行试成桩，应详细记录混凝土的分次灌入量，外管上拔高度，内管夯击次数，双管同步沉入深度，并检查外管的封底情况，有无进水、涌泥等，经核定后作为施工控制依据。（五）干作业成孔灌注桩’(钻孔（扩底）灌注桩的施工（’）钻孔时应符合下列规定：!钻杆应保持垂直稳固，位置正确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径；"钻进速度应根据电流值的变化，及时调整；#钻进过程中应随时清理孔口积土，遇到地下水，塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理。（!）对于钻孔扩底桩，扩底部位施工时，应根据电流值或油压值，调节扩孔刀片切削土量，防止出现超负荷现象；扩底直径应符合设计要求，经清底扫膛，孔底的虚土厚度应符合规定。（&）成孔达到设计深度后，孔口应予以保护，并做好验收和记录。（"）浇筑混凝土前，应先放置孔口护孔漏斗，随后放置钢筋笼并再次测量孔内虚土厚度，扩底桩灌注混凝土时，第一次应灌至扩底部位的顶面，随即振捣密实；浇筑桩顶以下)*范围内混凝土时，应随浇随振动，每次浇筑高度不 第四篇桩基工程施工工艺·#-(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!得大于!"#$。%"人工挖孔灌注桩的施工（!）开孔前，桩位应定位放样准确，在桩位外设置定位龙门桩，安装护壁模板必须用桩心点校正模板位置，并由专人负责。（%）第一节井圈护壁应符合下列规定：!井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于%&$$；"井圈顶面应比场地高出!#&’%&&$$，壁厚比下面井壁厚度增加!&&’!#&$$。（(）修筑井圈护壁应遵守下列规定：!护壁的厚度、拉结钢筋、配筋、混凝土强度均应符合设计要求；"上、下节护壁的搭接长度不得小于#&$$；#每节护壁均应在当日施工完毕；$护壁混凝土必须保证密实，根据土层渗水情况使用速凝剂；%模板的拆除宜在%)*之后进行；&发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故；’同一水平面上的井圈任意直径的极差不得大于#&$$。（)）遇有局部或厚度不大于!"#$的流动性淤泥和可能出现涌土涌砂时，护壁施工宜按下列方法处理：!每节护壁的高度可减少到(&&’#&&$$，并随挖、随验、随浇筑混凝土；"采用钢护筒或有效的降水措施。（#）挖至设计标高时，孔底不应积水，终孔后应清理好护壁上的淤泥和孔底残渣、积水，然后进行隐蔽工程验收。验收合格后，应立即封底和浇筑桩身混凝土。（+）浇筑桩身混凝土时，混凝土必须通过溜槽；当高度超过($时，应用串筒，串筒末端离孔底高度不宜大于%$，混凝土宜采用插入式振捣器振实。（,）当渗水量过大（影响混凝土浇筑质量时），应采取有效措施保证混凝土的浇筑质量。 ·%.+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节预制桩预制桩一般根据材料分为混凝土预制桩和钢桩。它们的制作和施工各有特点，分述如下：（一）混凝土预制桩!"混凝土预制桩的制作（!）混凝土预制桩可以在工厂或施工现场预制，但预制场地必须平整、坚实。（#）制桩模板可用木模或钢模，必须保证平整牢靠、尺寸准确。（$）钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊或电弧焊，主筋接头配置在同一截面内的数量，应符合下列规定：!当采用闪光对焊或电弧焊时，对于受拉钢筋，不得超过%&’；"相邻两根主筋接头截面的距离应大于$%(（)主筋直径），并不小于%&&**。#必须符合钢筋焊接及验收规程。（+）预制桩钢筋骨架的允许偏差，《建筑桩基技术规范》（,-,.+—.+）规定如表#+/%所示。表#+/%预制桩钢筋骨架的允许偏差!!!项次项目允许偏差（**）项次项目允许偏差（**）!!!!主筋间距0%1主筋距桩顶距离0!&!!!#桩尖中心线!&2桩顶钢筋网片位置0!&!!!$箍筋间距或螺旋筋的螺距0#&.多节桩锚固钢筋长度0!&!!!+吊环沿纵轴线方向0#&!&多节桩锚固钢筋位置%!!!%吊环沿垂直于纵轴线方向0#&!!多节桩预埋铁件位置0!&!!!3吊环露出桩表面的高度0!&（%）确定桩的单节长度应符合下列规定： 第四篇桩基工程施工工艺·1*1·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!满足桩架的有效高度、制作场地条件、运输与装卸能力；"应避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩；（!）为防止桩顶击碎，浇筑预制桩的混凝土时，宜从桩顶开始浇筑，并应防止另一端的砂浆积聚过多。（"）重叠法制作预制桩时，应符合下列规定：!桩与邻桩及底模之间的接触面不得粘连；"上层桩或邻桩的浇筑，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的#$%以后，方可进行；#桩的重叠层数，视具体情况而定，不宜超过&层。（’）桩的表面应平整、密实，《建筑桩基技术规范》（()(*&—*&）规定制作允许偏差应符合下表。表+&,［!表"-.-.$］预制桩制作允许偏差（//）桩型项目允许偏差（//）!横截面边长01"桩顶对角线之差.$#保护层厚度01$桩身弯曲矢高不大于.2钢筋桩长且不大于+$混凝土%桩尖中心线.$实心桩&桩顶平面对桩中心线的倾斜!#’锚筋预留孔深$34+$(浆锚预留孔位置1)浆锚预留孔位径01*锚筋孔的垂直度!.%!直径01"管壁厚度,1钢筋#抽心圆孔中心线对桩中心线1混凝土$桩尖中心线.$管桩%下节或上节桩的法兰对中心线的倾斜+&中节桩两个法兰对桩中心线倾斜之和#+-混凝土预制桩的起吊、运输和堆存（.）混凝土预制桩达到设计强度的"$%方可起吊，达到.$$%才能运输。（+）桩起吊时应采取相应措施，保持平稳，保护桩身质量。（#）水平运输时，应做到桩身平稳放置，无大的振动，严禁在场地上以直接 ·’-,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!拖拉桩体方式代替装车运输。（!）桩的堆放应符合下列规定：!堆放场地地面应平整、坚实；"垫木和吊点应保持在同一横断平面上，且各层垫术应上下对齐；#堆放层数不宜超过四层。"#混凝土预制桩的接桩混凝土预制桩的连接方法有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接三种，前两种可用于各类土层；硫磺胶泥锚接适用用于软土层，且对一级建筑桩基或承受拔力的桩宜慎重选用。接桩材料应符合下列规定：（$）焊接接桩：钢板宜用低碳钢，焊条宜用%!"。（&）法兰接桩：钢板和螺栓宜用低碳钢。（"）硫磺胶泥锚接桩：硫磺胶泥配合比应通过试验确定，其物理力学性能指标应符合规范要求。（!）采用焊接接桩时，应先将四角点焊接固定，然后对称焊接，并确保焊缝质量和设计尺寸。!#混凝土预制桩的沉桩混凝土预制桩的沉桩涉及打（压）桩机械、打桩顺序、对相邻建筑物的影响以及由打桩引起的挤土效应而导致孔隙水压力的增加等因素，故应遵循一定的原则和要求。（$）沉桩前必须处理架空（高压线）和地下障碍物，场地应平整，排水应畅通，并满足打桩所需的地面承载力。（&）桩锤的选用应根据地址条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有的施工条件等决定，也可参考有关专业书记和资料。（"）桩打入时应符合下列规定：!桩帽或送桩帽与桩周围的间隙应为’($)**；"锤与桩帽，桩帽与桩之间应加设弹性衬垫，如硬木、麻袋、草垫等；#桩锤、桩帽或送桩应和桩身在同一条中心线上；$桩插入时的垂直度偏差不得超过)#’+。（!）打桩顺序应按下列规定执行： 第四篇桩基工程施工工艺·!.&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对于密集桩群，自中间向两个方向或向四周对称施打；"当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打；#根据基础的设计标高，宜先深后浅；$根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。（!）桩停止锤击的控制原则如下：!桩端（指桩的全段面）位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；"桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、碎石类土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高可作参考；#贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击"阵，按每阵#$击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认，必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。（%）当遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、位移或有严重回弹，桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时，应暂停打桩，并分析原因，采取响应措施。（&）当采用内（外）射水法沉桩时，应符合下列规定：!水冲法打桩适用于砂土和碎石上；"水冲至最后#’()时，应停止射水，并用锤击至规定标高，停锤控制标准可按有关规范执行。（*）为避兔或减小沉桩挤土效应和对邻近建筑物、地下管线等影响，施打大面积密集桩群时，可采取下列辅助措施：!预钻孔沉桩，孔径约比桩径（或方桩对角线）小!$’#$$))，深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，深度宜为桩长的#+",#+(，施工时应随钻随打；桩架宜具备钻孔锤去双重性能；"设置袋装砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水压力，较少挤土现象。袋装砂井直径一般为&$’*$))，间距#’#-!)，深度#$’#()；塑料排水板，深度、间距与袋装砂并相同；#设置隔离板桩或地下连续墙；$开挖地面防震沟可消除部分地面震动，可与其他措施结合使用，沟宽$-!’$-*)，深度按土质情况以边坡能自立为准； ·/!3·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!限制打桩速率；"沉桩过程应加强邻近建筑物，地下管线等的观测、监护。（!）静力压桩适用于软弱土层，当存在厚度大于"#的中密以上砂夹层时，不宜采用静力压桩。静力压桩应符合下列规定：压桩机应根据土质情况配足额定重量；桩帽、桩身和送桩的中心线应重合；压同一根（节）桩应缩短停顿时间。（$%）桩位允许偏差，《建筑桩基技术规范》（&’&!(—!(）规定如下：表"()［*表*+(+$$］预制桩（钢桩）位置的允许偏差!!序号项目允许偏差序号项目允许偏差!!$单排或双排桩条形桩基,桩数为$-,根桩基中的桩$.,桩径或$.,边长!!（$）垂直于条形桩基纵轴方向$%%(桩数为$-,根桩基中的桩!!（"）平行于条形桩基纵轴方向$/%（$）最外边的桩$.,桩径或$.,边长!!"桩数为$-,根桩基中的桩$%%（"）中间桩$."桩径或$."边长注：由于降水、基坑开挖和送桩深度超过"等原因产生的位移偏差不在此表内。（$$）按标高控制的桩，桩顶标高的允许偏差为0/%-1$%%##。（$"）斜桩倾斜度的偏差，不得大于倾斜角正切值的$/2。注：倾斜角系指桩纵向中心线与铅垂线间的夹角。（二）钢桩$+钢桩的制作目前国内在工程中用的钢桩多属进口，少量由国内加工。对进口钢管桩应在钢桩到港后，由商检局作抽样检验，检查其钢材化学成分和机械性能是否满足合同文件要求。钢桩制作偏差不仅要在制作过程控制，运到工地后在施打前还应检查，否则沉桩时会发生困难，甚至失败。钢桩制作应满足下列要求：（$）制作钢桩的材料应符合设计要求，并有出厂合格证和试验报告。（"）现场制作钢桩应有平整的场地及防风挡雨设施。 第四篇桩基工程施工工艺·(00·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）钢桩制作的容许偏差应符合下表规定。表"#$［%表&’(’!］钢桩制作的容许偏差序号项目容许偏差（))）桩端部+,’(-外径或边长*外径或断面尺寸桩身+,’*-外径或边长"长度.,!矢高!*-桩长#端部平整度!（"/形桩!*）(端部平面与桩身中心线的倾斜值!""’钢桩的运输和堆存钢管桩出厂时，两端应有防护圈，以防坡口受损；对/形桩，因其刚度不大，若支点不合理，堆放层数过多，均会造成桩体弯曲，影响施工。具体应注意以下几点：（*）堆存场地应平整、坚实、排水通畅；（"）桩的两端应有适当保护措施，钢管桩应设保护圈；（!）搬运时应防止桩体撞击而造成桩端、桩体损坏或弯曲；（#）钢桩应按规格、材质分别堆放，堆放层数不宜太高，对钢管桩，!0,,直径放置三层；!1,,放置四层；!#,,放置五层；对/形钢桩最多六层；支点设置应合理，钢管桩的两侧应用木楔塞住，防止滚动。!’钢桩的焊接焊接是钢桩施工中的关键工序，必须严格控制质量。钢桩的焊接应符合下列规定：表"#$［0表&’1’*］接桩焊缝外观允许偏差序号项目允许偏差（))）上、下节桩错口"钢管桩外径!&,,))!*#钢管桩外径2&,,))"/形钢桩*"咬边深度（焊缝）,’( ·*##·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!序号项目允许偏差（!!）"加强层厚度（焊缝）#$%加强层厚度（焊缝）#&$"（’）端部的浮锈、油污等脏物必须清除，保持干燥；下节桩经锤击后的变形部分应剔除；（%）上、下节桩焊接时应校正垂直度，对口的间隙为%&"!!；（"）焊丝或焊条应烘干；（(）焊接应对称进行；（)）焊接应用多层焊，钢管桩各层焊缝的接头应错开，焊渣应清除；（*）气温低于#+或雨雪天，无可靠措施确保焊接质量时，不得焊接；（,）每个接头焊接完毕，应冷却一分钟后方可锤击；（-）焊接质量应符合国家钢结构施工与验收规范和建筑钢结构焊接工程，每个接头除应按规范规定进行外观检查外，还应按接头总数的).做超声或%.做/拍片检查，在同一工程内，探伤检查不得少于"个接头。（0）1形钢桩或其他异型薄壁钢桩，接头处应加连接板，其形式如无规定，可按等强度设置。(2钢桩的沉桩沉桩施工方案要依据工程特点、地质水文条件、施工机械性能以及设计要求等决定。其原则是：应满足将桩打至设计标高，最大程度地降低挤土效应，使相邻的桩不致出现较大的偏位和倾斜，同时应方便施工，提高施工效率。具体要求如下：（’）预制混凝土桩的沉桩方法均适用于钢桩施工。（%）钢管桩如锤击沉桩有困难，可在管内取土以助沉。（"）1形钢桩断面刚度较小，锤重不宜大于(2)3级（柴油锤），且在锤击过程中桩架前应有横向约束装置，防止横向失稳。（(）持力层较硬时，1形钢桩不宜送桩。（)）地表层如有大块石、混凝土块等回填物，则应在插入1形钢桩前进行触探井应清除桩位上的障碍物，保证沉桩质量。 第四篇桩基工程施工工艺·)*!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三节承台施工承台的施工包括基坑开挖和承台钢筋混凝土的施工两部分。承台施工应遵循以下原则：（一）一般规定!"独立桩基承台，施工顺序宜先深后浅；#"承台埋置较深时，应对临近建筑物、市政设施，采取必要的保护措施，在施工其间应进行监测。（二）基坑开挖和回填目前大型基坑越来越多，且多位于密集的建筑群中或闹市区。为确保临近建筑物和公用设施（煤气管线，上、下水道，电缆等）的安全，需要制定完善的基坑开挖方案。基坑开挖和回填应注意以下事项：!"基坑开挖前应对边坡稳定（无支护基坑）、支护形式（有支护基坑）、降水措施、挖土方案、运土路线、堆土位置编制施工方案，经审查批准后方能开工，打桩全部结束并停顿一段时间后方可开挖。#"支护方式可采用钢板桩、地下连续墙、排桩（灌注桩）、水泥土搅拌桩、喷锚、$形钢桩（加插板）等，及其与锚杆或内支撑组合的支护结构。%"地下水位较高需降水时，可视周围环境情况采用内降水或外降水措施。对无支护基坑，外降水可能低主动土压力，增加边坡稳定性；对于采取支护的基坑，内降水可增加被动土压力，减少支护结构的变形，同时有利于机具在基坑内作业。&"为避免由于侧向上压力导致的桩体水平位移，基坑挖土应分层均衡进行，高差不宜过大。软土地区的基坑开挖，基坑内土面高度应保持均匀，高差不宜超过!’。("挖出的土方不得堆置在基坑附近。)"机械开挖时必须确保基坑内的桩体不受损坏。 ·+*)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"基坑开挖结束后。应在基坑底做好排水盲沟及集水井，周围如有降水设施仍应维持运转。#"基坑回填前，应排除积水。清除含水量较高的浮土和建筑垃圾，填土应分层夯实，对称进行。（三）钢筋和混凝土施工大体积混凝土承台日益增多，钢厂、电厂，大型桥墩的承台一次浇筑混凝土量近万立方米，厚达$%&’。对这种大体积混凝土承台的浇筑，事先应作充分研究，注意以下事项：("当浇筑设备适应时，可用平铺法，如不适应，则应从一端开始采用滚浆法，以减少混凝土的浇筑面。)"承台混凝土应一次浇筑完成，混凝土入槽宜用平铺法。大体积承台混凝土施工，应采取有效措施防止温度应力引起裂缝。$"绑扎钢筋前必须将灌注桩桩头的浮浆部分或锤击面破坏部分（预制混凝土桩、钢桩）去除，并应确保桩体埋入承台长度符合设计要求，钢管桩尚应焊好桩顶连接件。 第四篇桩基工程施工工艺·)(&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十五章桩基工程混凝土结构施工工艺第一节原材料质量控制技术建筑混凝土结构工程所用原材料质量直接影响混凝土结构的强度、刚度及安全性能。为确保建筑混凝土结构设计的性能并充分合理地使用材料。必须了解它的技术性能，并要求材料的质量完全符合国家现行的技术标准有关规定。配制混凝土的原材料，详见图!"#$所示。建筑用原材料的质量不合格。将导致结构承载能力下降，造成结构裂缝，酿成房屋渗漏，甚至倒塌。例如：由于水泥安定性不合格，将造成结构混凝土的爆裂等。引起混凝土质量差的原因，经常是：$%水泥受潮、过期、结块；!%粗、细集料的有害物质含量及含泥量太大；&%配合比不准，未经设计及试验进行级配，配料不计量，拌合时随意加水，造成混凝土强度等级降低；’%石子粒径太大，增大水泥用量，导致混凝土收缩量加大，产生收缩裂缝。"%水泥初凝时间延续，影响早期强度。因此，配制混凝土的原材料的物理力学指标，对混凝土结构的强度、刚度、抗裂性及稳定性有着直接的影响。所以，配制混凝土原材料的质量必须符合国家现行技术标准的规定，和设计要求。一、水泥水泥是普通混凝土的主要组成原材料之一。它是一种水硬性胶凝材料。 ·(’&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$配制混凝土原材料水泥不仅可在空气中硬化，而且能长期在水中继续硬化，使其强度不断地增长。其硬化期可达数十年之久。水泥是由硅酸盐矿物质、混合"%的掺合料经烧结细磨制成的水硬性胶凝材料。当加入适量水，成为塑性浆体后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石等集料牢固地胶结在一起。水泥技术性能及其验收程序，详见图!"#!所示。 第四篇桩基工程施工工艺·%$"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!水泥技术性能及验收程序 ·()(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（一）建筑混凝土结构工程，常用水泥的主要性能和适用范围，详见表!"#$所示。表!"#$常用水泥主要性能和使用范围主要性能使用范围水泥品种优点缺点适用范围不适用范围$%要求快硬早强的$%快硬早强$%大体积混凝土$%耐热性较差工程硅酸盐水泥!%水化热高!%受化学侵蚀的工!%耐腐蚀性较差!%配制高标号混凝&%耐冻性好程土一般土建工程中混凝土及预应力钢筋混$%早强$%大体积混凝土$%耐热性较差凝土结构，包括受反普通水泥!%水化热较高!%受化学侵蚀的工!%耐腐蚀性较差复冰冻作用结构以及&%耐冻性较好程配制高强度混凝土和建筑砂浆$%适用于大体积混$%早期强度低，凝土后期强度增长较快$%早期要求强度较!%配制耐热混凝土!%水化热较低$%抗冻性较好高的工程矿渣水泥&%蒸汽养护构件&%耐热性较好!%干燥收缩较大!%严寒地区并在水’%一般地上、地下和’%抗硫酸盐类侵位升降范围的结构水中的混凝土构筑物蚀和抗水性较好"%配制建筑砂浆$%早强要求较高的$%早期强度低，$%大体积混凝土工混凝土工程后期强度增长较快程!%严寒地区并在水$%抗冻性较差!%水化热较低!%有抗渗要求的混位升降范围的结构火山灰水泥!%干燥收缩大&%抗硫酸盐侵蚀凝土&%干燥环境下的混&%耐热性较差和抗水性好&%蒸汽养护的构件凝土’%抗渗性好’%一般混凝土工程’%有耐磨要求的混凝土除干燥收缩较小除抗碳化能力较有抗碳化要求的混粉煤灰水泥外，其他同火山灰差外，其他同火山一般混凝土工程凝土工程，其他同火水泥灰水泥山灰水泥（二）建筑混凝土结构工程的特殊部位往往需要采用特种水泥，常用特种水泥的主要成分、技术性能指标及适用范围，详见表!"#!所示。 第四篇桩基工程施工工艺·(*3·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#!常用特种水泥品质指标水泥品种主要成分主要性能指标使用范围及注意事项’,细度：*,*-*..方孔筛主要用于配制不定型耐筛余不超过’*+火材料、膨胀混凝土、抢修!,初凝不早于&*./0，终工程等凝不迟于’*1以铝酸钙为主要成分，使用时不得与硅酸盐水高铝水泥2,强度等级分&!,"、"!,氧化铝含量约"*+的熟料泥、石灰等物质混合，浇筑$%&’(—)’"、(!,"、3!,"四种，并以24磨制的水泥混凝土时，钢筋保护层不龄期的抗压和抗折强度决得小于2*..。当硬化开定强度等级始时，应立即浇水养护，不&,5/6!!’*+；78!62!宜用于大体积混凝土工程2+’,562含量不得超过&,*+由活性混合材料或具有!,细度：*,*-*..方孔筛适用于砌筑砂浆和内墙砌筑水泥水硬性工业废料为主要原筛余不得超过’*+抹面砂浆，不得用于钢筋9:’3"—))料，加入少量硅酸盐水泥2,初凝不早于&"./0，终混凝土中熟料磨制而成凝不迟于’!1&,强度等级分为’!"、’3"、!!"三种’,<=6含量不超过",*+!,562含量不超过2,"+有较好的和易性，易于以硅酸盐水泥熟料，及2,细度：*,*-*..方孔筛成型捣实，但需水性较大复合硅酸盐水泥两种或两种以上混合材料筛余不超过’*+可用于配制一般混凝9:’!)"-—))磨制而成。水泥中混合材&,初凝不早于&"./0，终土、砌筑砂浆及抹灰砂浆，料总量为’"+;"*+凝不迟于’!1不宜用于耐腐蚀工程",强度等级分为：2!,"、2!,"、&!,"、&!,">、"!,"、"!,">五种’,<=6含量不超过",*+以硅酸三钙、氟铝酸钙适用于机场路面、桥梁等!,562含量不超过),"+为主的熟料，加入粒状高抢修工程，以及冬季施工、2,细度：比表面积不低炉矿渣、无水硫酸钠等磨堵漏等快硬硅酸盐水泥于&"**?.!@=制而成。具有凝结快，小运输和贮存时，应用防9:’))—)*&,初避不早于’*./0，终时强度增长快的特点，粒潮纸袋包装（每袋&"B凝不迟于(*./0状高炉矿渣掺加量为’*+’=），不得与其他品种水泥",强度等级以&1强度分;’"+混杂为双快A’"*，和双快A!**两个等级’,562含量不超过&,*+以钢渣和矿渣为主要成!,细度：比表面积不小分，加入少量硅酸盐水泥于2"**?.!D=，*,*-*..方钢渣水泥熟料共同磨细而成孔筛筛余不超过-+可用以配制一般性的低C:&*))—)(钢渣掺入量不少于2,初凝不早于&"./0，终等级混凝土2*+，钢渣和矿渣总掺入凝不迟于’!1量不少于(*+&,分!3"、2!"、&!"三个等级 ·.-%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（三）水泥的强度等级指标，详见表!"#$所示。表!"#$水泥强度等级指标抗压强度抗折强度品种强度等级$天!%天$天!%天+!,"(),-+!,"$,".,"+!,"/!!,-+!,"+,-.,"硅酸盐水泥"!,"!$,-"!,"+,-),-（&’()"—(***）"!,"/!),-"!,"",-),-.!,"!%,-.!,""-%,-.!,"/$!,-.!,"","%,-$!,"((,-$!,"!,"","$!,"/(.,-$!,"$,"","普通水泥+!,"(.,-+!,"$,".,"（&’()"—(***）+!,"/!(,-+!,"+,-.,""!,"!!,-"!,"+,-),-"!,"/!.,-"!,"",-),-$!,"(-,-$!,"!,"","矿渣硅酸盐$!,"/(",-$!,"$,"","水泥、火山灰质硅酸+!,"(",-+!,"$,".,"盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥+!,"/(*,-+!,"+,-.,"（&’($++—(***）"!,"!(,-"!,"+,-),-"!,"/!$,-"!,"+,"),-$!,"((,-$!,"!,"","$!,"/(.,-$!,"$,"","复合硅酸盐水泥+!,"(.,-+!,"$,".,"（&’(!*"%—(***）+!,"/!(,-+!,"+,-.,""!,"!!,-"!,"+,-),-"!,"/!.,-"!,"",-),-（四）定于水泥新标准的实施。从!--(年+月(日起，国家强制实施通用水泥新标准。这些新标准就是(***年(!月批准发布的：《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（&’()"—(***）、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤 第四篇桩基工程施工工艺·05$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!灰硅酸盐水泥》（!"##—!$$$）、《复合硅酸盐水泥》（!%$&’—!$$$），以及《水泥胶砂强度检验方法（()*法）》（+,-.!/0!—!$$$）。这些新标准与旧标准不同之处是：将原来水泥标号按国际强度分类标准()*改为按强度等级分类，即分"%1&级、#%1&级和&%1&级，原来的"%&号水泥被取消；水泥强度检验方法改为按国际应用的()*检验法，检验方法和程序与现场混凝土浇注法非常接近，标准砂和水灰比成分接近于自然状态，而在旧标准中其成分则接近于理想状态；新标准的水泥比旧标准对等的水泥强度提高，特别是提高了早期强度，因而取消了/2的强度数据。随着上述的改变，水泥质量及使用将有一系列的改变，需要使用时注意，积累数据数据及经验，正确地使用。”新标准水泥强度等级与旧标准标号的对等关系如表%&3#所示。表%&3#新水泥强度等级与旧水泥标号水泥标号水泥强度等级+,!/&—$%+,!/&—!$$$/%（&4）0%1（&4）0%（&4）&%1（&4）&%（&4）#%1（&4）#%（&4）"%1（&4）+,!"##—$%+,!"##—!$$$0%（&4）&%1（&4）&%（&4）#%1（&4）#%（&4）"%1（&4）+,!%$&’—$!+,!%$&’—!$$$!&%1（&4）&%（&4）#%1（&4）#%（&4）"%1（&4）（五）关于水泥与混凝土强度的关系，在研究新标准的过程中，!$$/年中国建筑材料科学院同中国建筑科学研究院、上海建筑科学研究院和广东省建筑科学研究院合作进行了混凝土强度试验，试验中统一采用碎石、河中砂，水灰比为51#5、51&5、5105三个!556!556!55（77）的混凝土试体，建立了混凝 ·)*$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土与水泥强度如下关系的经验公式，供参考："ü!"!"#$%&’&!旧(#($%))*)ïïý"ïï!"!"#$%)’!新（$%&）(#($%&&+)þ式中,———!"-混凝土强度；!",旧———旧标准的水泥标号；,新（./0）———新标准的强度等级（即按./0决定的强度等级）；123———灰水比（水灰比的倒数）。根据上述两式计算所得不同等级（或标号）、不同水灰比下混凝土强度，如表!&(&所示。表!&(&新旧标准水泥与混凝土强度关系按旧标准标号计算按新标准强度等级（./0）计算两标准水泥旧标准平均新标准,1!"平均的混凝土强标号321（456）（456）等级321（456）（456）度差值（7）$%’$’!%)$%’$’$%)’!&$%&$8*%$8!%88!%&$%&$8$%*8*%8(8%!7$%)$!8%8$%)$!8%*$%’$&!%)$%’$&8%*&!&$%&$8"%88+%+’!%&$%&$8+%8’$%+9!%’7$%)$!"%"$%)$8$%!$%’$)!%)$%’$)&%))!&$%&$’&%)’:%&&!%&$%&$’"%)&$%&9&%+7$%)$8’%!$%)$8:%8从表!&(&可见，按目前全国统计的平均水平由旧标准改变到新标准，新旧标准对等水泥配制的混凝土强度大致差不多，但旧标准低标号水泥、小水灰比配制的混凝土强度略高一些，新标准等级高、水灰比大的水泥配制的强度高一些。使用新标准水泥时，应采用“水泥胶砂检验方法（./0法）;<2=*:)*—*+++”进行强度检验，以摸索不同厂家、不同品种水泥与混凝土强度关系，以指导使用。根据《普通混凝土配合比设计规程》（>;>&&—!$$$）规定，当无水泥 第四篇桩基工程施工工艺·,//·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#抗压强度及$%&实测值，采用水泥强度等级值的富余系数!%计算时，!%值要求各地可按水泥品种、产地、牌号统计得出；但也可根据已有的’#强度或快测强度推定!"#强度关系式推定$；根据有关研究认为’!()级水泥，!值可%&%取小些，)!()级水泥!值可取大些，*!()水泥!值与对等的旧水泥不变。%%（六）水泥技术要求，详见表!)+,所示。表!)+,水泥技术要求矿渣（火山灰、粉煤硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥技术指标灰）硅酸盐水泥（-./0)—11）（-./!1)"—11）（-./’**—11）/!’*不溶物"型硅酸盐水泥中不溶物不超过2(0)3#型硅酸盐水泥中不溶物不超过/()23烧失量"型硅酸盐水泥中烧失量不得大于’(23#型硅酸盐水泥中烧失量不得大于’()3普通水泥中烧失量不得大于)(23细度硅酸盐水泥比表面积大"2$4方孔筛筛余量不得"2$4方孔筛筛余量不得于’224!超过/2(23超过/23567，普通水泥"2$4方孔筛筛余量不得超过/2(23凝结时间初凝不得早于*)489，终初凝不得早于*)489，终初凝不得早于*)489，终凝不得迟于’12489。普通凝不得迟于/2:凝不得迟于/2:水泥初凝不得早于*)489，终凝不得迟于/2:安定性用沸煮法检验必须合格用沸煮法检验必须合格用沸煮法检验必须合格碱水泥中碱含量按;水泥中碱含量按;2(,)"?!=计算值来表示，若2(,)"?!=计算来表示，若使使用活性骨料，用户要求提用活性骨料需要限制水泥供低碱水泥时，水泥中碱含中碱含量时由供需双方商量不得大于2(,23或由供定需双方商定氧化镁水泥中氧化镁的含量不熟料中氧化镁的含量不其氧化镁含量不得超过得超过)(23。如果水泥经得超过)(23。如果水泥经)(23，如果安定性检验合压蒸安定性试验合格，则水压蒸安定性合格，其氧化镁格，其含量允许放宽到,(泥中氧化镁含量允许放宽含量允许放宽到,(2323到,(23 ·/#)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!矿渣（火山灰、粉煤硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥技术指标灰）硅酸盐水泥（!"#$%—&&）（!"#)&%*—&&）（!"#’((—&&）#)’(三氧化硫水泥中三氧化硫的含量矿渣水泥中三氧化硫含三氧化硫含量不得超过不得超过’+%,量不得超过(+-,’+%,火山灰水泥、粉煤灰水泥中三氧化硫不得超过’+%,比重普通水泥的比重较掺有混合材料的水泥大。常规的量化值为’+-.’+#%，通常采用’+#需水量水泥的需水量是水泥为获得一定调度时所需的用水量。水泥内加水的多少，对水泥的若干性质影响很大，故测定这些性质时，必须在一个规定的稠度下进行，才有可比性。普通水泥的标准稠度需水量一般为)%,.)*,影响需水量的因素主要有（：#）是水泥的细度（，)）是水泥的矿物组成水泥越细，包裹水泥表面的水越多，因而需水量越大。矿物的铝酸三钙的需水量最大，硅酸二钙的需水量最小水化热水泥发生水化作用时放出的热量称为水化热。水化热主要在硬化初期放出，以后逐渐减少。水化热的大小与放出速度、除决定于水泥的成分外，与细度有关，细度大，早期放热量较多、较快水泥的水化热大，能加速凝结硬化过程。水化热可以减缓混凝土温度降低的速度。因而有利于混凝土的硬化硬化时体普通水泥在空气中硬化时体积产生收缩。水泥收缩与熟料的矿物成分、细度、加水量积变化等因素有关水泥硬化初期，应注意养护，不使干燥过快，能减少收缩，防止干裂强度水泥强度等级按规定龄水泥强度等级按规定龄水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度期强度不得低于国家现行期强度不得低于国家现行来划分，各等级水泥的龄期技术标准!"#’((—&&的规技术标准!"#)&%*—&&的强度不得低于国家现行技定规定术标准!"#$%—&)的规定废品凡氧化镁、三氧化硫初凝凡氧化镁、三氧化硫初凝凡氧化镁、三氧化硫、初时间、安定性中的任一项不时间、安定性中的任一项不凝时间、安定性中的任一项符合!"#$%—&&标准规定符合!"#’((—&&标准规定不符合!"#)&%*—&&标准时，均为废品时，均为废品规定时，均为废品不合格凡细度、终凝时间、不溶凡细度、终凝时间中的任凡细度、终换时间中的任物、熔失量中的任一项不符一项不符合!"#’((—&&标一项不符合!"#)&%*—&&合!"#$%—&&标准规定或准规定时，均为废品标准的规定时，均为废品混合材料掺加量超过最大限量或强度低于商品标号规定的指标时为不合格品 第四篇桩基工程施工工艺·,’+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节钢筋制作组装与构件配筋构造施工技术混凝土结构中所用的热轧钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线的质量，必须符合国家现行的技术标准及《混凝土结构工程施工质量验收规范》（!"#$%$&—%$$’）的规定。建筑用钢筋的国家标准有：《钢筋混凝土用带肋热轧钢筋》（!"’&((—’(()）《低碳钢热轧圆盘条》（!"*$’—(*）《冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝》（!"#$%$&—(%）《冷轧带肋钢筋》（!"’+*))—(%）《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（!"’+$’+—(’）《钢筋混凝土用余热处理钢筋》（!"’+$’&—(’）《预应力混凝土用热处理钢筋》（!"&&,+—)&）《预应力混凝土用钢丝》（!"-#%%+—’((#）《预应力混凝土钢绞线》（!"-#%%&—’((#）为了控制钢筋混凝土结构的受拉强度，保证结构的耐久性，对结构中受拉钢筋的强度值有一定限制，钢筋的物理力学性能，应符合相关规范的规定。钢筋在结构中应用的性能要求有：屈服强度、极限强度、弹性模量、冲击韧性、塑性性能、化学成分、焊接性能、疲劳性能及粘结性能等，其中最主要技术性能是力学性能。钢筋的力学性能的技术指标是：屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯等。一、一般规定’钢筋混凝土结构中所采用的钢筋应有出厂质量合格证明书及试验报告单。钢筋表面或每捆（盘）钢筋均应有标志。验收应按标志炉（批）号及直径.分批检验。检验内容包括查对标志、外观质量，并应按国家现行有关标准的规定抽取 ·’#&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!试样作力学性能试验，合格后方可使用。钢筋在加工过程中，如发现脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象，尚应根据国家现行技术标准对该批钢筋进行化学成分检验或其他专项检验。!混凝土结构配筋及制作、组装，必须按已批准的设计施工图与施工组织设计的施工工艺进行制作和组装。"对有抗震要求的框架结构中的纵向受力钢筋应进行检验，其检验强度实测值应符合以下要求：（#）钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于#$!%。（!）钢筋的屈服强度实测值与钢筋的强度标准值的比值，当按一级抗震设计时，不应大于#$!%；当按二级抗震设计时，不应大于#$&。&混凝土结构配筋量、位置、尺寸、规格及固定措施，必须符合设计要求。%钢筋制作与组装施工要控制以下几点：（#）保证钢筋与混凝土的粘结力，钢筋在加工时必须除锈、除污垢，保持钢筋表面洁净。（!）保证钢筋的锚固长度和弯钩要求，弯起钢筋的弯起点要准确。（"）预埋件的位置、几何尺寸，应符合设计要求，并应锚固牢固、可靠。（&）箍筋的位置、直径、支数和弯钩的角度，必须符合设计要求，并应与受力筋绑扎牢靠。（%）构件的支座与节点处，配筋比较密集，除应保证按施工图配置钢筋外，还应考虑混凝土浇筑的质量，保证混凝土的密实性。（’）严格控制构件的保护层厚度。’钢筋在低温下的力学性能与常温下不一样。温度降低，强度提高，塑性或韧性降低，脆性提高。称为金属的冷脆倾向。钢筋制作工艺考虑影响钢筋低温力学性能的因素除温度外，还应注意以下的因素：（#）化学成分的影响，合碳量愈高，冷脆倾向愈大。含磷量高，增加钢材的冷脆性。（!）冷加工的影响，冷加工增加了钢筋的冷脆倾向。（"）焊接影响，焊接接头与热影响区，对冷脆倾向比较敏感。 第四篇桩基工程施工工艺·’#&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）加工工艺影响，钢筋在加工过程中，因受外力作用使其表面造成缺陷，降低其受力性能，增加冷脆倾向。"钢筋的级别、种类和直径应按设计要求采用。当需要代换时，应取得设计单位的同意，并应符合以下要求：（#）不同种类钢筋的代换，应按钢筋受拉承载力设计值相等的原则进行。（$）当构件受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行抗裂、裂缝宽度或挠度的验算。（%）钢筋代换后，应满足混凝土结构设计规范中规定的钢筋间距、锚固长度、最小钢筋直径、根数等要求。（!）对重要受力构件，不宜用!级光面钢筋代换变形（带肋）钢筋。（&）梁的纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别进行代换。（’）对有抗震要求的框架，不宜以强度等级较高的钢筋代替原设计中的钢筋；当必须代换时，代换的钢筋经检验所得的实际强度，尚应符合%条的要求。（"）构件的吊环，必须采用未经冷拉的!级热轧钢筋制作，严禁以其他钢筋代换。二、钢筋加工工艺#除锈与去污应符合以下要求：钢筋在加工下料前，首先，要清除铁锈。铁锈是钢筋表面被氧化形成的一层氧化铁层，必须清除干净，以防影响钢筋与混凝土的粘结力，降低受力性能。钢筋的除锈方法较多，一般采用人工除锈，如用钢丝刷、砂盘、喷砂等工艺进行。冷拔钢丝在冷技前用酸洗除锈，或用机械除锈，除锈后的钢筋或钢丝要立即使用。钢筋的表面应洁净，无损伤、油渍、漆污等，在下料前应清除其铁锈等污物。带有颗粒状或片状老锈，除锈后留有麻点、锈坑、侵蚀断面的钢筋严禁使用。$调直应符合以下要求：钢筋应平直，无局部曲折。调直常规采用调直机，也可在调直机前增加一 ·1!1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!个冷拉装置，以便连续完成冷拉、除锈、调直、切断四道工序，提高生产率。对于直条钢筋，多采用冷拉调直，以达到调直、除锈和利用其拉长率以节约钢材。（!）采用冷拉方法调直钢筋时，对于!级钢筋，冷拉率不宜大于"#；对于"级、#级钢筋，不宜大于!#。（$）冷拔钢丝调直后的抗拉强度和塑性不得低于设计要求。%配料、切断应符合以下要求：钢筋切断前，首先，要熟悉图纸，按图纸和规范要求，进行配料。对钢筋的长短、形状、锚固长度、接头形式、位置等，应仔细核对、计算和放尺，列出钢筋的数量、规格，然后根据长料长用，短料短用，长短搭配，合理配料，节约材料，精确下料。准确切断。"钢筋的弯钩与弯折，应符合以下要求：钢筋的弯钩与弯折，是根据使用要求，钢筋在混凝土中的作用需要进行弯钩和弯折加工的。为了保证钢筋弯钩与弯折后的性能不变，在规范中对钢筋提出了塑性和冷弯性能的要求。钢筋和箍筋弯钩与弯折形式及要求，详见表$&’(所示。表中图示的弯曲或弯折直径)和平直段长度*，与钢筋种类、直径（+）和混凝土强度等级有关，均应符合设计要求。表$&’(钢筋弯钩与弯折工艺要求图号图示工艺要求钢筋弯钩：!级钢筋末端需要做!,-.弯钩，其圆弧弯曲直径)不应小于钢筋直径+的$/&倍，平直段长度不宜小于钢筋直$&’(’!径+的%倍，详见图$&’(’!所示用于轻骨料混凝土结构时，其弯曲直径)不应小于钢筋直径+的%/&倍!、"级钢筋末端需作0-.或!%&.弯折时，"级钢筋的弯曲直径)不宜小于钢筋$&’(’$直径+的"倍；#级钢筋不宜小于钢筋直径+的&倍，详见图$&’(’$所示。平直段长度应按设计要求确定弯起钢筋中间部位弯折处的弯曲直径$&’(’%)，不应小于钢筋直径+的&倍，详见图$&’(’% 第四篇桩基工程施工工艺·3’$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图号图示工艺要求箍筋的末端应作弯钩，弯钩形式应符合设计要求。当设计无具体要求时，用!级钢筋或冷拔低碳丝制作的箍筋，其弯钩的弯曲直径应大于受力钢筋直径，且不小于箍筋直径的!&"倍。弯钩平宜段长度、对一般结构，不宜小于箍筋直径的"倍，对有抗震要求的结构、不应小于箍筋的’(倍弯钩形式，可按图!"#$#%（)）、（*）加!"#$#%工，对有抗震要求和受扭的结构，可按图!"#$#（%+）加工钢筋加工的量化范围（,,）项目量化范围受力筋顺长度方向全长净尺寸-’(弯起钢筋的弯折位置-!(三、钢筋连接工艺钢筋的连接是指配筋由于长度不够，或者由于配筋结构筋变径，需要在长度方向将两根钢筋接起来的方法。连接筋的接头需要传递钢筋承受的拉力或压力。所以，钢筋的连接工艺及操作方法要求是很严的。钢筋的连接方法可分为四类，即绑扎连接、焊接连接、机械方法连接及化学材料锚固连接。前两者已列入规范，机械方法连接为行业标准，化学材料锚固连接工艺目前在国内尚未得到推广应用。钢筋连接工艺应用的规范与标准有：《混凝土结构工程施工质量验收规范》（./"(!(%—!((’）《钢筋焊接及验收规程》（0.0’1—23）《钢筋机械连接通用技术规程》（0.0’($—23）《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》（0.0’(1—23）《钢筋锥螺纹接头技术规程》（0.0’(2—23）钢筋连接后，其连接部位的性能总是不如母材性能的。因此，对连接接头的使用在规范中也有明确的规定，归纳起来有四点： ·+!*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）连接接头不宜放在受力最大处；（"）不宜放在钢筋需要弯曲或弯折处；（#）不宜将截面上所有钢筋的接头放在同一截面处；（$）直接承受疲劳荷载的结构，不宜有连接接头。!钢筋绑扎与组装钢筋采用绑扎连接工艺时，其搭接长度、位置、端部弯钩等要求应符合规范的规定，这种连接可在直径不太粗的钢筋中应用，“其优点是施工方便，不受设备条件，施工条件的限制。缺点是用钢量大、钢筋的传力性能不太理想。在钢筋接头处，由于一根钢筋变成了两根钢筋，常发生排列困难，或因布筋太密而导致浇筑混凝土操作困难，造成混凝土浇筑不密实，影响混凝土结构的承载力。（!）《混凝土结构工程施工质量验收规范》%&’("($—"((!规定，钢筋的绑扎应符合以下要求：!钢筋的交叉点应用铁丝绑扎牢固。"板和墙的钢筋网，除靠近外围两行钢筋的相交点应全部绑扎牢外，中间部位交叉点可间隔交错扎牢，但必须保证受力钢筋不得产生位移。双向受力的钢筋，必须全部绑扎牢固。#梁和柱的箍筋，除设计有特殊要求外，应与受力钢筋垂直设置。箍筋弯钩的叠合处，应沿受力钢筋方向错开设置，并用铁丝绑扎牢固。$在柱中竖向钢筋搭接时，角部钢筋的弯钩平面与模板面的夹角，对矩形柱应成$’)角，对多边形柱应为模板内角的平分角。对圆形柱钢筋的弯钩平面应与模板的切平面垂直。中间钢筋的弯钩平面应与模板面垂直。当采用插入式振捣器浇筑小型截面柱时，弯钩平面与模板面的夹角不得小于!’)。（"）钢筋的绑扎接头，应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》%&’("($—"((!的规定。!搭接长度的末端距钢筋弯折处，不得小于钢筋直径的!(倍，接头不宜位于构件的最大弯矩处。"受拉区域内，%级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩，&级钢筋可不做弯钩。 第四篇桩基工程施工工艺·0!1·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!直径不大于!"##的受压"级钢筋的末端，以及轴心受压构件任意直径的受力钢筋的末端，可不做弯钩，但搭接长度不应小于钢筋直径的$%倍。#钢筋搭接处，应在其中心和两端用铁丝绑扎牢。$受拉钢筋绑扎接头的搭接长度，应符合表"%&’中的规定值。受压钢筋绑扎接头的搭接长度，应取受拉钢筋绑扎接头搭接长度的()*倍。（$）焊接骨架和焊接网采用绑扎连接时，应符合《混凝土结构工程施工质量验位规范》+,%("(-—"((!的规定。表"%&’受拉钢筋绑扎接头的搭接长度混凝土强度等级钢筋类型."(."%高于."%"级钢筋$%/$(/"%/%级钢筋-%/-(/$%/月牙纹&级钢筋%%/%(/-%/冷拔低碳钢丝$((##注：!)当"、&级钢筋直径/大于"%##时，其受拉钢筋的搭接长度应按表中数值增加%/采用。")当螺纹钢筋直径/不大于"%##时，其受拉钢筋的搭接长度应按表中值减少%/采用。$)当混凝土在凝固过程中受力钢筋易受扰动时，其搭接长度宜适当增加。-)在任何情况下，纵向受拉钢筋的搭接长度不应小于$((##；受压钢筋的搭接长度不应小于"((##。%)轻骨料混凝土的钢筋绑扎接头搭接长度应按普通混凝土搭接长度增加%/，对冷拔低碳钢丝增加%(##。0)当混凝土强度等级低于."(时，"、%级钢筋的搭接长度应按表中."(的数值相应增加!(/，&级钢筋不宜采用。*)对有抗震要求的受力钢筋的搭接长度，对一、二级抗震等级应增加%/。’)两根直径不同钢筋的搭接长度，以较细钢筋的直径计算。 ·#"%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十六章桩基工程混凝土冬季施工工艺第一节混凝土冬季施工的气象资料分析一、冬季施工的气象资料天气要素，是进行冷天施工热工计算的原始资料，也是选定混凝土工程冬季施工方法的基本依据。不同的天气情况，可导至所选定的施工方法及经济效果截然不同。因此冬季施工开始前，在设计阶段，对所需要的气象资料，必须收集充分，并且在施工过程中，还要有当时的天气预报资料，有条件的施工工地自己应进行气象观测。与混凝土冬季施工关系最密切气象资料，主要是气温、降水量及风速。!气温大气温度为混凝土冷天施工中最重要的天气要素。气温关系到拌和用水及骨料加热的温度，混凝土搅拌和运输时的热量损失，以及对混凝土的保温与加热措施，这是为了保证混凝土具有适当的硬化条件所必须的。日最低气温直接影响混凝土的拌和、运输和浇筑的施工条件和温度损失。在冬季施工时必须加强天气预报，掌握日最低气温，及时采取措施。全国北方几个有代表性城市的极端气温如图"#$!。旬平均气温影响混凝土养生，尤其蓄热法保温与旬平均气温关系密切。全国北方几个代表性城市冬季旬平均气温见表"#$!。我国几个水电工程所在地的旬平均气温见表"#$"。 第四篇桩基工程施工工艺·"!$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$代表性城市的各月极端最低气温$—丹东；!—大连；%—长春；&—爱辉；’—北京；"—石家庄(—呼和浩特；)—乌鲁木齐；*—西宁；$+—西安表!"#$北方部分城市冬季月、旬平均气温统计表城市乌呼哈满牡长沈西兰银西太北天鲁和尔州丹旬木浩滨里江春阳宁州川安原京津月齐特上#$*,&#!%,+#$*,*#$",(#$!,%#$",$#*,%#),$#*,’#$,$#$&,&#(,!#&,*#&,+$中#!+,$#!&,+#$*,$#$(,"#$%,"#$’,+#*,$#(,)#*,%#$,$#$&,&#",(#’,$#&,&下#$),(#!!,)#$(,’#$",&#$!,%#$&,(#(,’#’,*#),&#+,&#$!,’#’,)#&,$#%,’上#$(,"#!$,*#$",’#$&,’#$+,!#$&,%#",)#&,(#(,%+,%#$$,’#’,+#%,&#!,"!中#$’,$#!$,$#$’,%#$%,%#),"#$!,’#&,*#!,’#(,&!,&#),(#!,*#!,+#$,"下#$%,!#$),*#$%,%#$$,!#(,&#*,%#&,+#$,+#%,(!,*#(,)#!,&#!,$#$,%上#*,&#$’,’#*,$#(,(#%,%#’,"#+,"!,%#+,’&,"#%,%+,($,)$,*%中#&,(#$+,+#&,%#%,!+,)+,*!,&’,$%,’),(+,!&,!&,)’,&下#+,)#",+#+,*#+,$!,*",%%,&(,$’,!*,)!,$",$(,%(,(上),(%,&(,**,*$!,+$+,*’,!$$,)$$,)$’,%*,$$!,$$&,)$’,*$+中’,*#+,!’,(",)*,%*,$!,!*,&*,+$%,%",’*,+$!,"$%,)下(,)#%,$!,*&,)(,’&,*+,’(,)(,!$!,’&,"(,"$+,%$$,*上#$,$#*,!+,"$,)&,+$,’#%,(%,%%,!),(#+,’%,!","!,*$$中#",$#$&,%#",)#!,*+,+#!,&#&,)!,$$,)(,%#$,)$,"&,%’,)下#*,(#$),*#$+,&#",(#%,(#(,+#(,+#$,’#!,’%,)#",&#$,($,+$,*上$%,+#$*,"#$%,$#$+,(#",$#),%*,!#%,*#’,$$,*#*,(#’,$#$,$#+,$$!中#$&,)#!$,$#$&,*#$!,’#),$#$$,"*,&’,’#’,)+,"#$$,!#’,*#!,(#$,"下#$),(#!%,(#$),!#$",+#$$,"#$’,"$+,+(,%#),*#+,’#$%,(#*,$#&,*#%," ·"!!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#!几个水电工地多年各月、旬的平均气温统计表（$）月%&%%%!%!’(统计年份旬地区上中下上中下上中下上中下上中下上中下上中下桓仁%&)*+)!*)*!)*#&),#*)&#+)!#%%)&#%’)’#%*)*#%")*#%(),#%%)*#%%)’#,)*#()’#%),#%),*)!,)-%&)*%-*!.%-"(（浑江）云峰’)!%),#"),#,)!#%&)-#%()-#%")%#%*)*#%()-#%%)-#%%)!#,)-#!)*&),%)-’)--)-%!)"%-"&.%-"(（鸭绿江）青铜峡()+!)’(#%)-+#!)"’#()+!#")’+#+),#,)(,#"),#’)"*#!),"#&)(+!)%%(),’,)&+%-*-.%-"’（黄河）丹江口%!)"%&)&")!*)!()!’)%%)"%),!)(’)+’)-*),")++)!%%)"%-*%.%-"’（长江）!降水各地区冬季降水不等，一般属大陆性气候的地区，冬季降雨量较少。冬季降雨量较大的地区，常常妨碍施工，因为混凝土骨料中不允许含有冻块，降水量多易使骨料堆含水量增加，使骨料受冻加重，在模板及钢筋上不得有冰雪，浇筑混凝土也不得在大雪中进行，冬季降水淋湿保温材料，降低保温效果。当地面积雪时，反射加强使天气更加严寒。积雪给施工带来很大不便。全国几个代表城市降水情况如图!"#!所示。’风速冬季风速很大时对施工作业有较大影响，刮风使混凝土散热加快，一般#%*$的气温，当遇上’.(级风时，这样的天气对混凝土运输、浇筑及暖棚保温，相当#!*$气温的天气条件。刮大风会使保温罐、混凝土泵车的保温以及暖棚被刮坏，吹走保温材料，因此刮大风要加固暖棚、加强保温，增加加热设施。冬季刮大风和降温同时发生时，对混凝土冬季施工十分不利，在统计分析气象资料和采取冬季施工措施时要注意这一点，全国代表城市风速统计资料如图!"#’所示。东北地区一般每月会出现’.(级风，西北地区冬季各月可能出现*."级风。二、施工期天气预报各施工工地可以通过两种途径获得天气预报资料。 第四篇桩基工程施工工艺·"!-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#!代表城市旬平均降水量（单位：$$）之一上旬；!中旬；下旬（%）哈尔滨（；&）长春（；’）沈阳（；(）齐齐哈尔；（)）北京（；*）天津（；+）石家庄（；,）呼和浩特 ·"!+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#!代表城市旬平均降水量（单位：$$）之二上旬；!中旬；下旬（%）太原（；&）西安（；’）乌鲁木齐（；(）西宁（；$）银川（；)）兰州*概况性预报天气概况性预报可通过电视、广播和报纸发布，这种预报报告的较为详细，预报数据较为准确，预报的时间一般!+,和+-,。这种天气预报对各行各业都有用处。对天气突然性变化如大风、大雪、温度大幅度下降等情况发生往往发出特别警报。我国中央广播电台、各省电台及各县电台、电视台，每天都进行!./次天气预报。预报内容一般包括温度趋向预报、天气概况预报、风速风向预报，以及最高温度及最低温度预报、阴雨天气预报等。现在大城市将天气预报材料录制磁带，用户可用电话询问。目前天气预报体系基本上可以满足施工需要，但往往满足不了特殊地区施工的需要，这些地区需要有专用预报体系为天气概况预报做补充。 第四篇桩基工程施工工艺·"!1·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$代表城市各月平均风速及最大风速（单位：%&’）之一（(）沈阳（；)）哈尔滨（；*）长春（；+）齐齐哈尔（；,）北京；（-）天津（；.）石家庄（；/）太原（；0）呼和浩特!建筑施工专门性预报为专门施工工地提供专用的天气预报往往是必要的，它可根据工地的具 ·"!"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$代表城市各月平均风速及最大风速（单位：%&’）之二（(）西安（；)）西宁（；*）兰州（；%）乌鲁木齐（；+）银川体条件及施工需要，及时提供较准确、较详细的资料。可以通过下面办法实现专用天气预报。可以通过每天广播、电视的天气概况预报时对特定施工地区发出专门提示，用户可向当地气象中心或气象站提出专门咨询。如有必要施工工地可与当地气象部门签订协议，定时用电话或电传传递天气预报给工地。施工工地也可与当地气象中心签订警报服务协议，可不定期咨询，只在报警的天气要素或报警天气形势出现时，向工地发出警报。如果施工工地没有与气象部门签有协议，施工单位提出要求，气象部门可进行个别咨询服务。$工地气象站的设立天气概况预报所反映的，预计大范围的天气变化情况。它和施工工地所在具体地点的气候状况，大体上接近而又有不同程度的差别，往往需要在工地 第四篇桩基工程施工工艺·/)$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!设立小型气象站。大范围的天气预报，不可能确切地反映各个地点气候的具体情况，各地局地气候，由于受地形、建筑物、高山等许多因素影响。地处平坦地区，在很大区域内，气温变化很小，该地气温预报对相当大的区域都是可用的。但对水工建筑来说，一般都在高山峡谷区，在短距离内气温可能有较大变化，有时施工时不得不加以考虑。例如东北辽宁省桓仁水电站，坝址区是峡谷，河谷两岸都是高山，河流是从东向西流，冬季河流南岸由于阳光照射不到，总是冰雪不化，而北岸则不同，每天气温相差!"#$"。通常，凸出的地形使局部地区气候变化减小，而凹进的地形会使冬夜的严寒更加剧烈。有时天气概况预报没有霜冻，而在峡谷中也可能发生冰冻。多数水工建筑物，都是建在峡谷区，往往都是风口，给施工造成很大影响。为了准确掌握工地局地气候，一般工地设有小型气象站，至少要经常测定工地气温。最好配备自记温度计，测出每日气温变化过程。温度计按要求设置在百页箱内，百页箱设在适当位置。三、混凝土冬季施工期的气温标准我国（%&’()*$(+)）《水工混凝土施工规范》中，对冬季施工期的气温标准有以下规定：（,）寒冷地区的日平均气温稳定在!"以下或最低气温稳定在(-"以下时。（)）温和地区的日平均气温稳定在-"以下时。所谓“稳定”是指气温连续保持!天或!天以上。规定不同地区的气温标准，是根据气象规律决定的。我国幅员辽阔，各地气温变幅不同，在北方寒冷地区，气温日变幅较大，根据统计结果，连续!天的日平均气温稳定在!"，最低气温低于(-"，两者基本符合，所以列两项标准只达到其中一项标准即可。对于中部温和地区，气温日变幅较小，规范中只列出一个控制指标，日平均气温稳定在-"以下，由于气温日变幅较寒冷地区小，日最低气温也接近(-"。北方的桓仁水电工程，据,.!)#,./0年统计资料，日平均气温低于!"连 ·+,.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!续时间平均为!"#$%天，而日最低气温低于&’(的连续时间平均为!%%天，两者相差!’$%天，相差天数不多，冬季施工期可由日平均气温控制。而南部丹江口水电工程地区，据!)"!*!)+,年统计资料，日平均气温低于"(连续时间平均为+"天，而日最低气温低于&’(连续时间平均为,-天，相差达’"天，两者不匹配，所以规范中规定温和地区日平均稳定在’(可符合实际情况。我国寒冷地区、温和地区的划分见表,+&’。表,+&’寒冷地区、温和地区划分参考表（(）区别划最冷月最高月分区年平均气温典型地区分标准平均气温平均气温贵州、四川、桂北、闽北、浙北、江西、湖南、湖北、温和区!"*!)’*.,%*’-陕南、皖南温和地区温冷区!,$"*!"&’*’,%*’-江苏、河南、皖中北、鲁中南、关中、山西、冀南河北、山东、山西、陕西、甘肃、宁夏、新疆等部分寒冷区.*!,$"&!-*&’/,%地区寒冷地区冀北、晋北、陕北、宁夏、甘北、新疆、内蒙古、黑严寒区,*.&,"*&!-/,%龙江、吉林、辽宁规定合理的冬季施工期，需根据当地的多年气温观测资料为依据，经统计分析确定冬季施工期的起、止日期。这项工作涉及到冬季施工安排和工程质量，当冬季施工期定的长，设备容量、保温材料和费用将要增加；若确定得短，混凝土质量将得不到保证。根据气温资料长短，建议，当只有!-年以下的气温资料时，可用实测资料统计值确定冬季施工起、止日期，当气温资料历时较长，可按保证率."0统计资料确定冬季施工起、止时间。我国各地水电工程冬季施工起、止时间及施工天数见表,+&%。表,+&%我国水电工程不同地区施工起、止时间地区冬季施工中最冷月平均温度（(）施工天数（1）起止日期（月·日）!&,-以下,--*,,-)$,*"$!-"&!+以下!)-!-$!-*%$,-寒冷地区#&!,以下!.-!-$!"*%$!"$&.以下!"-!!$!*%$!%&%以下!’-!!$!-*’$,- 第四篇桩基工程施工工艺·,&$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地区冬季施工中最冷月平均温度（!）施工天数（"）起止日期（月·日）!#以下$#%&’%()’%温和地区"*+以下+#%’%(&’&#水工混凝土施工规范中对寒冷地区和温和地区大致做了划分，参见表&,-)。并对我国各地水电工程冬季施工起、止日期和冬季施工天数按分区作了统计，如表&,-.。只要掌握所在地区冬季施工期最冷月平均气温，一般为%月或&月的气温，就可由表&,-.中查出需要的参考日期及天数。世界其他国家需要采取冬季施工措施的气温界限，都规定为+!（或.!）以下，这基本是一致的，见表&,-+。表&,-+部分国家冬季施工的气温界限（!）国家（或单位）美国混凝土学会美国工程兵师团加拿大国际建研联比利时丹麦德国瑞典英国日本冬季施工气温界++++++.+..限（日平均气温）虽然一般规定了冬季施工时的气温标准，但在整个冬季施工期间内，如保温、混凝土拌和料加热及盖暖棚等措施，不是在某个气温下全部使用。如旧混凝土和成堆骨料的温度不仅和当时的气温高低有关，而且滞后于气温，当入冬时气温虽然降至冻结温度，料堆内部温度比气温高，而气温转暖后，在一定时期骨料温度仍然处在负温。因此，同一气温在入冬和冬季结束两个时间，则需要不同的施工措施。一般情况，如桓仁水电站冬季施工时，部分措施由%#月中旬开始使用，到%%月底才全系统使用。各地区气温变化，对大陆性气候来说，是有一定规律，但是自然气候还存在着多变性，在施工期内，各年的冬季施工期可能会缩短或延长，要根据实际气温情况适时地采取冬季施工措施。 ·4)&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节冬季施工的温度与温度应力计算一、对混凝土浇筑温度的要求虽然混凝土冬季施工的技术得到了一定的发展，但对水工混凝土与其他季节存在类似的温度控制问题，有时没有得到足够的重视，其中有关混凝土冬季施工浇筑温度的规定，往往只是从防止混凝土早期受冻出发的。混凝土冬季施工，尤其是在寒冷地区，为防止混凝土早期受冻，一般都要求混凝土有较高的浇筑温度。由于气候寒冷，水工建筑物坝体的稳定温度一般较低，即使在冬季，如果不适当地控制混凝土浇筑温度，将加大基础温差和内外温差，不能满足防止裂缝的要求，因而混凝土冬季施工中防冻与防裂的矛盾，集中在混凝土浇筑温度的选择上。对于大体积混凝土，浇筑以后其表面温度虽然较低，内部温度却因水泥水化热而上升。为了减少内外温差和基础温差，浇筑温度越低越有利。如果浇筑温度超过允许值，则应从加强浇筑以后的保温措施以减少内外温差，不可不顾产生裂缝的危险而单纯满足防冻要求。我国水工混凝土施工规范（!"#$%&’$(%）中，规定混凝土的浇筑温度应符合设计要求。大体积混凝土的浇筑温度，在温和地区不宜低于)*，在寒冷地区不宜低于+*，一般为+*,(*。建筑专业有关规定要求，对要求强度高、强度增长快、养生时间短的混凝土结构，需要混凝土浇筑温度高，一般-+*,%+*。如表面系数小（混凝土体积较大）工期又不十分急，只要求具有免遭冻害的强度，则浇筑温度可低些，一般不能低于%*。对于大体积混凝土，一般当浇筑温度为(*,(*，用保温材料的散热系%数!.-/%,%/)0123进行蓄热法保温，则混凝土不会出现早期受冻现象，但边角部位需加强保温。在此浇筑温度下，实践表明，如浇筑块高-/+2，混凝土内部温度最高达%&*左右，混凝土内外温差-’*左右，据调查混凝土经过冬 第四篇桩基工程施工工艺·"(*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!季后表面没有出现裂缝。若混凝土浇筑温度太高，则将形成较大的内外温差，出现裂缝的可能性也相应增加。表!"#"列出了实际施工混凝土浇筑温度为($%&’%，用()混凝土罐运送混凝土（运输时间*$&!+),-），在暖棚内浇筑，拌和机出口温度与外界气温及浇筑温度的关系。表!"#"拌和机混凝土出口温度与外界气温及浇筑温度的关系（单位：%）最低气温（%）!&$#$&#*!#*!&#!+#(+出机温度（%）’*+*!*$混凝土浇筑温度（%）$&’$&’$&’$&’为了防止混凝土早期受冻，混凝土浇筑温度高一些好，一般各国规范要求及实践均不低于$%。小断面结构及钢筋混凝土的冬季施工，浇筑温度有时高达(+%&.+%，但大体积混凝土除了要防冻外，还有防裂要求。由于块体大，混凝土浇筑后其表面温度虽然很低，内部温度却因水泥水化热而上升。为了减少内外温差和基础温差，浇筑温度越低越好，一般最好不超过*+%。因此混凝土浇筑温度一般以在$%&*+%为宜，如能采取措施，加强浇筑以后的保温，使浇筑温度维持$%，则最为有利。目前各国规范规定的冬季混凝土施工允许最低浇筑温度不一致，这主要与混凝土结构尺寸大小、气温高低、混凝土养生方法及水泥品种等因素有关。为了合理选定允许最低浇筑温度，需要考虑以下几个因素。（*）外界气温。主要是指养生期的外界气温，用保温模板的蓄热法养生，应以混凝土浇筑后的一旬平均气温（根据已有实测气温资料），如在养生期气温日变幅较大时，可以通过计算分析能否能出现反复冻融情况。（!）结构尺寸大小。结构尺寸小，散热条件好，降温快，防止早期受冻，要求浇筑温度高。大体积混凝土散热条件差，内部水泥水化热温升高，除边角外，一般内部混凝土不容易早期受冻，同时为防止混凝土块产生温差裂缝，所以混凝土浇筑温度以低为好。（(）块体周围在养生期的保温条件。保温材料保温性能好，散热系数!小，浇筑温度可小些，如保温材料的保温性能差，则浇筑温度要求高。（.）基础老混凝土（或岩石）及周边老混凝土温度情况。对负温的老混凝 ·%-$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""土是否进行加热，并要计算新混凝土在养生期达到临界强度前能否出现负温，造成受冻夹层。二、混凝土出机温度的分析计算混凝土出机温度!的确定，是根据已确定的混凝土浇筑温度!，再考虑"#混凝土出机后在运输，倒运和浇筑过程中产生的温度损失，从而确定出混凝土出机温度。由于混凝土温度损失随混凝土运输工具类型、运输时间、倒运次数及浇筑振捣时间和环境有关（表$%&’）。据实测资料统计，混凝土出机温度可采用式计算：!"(!#&!!$式中!———混凝土出机温度，)；"!#———混凝土浇筑温度，)；!*———外界气温，)。!为各种温度损失系数，其值取决于倒运次数、运输距离和保温条件。在一般情况下，装卸倒运一次，取!(+,+-$，运输途中，取!(./，/为运输时间（以012计），.值如表$%&’。在浇筑过程中，取!(+,++-/，/为浇筑时间（以012计）。表$%&’冬季混凝土运输热损失统计表工程名称运距（30）运输方式保温措施热损失（)）4,自卸汽车直接入仓；4,汽车箱用560木板，上盖布棚；三门峡4,5$,自卸汽车倒入混凝土罐；$,混凝土泵管路稻草保温；475-,汽车运混凝土罐门机入仓-,其余未保温4,机关车运混凝土罐；运输!$青铜峡+,8未保温$,门机吊入仓内倒运!$-混凝土罐；混凝土罐在稻草保温箱内，4,汽车拉40啦古哨+,’47$$,自卸汽车运混凝土其余未保温4,皮带运送混凝土；皮带机在保温棚内-75桓仁+,’-混凝土罐，门皮带机设在保温棚内，蒸汽管$,机关车拉-0$79机吊入仓内采暖，其余未保温丰满+,99机关车运-0-罐，门机吊罐入仓机关车拉-0-混凝土罐$79 第四篇桩基工程施工工艺·-’’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工程名称运距（!"）运输方式保温措施热损失（#）白山$%&机关车拉’"’罐，门机吊入仓内混凝土罐保温()*乌斯季伊里姆$%自卸汽车运混凝土；车边、车底通废热加热$%+（前苏联）(%汽车运混凝土罐克拉斯诺雅尔(自卸汽车运混凝土车底用废汽加热，布帘保温,$)(斯克（前苏联）桂泽坝（日本）混凝土罐运输吊罐预热$)’奥新冠（日本）混凝土罐运输,$%+注水利水电混凝土预冷预热系统设计导则（送审稿），东北勘测设计研究院。表(-./0值表运输工具混凝土罐车容积（"’）0自卸汽车$%&&%&&*&自卸汽车$%*&%&&’1自卸汽车(%&&%&&’&矩形吊罐&%’&%&&((矩形吊罐$%-&%&&$’圆筒吊罐$%-&%&&&2双轮手推车（保温、加盖）&%$+&%&&1&手推车（车身保温）&%1+&%&$&&注运输混凝土热损失实际统计如表(-.1所列。混凝土出机温度除满足混凝土浇筑温度，保证混凝土不早期受冻和防止产生温差裂缝外，也要满足施工上的可能性，如混凝土出机温度过高或过低，都会给施工带来不利的影响。如丰满大坝补强混凝土冬季施工，由于气温低至.(&#).’&#，运输时间长达(+)’&"34。规定混凝土浇筑温度为$&#)$+#，当时确定出机口混凝土温度为(+#，在施工第一罐混凝土时，运输时间’&"34，结果倒不出罐。据此，在试验室做了试验，坍落度为+%+5"，混凝土拌和温度为(&#。混凝土搅拌后(+"34坍落度降到$5"，同样混凝土拌和温度，其稠度变化在冬夏季是不同的。最后确定混凝土拌和温度为$+#，最高不许超过(&#。所以混凝土拌和温度在施工前应结合混凝土材料温度、运输时间，在现场经试验确定。白山电站施工时，当外界气温低于.(+#，混凝土出机温度低于$&#时， ·*@,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""因外界温度较低，混凝土罐卸料就比较困难。所以混凝土出机温度应有一个适当范围，才能使施工顺利进行。三、混凝土拌和材料的混合温度计算由于混凝土拌和时，混凝土组成材料的温度一般要高于拌和楼或搅拌站的温度，在搅拌过程中要有一部分热量损失。按出机温度要求，混凝土拌和温度按式计算：!""!!内!混!!"!混!$!（!混"!内）#"!式中%混———混凝土混合材料混合温度，&；%’———混凝土出机口温度，&；%内———拌和楼或搅拌站内气温，&；!———温度损失系数，取()#*。混凝土拌和材料的实际混合温度%混可用热平衡原理计算。!混!［()+（,#!$$%!&$’!(）$,)-!（)*"+&%"+(#）$（,+&%!&$+(’!(）"-（+&%$+&’）］［.()+（,#$%$’）$,)-*］式中/、0、1、2———按施工配合比每立方米混凝土的水泥、砂、石、水的重量，34；%5、%6、%4、%7———水泥、砂、石、水的温度，&；86、84———砂、石的含水率，9；()+,———水泥、砂、石的比热约值，3:（;34)<）；,)-———水的比热容值，3:（;34)<）；=、>———不同温度条件水或冰的比热和溶解热，当骨科（石、砂）温度?(&时，水的=!,)-3（:34·<），>!(；当骨料（石、砂）温度!(&时，冰的=!-)#<:（.34·<），>!@@A3:.34。我国北方几个水电工程冬季施工中混凝土出机温度统计，如表-*"B所示。 第四篇桩基工程施工工艺·"-&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$我国北方几个水电工程混凝土冬季施工的出机温度情况外界气温（%）工程名称#()’#!)&’#&#&’#()（暖棚内浇筑混凝土）刘家峡&#(!(!’(*青铜峡&#(&(&’!)八盘峡+#(*(*’(,潘家口,#(*(*’(,拉古哨（水丰）(&#!)桓仁,$’(-(!’(-丰满(&’!)白山$’((((’(-三盛公$’()四、混凝土拌和物的温度计算与要求混凝土拌和物温度主要受混凝土出机温度控制。当混凝土出机温度确定后，再考虑拌和过程中热量损失，则各种拌和材料温度可按式计算。混凝土拌和料加热温度的要求，首先是加热拌和水。为防止水温太高造成水泥假凝，一般水温最高不超过,)%，当不能满足混凝土温度要求，则加热砂子及粗骨料。骨料加热过高将会降低混凝土流动性，所以骨料加热最高温度也要适当限制。例已知混凝土每立方米的材料用量为：水(()./，*!&号普通硅酸盐水泥!()./，砂子"&)./，砾石(!&)./。材料温度分别为：水+)%，砂(&%，石子()%，水泥&%。骨料含水率为：砂子-0，石子(0。求混凝土拌和温度：（)2!3)2)-）"&)4(&3（)2!3)2)(）(!&)4()3)2!4!()4&3（(()#)2)-4"&)#)2)(4(!&)）,)!混1)2!)4"&)3)2!)4(!&)3)2!)4!()3(2)4(()()&-+2&11($2（"%）&-+计算中，比热单位用：.567（8./·%）例如果上例要求混凝土拌和温度为!)%，求石子加热温度，（其他材料 ·’&’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!温度及重量不变）。则：（"$!%"$"&）’(")*(%（"$!"%"$"*）*!("!"%"$!")!*")(%（**"+"$"&)’("+"$"*)*!("),"）!"#"$!")’("%"$!)*!("%"$!")!*"%*$")**"!!-!$(%!’!$(!"%!*"%(-’"#(&,!")(&,+!!-!$(+!*"+(-’"!"#!’!$(#*"$,（,.）例上例中如果砂、石料温度为+(.，不加热时，求混凝土拌和的温度。则："$!)’(")（+(）%"$!)*!(")（+(）%"$!")!*")(%（**"+"$"&)’("+"$"*)*!("）,"!混#"$（!’("%*!("%!*"）%**""$()"$"&)’(")（+(）%"$()"$"*)*!(")（+(）+/（""$"&)’("%"$"*)*!("）%"$（!’("%*!("%!*"）%**"+’("+*!("%!*"%(-’"+-/$,(+&*$!(+!(’"#(&,#!$*（".）一般水工混凝土拌和材料加热温度与混凝土出机温度关系，如表!’+*"所示。表!’+*"水工混凝土拌和材料加热温度与出机温度的关系材料加热温度（.）混凝土出机温度（.）砂石水*"-(*!((*(&&’"*/,,’"!"*"*"’"!&*-*-’"&(("-"/"建筑工程混凝土拌和水和骨料加热最高温度，如表!’+**所示。 第四篇桩基工程施工工艺·",0·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$$建筑工程混凝土拌和水和骨料加热的最高温度水泥品种及标号拌和水温度（%）骨料温度（%）标号小于&!&号的普通硅酸盐水泥及矿渣硅酸盐水泥’("(标号等于或大于&!&号普通硅酸盐和硅酸盐水泥"()(美国混凝土学会规定混凝土出机温度，考虑浇筑块体积大小。并考虑混凝土在运输、浇筑时热量损失，规定的混凝土拌和时最低温度如表!"#$!所示，并提出，在天气较冷时，混凝土搅拌温度要比混凝土浇筑温度留有较大温度差值。表!"#$!美国混凝土学会的规定截面最小尺寸（**）外界气温%+,((,((-.((.((-$’((/$’((高于#$$"$,$(0#$-#$’$’$"$,$(低于#$’!$$’$"$,前苏联在混凝土冬季施工中，认为混凝土出机温度对混凝土质量起着重要影响，确定出机温度时，考虑浇筑块体尺寸和形状、混凝土标号、室外气温及混凝土拌和物的运输方式及时间等。根据施工过程中观测资料，混凝土组成材料从预热仓到拌和厂料仓的运输过程及混凝土拌和、卸料，其总热量损失’%-$!%。在克拉斯诺雅尔斯克水电工程，混凝土出机温度是根据混凝土浇筑温度不低于!%，也不高于&%-0%确定的。布拉茨克水电工程，混凝土出机温度是根据浇筑块在覆盖上层混凝土前，距浇筑层表面$(1*深度处，混凝土温度不低于&%，也不高于$(%确定的。上述两个工程混凝土出机温度规定于表!"#$,。表!"#$,前苏联两个水电站工程的混凝土出机温度控制混凝土出机温度（%）室外气温（%）布拉茨克克拉斯诺雅尔斯克#&0-$! ·,’%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!混凝土出机温度（!）室外气温（!）布拉茨克克拉斯诺雅尔斯克"#$%&#’(&)"#*#$&#*"+$##&#,)&##"+*#+&#("’$#’&#%##&#’"-$#’&#*五、其他国家对混凝土冬季施工温度的有关规定有些国家结合本国的具体情况，对冬季混凝土施工有关混凝土浇筑温度、材料加热温度、混凝土出机温度等都作了具体规定，对部分国家的规定和做法加以介绍，可供参考。美国混凝土学会第’$,委员会#)(%年修订的混凝土冷天施工规范中，对各种条件下混凝土搅拌、浇筑和养护温度，以及混凝土保温要求都作了规定，分别如表+,"#-、表+,"#*及表+,"#,所示。规定混凝土养护温度如表+,"#-所示。表+,"#-美国规定的混凝土养护温度（!）截面最小尺寸（..）/’$$’$$&)$$)$$&#%$$0#%$$#’#$(*规定混凝土最低拌和温度，如表+,"#*所示。表+,"#*美国规定的混凝土最低拌和温度（!）截面最小尺寸（..）最低气温（!）/’$$’$$&)$$)$$&#%$$0#%$$0#1$#,#’#$("#%&"##%#,#’#$ 第四篇桩基工程施工工艺·-$’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!截面最小尺寸（""）最低气温（!）#$%%$%%&’%%’%%&()%%*()%%#+(),(()(-($规定冬季施工混凝土保温时间（.），如表,-+(-及表,-+(/所示。表,-+(（-相应于表,-+(0的混凝土养护温度）混凝土浇筑温度按混凝土块体大小、气温高低不同，混凝土浇筑温度则也不同。大体积混凝土施工中，较低的浇筑温度对混凝土质量是特别有利的。表,-+(0所列的混凝土养护温度，只适用于加气混凝土。对于非加气混凝土，美国不准使用在反复冻融的工程上，不属于美国混凝土学会$-%委员会制订的冷天施工规范的范围。然而，当使用非加气混凝土时，表,-+(-中的保温时间至少要增加(倍。表,-+(-美国规定的混凝土冬季施工的保温时间（.）要求不早期受冻根据强度要求使用类别使用!型或使用#水泥，掺早强剂，使用!型或使用#水泥，掺早强剂"型水泥或外加,%1的水泥"型水泥或外加,%1水泥不受荷载，不外露（地下,(,(或回填土覆盖）不受荷载，外露（堰、墩座$,$,等大体积混凝土）受部分荷载，外露$,-0承受全部荷载，外露（结$,见表,-+(/见表,-+(/构用混凝土）表,-+(/按强度要求需要的保温时间（.）在(%!下保温的天数（.）在,(!下保温的天数（.）要求达到设计强度2,)水泥类型要求达到设计强度2,)水泥类型11!"#!"#3%-’$3%0-$-3(((03-3)(%0)3,(,)(-)3(-()(,’3,’$3,-’3,$,0,% ·’#&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对于加气混凝土采用这样的保温时间，只有在下列情况下允许：（!）后来能够有充分的养护，或在较低的温度下有充分时间，在要求的时间内，能增长到所要求的设计强度，（"）混凝土在水饱和时不致受冻。美军工程师团对美国##个州（及加拿大#个省）公路部门的冷天施工规范进行了分析。这些规范规定一般都符合美国混凝土学会的最低保温要求，其中大多数部门要求混凝土的养护温度高于$%或!&%的最低值；各地对结构的养护要求，都高于对路面的要求，大多数州要求浇灌在结构物中的混凝土，浇筑温度在!&%或!’%，需养护(天。美军工程兵团对建筑混凝土所制订的规范，对混凝土浇筑温度规定：在指定的养护期间内，如果没有可靠的保温措施保证混凝土不受冻时，是不允许浇筑混凝土的；规定混凝土浇筑温度不低于!&%，也不得高于"!%。给拌和水及骨料加热，必须使混凝土至少保持!&%。除了氯化钙经过批准后可用作早强剂以外，盐、化学物品或其他材料，均不得掺入混凝土中作防冻用。对混凝土养护时间规定，则随混凝土所用水泥类型而不同，在养护期间内避免水分散失及温度急剧变化。 第四篇桩基工程施工工艺·&%$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十七章桩基工程水泥搅拌桩施工技术第一节水泥搅拌桩复合地基一、深层搅拌法概述我国地域辽阔，地质情况复杂。常见的地质分布除粘性土、砂性土、膨胀性土外，还大量分布着各种成因的软弱土层（海相沉积土、湖相沉积土、河相或三角洲相沉积土），包括淤泥、泥炭土等。其分布范围遍及沿海、沿江地区及大部分内陆省份。在这类软弱地基上进行建筑工程时，由于施工技术或工程造价方面的原因，传统的施工方法，如挖除置换（人工挖孔桩）、桩基穿越（钻孔桩、静压桩）、人工加固（换土垫层）等措施，已不能适应日益复杂的工程需要。此时最佳的处理方法应是对软土进行就地加固，最大限度地利用原状土的承载力或其他力学性能。深层搅拌法即是这样一种原位加固方法。（一）加固原理深层搅拌法是通过特制的机械———各种深层搅拌机，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆或水泥粉、石灰粉、粉煤灰，外加一定量的掺合剂）就地进行强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有一定整体性和一定强度的水泥土加固体，沿深度方向形成的该加固体称为深层搅拌桩（图!"#$）。深层搅拌桩与天然地基组成深层搅拌往复合地基。 ·43!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$深层搅拌法施工工艺流程（引自龚晓南，$%%"）&）定位；’）边搅边喷；(）达到设计深度；)）搅拌上升；*）搅拌结束（二）适用范围$+适用土质与加固深度深层搅拌法适用于处理包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种成因的饱和软粘土，含水量较高且地基承载力标准值不大于$!,-.&的粘性土等地基。对泥炭土或地下水/0值较低、有机质含量高的粘性土，宜通过试验确定其适用性。加固深度主要取决于使用搅拌机的动力大小及地基反力。国内目前采用深层搅拌法的最大加固深度可达1,2（陆上）。!+适用工程对象深层搅拌法用途广泛，主要用于形成复合地基、支护结构、防渗帷幕等。（$）形成复合地基形成复合地基的主要目的是为了提高地基的承载力及改善地基的变形特性。目前，深层搅拌桩复合地基广泛应用于下述工程：!建（构）筑物地基，如$,层以下的民用住宅、办公楼、厂房、水池、油罐等建（构）筑物的地基；"大型堆场，如钢铁厂、水泥厂、大型货厂等的地基；#高速公路和机场跑道的基础处理，如应用于高速公路桥台、箱涵（通道）两侧的引道地基以调整路基与桥梁桩基或箱涵（通道）基础之间的不均匀沉降。 第四篇桩基工程施工工艺·$-&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）形成支护结构在软土地基中开挖基坑时，常采用深层搅拌法形成格栅状的重力式挡土墙进行挡土支护。这种支护结构应用于开挖深度为"#$%左右的浅基坑时显得特别有效、经济。（&）形成防渗止水帷幕由于原状土体经深层搅拌法加固后所形成的水泥土的渗透系数比天然土体的渗透系数往往要小很多（几个数量级），因此它具有较好的止水防渗能力。在淤泥土、砂性土等不良地基中，深层搅拌桩常被加固成连续壁式结构，用作防渗止水帷幕。如基坑开挖时，常用钻孔桩或挖孔桩挡土，桩后采用搅拌桩形成连续壁式的防渗止水幕墙，组成复合支护结构，往往具有意想不到的效果。此外，在砂性土或淤泥质砂性土中进行真空预压处理时，常采用深层搅拌法沿处理区域的外围边界喷入泥浆或水泥浆形成封闭的帷幕，以提高真空预压处理的效果。（三）工艺特点与其他施工方法相比较，深层搅拌法具有施工工期短、无公害、成本低等特点。这种施工方法在施工过程中无振动、无噪声、无地面隆起，不排污、不污染环境，对相邻建筑物不产生有害影响，具有较好的综合经济效益和社会效益。（四）发展概况深层搅拌法源自二次大战后的美国，当时美国研制成一种就地搅拌桩（’()法），即从不断回转的中空轴的端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片的搅拌而形成水泥土桩。*+"&年日本清水建设（株）将此法引入日本。*+$,年日本港湾技术研究所参照’()工法的特点，研制成功石灰搅拌施工机械。在此基础上，*+,-年日本港湾技术研究所、川崎钢铁厂和不动建设（株）等科研单位和厂家合作开发研制成功水泥搅拌固化法（.’.法）。此后日本多家单位陆续研制开发出了各种形式的深层搅拌机械，应用于大型矿石堆场地基、港工建筑中的防波堤、码头岸壁及高速公路高填方下的深厚软土地基的 ·.33·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!加固工程中。深层搅拌法在我国的发展起步于!"世纪#"年代末期。$%#&年冶金工业部建筑研究总院和交通部规划设计研究院合作，参照日本的样机研制出中心管输浆的’()*$型双轴搅拌机械，最大加固深度$"+。$%&"年天津机械化施工公司与交通部一航局合作，研制开发出,-)*.""型单轴搅拌机械，最大加固深度$/+。$%&0年浙江大学与联营单位共同研制出1’(*!型单轴深层水泥搅拌机，最大加固深度$&+。同时研制成功水泥流量自动记录仪，用于水泥掺合量与送浆均匀度的施工质量监测。!"世纪&"年代初期，我国铁道部桥梁工厂和上海探矿机械厂等单位开发成功了喷（水泥）粉型的深层水泥搅拌桩机械。其加固原理与喷浆型搅拌桩机一样，只是用水泥粉代替水泥浆，与软土混合后形成水泥搅拌桩。随着国民经济建设的发展，深层搅拌法的应用也得到了很大的发展，它已广泛地应用于工业厂房、民用住宅、市政工程、交通工程、港口工程等许多领域。从全国范围来看，每年施工的搅拌桩均超过0"""万延米，累计已超过02#亿延米，取得了可观的经济效益和良好的社会效益。（五）施工机械深层搅拌机械生产厂家众多，机械型号不断增加，性能不断改进。依传动形式可分为动力头式和转盘式两大类；依施工环境可分为陆上作业和水上作业两类；依工作方式可分为下述几类：—单搅拌轴—喷浆型——双搅拌轴—多搅拌轴—单搅拌轴深层搅拌机————喷粉型——多搅拌轴—喷浆喷粉两用型上述各类深层搅拌机械均具有各自的优势，适合不同的地质条件和工程用途。喷浆型由于喷出的是水泥浆，因此在原状土中更易搅拌均匀，桩体的最 第四篇桩基工程施工工艺·0/.·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!终强度也较高；喷粉型由于喷出的是水泥粉，因而在处理高含水量的软土地基时，桩体的早期强度较高。对于搅拌轴的个数，由于单轴搅拌桩的桩侧表面积与柱体体积之比，即比表面积较大，能提供较大的承载力，加之单轴搅拌桩比双轴或多轴搅拌桩布桩更加灵活，因此单轴搅拌桩用作建筑物的基础桩（组成复合地基）时具有较明显的优势；但在应用于支护结构或用作防渗止水帷幕时，双轴或多轴搅拌桩由于施工进度快、搭接接头少，显然比单轴搅拌桩具有更大的优势。目前国内已研制开发出三轴搅拌桩（!"#法），利用一台桩机一次可成桩三根，大大提高了施工效率。并且，这种三轴搅拌桩机完成搅拌桩的施工后，可利用桩机本身在搅拌桩中压入$%&根’型钢，大大提高桩体的承载能力或挡土能力。这种桩常与锚杆或锚索联合使用，组成复合支护结构，可用于较深（$(%)(*深）基坑的挡土支护。（六）水泥土的性质深层搅拌法所用浆材或加固剂种类较多，有水泥类、石灰类、粉煤灰类、沥青类、泥浆类、化学材料类等，但最常用的仍然是水泥类浆材。这是因为水泥类材料具有取材便利、适用土质范围广泛、加固后所形成的水泥土强度高、稳定性好等特点。本章主要以水泥类搅拌法为主，说明搅拌桩复合地基的设计理论与施工实践。$+水泥土的物理化学性质软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理，是基于水泥土（由水泥和土组成）的物理化学反应过程。它与混凝土的硬化机理有所不同，混凝土的硬化主要是水泥在粗填充料（即比表面不大、活性很弱的介质）中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥土中，由于水泥的含量很少（仅占被加固土的,-%$.-），水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质———土的围绕下进行，所以硬化速度缓慢且作用复杂，因此水泥加固土强度增长的过程也比混凝土缓慢。（$）水泥的水解和水化反应水泥与粘土搅拌时，水泥颗粒表面的矿物很快与粘土中的水发生水解和 ·+,+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙、含水铁酸钙等化合物。由于水泥与水在水解和水化反应过程中生成的氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶解于水中，使水泥颗粒表面重新暴露，再与土中水发生反应，于是土中的水溶液就逐渐达到饱和，形成胶体。此外，普通硅酸盐水泥中的硫酸钙与铝酸三钙一起同土中水发生反应，生成一种被称为水泥杆菌的化合物，这种水泥杆菌化合物把大量的自由水以结晶体形式固定下来。（!）粘土颗粒与水泥水化物的作用当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架；有的$$!$则与其周围具有一定活性的粘土颗粒反应，通过"#、%、&#离子之间的交换，使较小的、离散的粘土颗粒互相靠拢，形成较大的土的团粒。另一方面，水泥水化反应生成的凝胶粒子比表面比原来的水泥颗粒大’(((多倍，因而产生很大的表面能，使之具有强烈的吸附活性，能把较大的土的团粒进一步结合，形成水泥土的团粒结构，使水泥土的强度提高。水泥水化反应析出的大量钙离子，能与粘土矿物中的二氧化硅及三氧化二铝发生化学反应，逐渐形成不溶解于水的稳定的结晶化合物，这些新生成的化合物在水中或空气中逐渐硬化，这就是凝硬反应。凝硬反应增大了水泥土的强度，并使之具有足够的水稳定性。（)）碳酸化作用水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙。这种反应也能使水泥土强度增加，但是增加的速度较慢，幅度也较小。从上述水泥土强度增长的机理分析可见，对软土地基深层搅拌法来说，机械叶片的切削搅拌作用越充分，土体颗粒与水泥的拌和越均匀，其水化水解反应和凝硬反应越充分，因而水泥土结构强度的离散性越小，其宏观的总体强度也越高。!*水泥土的力学性质根据室内搅拌及现场所取的水泥土试块试验研究，水泥土的物理力学性质不仅与水泥的掺合量、水泥的强度等级及种类、外掺剂等有关，还与地质条件、水泥土龄期、土中含水量、土中的有机质含量、地下水的酸碱度等因素有 第四篇桩基工程施工工艺·0/.·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!关。软粘土所形成的水泥土的无侧限抗压强度一般为!""#!"""$%，比天然状态的软粘土大数十倍乃至数百倍；砂性土中形成的水泥土强度往往高达&"""#’(""")$%，比天然砂土的强度高得多。试验表明，对于强度较大（大于*""")$%）的水泥土，受力时呈脆性拉裂破坏；对于强度较低（小于’*"")$%）的水泥土，受力时发生塑性破坏，呈加工硬化性状；强度介于上述两种情况之间时，呈脆性剪切破坏。水泥土的抗剪强度（单剪）也与许多因素有关。试验证实，对于掺合量在’*+#’&+之间的水泥土，抗剪强度与抗压强度（无侧限）之间有一定的相关性。一般来说，水泥土的抗剪强度大约为其抗压强度的十分之一。从工程实用的观点讲，水泥土的强度主要受下面所述的一些因素的影响。（’）水泥掺合量水泥掺合量的多少可用掺合比（!）来表示"掺加的水泥质量!",-’""+被加固的软土质量试验表明，水泥土的强度随着掺合量的增加而增加。掺合比太小时，水泥与土的反应过弱，水泥土固化程度低，强度离散性比较大；掺合比过大时，水泥与土的水解水化反应所形成的胶体处于饱和状态，强度增长缓慢。因此，从经济实用的观点来看，水泥掺合量不宜太少，亦无需过多。一般来说，水泥掺合量!在.+#’&+的范围内较为适宜。"施工实践表明，当水泥掺合量超过’(+#*"+后，加固后的水泥土强度增长幅度很小，因此，工程实践中，水泥按合量一般不宜大于*"+。（*）水泥的强度等级及种类水泥土的强度随着水泥强度等级的提高而增加。一般来说，水泥强度等级每提高一档，水泥土的强度约增加*"+#!"+。水泥种类对水泥土强度亦有影响，这是由于不同水泥中的矿物成分对水泥与土的水解水化反应及凝硬反应有不同的影响，进而影响水泥土的强度。（!）外掺剂用于水泥土的外掺剂，目前国内常用的有石膏、三乙醇胺、木质素磺酸钙等。石膏、三乙醇胺对水泥土的强度有增强作用，是早强剂；而木质素磺酸钙 ·)!.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对水泥土强度增长的影响不大，主要起减水作用。使用减水剂时应注意选择合适的水灰比。（!）土的种类不同的土类，其水泥土的强度有很大的差异。在其他掺量相同的情况下，几种典型土类的水泥土强度大小大致呈如下规律：泥炭土"淤泥"杂填土"粘性土"砂性土。其中，杂填土中所形成的水泥土的强度分散性较大，与土颗粒的均匀程度有关。（#）土中含水量试验表明，水泥土无侧限抗压强度随着土中含水量的增加而下降。对淤泥，当其含水量每增加$%&时，水泥土的强度即下降$%&’(%&。（)）土中有机质含量及种类土中有机质的含量及种类对水泥土的强度有较大的影响。有机质含量越高，其阻碍水泥水化反应的作用越大，水泥土强度降低越多。目前，对有机物含量及种类的影响正引起越来越广泛的重视。一般来说，有机质或腐殖质含量高的软粘土，单纯采用水泥作为固化剂，其加固效果并不好，此时，应考虑采用其他的固化剂或加固方法。另外，土中地下水的酸碱度，亦即*+值的大小，对水泥土的强度增长也有很大的影响。广东珠江三角洲地区的搅拌桩工程实践表明，对地下水*+值小于#,%的软弱粘土，采用深层搅拌法加固的效果一般不太理想，工程事故也比较多。（-）水泥土搅拌的时间及均匀程度水泥土搅拌的时间及均匀程度对水泥土的强度影响很大。而搅拌的均匀程度又与钻杆的提升速度、转速、复喷的深度和次数等有关。（.）水泥土的龄期水泥土的强度与其龄期有直接的相关关系。龄期越长，强度越大。一般取/%天龄期时的强度作为水泥土的标准强度。一般来说，对不同土类、不同含水量，其强度随龄期增长的速率是不同的。对有些含水量高的软弱淤泥，其水泥土在$.%0龄期时尚未达到最终强度的.%&，即其增长趋势比较缓慢。 第四篇桩基工程施工工艺·21/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!目前，苏、浙、沪及广东珠三角地区已总结出了不同土类水泥土强度随龄期增长的规律。!"水泥土的渗透性试验表明，原状土体经深层搅拌法加固形成水泥土后，其抗渗性能大大提高。一般来说，水泥土的渗透系数可比原状土的渗透系数降低#$$%#$$$倍。’(’)如淤泥土，加固前其渗透系数多在#&#$%#&#$*+,-之间，经深层搅拌加’.’/固后，其渗透系数常可降至#&#$#&#$*+,-以下。正是由于水泥土具有较低的渗透系数，所以深层水泥搅拌桩常被用作基坑开挖时的防渗止水帷幕。水泥土的渗透系数与水泥掺合量、搅拌的均匀程度等有关。二、深层搅拌桩复合地基的设计理论在论述深层搅拌桩复合地基之前，有必要说明一下复合地基的分类及基本概念。（一）深层搅拌桩复合地基的基本定义及特点当天然地基不能满足结构物对地基的要求时，需要进行地基处理，形成人工地基，以保证结构物的安全与正常使用。地基处理方法很多，如排水固结法、振密、挤密法、置换及拌入法、灌浆法、加筋法以及冷热处理法等。经过地基处理的人工地基大致上可分为三类：均质地基、多层地基以及复合地基。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料所形成的人工地基。总之，凡是在软土地基中用各种手段加入增强体，使增强体与天然地基共同组成以提高地基强度和降低土体压缩性为主要目的的人工地基，统称为复合地基。复合地基有两个基本的特点：（#）加固区是由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的，具有非均质性及各向异性的特点；（0）在结构荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。前一特征使复合地基区别于均质地基，后一特征使复合地基区别于桩基 ·-,+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!础。从某种意义上讲，复合地基介于均质地基和桩基之间。对复合地基的分类有很多种，有的按施工方法区分，有的按加固区中增强体的方向区分。通常，按地基中增强体的方向区分，复合地基可分为横向增强体复合地基和竖向增强体复合地基两类（图!"#!）。图!"#!人工地基的分类$）均质人工地基；%）双层地基；&）横向增强体复合地基；’）竖向增强体复合地基其中，竖向增强体复合地基分散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基、刚性桩复合地基等。在诸多复合地基中，深层水泥搅拌桩复合地基是最典型的复合地基。它是由深层搅拌柱与桩间天然土体所形成的复合地基，属于柔性桩复合地基的范畴。由于它充分利用了原状上体的承载能力，因而这种方法在施工实践中得到了广泛的应用。经过十几年的施工实践，深层搅拌桩复合地基的设计理论已日趋成熟。在介绍搅拌桩复合地基的设计理论之前，必须首先了解搅拌桩（单桩）的承载特性。图!"#(水泥搅拌桩的承载性状（二）水泥搅拌桩的承载性状图!"#(所示为某典型搅拌桩的现场静载试验所得出的)#*曲线（黄自 第四篇桩基工程施工工艺·+(!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!彬等，!""#）。同图所示尚有该桩桩身不同深度处的荷载—沉降曲线。由图中可以看出，深层水泥搅拌桩在承受竖向荷载时，柱体的变形是逐渐增加的，荷载—沉降关系曲线上无明显的拐点。这说明，桩侧摩阻力是与其压缩变形大小相对应的，由上至下逐渐发挥。这是典型的柔性桩的承载性状。此外，由图中可见，在同一桩顶荷载作用下，桩身位置愈深，沉降量愈小，在近桩端处沉降量更小。柔性桩的这种承载特性在理论分析中也得到了证实。图$%&’为理论分析得出的某搅拌桩（单桩）在不同深度处的荷载一沉降关系曲线；图$%&(则为相应的轴向荷载传递规律（王启铜，!""!）。综合该两图可见，与刚性桩不同的是，搅拌桩在上部荷载作用下，由于桩体的逐渐压缩变形，荷载沿深度的传递是急剧衰减的。即搅拌桩的受力与变形主要发生于桩体上部，桩体下部的受力与变形均较小。图$%&’不同深度处轴向位移的变化规律图$%&(轴向荷载（)*）沿深度方向的变化规律 ·;:"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!水泥搅拌桩的这种承载性状可归纳为：（!）在桩顶荷载作用下，水泥搅拌桩的沉降主要是由桩身压缩引起的，而且桩身上部的压缩量比下部的大，到桩端几乎接近零；（"）由于桩身上部压缩较大，因此桩周摩阻力在桩身上部得到充分发挥，类似纯摩擦桩的特征。根据搅拌桩的上述承载性状可知，对一定的地质条件，搅拌桩应有一临界桩长。当桩长超过该临界桩长时，超过部分的桩体承载作用实际很小，甚至不起作用。根据理论分析可知，临界桩长为（王启铜，!##!）!!"#$!·$·（%&%%’）"式中：&———临界桩长；’()———桩径；*+、*,———分别为桩、土的变形模量；!———与土体泊松比有关的参数。由式可知，临界桩长与桩径、桩体刚度有关。施工实践中，在柱体上部!%-桩长范围采取复喷以提高该段桩体刚度的目的即是为了在桩长不增加时提高桩的承载力。（三）复合地基承载力根据复合地基中桩与桩间土受力的原理，可确定搅拌桩复合地基的承载力为(&(’&$)·."（!/)）·(’*&式中：0、0———分别为复合地基和桩间天然地基的承载力（123）；,+,0+———搅拌桩的单桩承载力（14）；5———搅拌桩的面积置换率，即桩体截面积之和与加固土面积之比；"6+———搅拌桩单桩截面积（5）；———桩间土承载力折减系数，。""$78!97从上式可知，复合地基的承载力大小既与单桩和桩间土的承载力有关，还 第四篇桩基工程施工工艺·?21·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!与桩的“密度”———置换率有关。置换率越大，复合地基承载力越大。水泥搅拌桩单桩承载力由下列两式计算，原则上取小值。!"!!·#$·%"!"!&·"·’·("#·%"·!)*式中：#———桩体无侧限抗压强度（%&’）；$(———桩侧土平均摩阻力（%&’）；)*+———桩端土承载力（%&’）；,、-———分别为桩长、桩径（.）；———桩身强度折减系数，；!!!/0123/02/"———桩端土承载力折减系数，"!/02/。在深厚软土中，搅拌桩属于纯摩擦桩。因此，式中右端第二项往往省略。此时，根据桩身强度所提供的承载力与桩侧摩阻力所提供的承载力之间的关系，可确定桩的最大长度应为(+,-!!·#$·%"（4"·’·&）此最大桩长与前述式中临界桩长,意义是一致的。56工程实践中确定临界桩长或最大桩长具有重要的现实意义，它不仅可节省造价，而且可以改善搅拌桩的荷载传递和沉降特性。复合地基的置换率.确定后，即可确定桩距7和总桩数8：94:.!（%"4+）/!+·%4%":式中：;———需加固地基的总面积（.）。（四）复合地基的应力分担比所谓复合地基应力分担比，即是指复合地基受力时水泥搅拌桩所承担的荷载#<与桩间土所分担的荷载#*之比，=!#<>#*。研究复合地基应力分担比具有重要的意义，它是复合地基工作机理的一个重要反映。借助应力分担比=，我们可以了解复合地基的工作特性，并进行承载力和变形计算。 ·$<;·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$复合地基应力分担比如图!"#$所示为复合地基应力分担比%&!’(!)与荷载水平"之间的关系。由图中可以发现复合地基应力分担比具有如下特点：（*）在荷载刚施加的开始阶段，荷载向刚度相对较大的水泥搅拌桩集中，应力分担比随荷载增加而增加；（!）当荷载进一步增加时，水泥搅拌桩逐渐压缩，土体开始承受荷载，而桩上的部分荷载慢慢向土体转移，直至两者均达到极限受力状态。桩上应力分担比应有一最佳值，此时复合地基中桩与土的承载力能得到最充分的发挥。目前已有人试用桩土应力分担比来确定复合地基承载力，但因影响应力分担比的因素较多（荷载水平、地质条件、桩长、桩距、桩体刚度等），该工作尚处于摸索阶段。（五）复合地基下卧层强度验算当复合地基中柱体置换率较大（+,!-.），且桩端下卧层依然处于软土层中时，应将复合地基视作一假想实体基础，验算其下卧层的强度。根据上述思路，复合地基下卧层强度可按下式验算（见图!"#"）［!"#·$/%#&·’#!0（"$#$*）］($*1!"式中：2)’———搅拌桩复合地基承载力标准值（345）；!6———基础（承台）总面积（+）；7———假想实体基础自重（38）；!9———假想实体基础侧面积（+）；:———假想实体基础侧壁上的平均摩阻力标准值（345）； 第四篇桩基工程施工工艺·877·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#———假想实体基础边缘软土的承载力标准值（$%&）；*’(———假想实体基础的底面积（)）；!#———假想实体基础底面修正后的地基承载力标准值（$%&）。图*+,+复合地基下卧层强度验算（六）重合地基的变形模量复合地基的变形模量是表征其承受荷载作用时，抵抗变形的一个基本参数。复合地基变形模量原则上应由现场荷载试验确定。其理论计算式为!"-#!$.（(,#）!%式中：/、/、/———分别为复合地基、搅拌桩桩体及天然地基的变形模量；01#)———搅拌桩在复合地基中的置换率。由此可知，复合地基的变形模量即为桩体模量与土体模量的面积加权平均值。如果通过现场荷载试验确定复合地基的变形模量时，复合地基的平均变形模量/为0*$2&!"-!（(,"）%式中：!———系数，刚性方形荷载板!--2344，圆形板；"-23+5———土体泊松比；"6———边长（方形板）或直径（圆形板）（0)）；,#%2———在%曲线上与直线段终点对应的荷载（$%&）； ·/0/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#!!———在"曲线上与"。相对应的沉降量（$%）。此时应注意加载板的受压面积应与所设计的复合地基的置换率%相对应。（七）复合地基的沉降验算对复合地基的沉降计算，目前尚无成熟的方法。各类实用计算方法中，通常把复合地基沉降量分为二部分，即复合地基加固区深度范围内（桩长范围）的压缩量!，以及复合地基加固区下卧层土体的压缩量!（如图’(#)所示）。&’复合地基的总沉降量!*!&+!’。图’(#)复合地基的沉降计算对加固区压缩量!，目前常用的计算方法有复合模量法（,法）、应力修&$正法（,法）、桩身压缩量法（,法）、应变修正法等几种方法。对桩端下卧层!"土体的压缩量!的计算，目前常采用分层总和法。此时，最关键的是能否准’确确定传递至桩端下卧层的荷载大小。此外，计算复合地基沉降的方法还有基于荷载传递原理的双层地基法（林孔锱，&-).）、荷载传递法（王启铜，&--&）等。三、水泥搅拌桩的施工深层水泥搅拌桩的施工主要包括以下几个方面的工作：施工前的准备工作、确定施工工艺及参数、施工质量保证体系、施工安全措施等。下面，择其要点简要介绍。 第四篇桩基工程施工工艺·2*%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（一）施工前的准备工作为了保证深层搅拌桩施工的顺利进行，应在施工前完成如下准备工作：!"搞好场地的三通（路、水、电）一平（清除施工场区内的障碍物，挖土至设计桩顶标高并平整好施工场地），查清地下管线的位置及确定架空电线的位置、高度。#"放线：按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；搅拌桩桩位应每隔一定间距采用竹片或木板条进行现场定位；根据需要要改动原设计位置，需取得设计、监理等单位的同意后，方可执行。$"做好包括供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、材料堆放位置、运输通道等施工布置规划。（二）施工工艺及参数按照施工规范要求，结合搅拌桩施工的成功经验，一般宜采用“控制水泥总量、反复少量多次喷浆”的施工工艺，按照四喷四搅的施工步骤（见图#%&’），重点处理软弱土层。搅拌桩施工工艺中需确定的主要施工参数有：图#%&’!"水泥掺入比：按照设计要求，一般为!#()!*(；#"水灰比：根据现场情况严格控制，一般为+",*)+"*；$"送浆（喷粉）压力：视现场地质情况分三)四档进行调节；,"搅拌提升速度：-!"+./.01； ·/!1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"复搅次数：两次，局部桩段可为三次。（三）施工质量保证体系为保证施工质量，要求施工中严格按设计和有关施工规范、规程进行。应从原材料进场开始至搅拌桩施工结束的每一道工序都严把质量关，做到信息化施工，确保工程质量。搅拌桩施工中尤其要抓好以下方面：#"保证垂直度：设备就位后，必须平整，确保施工过程中不发生倾斜、移动。要注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直度偏差不得大于#"!$。施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度，如发现偏差过大，及时调整。%"桩机桩位必须对中，对中偏差不得大于%&’。("水泥浆不得离析。制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过%)。若停置时间过长，不得使用。*"确保加固强度和均匀性。（#）严格按设计确定的参数控制喷浆量和搅拌提升速度。为保证施工质量、提高工作效率及减少水泥浪费，应尽量连续工作。输浆阶段必须保证足够的输浆压力，连续供浆。一旦因故停浆，为防止断柱和缺浆，应将搅拌头下沉到停浆点+"!’以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌；如停工*+’,-以上，必须立即进行全面清洗，防止水泥在设备和管道中结块，影响施工。（%）严格控制搅拌时的下沉和提升速度，提升或下沉速度不得超过#"+’.’,-，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌。（(）深层搅拌施工中采用少量多次喷浆的方法，至少保证三次搅拌喷浆。!"施工中，如因地下障碍物等原因使钻杆无法钻进时，应及时通知监理、设计人员，以便及时采取补桩措施。/"严格按照设计的水灰比配制浆液，配制好的浆液必须过筛。0"定期检查搅拌叶片的直径大小，如因磨损使叶片直径小于设计值时，应及时更换叶片。1"施工记录必须详尽完善：施工记录必须有专人负责，深度记录误差不得大于#+&’，时间记录误差不得大于#+2。施工中发生的问题和处理情况，均必 第四篇桩基工程施工工艺·(’!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!须如实记录，以便汇总分析。!"施工中所用的材料均必须通过质检部门的检验方可使用。（四）施工安全措施#"施工临时设施包括临时办公室、临时宿舍、材料堆放场等，应根据业主指定的场地进行布置。$"正式开工前，必须对工人进行安全规程教育后方可进场工作。%"施工用电必须按照《施工现场临时用电安全技术措施》的有关规定执行。&"严格按施工操作规范进行施工。施工过程中，操作工人不得在接、卸钻头过程中启动动力头和移动桩机。’"在临时设施及工地适当位置设置足够的安全标志，并设置专门安全检查员，消除事故隐患。("高空作业必须佩带安全带和安全帽，不准穿水鞋攀高。)"注意宿舍卫生，做到文明施工。*"注意防火。施工现场和驻地必须配备消防设备，加强防火检查，消除火灾隐患。四、水泥搅拌桩复合地基的质量检测按照《建筑地基处理技术规范》（+,+)!—!#）的规定，深层水泥搅拌桩的质量检测可采用以下方式进行：#"预留水泥土试块进行强度检测在搅拌过的水泥土中预留标准试块（)-")../)-")../)-")..），须随%机抽取。每#--.水泥土留一组标准试块（%块），养护至$*0龄期后进行无侧限抗压强度或剪切强度试验。$"1#-检测成桩)0内进行搅拌桩桩体的轻便触探（1#-）检测，检测桩体的击数是否大于原状土击数的一倍以上。检测频率为总桩数的#-2左右。 ·((&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"动测法常用激振法检测桩的完整性及承载力，但此法误差较大，且只限于基础桩。#"外观开挖主要检测桩的直径、圆整度、截面搅拌均匀程度、桩位的偏移程度、桩体的相互搭接大小等。$"抽芯法采用%&&型钻机对桩体进行抽芯检测。主要观察桩的施工长度及水泥用量（通过检测抽芯试块的抗压强度等），以及柱体的垂直度等。测试频率为总桩数的%’左右。值得说明的是，运用抽芯法检验桩的施工长度时，仍然会存在较大的误差。这是因为，抽芯时钻机的钻杆与搅拌桩桩体很难保持相同的垂直度，因而，在一定深度下，钻杆很容易偏出桩体外，从而造成检验误差。("现场静载法分单桩试验和复合地基试验两类。其中前者既适用于垂直承压桩，亦可用于水平受力桩的检测。对搅拌桩进行复合地基静载试验时，注意桩体的置换率应与所设计的置换率相对应。第二节工艺设计一、对工程勘察的要求对于拟采用水泥搅拌桩的场地，除了常规的工程地质勘察外，尚应查明：%"土层的结构，特别要查明大块障碍物（石块、树根等）的尺寸和含量；)"水泥搅拌桩加固深度范围内土层的天然含水量；!"有机质土层、有机质性质及含量；#"地下水的侵蚀性。 第四篇桩基工程施工工艺·11$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、加固材料（一）加固材料种类目前，深层搅拌法加固软土地基在国内以水泥系深层搅拌较为多见，加固材料如图!"#$%。ì硅酸盐水泥：普通硅盐水泥，矿渣硅ï固化水泥{酸盐水泥：火山灰质硅酸盐水泥，粉ï{煤灰硅酸盐水泥加固材料í石灰：生石灰、消石灰ïï减水剂：木质素磺酸钙î外加剂{速凝（早强）剂：三乙醇胺、氨化纳图!"#$%加固材料（二）水泥标号深层搅拌法常用的加固材料主要为水泥，复合地基处理常用水泥强度等级为&!’(级的普通硅酸盐水泥。基坑支护用的水泥应尽量采用较高等级。矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰酸盐水泥因析水快、稳定性差、容易沉淀，早期强度较低，因此一般不采用，尤其在稀于$)$的浆液中不易使用。（三）水泥掺入量根据水泥掺入比确定水泥掺入量（!）。当水泥掺入比（"）确定后，水泥掺*入量可按下式计算：!+"!,#式中"———水泥掺入比，对于水泥土强度要求不高时可取"-.$!-的水泥*掺入量；一般取$!-.!%-；&!———平均加固（搅拌）$/土所需要的水泥掺入量（0）。水泥掺入量决定了水泥土的抗压强度、变形模量、渗透破坏比降，对渗透系数也有较大影响。土层中可掺入的水泥量取决于天然土层性质（空隙率、土层类别、含水量等）和施工机械的性能。据有关资料了解，日本的深层搅拌施 ·--&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工机械水平，水泥掺入量一般为!"#$!%#，最大可达&"#。根据我国经验，水泥掺入量一般取：粘性土中：’#$!&#（土层中有孔洞或极松散的土体除外）；砂性土中：!"#$!’#。在设计前可取被加固土做室内水泥土配比试验，求得抗压强度、渗透系数、破坏比降等指标要求的水泥掺入量。一般来说试验龄期为(")，但在设计施工前由于时间的限制可做*)、&’)试验，由*)、&’)龄期推算到(")龄期。根据室内试验初步确定合适的水泥掺入量，室内试验必须考虑施工现场条件同室内搅拌配制水泥试样时条件的差别。（四）水泥浆水灰比的选择水泥浆水灰比的选择取决于被加固土的含水量、土质性质、机械搅拌能力及输浆情况。试验表明现场施工的水泥土性能取决于水泥的可掺入性及可搅拌性。掺入的水泥量大，但未搅拌均匀，水泥土力学指标反而差，水灰比的大小对水泥土的均匀性起着至关重要的作用。实践证明：同样的施工机械，在同一土层中使用不同水灰比，水泥土被搅拌的均匀性差别较大。相对来说，水灰比越大，水泥土被搅拌得越均匀。在堤防加固中，因堤防土体含水量低，常需要较大水灰比。有工程实例表明，水灰比可高达&+%。但在地基处理中，由于地基土含水量较高，原土层往往已处于饱和状态，若取较大水灰比，则对提高地基强度不利，因此水灰比宜取较低值，甚至可低到"+%。水灰比应以现场施工试验来定，水灰比取值范围一般为"+%$&+%（水：灰）。一般来说，粘性土当含水量小于,"#时，水灰比应不小于!+%，当含水量大于%"#时，水灰比应不大于!+"；砂性土中视土层含水量而定，应满足能充分搅拌搅和，而且不漏浆。（五）外掺剂石膏和木质素磺酸钙（简称木钙）是两种最常用的水泥搅拌桩外掺剂。石膏与水泥水化物反应生成的钙钒石结晶能大量吸附软粘土中的自由水分，因此有增强作用，是一种良好的早强剂。此外，在水泥硬化过程中具有一定的缓凝作用，有利于搅拌施工。石膏掺合量约为水泥用量的&#。木钙主要起减水作用，以增加水泥浆的稠度，便于泵送，但对水泥土强度 第四篇桩基工程施工工艺·((’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!影响不大。木钙的掺合量为水泥用量的!"#$。三、布桩形式搅拌桩的布桩形式对加固效果有较大影响。根据工程地质条件、上部结构荷载要求、搅拌桩的用途以及深层搅拌施工工艺，搅拌桩分为柱状、壁状和块状三种型式。（一）柱（桩）状。即每间隔一定距离打设一根搅拌桩。这种型式适用于上部结构单位面积荷载相对较小，对不均匀沉降没有严格要求的情况。如单层工业厂房的独立桩基、多层建筑基础下的地基加固。（二）壁状。即将相邻搅拌桩部分重叠搭接而形成。适用于深基坑开挖时，软土边坡加固，建筑物长高比较大，刚度较小，对不均匀沉降比较敏感的多层砖混结构，条形基础的地基加固以及水利工程中堤坝防渗墙等。（三）块状。即由纵横两个方向的相邻桩搭接而形成。适用于上部结构单位面积荷载大、对不均匀沉降要求严格的建筑物的地基加固。另外在软土地区开挖深基坑时，为防止坑底隆起封底时也可采用这种型式。四、加固范围的确定搅拌桩是介于刚性桩（钢筋混凝土预制桩、灌注桩等）和散体材料桩（砂桩、碎石桩）之间的一种桩型，但其承载力以与刚性桩相近，因此在复合地基中搅拌桩设计时，可仅在基础范围内布桩，不必像散体材料桩那样在基础以外设置保护桩。五、单桩设计单桩竖向承载力%取决于水泥土（桩身）强度和地基土两个条件。一般&应使土对桩的支承力与桩身强度所确定的承载力相近，并使后者略大于前者最为经济。因此，搅拌桩单桩设计主要是确定桩长、桩径和选择水泥渗入量。（一）当土质条件、施工机械等因素限制搅拌加固深度时，先确定桩长、桩 ·440·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""径，根据桩长、桩径计算单桩承载力!和水泥土的抗压强度#："$%%!"&#$!’(&)&(!’$*$&&’!"+,#&"*$式中!———单桩承载力（)*）；"%+———桩的周长（,）；-./———桩周第/层土的侧阻力特征值。对淤泥可取012)3"；对淤泥质土可取41’5)3"；对软塑状态的粘性可取’61’7)3"；对可塑状态的粘性土可以取’51’8)3"；9/———桩长范围内第/层土的厚度（,）；!———桩端天然地基土的承载力折减系数，可取6:016:4，承载力高时取低值；-+———桩端地基地未经修正的承载力特征值（)3"），可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》;<76662的有关规定确定；5=+———桩截面面积（,）>———桩长范围内所划分的土层数；#$%———与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长为26:2,,的立方体也可采用边长为76,,的立方体）在标准养护条件下?6@龄期的立方体抗压强度平均值（)3"）；———桩身强度折减系数，浆液搅拌桩可取6:5716:AA；粉喷搅拌桩可"取6:5616:A6。然后根据计算的水泥土的抗压强度#，参照室内配比试验资料，选择所$%需的水泥掺入量。（二）当搅拌加固深度不受限制时，可先根据室内配合比试验资料选定水泥掺入量，再确定桩身抗压强度，根据桩身抗压强度计算单桩竖向承载力值!"：!"&"+,#*$然后由单桩竖向承载力计算桩身长度B： 第四篇桩基工程施工工艺·55/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#"!$%&%!!&’(%式中#———桩周土的平均摩阻力特征值。$（三）直接根据上部结构对基础的要求，选定单桩承载力，然后应用两式计算桩长度、强度，并选择水泥土掺入量。六、置换率和桩数计算根据设计要求的复合地基承载力%和按公式求得的单桩承载力标准值$&’$，即可按式计算搅拌桩的置换率(和按式计算总桩数)&：*’%""*’)!*%""*’)$+%!$%式中(———面积置换率；%$&———复合地基承载力值（*+,）；%$———桩间土的承载力值（*+,）；———桩间土承载力折减系数：当桩端为软土时，取-./01.-；当桩上为!硬土时，取-.10-.2；当不考虑桩间土的作用时，可取-；’,%&———桩的承载力值（*+,），%&!，’,取式中最小者；3&)&———桩总数；43———地基加固的面积（(）。大面积新填土，重新固结将产生负摩阻力，对刚性桩来说不可忽视，而水泥土桩与桩间土能同时下沉，回填土的固结不致在搅拌桩侧壁产生较大负摩阻力，因此设计时一般既不考虑负摩阻力，也不考虑桩周回填土层所提供的侧壁摩阻力。七、桩位平面布置根据计算所得的总桩数)进行搅拌桩的平面布置。桩的平面布置要以& ·666·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!桩距最大（以利充分发发挥桩侧摩阻力）并便于施工为原则。八、下卧层地基验算当桩端下地基土受力范围内有软弱下卧层时，应将基础底面至桩端范围内的搅拌桩体与桩间土视为一复合土层，其压缩系数、压缩模量取桩与桩间土复合指标。当所设计搅拌桩的置换率较大（一般!"#$%），而且不是单行竖向排列时，由于每根搅拌桩不能充分发挥单桩承载力的作用，故接群桩作用原理，进行下卧层地基验算，即将搅拌桩和桩间土视为一个假想的实体基础（如图#&’((），考虑假想实体基础侧面与土的摩擦力，验算假想基础底面的承载力。图#&’((假想的实体基础受力图!"#$)%’$"&"’!（"$’$(）*$(!’式中+———加固地基承载力（./0）；,-#1———加固地基的面积（!）；#1(———假想实体基础的底面积（!）；2———假想基础的自重（34）；#1,———假想实体基础的侧表面积（!）；5,———作用在假想实体基础侧壁上的平均摩阻力（./0）； 第四篇桩基工程施工工艺·??>·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"———假想实体基础边缘软土的平均摩阻力（#$%）；!&———假想实体基础底面修正后地基承载力（#$%）。当验算不满足要求时，须重新设计单桩，直至满足要求。九、沉降计算对沉降有特殊要求的建筑物，除强度验算外还应进行沉降验算。验算方法与一般群桩基础相同。（一）单桩沉降计算$’()’("提出弹性理论方法采用下式计算桩顶沉降*+：%&!",#$"’()(式中-———沉降影响系数；.+/0———桩身弹性模量；10———桩断面积；$———单桩设计荷载；2———桩长。王建成（3445）等在综合三维线弹性有限元法、单桩粘弹理论解、微分方程理论解等理论分析结果的基础上，对照大量的水泥搅拌单桩实测数据，提出了在工作荷载下水泥搅拌桩单桩沉降影响系数为：#$",367859&6*!&6*:;7式中2———桩长；<———桩径。（二）复合地基沉降计算复合地基沉降包括加固区土层压缩量和下卧层土层压缩量两部分。复合地基加固区土层压缩量根据具体工程情况可选用复合模量法（/法）、应力修=正法（/"法）或桩身压缩量法（/0法）。下卧层压缩量可采用分层总和法计算。 ·443·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################!"复合模量法采用复合模量法需要正确估计复合土体的压缩模量#，该值可通过复合$%土体压缩试验直接测定，也可由下式计算求得：!"#&$!%#’（!($）!##式中#———桩体压缩模量；)%#%%———桩间土压缩模量；*———复合地基置换率。复合土体的复合模量也可采用弹性理论求出数值解（张土桥，!++,），简化公式如下：,（-&%(&#）’%’#(（#!($）$!"&$!%’（!($）!#’［$’］(%’（!($）’##’’%’#式中.、.———分别为桩和土体的泊松比，)%#)/)&（,!’.)）（!(,.)）#%/%&（,!’.%）（!(,.%）#%0%&（,!’.%）#)、#%———桩土和土体的杨氏模量。上式第三项可看成是桩体和桩间土共同作用引起的复合模量的改变量，且大于零，因此!"!$!%’（!($）!#实际工程中，采用式中估算复合模量是偏于安全的。复合地基沉降为：**!,!,+!,+)&)!’),&"!-+’"!-++&!"++&*’!#+!式中1、1———分别为分层总和法中加固土层分层数和整个压缩层土层分!,层总数；#$2———加固区第2层土层复合压缩模量； 第四篇桩基工程施工工艺·00/·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"#———下卧层土层第#层土压缩模量；!$#———第#层土层上的附加应力增量，加固区由复合地基上总荷载计算，下卧层中附加应力增量可采用压力扩散法、等效实体法等方法计算。工程应用时，为简化计算，有时将加固区视为一层，式可改写为：(（"’"#）$!*)!%!&’!(%(%’!%+)&’)%&’)式中$———荷载密度；$)———加固区底面附加应力，由压力扩散法或等效实体法等方法计算；*———下卧层土层分层数。(+应力修正法（!"法）当复合地基置换率较低时，可采用应力修正法（!法）计算加固层压缩"量。当复合地基置换率较高时，采用应力修正法计算误差较大。计算误差还与桩的相对刚度有关，相对刚度愈小，误差愈大。通常认为，荷载作用下桩端能发生较大刺入沉降时，采用该法可取得较好的效果。搅拌桩的存在使作用在桩间土上荷载密度比作用在复合地基上的平均荷载密度要小。应力修正法计算压缩量就是根据桩间土分担的荷载，按照桩间土的压缩模量，忽略桩体的存在，采用分层总合法计算加固土层的压缩量。复合地基中桩间土分担的荷载力为：**’%%"’"&’,（(,&）式中-———复合地基平均系数荷载密度；———应力减小系数或称应力修正系数；""*、.———分别为复合地基桩土应力比和复合地基置换率。复合地基加固区土层压缩量采用分层总和法计算，其表达式为：(&(!*)!*)!&%!%+)%"’!%+)%"’!&’)%&’))%&’)式中!$———未加固地基（天然地基）在荷载$作用下第#层土上的附加应#力增量； ·849·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#———复合地基中第#层桩间土中的附加应力增量；$%"———未加固地基（天然地基）在荷载!作用下相应厚度内的压缩量；%""———应力修正系数，""&%’(（)*%）。+,桩身压缩量法（-.法）加固区桩间土的竖向压缩量等于桩体的竖向压缩量和桩端荷载引起土体压缩所产生的桩端沉降量（即刺入沉降部分）之和。若桩端刺入沉降很小或小于等于零，则加固区压缩量近似或等于桩体竖向压缩量。在这种情况下，可采用桩身压缩量法，即根据作用在桩体上的荷载和桩体变形模量计算桩身压缩量，并将桩身压缩量作为加固区土层压缩量。复合地基桩体分担的荷载为：#"!"&&!"!%’$（#*%）式中.———复合地基上平均荷载为密度；———应力集中系数；".)、(———分别为桩土应力比和复合地基置换率。若桩侧摩阻力为平均分布，桩底端承力密度为!，则桩身压缩量为：/0!"!’!&’%%&%"&)1("式中2———桩身长度，也等于加固区厚度3；-.———桩身材料变形模量。水泥土桩相割搭接而形成的连续壁状加固体，物理学性能比原状土大大改善，同时渗透系数较小，因此可做挡土止水墙用于抵抗水压力。这种结构一般适用于开挖深度小于4(的基坑，最大可达5(，在挖深678(的基坑中更经济合理。用水泥土墙作为支护结构时，其加固深度为基坑开挖深度的%,571,9倍，有时考虑防渗要求，采用局部加长形式。 第四篇桩基工程施工工艺·02!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!十、水泥土墙的布置（一）平面布置水泥土墙的平面布置主要是确定支护结构的平面形状、格栅形式及局部构造等。布置原则如下：!"支护结构沿地下结构底板外围布置，并与地下结构底板外围保持一定净距，保证底板、墙板侧模、地下防水层的施工作业空间。#"水泥土墙应尽可能避免内折角，而采用外拱折线形，以减少支护结构位移，避免墙内折角处裂缝。$"水泥土墙的结构形式，通常采用桩体搭接、格栅布置等形式，最常用格栅布置。（!）搭接长度：应根据挡土墙及防渗要求确定。考虑防渗作用时，搅拌桩的搭接长度不宜小于!%&’’；当不考虑防渗作用时，搭接长度不宜小于!&&’’；在土质较差时，搭接长度不宜小于#&&’’。（#）水泥土挡墙的组合宽度：可按下式计算：!(")（#*!）（"*$）式中+———水泥土搅拌桩组合宽度（’）；,———搅拌桩桩径（’）；-———搅拌桩之间的搭接长度（’）；.———搅拌桩搭接布置的单排数。（$）沿水泥土墙纵向的格栅间距：当格栅为单排桩时，间距取!"%/#"%’；当格栅为双排桩时，间距取#"&/$"&’；当格栅为多排桩时，间距还可相应放大。格栅间距应与搅拌桩纵向桩距相协调，一般为桩距的$/0倍。（1）水泥土墙作为支护结构时，应优先选用大直径、多钻头，以减少搭接接缝，增强支护结构的整体性，同时提高生产效率。 ·.-+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（二）剖面形式水泥土墙的剖面主要是确定挡墙的宽度!、桩长"及括入深度"，根据基#坑开挖深度，可按下式初步确定挡土墙宽度及插入深度：!$（%&’(%&)）""#$（%&)(*&+）"式中!———水泥土墙的宽度（,）；"#———水泥土墙插入基坑底以下的深度（,）；"———基坑开挖深度（,）。当土质较好，基坑较浅时，!，"取小值，反之取大值。根据初选的!，"进##行支护结构计算，若出入较大，不能满足要求，则重新假设!，"后再行验算，#直到满足要求，又经济合理，便于施工为止。十一、水泥土挡墙计算水泥土搅拌桩用作支挡结构，类似于地下连续墙，但其抗拉弯（拉）强度较低，一般按重力式挡墙设计计算。挡墙验算主要包括滑动稳定性、倾覆稳定性、整体稳定性、墙身应力计算及抗渗计算（图+-(*+）。图+-(*+水泥土挡墙支护结构简图 第四篇桩基工程施工工艺·BA5·####################################################（一）土压力计算水泥土挡墙用于基坑开挖的临时挡土结构，由于基本符合墙背直力、光滑和墙后土层水平的假定条件，可按朗金（!"#$%#&）理论计算作用于挡土墙主动土压力值’和被动力’，地表附加荷载应折算成相当厚度土层考虑。"(*!")（#,$-）（!#%",+&!%"）+*+!’)!(%’.+)(!%’+式中’———主动土压力（$/01）；"2———水泥土挡墙深度（1）；34———主动土压力等于零处距地表距离（1）；5!———计算深度范围内土层天然重度加权平均值（$/01）；6———计算深度范围内土层粘聚力加权平均值（$7"）；+8"———主动压力系数，8")9"#（:;,"0+）；’(—被动土压力（$/01）；<———嵌入坑底以下的水泥土挡土墙深度（1）；+8(———被动土压力系数，8()9"#（:;."0+）。（二）挡土墙抗倾覆安全系数8(按式计算：*+.!’"(’%’)"*=;!"("式中>———挡墙自重（$/01）；?———挡土自重作用线至抗倾覆验算点（一般墙底面）距离（1）；"———被动土压力折减系数，可取-=;@*=-；<"、<(———主被动力臂，即主、被动土压力合力作用线至墙底距离（1），一般地<")（2,3-）05。 ·654·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################（三）滑动稳定性按式验算#$"%!!"!!#$%#&式中基底摩擦系数，可取&$’(。!（四）整体稳定性验算水泥土挡土墙常常设置在软土地基上，墙体整体稳定性计算是设计的一项重要内容。计算采用圆弧动面总应力法验算其整体稳定性，满足式。"’()(""（*(+("%(）’,"-(.&/#(!!!#$’("（*(+("%(）-(/"(式中)———稳定安全系数，*值选取应考虑附近各类建筑物的允许位移量、施工质量可靠性和开挖期长短等因素，可参考同类工程实例；当无经验时，可取)!#$’(；+,———第,条土条滑动面上土的粘聚力标准值（*-.）；/,———第,条土条的弧长（0）；1,———第,条土条顶面的作用荷载（*-.）；2,———第,条土条的宽度（0）；3,———第,条土条自重；.,———第,条土条滑弧中点的切线和水平线夹角。此外，还需进行水泥土挡土墙墙身应力验算，验算内容包括法向应力、剪切应力和抗拉强度，根据验算结果，对水泥土挡墙厚度及水泥掺入比进行修正和调整，使设计更趋可靠合理。第三节施工目前国内常用的深层搅拌桩机分动力头式及转盘式两大类。转盘式深层 第四篇桩基工程施工工艺·+*&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!搅拌桩机多采用大口径转盘，配置步履式底盘，主机安装在底盘上，安有链轮、链条加压装置。其主要优点是：重心低，比较稳定，钻进及提升速度易于控制。动力头式深层搅拌桩机可采用液压马达或机械式电动机———减速器。这类搅拌桩机主电机悬吊在架子上，重心高，必须配有足够重量的底盘，另一方面，由于主电机与搅拌钻具连成一体，重量较大，因此可以不必配置加压装置。一、动力头式深层搅拌桩机国内已经开发出动力头式单头和双头深层搅拌桩机，只能喷浆，主要用于施工复合地基中的水泥土桩。（一）单头深层搅拌桩机!"主要机具组成及作用（!）动力头。由电动机、减速器组成，主要为搅拌提供动力。（#）滑轮组。主要由卷扬机、顶部滑轮组组成，使搅拌装置下沉或上提。（$）搅拌轴。由法兰及优质无缝钢管制成，其上端与减速器输出轴相连，下端与搅拌头相接，以传递扭矩。（%）搅拌钻头。采用带硬质合金齿的二叶片式搅拌头，搅拌叶片直径&’’(()*’’((；为防止施工时软土涌入输浆管，在输浆口设置单向球阀；当搅拌下沉时，球受水或土的上托力作用而堵住输浆管口；提管时，它被水泥浆推开，起到单向阀门的作用。（&）钻架。由钻塔、付腿、起落挑杯组成，起支承和起落搅拌装置的作用。（+）底车架。由底盘、轨道、枕木组成，起行走的作用。（*）操作系统。由操作台、配电箱组成，是主机的操作系统。（,）制浆系统。由挤压泵、集料斗、灰浆搅拌机、输浆管组成，主要作用是为主机提供水泥浆。#"机械示意图-./—!%-型深层搅拌桩机配套机械示意图见图#*0!$。单头深层搅拌装置示意图见图#*0!%。 ·("(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%单头深层搅拌桩机配套机械示意图$—顶部滑轮组；!—动力头；%—钻塔；&—搅拌轴；’—搅拌钻头；(—枕木；"—底盘；)—起落挑杆；*—轨道；$+—挤压泵；$$—集料斗；$!—灰浆搅拌机$%—操作台；$&—配电箱；$’—卷扬机；$(—付腿。图!"#$&动力头式单头深层搅拌装置示意图$—电缆接头；!—进浆口；%—电动机；&—搅拌轴；’—搅拌头。 第四篇桩基工程施工工艺·*$$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"主要技术参数主要技术参数见表#$%&。表#$%&单头深层搅拌机械技术参数表机型’()—*++,-)—&.,搅拌轴数量（根）&&搅搅拌叶片外径（//）*++0++拌装搅拌轴转数（12/34）0+*+置电机功率（56）#7!+&7##提升能力（58）&0+0+起提升高度（/）&.&9"0吊设提升速度（/2/34）+"*:&"++"90:&"#+备接地压力（5;<）*+.+灰浆拌制台数=容量（>）#70++#7#++制浆灰浆泵量（>2/34）#?（&@;%&0%)）!（!A)-#）系统灰浆泵工作压力（5;<）&.++&0++一次加固桩面积（/#）+"#?!+"&9*生产最大加固深度（/）&0"+&9"+能力效率（/B台班）*+&++总重量（C）&#.（二）双头深层搅拌桩机&"机具组成和作用双头深层搅拌桩机是在动力头式单头深层搅拌桩机基础上改进而成的，其搅拌装置比单头搅拌桩机多了一个搅拌轴，可以一次施工两根桩。其他组成和作用同动力头式单头深层搅拌桩机。#"机械示意图双头深层搅拌桩机配套机械示意图见图#$%&!。D-)—&型双头深层搅拌桩机的搅拌装置见图#$%&0。!"主要技术参数主要技术参数见表#$%#。 ·(")·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%双轴深层搅拌桩机搅拌装置图$—输浆管；!—外壳；&—出水口；’—进水口；%—电动机；(—导向滑块；"—减速器；)—中心管；*—搅拌轴；$+—横向系板；$$—球形阀；$!—搅拌头。表!"#!双头深层搅拌机械技术多数表机型,-.—&+,-.—’+,-.—$搅拌轴数量（根）!!!搅搅拌叶片外径（//）"++"++"++0)++拌装搅拌轴转数（12/34）’&’&’(置电机功率（56）!7&+!7’+!7&+提升能力（58）9$++9$++9$++起提升高度（/）9$’9$’9$’吊设提升速度（/2/34）+:!0$:++:!0$:++:!0$:+备接地压力（5;<）(+(+(+ 第四篇桩基工程施工工艺·,6;·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!机型!"#—$%!"#—&%!"#—’灰浆拌制台数(容量（)）*(*%%*(*%%*(*%%制浆+#,—$灰浆泵量（)-./0）1%1%1%系统灰浆泵工作压力（234）’1%%’1%%’1%%一次加固桩面积（.*）%56’%56’%56’7%588生产最大加固深度（.）’*5%’85%’15%能力效率（.-台班）&%71%&%71%&%71%重量（不包括起吊设备）（9）&51&56&51二、转盘式深层搅拌桩机国内已经开发出转盘式单头和多头（三头、四头、五头和六头）深层搅拌桩机。单头深层搅拌桩机可喷水泥粉，也可喷水泥浆，主要用于施工复合地基中的水泥土桩。多头深层搅拌桩机以喷水泥浆为主，主要用于施工水泥土防渗墙。单头深层搅拌桩机的喷浆配套设备基本同多头桩机，本节中不单独阐述。（一）转盘式单头深层搅拌桩机’5主机机具组成和作用（’）步履机构。由支承底盘，上、下底架及沿枕组成。上底架装有&只伸缩支腿，可以横向拉伸，扩大底面积，增加整机稳定性。上、下底架之间可以纵向移动，横向步履与下底架相连，可以左右相对滑动。桩机通过滑枕及上、下底架之间的相互运动实现整机移位。（*）动力机构。主要指主电动机，功率$62:或&12:。（$）传动机构。由变速箱、蜗杆箱、传输带、链轮、链条等组成。它是桩机运行过程的动力传送系统，实现钻头的正反方向转动。（&）操作机构。是操作指令发送机构。在操作台上，由液压操纵台、主机操纵台、离合器和操纵手柄等组成，通过它实现制桩过程。（1）机架。安装有异向加减压机构，由上下链轮、同步轴、链条、钻具组成。通过链条输入动力，实现钻具上下起落。 ·!/#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）钻进机构。它包括钻杆和钻头，可通过空心钻杆向土层中喷浆。钻头为叶片式，通过起落钻杆进行钻孔，一般成孔直径为"##$$。%&主机机械示意图图%’()!是*++型转盘式单头深层搅拌桩机示意图。图%’()!转盘式单头深层搅拌桩机示意图)—支承底盘；%—滑枕；,—钻头；-—转盘；"(.字门；!—立架；’—钻杆；/—高压软管；0—水龙；)#—单排链条；))—斜撑杆；)%—深度计；),—立架支承油缸；)-—蜗杆箱；)"—液压油箱；)!—变速箱；)’—液压操纵台；)/—主机操纵台；)0—摩擦式离合器和手柄；%#—牙嵌离合器手柄；%)—主电动机；%%—主电气拒；%,—立架倒下支承架。,&主要技术参数主要技术参数见表%’(,。 第四篇桩基工程施工工艺·6-+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$单头深层搅拌机械技术多数表机型%&&—’&(—)搅拌轴规格（**）+,-.+,-++/.++/搅拌叶片外径（**）’,,’,,搅拌搅拌轴转数（正）（反）!-、’,、4!"、+!、!+、$’、/,装（01*23）!-、’,、4!-5’、+/、!’、/,、6,置最大扭矩（785*）-56!!电机功率（79）$,/’提升能力（78）"-5/"-5/提升高度（*）+/!,起吊设速度（下沉正）（提升反）,5/-、,5-、+5/",5!、,5/、,56、+、+5’备（*1*23）,5/-、,5-、+5/",5!、,5$、,5’、+5!接地压力（7&:）$/$,灰浆拌制台数.容量（;）!.!,,!.!,,制浆()6—$灰浆泵量（;1*23）’,’,设备灰浆泵工作压力（7&:）+’,,+’,,一次加固桩面积（*!）,5+46,5+46生产最大加固深度（*）+!5’+-5,能力效率（*1台班）+,,<+’,+,,<+’,重量（=）45!+!5’/5粉喷施工配套设备组成及作用当采用粉喷施工时需要的配套设备有空压机与贮气罐、粉体发送器和固化剂罐、输送胶管。（+）空压机与贮气罐。空压机是生产压缩空气的专用设备，它与贮气罐间有高压输气钢管相连。空压机生产出来的压缩空气通过输气钢管进入贮气罐贮存，避免空压机直接向用气设备送气造成很大冲击力，利用贮气罐供风比空压机直接供风要更稳定和安全。粉体搅拌法所用的空压机的压力不需要很高，风量也不宜太大。（!）粉体发送器和固化剂罐。粉体发送器与固化剂罐连为一体，固化剂罐 ·()"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!在上，发送器在下。同时，发送器通过高压风管与贮气罐连接起来，从贮气罐放出压缩空气通过气流阀调节到合适的风量后，进入气水分离器进行干燥处理。干风到达发送器的喉管后，气的流速加大，与发送器的转鼓定量输出的粉料在管路中迅速雾化成气粉混合物，此混合物经输送胶管进入钻机的旋转龙头，送至空心钻杆内，再到达钻头，由钻头上的喷口射入软土层中，随着钻头的旋转达到与软土的均匀混合。单位时间内固化料输送量，可以通过调节气流阀的通风量及发送器转鼓转速来调节，输送量的多少用电子称计量，由电脑显示，由操作员控制。（!）输送胶管。联接于发送器和钻杆顶旋转龙头之间，主要用来将气粉混合料送至钻杆底端的钻头。粉喷设备见图"#$%#。图"#$%#粉喷桩施工设备图%—步履机构；"—主电动机；!—操作台；&—传动机构；’—钻架；(—旋转龙头；#—钻杆；)—钻孔；*—钻头；%+—输料管；%%—固化剂罐；%"—转鼓；%!—料罐压力表；%&—气管压力表；%’—安全阀；%(—汽水分离器；%#—压力气管；%)—流量计；%*—气流阀；"+—储气罐；"%—空压机。（二）转盘式,-.型多头深层搅拌桩机,-.型多头深层搅拌桩机为三钻头小直径深层搅拌桩机，钻头直径为"++//0&’+//。主要用于江河堤坝截渗工程和其他水利水电防渗工程。 第四篇桩基工程施工工艺·’*$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"主机机具组成和作用（!）水龙头。水泥浆经水龙头进入钻杆。（#）立架。支承钻杆上下作业。（$）钻杆。用于钻进和浆液通道。（%）转盘。带动钻杆转动。（&）推进链条。带动钻杆同步上下运动。（’）上下车架。上车架支承主机上的所有部件；下车架通过液压装置可使上下底架之间做前后左右的相对运动。图#()!*+,-型多头小直径深层搅拌桩机示意图!—水龙头；#—立架；$—钻杆；%—主变速箱；&—稳定杆；’—离合操纵；(—操作台；*—上车架；.—下车架；!/—电动机；!!—支腿；!#—电控柜。（(）滑枕及滚轮。滑枕通过液压装置可使上下底架左右运动；滚轮可使上下底盘滚动。（*）高压输浆管。输送水泥浆。 ·9)*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）支腿。由支腿油缸及鞋盘组成。通过操作油缸保持主机水平；鞋盘用于支承主机。（"#）钻头。起钻进搅拌作用。（""）横梁。连接水龙头及钻杆，与它们同步上下运动。（"$）传动系统。电机、离合器、联轴节、减速箱、传动轴使转盘运动。（"%）操作台。发送操作指令。$&机械示意图主机示意图见图$’(")。%&主要技术参数主要技术参数见表$’(*。表$’(*+,-型深层搅拌机械技术参数表机型+,-—".++,-—")+搅拌轴规格（//）""*0""*"$#0"$#搅拌轴数量（个）%%搅搅拌叶片外径（//）$##1*##$##1*.#拌装搅拌轴转数（23/45）（正反）$#、%*、.!、!.$#、%*、.!、!.置最大扭矩（67&/）$"$.电机功率（68）..9#提升能力（67）""."..起提升高度（/）"’$#吊设升降速度（/3/45）#&%$1"&..#&%$1"&..备接地压力（6:;）*#*#制浆机容量（<）%##%##制储浆罐容量（<）)##)##浆系+=".#灰浆泵量（<3/45）""1.#""1.#统灰浆泵工作压力（6:;）"###1$###"###1$###加固一单元墙长（/）"&%."&%.生产最大加固深度（/）".")&#能力$效率（/3台班）"##1".#"##1".#重量（>）"9&."!&. 第四篇桩基工程施工工艺·’)&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"搅拌制浆系统组成及作用（#）高压输浆管。向主机送浆。（$）三管浆泵。通过它向三根高压送浆管送浆。（%）操作手柄。控制送浆量。（!）储浆罐。储存制备好的水泥浆。（&）流量仪。通过它计量送浆量。（’）搅拌罐。水泥浆制作。（(）蜗轮箱。通过它进行搅拌。（)）输浆管。从单管浆泵向储浆罐送浆。（*）操作阀。控制送浆量。（#+）单管浆泵。从搅拌罐向储浆罐送浆。（##）浆管。从储浆罐向三管浆泵输浆。搅拌制浆系统示意图见图$(,#*。图$(,#*-./型搅拌制浆系统（三）转盘式01.型多头深层搅拌桩机01.型多头深层搅拌桩机一机有%2’头，一个工艺流程可形成一个单元防渗墙。钻杆间中心距为%$34，钻杆之间带有连锁装置，解决了-./型桩机在较大施工深度时可能产生的搭接错位问题。01.型多头深层搅拌桩机的搅拌制浆系统除容量、功率大小区别外，其余基本同-./型桩机，因此以下仅介 ·’+’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!绍主机。!"主机机具的组成和作用（!）水龙头。水泥浆经水龙头进入钻杆。（#）滑板。沿着桅杆两侧的滑道带动钻杆上升、下降。（$）立桩。提升机构的支撑点，两侧为滑板组的滑道。（%）钻杆。用于钻进和浆液通道。（&）液压马达。升降钢丝绳组。（’）深度仪标尺。每格间距("!)，钻杆上升、下降，升降度量仪自动积累。（*）支腿油缸。桩机的四只支腿伸缩。（+）上下车架。上底盘支承主机上的所有部件；下底盘通过液压装置可使上下底架之间做前后左右的相对运动。（,）钻杆连锁器。钻杆之间的约束装置，作业时能保证墙体搭接，防止桩位之间分叉。（!(）钻头。分左旋和右旋钻头，起钻进搅拌作用。（!!）操作台。电器系统、液压系统的操作手柄均布在操作台上，可发送操作指令。（!#）垂直度及深度显示器。反映桩机的水平情况，桩机工作时的钻深，并有桩机倾斜时安全保护报警功能。（!$）测斜仪。监测桩机塔架的垂直度。#"主机机械设备示意图主机机械设备示意图见图#*-#(。$"机械设备主要技术参数机械设备主要技术参数见表#*-&。 第四篇桩基工程施工工艺·,-"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$%&’型深层搅拌桩机示意图(—水龙头；!—滑板；)—立柱；*—钻杆；+—电机；,—液压马达；"—支腿；-—上车架；.—下车架；($—连锁器；((—钻头；(!—滑枕；()—配电柜；(*—操作台；(+—稳定杆；(,—测斜仪。表!"#+%&’型深层搅拌机械技术参数表机型%&’—!!%&’—!+搅拌轴规格（//）((*0((*(!$0(!$搅拌轴数量（个）*1,)1+搅搅拌叶片外径（//）)+$1*"$)+$1*"$拌装搅拌轴转数（23/45）（正反）*$!*、**、"+置最大扭矩（678/）!(**电机功率（69）(+$(+$ ·477·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!机型!"#—$$!"#—$%提升能力（&’）$(($((起提升高度（)）$*+(吊设升降速度（),)-.）(/(01/$(/+01/%备接地压力（&23）*(45制浆机容量（6）*((7((制储浆罐容量（6）1(((14((浆系891%(灰浆泵量（6,)-.）$$01(($$01((统灰浆泵工作压力（&23）1(((0$(((1(((0$(((加固一单元墙长（)）1/$(/:401/4生产最大加固深度（)）$$$%能力$效率（),台班）1$(0$((1%(0$((重量（;）++*$三、其他深层搅拌施工机械<=9（<>-?=-@-.A93??）工法实际上是深层搅拌法的一种。该工法是利用装有三轴搅拌钻头的<=9钻机，在地层中连续建造水泥土墙，并在墙内插入芯材（通常为B型钢），形成抗挠能力强、刚性大、防渗性能好的挡土墙的工法。<=9工法是由日本发明，设备配有较先进的质量检测系统，其钻头直径为%%())07%())，最大施工深度可达4%)，设备造价及成墙造价均很高。图$5C$1是我国从日本引进的<=9工法三轴深层搅拌桩机的外貌、轮廊尺寸钻杆形状。该工法在我国上海、广州及南京等地已用于地铁挡土防渗墙，水利工程尚未应用。机械设备主要技术参数见表$5C4。 第四篇桩基工程施工工艺·+4/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$%&’工法三轴深层搅拌桩机$—减速机；!—多轴装置；(—连结装置；)—搅拌轴；*—限位装置；+—螺旋钻头。表!"#+机械设备主要技术参数见表机型,-.—/01搅拌轴直径（22）$!0搅拌轴数量（个）(搅搅拌叶片外径（22）**034*0拌装搅拌轴转数（56278）)0置最大扭矩（9:;2）$4电机功率（9<）!=)*提升能力（>）)0起提升高度（2）!4吊设升降速度（26278）0;03!;*备接地压力（9?@）)0加固一单元墙长（2）$;*3$;4生产最大加固深度（2）(0能力!效率（26台班）$003$*0重量（>）*0 ·-+,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!四、施工前应具备的资料!"工程勘察资料。包括地基土分布规律、各土层的物理、力学指标、软土分布范围和厚度变化情况等。#"土质分析资料。从土的主要成分和有机质含量，判断水泥加固地基上效果。可在拟加固的土样中加入氢氧化纳溶液，抽出浸后液体，其颜色越深，则加固效果越差。$"水质资料。对拟加固场地地下水的酸碱（%&值）、硫酸盐含量、侵蚀性二氧化碳进行分析，以判断对水泥侵蚀性影响。’"此外还应收集的资料。包括上级机关批准的工程建设项目文件、施工设计任务书、场地施工平面布置图、相关的结构设计图等。五、水泥土配合比室内试验浆液性能试验的内容为：比重、粘度、稳定性、初凝时间。凝固体的物理性能试验内容为：抗压、抗折强度、渗透系数等。在工程场地内选定若干钻孔，连续取原状土样，封装于双层厚塑料袋内，以供拌制试块，并进行试验。在制备试块时，试块的数量由所需养护龄期和固化剂（水泥）的掺入比决定。例如，养护龄期通常分为()、#*)和+,)三期；固化剂的掺入比可视土的天然含水量，根据以往经验确定几个档次，然后按不同养护期的掺入比进行排列组合，确定试块数量，定出试验计划。一般来说，不需要外掺剂。若需要外掺剂时，外掺剂的品种和掺入比，如设计未作规定，施工单位可根据土的颗粒组成、%&值、有机质含量等化学性质和液限、塑限等物理性质、现场施工条件（例如水泥浆制备后送至灰浆泵的距离远近等）以及气温高低等情况作适当考虑，必要时可提出几种配方参加上述排列组合。目前我国尚无水泥土的标准试验规定。可参见附录二。试块经不同龄期分别进行物理力学试验后，将试验结果绘成图表，选定最佳配合比作为施工技术参数的主要依据。 第四篇桩基工程施工工艺·,+$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!六、场地平整与布置搅拌桩施工现场应在机械设备进场前予以平整。当场地表层较硬需用注水预搅施工时，应在四周开挖排水沟，并设集水井，其位置以不影响搅拌桩机施工为原则；排水沟和集水井应经常清除沉淀杂物，保持水流畅通。当场地过软不利于搅拌桩机行走或移动时，应铺设粗砂或细石垫层，不得用粗粒碎石铺填。灰浆制作棚应有足够的面积，其位置直使灰浆的水平泵送距离控制在!"#以内。七、机械安装$%机具组装（$）机具就位。（&）安装水泥浆液制备（或粉喷输送）系统。（’）管线连接。用压力胶管连接灰浆泵（灰罐）出口与深层搅拌桩机的输浆（灰）管进口。&%试运转（$）电网电压应保持在额定工作电压，电机工作电流不得超过额定值。（&）调整搅拌轴旋转速度。（’）输送浆液（水泥粉）管路和供水水路通畅。（(）各种仪表应能正确显示、检测数据准确。八、施工备料$%深层搅拌用的固化剂主要材料为水泥，按设计要求选用规定标号的水泥，并适当储存。在使用水泥前每批次均应取样检验，一般应做水泥土强度（’)、*)）、水泥体积的安定性、初终凝时间、比重等试验。搅拌水泥浆液所用的水应符合混凝土拌合用水的标准。&%配制的水泥浆液存放的有效时间，应符合下列规定： ·+.&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）当气温在!"#以下时，不宜超过$%。（&）当气温在!"#以上时，不宜超过’%。（’）当浆液存放时间超过有效时间时，应按废浆处理。（(）浆液存放时，应控制浆体温度在$)("#范围内。如超出上述规定应考虑加温或降温措施。九、施工组织设计施工组织设计应包括下述内容：!*工程概况；&*施工准备（包括材料供应、供电、供水、供风）；’*施工布置（含布置图）；(*施工设备（包括设备型号、技术性能、台时生产率及使用说明）；$*搅拌成桩施工方法（包括搅拌叶片外径、搅拌轴转数、电机功率、起吊设备、固化剂配比及制备和施工工艺措施等）；+*质量检查措施（包括检查措施和质量管理体系）；,*安全文明生产、事故处理办法；-*单项进度计划；.*组织管理体系；!"*其他。十、工艺试桩试桩的目的是标定各项施工技术参数，其中包括：!*搅拌桩机钻进深度、桩底标高、桩顶灰面标高；&*灰浆的水灰比、外掺剂的配方；’*搅拌桩机的转速和提升速度；灰浆泵的压力或料罐和送灰管的风压；(*每!/桩长或每根桩的输浆或送灰量、灰浆经浆管到达喷浆口的时间；$*是否需要冲水或注水下沉；是否需要复搅复喷及其部位、深度等等。图&,0&&分别表示水泥粉、水泥浆和生石灰三种固化剂在土体中被搅拌 第四篇桩基工程施工工艺·<;2·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""的时间对加固土抗压强度的影响。深层搅拌桩机单位时间（!"#）内固化剂粉体或浆液的喷出量$（%&’!"#）取决于钻头直径、固化剂掺入比及搅拌轴提升速度，其关系见式。图()*((搅拌时间对加固土强度的影响(!+,-(.!"·#·$%·"&式中/———钻头直径（!）；201———土的重度（%&’!）；!3———固化剂掺入比（4）；5———搅拌轴提升速度（!6!"#）。当喷浆或喷灰量为定值时，土体中任意一点经搅拌轴搅拌的次数越多，加固效果越好，搅拌次数7与搅拌轴的叶片、转速和提升速度的关系见式。(!)8*’+#式中9———搅拌轴叶片垂直投影高度（!）；!:———搅拌轴叶片总数；#———搅拌轴转速（0’!"#）；5———搅拌轴提升速度（!6!"#）。 ·210·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""十一、施工放样施工前应进行放样，准确定出各孔位中心，打木桩作出标记，并在木桩周围撒上石灰以醒目，便于施钻对位时寻找。水泥土防渗墙放样，一般采取下列方法：（!）施工控制单元应不超过"#$，从施工零点开始，沿施工前进方向每"#$拉线放样一次，用拉线标定施工方向。（%）沿施工方向必须用定位标尺标定桩位。十二、一般施工工艺（一）浆喷施工工艺深层搅拌桩施工流程：桩机就位!钻进喷浆到孔底!提升搅拌!重复喷射搅拌!重复提升复搅!成桩完毕，如图%&’%(所示。在施工中，有时在钻进贯入时喷浆，也有在提升时喷浆，何时喷浆最佳须根据地层的软硬情况和搅拌头的工艺特点而定。同理，重复搅拌过程中是否喷浆，亦应根据地基土的力学指标和设计要求灵活掌握。图%&’%(浆喷搅拌桩施工流程图)—桩机就位；*—喷浆成桩；+—提升搅拌；,—重复钻进搅拌；-—重复提升复搅；.—成桩完毕。!/桩机就位。利用起重机或开动绞车移动深层搅拌桩机到达指定桩位对中。为保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于%+$，导向架和 第四篇桩基工程施工工艺·(1#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!搅拌轴应与地面垂直，垂直度的偏离不应超过!"#$。%"喷浆成桩。开动灰浆泵，核实浆液从喷嘴喷出后启动桩机向下旋转钻进喷浆成桩并连续喷入水泥浆液，钻进速度、旋转速度、喷浆压力、喷浆量应根据工艺试成桩时确定的参数操作。钻进喷浆成桩到设计桩长或层位后，原地喷浆半分钟，再反转匀速提升。&"提升搅拌。搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升，直到地面。搅拌头如被软粘土包裹应及时清除。’"重复钻进搅拌。按上述%操作要求进行，如喷浆量已达到设计要求时，需要重复搅拌不再送浆。#"重复搅拌提升。按照上述&操作步骤进行，将搅拌头提升到地面。("成桩完毕。连同&、’、#共进行&次复搅，即可完成一根搅拌桩的作业。开动灰浆泵清洗管路中残存的水泥浆，桩机移至另一桩位，施工另一根搅拌桩。（二）粉喷施工工艺粉喷桩施工必须做好施工流程控制，通常一个粉喷桩的施工过程应遵守如图%)*%’所示的施工程序。图%)*%’粉喷施工过程图+—搅拌桩钻机定位；,—喷浆钻进；-—终孔停钻；.—喷浆提升；/—成桩。0—搅拌桩机；%—机架；&—钻杆；’—钻头；#—钻孔；(—成桩。 ·’,’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"整套设备安装就位。#"喷粉桩机自动纵横向移动，钻头对准孔位。$"启动搅拌桩机，钻头正向旋转，实施钻进作业。为了不致堵塞钻头上的喷射口，钻进过程中不喷固化剂，只喷射压缩空气，即确保顺利钻进，又减小负载扭矩。随着钻进，使被加固的土体在原位受到搅动。%"钻至设计孔底标高后停钻。&"启动搅拌桩机，反向旋转提升钻头，同时打开发送器前面的控制阀，按需要量向被搅动的疏松土体中喷射团化剂，边提升边喷射边搅拌，尽量达到均匀搅拌，使软土与固化剂充分混合，喷射量与控制阀的开放大小成正比，与钻头的提升速度成反比。’"当钻头提升至高出桩顶%()*+&()*时，发送器停止向孔内喷射固化剂，桩柱形成，将钻头提出地面。实践证明喷射过程中，在提升钻头的最后阶段应注意控制，使钻头距地表&()*左右时停止喷粉，则粉体不会被带出地面向空中飞散，因此桩顶设计标高不得距地面太浅，应大于,()*。-"有时，为了确保固化剂与主体充分混合，或当感到喷射质量欠佳时，对原孔应复钻一次至孔底。."再次反向旋转提升钻头，边提升边搅拌（不喷射粉体），直到钻头提升地面。,"利用粉喷桩机底座的步履功能移动钻机至新孔位重复以上的过程。十三、浆喷施工注意事项（一）注意事项搅拌桩现场施工管理包括劳动组织、施工进度、安全技术和质保措施等内容，要建立和健全质量保证体系，并切实注意以下事项：!"当以水泥浆做固化剂时，浆体拌制后应有防止其发生离析的措施。#"机具下沉搅拌中遇有硬土层阻力大，下沉慢且搅拌钻进困难时，应增加 第四篇桩基工程施工工艺·(1*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!搅拌机自重，然后启动加压装置加压或边输入浆液边搅拌钻进成桩。也可采用冲水下沉搅拌，凡经输浆管冲水下沉的桩，喷浆前应将输浆管内的水排净。!"桩机操作者应与拌浆施工人员保持密切联系，保证搅拌机喷浆时连续供浆，因故需停浆时，须立即通知桩机操作者。为防止断桩应将搅拌桩机下沉至停浆位置以下#"$%（如采用下沉搅拌送浆工艺时则应提升#"$%），待恢复供浆时再喷浆施工。因故停机超过!&，应拆卸输浆管彻底清洗管路。’"当喷浆口到达桩顶设计标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。$"施工停浆面应高出桩顶设计标高#"!%，开挖基坑时再将该多余部分凿除。("桩与桩搭接的间隔时间不应大于)’&。如间隔时间太长，搭接质量无保证时，应采取局部补桩或注浆措施。*"当设计要求在桩体内插入加筋材料时，必须在搅拌成桩后)+’&内插毕。,"必须做好每一根桩的施工记录，垂直度偏差不得超过-"#.，桩位偏差不得大于$#%%，深度记录误差应不大于$#%%，时间记录误差不大于$/。（二）施工中常见的问题和处理方法（见表)*0*）表)*0*施工中常见问题和处理方法常见问题发生原因处理方法!电压偏低!调高电压预搅下沉困难，电流值高，电机跳"土质硬，阻力太大"适量冲水或加稀浆下沉闸#遇大石块、树根等障碍#挖除障碍物，或移桩位搅拌桩机下不到预定深度，但电流土质粘性大、或遇密实砂砾石增加搅拌机自重或开动加压不高等地层，搅拌机自重不够装置!重新标定投料量!投料不准确喷浆未到设计桩顶面（或底部桩"灰浆泵磨损漏浆"检修灰浆泵使其不漏浆端）标高，集料斗浆液已排空#灰浆泵输浆量偏大#调整灰浆输浆量喷浆到设计位置集料中剩浆液过!拌浆加水过量!调整拌浆用水量多"输浆管路部分阻塞"清洗输浆管路 ·,/.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!常见问题发生原因处理方法!输浆管内有水泥结块!拆洗输浆管输浆管堵塞爆裂"喷浆口球阀间隙太小"调整喷浆口球阀间隙!灰浆浓度过大!调整浆液水灰比搅拌钻头和混合土同步旋转"搅拌叶片角度不适宜"调整叶片角度或更换钻头十四、粉喷施工注意事项!"桩体顶端一般常因喷粉量不足、搅拌不匀等原因造成质量缺陷，因此桩体的喷射长度应比设计桩顶标高出#$%&’($%&，待桩体达到一定强度（一般可取)(*’#$*）后，再将多余桩体截掉。应注意采用合适的截断方法。截掉桩头时应谨慎操作，可先用人工沿周边凿槽，再用铁锤轻轻击碎，不得采用猛力冲击的方式来切割桩头，避免桩头下桩体遭到破坏。条件允许时，应采用有效的切割工具实施桩头截除。为避免桩顶因送气压力骤减出现松散段，在每根桩的上部!&范围内，应重复钻进喷粉一次。)"粉喷桩适宜在含有地下水的土层中施工，施工中不得随意向孔中注水；对含水量低的土层，可经试验论证后，提前向土层中注水或浸水湿润，并等水分均匀渗透到土层中后，再实施制桩。#"必须做好粉体喷出量试验，保证按设计规定的掺入比向孔中喷射粉料，不允许降低喷入量。+"严格防止地下水或其他水渗入套管等输送气粉混合料的通道中，以免堵塞通道，影响喷粉质量。防止方法是钻头一入土就不停地送气。假若造成堵塞，则应起升钻杆，拆下钻头，用铁丝通开。("向固化剂罐中送料时，应在罐口装过滤网，防止纸屑、灰块、杂物、金属碴等掉进罐内。,"钻架必须注意保持竖直，以保证桩体的垂直度。每一孔在开钻前，均须检查钻头是否对准桩位中心，允许桩位偏差不大于)$&&。-"制桩过程中要时刻注意施工情况，避免发生供气不足、喷粉不够、断喷、 第四篇桩基工程施工工艺·-##·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!喷嘴堵塞等不良现象，发现问题应及时处理。!"每根桩的桩体制作应一次连续完成，不得在喷粉过程中间歇中断。应根据桩长和固化料掺入比计算出一根桩的喷灰量，并装入灰罐，完成一根桩后，再装入另一根桩的用灰。每根桩的用灰入罐量应稍高于计算用量，以防团喷灰不均匀造成贮灰量不足。#"桩体强度除与掺入料有直接关系外，还与土层的物理力学性质密切相关，施工时应充分结合土层的含水量、粘粒含量、密度、压缩系数、塑性指数、松散程度、抗剪指标、土层厚度、地下水埋深等，合理确定钻进速度、提升钻头速度、成桩时间、掺入料用量，以达到最佳的成桩效果。$%"钻孔时应把握钻进速度，不宜过快，确保使原位土搅拌后疏松透气。提升钻头时提升速度应均匀，密切注意提升速度和每段供粉量的配合，保证掺入料与原位土充分混合并达到设计要求，每延米的固化剂喷入量与设计值误差应小于&’。$$"施工过程中应有专人负责记录所有粉喷桩的桩号、成桩时间、设计桩长、实际桩长、设计桩径、实际桩径、固化剂实际喷入量、桩底标高、桩顶标高等。成桩时间必须按制桩程序（钻进、提升、复搅）详细记载，时间记录误差不得大于&(，桩长（孔深）记录误差不得大于&%))。十五、防渗墙施工（一）成墙工艺$"施工工艺流程使深层搅拌桩机就位、调平；启动主机，通过主机的传动装置，带动主机上的钻杆转动，钻头搅拌，并以一定的推动力把钻头向土层钻进至设计深度；然后提升搅拌到孔口；在上述过程中，通过水泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆，经钻头喷入土体。在钻进和提升的同时水泥浆和原土充分拌和。桩机纵移就位调平，多次重复上述过程形成一道水泥土墙。施工工艺流程图见图*+,*&。 ·"..·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!$施工工艺流程图!%成墙施工方法目前，根据施工机械的不同，有以下成墙施工方法：（&）’()型（三头）桩机施工方法三头桩机根据设计要求桩的直径不同，在施工过程可分三次成墙或两次成墙。图!"#!*是三次成墙施工顺序示意图。图!"#!*三次成墙施工顺序示意图注：&%图中+、’、,分别表示三次成墙钻头的位置；!%+、’、,之间距离是由’()型深层搅拌桩机三轴间距离决定，三轴间距为-$.//，三次成墙即&$.//；0%单位为//。首先，完成+序三根桩的施工，然后完成’序，最后完成,序。+、’、,序完成后即完成一个单元墙的施工。这种施工方法适用于钻头直径!..1 第四篇桩基工程施工工艺·’"$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""##，桩深不超过$%#。图&’(&’是二次成墙施工顺序示意图。先后完成)、*两序，便完成一个单元墙的施工。该成墙方法适用于钻头直径!%"+,%"##，桩深不超过$-#。图&’(&’二次成墙施工顺序示意图注：$.图中)、*分别表示二次成墙钻头的位置；&.)、*间距离是由*/0型深层搅拌桩机三轴间距离决定，三轴间距离为,%"##，二次成墙即&&%##；!.单位为##。（&）12/型桩机施工方法由于成墙桩机钻头间带有刚性连锁装置可实现一次成墙。成墙方法见图&’(&-。该施工方法适用于钻头直径!%"+,’"##，最大施工深度可达&%#。图&’(&-一次成墙施工顺序示意图注：图中$、&、!、,、%、3为多头钻钻头位置，其间距由12/型深层搅拌桩机钻头中心距决定，钻头中心距为!&"##，单位为##。 ·6’%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（二）施工要点!"主机调平#"施工前应核定主机上的水平测控装置，确保主机机架处于铅垂状态。$"通过四个支腿油缸工作调平。重点应注意检查调平后施工过程中，是否有支腿下陷（工作场地土质松软造成）或者油缸泄压等现象，若有应及时通过支腿油缸调平。%"输浆#"应尽量保证输浆均匀，根据地层吃浆变化可调整输浆量。$"输浆量应有专门的装置计量，如流量仪等。&"输浆应有一定的压力，但也不宜过大，一般输浆压力为’"()!"’*+,。("提升和下降速度#"为保证不偏孔，开始入土钻进时不宜用高速钻进，一般钻进速度不应大于’"-./.01。$"土层较硬时，不应用高速钻进，速度不大于’"2./.01。&"提升速度和输浆量应密切配合。一般来说，提升速度快，输浆量也应大。二者对应关系在现场根据设计水泥掺入量要求来定。3"移位对桩精度对位是影响桩与桩之间的搭接尺寸的因素之一。尤其注意的是，主机调平后在施工中也可能因振动造成整机滑移，带来桩位偏差。为了减少累计误差应每施工十个单元校核一次，并记录实际偏差，以便及时调整。4"施工深度#"防渗墙往往施工段较长，高程变化大，因此应按设计要求及业主提供的高程点确定施工场地地面高程，计算出各施工段（一般!’’.分为一个施工段）施工深度。$"施工前核定深度盘读数，孔深允许误差应小于45.。（三）应注意事项!"影响垂直度的因素 第四篇桩基工程施工工艺·,%)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"主机本身的误差，主机在生产制造过程中应经过严格的校正，并具有出厂合格证。#"操作过程误差、调平误差、支腿下陷误差。$"地层中石块等障碍物导向，造成钻杆钻头漂移。施工前应尽量开挖较深的导向沟（一般%"&’）。开挖导向沟可清除浅层障碍物，解决浅层障碍物导向问题。当障碍物埋深较大时（大于(’），应采用其他措施，如绕过障碍物成墙等。("输浆量和提升下降速度的协调二者是由两个操作手来完成的，二人如何能配合好是关键。!"在施工前应先做试验摸清地层软硬、适宜的下钻和提升速度、地层吃浆情况、吃浆量多少等。一般来说，同样一个堤段，吃浆过程和数量变化不会太大，但若遇堤坝中有孔洞，或冻土堆堤造成的松散土层，吃浆会大大增加，这时也应满足土层吃浆，直至孔口微微翻浆。#"主机和输浆两操作手在操作时要有约定的信号，由于有一定的距离，加上机械噪音语言难以表达清楚，可用手势或其他有效信号约定。$"施工前应基本确定地层不同深度段的提升和下降速度及相应的输浆速度，遇特殊情况作相应调整。)"水灰比水灰比是一个重要施工参数，水灰比大小可对以下方面造成影响：!"对水泥掺入比的影响：土层中孔隙是一定的，水灰比大意味着水泥浆中水的含量大，水泥的含量小，过多的水填充了土层中的孔隙。因此减少水灰比可提高土层中的水泥掺入量。#"对水泥土搅拌均匀程度的影响：在堤顶做防渗墙时，由于堤身土层含水量低，一般在(%*以下，甚至在+%*以下，若水灰比过小，按照设计水泥掺入量喷入土层时，水泥土浆中的含水量就会过小，使得水泥浆和原土搅拌后达不到流态，甚至水泥浆和土分离，无法充分拌和，导致无法成墙，达不到截渗效果。$"由于多头小直径深层搅拌桩机，输浆管管径小，浆过稠容易堵塞管道。水灰比的确定见“加固材料”。 ·"(’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!十六、施工质量保证体系（一）组织机构（图!"#!$）图!"#!$质量保证体系组织机构图（二）施工质量控制措施%&采取层层一把手负责制对于施工质量采取层层一把手负责制，项目经理对整个工程的施工质量负责，施工队长对本队施工质量负责。项目部下设专职质检人员，施工班组设质检员。在质量检查方面实行三级质检制度，即由班组初检，然后由项目部质检员复检，最后由项目部主管单位派员进行终检。!&增强全员质量意识 第四篇桩基工程施工工艺·.’&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!施工质量能否保证，关键在于施工人员的责任心和质量意识，在这个方面可采取以下措施：（!）加强宣传，定期开会共同学习有关质量文件，总结施工质量控制中存在的问题，使全员知道哪些是质量控制点，质量失误将造成的后果，强调施工质量的重要性。（"）严格管理，加强思想教育、劳动纪律教育，实行定员定岗，控制预防施工人员可能出现的错误行为，严禁在施工现场打闹、嬉戏，严禁上班前喝酒，严禁违章作业。（#）责任和利益挂钩，奖优罚劣，调动职工的积极性实行质量责任终身制。#$确保机械设备正常运转正确使用，保养管理施工机械设备，健全“人机固定”、“技术保养检查”、“安全操作”等制度，设备定期检查，施工前、施工中、施工后对易损部件应定时进行检查，确保机械设备处于最佳使用状态。%$检查施工技术资料及施工记录，随时检查是否漏桩等。十七、加固材料质量控制!$对原材料质量进行严格管理按设计要求选用水泥，不允许将不合格的材料用于工程。所有材料进场前必须经过检查和试验，同批号每!&’("&’吨抽测一次，不足!&’吨亦抽测一次，每次取样不得少于"’包，总数不得小于!")*。当确认符合要求时方可使用。严防使用吸水受潮、过期、某些有害元素超标的水泥。石灰应该纯净无杂质，氧化钙和氧化镁的总重量至少为+&,，其中氧化钙不低于+’,。石灰用前应过筛，最大粒径不大于"--。生石灰的流性指数不低于.’,。对粉煤灰、石膏粉等掺合料，使用前也应该过筛，最大粒径亦不大于"--。"$储浆水泥浆配置好后，在未使用前保持匀速搅拌，使水泥浆不离析，拌制好的水泥浆应按储浆要求使用，并及时清理储浆罐。 ·&#%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!十八、施工机械控制施工机械自身应尽量装置必要的监控手段，包括利用流量传感器、密度传感器、桩深光电测量仪和微机系统，对搅拌桩在施工过程中的水泥掺入量、水泥浆喷注均匀程度直接进行实时监控，并经微机系统处理而直接显示各个桩段的水泥用量与桩体深度的关系。并与桩体水泥用量设计值进行比较，以便对不合格桩段立即进行补充注浆。若设计时根据地质条件要求在某些深度给以较多注浆量时，该系统可随即进行补充；从而达到直观地、定量地检测监控，确保桩体质量。最后由打印机输出监控结果，可作为该根桩的施工实录，存档备查。十九、施工工艺控制应严格按照施工工艺组织施工，钻进速度、提钻速度、喷浆（粉）量以及施工部署等均要按施工组织设计要求进行。施工中司泵员和主机操作员应密切配合，做到联系信号明确，供浆连续均匀。对于浆喷工艺，供浆压力过小不容易充填土中足够孔隙；压力过大翻浆严重，易把土中颗粒及水泥浆带出，使桩身形成孔洞。因此，施工时应以孔口微微翻浆为标准，做到既要微微翻浆，又不能大量翻出而浪费材料。施工过程中有专人做孔口指挥，观察孔口翻浆情况，并指挥输浆操作员。二十、桩位、桩长及桩径控制（一）桩位!"施工放样施工放样应精确，控制点用经纬仪测设，桩位用钢卷尺测量，桩位放样误差不能大于!#$$，放样必须由质检员复核。 第四篇桩基工程施工工艺·(#(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"桩机就位桩机就位应准确，桩机对位误差不能超过!#$$，对位时由专人指挥，并注意桩机调平对桩机就位的影响，并及时消除造成的偏差。（二）桩长根据设计要求及实地测量资料确定桩深，基坑开挖深度对桩深的影响，确保有效桩长。水利工程施工中应注意不同资料所采用高程系不同造成计算深度不同的可能性，施工时应换算成统一高程系统。（三）桩径注意钻头直径是否满足设计要求。有些土层如砂性土钻头磨损较快，应经常测量钻头直径，临近小于设计要求时应及时补焊，以确保成桩桩径达到设计要求。二十一、桩体垂直度控制%《"建筑地基处理技术规范》（&’&()*!##!）规定，施工时应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，搅拌桩的垂直偏差不得超过%"#+。!"水泥土防渗墙对桩垂直度的要求较高。要求搅拌桩垂直度偏差不超过#",+，为此施工前必须注意观察测斜仪指示，调整桩机支腿，保证桩机水平。施工时还应注意检查支腿是否下陷等情况，若发现临近超出允许范围时应及时纠正。图!(*-#防渗墙的接头处理 ·#&’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二十二、防渗墙的接头处理因故停机时间超过!"小时墙体搭接可采取图!#$%&形式：二十三、施工中常见问题及防治施工常遇到的问题及解决方法见表!#$’。表!#$’问题及解决方法问题产生原因排除与防治（(）检查空压机运行情况，调整气源压（(）输气管道连接部分密封不严，造成力和处理密封不严的输气管，确保正常输漏气或气源不足，气压降低；气，稳定供气压力；喷粉（浆）（!）水泥吸潮结块或喷口粘结水泥后变（!）对受潮水泥过筛去块或改用合格水不畅或堵小；泥；提出钻头，清除喷口水泥；塞（%）固化料中含有杂物和大颗粒；（%）清除固化料中的杂物和大颗粒，或（"）输浆管中积存有初凝的水泥块。改用符合要求的固化料；（"）清洗管路及搅拌、储浆桶。（(）土层含水量偏低，固化剂与原状土的固结程度差；（(）对土层含水量过低，应尽量采用浆（!）遇到散杂填土层，造成浆（粉）体流液搅拌法成桩并考虑用较大水灰比；桩体疏松失，使桩体达不到应有的含灰量；（!）可二次钻进复喷；（%）喷浆（粉）不足，使柱体达不到应有（%）加大喷灰量。的含灰量。（(）水泥潮湿结块或其他异物堵塞管路（(）水泥或石灰应妥善保管，防止受潮，或钻头，造成供灰中断；固化料用前要过筛，钻头或输灰管道堵（!）管道漏气或供气不足，形成喷灰中塞，应立即停钻清理；断；断桩（!）经常检查管道，确保输灰畅通；（%）先提钻后喷灰或提钻速度过快，造（%）供浆（粉）压力应满足输灰要求；成喷灰中断；（"）提升钻杆前应先喷发()*+后再均匀（"）罐中浆（粉）已用完，喷浆（粉）中断，提升搅拌。仍搅拌制桩。土壤含水量过低，使得固化剂喷出后不当土层含水率低于!&,时，宜采用喷浆空心桩能被土粒吸附，造成喷料远射，四周桩体搅拌成桩工艺，或喷粉搅拌钻孔时适当注强度高，中部为土芯，形成空心桩。水。（(）控制提钻速度，确保均匀上升，均匀（(）钻杆提升速度不匀，使得喷入土层喷灰，均匀搅拌；中的灰量忽多忽少；（!）经常检查计量仪，使喷灰量保持均（!）输灰管道轻微堵塞，灰流量时高时桩体强度匀一致；低，使得喷灰不匀；不均（%）经常检查输灰管路的喷灰压力，确（%）遇局部松软土层漏灰（浆），造成喷保平稳均匀送灰；发（浆）不匀；（"）通松软土层或粘土层应调整输出转（"）遇粘土搅拌不开，造成喷灰不匀。速，保证钻杆的适应性，使喷灰均匀。 第四篇桩基工程施工工艺·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十八章桩基工程钻孔灌注桩施工技术第一节钻孔灌注桩的分类一、桩的概念桩是垂直或微倾斜的基础构件。桩被埋置于岩土中，把作用于上部结构物的荷载和力传递给地基。桩的直径、长度和设置方法以及桩的工作方式，可以根据不同地层情况与设计要求有很大变化。当地基浅层土质不良，采用浅基础不能满足建筑物对地基强度、变形和稳定性的要求时，往往需要采用深基础。桩基础就是一种常用的深基础。桩基础的作用是将承台以上结构物传来的外力，通过承台，由桩传到较深的地基持力层中去。各桩所承受的荷载由桩通过桩侧土的摩擦力与桩端岩土的抵抗力传递到岩土中。为满足各类建筑物的要求，适应地基的特点，随着科学技术的发展，在水利水电、工业、交通、建筑、国防等部门工程施工实践中，形成各种类型的进基础，如钻孔灌注桩、振冲碎石桩、振动沉管桩等，并具有各自的特点。钻孔灌注桩是用钻（冲或抓）孔机械在岩土中先钻成桩孔，然后在孔内放入钢筋笼，再灌注桩身混凝土而筑成的深基础。其特点是：施工设备简单、操作方便、适应性强、承载力高、节省钢木、造价低廉，适用于各种砂性土、粘性土、碎石、卵砾石类土层和基岩层。施工前应先做试验，以取得经验。我国已施工的灌注桩，入土深度由数米到百米，已积累了丰富的施工经验。 ·’$&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、钻孔灌注桩的类型钻孔灌注桩按其支承岩土的种类和荷载抵抗力的主要分量进行分类，如图!"#$所示。钻孔桩按其功能分为；均质土中摩擦桩、端承于硬土的硬土桩和端承于岩石的岩石柱三种主要类型。图!"#$钻孔桩的主要类型均质土中的摩擦桩，其承载由摩擦阻力和端承阻力两部分组成。一般具有较低的到中等的承载力。均质土中的摩擦桩有时常带有扩大的底部，以增加承载力的端承分量。在软弱和可压缩的地层，而支承于硬的土层和岩石时，绝大多数作为端承构件使用。此时在软土中沿钻孔桩长度的摩阻力一般略而不计，端承桩外部荷载由底部阻力支承。这种桩常用扩大底部，形成扩底桩，以增加基础的承载力。钻孔桩也可锚进持力层，承载力是锚座周围的抗剪阻力和端承阻力之和。第二节工程施工准备$%灌注桩施工应具备的资料（$）建筑物场地工程地质资料和必要的水文地质资料。 第四篇桩基工程施工工艺·&((·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）桩基工程施工图与图纸会审纪要。（"）建筑场地和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危房、精密仪器车间等调查资料。（#）主要机械设备的技术性能资料。（$）桩基工程的施工组织设计或施工方案。（%）水泥、砂、石、钢筋等原材料及其制品的质检报告。（&）有关荷载、施工工艺的试验参考资料。!’施工组织设计施工组织设计应结合工程特点，有针对性地制定质量管理措施，主要包括下列内容：（(）施工平面图。标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施的位置；采用泥浆护壁成孔时，应标明泥浆制备设备及其循环系统、钢筋笼加工系统、混凝土拌和系统。（!）确定成孔机械、设备与合理施工工艺的有关资料，泥浆护壁灌注桩必须有泥浆处理措施。（"）施工作业计划和劳动力组织计划。（#）机械设备、备件、工具（包括质量检查工具）、材料供应计划。（$）施工时，对安全、劳动保护、防火、防雨、爆破作业、环境保护等应按有关规定执行。（%）保证工程质量、安全生产等技术措施。"’成桩机械设备与工具（(）钻孔机械。如)*—!!型冲击钻机、)*+—(!,,型冲击反循环钻机、)*—(,,,型冲抓钻机、-./—($,,型钻机、01.—",,型钻机、2*—($,型钻机、2*—"型钻机等，可供选用。"（!）泥浆搅拌机。如.3—(4,型、!5卧式双轴型等。（"）混凝土搅拌机。如.*)—"$,型搅拌机。（#）泥浆泵与砂石泵。泥浆泵有#16型、"16型、"178型等型号；砂石泵有#10、%109型、%:0—!!,型等。（$）泥浆净化机。如.6:—(,,型。 ·&*.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）空压机。如"#—$%&型、’"—!%(型等。（&）汽车吊与汽车。汽车吊有)#—(型、)#—*!型等型号。汽车有+,自卸汽车与*-+,双排座汽车等。（(）灌注导管。有螺纹式灌注导管与卡口式灌注导管。后者连接速度快，使用方便，劳动强度低，能大大提高灌注效率，是目前较为理想的灌注工具。第三节钻孔灌注桩施工一、施工前的准备工作*-施工现场施工前应根据施工地点的水文、工程地质条件及机具、设备、动力、材料、运输等情况，布置施工现场。（*）场地为旱地时，应平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。钻机底座应布置在坚实的填土上。（.）场地为陡坡时，可用木排架或枕木搭设工作平台。平台应牢固可靠，保证施工顺利进行。（/）场地为浅水时，可采用筑岛法，岛顶平面应高出水面*0.1。（2）场地为深水时，根据水深、流速、水位涨落、水底地层等情况，采用固定式平台或浮动式钻探船。.-灌注桩的试验（试桩）灌注桩正式施工前，应先打试桩。试验内容包括：荷载试验和工艺试验。（*）试验目的。选择合理的施工方法、施工工艺和机具设备；验证桩的设计参数，如桩径和桩长等；鉴定或确定桩的承载能力和成桩质量能否满足设计要求。（.）试桩施工方法。试桩所用的设备与方法，应与实际成孔成桩所用者相同；一般可用基桩作试验或选择有代表性的地层或预计钻进困难的地层进行成孔、成桩等工序的试验，着重查明地质情况，判定成孔、成桩工艺方法是否适 第四篇桩基工程施工工艺·)(!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!宜；试桩的材料与截面、长度必须与设计相同。（!）试桩数目。工艺性试桩的数目根据施工具体情况决定；力学性试桩的数目，一般不少于实际基桩总数的!"，且不少于#根。（$）荷载试验。灌注桩的荷载试验，一般应作垂直静载试验和水平静载试验。!垂直静载试验的目的是测定桩的垂直极限承载力，测定各土层的桩侧极限摩擦阻力和桩底反力，并查明桩的沉降情况。试验加载装置，一般采用油压千斤顶。千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件而定。一般均采用锚桩横梁反力装置。加载与沉降的测量与试验资料整理，可参照有关规定。"水平静载试验的目的是确定桩的容许水平荷载作用下的桩头变位（水平位移和转角），一般只有在设计要求时才进行。加载方式、方法、设备、试验资料的观测、记录整理等，参照有关规定。图#%&#钻孔灌注桩施工流程图!’编制施工流程图为确保钻孔灌注桩施工质量，使施工按规定程序有序地进行作业，应编制 ·7*$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!钻孔灌注桩施工流程图，见图!"#!。$%测量放样根据建设单位提供的测量基线和水准点，由专业测量人员制作施工平面控制网。采用极坐标法对每根桩孔进行放样。为保证放样准确无误，对每根桩必须进行三次定位，即第一次定位挖、埋设护筒；第二次校正护筒；第三次在护筒上用十字交叉法定出桩位。&%埋设护筒埋设护筒应准确稳定。护简内径一般应比钻头直径稍大；用冲击或冲抓方法时，约大!’()，用回转法者，约大*’()。护筒一般有木质、钢质与钢筋混凝土三种材质。护筒周围用粘土回填并夯实。当地基回填土松散、孔口易坍塌时，应扩大护筒坑的挖埋直径或在护筒周围填砂浆混凝土。护筒埋设深度一般为*+*%&)；对于坍塌较深的桩孔，应增加护筒埋设深度。,%制备泥浆制浆用粘土的质量要求、泥浆搅拌和泥浆性能指标等，均应符合有关规定。泥浆主要性能指标：比重*%*+*%*&，粘度*’+!&-，含砂率小于,.，胶体率大于/&.，失水量小于0’)12)34，56值7+/。泥浆的循环系统主要包括：制浆池、泥浆池、沉淀池和循环槽等。开动钻机较多时，一般采用集中制浆与供浆。用抽浆泵通过主浆管和软管向各桩孔供浆。泥浆的排浆系统由主排浆沟、支排浆沟和泥浆沉淀池组成。沉淀地内的泥浆采用泥浆净化机净化后，由泥浆泵抽回泥浆池，以便再次利用。废弃的泥浆与渣应按环境保护的有关规定进行处理。二、造孔*%造孔方法钻孔灌注桩造孔常用的方法有：冲击钻进法、冲抓钻进法、冲击反循环钻进法、泵吸反循环钻进法、正循环回转钻进法等，可根据具体情况进行选用。 第四篇桩基工程施工工艺·2&#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"造孔施工平台应铺设枕木和台板，安装钻机应保持稳固、周正、水平。开钻前提起钻具，校正孔位。造孔时，钻具对准测放的柱中心开孔钻进。施工中应经常检测孔径、孔形和孔斜，严格控制钻孔质量。出渣时，及时补给泥浆，保证钻孔内浆液面的泥浆稳定，防止塌孔。根据地质勘探资料、钻进速度、钻具磨损程度及抽筒排出的钻渣等情况，判断换层孔深。如钻孔进入基岩，立即用样管取样。经现场地质人员鉴定，确定终孔深度。终孔验收时，桩位孔口偏差不得大于#$%，桩身垂直度偏斜应小于&’。当上述指标达到规定要求时，才能进入下道工序施工。("清孔（&）清孔的目的。清孔的目的是抽、换孔内泥浆，清除孔内钻渣，尽量减少孔底沉淀层厚度，防止桩底存留过厚沉淀砂土而降低桩的承载力，确保灌注混凝土的质量。终孔检查后，应立即清孔。清孔时应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土。（!）清孔的质量要求。清孔的质量要求是应清除孔底所有的沉淀砂土。当技术上确有困难时，允许残留少量不成浆状的松土，其数量应按合同文件的规定。清孔后灌注混凝土前，孔底#))%%以内的泥浆性能指标：含砂率为*’。比重应小于&"!#，漏斗粘度不大于!*+。（(）清孔方法。根据设计要求、钻进方法、钻具设备和土质条件决定清孔方法。常用的清孔方法有正循环清孔、泵吸反循环清孔、空压机清孔和掏渣清孔等。!正循环清孔，适用于淤泥层、砂土层和基岩施工的桩孔。孔径一般小于*))%%。其方法是在终孔后，将钻头提离孔底&),!)$%空转，并保持泥浆正常循环。输入比重为&"&),&"!#的较纯的新泥浆循环，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。根据孔内情况，清孔时间一般为-,./。"泵吸反循环清孔，适用于孔径.)),&#))%%及更大的桩孔。清孔时，在终孔后停止回转，将钻具提离孔底&),&#$%，反循环持续到满足清孔要求为止。清孔时间一般为*,&#%01。 ·*!0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!空压机清孔，其原理与空压机抽水洗井的原理相同，适用于各种孔径、深度大于!"#各种钻进方法的桩孔。一般是在钢筋笼下入孔内后，将安有进气管的导管吊入孔中。导管下入深度距沉渣面$"%&"’#。由于桩孔不深，混合器可以下到接近孔底，以增加沉没深度。清孔开始时，应向孔内补水。清孔停止时，应先关风后断水，防止水头损失而造成塌孔。送风量由小到大，风压一般为"()%"(*+,-。"掏渣清孔，干钻施工的桩孔，不得用循环液清除孔内虚土，应采用掏渣筒或加碎石夯实的办法。三、钢筋笼制作与安装!(一般要求（!）钢筋的种类、钢号、直径应符合设计要求。钢筋的材质应进行物理力学性能或化学成分的分析试验。（.）制作前应除锈、调直（螺旋筋除外）。主筋应尽量用整根钢筋。焊接的钢材，应作可焊性和焊接质量的试验。（$）当钢筋笼全长超过!"#时，宜分段制作。分段后的主筋接头应互相错开，同一截面内的接头数目不多于主筋总根数的)"/，两个接头的间距应大于)"’#。接头可采用搭接、绑条或坡口焊接。加强筋与主筋间采用点焊连接，箍筋与主筋间采用绑扎方法。.(钢筋笼的制作制作钢筋笼的设备与工具有：电焊机、钢筋切割机、钢筋圈制作台和钢筋笼成型支架等。钢筋笼的制作程序如下：（!）根据设计，确定箍筋用料长度。将钢筋成批切割好备用。（.）钢筋笼主筋保护层厚度一般为0%1’#。绑孔或焊接钢筋混凝土预制块，焊接环筋。环筋的直径不小于!"##，焊在主筋外侧。（$）制作好的钢筋笼在平整的地面上放置，应防止变形。（&）按图纸尺寸和焊接质量要求检查钢筋笼（内径应比导管接头外径大!""##以上）。不合格者不得使用。 第四篇桩基工程施工工艺·3#3·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"钢筋笼的安装钢筋笼安装用大型吊车起吊，对准桩孔中心放入孔内。如桩孔较深，钢筋笼应分段加工，在孔口处进行对接。采用单面焊缝焊接，焊缝应饱满，不得咬边夹渣。焊缝长度不小于#$%。为了保证钢筋笼的垂直度，钢筋笼在孔口按桩位中心定位，使其悬吊在孔内。下放钢筋笼应防止碰撞孔壁。如下放受阻，应查明原因，不得强行下插。一般采用正反旋转，缓慢逐步下入。安装完毕后，经有关人员对钢筋笼的位置、垂直度、焊缝质量、箍筋点焊质量等全面进行检查验收，合格后才能下导管灌注混凝土。四、混凝土的配制与灌注#"一般规定（#）桩身混凝土按条件养护&’%后应达到下列要求：!抗压强度达到相应标号的标准强度。"凝结密实，胶结良好，不得有蜂窝、空洞、裂缝、稀释、夹层和夹泥渣等不良现象。#水泥砂浆与钢筋粘结良好，不得有脱粘露筋现象。$有特殊要求的混凝土或钢筋混凝土的其他性能指标，应达到设计要求。（&）配制混凝土所用材料和配合比除应符合设计规定外，并应满足下列要求：!水泥除应符合国家标准外，其按标准方法规定的初凝时间不宜小于!()*。!0"桩身混凝土，容重一般为&!$$(&)$$+,-.、水泥标号不低于)&/、水!泥用量不得少于!1$+,-.。#混凝土坍落度一般为#’(&&2.。$粗骨料可选用卵石或碎石，最大粒径应小于)$..，并不得大于导管内径的#-1(#-’和钢筋间最小净距的#-!，一般用/()$..为宜。细骨料宜采用质地坚硬的天然中、粗砂。 ·1’,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!为使混凝土有较好的和易性，混凝土含砂率宜采用!"#$!%#；并宜选用中、粗砂。水灰比应小于"&%。"混凝土拌合用水，与水泥起化学作用的水达到水泥质量的’%#$("#即可。多余的水只起润滑作用，即搅成混凝土具有和易性。混凝土灌注完毕后，多余水逐渐蒸发，在混凝土中留下小气孔，气孔越多，强度越低，因此要控制用水量。洁净的天然水和自来水都可使用。#添加剂为改善水下混凝土的工艺性能，加速施工进度和节约水泥，可在混凝土中掺入添加剂。其种类、加入量按设计要求确定。(&水下混凝土灌注灌注混凝土要严格按照（)*+("(—,-）《地基与基础灌注桩施工及验收规范》中有关规定进行施工。混凝土灌注分：干孔灌注和水下灌注，一般均采用导管灌注法。混凝土灌注是钻孔灌注桩的重要工序，应予特别注意。钻孔应经过质量检验合格后，才能进行灌注工作。（’）灌注导管。灌注导管用钢管制作，导管壁厚不宜小于-..，直径宜为(""$-""..。每节导管长度，导管下部第一根为!"""$/"""..，导管中部为’"""$("""..，导管上部为-""$%""..。密封形式采用橡胶圈或橡胶皮垫。适用桩径为/""$’%""..。（(）导管顶部应安装漏斗和贮料斗。漏斗安装高度应适应操作的需要，在灌注到最后阶段时，能满足对导管内混凝土柱高度的需要，以保证上部桩身的灌注质量。混凝土柱的高度，一般在桩底低于桩孔中水面时，应比水面至少高出(.。漏斗与贮料斗应有足够的容量来贮存混凝土，以保证首批灌入的混凝土量能达到’$’&(.的埋管高度。（-）灌注顺序。灌注前，应再次测定孔底沉渣厚度。如厚度超过规定，应再次进行清孔。当下导管时，导管底部与孔底的距离以能放出隔水栓和混凝土为原则，一般为-"$%"0.。桩径小于/""..时，可适当加大导管底部至孔底距离。$首批混凝土连续不断地灌注后，应有专人测量孔内混凝土面高度，并计算导管埋置深度，一般控制在($/.，不得少于’.或大于/.。严禁导管提出 第四篇桩基工程施工工艺·*!)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!混凝土面。应及时填写水下混凝土灌注记录。如发现导管内大量进水，应立即停止灌注，查明原因，处理后再灌注。!水下灌注必须连续进行，严禁中途停灌。灌注中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位变化情况，及时测量孔内混凝土面上升高度和分段计算充盈系数（充盈系数应在!"!#!"$之间），不得小于!。"导管提升时，不得挂住钢筋笼，可设置防护三角形加筋板或设置锥形法兰护罩。#灌注将结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大。出现混凝土顶升困难时，可以小于%&&’’的幅度上下串动导管，但不许横向摆动，确保灌注顺利进行。$终灌时，考虑到泥浆层的影响，实灌桩顶混凝土面应高于设计桩顶&"(’以上。%施工过程中，要协调混凝土配制、运输和灌注各个工序的合理配合，保证灌注连续作业和灌注质量。第四节灌注桩质量控制技术与质量验收混凝土灌注桩是一种深入地下的隐蔽工程，其质量不能直接进行外观检查。如果在上部工程完成后发现桩的质量问题，要采取必要的补救措施以消除隐患是非常困难的。所以在施工的全过程中，必须采取有效的质量控制措施，以确保灌注桩质量完全满足设计要求。灌注桩质量包括桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚度、桩顶浮渣厚度、桩的结构、混凝土强度、钢筋笼，以及有否断桩夹泥、蜂窝、空洞、裂缝等内容。!"桩位控制施工现场泥泞较多，桩位定好后，无法长期保存，护筒埋设以后尚需校对。为确保桩位质量，可采取精密测量方法，即用经纬仪定向，钢皮尺测距的办法定位。护筒埋设时，再次进行复测。采用焊制的坐标架校正护筒中心同桩位中心，保持一致。 ·,!)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"桩斜控制埋设护筒采用护筒内径上下两端十字交叉法定心，通过两中心点，能确保护筒垂直。钻机就位后，钻杆中心悬垂线通过护筒上下两中心点，开孔定位即能确保准确、垂直。回转钻进时要匀速给进。当土层变硬时应轻压、慢给进、高转速；钻具跳动时，应轻压、低转速。必要时，采用加重块配合减压钻进。遇较大块石，可用冲抓锥处理。冲抓时提吊钢绳不能过度放松。及时测定孔斜，保证孔斜率小于#$。发现孔斜过大，立即采取纠斜措施。%"桩径控制根据地层情况，合理选择钻头直径，对桩径控制有重要作用。在粘性土层中钻进，钻孔直径应比钻头直径大&’(左右。随着土层中含砂量的增加，孔径可比钻头直径大#)’(。在砂层、砂卵石等松散地层，为防止坍塌掉块而造成超径现象，应合理使用泥浆。*"桩长控制施工中对护筒口高程与各项设计高程都要搞清，正确进行换算。土层中钻进，锥形钻头的起始点要准确无误，根据不同土质情况进行调整。机具长度丈量要准确。冲击钻进或冲击反循环钻进要正确丈量钢绳长度，并考虑负重后的伸长值，发现错误应及时更正。&"桩底沉渣控制土层、砂层或砂卵石层钻进，一般用泥浆换浆方法清孔。应合理选择泥浆性能指标，换浆时，返出钻孔的泥浆比重应小于#"!&，才能保持孔底清洁无沉渣。清孔确有困难时，孔底残留沉渣厚度，应按合同文件规定执行，防止沉渣过多而影响桩长和灌注混凝土质量。+"桩顶控制灌注的混凝土，通过导管从钻孔底部排出，把孔底的沉渣冲起并填补其空间。随着灌注的继续，混凝土柱不断升高，由于沉渣比重比混凝土小，始终浮在最上面，形成桩顶浮渣。浮渣的密实性较差，与混凝土有明显区别。当混凝土灌注至最后一斗时，应准确探明浮渣厚度。计算调整末斗混凝土容量。灌注完以后再复查桩顶高度，达到设计要求时将导管拆除，否则应补料。,"混凝土强度控制 第四篇桩基工程施工工艺·*%$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!根据设计配合比，进行混凝土试配，快速保养检测。对混凝土配合比设计进行必要的调整。严格按规范把好水泥、砂、石的质量关。有质量保证书的也要进行核对。灌注过程中，经常观察分析混凝土配合比，及时测试坍落度。为节约水泥可加入适量的添加剂，减少加水量，提高混凝土强度。严格按规定作试块，应在拌合机出料口取样，保证取样质量。!"桩身结构控制制作钢筋笼不能超过规范允许的误差，包括主筋的搭接方式、长度。定心块是控制保护层厚度的主要措施，不能省略。钢筋笼的全部数据都应按隐蔽工程进行验收、记录。钢筋笼底应制成锥形，底面用环筋封端，以便顺利下放。起吊部位可增焊环筋，提高强度。起吊钢绳应放长，以减少两绳夹角，防止钢筋笼起吊时变形。确保导管密封良好，灌注时串动导管时提高不能过多，防止夹泥、断桩等质量事故发生。如发生这些事故，应将导管全部提出，处理好以后再下入孔内。#"原材料控制（$）对每批进场的钢筋应严格检查其材质证明文件，抽样复核钢筋的机械性能，各项性能指标均符合设计要求才能使用。（%）认真检查每批进场的水泥标号、出厂日期和出厂实验报告。使用前，对出厂水泥、砂、石的性能进行复核，并作水下混凝土试验。严禁使用不合格或过期硬化水泥。$&"工程质量检查验收工程施工结束后，应按（’(%&%—!)）《地基与基础工程施工及验收规范》有关规定，对桩基工程验收应提交的图纸、资料进行绘制、整理、汇总及施工质量的自检评价工作。同时会同建设、设计和监理单位，根据现场施工情况、施工记录与混凝土试块抗压强度报告表，选定适量的单桩若干根，委托建筑工程质量检测中心进行单桩垂直静载试验检查和桩基动测试验检查，评价桩的承载力和混凝土强度是否满足设计要求。 ·(&&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五节灌注桩事故的处理措施与应用实例!"断桩事故的处理在灌注时，由于导管埋深过大，致使导管无法拔出而中断灌注。可用岩心钻进法将导管内混凝土面以上的淤塞物清除，下入炸药放炮，将导管炸断，提出孔外。把孔内钢筋全部接到孔外固定在护筒上，再下入冲击钻头凿除钢筋笼里面的混凝土，一直钻到钢筋笼底部以下!#。在孔口调整好十字形冲击钻头，使$个钻角分别在钢筋笼的$个空档内，进行轻冲击，并照此变换%次位置，可打掉钢筋笼的箍筋和剩余的混凝土。这样处理后，钢筋笼的主盘就全部成为零散的活动体，在孔口将其分别拉出。最后用冲击钻头打掉底部的混凝土，重新进行灌注。&"桩身夹泥的处理灌注时由于导管密封不良，泥浆渗入导管内，或导管栓塞破裂、脱落，都会产生夹泥现象。这时应全部提出导管进行处理，然后重新灌注混凝土。’"塌孔埋钻事故的处理发生塌孔埋钻时，应迅速回填。过一段时间后，土壤在自身质量作用下固结密实，再重新埋设护筒，冲击造孔。造孔速度不宜过快，要反复回填使孔壁密实。到接近已埋钻头位置时，加大冲程，将钻头砸碎，然后用电磁铁将钻头碎块吸出。$"卡钻事故的处理在漂石和砂卵石地层钻进，钻头在通过探头石地段时，容易发生卡钻事故。如果卡钻不严重，用主绳加副绳一起将钻头强拉提起。如十字钻头在探头石下面，可用主绳反复提拉。在主绳旋转的情况下，探头石可在十字钻头的缺口处通过，从而解决卡钻事故。如果钻头被卡十分严重，强拉硬提无效，可在钻头上部用爆破法振松，迅速提起。此法易产生塌孔现象。%"钻进中漏浆的处理在砂卵石层中钻进，透水性极强时，采用一般浓度的泥浆，漏失比较严重， 第四篇桩基工程施工工艺·#/*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!容易造成埋钻事故。处理办法可先投放泥球，及时补浆，并用钻头反复冲击，在孔内搅拌泥浆，使稠泥浆迅速充填在孔壁卵石的间隙中，阻挡渗漏而保护孔壁稳定。漏失停止后，恢复正常钻进。!"卡管事故的处理在灌注过程中，混凝土堵在导管内下不去，或导管被混凝土或钢筋笼卡住提升不起来而造成卡管事故。其原因有隔水阀卡在导管中，混凝土拌和不均匀、和易性差导致粗骨料集中卡在导管中；混凝土灌注速度太慢、在导管中停留过久而凝结；导管升降时挂住钢筋笼等。处理方法：因混凝土堵管或隔水阀堵塞，可用钢筋或长杆冲捣，或用软轴振捣器振捣，或在导管顶端装振动器振动等方法处理。导管与钢筋笼卡在一起时，不可强力起拔，宜采用轻扭动慢提拔的方法。如导管拉断、脱落，可用特殊打捞工具打捞，并清除孔内混凝土。#"钢筋笼上浮事故的处理钢筋笼的埋设是按设计标高放置并固定的。钢筋笼上浮超过允许误差，造成钢筋笼上浮质量事故。其原因是导管在提升过程中法兰盘挂住钢筋笼而上浮；混凝土和易性不好，灌注中途出事故，使混凝土初凝结成硬盖，阻力增大，混凝土向上拱抬钢筋笼；钢筋笼在孔口固定不牢。预防措施：放置钢筋笼时对准钻孔中心，在孔口牢固固定，提升导管时不可过猛；灌注混凝土时要抓紧时间；根据气温变化，适当调整混凝土配合比，使其具有良好的和易性、流动性；混凝土面上升到钢筋笼时，要适当放慢灌注速度。$"应用实例（%）华东勘测设计研究院勘测公司%&$&年!月承担某电站基础工程，采用钻孔灌注桩施工技术，完成%’&根桩。根据设计要求，单桩承载力%((()%*((+,，桩径!(()#((--，桩身混凝土标号为.%&。造孔深度//)*0-。总造*孔进尺00&$-，水下灌注混凝土%&/0-。覆盖层软土地层用123—$((型潜水钻机进行回转钻进，花岗岩地层采用冲击钻进。任务完成后，采用单桩静载试验检查，极限承载力大于/(((+,，能满足设计要求。桩基动测试验检查，允许承载力为%’(()%$((+,，施工质量符合规定要求，混凝土灌注质量良好。（/）葛洲坝工程局水利水电工程集团公司%&&0年&月至%&&’年元月承担长江三峡工程开发总公司总部大楼基础灌注桩工程施工任务。地层情况为回 ·(#$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!填土、粉土、粉砂、卵石土、细砂岩夹泥质粉砂岩。采用!"—##型冲击钻机造孔。完成灌注桩$%&根（不含’根试验桩），造孔进尺()*+,，钢筋笼制安)-(.-(&/，水下灌注混凝土$%#-,。桩径&++0)+++,,。工程施工质量经检测：桩身成型质量好，桩的极限承载力均大于)$+++12，满足设计允许荷载(+++12的要求。混凝土强度均达到或超过设计标号。评为优质工程。（-）长江委第七勘测队于)’&&年承担南阳电视塔基础钻孔灌注桩施工任务。地质条件比较复杂，为人工填土、亚粘土、中细砂、砂卵石层，局部夹淤泥质亚粘土。他们采用换浆清孔与钻进、捞沉淀相结合的方法，清理桩底沉渣。自制专用!34—)新型钻头随钻随捞沉渣，取得满意效果。采用加大混凝土配制强度的措施，以保证混凝土质量，严格控制施工配料，以保证混凝土配制强度。施工过程中防止泥浆混入，以保证混凝土桩的质量。完成灌注桩-+根，桩径*++,,，桩长)+,。通过现场机口取样试块进行室内抗压试验，平均抗压强度$).%567。经过桩的动力检测，均达到单极设计承载力的要求，表明桩基质量完全满足设计要求。随着我国国民经济的发展，钻孔灌注桩以其施工方便、工期短、质量好、成本低等优点，近十几年来，大量应用于城市建设、公路、铁路、桥梁等各个领域，摸索和总结了许多成功的经验。但是，目前我国工程施工仍需要进行深入研究与发展。（)）随着工程愈来愈高的要求，加强随钻测量，把钻进技术参数的测量与防止孔内事故紧密结合起来，目前的钻进技术、参数测试仪可测钻压、泵压、流量、钻速、转速、扭矩；发展计算机控制、电液操纵、微机严格限制各种参数，将保证钻机、钻具、钻头绝不会超载，从而最大限度地提高钻进可靠性。（#）开发新型钻头与破岩、特别是大粒径大厚度卵石与漂石层的钻进技术，既能对软地层也能对硬地层钻进，特别是适应硬岩层的钻进技术。（-）继续提高反循环排渣技术和射流反循环水泵叶轮寿命，使其成为高工效、低成本、好掌握、易普及的新技术，从而达到不破碎或少破碎、大粒径排渣成孔的目的。（$）在复杂地层钻进，防止频繁地更换钻头，应发展以正循环钻进为主，以冲抓或冲击为辅的钻进方法，使用钻扩结合式钻头，减轻体力劳动，节省辅助 第四篇桩基工程施工工艺·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!时间。（!）在砂卵石层和硬地层钻进，发展冲击反循环与回转冲击反循环钻进技术，与大直径钻头配套使用潜孔锤，将是基础工程一项重大突破。 ·-,+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二十九章桩基工程夯实水泥土桩施工技术第一节工艺要点水泥土桩是大家熟知的一种桩型。按成桩工艺可分为浆喷水泥土桩（深层搅拌桩）和粉喷水泥土桩（粉喷桩）。这类水泥土桩的特点是通过搅拌装置和喷射头，将水泥固化剂与现场的原质土强制搅拌，形成水泥土桩桩体。搅拌水泥土桩桩体强度除取决于水泥掺量外，与土的性质密切相关。其他条件相同时，土的塑性指数越小，桩体强度越高；土的含水量越大，桩体强度越低。由于现场土质的差异及搅拌工艺的不均匀性，使得现场搅拌的桩体强度与相同水泥掺量的室内试验强度有较大差异。若用值表示现场搅拌水泥!土桩试样的无侧限抗压强度!"#与室内无侧限抗压强度!"的比值，!$!"#%!"，!一般为&’()*&’)。搅拌水泥土还有一个突出的特点是桩体密度与天然土体的密度相差不大，也就是搅拌水泥土的桩体密度随自然土层的土体密度变化而变化，桩体在不同土层中表明为不同密度和强度，存在不均匀性，桩体强度的计算受软弱土层强度控制。随着我国房地产业的发展，旧城区危房改造工程的地基处理，场地条件中有时不具备动力电源和充足的水源供应；场地施工条件复杂，不具备大型设备进出场条件，场地土层在某些情况下不能适合搅拌水泥土的施工。为了满足这些情况下的房屋地基处理的需要，急需开发一种工效高、无噪声、无污染的地基处理方法，满足旧城区危房改造工程的需要。中国建筑科学研究院地基基础研究所针对这类工程的需要，研究开发了夯实水泥土桩复合地基工法，取得了很大的社会效益和经济效益。夯实水泥土桩是将水泥和土搅和在孔内夯实成桩，夯实水泥土桩和搅拌 第四篇桩基工程施工工艺·*#*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!水泥土桩的主要区别在于：!"夯实水泥土柱是将水泥和土料在孔外充分排和，其桩体在桩长范围内基本是均匀的。夯实水泥土桩的现场强度和相同水泥掺量的室内试样强度，在夯实密度相同条件下是相等的。#"由于成柱是将孔外拌和均匀的水泥土混合料回填孔内并强力夯实，柱体强度与天然土体强度相比有一个很大的增量，这一增量既有水泥的胶结强度，又有水泥土密度增加产生的密实强度。基于以上的主要差异，相同水泥掺量的夯实水泥土桩的桩体强度为搅拌水泥土桩的#$!%倍，由于桩体强度较高，可以将荷载通过柱体转至下卧较好土层。由夯实水泥土桩形成的复合地基均匀性好，地基强度提高幅值较大。工程实践证明，夯实水泥土桩复合地基可以满足多层及小高层房屋的使用要求，同时具有施工速度快、无环境污染、造价低、质量容易控制等特点。夯实水泥土桩复合地基工法在工程实践中使用以来，立即被广大设计人员、建设单位等接受。据初步统计，仅在北京、河北等地的工程应用已达近五百万平方米，使用情况良好。第二节夯实水泥土的力学性质为了研究夯实水泥土的力学性质，通过室内试验研究夯实力、水泥品种、水泥含量、土料性质、养护条件、龄期等对夯实水泥土强度的影响，从而为复合地基设计计算和施工工艺提供可靠的依据。考虑实际工程应用，试验用土料采用粉细砂、粉土、粉质粘土三种。将现场取得的土料经烘干、碾碎，过#$&’’筛，形成试验用粉状土料。本次试验采用土工试验成型设备成型，在标准压力机按基本试验程序进行无侧限抗压强度试验。!"试样制备（!）水泥品种采用原普硅(#&号、矿渣(#&号、矿渣)#&号水泥，试验前重新测定其标 ·)!*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!号。（!）水泥掺入量定义水泥掺入比"：#掺入的水泥质量!"$土料质量试验采用的"分别%&’，%&(，%&)，%&*。#（+）试件制作根据配方分别称重，将混合料按不同含水量拌和均匀，在击实仪上制备不同含水量的试件，测定其干密度，以最大干密度制备试件（以下除特别指出者外，均为最大干密度制备试件的结果）。制备试件的尺寸为直径+,-%..，高度*/..。（0）试件养护考虑现场可能出现的养护条件，分三种条件养护：!保湿槽内空气养护；"水下养护；#保湿槽内空气养护后再水下养护。（’）试验方法达到养护标准的试件，在标准压力机上作无侧限抗压强度，测定变形与压力的关系。!-试验结果与分析（%）夯实水泥土的物理性质!土料的性质1-细砂细砂级配如表!,2%所示。表!,2%粒径（..）!3/-’/-’3/-!’/-!’3/-/)’4/-/)’百分比5%!!((%%6-粉土 第四篇桩基工程施工工艺·$!-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!粉土液限为!"#$，塑限%&#%，’()$#*。+#粉质粘土粉质粘土液限为,-#%，塑限!,#&，’()%"#,。!土料及混合料的化学成分土料及混合料的化学成分见表!-.!。表!-.!土料及混合料夯实样的化学成分细砂细砂粉土粉土亚粘土亚粘土样品//////水泥细砂粉土亚粘土水泥水泥水泥水泥水泥水泥"/%$/%"/%$/%"/%$/%化学成分012（!3）!,#4!$5#,$"$#4$*5#5$"-#"$"4#4%"*#-""%#%,4,#--4*#"567!2（,3）$#"$%%#-5%5#"!%5#",%%#4-%5#5-%5#,-%,#$&%%#*-%!#,%89!2（,3）!#%"%#"$!#5%%#-!!#$-!#!5!#!&45#5%,#*5,#*&892（3）5#&45#$5,5#-*%#5!%#5*%#5&%#5,%#5"%#5"%#5":;2（3）"#&&%#$5,#5!!#&5"!#$*,#%&!#-",#--4#"54#4!<=2（3）"!#-4,#",%%#$$-#&4$#!"%,#,%%%#%5$#&5%"#&,%,#55>=!2（3）5#,$!#4-!#5!!#5"!#5!%#$-%#-!%#,5%#%-%#!,?!2（3）5#4"!#$5!#%4!#%,!#!4!#5!!#%5!#,,!#5-!#%&A（3）%#45%#!*,#5"!#$4!#4",#4%,#!"4#5"4#4"4#%-@!2.（3）5#$$5#4!%#&$%#!!%#!-!#%-%#$!!#$!!#-%!#4$@!2B12（!3）5#455#,45#4"5#4"5#""5#4"5#4*5#*"5#""5#"&C!2（"3）5#5*&5#5-&5#%545#%%5#%"5#%5$5#%55#%45#%%5#%%:D2（3）5#5-$5#5""5#5&$5#5$"5#5&"5#5$*5#5$&5#%55#5&45#5$-<2（!3）,#4*!#454#4!4#-!"#-$"#4$"#"**#&"$#$!,总计（3）--#&%--#""--#&&--#&&--#*&--#$&--#&---#-5--#$*--#&,注：水泥为4!"号普通硅酸盐水泥"夯实水泥土的重度不同水泥掺入比0得到的混合料试件最大干密度与最优含水量如表!-D.,。天然土料（采用土样击实仪得到的）最大干密度及最优含水量也列入表中，以作比较。 ·;$<·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$不同掺入比下混合料的最大干密度及最优含水量土料%（+,-($）./（3）备注&!’()*012456478946—459478:4:—细砂45;478:4:—457478<4:—天然状态478<4:采用土样击实仪456478!4;—459478!4;—粉土45;478!4;—457478!49—天然状态478!49—4564;8(，大于天然土的干密度。（此点与水泥土搅拌桩不同，一般水泥土搅拌桩不改变现场土的干密度）。（!）夯实水泥土的无侧限抗压强度?"不同养护期?不同土料，!7’空气养护的试件（试件平均值，以不同）如图!"#4所示。夯实水泥土的强度随水泥掺入比增加而增加：随养护时间增加而增加：养护三个月的无侧限抗压强度为养护!7’的48<;6=4877倍。#不同养护条件的?!7对于细砂和粉土试件，作了三种养护条件下无侧限抗压强度的对比，见表!"#:结果。 第四篇桩基工程施工工艺·0-$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$不同养护期的夯实水泥土强度表!"#%不同养护条件的结果(!（)*+,）(-个月（*+,）土性&’空气水下先空气再水下空气水下先空气再水下$./01!2201!2231"22$-1322$-1322$$1/22细砂$.0/1"22-1322%1$2231322%1-22%1!22$./31322/1222/1$2201$22/132231222粉土$.0/1-22%1!22-1)2231"22/1222%1)22!不同干密度的(!（)*+,）对于细砂和粉土试件分别进行了不同成型干密度的无侧限抗压强度试验，结果如表!"#/。表!"#/不同干密度的试验结果(!（)*+,）土性"45,621"/"45,621"2"45,621)/"45,621)"45,6粉土：/1--1)!1)$1"$1$&’7$.0，87$09细砂：/1"!10!1-$10$12&’7$.0，87$09由表中结果可知，随着干密度减小，夯实水泥土的强度急剧降低，实际工程的设计干密度及水泥掺入比应严格控制，使夯实水泥土强度有足够的安全储备。#不同含水量的(!) ·.,!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对于细砂、粉土、粉质粘土土料，分别进行了不同含水量养护!"#的无例限抗压强度试验，结果见图!$%!。图!$%!不同含水量的夯实水泥土强度夯实水泥土在相同夯实功作用下，不同含水量的试件密度不同，无侧限抗压强度也不同。在土料最优含水量&’(含水量时，夯实水泥土试件有较高强度。!不同水泥品种的)!"采用普硅*!+号，矿渣*!+号，矿渣,!+号水泥，试验前均作水泥检验，满足要求，不同养护期试验结果见表!$%-、表!$%.。表!$%-/01’2+细砂（345）养护条件先潮湿潮湿水下潮湿水下后下水!"#!"#,个月,个月水泥品种!"#普硅*!+号.6!.6!-6$’,6-’,6-矿渣*!+号-6’*6"+6+.6".6"矿渣,!+号,6",6+,67-6++6’表!$%./01’2-粉土（345）养护条件先潮湿潮湿水下潮湿水下后下水!"#!"#,个月,个月水泥品种!"#普硅*!+号+6"+6’+6,"6"-6+矿渣*!+号*6+,6*,6"-6.*6+ 第四篇桩基工程施工工艺·-$$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!由试验结果可知不同水泥品种对夯实水泥土的强度特性有影响，工程中应根据工程情况选用相应的配比，一般情况普硅!"#号的强度较高，矿渣!"#号次之。（$）夯实水泥土的变形性质!无侧限的变形性质水泥掺入比%&’的夯实水泥土试样在$(")*养护后无侧限的应力应变关系曲线如图"+,$所示，夯实水泥土受力的开始阶段，应力应变关系基本上符合虎克定律；当外力达到极限强度的-./()./时，试样的应力应变关系不再继续保持直线关系。当外力达到极限强度时，夯实水泥土很快出现脆性破坏，破坏后的残余强度很小，此时的轴向应变为.0#/(%/。图"+,$夯实水泥土的无侧限变形性质1）砂土；2）粉土；3）粉质粘土"三轴压力下的变形性质三轴压力下（分别为#$4.，.0.#，.，%，.0"561）分别养护.*，-*，%!*的夯实水泥土试样的应力—应变关系如图"+,!示。图"+,!夯实水泥土的三轴变形性质（粉土） ·)&1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"养护的试样表现为与土样相同的应力应变关系，随三轴压力的增加试样的峰值强度增加，破坏应变也增加（此次采用的#$%混合料，破坏应变为&’()*+’）。随着养护期的增加，试样的应力应变关系发生了变化，其破坏应变为,’，峰值强度随压力的增加略有增加，-值接近于峰值强度的一半（)"为#%!!./0，#1"养护为#)+!./0），值接近于!，而!"养护的试样，-值为23*!,./0，!值为1#（4图,35+）。图,35+!"养护夯实水泥土的-、!（粉土）由此可知，夯实水泥土桩的桩体设计应以桩体强度控制，这点与土体不同。第三节夯实水泥土桩复合地基承载和变形性状夯实水泥土桩复合地基是由夯实水泥土桩、桩间土和散体材料构成的柔性褥垫层三部分组成。由于夯实水泥土桩桩体模量相对较高，褥垫层的设置是必须的，也是复合地基不可缺少的一部分，褥垫层在夯实水泥土桩复合地基中的作用可归纳为以下几点：#*褥垫作用（#）桩、土共同承担荷载，通过褥垫层厚度调整桩、土荷载分担当褥垫层厚度"67!时，由于桩体模量与土体模量的较大差异，桩、土应力比很大，桩承担大部分荷载；当"6很大时，桩、土应力比接近于#。试验结果证明当"67!时，桩、土应力比可达&!以上，当"67&!-8时，桩、土应力比 第四篇桩基工程施工工艺·/(,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!为!"#，根据不同工程有所不同。设计时柱体强度、置换度、褥垫层厚度三个相关因素，须通过设计计算和工程实测进行调整，保证设计的可靠性。工程实践中面积置换率一般为$%&"$%’，褥垫层厚度根据上部结构荷载要求一般取&$"($)*。（’）调整桩、土水平荷载分担夯实水泥土桩标号为+("+,，当基础承受水平荷载时，桩体能否很好的工作，是设计人员关心的问题。中国建筑科学研究院地基所根据不同褥垫层厚度的复合地基在上部垂直压力下作承压板的水平推力试验，测试桩、土承受的水平荷载。试验证明，当褥垫层厚度大&$)*以上时，桩承受的水平力已很小，水平荷载基本在褥垫层内剪切滑动，桩体没有产生破坏，这里可以指出，由于基础有一定埋深，基础侧土可以承担大部分水平荷载，所以当夯实水泥土桩复全地基设置的褥垫层厚度不小于&$)*时，可以不考虑受水平荷载作用下的桩体设计。’%竖向承载特征以上试验资料已说明夯实水泥土桩桩体模量比天然地基土模量大得多，所以夯实水泥土桩复合地基在承受竖向荷载时，由于刚度较大的桩体存在，可以将荷载通过桩体传递到下卧较好土层，因而在多种场地条件下形成的夯实水泥土桩复合地基具有良好的承载性能。夯实水泥土桩复合地基，由于设置了褥垫层，在荷载作用下桩顶沉降，桩间土的表面沉降并不相同。在桩顶以下某个深度-$范围内，桩间土的位移大于桩的位移。在这一范围内的土体将对桩产生与桩的位移方向相同的摩擦力，即所谓的负摩擦力。当-.-$时，桩体位移大于土的位移，土对桩产生的是与桩体位移方向相反的力，即正摩擦力。在-以下的桩体，轴力随深度增$加而增加，在-以下的桩体，轴力随深度增加而减小，柱体最大轴力在-处。$$桩体上部存在一个负摩擦力，这对于增加桩体围压，保证桩体强度发挥是有利的。在某些场地条件，桩体穿越软弱土层，当桩间土位移大于桩体位移时，也将对柱体产生负摩擦作用，这时桩体强度设计必须考虑由于负摩擦产生的桩体应力增量，保证复合地基承载力的正常发挥。在保证桩体强度情况下，夯实水泥土桩可将荷载向深层土传递，所以夯实 ·+!4·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""水泥土桩复合地基验算时一般仅将夯实水泥土桩布置在基础平面范围内，基础平面范围外的护桩对竖向荷载传递并无大的帮助。!"变形特征由于夯实水泥土桩桩体模量与桩间土模量的差异，夯实水泥土桩复合地基的变形也呈现较复杂的性状。夯实水泥土桩复合地基的变形应该包括褥垫层的压缩变形。夯实水泥土桩在褥垫层的刺入变形、夯实水泥土桩加固体的变形、夯实水泥土桩向桩端土刺入变形、桩端土层的压缩变形。这些变形量的逐一计算，有些还不能解决。为了解决工程问题，我们将夯实水泥土桩复合地基的变形分为三个组成部分———褥垫层的压缩变形、加固土体的变形及下卧土层的压缩变形。褥垫层的压缩变形与褥垫层的厚度及压实度有关，且该部分压缩变形是有限的，以压实系数!!#"$!为其施工控制标准，该部分变形的最大量为%（&’(!&），一般褥垫层厚度为’#)!#&*，则最大变形量为+),’**，同时由于该部分变形随着上部结构荷载的增加均匀完成，一般不对上部结构产生不均匀变形和附加应力。加固土层的变形，若已知桩、土应力比及桩的侧阻力分布，可以由柱体的压缩量计算得到&该桩土应力比为-，总荷载为.，夯实水泥土桩的面积置率为*。则桩、土分别承担的荷载为："#!!/!’0"（#(’）"#!$/!’0"（#(’）设1为桩侧阻力与桩承受总荷载的比例，桩体材料模量为3。对于由-根桩2.组成的复合地基，当侧阻力沿桩底均匀分布时加固土体的压缩量为："#!’$/···&$’0"（#(’）#·%!,下卧土层变形量可由桩间土承受的荷载在下卧土体引起的附加应力及桩端阻力在下卧土体引起的附加应力，按分层总和法计算。上述夯实水泥土桩复合地基的变形计算是在某些假定下的理论分析结果，工程应用中需测定若干计算参数，例如桩、土应力比，桩体压缩模量3.，褥 第四篇桩基工程施工工艺·+&+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!垫层的压实系数!，桩的侧阻力及端阻力分配系数"等，这给变形计算带来!#不确定性及不可操作性。中国建筑科学研究院地基所根据载荷试验类比的方法得到按复合土体模量采用规范的方法计算加固土体变形及下卧土体变形，便于操作，并与工程实测有较好吻合，是一种简便易行的计算方法，具体计算见第四节。第四节夯实水泥土桩复合地基的设计计算一、承载力计算复合地基承载力是由桩间土和增强体（桩）共同组成。目前复合地基承载力计算公式比较多，但比较普遍的有两种：其一是由天然地基承载力和单桩承桩力，考虑它们与复合地基的桩间土和复合地基中桩承载力的差异及受力特性，进行组合叠加；其二是将复合地基承载力用天然地基承载力扩大一个倍数来表示。必须指出，复合地基承载力不是天然地基承载力和单桩承载力的简单叠加。需要对如下的一些因素予以考虑：（$）施工时对桩间土是否产生扰动或挤密，桩间土承载力有无降低或提高。（%）复合地基中桩承载力能力的大小与桩距有关。（&）桩和桩间土承载力的发挥与变形有关，变形小时，桩和桩间土承载力的发挥都不充分。（’）复合地基桩间土承载力的发挥与褥垫层厚度有关。综合考虑以上情况，结合工程实践经验的总结，夯实水泥土桩复合地基承载力可用下面的公式进行计算：%&!"#($)!"（$*$）!(’#或 ·@53·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"#!［"#$（%$"）］!"!&式中：%———复合地基承载力特征值；&’(———面积置换率；)———桩、土应力比；*’———桩的断面面积；%+———天然地基承载力特征值；!———桩间土强度提高系数；———桩间土强度发挥度，；""!,-./"-,01———单桩承载力特征值。01可按下面二式计算，取其较小者：’(!#’23·)*或’(!（+#!,"-.-#,#·)#）4(式中：———取,-5,/,-56；#5023———柱体237立方体试块强度（"68"68"69(）；:’———桩的周长；;&<———第<层上与土性和施工工艺有关的极限侧阻力；;’———与土性和施工工艺有关的极限端阻力；=<———第<层土厚度；1———安全系数，一般取2-,。当用单桩静载试验求得单桩极限承载力0后，0可按下式计算：>1’(!’/?(按上述公式进行复合地基承载力设计，当加固土体下存在软弱土层时，应对软弱下卧层承载力进行复核验算。二、沉降计算目前，复合地基在荷载作用下应力场和位移场的实测资料还不多，就测试 第四篇桩基工程施工工艺·.-,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""手段而言，测定复合地基位移场要比测定应力场容易些。有些学者试图以测定的位移场为基础，再通过测定桩间土表面应力、桩顶应力和桩的轴力沿桩长的变化，利用土木构关系的研究成果，用有限元计算应力场，将其计算结果与测定的土表面应力和桩顶应力进行比较，对计算结果不断进行修正，以期得到符合实际的复合地基应力场，为建立合理的复合地基沉降计算模式提供依据。沉降计算理论和实践正处在不断发展之中，相比之下，复合地基沉降计算远不如承载力计算研究的更深入更成熟。尽管按变形控制进行复合地基设计更为合理，但由于沉降计算理论尚不成熟，在实际工作中用的还比较少。在进行沉降计算时，一般以土为计算对象，荷载是桩间土表面应力!和!桩荷载"。通常又可将"用桩侧阻力"和桩端阻力"替代。这样，土体受###!#$到的荷载为三项，即"、"和!。由它们产生的附加应力分布，计算地基土的#!#$!沉降。显然，这一思路是合理的，但还需进一步做工作。目前比较统一的另一个认识是把总沉降量分为加固区的压缩变形!和%下卧层的压缩变形!，分别计算再求和。&计算!可以把加固区的桩间土做为计算对象，也可把桩做为计算对象。%当以桩做为计算对象时，要求桩顶和桩端不产生上、下刺入变形，即桩的压缩变形和加固区土的压缩变形相等。下面建议的沉降计算方法，可称为复合模量法。假定加固区的复合主体为与天然地基分层相同的若干层均质地基，不同的是压缩模量都相应扩大倍。这样，加固区和下卧层均按分层总和法进行"沉降计算。当荷载#不大于复合地基承载力时，总沉降量!为：""%&"$#"$#!’!%(!&’!(!&#(!%&#)#’%#%!##’"(%!#%式中：)———加固区的分层数；%)&———总的分层数；##*———荷载"在第*层土产生的平均附加应力；+!*———第*层土的压缩模量； ·9/2·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"———第"层分层厚度；!———模量提高系数，经推导可知!#$%&’$(。"———沉降计算经验系数，参照《建筑地基基础设计规范）取值。计算深度一定要大于加固区的深度，即必须计算到下卧层的某一深度。第五节夯实水泥土桩施工设备及施工工艺一、夯实水泥土桩施工机具)*夯实水泥土桩施工机具成孔是夯实水泥土桩加固地基的第一步，成孔机具的优劣直接影响着该工艺加固地基的质量和施工效率，如何选择或研制成孔机具，是该工艺重要的一环。目前常采用的成孔机有以下几种：（)）排土法成孔机具所谓排上法是指在成孔过程中把土排出孔外的方法，该法没有挤土效应，多用于原土已经固结、没有湿陷性和振陷性的土。其成孔机具有以下几种：#人工洛阳铲洛阳铲的构造见图+,-.，图+,-.(）所示为钢柄洛阳铲，该洛阳铲宜成/0以内的孔。图+,-.1）所示为木把加绳，可以成/0以下的孔。当下部上较硬时，可用加长钢柄匀配)23管钳取土，对于素填土地基，遇到硬杂物时，可用钢钎将杂物冲碎，然后用洛阳铲取出。洛阳铲的尺寸可变，对于软土宜用直径较大者，对于素填土及硬土宜用直径较小者。成孔时将洛阳铲刃口切入土中，然后摇动并用力拧转铲柄，将土剪断，拨出洛阳铲，铲内土柱被带出。利用孔口附近插入土中的退土钎（$+24+500，6#2*74)*+0的钢钎）将铲内土柱刮出。洛阳铲成孔直径一般在+54/280之间，洛阳铲成孔的特点是设备简单，不需要任何能源，无振动、无噪声，可靠近旧建筑物成孔，操作简单，工作面可 第四篇桩基工程施工工艺·.-)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$洛阳铲构造图（尺寸单位：%&）以根据工程的需要扩展，特别适合中小型工程成孔。!长螺旋钻孔机成孔长螺旋钻孔机成孔是夯实水泥土桩的主要机种，该机能连续出土，效率高，成孔质量好，成孔深，颇受欢迎。该机适用于地下水以上的填土、粘性土、粉土，对于砂土其含水量要适中，太干的砂土和饱和砂土由于坍孔难以成孔。（!）挤土法成孔机具所谓挤土法成孔是在成孔过程中把原桩位的土体挤到桩间土中去，使桩间土干密度增加，孔隙比减少，承载力提高的一种方法。此工艺有以下几种成孔机具："锤击成孔法所谓锤击法是指采用打桩锤将桩管打入土中，然后拨出桩管的一种成孔法。采用简易打桩架，配以卷扬机将重锤提升一定高度后，下放吊锤冲击桩管入土，达到设计深度后拨出桩管的一种成孔方法。该方法是较原始的一种成孔方法，其特点是设备简单，锤重一般为’()*+,，由铸铁制成，下端大，使其重心降低，工作时比较稳定。这种方法适用于松散的填土、松散的粘性土和粉土，适用于桩较小和孔不太深的情况。!振动沉管法成孔振动沉管法成孔系指采用振动打桩机将桩管打入土中，然后拨出管的成 ·’("·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!孔法。目前我国振动打桩机已系列化、定型化，可以根据地质情况、成孔直径和孔深选取振动打桩机，振动时土壤中所含的水分能减少桩管表面和土壤之间的摩擦，因此当桩管在含水饱和砂土中，沉管阻力最小，在湿粘土中也较小，而在干砂和干硬的粘土中用振动法沉桩阻力很大。另外对于砂土和粉土在拨管时宜停振，否则桩孔易坍塌，但频繁的启动易损坏电机。（!）干法振法器成孔法利用干法振动成孔器成孔是指采用制碎石桩的干振器成孔的方法。采用该法也宜停振拨管，否则易使桩孔坍塌，也存在易损坏电机的问题。"#夯实机械夯实水泥土桩的夯实机可借用灰土和土桩夯实机，也可以根据实际情况进行研制或改制。目前我国夯实水泥土桩除人工夯实外主要有以下几种夯实机。（$）吊锤式夯实机吊锤式夯实机一般是采用胶轮或铁轮的行走机构，由电动机带劝卷扬机，由卷扬机钢丝绳通过机架拖动夯锤进行工作。该类夯实机构造简单，行走方便，机架低，稳定，特别适用于深孔夯实。石家庄二建公司、化工部矿山规划设计院、河北省第三基础工程公司等单位都先后研制了该类型夯实机，并且通过工程实践，优选了机型。（"）夹板锤式夯实机夹板锤式夯实机，目前有利用装载机或翻斗车改制的，此种机型在场地内行走灵活，辅助时间短，效率高，但该类夯实机要占用一台装载机或翻斗机，因此造价较高；另一种是由河北省建筑科学研究院研制的走管式夯实机（图"%&’），该机效率高，造价低，是很有推广发展前途的一种机型。该机主要由机架、滚管、电动机、齿轮箱、链条、提升轮、锤杆、夯锤、制动夹板组成。该机的特点是突破了一般用圆杆的传统做法，锤杆采用了工字钢，增大了提升轮与锤杆的接触面积，因此增加了提升力。另外将摩擦片预先压制在钢片上，增大了摩擦片的附着力，不致因摩擦片受压时循环应变，造成摩擦片在交变应力作用下快速折断，从而降低了摩擦片的损耗；二是可以改变摩擦片的长度，具有根据工程需要调节锤的提升高度的功能，且更换方便快捷，以上是该机颇具特色的 第四篇桩基工程施工工艺·$’&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地方。图!"#$夹板锤构造示意图%—枕木；!—电机；&—机架；’—制动夹板；(—调节轮；)—提升轮；$—摩擦片；*—导向座；"—锤杆；%+—导向筒；%%—链轮；%!—齿轮箱；%&—滑轮；%’—夯锤（&）,-&+型地质钻改装式夯实机,-&+型钻机原配动力为$.(/0，主卷扬机单绳提升能力为%(/1，可以改成提升夯锤重%+/1以内的夯实机。其方法是在,-&+型钻机支腿顶部用一槽钢做一横梁，其上安一定滑轮，卷扬机上的钢丝绳通过滑轮起吊夯锤。在横梁前额焊上两个可穿!!+22螺栓的叶片，该螺栓在机前连结一根前后活动的支腿，起到支撑和固定夯机的作用。这样一个简易的夯实机就形成了。该机每%+234可以夯实一个长).+2的水泥土桩。&.夯锤夯实机的夯锤自重和形状对于夯实效果至关重要。工程经验证明夯锤一般%5%.(/1为宜。但是对于产生挤土效应的锤重要大于!/1，且下部为尖形，使其夯实时产生水平挤土力，使桩间土挤密，使湿陷性黄土湿陷性消失。平底锤一般不产生挤土效应。锤径孔径的比值称为锤孔比，一般锤孔比宜采用+.$*5+."。锤孔比越大，夯实效果越佳。 ·-&&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、夯实水泥土桩施工工艺简述夯实水泥土桩施工的程序分为：成孔、制备水泥土、夯填成桩三步。成桩示意图如图!"#$所示。图!"#$夯实水泥土桩成桩示意图（%）成孔根据成孔过程中取土与否，成孔可分为排土法成孔和挤土法成孔两种用壮成孔在成孔过程中对桩间土没有扰动，而挤土成孔则对桩间土有一定挤密和振密作用，对于处理地下水位以上，有振密和挤密效应的土宜选用挤土成孔。而含水量超过!&’，呈流塑状，或含水量低于%&’，呈坚硬状态的地基宜选用排土成孔。（!）制备水泥土制备水泥土就是把水泥和土按一定配合比进行拌和。水泥一般采用&!(号普通硅酸盐或矿渣水泥，土料可就地取材，基坑（槽）挖出的粉细砂、粉质上均可用作水泥土的原料，淤泥、耕土、冻土、膨胀土及有机物含量超过(’的土不得使用，土料应过!())*!())筛。施工时，应将水泥土拌和均匀，控制含水量，如土料水分过多或不足时，应晾干或洒水润湿，一般可按经验在现场直接判断，其方法为手握成团，两指轻弹即碎，这时水泥土基本上接近最佳含水量。水泥土拌和可采用人工拌和或机械拌和，人工拌和不得少于三遍机械拌和可用强制式混凝土搅拌机，搅拌时间不低于%)+,。 第四篇桩基工程施工工艺·@?*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!拌和好的水泥土要及时用完，放置时间超过!"，不宜使用。（#）夯填成桩桩孔夯填可用机械夯实，也可用人工夯实。机械夯机夯锤质量宜大于$%%&’，夯锤提升高度宜大于(%%))。人工夯锤一般重!*&’，提升高度不少于(())。桩孔填料前，应清除孔底虚土并夯实，然后根据确定的分层回填厚度和夯击次数逐次填料夯实。三、夯击参数的确定夯实水泥土柱与其他水泥土桩之不同主要是对水泥土进行了夯实，能否正确地确定夯实参数是该工艺的关键技术，为此对不同的锤重、单位夯击能、落距。含水量等参数进行了试验研究，为合理的确定夯击参数提供了依据。$+场地地层条件试验场地地层物理力学指标见表!(,-。表!(,-试验场地地层物理力学指标层埋土值含水量密度干密度孔隙比饱和度塑性液性压缩系数压缩模具深.!!245指数指数"$,!<=次（)）名别（/）（’01)#）（’01)#）3（/）6768（9:;,$）（9:;）杂#%>%+#填——————————土平均值$*+%?$+-$#$+*@A%+@$$*@+%-+#,%+$$?%+##(*+-!粉$%+#>%+-最大值$A+@A$+-#$$+*(#%+@#?*-+#-+(%+$?#%+*?$(+%*土最小值$?+?*$+-%$$+**A%+A(!**+#@+@,%+!$-%+$-@#+!$平均值$A+A-$+@#!$+?-*%+-!@**+%$$+!,%+%?$%+*@*?+!%粉质%%+#>%+-粘最大值$(+$%$+@--$+*?#%+((AA#+@$$+(%+%(A$+#@*@+!@$土最小值$*+%($+*-$$+#A%%+@*@??+?$%+?,%+$@!%+!*$$+?*$平均值$?+(($+@?#$+*$@%+@-$*$+@-+(,%+!A(%+?%!*+##粉&$+?>最大值$@+??$+@A#$+*A!%+-#(*A+?(+#,%+%!-%+A%(@+?A土最小值$!+-($+@!*$+?A(%+@!(?@+--+#,%+#(A%+!##!+(*!+试验方法用洛阳铲人工成孔，孔深$+A)、孔径%+#*)，填料为素土或水泥土，夯实采用人工夯实或机械夯实，成桩工艺见图!(,-，共成桩$@根，分别做不同锤 ·*-3·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!重、不同夯击能量、不同桩径、不同配比、不同落距、不同含水量及人工夯实与机械夯实的对比试验，成桩后三个月开始挖桩，分别在桩中、桩边、桩外取样，在!"#$、%"!$、%"&$三个深度处取样，主要试验项目为密度、含水量试验。&"试验结果（%）锤重的影响分别在%"%’(和%"#’(锤夯实桩体。锤径均为)*&$$，落距!"+$，每填&!"!%,$夯击-次，试验结果如表)+.+。表)+.+锤重含水量密度干密度桩号压实系数（’(）（/）（012$&）（012$&）)号%"%%3"-%"++)%"*%%!"+&#%-号%"#%3",)"!--%"*#!!"+#3天然土%#"+&%"*+#%"#*+—由此可见，)号桩比天然上干密度提高%!"#/，%-号桩提高%&"!/，在相同条件下重锤夯实效果较好。（)）单位体积夯击能的影响&选用%"#’(锤，落距!"+$，每填!"!%,$分别夯)次、-次、3次，试验结果如表)+.%!。表)+.%!每层夯次夯击能含水量密度干密度桩号压实系数（次）（’(·$4$&）（/）（012$&）（012$&）&号)%#!%#"-#)"!!#%"*&*!"+-+%-号-&!!%3",!)"!--%"*#!!"+#3-号3-#!%#"!&)"!3&%"*+&!"+,!随夯击次数增加，压实系数提高，即随单位体积夯击能增加，夯实效果提高。（&）人工夯实与机械夯实的对比如表)+.%%所示，人工夯锤重!"&’(，锤径)&!$$，落距*!2$，#号桩每填 第四篇桩基工程施工工艺·)3)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&&!"!#$%（’!(%厚）夯)次，*号桩每填!"!’$%（&!(%厚）夯)次，与&号桩进行&对比（机械夯实，锤重#"+,-，落距!"$%，每填!"!#.%夯’次）。表’$/##锤重每次填料每层夯次含水量密度干密度桩号夯实方法压实系数（,-）（%&）（次）（0）（12(%&）（12(%&）&号机夯#"+!"!#.’#+"3+’"!!+#")&)!"$3$+号人夯!"&!"!#$)#)"&3#".$.#"*#.!"..3*号人夯!"&!"!’$)#)")$#").+#"+#+!".’.天然土#*"3&#")&.#"3$&&号桩比+号桩干密度提高)"30，比*号桩提高#3石0，比天然土提高#*"&0，而+号、*号桩分别比天然上提高."30、#"+0，机械夯实比人工夯实效果明显提高。（3）成孔直径的影响&用#"+,-锤，锤径!"’)&%，落距!"$%，每填!"!#.%夯3次，孔径分别为!"&%、!"&+%、!"3!%，试验结果如表’$/#’。表’$/#’孔径含水量密度干密度桩号锤径2孔径压实系数（%）（0）（12(%&）（12(%&）)号!"&!!"$##)"*3’"!+*#")3.!"$++#3号!"&+!").#*".!’"!!3#")+!!"$+*.号!"3!"*.&#)"’3’"!#)#")’#!"$3#)号桩和#3号桩夯实效果很接近，.号桩夯实效果较差，说明成孔直径越大（锤径4孔径越小），夯实效果降低。不过，虽然本次试验成孔直径较大，桩体本身夯实效果仍较均匀，即桩截面上，桩中心与桩边夯实效果很接近，见图’$/$。（+）落距的影响试验夯锤重#"+,-，落距分别为!"*%、!"$%、#"!3%，试验结果见表’$/#&： ·+0/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#"桩中与桩边夯实效果比较表!"#$%落距含水量密度干密度桩号压实系数（&）（’）（()*&%）（()*&%）$+号,-.$+-,/!-,%+$-+0,,-"1$$0号,-"$.-/,!-,00$-+1,,-"1.$.号$-,0$+-!%!-,".$-+/",-"++随着落距增大，干密度增加不大，当落距超过,-.&，再增加落距，对夯实效果影响不大。然而根据本夯实机的性能，落距大小并不影响其夯击速度，所以还是选用大落距为宜。（.）柱体含水量的影响本次试验所用土的试验室配制最佳含水量为$1-%’，分别用高于和低于此含水量的土机械夯实成桩，结果如表!"#$0。表!"#$0含水量密度干密度桩号压实系数（’）（()*&%）（()*&%）$%号$0-."!-,/"$-/!$,-""1$0号$.-/,!-,00$-+1,,-"1.$%号桩夯实效果明显好于$0号桩，压实系数接近$，说明现场机械夯实土含水量略低于试验室配制最佳含水量的夯实效果更佳。（+）夯实水泥土桩对周围土体的影响 第四篇桩基工程施工工艺·$%,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用水泥土夯实成桩，水泥!土（体积比）"#!$，水泥用%&’号水泥，##号桩/为机械夯实，锤重#(’)*，落距+(,-，每填一层土（+(+#.-）夯%次，#.号桩为/人工夯实，锤重+(/)*，落距+($-，每填一层土（+(+#,-）夯$次，在##号柱和#.号桩桩周取土，位置见图&,0#+，试验结果如图&,0##。图&,0#+桩外取样位置图（尺寸单位：--）图&,0##水泥土桩桩周土与天然上对比可见无论是人工夯实还是机械夯实水泥土桩，当天然地基土较坚硬的条件下对桩周土都没有影响，没有挤密作用，试验结果还表明桩周土含水量也未产生变化。由以上讨论可以得到以下认识：（#）机械夯实比人工夯实效果明显提高。（&）本次试验中，在天然地基土较坚硬的条件下无论是人工夯实还是机械夯实素土或水泥土对桩周土均没有影响。（/）随着夯锤质量增加，填料速度减慢，夯锤落距增加，夯实效果提高。 ·?(#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!锤径（!）随着锤径与孔径比例增大，夯实效果提高，试验中"#$%&’时，桩孔径体夯实效果仍较均匀。（(）现场机械夯实最佳含水量略低于试验室最佳含水量。第六节夯实水泥土桩复合地基的适用范围及其特点)$夯实水泥土桩与搅拌水泥土桩（浆喷、粉喷桩）的主要区别在于：搅拌水泥土桩桩体强度与现场的含水量、土的类型密切相关，搅拌后桩体密度增加很少，桩体强度主要取决于水泥的胶结作用。夯实水泥土桩水泥和土在孔外拌和、均匀性好，场地土岩性变化对桩体强度影响不大，桩体强度以水泥的胶结作用为主，桩体密度的增加也是构成桩体强度的重要分量。*$夯实水泥土桩适应的土性范围很广，限于目前成孔工艺要求，多用于地+(下水埋藏较深的地基土，当有地下水时，适于渗透系数小于)#,-./的粘性土以及桩端以上(#0)##,-有水的地质条件。当天然地基承载力标准值123-245时，可考虑挤土成孔以利于桩间土承载力的提高和发挥。’$夯实水泥土的最大干密度接近于土料的最大干密度，夯实最佳含水量为6789:（)0*）;，此时夯实水泥土有最大强度。!$夯实水泥土强度随混合料成型干密度的不同而异，当压实系数（!<.!<-5=）为#$>时，其强度仅为最大干密度对应强度的一半。现场施工时，应根据土料性质、配比控制夯实干密度，压实系数应大于等于#$>’。($夯实水泥土强度随龄期增长而提高。%$水泥土桩具有良好的抗冻性，成桩后冻结对桩体不产生较大的强度降低。?$桩体三轴应力一应变曲线与围压关系不大。&$夯实水泥土桩复合地基中的褥垫层是复合地基的一部分，它具有保证 第四篇桩基工程施工工艺·.*#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!桩土共同承担荷载，减少基础底面应力集中，调整桩、土垂直和水平荷载分担的作用。!"复合地基需确定桩长、桩径、桩距、褥垫厚度及材料和柱体标号。褥垫厚度一般取#$%&$’(，垫层材料多用粗砂、中砂等。桩体标号按&倍桩顶应力平均值设计。#$"对于没有振密和挤密效应的地基宜采用排土法成孔，当选用排上法成孔时，一般用长螺旋钻和洛阳铲成孔，孔深大时宜采用长螺旋钻成孔。##"对于有挤密和振密效应的地基，当需要提高桩间土承载力时，可用挤土法成孔。一般选用锤击式打桩机或振动打桩机，也可采用钻孔重型尖锤强夯法。#)"可采用人工或机械夯实。孔浅时宜采用夹板锤式夯实机，孔深时宜采用吊锤式夯实机。机械夯实优于人工夯实，机械夯实机的夯锤重宜为#"$%#"*+,，提升高度宜取$"-%##"$(，随着穷锤重力增加，桩体的密度随之增加。工程实践证明尖锤有明显的挤土效应。 ·-’,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十章桩基工程挤扩支盘灌注桩施工工艺第一节工艺要点挤扩支盘灌注桩法挤扩支盘桩是在原有等截面钻孔灌注桩的基础上发展而来的。其专用液压挤扩设备与现有桩工机械配套使用，产生如图!"#$所示的桩体、承力盘和分支。根据地质情况，在适宜土层中挤扩成承力盘及分支。承力盘直径较大，如桩身直径为%""&&，其承力盘直径可达$’""($%""&&，如表!"#$所示。图!"#$挤扩支盘桩表!"#$桩与承力盘直径关系桩径（&&）)""%""*""$"""盘径（&&）+%"$%"",""",’"" 第四篇桩基工程施工工艺·.-!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!挤扩支盘桩的适用情况如图!"#$所示。图!"#$挤扩支盘桩的适用情况（%）基坑支护（；&）承载桩（；’）抗拔及承受较大水平力（；(）复合地基；（)）人工难于形成扩大头的扩底桩（；*）挤压砂浆或干硬混凝土用于桩尖地基加固（一）挤扩支盘灌注桩的作用机理从+,,!年起，为了研究挤扩支盘灌注桩的作用机理，先后做过模型试验、成型挤密试验、水下成型试验、干成孔试验及抗拔试验。 ·.+*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"室内模型试验!##$%!##&年，在北方交通大学地基基础研究室主任唐业清教授指导下，完成了《挤扩多分支承力盘混凝土灌注桩受力机理及承载性状的试验研究》，对$&根模型桩和’根工程足尺桩进行试验分析，得出如下结论：（!）单桩承力盘位置改变对承载力的影响试验结果证明，底盘承载力比直桩提高$’"()，中间承载力比直桩提高$’"()，中间承力盘比直桩提高’*"*)。（’）十字分支和底盘间距的影响试验结果证明，十字分支承载力低于底盘承载力，但两者并存时，对桩侧摩阻力有一定损失。分支与盘间距越小，承载力越降低（仍大于直桩承载力），说明分支与盘间距应大于临界间距。（$）两承力盘间距改变对承载力的影响试验证明，承力盘间的最佳间距约为桩径的*倍。（*）承力盘数的影响承力盘数要选择适当，过多时反而使承载力下降，盘数多少与桩长有关，一般情况，选择’%$个较为合适。’"挤扩支盘桩支盘成型对土体压密的试验!##*年在水利院主持下，对支盘成型土体压密效应进行了试验研究，结果表明：（!）挤密成型对桩周土的压密效果是明显的，土体干密度提高!+)%’,)，水平方向支盘挤密的影响距离为!-左右，垂直方向为,"+-。（’）对支盘下方土体压密的影响大于支盘上方，这有利于改善桩的承载性能。$"水下成孔挤扩支盘桩试验分析!##+%!##.年在天津大学顾晓鲁教授指导下，通过对’根工程桩进行现场试验，每根桩设+个承力盘和一个十字分支，当桩项作用荷载达+&,,/0时，支盘分担荷载为$,’*/0，占总承载力+*)，而且上边的支盘先受力。首先达到极限荷载，下面的支承后达到极限荷载，盘的合理间距为*1左右为好。试验也证明挤扩支盘桩在水下可以有良好的成孔作用。 第四篇桩基工程施工工艺·4++·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"干作业支盘桩原体试验研究#$$%年#&月在河南禹州电厂，通过’根桩进行了垂直静力载荷试验和高应变动测试验，对#%根桩进行了低应变测试。试验分为两组，第一组为二盘((((二支，桩号为#)*，第二组为一盘+支，桩号为!)’，桩径,-’&&..，盘径/-#!&&..、桩长0-#+.，桩端持力层为粘土混有疆石。试验的结论是：第一组的沉降量和承载力都优于第二组，说明第一组桩上部有盘充分发挥了上部地基承载力的作用十分重要。当加载为!&&&12时，桩沉降值为!)(’..能满足设计要求。#桩的试验也证明，盘与支相比，其等效内摩阻力为3"+倍，是直桩的’倍，表明盘的重要作用。通过对锚桩抗拔的观测，具有较好抗拔性，如能将上部的支改为盘，抗拔力会更显著。+"挤扩桩的抗拔试验#$$$年，北京勘察院通过北京五棵松料场的群桩进行了载荷试验，桩径为%&&..，桩长##.，在距桩顶$)$"+.处，挤扩一个承力盘（位于粉质粘土层），盘径#$&&..，试验表明，挤扩支盘桩具有良好抗拔能力，而且上拔量较小。（二）挤扩支盘桩的主要特征挤扩支盘桩由桩柱（桩身）、底盘、中盘、顶盘及数个分支所组成。根据土质情况，在硬土层中设置分支或承力盘。分支和承力盘是在普通圆形钻孔中用专用设备通过液压挤扩而形成的。在支、盘挤成空腔同时也把周围的上挤密。经过挤密的周围上体与腔内灌注的钢筋混凝土桩身、支盘紧密的结合为一体，发挥了桩上共同承力的作用，提高了极的侧摩阻力和支承阻力，从而使桩承载力大幅度增加。经测算承力盘的面积约为主桩载面的!)4倍，如把各盘和各分支的面积加起来，其总和约为主桩截面的#&)3&倍。挤扩支盘桩具有以下特点：#"可以利用沿桩身不同部位的硬土层来设置承力盘及分支，将摩擦桩改 ·’%&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""为变截面的多支点摩擦端承桩，从而改变了桩的受力机理。这样的桩基础会使建筑物稳定，抗震性好，沉降变形更小。!"有显著的经济效益。其单方混凝土承载力为相应普通灌注桩的!倍以上。亦即在同样承载力要求下，挤扩支盘桩可比普通直孔桩节约材料一半以上。#"对不同土质的适应性强。在内陆冲积和洪积平原及沿海、河口部位的海陆交替层及三角洲平原下的硬塑粘性土、密实粉土、粉细砂层或中粗砂层等均适合作支盘桩的持力层。而且不受地下水位高低的限制。$"成桩工艺适用范围广。可用于泥浆护壁成孔工艺、干作业成孔工艺、水泥注浆护壁成孔工艺和重锤挤扩成孔工艺等。%"由于单桩承载力较大，在负荷相同的情况下，可比普通直孔桩缩短桩长，减少桩径或减少桩数，作为高层建筑及重要构筑物的基础，可供设计灵活使用，既可作桩下单桩方案以减少承台施工量，又可沿箱基墙下或筏基柱下布桩以减少底板厚度及配筋量。这不仅能节省投资，而且施工方便、工期短、造价低、质量优。&"对环境保护有利。与打入式预制桩相比，施工噪声低、无振动；与普通泥浆护壁直孔桩完成等值承载力相比，泥浆排放量显著减少。’"支盘桩与普通灌注桩相比，具有明显的优点，如图#()#所示。第二节挤扩支盘桩工艺设计*"承力盘宜设置在硬塑状粘性土或密实的砂土中，其厚度应大于扩大头直径+的!倍以上（或$,），且在盘下!（,桩径）范围内不得有软弱下卧层。持力层还应满足：-&#"%.&，/0.’，12.*#(234，56("’。!"盘与盘或支与盘最小间距：粉土!*"%+，砂土!!+分支最小间距：粉土!*"(+，砂土!*"%+ 第四篇桩基工程施工工艺·,+,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!挤扩支盘桩与普通灌注桩的比较（$）普通灌注桩：桩底存在座土，桩身缩径，桩侧出现收缩裂缝，为提高单桩承载力，常形成长摩擦桩（；%）挤扩支盘桩：底盘下虚土被压密，密实的地里土提供较大的支承力并可减少桩的沉降量；（&）承力盘上部被挤密，土的抗力增加桩的抗拔力，有利于桩基承受水平力和地震力（；’）支盘对桩周土挤密产生的进周土对桩的回弹约束，增大桩土摩阻力，克服混凝土与桩周上体间的缝隙!(桩端进入硬持力层深度：粘性土地基、砂土地基)*(+’碎石土)"(,+（’’桩径） ·?$@·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"最小桩中心距，以最大挤扩盘问净距不小于#"$%&’来决定。$"承载力的确定：（&）直接法。通过现场静载荷试验和大应变法确定单桩承载力标准值。（(）估算法。建议采用以下二项经验公式，设计时估算承载力，并通过现场试验最后验证。!标准贯入法公式$&)!(*+*+*!")#·!&’%·(%*!,·-./**!+·,·-.%)&*)&(*+式中,———单桩竖向承载力标准值（-.）；-，———土性系数按表+#0(采用；"(/"+123———桩身第3层土的侧阻力标准值（-45），按桩基规范选用；6(/，6+———分项系数按表+#0+采用；./———第/层上标贯平均值；73———折减后桩周第3层土厚度（8），计算方法按表+#0!采用；9———主桩径周长（8）；(:;———底盘投影面积（8）；按承力盘直径0&#<8计算；(:;=/———扣除桩身截面积的支盘投影面积（8）；>———桩有效深度范围内土的层数；8———除底盘外的承力盘与十字分支个数。表+#0(支盘周围土性系数土类"(/"+粘土、粉土(&%($(&砂土$$$$碎石、砾石$$?$其他 第四篇桩基工程施工工艺·>,9·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#!分项系数$%&、$!系数中间盘、上盘分项系数$%&底盘分项系数$!’()*’(+%(,*!(,表!"#)-.计算方法粘土、粉土砂土碎石、砾石其他/.#’(%0/.#’(,0*’(+0/.*’(+0/.#’(’0*’(%0表中：/.———上层厚度；0———承力盘高度。!阻力法对于软土地区单桩竖向极限承载力标准值可按阻力法估算：$’!"#1!!%!&#%2!"(!)#(%1’%1’式中3———单桩竖向极限承载力标准值（56）；45".———第.层土侧阻力修正系数；———第&个支盘端阻力修正系数；#.375.———第.层上极限侧阻力标准值（56），暂按普通灌注桩的"(8*"(9计算；3:5.———第&个支盘极限端阻力标准值（56），暂按混凝土预制桩标准计算；;，<———意义同前。345单桩竖向承载力=1$7:$7:———综合阻抗力分项系数，取’(8%。8(抗技力的估算：一般应按现场抗拔试验确定，也可参照有关经验公式确定。>(沉降计算，应通过现场试验确定，也可按假想承台为一实体基础按有关规范建议方法估算。 ·0/"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三节施工与质量检验挤扩支盘桩的施工工艺流程如图!"#$和图!"#%。图!"#$挤扩支盘桩施工工艺流程图示（&）钻进成孔（；’）挤扩成型（；(）下钢筋笼（；)）二次清孔（；*）水下混凝土灌注施工单位应提供经确认的施工过程中的桩身质量有关材料，包括原材料的力学性能检验报告，试件留置数量及制作养护方法，混凝土抗压强度试验报告、钢筋笼制作质量报告。工程桩应进行桩身质量检验，可采用低应变动测法检测，抽检桩数为总桩数的+",-.",且不少于+"根，此外，工程桩应进行竖向承载力检验，竖向承载力检验的方法应采用桩基静载荷试验，检验桩数不得少于同条件下总桩数的+,，且不得少于!根。 第四篇桩基工程施工工艺·’&%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$挤扩支盘桩施工工艺流程框图 ·#,(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十一章桩基工程振冲碎石桩施工工艺利用振冲器在软土地基中成孔，再向孔内分批填入碎石而形成一根根桩体。这些桩体与原来的软土组成一个整体，共同承受外部荷载，这就是所谓的振冲碎石桩复合地基。碎石桩不同于一般刚性较大的钢筋混凝土桩和钢桩。它具有以下特点：!"桩径较粗，一般在#$%!$$&’。("沿轴向可以是变直径的，由于振冲器的输出功率是预定值，因此随地基土层强度不同所形成的桩径也随之不同。)"碎石桩的刚度比地基土大，但又比钢材和混凝土小，它在受力过程中可以适应较大的变形，与刚度较大的钢筋混凝土桩和钢桩相比，它是一种柔性桩。*"碎石桩的受力过程必须与其周围土体共同作用，就其本质而言，它仍是地基的一部分。+"碎石桩是嵌固在土体中的散粒体桩，当碎石桩顶部承受荷载后，桩体就会产生侧向膨胀，而周围土体会阻止其侧向膨胀，从而使得碎石桩的承载力受到其周围土体强度的制约。,"碎石桩的透水性较好，桩体一般有良好的排水作用，可加速软土地基的固结。碎石桩上述特点决定了振冲碎石桩复合地基具有以下工程特性：!"承载能力显著提高。由于复合地基是由两种不同刚度的碎石和土体所组成，当基础上部荷载传递到复合地基上时，将发生压力重分布，从而导致部分压力向刚度较大的碎石桩体上集中，这种压力集中现象必将显著地提高地基的承载能力，减少其沉降量。同时，由于碎石桩能很好地在受力变形过程中与周围土体相协调，使得不会出现钢筋混凝土桩和钢桩的所谓负摩擦一类问题，从而减少了碎石桩承载能力的损失。 第四篇桩基工程施工工艺·&%#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"沉降量明显减小。由于复合地基中有刚度比周围土体大得多的碎石桩体存在，碎石对土体的置换作用，使得复合地基的变形模量比天然地基的变形模量大大提高；同时，复合地基作为一个复合土层，相当于在软基上形成了一个硬壳层，这个硬壳层像垫层一样能起到压力扩散和均布作用。值得一提的是，由于振冲碎石桩的桩径随着地基土强度的不同而不同，因此振冲制桩将原来不均匀的地基，通过制成的不同桩径，使强度不均匀的天然地基变成了强度比较均匀的复合地基，从而可减小地基的不均匀沉降。#"抗剪性能和排水效果提高。由于碎石桩本身的抗剪强度大于软土的抗剪强度，同时，软土与碎石桩合成的勾合体，其抗剪强度也有相当大的增加，从而使得复合地基的抗剪性能得以显著改善，这有利于提高地基的稳定。另一方面，由于碎石体的透水性较好，因此振冲碎石桩复合地基的排水性能也得以改善，这为加速软土地基因结，减小地基的工后沉降提供了重要条件。以上所述表明，振冲碎石桩是一种多快好省加固软土地基的方法。与预制混凝土往相比，碎石桩不需钢筋、水泥和木材，施工简单，造价低廉；与砂井和其他排水固结法相比，碎石桩不需预压，加固周期短。该方法历经近半个世纪发展，积累了丰富的工程实践经验，设计、施工和质量控制技术日臻成熟，值得大力推广和应用。第一节碎石桩工艺设计由于地质条件以及碎石桩复合地基问题本身的复杂性，目前对碎石桩复合地基的认识仍在深入探讨和研究之中，可以说碎石桩复合地基的设计计算仍是半经验的，设计方案的优劣在很大程度上决定于设计者的实践经验以及现场试验提供的诸参数质量的高低。一、设计方案及其正确性评价$"设计基本依据和资料设计的基本依据和资料包括被加固区域的工程和水文地质勘探成果、被 ·(.-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!加固区域上体的土工试验成果、碎石填料的分布、物理力学性质（粒径、级配及强度和变形指标）以及能具备的施工条件和有关参数等。!"加固目的和标准碎石桩加固地基的目的不同，其控制标准也不相同。当碎石桩用来提高地基的承载能力和减小地基沉降量时，则应采用承载能力作为加固控制标准；当碎石桩用来对地基进行抗震加固时，则应采用抗液化标准，使得加固后的地基在设计地震烈度下不发生“液化”破坏；当采用碎石桩对地基（斜坡）进行抗滑加固时，则应采用稳定安全系数作为控制标准。#"施工机具能力施工机具的能力主要指振冲器的功率、起吊能力和射水压力等，这些参数将影响地基的加固深度和加固效果。目前，国内有!!"$%&、#’%&、$’%&、($%&和)’’%&的振冲器可供设计者选择。需要说明的是，目前国外振冲碎石桩加固地基的最大深度为!$"’*，国内振冲碎石桩加固地基的最大深度为)+"’*。因此，设计者在选择振冲碎石桩加固地基方案时应考虑振冲碎石桩的最大桩长不宜超过!$"’*，否则应做专门的试验研究。二、设计基本参数确定的合理性评价)"加固范围加固范围系指加固深度和加固面积，它的大小主要由地基承载力要求、可能液化和失稳的范围、施工机具能力以及验算结果等因素决定。可能液化和失稳的范围均应进行加固，但这样需加固的范围可能很大，并且有相当大的部分处在基础的外面，而此部分由于没有基础荷载作用，碎石桩的强度不能充分发挥，其加固的经济效益将很难体现。因此，设计工程师们往往凭工程实践经验并结合工程具体条件来确定加固范围。一般来说，对于单独基础，一般加固范围限于基础底部；对于条形基础，加固范围大多也限于基础底部，必要时可适当扩大加固范围；对筏板基础，加固范围一般需向基础底部外延!,#排碎石桩。至于加固深度则可由沉降分析确定，一般来说，当软弱层厚度小于)’* 第四篇桩基工程施工工艺·+/)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!时，可将碎石桩体穿透被加固的软弱层，使复合地基与下卧持力层相接触，此时加固效果好，施工也简单。当软弱层厚度大于!"#时，不宜将碎石桩体穿透被加固的软弱层，否则施工难度较大，造价也较高，而是做短而密的碎石桩（俗称“浮桩”）。此时，碎石桩复合地基实际上主要起着垫层的作用。垫层能将上覆荷载的应力向周围横向扩散，使应力趋于均匀，从而达到提高地基整体的承载能力、减小沉降量的目的。$%桩的平面布置振冲碎石桩的平面布置需结合工程的实际情况而定。常用的布桩形式为：梅花形布置，包括等距的（正三角形）和不等距的两种；四方形布置，包括等距的（正方形）与不等矩（长方形）的两种。大量工程实践经验表明，梅花形布置能获得最佳的叠加效果，因此对于大面积加固，应优先采用梅花形布桩形式。至于桩间距，它一般与振冲器功率有关。工程实践经验表明：用&"’(振冲器，振冲孔间距大多采用!%)*$%)#；用+)’(振冲器，振冲间距可加大到$%)*&%)#；用!""’(振冲器，振冲孔间距可加大到&%)*,%)#。上述数据仅供设计者参考。需要强调的是，振冲孔间距与地基的地质条件密切相关，因此，对于重要的工程，振冲孔间距必须经现场试验验证，符合设计要求后方可确定。&%桩间土的强度被加固地基的土性不同，经振冲碎石桩加固后，桩间土的强度提高的程度大不相同。对砂性地基来说，振冲碎石桩加固后，砂性土的密度将大幅地提高，必须选取振冲后砂土的各项物理力学性质指标作为设计参数。对于粘性土来说，振冲后桩间土的各项物理力学性质指标的变化比较复杂。一般而言，在振冲碎石桩施工后比较短的时间内，粘土的强度将有某种程度的降低，多个工程实测结果表明，其降低幅度约为!"-*$"-，但$"*&".后，一般可恢复到天然强度。当振冲间歇足够长时间后，其强度还会有一定的增长。这一现象与软粘土的物理力学性质和地基的排水固结有关，但对这一机理的认识仍有待于进一步的探讨和研究。因此建议在目前阶段，振冲碎石 ·-,,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!桩加固粘性土地基的设计计算时，桩间土的各项物理力学性质指标以采用天然强度为宜。三、设计中需注意的问题在进行振冲碎石桩复合地基设计时，除了需注意上述原则外，还应视工程具体情况采取更为灵活的方法，以提高加固效果，降低工程造价。!"调整桩距、桩径和桩长根据上部构筑物的荷重分布，可对桩距、桩径和桩长进行适当调整。例如公路的桥涵和路堤的连接段，就可采用上述方法来解决桥头跳车问题。至于如何调整应通过计算分析确定。#"碎石桩和其他排水措施联合使用在软土地基中，大面积加固时，针对具体工程，在重要建筑物基础下做碎石桩而在次要建筑物基础下采取其他排水措施，但这要求必须具有足够长的施工期和具有足够的预压荷载。$"与灌注桩或混凝土桩联合作用有时为了提高地基的承载力，可以在碎石桩之间打设钢筋混凝土桩或浇注混凝土桩。有时碎石桩还可与真空预压和强夯等加固方法联合作用。%"分期加固在超软弱地基中，为了降低施工难度，也可采用分期加固。例如第一次加固桩间距为&"’(，第二次加固桩补在已施工桩距之间空处，最后形成#"&(间距。&"深层挤淤当被加固的软弱层埋藏较深时，可用振冲法将此软弱层土部分置换掉以提高该层的承载能力。需要指出的是，在软土中形成碎石桩是有条件的，太软弱的土不足以约束填料而形成桩体，使用振冲碎石桩加固该类地基需慎重。国外文献提出软土的不排水抗剪强度不得小于#’)*+，目前国内已在抗剪强度小于!&)*+的软土（包括极松软的粉煤灰地基）中成功制成碎石桩。 第四篇桩基工程施工工艺·+,+·####################################################四、碎石桩复合地基的设计计算!"砂性土碎石桩复合地基桩间距计算振冲加固砂性土地基时，其加固效果可以从两个指标反映出来：一个是振冲后地面高程的变化；另一个是振冲过程中往振冲孔内填料数量的多少。很显然，振冲后地面降低越多，填料量越大，则说明加固效果越好，反之，加固效果就差些。根据这两个指标，推算出振冲碎石桩间距计算式如下：（!）碎石桩挤入使砂土孔隙体积减小。假定由于碎石桩挤入，地基土孔隙体积的减少量等于碎石桩体积，如图#!$!所示，被加固土层单位面积内孔隙体积的应变为：图#!$!碎石桩布置形式%）按正三角形布置；&）按正方形布置(#!!"’（(碎石桩按正三角形布置）(!#"(#!!"’（(碎石桩按正方形布置）)"式中：!、!———分别为碎石桩按正三角形和正方形布置时，由于碎石桩挤入，""加固土层单位面积内孔隙体积的应变量；*———碎石桩的直径。（(）振动砂性土液化压密使地基土孔隙体积减少。在加固区域内每单位面积由于砂层沉降孔隙体积的应变为"#!#’$ ·04/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################式中：!!———振冲后砂层变化量，沉降为“"”，隆起为“#”；$———加固层厚度；"!———振冲后，加固区内每单位面积由于砂面沉降孔隙体积的应变量。（%）加固区域内，每单位面积地基总的孔隙体积应变为"’#"!!&(""’式中：)、)———分别为被振密砂土的天然孔隙比和振后孔隙比；’"*———振冲后，加固区内每单位面积总的孔隙体积应变量。假定：振冲加固后地基总的孔隙体积的应变等于碎石桩挤入和振动砂土液化压密体积应变之和，则有"!&"!""!或"*&"!""!。由此得出碎石桩的间距计算式如下：(#"&’+,-.$（按正三角形布置）"’#""%#"(""’&(#!&’+//0$（按正方形布置）"’#""%#"(""’&除此以外，将填料做碎石（砾石）桩加密的砂性土地基也可做为复合地基来考虑。那么，复合地基的计算理论完全适用。.+粘性土碎石桩复合地基的设计计算（(）稳定分析计算稳定分析通常采用圆弧分析法计算，其原理如图%(#.所示。在圆弧分析法中，假设滑动面呈圆弧形。在圆弧形滑动面上，总剪切力记为1，总抗剪力记为2，则沿该圆弧滑动面发生滑动破坏的安全系数3为%’&(取不同的圆弧滑动面，可得到不同的安全系数值，通过试算可以找到最危险的圆弧滑动面，并以此确定最小安全系数值。在圆弧分析法计算中，假设的圆弧滑动面往往经过加固区和未加固区。土的强度应分区计算，如图%(#.所示。加固区和未加固区采用不同的强度 第四篇桩基工程施工工艺·543·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$圆弧分析法示意图指标。加固区土体强度指标应采用复合土体综合强度指标。复合上体综合强度指标采用面积比法计算。复合土体粘聚力%、和内摩&’擦角表达式可用下二式表示：!&’!"#(!（""#$）)$!#%&’!"#(%&’!（""#$）)%&’!#$式中：%、%———分别为桩间土和桩体的粘聚力；&’*———碎石桩转换率；、———分别为桩间土和桩体的内摩擦角。!&!’（$）复合地基承载力计算("#，)($(#，))（"#$）("，)式中：+———复合地基的承载力标准值；&’，,+’，,———桩体承载力标准值；+&，,———振后桩间土承载力标准值；*———桩土面积转换率。其中$$$(*-*+式中：.———桩身直径；./———等效影响圆的直径。等边三角形布桩*+("0122 ·00/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""正方形布桩!"!"#"$#矩形布桩!"!"#"$!#"#%&、&"、&%分别为桩间距、纵间距和横间距。对小型工程的粘性土地基如无现场载荷试验资料，复合地基的承载力标准值可按下式估算：$#%，&!［"’’（(("）］$#，&式中：)———桩土应力比，当无实测资料时砂性土建议取%*$，粘性土建议取%*+，原上强度高取小值，原土强度低取大值。（$）复合地基沉降计算!振冲碎石桩复合地基沉降计算的基本理论目前采用的各种计算方法中，通常是将复合地基沉降量分为两部分，如图$"($所示。图中,为复合地基加固区厚度；-为荷载作用下地基压缩层厚度。复合地基加固区的压缩量记为&；地基压缩层厚度内，加固区下卧层厚度"为.(,，其中压缩量记为&。于是，在荷载作用下复合地基的总沉降量&可表%示为二部分之和，即#!#"’#%图$"($复合地基沉降计算至今提出的复合地基沉降计算方法中，对下卧层压缩量&大都采用分层% 第四篇桩基工程施工工艺·11"·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""总和法计算，而对加固区范围内土层的压缩量!，则针对各类复合地基的特点"采用一种或几种计算方法计算。下面首先介绍计算加固区范围内土层压缩量!"的几种主要计算方法，然后介绍下卧层压缩量!#的计算方法。在介绍!#的计算过程中，着重介绍加固区下卧土层上作用荷载或下卧土层中附加应力的计算方法。$%加固区土层压缩量!"的计算方法主要有下述二种。（$）复合模量法（&法）：将复合地基加固区中桩体和桩间土两部分视为’一复合土体，采用复合压缩模量&来评价复合上体的压缩性。采用分层总和’!法计算加固区土层压缩量。将加固区土层分为(层，每层复合主体的复合压缩模量为&，加固区土层压缩量!表达式为：’!)""!#$!"*!%’$"&!$式中：!+———第)层复合土上附加应力增量；),———第)层复合土的厚度。复合压缩模量&通常采用面积加权平均法计算，即’!%&!*(%#!-（".(）%!!式中：&———桩体压缩模量；+!&!!———桩间土压缩模量；/———复合地基置换率。（0）应力修正法（&法）：在碎石桩复合地基中，碎石桩的存在使作用在桩!间土上的荷载比作用在复合地基上的平均荷载要小。在采用应力修正法计算压缩量时，根据桩间土分担的荷载，按照桩间土的压缩模量，忽略碎石桩的存在，采用分层总和法计算加固区土层的压缩量。碎石桩复合地基中桩间土分担的荷载为：##!**"!#"-(（"."）式中：+———复合地基平均荷载；"!———应力减小系数或称应力修正系数；(、/———分别为复合地基桩土应力比和复合地基置换率。 ·66-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""复合地基加固区土层压缩量采用分层总和法计算，其表达式为：""!$#!’!#!!"!%&#""!!%&#""!!#!#"!!##"!!#式中：!#———未加固地基（天然地基）在荷载#作用下第$层土上的附加应力$增量；%&$———复合地基中第$层桩间土中的附加应力增量；&$&———未加固地基（天然地基）在荷载#作用下相应厚度内的压缩量；!"&———应力修正系数，"&"!’(（)*!）。+,下卧层压缩量&-的计算常采用分层总和法计算，即"""(!#*(-##（#’-#*’!#!$#!-"!!’(&#"!（!’()）&#"!%#"!!##"!!##"!!##/$’#（/$*!）式中：.———根据第$分层的自重应力平均值之和，从土的压缩曲!$-线上得到相应的孔隙比；#/$、#（/$"!）———分别为第$层分土层底面处和顶面处的自重应力；#/$’#（/$*!）.-$———根据第$分层的自重应力平均值与附加应力平均值-#0$’#（0$*!）之和，从土的压缩曲线上得到相应的孔隙比；-#0$，#（0$*!）———分别为第$分层土层底面处和顶面处的附加应力；1———第$分层上的厚度；$$———第$分层上的压缩系数；2&$———第$分层土的压缩模量。在计算下卧层土层压缩量&时，作用在下卧层上的荷载是比较难以精确-计算的。目前在工程应用上，常采用下述几种方法计算。（3）应力扩散法：将复合地基视为双层地基，由加固区土层和下卧层土层组成。复合地基上作用荷载#，通过加固区土层，应力扩散角为，作用在下卧%层上的荷载#计算式如下（图4!*5）：+ 第四篇桩基工程施工工艺·22!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$应力扩散法#$!!"%（#&’%&’(）（$&’%&’(）!!式中：(———复合地基上荷载作用宽度；)———复合地基上荷载作用长度；*———复合地基加固区厚度。对平面应变情况，式可改写为#!!"%（#&’%&’(）!（+）等效实体法：将复合地基加固区视为一等效实体，作用在下卧层上的荷载与作用在复合地基上相同，如图!"#,所示。在等效实体四周作用有侧摩阻力，设其为-，则下卧层上荷载.可用下式计算：+#$!#（’#&’$）%)!"%#$式中：(、)———分别为荷载作用面宽度和长度；*———加固区厚度。对平面应变情况，式必定为’%!"%!#)#!振冲碎石桩复合地基沉降计算振冲碎石桩复合地基沉降计算，一般多选用上述的复合模量法（/0法）和应力修正法（/1法）。此二法各有其难点。/0法最大难点是，桩体压缩模量 ·,,+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$等效实体法%&’必须通过现场载荷试验来确定。当进行现场试验有困难时，就给采用此法带来一定的困难。%法的最大难点是桩上应力分担比(值同%法中的%值’)&’一样，要通过现场载荷试验来确定。两法相比，设计者多乐意采用%法，因为’(值的选用，在没有试验条件时，可参照以往的工程经验选用较合适的数值。%’法的最大优点是比较简单，一旦确定了(值，给出了设计沉降量，就可以参照数值，进行置换率*值的计算。对于重要工程，应将设计成果通过现场!’试验进行验证，不符合时，再对设计进行修改，直到设计与现场试验相符为止。对上述设计计算工作应重点评价设计者选用的计算公式的合理性，设计者选用计算公式首先应符合有关规范要求。同时也鼓励设计者在充分论证的基础上采用新的理论、新的计算方法以推动振冲加固设计计算技术进一步提高。第二节振冲碎石桩地基施工技术振冲碎石桩的施工工艺并不复杂，但考虑到地基土复杂，土性差异较大，而且每个工程的设计要求也不尽相同。因此，简单地套用某个工程成功经验并不一定能取得令人满意的加固效果。同时，碎石桩复合地基属隐蔽工程，施工过程中的每个环节必须认真对待，才能确保达到预期加固效果。 第四篇桩基工程施工工艺·$$#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一、施工前的准备工作施工前的准备工作，是保证整个工程施工顺利进行的重要一环，因此必须要踏踏实实地做好。对一些大中工程加固区域比较大，宜在与加固区土质相同的地方，设立一试验区，进行实地制桩试验。通过制桩试验，可以掌握住制桩的工效，制每根桩所需的填料量、用水量，也可以大致的核实一下地基土质的情况及其各层土质中对制桩的反应（如在各层中制桩时所需的填料量和花费的时间等）。当然这样的制桩试验，可以结合其他试验一起进行，如荷载试验、加固深度比较试验等。对于一些只有几百根桩的小工程，为了节省开支，不一定设立专门的试验区，试桩工作可以结合施工进行。从最初几根桩的制作中，得到数据，然后指导其他桩的施工。!"施工组织设计（!）施工顺序和施工方法施工顺序一般是采用“由里向外”或“一边向另一边”顺序的进行。在采用“由外向里”的包围式施工时，在外围的桩都加固好了以后，再加固里面时，就很难挤振开，会给施工带来麻烦。碰到有软淤泥的地基，这样的施工还会把里面范围内的淤泥包裹起来，而“由里向外”的施工时，淤泥就可随着施工的进行而被挤走。在很软的粘土地基上施工，由于地基土强度较低，施工顺序的安排要考虑到施工对土的影响，可以采用“间隔跳打”的方法施工，减少对地基的扰动。当加固区附近有其他构筑物时，施工顺序的安排，还要考虑减少对相邻构筑物的影响。这时必须先从邻近构筑物这边的桩开始施工，然后逐步向外推移以减小施工产生的振动对邻近构筑物的影响。施工方法的不同主要在于填料方式，一般使用的是把振冲器提出孔口，往孔内加料，然后再放下振冲器进行振密，也有一种是振冲器不提出孔口，而只是往上提一些，使振冲器离开原来振密过的地方，然后往下倒料，再放下振冲器进行振密。还有一种是连续的加料，即振冲器只管振密，而填料是连续不断 ·441·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!往孔内添加，只要某深度上振密达到规定标准后，振冲器就可以上提继续再振密。这几种填料方式的选用，主要根据加固地基土的性质而定。软粘土地基中，孔壁的土质较容易坍塌，会堵往孔道，所以施工的过程中还需经常上下提升振冲器进行清孔，这样就不宜使用连续加料的施工方法。土很软时，还必须采取“先护壁，后制桩”的办法进行施工，即在开始成孔时，不要一下到达加固深度，可以先到达第一层软弱层，然后就加料，进行初步挤振，让这些填料挤到此层的软弱层周围，把此段的孔壁保护住，接着就可以继续往下进行到第二层软弱层进行同样处理，也可先护好孔壁。然后再连续往下进行，直到设计的加固深度。孔壁保护好后，就可以按常规制桩了。（!）所需的机具设备和耗用的水、电和填料的计算所需的机具设备，要根据工程量和施工期来确定。施工期的长短，一方面根据工程的需要，另一方面根据气候条件。在北方地区就不宜在严寒冰冻期内进行施工，以免将水管冻裂而影响施工。施工期确保以后，就可以进行以下的计算：!所需配备的施工平车!"!"#!##式中：$———所需配备的施工平车数（台）；%#———施工期（&）；%!———每天工作时间（’(&）；)———制一根桩所需的时间（’(根）；*———整个工程中加固桩的总数（根）。"耗用的填料的计算!料"$%料&,式中：#料———整个工程所需耗用的填料（+）；,-料———每根碎石桩单位深度所需的填料（+(+·根）；.———加固深度（+）。其余符号意义同前。-料值可从试桩中统计出。在无试桩资料时，可取用,/012/03++·根。此值与土质、上部荷载和设计要求有关。土质较松软、上 第四篇桩基工程施工工艺·888·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!部荷载较大和设计要求较高时，!料值则可大。"耗用的水量计算：!!"#"$%式中：#———每天所需耗用为水量（$）；&———每台施工平车每小时所耗用的水量（’()）。其余符号意义同前。#耗用的电量计算%!"&式中：*———每天所耗用的电量（+#）；,———每台平车所耗用的电量（+#）。有关施工平面布置及计划安排应视具体工程场地条件、工期要求等因素进行精细设计与安排，限于篇幅，这里不再赘述。"-施工现场的“三通一平”施工现场的“三通一平”指的是水通、电通、料通和平整场地。在熟悉了加固现场和画出了施工平面图后，即可着手进行这些工作。（.）水通：“振动水冲法”顾名思义，水也是这种加固方法中一个不可缺少的方面。“水通”的含义包括二部分：一是要保证在加固过程中，有足够的压力水可以使用；另一个是要让从孔内排出的泥浆及时的引出加固区，以保证现场的文明施工，所以这里要布置两条“水道”。压力水一般由抽水机送出，用橡皮管引入振冲器的中心水管，从振冲器的端部喷出。出口水压要有/0120+34，%水量为"01%0$()，水管上要装置阀门，以便根据现场施工情况，随时可以调节水压和水量。把泥浆水引出加固区现场的办法，常常是在现场布置一些沟渠，让泥浆水自己从沟渠中流到沉泥池内。也可以用泥浆泵，把泥水直接打出去。（"）电通。施工中施用三相和单相电流，所以要设置三相电源和单相电源的线路和配电箱。三相电源主要是供振冲器使用，其电压需保证在%506，变化范围应在7"06之间，否则要影响施工质量，甚至损坏振冲器的潜水电机。振冲器的功率为%0+#。如果起吊机具和水泵为电动的，则功率另行计入。目 ·""3·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!前，使用的施工平车，每台所需的总功率为!"#$%&。（’）料通：现场设置的料场，要能较方便地输送到现场施工的每个地方，还要照顾到进料时运输的方便。运料的道路，要防止与施工作业路线相干扰，从料场到加固点的运输能力，要看加固深度与加固的土质。一般加固深度为’()*左右时，在软粘土地基中，则要保证在+,内输送!-.*的填料到加固点。而砂质土地基中，则所需时间还要短些，运输工具可以根据当地现有设备选取，可以用小推车或自卸翻斗车，也可用皮带运输机。所有的填料，目前常用的是碎石，其粒径不宜大于$/*，太大易损坏机具。可以不用考虑级配要求，除了碎石可作为填料以外，也可以取用卵石、粗砂、矿渣等其他硬粒骨料，各类填料的含泥量均不得大于()0。已经风化的石块，不能作为填料使用。（!）平整场地：场地平整包括加固区场地表面的平整和加固区地基内障碍物的清除。在软弱地基的现场或原地面有池塘存在时，虽然场地表面已平整好，但有可能施工机具进场后，还会有坍陷的可能，这时可在这些地方预先铺设碎石垫层或砂垫层，也可铺设木板或枕木。在老基础地基或用工业废渣填土的地基中，要注意有可能埋藏着混凝土块、大石块、大木板和废桩等，这些障碍物会影响振冲器工作，甚至损坏振冲器，所以必须在施工前清除去。场地平整好以后，测出加固区地基地面的高程，按桩位设计图编好桩号，在现场地面上用小木桩或小竹片放好桩位。二、施工工艺(#砂性土碎石桩复合地基对于砂性土，以振冲密实为主要加固目的的施工工艺流程可用图’(1.来描述。此图所示是制作一根桩的施工流程，一共分四步。（(）振冲器定位（图’(1.2）：振冲器对准桩位，有条件时，可在振冲点上安放钢护筒，使振冲器对准护筒的中心（安放钢护筒的目的是防止孔周围砂土塌陷影响制桩质量，这主要指振冲加固粉细砂坝体或坝基），开水，开电，此时要仔细检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常，如正常即进入第二步。 第四篇桩基工程施工工艺·554·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$（%）成孔（图!"#$&）：在粉细砂层中振冲，造孔时水压和水量都不必很大，因为这种砂层的漏水量不大。水量过大或压力太高必然会使孔口回水量增大，流速增高，从而将带出大量细颗粒使地面淤高，其结果只是增加了填料量，并不能真正收到挤密的效果。水压一般采用’(()$((*+,，供水量一般采用%(()’((-./01。在疏松粉细砂层中造孔比较容易，一般不会发生塌孔；虽然如此，造孔速率也不宜过快，一般控制造孔速率约")%/./01，使孔周砂土有足够的振密时间。在施工过程中应根据具体情况及时调节水压和水量。此外，务必使振冲器自由悬垂，使造成的孔尽可能垂直。（!）填料振密制桩又分连续喂料法和间断喂料法!连续喂实法（图!"#$2）：孔底达设计深度后，将水压和水量减少至维持孔口有一定量回水但没有大量细颗粒带走的程度。此时用装载机等运料工具将填料堆放在振冲器护筒周围。填料在水平振动力作用下依靠自重沿护筒周壁下沉至孔底。这种造孔后不提出振冲器，在孔口投料的方法称为连续喂料法。填料后借振冲器的水平振动力将填料挤入周围土中，从而使砂层挤密。由于砂层逐渐变密，砂层抗挤入的阻力亦不断增大，这迫使振冲器输出更大的功率，引起电机电流值升高。当电流升高到规定的控制值时，将振冲器上提一段距离，继续进行投例挤密，如此逐段进行直至孔口。上提距离约为振冲器锥头的长度，即!()3(2/。上提距离不宜过大，过大则容易发生振密不充分，甚至漏振。"间断喂料法（图!"#$2）：造孔后将振冲器提出孔口，直接往孔内倒入 ·)41·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一批填料，再将振冲器下降至孔底进行振密，如此反复进行直至全孔完成。比较以上两种喂料方法，连续喂料法制成的柱体的密实度较均匀，间断喂料法的施工速率较快。但是，间断喂料法施工中如控制不好，比如振冲器未能沉到原来提起的深度，则容易发生漏振，造成桩体密实度的不均匀。（!）终孔、完毕、移位（图"#$%&）：制桩完毕后，先关电源，再关水，下一位制桩。在整个制桩过程中，始终要及时均匀供料。否则，不仅将延长制桩时间，回水将带出更多的细颗粒，致使孔径变大，用料量增多，造成浪费。’(粘性土碎石桩复合地基对于粘性土地基，以振冲置换为主要加固目的施工工艺流程，可用图"#$)来描述。图"#$)（#）振冲器定位（图"#$)*）：这部分内容同填料法加固砂性土的定位。（’）成孔及“清洗”（图"#$)+）：一般使振冲器以#,’-.-/0的速度在土层中徐徐下沉。注意振冲器在下沉过程中的电流值不得超过电机的额定值，万一超过必须减速下沉，或者暂停下沉，或者向上提升一段距离，借助高压水冲松土层后再继续下沉。在开孔过程中，要记录振冲器经各深度的电流值和时间。电流值的变化定性地反映出土的强度变化。当振冲器达到设计加固深度以上"1,213-时，开始将振冲器往上提，直至孔口。提升速度可增至2,%-.-/0。如上所述将振冲器提降’,"次，如果孔口有泥块堵住，应把它清除。最 第四篇桩基工程施工工艺·,1’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!后，将振冲器停留在设计加固深度以上!"#$"%&处，借循环水使孔内泥浆变稀，这就是所谓的“清孔”。“清孔”时间约’#(&)*，然后将振冲器提出孔口，准备填料。（!）填料振实制桩：如图!’+,%）、-）所示，清孔完毕，往孔内倒".’$#".!$&填料。将振冲器沉至填料中进行振实。这时，振冲器不仅使填料振密，并且使填料挤入孔壁的土中，从而使植径扩大。由于填料的不断挤入，孔壁土的约束力逐渐增大。一旦约束力与振冲器产生的振力相等，桩径不再扩大，这时振冲电机的电流值迅速增大。当电流达到规定值时，认为该深度的桩体已经振密。如果电流达不到规定值，则需提起振冲器继续往孔内倒一批填料，然后再下降振冲器继续进行振密。如此重复操作，直至该深度的电流达到规定值为止。（/）如图!’+,0）所示，重复上一步骤，自下而上地制作桩体，直至孔口。这样一根桩就做成了。关振冲器、关水、移位。!.表层处理振冲碎石桩加固地基，不论土性如何，其表层".$#’."&厚范围内，由于该处土体上覆压力小，施工时柱体的密实度或周围砂土的密实度很难达到要求，为此必须另行处理。处理的办法通常有以下三种。（’）逐层翻填对水面以上的地基可进行逐层翻填，采用轻型振动机械压实，其铺砂厚度约!"%&左右，在施工时都需充分浇水，具体施工方法需按有关规范进行。（(）重锤夯实采用重型夯锤对表层土进行夯实。该方法用于砂性地基效果较好，用于软弱的粘性土地基应慎重。（!）振动碾压在大型工程或有条件的情况下，采用振动碾比较迅速，对坝面进行振动碾压处理。振动碾按照移动方式分拖式、自行式和手扶式。拖式振动碾一般用履带式拖拉机牵引作业，具有结构简单、质量大、振动力大、生产率高等优点，其压实影响深度可达’&，是值得采用的机具。自行式振动碾具有体积小、质量轻、 ·-!/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!使用方便等特点，要求压实面尽量平整，其压实影响深度可达!"#$。手扶式振动碾主要用于狭窄场面，其压实影响深度为%"&’"#$。对上述的各施工工艺重点评价施工流程及各施工参数的合理性。通常应通过现场试验来确定适合现场实际条件的各项施工参数，如供水量压、造孔速率、留振时间、振密电流。填料量等。()施工质量控制所谓施工质量，就是对施工中振密电流值、冲头留振时间以及每根桩填料量的控制，即施工三要素的控制。（*）留振时间留振时间指振冲器在孔中每提升一段距离后停住振动所需的时间，很显然，留振时间与振冲器的下降和提升速度有关。当下沉或提升速度较大时，那么留振时间就应当长些，反之，则可短些。在规范（+,+-.—.*）中，建议振冲器下沉速率宜控制在*&/$0$12范围内，在实践中应根据被加固地基的土质情况灵活掌握。规范对振冲器提升速度没有明确规定，只提出了每次提升高度不宜超过%"&’"#$。留振时间应以振密电流是否达到规定值来控制。在这里要指出下面的特殊情况。即在振冲加固饱和砂土时，由于在振冲作用下砂土发生液化，强度降低，振密电流往往只有%’3左右（指%"45振冲器），如果硬性规定振密电流一定要达到某一数值（比如("3或’"3），留振时间再长也难以达到要求。在这种情况下，工程上一般采用定时的办法，即规定留振时间不得少于%"&6"7。（/）振密电流所谓振密电流（也称密实电流）是指振冲器停止下沉或提升，固定于某一点振动一定时间后（如’&*"7以上），振冲器上所指示的稳定的电流值。施工时一定把振密电流值与振冲器刚接触填料的一瞬间的电流值（称瞬时电流）区分开来。瞬时电流值有时可高达*""&*/"3，此刻振冲器应停止下沉，电流值会逐渐变小。可见，瞬时电流并不真正反映填料的密实程度。简言之，密实电流是指振冲器在留振时间里电流的稳定值，这一稳定电流才能代表填料的密实程度。 第四篇桩基工程施工工艺·#/*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!密实电流值在规范（!"!#$—$%）中规定通过现场试验来定出。在实践中一般规定密实电流为振冲器空载电流再加上%&’%()（指*&+,振冲器）。实践经验表明，一根桩从上到下各段空载电流是变化的，那么密实电流也应是变化的，这在实际施工中是很难掌握的。因此，在实际施工中一般规定密实电流从上到下定成统一的标准，如加固粘性上做碎石桩时，*&+-振冲器密实电流定为(&’.&)（包括空载电流）。#(+,定为/&’%0&)，%&&+,定为%0&’%1&)等，只有这样做才能实施，既简单也能保证做桩质量。（*）填料量在振冲施工工艺中已谈到，对于不同的土质，有不同的填料方法。无论采用何种填料工艺，其最终都应达到设计所要求的填料量。在振冲加固土石坝体或砂砾石坝基时，一般都乐意采用连续喂料法施工，这时只能控制每一孔的总计填料量，无法控制每米的填料量。当采用间断法喂料加固粘性土地基时，一定要控制每一段（如&2(3或%3）桩体的填料量。一方面，填料时要注意填料不宜过猛，原则上要“少吃多餐”，也就是说要勤加料，每次不宜加的太多，这样填料能比较顺畅的下到预定的深度。另一方面是在制作深处桩体时，为达到规定的电流值所需的填料远比制作其他部位桩体时多，有时深层部位柱体填料量可占整根桩总填料量的%41’%4*。这是因为初始阶段加的料有相当一部分从孔口向孔底下落过程中被粘留在各深度的孔壁上，只有少量能落到孔底。我们习称这种现象为“先护壁、后制桩”。因此，在粘性土地基中制桩时，最好能通过现场经验摸索出最优的填料工艺。（1）控制施工质量“三要素”之间的关系以上所述的留振时间、振密电流和填料量就是所谓的控制施工质量的三要素。多年的实践已经表明，振冲施工要使每段桩体同时都达到规定值，有时是有一定困难的。对于不同的土质应倾向于以某一个或两个指标为控制值，其他指标为参考值。比如，振冲加固饱和中砂或中粗砂坝体或坝基，并且用粗砂做填料，此时，由于砂土振冲瞬时液化，振密电流往往只有*()（*&+,振冲器）左右。在这种情况下，应主要以留振时间与填料量两个指标作为主要控制指标。振密电流只能作为参考指标。另外，还有一种相反的情况，比如，在粉性较重的粘性土地基中制碎石桩，振密电流很容易达到规定值。但留振时间 ·-%,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!和填料量还都未能达到规定值，在这种情况下，仍应以留振时间和填料量为主要控制指标，而振密电流不能作为主要控制指标。由此可见，一般情况下，控制施工质量三要素应能同时满足，但必须联系具体工程地质情况，抓住主要方面，才能高效地完成制桩工作。（!）做好施工记录一览图为便于检查振冲制桩情况，全面了解每一个桩体质量，做好施工记录和制桩登记工作是非常必要的。施工记录是由台班操作人员专人负责完成。其记录内容及格式参见表"#$#。制桩登记工作由施工单位指定专职的工程技术人员负责完成，除把台班交来的施工记录分类装订归档外，还应将每根桩的桩号、制桩日期、填料量、制桩所需时间、制桩长度等绘入桩位图上，如图"#$%所示，该图惯称制桩一览图。有了这张图，使人一目了然，很容易掌握制桩的全部情况，以便及时的对制桩质量做出评价。图"#$%制桩一览图工程振冲制桩施工记录桩号天气日期作业时间（&’(）空载电流（)）施工电压（*）总填料量（&"）!!时间深度电流填料量备!时间深度电流填料量备!+&’(&)&"累计注!+&’(&)&"累计注对上述施工质量控制应重点检查施工队伍对施工质量控制“三要素”的执 第四篇桩基工程施工工艺·’&%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!行情况以及对施工中出现特殊情况时是如何处理的，如处理不当必须及时纠正，以确保施工质量。第三节施工质量检验和验收一、施工质量检验的目的由于振冲碎石桩的施工技术特点，决定了其施工质量与人为的因素有很大关系。在施工中稍有不慎或疏忽就会给施工质量带来很大影响。目前尚无很严格的定量方法来控制施工质量。因此，对施工质量或称加固效果都应通过必要的手段进行检验。检验的目的主要有两个：!"通过检验对加固效果进行综合评价；#"通过检验可对工程设计参数进行校核与必要的修正。二、施工质量检验方法及评价!"查验有关施工质量的技术文件有关施工质量的技术文件包括以下几方面：（!）制桩记录以及制桩一览图，要求记录准确无误，并仔细核对留振时间或填料、桩长、桩位等，发现有不合要求者作标记，以便进行统计分析；（#）查验总的来料量以便核对制桩用料是否真实；（$）对填料材质进行必要的强度、级配与含泥量试验。#"现场查验及质量检测方法（!）现场查验!在查验有关施工记录的基础上，必须进行现场查验，其查验内容如下：实地测量桩位，对那些偏桩，不符合设计标准的桩，提出处理办法，查出漏桩必须补打，采取有效的补救措施。"结合工程情况，必要时进行现场开挖，查验桩径及填料情况。 ·$/.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）现场测试测试是施工质量检验的主要内容。通过测试可以较客观的反映实际的加固效果。在规范（"#"$%—%&）中对质量检验作了较明确的规定，现，并介绍如下。!原位密度与标贯测试：对振冲碎石桩复合地基现场测试通常主要是测定地基的相对密度或标贯击数，如遇粘性土亦可进行静力触探试验或十字板剪切试验。现场原位密度测试可用物探法进行。水位以上部分还应尽量用灌砂法。有困难时，可采用环刀法，其勘探方式通常采用井探或槽探。标贯和静力触探（粘性土）是检验振冲加固效果的重要手段之一，它不受水位的限制，同时操作方便，应用很广。现场测试工作量应根据工程场地条件而定，检验点应选择在有代表性的或土质较差的部位进行。测点应放在桩与桩中心或振冲点与振冲点中间处。检验点数量可按每&’’(!’’个桩或振冲点选取&(!孔，总数不得少于)孔。"物探测试：必要时可采用剪切波与瑞利波对加固后的地层进行波速测试，以此来判别加固层的土性变化，为综合评价加固效果提供依据。#现场载荷试验：对大型的、重要的或场地复杂的工程应进行复合地基的处理效果检验。检验方法宜用单桩复合地基载荷试验。检验点应选择在有代表性的或土质较差的地段，检验数量可按处理面积大小取)(*组。复合地基载荷试验应按照有关规范规定进行。$碎石桩质量检测新方法南京水利科学研究院在!’世纪%’年代初研制成功了碎石桩质量检测仪，并在随后工程实践中不断得以改进。如图)&+%所示该仪器由四部分组成：反力装置：利用机架、设备自重和荷重块来承受检测时的反力；液压装置：由油管和控制台组成，提供进行静力触探和载荷试验的作用力；静力触探试验装置：由电阻应变片式触探测头、导杆和应变仪组成，用以分别测定碎石桩桩身和桩间土对探判断的贯入阻力,,，-和,-，-；静载荷试验装置：利用液压装置和载荷板对碎石桩或桩间土进行荷载试 第四篇桩基工程施工工艺·454·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!验，测定碎石桩和桩间土的允许承载力!和!。将静力触探试验与载波荷"，#$，#试验范围进行综合比较分析就可以判断整个加固范围内的碎石桩质量，从而克服了单一载荷试验结果只能反映复合地基表层碎石桩质量的不足。图%&’(利用该仪器可以测定碎石桩复合地基的如下参数：)*碎石桩桩长将碎石桩质量检测仪测得值与过桩身和桩间土的静力触探进行对比，就可以准确地判断碎石桩的实际桩长。+*碎石桩桩身和桩间土挤密程度将碎石桩质量检测仪测得的碎石桩身和桩间土的贯入阻力沿深度的变化情况进行对比。同样，将桩间土加固前后的贯入阻力进行结比，也可以判断加固后桩间土的挤密程度。根据我们多年工程实践，对于粘性土地基，建议用下列标准来判断碎石桩桩身挤密程度。表%,’-碎石桩桩身挤密程度判断标准""，$."$，$；桩身挤密程度/0桩身密实，施工质量好-10桩身较密实，施工质量合格2-桩身不够密实，施工质量较差3*复合地基分层承载力和变形模量将碎石桩质量检测仪静力触探试验与载荷试验结果综合比较分析，就可以得出整个加固深度范围内复合地基分层承载力及相应的分层变形模量，其具体步骤如下： ·655·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）用碎石桩质量检测仪荷载试验结果确定碎石桩单桩承载力"与桩间#，$土承载力"以及复合地基承载力"。对于重要工程，最好用载荷板面积较%，$%#，$大的载荷试验来验证上述数值。严格地讲，上述数值都是表层（往往是第&层土动固后的测定值，因而可以分别用"，"与"来表示。#，$%，$%#，$’）用碎石桩质量检测仪静力触探试验结果中表层（往往是第&层土）的实&&测值#和#，来推算下列经验公式中的常数值：#，%%#，$&&!"，#($&!!"，%)$*或&&!"，#($&""，%)$*&&!%，#($+!"%，%)$,或&&!%，#($+!"%，%)$,由于桩身与桩间土都有两个常数待测定，因而对于每个工程来讲，至少需进行两组桩身与桩间土的碎石桩质量检测，检测组数越多越好。（-）利用上述方法得出常数值.、.、.、.与碎石桩质量检测仪整个加&*+,固深度静力触探试验结果，推算其他各土层中碎石桩桩身与桩间土的分层承&&载力"及"，进而得出复合地基的分层承载力"。#，$%，$%#，$&&!"，#($&!""，%)$*或&&!"，#($&""，%)$*&&!%，#($+!"%，%)$,&&!%，#($+"%，%)$,&&&&!%"，#(!%，#)’（!"，#/!%，#）式中：0———置换率。3（1）用下式确定各土层复合地基承载力比例系数2%#。&&&(%"(!%"，#4!%"，# 第四篇桩基工程施工工艺·-,+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）大量实测资料表明地基土承载力与变形模量之间存在密切的相关关系，于是可以假定变形模量的比例系数与承载力的比例系数相同，这样可以根据碎#石桩质量检测仪载荷试验测定的表层变形模量"，来推算各土层复合地基$%，$&分层变形模量"$%，$""#!#$，#’%#$·!#$，#()综合评价当完成了有关施工质量技术文件查验和现场查验与测试工作之后，对振冲加固施工质量与加固效果应当有了较深入地了解，在此基础上，对加固工程可做出如下的评价。!对质量及合格率作出评价对施工实际桩长、桩径、桩位、填料量等硬指标作出计算统计，进而对制桩的质量差异及合格率作出评价。"对各项物理力学性指标进行评价对现场各项测试数据，按有关技术规范进行整理分析，判定加固后地基的各项物理力学指标是否达到设计要求，对那些不符合要求的各项数据应进行分析，找出原因，提出补救办法。如确属施工质量造成的，又无可替代的补救办法，应坚决返工重来直至满足要求为止。上述的施工质量检验工作应重点检查各项施工技术文件是否齐全，发现后必须尽快查清及时解决。要求现场各项检测数据资料完整。对检测单位必须进行资质审查，坚决杜绝资质审查不符合要求的单位进行质量检验工作。*)加固工程的最终验收（#）验收应具备的基本条件验收的文件必须齐全、完整，它包括以下几方面。!设计文件：包括工程地质报告、桩位（振冲点）图及施工技术要求等。"施工单位交验的文件：包括施工合同书、开工报告、制桩（振冲点）施工的原始记录、竣工报告（包括自检与相关试验报告）以及决算书等。#检测方面的文件：包括检测委托书、检验计划、检测的原始记录、检测报告（如组织鉴定意见书）等。$补救措施完成：施工单位已完成指定的补救措施的施工，井经验收合 ·$#&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!格。!施工机械退场完毕：施工单位的所有大型施工机械退场完毕。（!）办理交接手续在已具备了验收条件并进行验收后，即可办理交接手续。在交接手续完成后，从法律上讲，施工单位对所承担的加固工作的责任将被解除。但是，因为自然条件的复杂性，虽经过现场查验、检验等各种手段来评价加固质量，往往也会出现一些遗漏事宜。一旦出现验收中没有发现的新问题，需要进行某些补救措施时，施工单位应当本着对工程负责的精神配合解决。第四节振冲碎石桩施工工艺要点振冲法加固砂土和软粘土地基是目前我国软弱地基处理的重要手段之一。地基振冲加固技术自"#$%年引进我国工业及民用建筑地基处理以来，发展很快，并取得明显效果。这种技术具有速度快、质量好、造价低等优点，可以就地取材，广泛运用当地砂石骨料，不使用钢筋、水泥等三大原材料。!&多年来，我国在应用与发展振冲加固技术的领域和范围正在逐步扩大。利用振冲加固技术处理松散粉砂、中粗砂、淤泥质软弱土、软粘土、粉土及回填土等，都很有成效。从建筑领域已经扩展到水利、水电、冶金、交通等部门，取得明显的经济效益和社会效益。一、振冲碎石桩加固地击机理振冲碎石桩是利用振动水冲法施工工艺，在地基中制成很多以石料组成的桩体。桩与原地基土共同构成复合地基，以提高地基承载力。根据所处理的地基土质的不同，可分为振冲挤密法和振冲置换法两种。在砂性土中制桩的过程对桩间土有挤密作用，称为振冲挤密。在粘土中制成的碎石桩，主要起置换作用，故称为振冲置换。两种加固法的加固机理如下。"’振冲挤密加固机理振冲挤密加固砂性土地基的主要目的是提高地基上承载力、减少变形和 第四篇桩基工程施工工艺·(’"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!增强抗液化性。振孔中填入的大量石料被强大的水平振动力挤入周围土中，这种强制挤密使砂土的相对密度增加，孔隙率降低，干土重度与内摩擦角增大，土的物理性能改善，使地基承载力大幅度提高。同时形成桩的碎石具有良好的反滤性，在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压渠道，可有效地消散和防止超静孔隙水压力的增高，防止砂土产生液化，加快地基的排水固结。振冲挤密法见图!"#"$。图!"#"$振冲挤密法%&振冲置换加固机理粘性土地基，特别是饱和软土，土的粘粒含量多，粒间结合力强，渗透性低。在振动力作用下，土中水不易排走。碎石桩的作用不是使地基挤密，而是置换。施工时通过振冲器借助其自身质量、水平振动力和高压水将粘性土变成泥浆排出孔外，形成略大于振冲器直径的孔。再向孔中灌入碎石料，并在振冲器的侧向力作用下，将碎石挤入孔中，形成具有密实度高和直径大的桩体。它与粘性土构成复合地基。所制成的碎石桩是粘土地基中一个良好的排水通道，它能起到排水井的效能，并且大大提高孔隙水的渗透路径，加速软土的排水固结，使地基土承载力提高，沉降稳定加快。振冲碎石桩还可提高土体抗剪强度，增大主体的抗滑稳定性，振冲置换法见图!"#""。二、振冲加固机械设备振冲加固主要机械设备有； ·389·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#""振冲置换法（"）振冲器。一般采用江苏省江阴振冲器厂生产的$%&—!’型振冲器。其技术参数为：电动机功率!’()，振动频率"*+’次,-./，额定电流0’1，偏心矩+234-，不平衡部分质量032+(5，动力矩!62672-，振动力8"2*9(7，振幅+--，外径!+"--，长度"8’’--，质量8*’(5。还有$%&—3+型振冲器。（9）吊车。常用的有&:"0;和&:—9’;两种。（!）装载设备。装载设备有$<9’1、$?6+>。采用$@—A型卷扬机，单绳牵引能力9’(7，卷扬速度"6-,-./。（+）供水设备。采用多级离心武清水泵，压力0’’?"’’’(BC，流量9’?!!’-,D。污水泵功率!()。三、施工方法"2施工方案根据现场实际情况，合理布置施工机具，安排施工工序。利用工程降水井或河流清水供水，集中供电，集中排污，往复式移动作业方案，保证工程顺利进行。92施工步骤（"）清除障碍物，平整场地，通水通电，合理布置排污槽、集污池、泥浆处理 第四篇桩基工程施工工艺·+6’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!场地。（!）按设计要求供应石料，要求粒径!"#$"%%，最大不超过&"%%。（’）布置桩位，中心偏差不大于’(%。（)）设备安装调试可结合工程桩打试验桩!#’根，了解地层情况。通过试验确定主要技术参数，如密实电流、留振时间、加密段长度、填料数量、水压、水量等。（$）振冲器头尖部对准桩位，中心偏差不大于$(%。启动水泵和振冲器，调整水压到"*)#"*+,-.，水量!""#)""/0%12。将振冲器以3#!%0%12的速度沉入地基中，并观察振冲器电流变化。（4）当振冲器到设计深度后，在孔口填料，用振冲器挤密。当电流达到$"#4"5时，上提振冲器"*!#"*$%，再加填料振密。如此反复进行，逐段成桩。对每段桩的电流及填料数量、留振时间均要作好记录。（+）通过排污槽将振冲过程中近出的泥浆排到集污池，再用排污泵将泥浆排到沉淀池。’*质量控制措施（3）造孔技术参数。如电流、水压、水量的大小，直接影响成桩孔径大小。应根据岩性软硬情况不断调整好造孔速度。松散中粗砂层、密实状粗砂和砾石与淤泥质土层造孔速度各不相同。（!）成桩技术参数。如加密电流、水压、水量与留振时间的选定，对成桩质量关系很大。加固淤泥质土层采用大水量、高水压成桩，含泥量少，成桩强度高。在低水压、小水量条件下成桩，孔内泥土与碎石混合，桩质量会大大降低。（’）加密段长度控制。成桩加密段长度的控制，直接影响到碎石桩质量。加密段过长，容易引起断桩；加密段过短，留振时间长，会扩大桩径。由于加密速度不均、段长不等将导致成桩孔径大小不均而呈葫芦状，这是应该避免的。（)）填料数量多少对桩体密实性影响很大。相同岩性的钻孔，每延米填料应该相同。如果填料量有较大差异，必须查清原因，防止产生断桩或坍孔等质量事故。 ·,"0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!四、质量检验振冲碎石桩加固地基，其质量检验要到完工后一段时间让其稳定后进行。主要检验项目有桩位偏差、桩径、桩密实度、复合地基承载力等。复合地基承载力，采用静载试验或标准贯入试验和静力触探法进行检验。五、应用实例（!）安徽岩土工程公司!""#年$%!&月承担合芜高速公路某标段基础任务。该段地基较软弱，表层为耕植土，下部多为流塑性淤泥质土层、粉砂层等。桥涵基础部分采用振冲碎石桩处理。该标段&’个桥涵共设计碎石桩&’((余根，处理深度$%!&)，桩径$(())，桩位布置采用正方形和等边三角形，桩间距!*+%&)。由于地基较软弱，施工中经常遇到成孔困难和振冲器提升阻力大等现象。大部分桩填料超方，成桩桩径超过!)。该工程实际完成总工作量#近#万延米，碎石填量&万)。经验收工程全部合格。达优良标准。（&）水利部东北勘测设计研究院工程勘察总公司承担吉林省某办公大楼基础处理任务。地层条件自上而下为杂填土、可塑粉质粘土、可塑偏软粉质粘土、可塑偏硬粉质粘土、硬塑粉质粘土、坚硬粉质粘土等。埋深约为’*&)。振冲碎石桩工程全部采用等边三角形布桩，桩距!*+)，桩径,’())，桩长+%,)。处理后复合地基承载力要求达到&+(-./，经静载试验结果，实际达到&,+%#"+-./，完全满足要求。（#）辽宁省水利水电勘测设计研究院承担大连市引碧工程大沙河倒虹吸地基处理任务”。地层条件主要为松散、软弱的粉土、粘性土、淤泥质粉土、细、中、粗砂、砂砾石与片麻岩全风化地层，边坡不稳定，易产生沉降、流砂和液化现象。地下水埋藏浅，河谷渗漏量大，水量丰富，施工开挖艰难，地基加固处理难度大。该院采用振冲碎石桩进行加固处理。淤泥质土碎石桩径!((())。经静压试验，承载力均大于0((-./，最大沉降量为!(%#())。动测复合地基承载力基本值为#+"%+##-./，均超过设计要求的&!(-./。中细砂段桩径$(())。经静压试验，承载力基本值为$((%!(((-./，最大沉降量为,*+% 第四篇桩基工程施工工艺·(%,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"##，均超过设计要求。（$）安徽岩土工程公司于!%%&年!’月至!%%(年’月承担淮北市工商银行相南办事处综合楼地基振冲碎石桩施工任务。地基承载力较低，上部为杂填土，以下为沉积粉土，局部夹粉质粘土、粘土、粉质粘土（含钙质结核）。完成振冲碎石桩&&$根，桩径)**##，桩长&+,#。拉位采用等腰三角形布置，桩距约!+*,#。处理后的复合地基承载力要求!)*-./。全部工程碎石填量约"’,**#。经垂直静荷载试验，承载力超过’**-./，完全满足设计要求。实践证明，利用振冲碎石桩加固软土地基是地基处理的一项先进技术，它具有技术合理、质量优良、生产高效等优点，在工业和民用建筑、水利和交通等领域已被广泛应用。振冲过程中的排污和用水问题，将限制该技术在城市建设中的发展和应用，应该在技术措施上研究出经济合理、技术可行的办法。机械化程度应该配套，以提高效率。该项技术在推广应用过程中，应进一步加强研究和总结工作。以促进该项技术的发展和完善，更好地为社会主义建设服务。 ·-,(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十二章桩基工程混凝土预制桩施工工艺第一节打（沉）桩施工技术混凝土预制桩为工程上应用最多的一种桩型。它系先在工厂或现场进行预制，然后用打（沉）桩机械，在现场就地打（沉）入到设计位置和深度。这种桩的特点是：桩单方承载力高，桩预先制作，不占工期，打设方便，施工准备周期短，施工质量易于控制，成桩不受地下水影响，生产效率高，施工速度快，工期短，无泥浆排放问题等。但打（沉）桩震动大，噪声高，挤土效应显著，造价高。适于一般粘性土、粉土、砂土、软土等地基应用。（!）桩的型式、构造桩常用截面有普通混凝土方形桩和预应力混凝土圆形空心桩。方形桩边长一般为"#$%#&’，长%$"%’，当长桩受运输条件与桩架高度限制时，可将桩分成数节，每节长度根据桩架有效高度、制作场地和运输设备条件等考虑，一般($!#’。桩内设纵向钢筋或预应力筋（丝）和横向钢箍，以承受桩在运输、起吊、下沉时所产生的弯曲应力和冲击应力，在桩的尖端设置桩靴。预应力空心管桩直径由)#$%%&’，长每节为*$!"’，在桩端头埋设端头板，四周用一圈坡口焊连接。管壁厚+&’，配有!!($""’’主钢筋!"$"#根，主筋外绕中%$(’’螺旋箍筋。（"）桩的制作钢筋混凝土方桩可在工厂或现场预制。工地现场预制宜采用工具或本模或组合式钢模板，支在坚实平整的场地上，用间隔重叠的方法生产，桩头部分使用钢堵头板，并与两侧模板札互垂直。桩与桩间用塑料薄膜、油毡纸或皂脚滑石粉等隔离剂隔开，邻桩与上层桩的混凝土浇筑，须待邻桩或下层桩的混凝 第四篇桩基工程施工工艺·,0,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土达到设计强度等级的!"#以后进行，重叠层数一般不宜超过四层。预应力空心管桩采用成套钢管模胎在工厂用离心方法制成。制作时桩中钢筋应严格保证位置正确，桩尖应对准纵轴线，纵向钢筋顶部保护层不宜过厚，钢筋网格的距离应正确，以防锤击时打烂桩头。纵筋长度不够时，应采用对焊接长，并将接头错开，同时桩顶平面与桩纵轴线倾斜不应大于!$$，因桩顶面不平的偏差如过大，常因反射张力波使桩身受拉而产生水平裂缝，将导致桩身断裂。桩混凝土强度等级不应小于%&"用机械拌制，坍落度不得大于’($，每根桩的混凝土应由桩头向桩尖方向或由两头向中间连续浇筑，不得中断，并用振捣器振实，接桩的桩头处要平整，使上下桩能互相贴合对准。混凝土粗骨料宜用粒径)*+"$$碎石或卵石，浇筑完毕应护盖洒水养护不少于,-；当采用蒸汽养护时，在蒸养后应适当的自然养护，!"-后方可使用。（!）桩起吊、运输和堆放当桩的混凝土达到设计强度的,"#后方可起吊；达到.""#才能搬运和打桩。吊运时应用吊索系于设计规定之处，如无吊环，设计又未作规定时，可按图!&/.所示位置绑扎起吊，在吊索与桩间应加衬垫，起吊应平稳提升，避免撞击和震动。桩的运输，其强度应达到设计强度的.""#，可采用平板拖车、平台挂车或轻轨平板车；短桩运输可用载重汽车；长桩运输时，柱下宜设活动支座。预制桩堆放时，应按规格、桩号分层叠置在平整坚实、排水良好的地面上，支承点应设在吊点或近旁处，上下层垫木应在同一垂直线上，堆放层数不宜超过四层；运到打桩位置堆放应布置在打桩架附设的起重钩工作半径范围内。（+）打（沉）桩机械设备打（沉）桩机械设备由桩锤和桩架两部分组成。桩锤又分为落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、振动锤等。柴油锤又分导杆式和筒式两类，而以筒式柴油应用较多，它是一种气缸固定活塞上下往复运动冲击的柴油锤，其特点是柴油在喷射时不雾化，只有被活塞冲击才雾化，结构合理，有较大的锤击能力，工作效率高，还能打斜桩。（)）打（沉）桩顺序根据地基土质情况、桩基平面布置、尺寸、密集程度。深度、方便桩机移动 ·.-,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$吊点位置（%）（、&）一点吊法（；’）二点吊法（；(）三点吊法（；)）四点吊法；（*）预应力管桩一点吊法（；+）预应力管桩两点吊法以及施工现场实际情况等因素确定打（沉）桩顺序。图!"#"%、&、’、(为几种打桩顺序对土体的挤密情况。当基坑不大时，打桩应逐排打设或从中间开始分头向周边或两边进行。对于密集群桩，自中间向两个方向或向四周对称施打，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打。当基坑较大时，应将基坑分为数段，而后在各段范围内分别进行（图!"#")、+、*），但打桩应避免自外向内，或从周边向中间进行，以避免中间土体挤密，桩难打入，或虽免强打入。但使邻桩侧移或上冒。!对基础标高不一的桩，宜先深后浅，对不同规格的桩宜先大后小，先长后短，可使土层挤密均匀，以防止位移或偏斜；在粉质粘土及粘土地区，应避免按着一个方向进行，使土方一边挤压，造成入土深度不一，土体挤密程度不均，导致不均匀沉降。岩桩距大于或等于四倍桩直径，则与打桩顺序无关。 第四篇桩基工程施工工艺·/..·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#"打桩顺序和土体精密情况（$）逐排单向打认（%）两侧向中心打设（；&）中部向两侧打设（；’）分段相对打设；（(）逐排打设（；)）自中部向两边打设（；*）分段打设+—打设方向；"—土壤挤密情况；!—沉降量小；,—沉陷量大（-）打（沉）桩工艺方法!打桩前，按设计要求进行桩定位放线，确定桩位，每根桩中心钉一小桩，并设置明显标志；桩的吊立定位，一般利用桩架附设的起重钩籍桩机上卷扬机吊桩就位，或配一台履带式起重机送桩就位，并用桩架上夹具或落下桩锤籍桩帽固定位置。"打桩方法有锤击法、振动法及静力压桩法等，以锤击法应用最普遍。打桩时，应用导板夹具或桩箍将桩嵌固在桩架两导柱中，桩位置及垂直度经校正后，始可将锤连同桩帽压在桩顶，开始沉桩。桩锤、桩帽与桩身中心线要一致；桩顶不平，应用厚纸板垫平或用环氧树脂砂浆补抹平整。 ·6!!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!开始沉桩应起锤轻压井轻击数锤、观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，始可转入正常。桩插入时的垂直度偏差不得超过!"#$。"打桩应用适合桩头尺寸之桩帽和弹性垫层，以缓和打桩时的冲击。桩帽用钢板制成，并用硬木或绳垫承托。桩帽与桩周围的间隙应为#%&!’’。桩帽与桩接触表面须平整，桩锤、桩帽与桩身应在同一直线上，以免沉桩产生偏移。桩锤本身带帽者，则只在桩顶护以绳垫、尼龙垫或木块。#当桩顶标高较低，须送桩入土时，应用钢制送桩放于桩头上，锤击送桩将桩送入土中。$振动沉桩与锤击沉桩法基本相同，是用振动箱代替桩锤，将桩头套入振动箱连固桩帽或液压夹桩器夹紧，便可按照锤击法启动振动箱进行沉桩至设计要求的深度。（(）接桩型式和方法混凝土预制长桩，受运输条件和打（沉）桩架高度限制，一般分成数节制作，分节打入，现场接桩。常用接头方式有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接等几种（图)*+)），前二种可用于各类土层；硫磺胶泥锚接适用于软土层。硫磺泥锚接桩使用的胶泥配合比应通过试验确定，其物理力学性能应符合表)*+&要求，其施工参考配合比见表)*+*。硫磺胶泥锚接方法是：将熔化的硫磺胶泥注满锚筋孔内并溢出桩面，然后迅速将上段桩对准落下，胶泥冷硬后（间歇#%,’-.），即可继续施打。图)*+)桩的接头型式（/）（、0）焊接接合（；1）管式接合（；2）管桩螺栓接合（；3）硫磺砂浆锚筋接合&—角钢与主筋焊接；*—钢板；)—焊缝；4—预埋钢管；#—浆锚孔；5—预埋法兰；(—预埋锚筋；2—错栓直筋 第四篇桩基工程施工工艺·-’$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$硫磺胶泥的主要物理力学性能指标项次项目物理力学性能指标$%热变性；&’(以内强度无明显变化；$"’(变液态；$)’*$)+(密度最大且和易性最好；$,’(开始沸腾；超过$-’(开始焦化，且通明火即燃烧物!"%密度："%"-*!%!"./0理$!%吸水率：’%$"1*’%")1性+)%弹性模量：+2$’345能+%耐酸性：常温下能耐盐酸、硫酸、磷酸，)’1以下的硝酸、"+1以下的铬酸、中等浓度乳酸和醋酸$%抗拉强度：)645力"%抗压强度：)’645学"!%握裹强度：与螺纹钢筋为$$645；与螺纹孔混凝土为)645性)%疲劳强度：对照混凝土的试验方法，当疲劳应力比值7为’%!-时，疲劳修正系数8’%能-表!"#"硫磺胶泥、砂浆的配合比及物理力学性能配合比（重量计）物理力学性能握裹强度聚硫水石粉石聚弹性抗拉抗压抗折9645硫密度吸水率墨英硫模具强度强度强度甲!91与螺93:90磺泥粉砂砂胶9645964596459645与混胶纹钢凝土筋""-’*’%$"*))$$—)’—$—)))’$’$$)+2$’"!"’’%")&’—+—!)%!—’%,"!"’’%")+2$’)))’$$’$$)注：$%热变性：在&’(以下不影响强度；热稳定性：;"1。"%疲劳强度：取疲劳应力’!-经"’’万次损失"’1。（-）打（沉）桩控制贯入度计算打混凝土预制桩的设计质量控制，通常是以贯入度和设计标高两个指标来检验，打桩贯入度的检验，一般是以桩最后$’击的平均贯入度应该小于或等于通过荷载试验（或设计规定）确定的控制数值，当无试验资料或设计无规定时，控制贯入度可以按以下动力公式计算："#$%$=’%’%"(!<2&（’&’="#）$=(式中>———桩的控制贯入度（00）；?———锤重力（@）；A———锤击高度（00）； ·.0%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!———桩及桩帽重力（"）；%#———桩的横截面（$$）；&———桩的安全（或设计）承载力（"）；$———安全系数：对永久工程，$’%；对临时工程，$’()*；+———桩材料及桩垫有关系数：钢筋混凝土桩用麻垫时，+’(；钢筋混凝土桩用橡木垫时，+’()*。如已作静荷载试验，应该以桩的极限荷载,（-"）代替公式中的$&值计-算。例采用(.-"柴油打桩锤进行打桩，落锤高/’(000$$，钢筋混凝土桩%长为(0$，截面#’1*021*0’(%%*0（0$$），桩重力%3000"。桩帽用麻垫（+’()0），桩帽重力(%00"，地基土质为硬塑粉质粘土，桩的设计承载力为(4*-"，求打桩时控制贯入度。【解】按式得：()02(%%*002(.0002(000(.0050)（%%300005(%000）!’2%2(4*0（0%2(4*005()02(%%*00）(.0005（%30005(%00）’(.)420)*’3)%""取(0$$，所以打桩时的控制贯入度为(0$$。（3）质量控制与检验!打（沉）桩的桩位偏差按表1%61控制，桩顶标高的允许偏差为6*0$$75(00$$。表1%61预制桩桩位的允许偏差（$$）项项目允许偏差盖有基础梁的柱（：(）垂直基础梁的中心线(0050)0(/(（%）沿基础梁的中心线(*050)0(/%桩数为(71根桩基中的桩(00(1桩数为47(8根桩基中的桩桩径或边长%(桩径或边长桩数大于(8根桩基中的桩（：(）最外边的桩14（%）中间桩(桩径或边长%注：/为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离。"施工结束后应对承载力作检查。桩的静载荷试验根数应不少于总桩数 第四篇桩基工程施工工艺·+%#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的!"，且不少于#根，当总桩数少于$%根时，应不少于&根。!桩身质量应进行检验，检验数量不应少于总桩数的!%"，且不得少于!%根，每个柱子承台下不得少于!根。"由工厂生产的预制桩应逐根检查，工厂生产的钢筋笼应抽查总量的!%"，但不少于$根。#现场预制成品桩时，应对原材料、钢筋骨架（表#&’(）、混凝土强度作检查；采用工厂生产的成品桩时，进场后应作外观及尺寸检查，井应附相应的合格证、复验报告。表#&’(预制桩钢筋骨架质员检验标准（))）项序检查项目允许偏差或允许值检查方法!主筋距桩顶距离*$用钢尺量&多节桩锚固钢筋位置$用钢尺量主控项目#多节桩预埋铁件*#用钢尺量(主筋保护层厚度*$用钢尺量!主筋间距*$用钢尺量&桩尖中心线!%用钢尺量一般项目#箍筋间距*&%用钢尺量(桩顶钢筋网片*!%用钢尺量$多节桩锚圆钢筋长度*!%用钢尺量$施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况和质量等作检查；对电焊接桩，重要工程应作!%"的焊缝探伤检查。%对长桩或总锤击数超过$%%击的锤击桩，必须满足桩体强度及&+,龄期的两项条件才能锤击。&钢筋混凝土预制桩的质量检验标准见表#&’$。表#&’$钢筋混凝土预制桩的质且检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值!桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范主控&桩位偏差见表#&’#用钢尺量项目#承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 ·3%*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值砂、石、水泥、钢材等原材!符合设计要求查出厂质保文件或抽样送检料（现场预制时）混凝土配合比及强度（现"符合设计要求检查称量及查试块记录场预制时）表面平整，颜色均匀，#成品桩外形掉角深度$!%&&，蜂窝面直观积小于总面积%’()成品桩裂缝（收缩裂缝或深度$"%&&，宽度$%’裂缝测定仪，该项在地下水有*起吊、装运、堆放引起的裂"(&&，横向裂缝不超过边侵蚀地区及锤击数超过(%%击的缝）长的一半长桩不适用成品桩尺：一横截面边长&&+(用钢尺量般桩顶对角线差&&$!%用钢尺量(项桩尖中心线&&$!%用钢尺量目桩身弯曲矢高$!,!%%%!用钢尺量，-为桩长桩顶平整度&&$"用水平尺量电焊接桩：焊缝外观无气孔，无焊瘤，无裂缝直观.电焊结合后停歇时间&&/!’%稍表测定上下节平面偏差&&$!%用钢尺量节点弯曲矢高$!,!%%%-用钢尺量，-为两节桩长硫磺胶胶泥浇注时间&12$"秒表测定0泥接桩浇注后停歇时间&12/0稍表测定3桩顶标高&&+(%水准仪4停锤标准设计要求现场实测或查沉桩记录第二节静压桩施工技术静压法沉桩是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机自重和桩机上的配 第四篇桩基工程施工工艺·3%1·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!重作反力而将混凝土预制桩分节压入地基上层中成桩。其特点是：桩机全部采用液压装置驱动，自动化程度高，纵横移动方便，运转灵活；桩定位准确，可提高桩基施工质量；施工无噪声，无震动，无污染；沉桩采用全液压夹持桩身向下施加压力，可避免锤击应力打碎桩头，桩截面可以减小，混凝土强度等级可降低!"#级，配筋比锤击法可省$%&，成桩效率高，速度快，比锤击法可缩短工期!’(；压桩力能自动记录，可预估和验证单桩承载力；施工安全可靠。但存在压桩设备较笨重；挤土效应仍然存在等问题。适用于软土、填上及一般粘性土层中应用，特别适合于居民稠密的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有$)以上硬夹层的情况。（!）压桩机具设备静力压桩机分机械式和液压式两种。前者系用桩架、卷扬机、加压钢丝绳、滑轮组和活动压梁等部件组成，施压部分在桩顶面，施加静压力约为*%%"!#%%+,，设备高大笨重，行走移动不便，压桩速度较慢，但装配费用较低；后者由压拔装置、行走机构及起吊装置等组成（图(#-$），采用液压操作，自动化程度高，结构紧凑，行走方便快速，施压部分不在桩顶面，而在桩身侧面，是当前国内采用较广泛的一种新压桩机械。常用的有./.系列和/.0系列液压静力压桩机。图(#-$全液压式静力压桩机压桩!—长船行走机构；#—短船行走及回转机构；(—支腿式底盘结构；$—液压起重机；1—夹持与压板装置；*—配重铁块；2—导向架；3—液压系统；4—电控系统；!%—操纵室；!!—已压入下节桩；!#—吊入上节桩（(）施工工艺方法要点!静压预制桩的施工，一般都采取分段压入，逐段接长的方法。其施工程 ·&$0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""序为：测量定位!压桩机就位!吊桩插桩!桩身对中调直!静压沉桩!接桩!再静压沉桩!送桩!终止压桩!切割桩头。静压预制桩施工前的准备工作，桩的制作、起吊、运输、堆放、施工流水、测量放线、定位等均同锤击法打（沉）预制桩。!压桩时，桩机就位系利用行走装置完成，它是由横向行走（短船行走）、纵向行走（长船行走）和回转机构组成。把船体当作铺设的轨道，通过横向和纵向油缸的伸程和回程使桩机实现步履式的横向和纵向行走。当横向两油缸一只伸程，另一只回程可使桩机实现小角度回转，这样可使桩机达到要求的位置。"静压预制桩每节长度一般在!"#以内，插桩时先用起重机吊运或用汽车运至桩机附近，再利用桩机上自身设置的工作吊机将混凝土预制桩吊入夹持器中，夹持油缸将桩从桩侧面夹紧，即可开动压桩油缸，先将桩压入土中!#左右后停止，调正桩在两个方向的垂直度后，压桩油缸继续伸程把桩压入土中，伸长完后，夹持油缸回程松夹，压桩油缸回程，重复上述动作，可实现连续压桩操作，直至把桩压入预定深度土层中。在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时，要停机对照地质资料进行分析，判断是否遇到障碍物或产生断桩现象等。#压桩应连续进行，如需接桩，可压至桩顶离地面$%&’!%$#，用硫磺胶泥、砂浆锚接，一般在下部桩留()$##锚孔，上部桩顶伸出错筋，长!)’*$+，硫磺胶泥、砂浆接桩材料和锚接方法同锤击法，但接桩时避免桩端停在砂土层上，以免再压桩时阻力增大压入困难。再用硫磺胶泥（或砂浆）接桩间歇不宜过长（正常气温下为!$’!&#,-）；接桩面应保持干净，浇筑时间不超过*#,-；上下桩中心线应对齐，偏差不大于!$##；节点矢高不得大于!.桩长。$当压力表数值达到预先规定值，便可停止压桩。如桩顶接近地面，而压桩力尚未达到规定值，可以送桩。如桩顶高出地面一段距离，而压桩力已达到规定值时，则要截桩，以便压桩机移位。%压桩应控制好终止条件，一般可按以下进行控制；/%对于摩擦桩，按设计桩长进行控制。但在施工前应先按设计桩长试压 第四篇桩基工程施工工艺·*).·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!几根桩，待停置!"#后，用与桩的设计极限承载力相等的终压力进行复压，如果桩在复压时几乎不动，即可以此进行控制。$%对于端承摩擦桩或摩擦端承桩，按终压力值进行控制：&%对于桩长大于!’(的端承摩擦桩，终压力值一段取桩的设计极限承载力。当桩周土为粘性土，且灵敏度较高时，终压力可按设计极限承载力的)%*+)%,倍取值。-%当桩长小于!’(而大于’"(时，终压力按设计极限承载力的’%’+’%"倍取值；或桩的设计极限承载力取终压力的)%.+)%,倍。/%当桩长小于’"(时，终压力按设计极限承载力的’%"+’%0倍取值，或设计极限承载力取终压力值的)%0+)%.倍，其中对于小于*(的超短桩，按)%0倍取值。1%超载压桩时，一般不宜采用满载连续复压法，但在必要时可以进行复压，复压的次数不宜超过!次，且每次稳压时间不宜超过’)2。（"）质量控制与检验!施工前应对成品桩作外观及内在质量检验。接桩用半成品硫磺胶泥应有出厂质保证明或送有关部门检验。硫磺胶泥半成品每’))34做一次试验（5块），作强度试验。"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。#施工结束后，应做桩的承载力及桩体质量检验。$静力压桩质量检验标准如表5!60。表5!60静力压桩质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值’桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范主控!桩位偏差见表5!65用钢尺量项目5承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 ·3#3·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值表面平整，颜色均匀，成品质量：外观掉角深度"!#$$，蜂窝面直观积小于总面积#%&’!外形尺寸见表()*&见表()*&强度满足设计要求查产品合格证书或钻芯试压)硫磺胶泥质量（半成品）设计要求查产品合格证书或抽样送检一般硫磺胶泥接桩：胶泥浇注时间$+,")秒表测定项目浇注后停歇时间$+,-.秒表测定&压桩压力（设计有要求时）’/&查压力表读数按桩时上下节平面偏差$$"!#用钢尺量0接桩时节点弯曲矢高$$"!1!###!用钢尺量，2为两节桩长.桩顶标高$$/&#水准仪 第四篇桩基工程施工工艺·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十三章桩基工程振动沉管灌注桩施工工艺改革开放以来，随着建筑事业的发展，振动沉管灌注桩在软土地基处理中，已被广泛应用。沉管灌注桩与打入式预制桩、钻孔灌注桩相比，具有许多明显的优点。与预制桩相比，具有能适应地质条件变化、成桩可长可短、工效高、造价低、质量能得到保证等优点。与钻孔灌注桩相比，有施工现场无泥浆污染、效率高、造价低、施工周期短等优点，在建筑业中具有广阔的发展前景。沉管灌注桩适用于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土与填土；在厚度较大、灵敏度较高的淤泥和流塑状态的粘性土等软弱地层中采用时，应制定质量保证措施，并经工艺试验成功后才可正式施工。实践证明，振动沉管灌注桩在施工过程中，因受地质条件变化、沉桩工艺、技术操作等因素影响，如在某工序中出现漏洞，就会导致不同程度的隐患，尤其是断桩、缩径、夹泥、吊脚等质量问题的发生，严重危及工程结构的安全，应引起高度重视，并分析原因，采取有效措施，把质量事故减少到最低限度，努力提高工程质量。第一节振动沉管工作原理与施工流程一、工作原理振动沉管工作原理是将振动器与沉管刚性地连接形成一个振动体系。振动器内是由两组对称而又偏心的锤体同步而又反向旋转运动，转动时所产生离心力与水平分力相互抵消、垂直分力大小相等方向相同，相互叠加，形成周期性的激振力振冲地层，产生振动形成强迫振动体系，从而使沉管击入地层。 ·)!%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""二、振动流管灌注桩施工流程（一）施工前准备工作施工前，应对工程地质条件、设计方案和技术要求进行认真研究，制定有效措施，确保工程质量满足设计要求。!"桩头种类的选择采用桩尖活瓣施工时，会给下钢筋笼带来困难。应采取预制头代替桩尖活瓣。预制头混凝土标号不大于#$%。钢筋布置应视地基土和持力层的强度而定，保障桩头不被打碎，周边不被剪切。（!）一般预制头直径大于桩管直径，使桩管外径与桩孔之间有一定环状间隙。在沉管和拔管过程中，可减少摩阻力和桩管上下刮泥等不利因素。（&）采用预制头有利于地下水和被扰动的土体中孔隙水压力升高，形成超静孔隙水压力沿着桩管外径和桩孔环状面积之间聚集。由于混凝土的灌注而排出地表，灌注质量得以保证。&"预制头和桩管配套的选用一次单打成桩，选用预制头直径（’）、桩管外径（’）、成柱直径（’）的相关&%!’&((’%式为!’!。&当一次单打成桩不能满足设计桩径和承载力要求时，可采取复打（即二次单打）成桩，使桩径扩大、桩侧摩阻力增加，从而提高单桩承载力。（!）单打时不宜采用大桩头配小桩管，因桩身成形较差，桩侧摩阻力较小。摩擦桩切忌采用。（&）一次复打效果较好，多次复打效果不明显。还应注意地面垂直隆起，对先打的桩会产生竖向拉应力的危害。$"打桩试验施工前应作打桩试验，以检验电源、机械设备运行情况、锤头激振力对土层穿透能力、沉桩标高和贯入度控制、工艺流程、技术措施和工效等，是否满足施工要求。如发现地质条件与提供的数据不符，应与有关单位及时研究解决， 第四篇桩基工程施工工艺·%!!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!确保施工质量。（二）振动沉管桩施工程序应根据土质情况和荷载要求，分别选用单打法、复打法和反插法。单打法适用于含水量较小的土层，且宜采用预制桩尖；复打法与反插法适用于饱和土层。!"桩机就位桩机就位后应调平底盘、调直立柱，使桩管垂直对正预制头，并使桩管和预制头轴线一致。防止桩身偏斜和桩顶水平位移。施工场地地下水位较高时，应在沉管前预灌适量混凝土封底止水，确保灌注质量。#"沉管（!）沉管终孔深度以设计桩底标高或沉管最高贯入度进行分别控制。摩擦桩必须保证设计桩长。当采用沉管法成孔时，桩管入土深度的控制以设计标高为主，以贯入度（或贯入速度）为辅。端承桩当采用沉管法成孔时，桩管入土深度的控制以贯入度（或贯入速度）为主，与设计持力层标高相对照为辅。（#）施工过程中必须保持正常供电（额定电压不小于$%&’），保证振动锤的激振力，使桩尖顺利沉入硬岩层或持力层。单打法必须严格控制最后$&(的电流、电压值。终孔前贯入速度不大于!)#*+,+-.，并加压抬机!次，即可停机。（$）较硬地基打桩时，沉管和桩尖贯入难以穿透硬土层中，可根据具体情况采取预钻导孔和桩管底部安装取土器分层取土等方法，穿透硬土层后再继续沉管造桩。（/）在地下水丰富的地层施工，为防止水进入桩管导致混凝土离析，可先$灌注&"0+混凝土封桩尖，平衡地下水压力，再沉管至桩底标高、灌注混凝土拔管成桩。（1）地下水非常丰富地层，取土后提管时水即充满孔内，混凝土预封桩尖后振动沉管时，水不能及时排入地层，桩尖和桩管象活塞一样下不去。可在取土器外焊两根!$&++螺杆，取土后在孔壁上形成两道水槽，沉管便可下沉。（0）沉管遇到淤泥层，淤泥和水易进入桩管，导致混凝土夹泥事故。可采 ·,()·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!取沉管到淤泥层顶部即停止振动，依靠锤和桩管自身质量沉管到淤泥层底部再振动沉管。（!）当沉管遇到硬塑地层，不易沉到桩底标高时，可将桩尖提离孔底"#$%"#&’，停振(&%)"’*+，该层粘土经地下水浸润后结合力松弛，即能振动沉管到达桩底标高。（,）在硬粘土夹层或砂层上部，应增大该处桩的横截面积，提高桩的整体端承载能力。桩底应进行)%$次反插，扩大桩底端承载面积。（-）在较软地层应采用全孔一次（或两次）复打，在局部较软地层采用局部一次复打或局部两次复打，以提高单桩承载力。（("）如持力层较软，贯入度难以达到设计要求，应增加桩长，或向较软的持力层投入碎石和砂，增大其密实度，提高端承力。（((）为加快施工进度，应用钢丝绳加压、加长活瓣桩尖、减小桩尖阻力、采用大的振动锤等措施，提高穿透能力。（()）一个工地均有深桩与浅桩时，应考虑沉管存在挤密和压实效应，应先打深桩后打浅桩，以加快施工进度。（($）选用耐震电机装配的振动锤和符合规格的电缆、坚固的桩机以及中空式振动箱，以减少机械事故，加快下钢筋笼速度。$#安放钢筋笼待沉管结束后，用钢绳吊起钢筋笼下放到桩管内，按设计标高要求定位，而后灌注混凝土。此时钢筋笼吊着定位，周围有混凝土保护着。此工艺称为“压力吊装钢筋笼”。其优点是定位准确，保证护层，减少振动变形和松脱。但因混凝土在初凝前处于流塑状态，当临时沉桩时桩间距有限，地基土易扰动，会使钢筋笼在自身质量压力下发生位移，低于设计标高，应采取措施保证定位。.#混凝土灌注（(）当桩较短时，应一次灌注，使桩管内混凝土柱高度适当高出地面标高，一次灌足到位。当桩身较长时，应分多次灌注。每次续灌前，应保持桩管内不少于)’高度的混凝土，即保持一定的自身质量压力，保证灌注质量。（)）复打法灌注混凝土。 第四篇桩基工程施工工艺·/!-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!混凝土的充盈系数不得小于!"#；对于混凝土充盈系数小于!"#的桩，宜全长复打。对可能有断桩和缩径的桩，应采用局部复打。成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高$##%%。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打应超过断桩或缩径区!%以上。"全长复打桩第一次灌注混凝土应达到自然地面；前后两次沉管的轴线应重合；复打施工必在第一次灌注的混凝土初凝前完成。$"拔管（!）单管法施工，桩管内混凝土灌满后，先振动$&!#’，再开始拔管。边振边拔，每拔#"$&!"#%，停拔振动$&!#’；如此反复，直至桩管全部拔出。在一般土层中，拔管速度宜为!"(&!"$%)%*+，用活瓣桩尖时宜慢，用预制桩尖时可适当加快。在软弱土层中，直控制在#",&#"$%)%*+。（(）反插法施工；桩管内混凝土灌满后，先振动再拔管。每次拔管高度#"$&!"#%，反插深度#"-&#"$%。在拔管过程中，应分段添加混凝土，保持管内混凝土面始终不低于地表面或高于地下水位!"#&!"$%以上。拔管速度应小于#"$%)%*+；在桩尖处!"$%范围内，宜多次反插以扩大桩的端部断面；穿过淤泥夹层时，应放慢拔管速度，减少拔管高度和反插深度。在流动性淤泥中不宜使用反插法。（-）复打法施工，在拔管时应随时清除粘在管壁上和散落在地面上的泥土。拔管速度要均匀，对一般地层以!%)%*+为宜，在软的土层直控制在#"-&#"$%)%*+。（.）在拔管过程中，当桩管底端接近地面标高(&-%段关键部位，应精心操作，严格控制拔管速度和高度。必要时应采取短停拔（#"-&#"$%）、长留振（!$&(#’）的技术措施。严防断桩和缩颈隐患发生，确保灌注质量。（$）当桩管拔出地表后，检查桩顶混凝土，如未达到设计标高时，必须把桩顶浮浆和泥土清除干净，然后补灌混凝土，并穿插振捣密实，防止断桩。（,）混凝土灌注充盈系数小于!"#的桩，说明成桩已出现吊脚、涌砂、缩颈和断桩现象。应及时进行复打加以补救。,"养护从沉桩开始到桩身成形，混凝土进入养护期，(/0达到设计强度。在养护 ·’!$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!期应注意事项：（!）混凝土在初凝前处于流塑状态，当邻桩施工时由于桩距有限、土层软硬不均，桩周土易被挤密扰动，已打的桩被挤成畸形、桩顶混凝土被挤出地表，或桩位偏移、桩身倾斜，使桩径变小，影响桩基工程质量，应及时解决。（"）在沉桩过程中，桩机移动时，应避开已打的桩位，防止桩顶破损和断桩事故发生。（#）基坑开挖和裁桩时，桩身混凝土养护应不少于!$%，没有达到一定强度不得裁桩。裁桩方法，按设计要求尺寸进行。严禁从桩顶重锤横向猛击，确保桩顶与承台有效连接。第二节混凝土质量控制技术!&混凝土配合比由于水泥品种、工程所处环境以及粗、细骨料材质各异，因此混凝土配合比不可能一样。应根据设计标号、工作特性、当地材料质量等，进行混凝土配合比的设计。首先通过计算得出“初步设计配合比”，然后经试验室试验调整，得出符合施工和易性要求的“基准配合比”，再经过强度复核，求出满足设计要求的“试验室配合比”，最后根据施工现场砂、石含水率情况，计算出“施工配合比”。"&把好混凝土配料与拌制质量关（!）混凝土质量由技术人员进行指导、检查和监督，并设专人负责，严格按照混凝土配合比配料。（"）把好选料关，不符合质量要求的水泥、砂、石料不得采用。如采用风化砂，其中含砂块时，必须经筛选后才能使用。（#）混凝土配料时应按各种材料用量称重，搅拌均匀，符合混凝土的和易性、流动性、粘聚性和保水性要求。经常检查坍落度，确保混凝土质量满足设计要求。（$）按规定采取试块，在试验室进行试验，确定混凝土抗压强度是否满足 第四篇桩基工程施工工艺·#&!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!设计标号要求。（!）混凝土搅拌因故停放一段时间后，会逐渐变稠而失去塑性。应立即返回搅拌机加入适量的水和水泥，重新搅拌均匀后才能使用。如停放时间较长、完全失去塑性，必须报废。（"）桩身设置钢筋笼时，混凝土坍落度宜为#$%&$$’’。粗骨料最大粒径不应大于!$’’，并不得大于钢筋最小净距&()。素混凝土或插筋时坍落度直为"$%#$’’，粗骨料最大粒径不应大于*$’’，并不得大于桩管内径的&(+。第三节质量事故及预防措施（一）单桩承载力达不到设计要求&,原因（&）桩垂直度超出规范允许值&-的范围，从而降低桩的承载力。原因是桩管弯曲，桩基立柱垂直度不符合规定，开孔遇到坚硬物。（.）桩尖未进入设计的持力层。（)）预制桩尖不符合要求。预制桩尖混凝土强度偏低或配筋不合要求，沉管时桩尖被打坏进入管内，上拔沉管时桩尖被带上一定高度后，又振落孔内，在桩端留下空隙形成掉脚桩。（+）复打桩的成桩直径达不到设计要求，导致单桩承载力偏低，不能满足设计要求。.,预防措施（&）经常检查沉管，发现弯曲及时校正；桩机立柱必须调好垂直度才可施工；将坚硬物取出再施工。（.）当沉管达到预定深度后，必须按规定标准测定最后贯入度，且锤头电机的电流、电压应符合规定的标准。（)）对预制桩尖进行严格检查，混凝土强度达不到要求、配筋不符合要求的桩尖不得使用。 ·-",·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）先用设计的预制桩尖成桩，再用一个直径比前者更大的预制桩尖进行复打，可达到预期效果。（二）断桩、缩径"#原因（"）拔管过快或过慢。拔管过快，混凝土未充分振实、地基上回弹，造成缩径或断桩；拔管过慢，使混凝土在管内振动过长而发热，导致混凝土初凝时间提前，混凝土与沉管壁粘结，上拔沉管时造成缩径或断桩。（$）混凝土坍落度过小，使沉管在上拔规定时间内，混凝土宋振实而形成空洞。（%）沉管内混凝土桩压力减小。沉管拔至距地面较近时，管内混凝土存留不够，压力减小，加之地基土回弹，在距地面$&%’的范围内容易形成缩径、断桩。（!）沉管时，由于地层的水平挤压力将邻桩挤压，发生水平位移，造成桩身被剪切、断裂或缩径。$#预防措施（"）拔管速度必须按规定严格控制，沉管上拔(#)&"#(’，停拔振动)&"(*，停拔时间不宜过长。（$）混凝土坍落度必须严格控制在规定范围内。%（%）在沉管内比预计的混凝土量多加(#"&(#$’，从而增加管内混凝土柱的压力。沉管将拔出地面时，拔管速度放慢，多次留振、停拔。（!）在粉质粘土及一般土层中施工，桩间距不小于%#)+。在淤泥质土中施工桩间距不小于,+，如果小于此数，必须进行跳打。如施工的桩位与混凝土刚初凝的桩位距离过小，也应进行跳打。（三）桩身混凝土达不到设计要求"#原因（"）搅拌混凝土时，水泥、砂、石、水未进行称量。（$）桩身混凝土搅拌不均匀。 第四篇桩基工程施工工艺·)$(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）桩身混凝土夹泥或离析。在含水地层中施工，地下水进入沉管造成混凝土离析；沉管在取土后，管内泥土未清除干净，在灌注混凝土过程中脱落，造成桩身混凝土夹泥。"#预防措施（$）混凝土材料必须按照配合比严格进行称量。（"）未加外加剂的混凝土至少要搅拌"%&’。加外加剂的混凝土至少要搅拌!%&’，使混凝土充分搅拌均匀。（!）在含水地层中施工，必须进行封底，防止地下水进入沉管，造成混凝土离析。沉管在取土后，管内泥土应清除干净。（四）钢筋笼上浮或下沉$#原因（$）钢筋笼悬挂固定装置失灵。（"）邻近桩施工时，钢筋笼受振下沉。（!）邻近桩施工，地层侧向挤压严重，使未凝固的桩身混凝土挤出，带动钢筋笼上浮。"#预防措施（$）下钢筋笼前，必须检查钢筋笼悬挂固定装置是否完好，发现问题，及时解决。（"）将钢筋笼在地面固定，邻桩施工振动时使其不下沉。（!）地层侧向挤压严重时，进行跳打施工，减少地层的侧向挤压。第四节质量检查与验收$#成桩质量检查成桩质量检查主要包括成孔、钢筋笼制作与安放、混凝土搅制及灌注等三个工序过程的质量检查。（$）混凝土搅制应对原材料质量与计量、混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等级等进行检查。 ·’%’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）钢筋笼制作应对钢筋规格、焊条规格、品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观与质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检查。（"）在灌注混凝土前，应严格按照有关施工质量对已成孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、钢筋笼安放的实际位置等进行认真检查，并填写相应质量检查记录。（#）沉桩桩位偏差应按桩基施工规范有关规定进行检查。!$单桩承载力检测为确保实际单桩竖向极限承载力标准值达到设计要求，应进行单桩静荷载试验。检测桩数不少于桩基施工规范规定的要求。"$基桩工程验收资料（%）工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。（!）施工组织设计、施工方案及执行中变更情况等。（"）桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。（#）成桩质量检查报告与单桩承载力检测报告。（&）基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图与桩顶标高图。振动沉管灌注桩的优点很多，在软土地基处理中有很强的适应性和广阔的发展前景。对其不足之处应在实践中不断改进操作、完善施工工艺，加强质量管理，采取有效的技术措施，杜绝断桩、缩径，消除隐患，确保施工质量满足设计要求。 第四篇桩基工程施工工艺·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十四章桩基工程振动挤密砂石桩施工技术振动挤密砂石桩复合地基是由砂石（包括砾石、卵石、碎石）等散体材料组成的，利用振动或冲击的方式，在软弱地基中成孔后并将这些材料振动挤压入土中，形成具有一定深度和较大直径的密实砂石桩与天然地基形成的人工地基。这种复合地基的主体是砂石桩。在自然条件确定的情况下，如地基土层的结构和性质，要达到地基处理的目的，砂石桩的材料性质、制桩方法、成桩质量以及砂石桩设计的诸要素便是关键内容，也就是本章所要讨论的。从广义的角度来讲，不论是采用何种方法成桩，只要是由砂、碎石及其他符合要求的散体材料单种或混合形式制成的桩体均可称为砂石桩。但在习惯上把利用振冲器的高频振动和高压水流，边振动边水冲将振冲器沉到土中预定深度，经洗孔后填入碎石，通过重复填料和密而形成的碎石桩称为振冲碎石桩，这种工法称为振冲法，也就是人们所说的湿法。其他的包括砂桩（置换）法、挤密砂桩法和沉管碎石桩法等，是在基本不用水冲的情况下，主要处用振动挤密的方式形成的砂石桩体称为砂石桩，这种工法称为振动挤密砂石桩法，也就是人们所说的干法。作为砂石桩及其所造就的砂石桩复合地基，可用于砂土及素填土、杂填土地基，主要依靠桩的挤密作用和在施工中的振动作用，使桩周围土的密度增大，从而使地基的承载能力提高，压缩性降低，经这种工法的处理，达到地基稳定和沉降减少的要求。国内外的许多实际工程，如一些工业及民用建筑、码头及堆场、高速公路及铁路等工程的实践证明，砂石桩法处理砂土及填土地基效果是显著的。同时这种方法具有强力的振动作用，能使砂土预振液化和挤密，从而使可液化地基在地震时防止液化。近年来由于砂石桩的广泛使用并取得显著成效，它的使用范围已不仅限于处理松散地基，而且扩大使用到粘性土甚至饱和软粘土地基。充分发挥砂石桩复合地基的置换作用，增加地基的抗剪强度。同时，数量多渗水性好的砂 ·"%’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!石桩在上部荷载的作用下，起到良好的排水作用，加速地基固结，增加地基的强度，减少地基的沉降量。这种做法应在砂石桩顶端设有一定厚度的砂石垫层和上部的堆载或真空荷载作用下才能发挥应有的效果。这种方法在高速公路软基处理中经常采用，不仅使用沉管打设砂桩，而且还打设碎石桩，从而诱发出沉管碎石桩法、袋装碎石桩法等新工法。当然，由于软粘土的透水性差，灵敏度高，在成桩过程中产生的超孔隙水压力不易迅速消散，挤密效果差，在砂石桩形成复合地基后必须进行预压，这样才能有效提高地基强度，减少工后沉降。否则，也会造成失败。砂石桩最早用于!"#$年，由法国工程师设计，在海相沉积软土上建造兵工厂的地基处理中应用，桩长%&，直径’(%&，每根桩承担荷载!’)*。制桩方法简单，用打入和拔出铁针成孔后投填入石块。由于当时没有完善的设备、完整的施工工艺和实用的设计计算方法，所以没有被人们所重视。第二次世界大战以后，这种方法在原苏联曾得到广泛应用并取得较大成就。初期，砂石桩填料以砂、石为主，采用冲孔填入捣实施工法，以后又发展了振动水冲施工法。到了%’世纪$’年代后期，随着振动打桩机的出现，又采用了振动式打拔管的施工方法，使这项技术有了长足的进步。以后日本又研究出振动式重复压拨管施工法，严格控制砂桩质量，又采用双管或多管的施工机械，使砂桩施工质量和施工效率有显著提高，使这种地基处理工法变得成熟而有效。我国在!+$+年首次在上海重型机器厂采用锤击沉管挤密砂桩处理软弱地基，!+,"年又在上海宝山钢铁厂采用振动重复压拔管砂桩施工法处理原料堆场地基。这两项工程为我国在饱和软粘土、粉砂土地层中采用砂石桩，特别是砂桩地基处理方法取得了丰富的经验。在以后的%’多年中由于随着国家建设事业发展的需要，在国内地基处理技术得到快速的发展，对砂石桩复合地基理论的进一步研究，设计计算理论的完善，各种先进施工机具的引进和制造，大大促进了砂石桩工法的成熟。如南京长江大桥两岸引桥桥墩砂土地基的抗震加固就是采用挤密砂桩实施的，取得了显著效果，并把这项技术提高到一个新的水平。由于砂石桩工法本身所固有的优点，以及人们在使用过程中经验的不断积累，相信这项技术会应用得更好。 第四篇桩基工程施工工艺·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一节振动挤密砂石桩作用原理一、复合地基的作用按照一定的桩径、桩间距、桩长和布桩形式打设的砂石桩和桩间原来地基土组成的复合地基，在通常情况下，上部铺设砂石垫层，有时甚至在垫层中再加设加筋织物。实践证明这是行之有效的做法，它起到应力扩散和均衡的作用，对增加地基的抗剪强度，减少地基的沉降量是有好处的。在打设砂石桩时，如果被加固的土层不太厚，桩机有能力贯通整个软弱土层时应尽量使砂石桩直接到达下部相对硬层，确保桩土复合地基直接与硬层接触。在上部荷载作用下砂石桩的压缩模量远比软弱土大，使上部传来的压力随着桩土的等量变形逐渐集中到桩上去，从而使桩周的软弱土分担的压力相应减少。这种复合地基的承载力比原地基有较大的提高，压缩性减少。砂石桩起到了应力集中的作用。如果被加固的土层较厚，桩机无法打穿软弱土层，砂石桩只能加固到某一深度，不能直接到达相对硬层，意味着在复合地基下还有一定厚度的原来软弱土层的存在，在这种情况下，上部荷载将通过整个复合地基把应力向周围土体扩散，减少地基的沉降量。在这里，砂石桩和桩间土组成的复合地基起到了垫层的应力扩散和均布的作用。与此同时，这种复合地基构筑了整体的良好排水通道，形成数量众多的完整井或非完整井，促使地基固结，提高地基强度，减少工后沉降。这就是排水作用。复合地基之所以能改善原地基土的力学性质，主要是因为在地基土中打设了众多的砂石桩体，在制桩过程中和成桩后，这些桩体通过振密、挤密、置换、排水等作用提高地基承载力，减少沉降。 ·/**·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、砂石桩的作用砂石桩的作用对不同性质的地基土和不同的施工方法是不尽相同的。!"在松散砂土和粉土地基中的作用（!）挤密作用砂土和粉土属单粒结构，由于颗粒相对粗大，粒间没有或只有微弱连接力，颗粒互相堆砌在一起。由于地质环境不同，有的处于密实状态，有的处于疏松状态。密实状态的砂土单粒结构颗粒之间排列已接近最稳定排列状态，在动或静荷载作用下一般不会再产生大的变形。但是对于松散状态的砂土，$%颗粒之间孔隙较大，渗透系数也较大，一般大于!#&’()。单粒结构总处于松散至紧密状态，颗粒的排列位置是很不稳定的，在动力和静力作用下会重新进行排列，达到稳定状态。有的即使颗粒已接近较密实的稳定状态，由于在较大的动力和静力作用下也会发生砂颗粒移动，改变原来的结构排列。松散状态的砂土在振动力的作用下其体积可缩小*#+左右。采用锤击法或振动法在砂土中下沉桩管时对周围上体产生很大的横向挤压力，也即桩管将地基中等同桩管体积的砂挤向桩最周围的砂层，使其孔隙比减小，密度增加，这就是砂石桩的挤密作用。试验表明，振动沉管时，桩管的侧向水平挤压力最大，成桩完成停止振动后，压力减至最大值的!(,左右，停止振动*%-则回至零。在拔管与反插时的侧压力值都低于沉管时的最大值。桩管的侧压力不仅和振动时间有关，还与离开桩的距离有关，压力随距离增大而递减，有效挤密范围可达,.%倍桩直径。（*）振密作用采用垂直振动的激振力沉管时，桩管四周的砂土受到挤压，同时桩管的振动能量以振波的形式向砂土传波，引起砂土的振动，在挤压和振动作用下，砂颗粒结构被破坏，孔隙水压力增大，砂土颗粒重新进行排列，向具较低势能的位置移动，从而使砂土由较松散状态变为密实状态。如果在激振作用下孔隙水压力进一步增大，达到大于主应力数值时，砂土便发生液化，砂颗粒将进一步剧烈移位跳动。随着激振的过去，振动力的减小，孔隙水压力的消散，砂粒 第四篇桩基工程施工工艺·-,*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!又重新排列，得到比激振前更密实的状态，这就是振密作用。在砂土地基成桩过程中挤密作用和振密作用同时存在，只是振密作用比挤密作用要显著，都是振动砂石桩的主要加固作用。振密作用在宏观上表现为振密变形。在振动成桩的过程中一般形成以桩管为中心的“沉降漏斗”，其直径可达!"#倍桩径，有效振密范围在!倍桩径左右。主要特点是桩周围一定距离内地面发生较大下沉。一般情况下，整个施工场地平均地面沉降量在$%&’以内，个别可达$%!’。实测资料显示，砂土受振动荷载作用后，土体的振动和速度与振中距呈指数函数关系衰减。水平方向的加速度略大于垂直方向的。拔管与反播时的加速度均小于成孔时的值，约为其值的()*"()+。砂石桩振密作用的大小不仅与砂土的性质（如砂的起始密度、湿度、颗粒大小、级配、应力状态）有关，还与振动成桩机械的性能（如振动力、振动频率、振动持续时间等）有关。（*）抗液化作用液化是指固态物体转化为可流动液体的一种现象，抵抗这种现象的作用称为抗液化作用。饱和的砂土或粉土在地震作用或强烈振动作用下，砂粒结构受到破坏，发生剧烈的相对运动，砂土中的孔隙水压力升高，导致砂土颗粒间有效应力下降乃至消失，砂土颗粒局部或全部处于悬浮状态，砂土的抗剪强度大大降低，甚至降低到零，成为可流动的悬浊液。此时，砂土或粉土便不再能承受上部荷载的作用，就发生液化流动破坏。这种现象在宏观上表现为土体喷水冒砂、地基失稳、建筑物下陷等现象。砂石桩复合地基，其抗液化作用主要表现在四个方面：!桩间可液化土层受到挤密和振密作用。经过砂石桩成桩过程中对砂土的挤密和振密作用，使砂土的密实度增加，结构强度提高，从而提高地基土本身的抗液化能力。从对用砂石桩加固的地基的桩间土的原位测试中可以看到，加固后桩间的砂土标贯击数从原来的,$击以下提高到*$击左右，说明强度增加到原来的*倍。桩间土为粉土的标贯击数也比原来提高("-倍。不同地基土的强度增加数值会有所不同，但比原状土增强是肯定的。由此可知砂石桩复合地基提高了地基抗液化能力。 ·$!#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!砂石桩的置换作用。不论以砂或各种卵砾碎石制成的密实桩体，在成桩过程中呈现的挤密振密作用外，还有置换作用。实际上是一种质地优良、级配合理、结构紧密的砂石桩体置换了相对颗粒小、结构松散的砂土。其结果是提高了地基土的抗剪强度，同时由砂石桩组成的复合地基将原来的均质体变为非均质体，这对振动波的传播起到阻碍和减弱的作用，从而提高了地基的抗液化能力。"砂石桩的排水通道作用。由砂和石组成的砂石桩有许多孔隙。在贯穿的地层范围内形成了良好的排水通道，可以加速消散由挤压和振动作用产生的超孔隙水压，降低孔隙水压力上升幅度，提高了桩间土的抗液化能力。实测资料表明，桩间土的超孔隙水压力较加固区外天然土的孔隙水压力要小得多。因此砂石桩能有效地消散振动引起的超孔隙水压力，提高桩间土的抗液化能力。#砂石桩的预振作用。砂土的液化特性不仅与相对密度和排水有关，还与砂土的振动应变史有关。大量试验结果表明，预先受振过的砂土较未受振过的砂土更具抗液化能力，而且提高的幅度还比较大。由于砂石桩在成桩过程中桩间土受到多次预振，因此使地基土的抗液化能力得到提高。!"在粘性土地基中的作用粘性土具有蜂窝状或絮状结构，即土颗粒在重力作用下沉落，在与其他土粒接触时，由于粒间分子引力大于下沉土粒的重力，土粒不再下沉，处于不稳定的蜂窝状。最细的土粒分散在水中时，形成胶体溶液，发生布朗运动，彼此间不互相碰撞。当溶液中加入电解质后，土粒凝聚成絮状物而下沉，形成更不稳定的絮状结构。土颗粒之间分子吸引力较强，渗透系数很小。相应于粘土颗粒的结构特点，根据含水量的情况，砂石桩在其中的作用是不同的。对于非饱和粘性土除置换作用外还有挤密作用，因为在砂石桩成桩过程中，沉管对周围土体挤密，土颗粒结构变得紧密，从而提高桩间土的强度。对于饱和土来说这种挤密作用不可能存在，因为在砂石桩成桩过程中，沉管的强烈振动使粘土颗粒之间的平衡发生破坏，孔隙水压力升高，土的强度反而降低，只有等超孔隙水压力消散后，重新形成稳定的平衡体系，土的强度才得以恢复，这种过程称粘性土的触变，这种性质称为触变性。所以对饱和粘性土来说砂石桩的作 第四篇桩基工程施工工艺·.%#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用主要是置换作用和排水作用。（!）置换作用由密实的砂石桩在软弱粘性土中替代了与桩同体积的软弱粘土，因为砂石桩体的强度和抗变形的能力均优于原地基土，所形成的复合地基的承载力比原来天然地基承载力要高，其沉降量也比天然地基要小，从而提高了地基的整体稳定性和抗破坏能力。砂石桩复合地基在外来荷载作用下，发生压力向砂石桩集中的现象，由基础传给地基的附加应力会随着桩和桩间土发生等量的变形而集中到桩体上去，使桩承担大部分应力，周围土负担的应力相对减少。由于砂石桩为散体材料，它是依靠桩间土侧向约束力来使桩传递垂直荷载的，当桩长超过基础宽度的!"#$%"&倍时，不论桩端是否接触到相对硬层，桩的端承作用很小，承载力提高不大，地基沉降减少也不多。如果桩长超过某一深度时，在这个深度以下桩侧摩阻力近似为零。也就是说当桩长超过该深度时，桩长再增加，也不能提高桩的竖向承载力。从变形的角度来考虑也存在同样情况，桩长再增加，也不会减少地基的沉降，这个深度称为有效桩长。砂石桩复合地基的桩长变化也应符合这个概念。对承载力而言，单桩和群桩的有效长度相差不多，但从变形角度来考虑，两者相差较大，也就是说当增加桩长再不能提高地基承载力时，对减少地基沉降仍然继续发挥桩长的作用。利用应力和应变中的不同有效桩长来设计不同桩长的复合地基是十分可取的。此外，复合地基承载力的提高和沉降量的减少与砂石桩的置换率成正比。当置换率为零时，就是原来的地基；当置换率为!&&’时，就是将砂桩全部取代了原地基土，成为一定厚度的整体砂石垫层；当置换率为某一比率时，呈现了桩体和桩间土共同作用的复合地基。砂石桩的置换作用还与桩间土的性质有关，当桩间土的强度不能平衡砂石料的挤入力，进入土层的砂石料便成松散状，形成不了砂石桩体，起不到复合地基的作用。有人认为粘性土的不排水抗剪强度()*!#+,-时就不能形成砂石桩体，这也是形成砂石桩复合地基的条件。这种强度过低的饱和粘土中虽然难形成砂石桩体，但是这种置换作用永远是存在的，另外也可采取其他措施，如袋装砂石桩，用人为的方法控制砂石的侧向变形也是可以的。（%）排水作用 ·*)(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!由砂和石组成的砂石桩结构性能具备了通水的条件，竖向布置成为饱和粘土良好的排水通道，以缩短排水距离，加速土层的固结，能起非常好的排水作用，在上部荷载作用下粘土中的水被排出，增强了粘性土的强度。由于排水固结的作用，减少了由剪切变形引起的沉降，减小了工后沉降，砂石桩的排水作用类同于砂井。三、砂石桩的破坏形式认识砂石桩的破坏机理，了解它的破坏形式对如何利用砂石桩，形成良好的砂石桩复合地基是很有帮助的。砂石桩的破坏形式与碎石桩是类似的，因为它们都是由散体材料所组成，具有相同的存在形式和作用条件，只是组成颗粒粒径和组分有所不同，施工方法有所不同，所以它们的破坏形式也基本相同。当作用于桩顶的荷载足够大时，桩体就会破坏。可能出现的桩体破坏形式有三种：鼓出破坏、刺入破坏、剪切破坏（见图!"#$）。图!"#$桩体破坏形式%）鼓出破坏；&）刺入破坏；’）剪切破坏只要桩长大于临界长度（约为桩径的"倍），就不会产生刺入破坏，一般可以不考虑这种破坏。只要基础底面不太小或者桩周围的土面上有足够大的荷载，也不会发生剪切形式的破坏。因此，桩体绝大多数是发生鼓出破坏。一方面由于组成桩体的材料是无粘性的，桩体本身的强度随深度而增加，随深度增加的桩间土抵抗桩体鼓出的阻力也增加，在深部发生鼓出破坏的可能性变小。因此，最易产生鼓出破坏的部位在桩的上端，深度为两个桩径范围内的径向位 第四篇桩基工程施工工艺·6$4·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!移比较大，深度超过二至三个桩径，径向位移几乎可以忽略不计（见图!"#$），所以现有的设计理论都以鼓出破坏形式为基础的。当然，这种桩体破坏形式是以垂直力的作用方式，如果砂石桩为抗液化而设置的，那就另当别论，情况就要复杂得多了。图!"#$桩侧径向位移与深度的关系（引自%&’()*+,-./0()1*，234"）第二节振动挤密砂石桩设计计算一、设计前的准备工作砂石桩复合地基的设计是一项系统的工作，它要根据建筑物对地基的要求、天然地基的性状和所处的自然环境，通过比较，选择有效的加固方法，进行设计计算工作。就目前来说，砂石桩复合地基的设计和计算不是很精典，很多情况下还要依赖实际试验来确定参数，因此常需要配合进行一些试验，有时甚至这种过程是反复进行的。因此，在砂石桩设计前必须搜集设计。施工所需要的有关技术资料，包括建筑结构、岩性特征、施工机械设备等。设计前准备工作包括下述几个方面：25明确建筑物对地基的要求不同建筑物对地基的要求是不同的，由于地基土的性质不同，所处的环境不同，具体要求也就不同。例如修建在地震区的高速公路或高速铁路，地基土 ·%!%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!为饱和松散的粉细砂，它对地基的要求不仅是承载力和沉降量要满足，而且还要满足抗液化的能力。如果修建在软粘土地区，除了地基承载力要满足外，还要满足地基沉降的要求，包括地基的总沉降、差异沉降和工后沉降。这些要求有的在规范中已有明确规定，但大多数情况下是由上部建筑设计者提出的，或是地基设计者通过计算才确定的。总之，这些要求必须明确，否则便无法进行下一步的工作。!"工程地质调查、勘探、试验在进行设计前必须查清地基土的层次、产状、结构，每层土的性质、厚度、应力状态。例如查清在砂石桩深度影响范围内的地层组成、每层土的厚度和标高、土的物理力学性质、应力状态、地下水埋藏条件、地震活动情况等等。要进行这些工作，除了需要作地面调查外，需要进行地质勘探，包括钻探和原位测试。同时还要配合室内土工试验。如将钻探取出的原状土做物理力学性质试验；将取出的原状砂样做颗粒相对密实度及有关特性的测定。必要时还要做现场试验，如天然地基的静荷载试验、标准贯入试验、波速试验等。因为取得这些资料是进行砂石桩复合地基设计和计算的依据。#"了解可采用的施工机具及性能这对所作设计符合实际情况，充分发挥机械性能的优点，十分必要。$"加固方案和施工方法的选择地基加固的方法很多，砂石桩复合地基仅是其中的方法之一，是否最优，还要根据掌握的资料，通过与其他方法在技术、经济上做比较，得到确认后才可进行具体的设计。这样做的好处是避免好方案的遗漏和对所采用方法有充分理解，使其更能发挥优越性。与此同时还要对确定选用的方案进一步细化。如根据当地情况选用何种砂石料；根据机具设备和环境要求选用振动成桩还是冲击成桩；振动成桩法中的一次拔管法，还是逐步拔管法，或者重复压拔管法。冲击成桩法中的单管法，还是双管法。在软弱粘性土中可以选用冲击成桩法，也可以使用振动成桩法。对砂石桩质量要求严格或要求较小直径管打击较大直径砂石桩时，可以选用双管冲击成桩法或单管振动重复压拔管成拉法。这些，都必须在设计前有所考虑和选择。 第四篇桩基工程施工工艺·*’,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、设计砂石桩复合地基的设计包括砂石料、桩径、桩长、桩间距、平面布置、垫层、现场试验等。!"砂石料砂石桩使用的砂石料可使用砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石及其他质坚稳定的散体材料。这些材料可以单独使用一种，也可以粗细粒料以一定比例混合使用，改善级配，提高桩体密实度。在软弱粘性土中侧向约束力较小，可以使用含有棱角状碎石混合料，增大桩体材料的内摩擦角。砂石料中含泥量不得大于#$，颗粒粒径不得大于#%&&。钢渣、矿渣也可作桩体的填料（但要确认这些材料的稳定性和防蚀防污的性能），成桩叫做钢渣桩、矿渣桩，但均属于砂石桩的范畴。’"桩径砂石桩的直径要根据地基处理的目的、地基土的性质、成桩方法和机械设备的能力来确定。对饱和粘性土地基宜采用较大直径。采用沉管法施工的砂石桩，桩直径受桩管大小控制，小直径桩管挤密质量较均匀，但施工效率较低。大直径桩管投料多却不易使桩周土挤密均匀。对于软粘土宜选用大直径桩管以减小对原地基土的扰动程度。置换率高，可提高处理效果。目前砂石桩直径可采用(%%)*%%&&，国内多采用(%%)+%%&&，国外多采用+%%)*%%&&，海上采用*%%)!%%%&&。在实际成桩过程中由于垂直向地层软硬不同，侧向约束力也不一样，桩径也会变化的。有时为了提高承载力的需要，要挤扩桩底直径，扩大接触面，减小压强。("桩长砂石桩的长度主要取决于被加固土层的厚度，可根据上部建筑物对地基承载力和变形的要求以及地质条件等决定。在砂土地基上如有必要还要考虑抗液化的要求。（!）当地基中松软土层厚度不大时，桩长宜穿透软弱土层至相对硬层，这样有利于控制变形。桩长就由土层的厚度来确定。 ·+)&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）当地基中松软土层厚度较大时，桩长不一定要穿透软弱土层。桩长应根据建筑地基的允许变形值来确定；对于按稳定性控制的工程，桩的长度应不小于最危险滑动面的深度，其长度可以通过复合地基滑弧稳定分析计算求出。实际上滑动面并不是一个真正的面，常常受到上下牵连而是一个带，所以设计桩长时往往要超过计算滑动面以下"#$%!#&’。对于按沉降变形控制的建筑物，桩的长度应满足复合地基的沉降量不超过建筑物的容许沉降量的要求，并满足地基下卧层强度的要求，这也应通过复合地基的沉降计算来确定。对于可液化地基，砂石桩的长度应按抗震要求的处理深度来确定。当液化层较薄或上部建筑要求全部消除地基液化时，桩长应穿透液化层。当液化层厚度较大或上部建筑物要求部分消除地基液化时，桩长的确定应符合下列两个要求：!处理深度应使处理后的地基液化指数不大于(，对独立基础与条形基础，不应小于基础底面下$’和基础宽度最大值。"在处理深度范围内，使处理后土层的标准贯入击数大于相应的液化判别临界值。(#桩的平面布置形式和平面加固范围桩的平面布置形式要根据建筑物基础形状来确定，一般采用等边三角形或正方形布置，也可采用等腰三角形或长方形布置。对于砂土地基，因靠砂石桩的挤密来提高桩周土的密度，所以采用等边三角形更有利，它使地基挤密较为均匀。对于软粘土地基，主要靠置换作用，因而选用任何一种都可以。砂石桩加固的范围要超出基础一定宽度，这是基于基础压力向基础外扩散的需要，因而除了考虑基础尺寸的大小外还应考虑基础形式、上部结构特征、荷载条件、工程地质条件等。复合地基的宽度应超出基础宽度，同时由于外围的桩挤密效果较差，所以基础每边加宽不少于"%)排桩。当用于消除地基液化沉陷时，每边放宽不小于深度的"*!，并不小于$’。当可液化层上覆有厚度大于)’的非液化层时，每边放宽不小于液化层厚度的"*!，并不小于)’。$#垫层砂石桩施工之后，在桩顶部分的桩体是比较松散的，密实度较小，应当采取碾压或夯实的方法将其压密，然后再铺设垫层。垫层厚度在)&&%$&&’’，其厚度应视具体作用和地基土的特性而异，要使其厚度能适应应力传递扩散 第四篇桩基工程施工工艺·#)%·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""和地基变形的需要，必要时可在垫层中加设加筋织物，加大地基的抗剪强度。垫层材料可用砂、碎石或砂石混合料，分层铺设压实。地面很软不能保证施工机械正常工作时，可以先铺砂石垫层，然后再施工砂石桩。但是要做好桩头与垫层的连接工作，在垫层中不要有粘土或其他夹杂物，以免影响力的传递和排水畅通。!"对邻近建筑物的影响砂石桩施工时，特别是采用振动沉管法成桩时，对邻近建筑物会产生一定的振动，甚至产生地基液化振陷的可能，在进行砂石桩设计时必须注意这种影响，必要时应采取措施。如振动沉管法改为锤击沉管法，挖设减震沟，确保施工点距既有建筑物有安全距离，一般情况下应保持#$%&’。施工中加强地面观测，掌握地基变形发展动态，采取相应措施。三、复合地基计算计算数值是砂石桩设计的重要依据，碎石桩复合地基计算工作包括桩间距的计算、复合地基承载力的计算、复合地基沉降计算、复合地基稳定性计算以及抗液化能力的计算。%"桩间距的计算由于砂石桩在松散砂土与软弱粘土中的作用机理不同，桩间距的计算方法也不相同。又由于砂石桩这种散体桩的特殊性，目前还没有经典的计算方法，所以须通过施工前的现场试验才能确定。桩距不能过小，也不宜过大，根据经验提出桩距一般可控制在(倍桩径之内。在有经验的地区，砂石桩的间距可用下列计算公式求得。（%）松散砂土和粉土地基考虑振密和挤密两种作用，按等边三角形和正方形布置，如图)(*)所示。等边三角形布置桩间距计算公式：%.#&!+&",-"!#&*#% ·’!5·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#!加密效果计算正方形布置桩间距计算公式：)*#%!$%&’("!#%##)式中：+———砂石桩间距；,———砂石桩直径；-%———地基处理前砂土的孔隙比，可按原状土样试验确定，也可根据动力或静力触探等对比试验确定；-)———地基挤密后要求达到孔隙比，它可用下列公式求得：#)$#$%&#’（()#$%&##$)*）-./0———砂土最大孔隙比，即砂土处于最松散状态的孔隙比；-.12———砂土最小孔隙比，即砂土处于最密度状态的孔隙比；-./0与-.12值，可按照国家标准《土工试验方法标准》（34)5!—’’）的规定，通过室内试验求得；661———地基挤密后要求砂土达到的相对密实度，可取%&7%8%&’9。在上述公式的推导过程中，仅根据挤密作用原理，振密作用被略去了；而且假定砂石桩挤密范围内的土层体积挤密前后相等，实际上成桩后在挤密范围内地面经常发生凸起或下沉现象，说明在挤密范围内土体积已发生变化，并不是相等的，因此，计算结果有时偏大，有时偏小。还有，在实际工作中，用钻机采取砂层的原状样是十分困难的，而且必须在现场做试验测定孔隙比。另外，用动力或静力触探对比试验来确定砂土的孔隙比，不够精确。所以只有通过大量的试验资料进行数理统计分析才能得出比较正确的结果。 第四篇桩基工程施工工艺·&,,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""砂石桩间距除了与原地基和砂石桩桩体性质有关外，还与设计所要求的复合地基承载力有关，还应根据置换率来调整砂石桩的桩径和桩间距。（!）粘性土地基砂石桩在粘性土地基中的作用，主要是置换作用和排水作用，以置换的方法提高地基的强度满足上部建筑的需要和以排水固结的方法增加地基土的抗剪强度满足地基稳定的需要。按照等边三角形或正方形的布桩，经推导，桩间距的计算公式如下：等边三角形布置时：!"#$%&!"#正方形布置时：!"!"#"$"#"%式中：’———一根砂石桩承担的处理面积；(’)———砂石桩的截面积；*———面积置换率，一般为%$#%+%$,%。!按置换要求计算砂石桩用于提高天然地基承载力时，根据置换要求计算桩距。具体计算步骤如下：-$根据所提供的天然地基容许承载力、已确定的砂石桩容许承载力、要求达到的复合地基容许承载力，利用复合地基承载力计算公式，求出满足上述要求的置换率。.$按砂石桩设计的直径，计算出砂石桩截面积。/$求出一根砂石桩所分担的地基处理面积，即砂石桩截面积除以置换率。0$设砂石桩为正方形布置，桩间距为一根砂石桩分担的处理面积的开方值。若为等边三角形布置，桩间距为上述开方值乘以#$%&。"按地基固结要求计算砂石桩复合地基提高桩间土承载力时，应根据地基固结度和固结速率要求计算桩间距，计算方法与排水固结法砂井间距计算方法相同，只是井径和排 ·432·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!水通道的性能不同。在做地基稳定验算时，应使用砂石桩复合地基的抗剪强度，由砂石桩的抗剪强度和桩间土的抗剪强度共同组成。!"复合地基承载力计算砂石桩复合地基是属于竖向增强体复合地基。根据计算此种复合地基承载力的两种思路：一种是先分别确定桩体的承载力和桩间土的承载力，根据一定的原则迭加这两部分承载力得到复合地基的承载力；另一种是把桩体和桩间土组成的复合地基作为整体来考虑，如通过地基滑弧稳定分析法确定复合地基极限承载力。在稳定分析中采用复合土体的综合指标。此外，通过现场复合地基的载荷试验来确定。（#）按照桩体和桩间土共同承担上部荷载计算复合地基承载力，可用下式表示：!"#$$#!#%&&#%$!!（!#&%）&’#式中：’———复合地基极限承载力（*’+）；()’,)桩体极限承载力（*’+）；’-)———天然地基极限承载力（*’+）；.#———反映复合地基中桩体实际极限承载力的修正系数，与地基土质情况、成桩方法等因素有关，一般大于#"/；.!———反映复合地基中桩间土实际极限承载力的修正系数，其值与地基土质情况、成桩方法等因素有关，可能大于#"/，也可能小于#"/；!#———复合地基破坏时，桩体发挥其极限强度的比例，也称为桩体极限强度发挥度；!!———复合地基破坏时，桩间土发挥其极限强度的比例，也称为桩间土极限强度发挥度；1,0———复合地基置换率，0$，其中1,在为桩体面积，1为对应的加1固面积。在计算公式中出现了四种修正系数，这是为了弥补参数的取得与实际情况差异，以及在其中真正发挥作用的程度而设置的。如砂石桩体极限强度和 第四篇桩基工程施工工艺·:79·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!桩间土的极限强度多是较难正确取定的。对散体材料复合地基，桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所能提供的最大侧限力。散体材料桩在荷载作用下，桩体发生鼓胀，桩周土进入塑性状态，可通过计算桩间土侧向极限应力计算单桩极限承载力。其一般表达式可用下式表示：!!"!!#$%!式中："———桩体材料的被动土压力系数；#!$%———桩间土能提供的侧向极限应力。（&）按照将桩体和桩间土组成的复合土体作为整体来考虑，采用稳定分析法计算。以圆弧分析法为例，假设地基土的滑动面呈圆弧形。在圆滑动面上，总剪切力为’，总抗剪力(，则沿该圆弧滑动面发生滑动破坏的安全系数为"&%!’取不同的滑弧圆心，有不同的圆弧滑动面，可得到不同的安全系数，通过试算找出最危险圆弧滑动面，可确定最小安全系数值，通过圆弧分析法即可根据要求的安全系数计算复合地基承载力，也可按确定的荷载计算在此荷载作用下复合地基的安全系数，评价地基的稳定性。采用圆弧滑动面法对复合地基进行验算时，滑动面上的抗剪强度)由砂*#石桩的抗剪强度)和桩间土的抗剪强度)两部分组成：#*&()!!(!+()!*（"!++#!,）,-.$!/0*%+（12*）-.式中："#———砂石桩应力集中系数，"#!1+（.21）3；4———计算深度5处的平均应力；##———桩体重度；6———计算深度；———桩的内摩擦角；$4%———剪切滑动面与水平面的夹角；/———桩间土的粘聚力。78复合地基沉降计算 ·2$1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!砂石桩如果直接穿透软弱土层到达较硬的持力层，确认通过加固土体传下来的应力已不构成对下卧持力层的压缩，那么复合地基的沉降计算只考虑加固区的沉降。在通常情况下往往砂石桩没有打穿整个软弱土层，或只打穿其中一层，下卧层仍为较软弱地层，通过加固区传下来的应力仍会造成对下卧层沉降的发生，这样就需要把复合地基的沉降分为二部分，复合地基加固区压缩量为!，复合地基加固区下卧层的压缩为!，如图$%&%所示。图中’为复"#合地基加固区厚度，(为荷载作用下地基压缩层厚度，则复合地基总沉降量!的表达式为：!)!"*!#图$%&%复合地基沉降计算模式对!的求得，龚晓南教授将常用的几种计算方法总结为复合模量法（+法）、",应力修正法（+法）、桩身压缩法（+法）。!-（"）加固区土层压缩量!的计算"!复合模量法（+,法）将复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一复合土体，采用复合压缩模量（+）来评价复合土体的压缩性。采用分层总和法来计算。,!""$#!")!’##)"%&!#式中："./———第/层复合土上附加应力增量；0/———第/层复合土层厚度；+,!/———第/层复合压缩模量，可通过面积加权法计算。 第四篇桩基工程施工工艺·321·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#!$!%"（#$$）!#式中：%———复合地基面积置换率；&’———砂石桩体压缩模量；&(———桩间土体压缩模量。!应力修正法（&(法）根据桩间土承担的荷载’和桩间土的压缩模量&，忽略增强体砂石桩的((存在，采用分层总和法计算固区土层的压缩量(。#&&"(%’"(’##!!)’!##!)’!##*’#’!#!!#’’!#!!##式中：———应力修正系数，；"("!#"%（)$#）)———复合地基桩土应力比；%———复合地基置换率；#*+———未加固地基在荷载’作用下第+层土的附加应力增量；#*(+———复合地基中第+层桩间土的附加应力增量，相当于未加固地基在荷载’作用下第+层土上的附加应力增量；(,+(———未加固地基在荷载作用下相应厚度内的压缩量。$桩身压缩量法（&’法）在荷载作用下，加固区土层压缩量为##!#%""式中：(———砂石桩桩身压缩量；’#———桩底端刺入下卧层数量，砂石桩桩端不可能有刺入量，#!-。##!#%（#%($(+,）#%!-.!%)式中："*———应力集中系数，"’!#"%（)$#）；/———砂石桩长度，等于加固区厚度0； ·7.7·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"一砂石桩变形模量；#$%———桩底端端承力密度。在上述三种方法计算&中，后两种方法都只强调了某一方面，忽略另一’方面的作用，而且选用桩土应力比(值较困难，所以在实际应用中以复合模量法为主。桩土应力比，在没有实测资料时，对粘性土时取)*+；粉土和砂土取’,-*.,%。原土强度低者取大值，反之取小值。（)）加固区下卧层压缩量&的计算)复合地基加固区下卧层压缩量的计算，通常采用分层总和法计算。在分层总和法计算中，作用在下卧层土体上的荷载或土体中附加应力是难以精确计算的。目前在工程应用上，常采用下述三种方法：!应力扩散法应力扩散法计算加固区下卧层上附加应力如图.+/-0）所示。复合地基上荷载密度为"，作用宽度为1，长度为2，加固区厚度为3，压力扩散角为，"则作用在下卧层上的荷载#为：$#$%!"4（$5)&60(）#5)&60(!!对条形基础，仅考虑宽度方向扩散，可改写为：$!!"4$5)&60(!图.+/-下卧层上附加应力计算0）应力扩散法；$）等效实体法#等效实体法 第四篇桩基工程施工工艺·7!8·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""等效实体法计算加固区下卧层附加应力如图!"#$%）所示。复合地基上荷载密度为&，长度为’，宽度为(，加固区厚度为)，*为等效实体侧摩阻力密度，则作用在下卧层上的附加应力+为：%#$!#（-#.-$）%&!",#$对条形基础，上式可改写为：-%!",!#&#!改进/01102法黄绍铭等建议采用下述方法计算下卧层土层中应力。复合地基总荷载为+，桩体承担+&桩间土承担+2,+#+%。桩间土承担的荷载+2在地基中所产生的竖向应力"，其计算方法和天然地基中应力计算方法相同。桩体承担的3荷载+在地基中所产生的竖向应力采用/01102法计算。然后迭加两部分应&力得到地基中总加竖向应力。"4复合地基抗液化能力的计算对于可液化的砂土或粉砂土层，砂石桩应穿透可液化层，或按国家标准《建筑抗震设计规范》（/(566—78）规定；采用标准贯入试验判别法，在地面下6$9深度范围内的液化土应符合下式要求：’:!4$;’()!’(),’［<<48.<4（6*+#*,）］·!!(式中：=———饱和土标准贯入锤击数实测值（未经杆长修正）；:!4$=>?———液化判别标准贯入锤击数临界值；=<———液化判别标准锤击数基准值，应按表!"#6采用；12———饱和标准贯入点深度（9）；———粘粒含量百分率，当小于!或为砂土时，均采用!；#>1@———地下水位深度（9），宜按建筑使用期内平均最高水位采用，也可接近期内年最高水位采用。 ·&")·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$标准贯入锤击数基准值烈度近、远震%&’近震($)$(远震&$*—这种液化判别法只考虑了桩间土的抗液化能力，而并未考虑砂石桩的作用，因而是偏于安全的。第三节振动挤密砂石桩施工工艺一、施工前的准备工作砂石桩在正式施工前必须做好相应的准备工作，主要包括技术性的和实施性的。准备工作做得越充分，施工越主动，更能确保工程质量。$+技术准备（$）认真阅读设计文件，深刻理解设计意图。这样不仅能做到按图施工，而且能根据实际情况，提出相应的措施，确保工程按设计要求完成。同时也能发现问题，提出解决问题的方法。（*）调查、搜集有关资料并核对设计文件。在设计阶段虽然已经做了这方面的工作，但这仅是从设计的角度出发，现在应从施工的角度出发做这项工作，就是要更细致、更具体，然后用这些具体的资料来核对设计文件，确认最合理的设计方案。（!）控制测量、复测。测量是工程平面控制和高程控制的手段，在工程施工前必须根据工程所在位置将国家或设计单位移交的控制点移至工地附近，并做妥善保护，作为施工测量的基准点。控制测量的精度按规定进行。对设计单位移交的工程桩必须进行复测并根据需要进行加密，确定建筑物平面位置和高程。 第四篇桩基工程施工工艺·(!"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）施工标高。由于砂石桩在接近地表一定深度内，土的自重应力小，对桩的径向约束力小，造成砂石桩体上部"#$%范围内密实度差，这部分一般不能直接做地基，需进行碾压、夯实处理，以保证桩顶端的密实。如果是在饱和的粘性土中施工，可能因挤压造成地面的隆起，而在砂性土中进行振动法施工时，振动作用又可能产生振密沉降，所以在施工前要根据试验或经验预估地基可能变形量，从而确定施工前场地的标高，使处理后场地标高接近规定值。（&）编制施工组织设计。施工组织设计应根据设计要求，结合工程特点，有针对性地制定相应质量管理措施。主要包括下列内容：!施工平面图：标明砂石桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施位置等；"确定成桩机械、配套设备以及合理施工工艺的有关资料；"施工作业计划和劳动力组织计划；#机械设备、备件、工具、材料供应计划；$施工时对安全、劳动保护、环境保护等应按有关规定执行；%保证工程质量、安全生产和季节性施工的技术措施；&其他。$’施工准备（"）施工场地的三通一平在施工现场要做到三通一平，即路通、水通、电通和场地平整。机器设备进场，砂石料的运输，人员的进出，这些都需要有畅通的公路。施工人员的饮用及施工中有时需要用水水源的供给不可缺少。振动打桩机的激振、行走，以及施工人员的生活和工作必须要用电。如公用源无法接入时，采用柴油发电机组自发电。场地平整包括地表整平、清除地上或地下的障碍物，如有水塘水沟低洼处，要排水清淤，并回填适当厚度的垫层，以利重型机械的运行和施工。（$）施工设备的选定和进场根据地质情况选择成桩方法和施工设备，对砂性土，一般选用振动成桩法。对粘性土，选用锤击成桩法或振动成桩法。当确定了成桩方法后，便可根据具体砂石桩的设计，选定机器设备进场。常用振动冲击沉管桩机技术性能 ·+"$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!见表!"#$。表!"#$常用振动、振动冲击沉管桩机技术性能表桩机激振力（%&）桩管沉入深度（’）桩管外径（’’）桩管壁厚（’’）()*+)%&（振动沉管）+*,)$$)*$(!-*+,))*,.)%&（振动沉管）,)*,.$(!*!$.(*,),.)*$))%&（振动沉管）,.*$)!$.,)*,$/."))%&（振动沉管）$)*$"!(),$/.*,.振动力-)%&（振动冲击沉管）打击力-))%&+*,,$(!-*+!振动成桩法的主要设备0/振动沉拔桩机振动沉拔桩机由振动桩锤组成。如图!"#-。图!"#-振动沉管桩机示意图,—滑轮组；$—振动锤；!—漏斗口；"—桩管；.—前拉索；-—遮栅；(—滚筒；+—枕木；1—架顶；,)—架身顶段；,,—钢丝绳；,$—架身中段；,!—吊斗；,"—架身下段；,.—导向滑轮；,-—后拉索；,(—架底；+—卷扬机；,1—加压滑轮；$)—活瓣桩尖桩架，实际上是一台打桩专用的起重与导向的设备。按桩架行走方式可分为轨道式、履带式。步履式、滚管式和简易式，也可以用起重机代替进行改 第四篇桩基工程施工工艺·:(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!装，一般选择具有!"#$"##%&起重能力的履带起重机。施工中根据桩锤型式、桩的种类和材料、数量及布置、实际情况等选用何种桩架。桩架主要由底盘、导杆、滑轮组和动力设备等组成。桩桩架高度可按桩长需要分带组装，每节长’$()。桩架的高度一般等于桩长加滑轮组高度加桩锤高加桩帽高度加起锤移动高度（取!$*)）。振动桩锤，具有沉管和拔管的双重作用，按动力来分可分为电动和液压两种。电动又可分为单电机、双电机两种。单电机功率一般为对’#$+#%,，双电机锤由两个电机组成，功率一般为*-!"$*-("%,。按振动频率可分为低频（’##$.##/0)12）。中濒（.##$!"##/0)12）、高频（*’##$*"##/0)12）。砂石桩施工常用中低频电动振动锤，它具有施工速度快、使用方便、费用低廉、施工时噪声小、结构简单、维修方便、沉拔两用等优点。34桩管与桩尖桩管为无缝钢管，直径可根据砂石桩径选择，一般管径规格为’*"))、’."))、(*"))、"*"))等。桩管下端装有活瓣桩靴或活门桩靴，也可采用混凝土预制桩尖（见图’(5.），桩尖的锤形角一般为6#7，桩管上端前侧设有投料口或焊有投料漏斗。桩管的长度根据桩长确定，大于设计桩长!$*)。图’(5.桩靴8）活页式桩靴；3）活瓣式桩靴；9）预制混凝土桩靴94加料设备及其他一般使用装载机或手推车。此外还有控制操作台，装有开关、电流表和电压表等自动控制仪表装置，用于控制沉拔桩机的开关和挤密电流等。!锤击成桩法的主要设备84锤击沉管法打桩机锤击沉管打桩机主要有蒸气打桩机和柴油打桩机。它们是由可移动式的 ·1%%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!桩架或由起重机改装的桩架与蒸气桩锤或柴油桩锤组成，起重机为!"#$%##&’起重能力的履带式起重机。桩锤质量一般为!()$)("*，将根据具体情况进行选择，且锤的质量不小于桩管质量的)倍。常用锤击沉管打桩机技术性能如表+%,+。表+%,+常用锤击沉管打桩机技术性能表锤重落锤高度拔管倒打冲程桩架高桩管直径桩管长桩机类型（&-）（./）（./）（/）（//）（/）!###+)#蒸气打桩机)""#%#$0#)#$+#)#$+%)+%1#+"##电动落锤打桩机2"#$!"##!##$)##)#$+#!"$!2+)#!#$!)柴油机自由2"#!##$)##)#$+#!+$!2+)#!!$!"落锤打桩机桩锤可采用电动落锤、柴油机落锤和蒸气锤三种。不同型号的柴油锤，适用于不同类型的锤击沉管打桩机，如3,!)、3,!1、3,)"柴油锤适用于小型桩机。4(桩管与桩尖桩管宜采用无缝钢管，钢管直径一般为)2+$0##//。桩管与桩尖接触部分宜用环形钢板加厚，加厚部分的最大外径应比桩尖外径小!#$)#//。桩管的表面应焊有表示长度的数字，以便在施工中进行观测。桩尖采用混凝土预制头或用活瓣桩靴。双管成桩法桩管采用壁厚大于2//的无缝钢管，内配芯管，芯管直径比外管直径小约"#//。外管和内管长度相同。在外管的前侧间隔)$+/开有投料口，投料口高)"#$+##//。宽)##$)"#//，并装有可灵活开关的门。外管上下两端均开口，上端设有供拔管和移位用的吊环。芯管下端用钢板封闭，上端用钢板封闭可与桩锤替打连接，锤击芯管时同时带动外管沉入上中。.(加料设备加料设备可用装载机或手推车。用投料漏斗将石料通过桩管上的投料口倒入管中。（+）砂石材料的选用砂石桩所用的砂石材料，可以用砂（包括中粗砂和砾砂，含泥量小于 第四篇桩基工程施工工艺·1+!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"），也可以用石（包括砾石、卵石、碎石，但不宜含有大于!#$$的颗粒）或者砂和石的混合料，以增加密实度和摩擦角。对其他硬性散体材料，只要不构成对环境的污染及本身的稳定也可采用。砂石的含水量，尤其是由砂组成的桩体，对其密实性有很大影响，一般情况下，不同成桩方法对砂石料含水量的要求不同，应根据成桩方法分别规定。%&采用单管锤击式或振动式，一次拔管成桩法或复打成桩时可使用饱和砂石料。’&采用双管锤击式或单管振动式重复压拔管成桩时，可使用(")*"含水量。在饱和土中施工时，可以用天然湿度或干的砂石料。（+）施工顺序的确定应根据被加固地基土的性质和处理目的来确定砂石桩的施工顺序。在松散的砂土和粉土中，砂石桩以挤密为主，应从周边的外围桩打到中部的核心桩。先打周围,-.排，后打内部的桩。内部桩也隔排施工，对最后几排桩，如下沉桩管困难，可适当增加桩距。内部桩也可划分成小区逐区施打。在粘性土中，砂石桩以置换为主，应由稀打到密，具体做法是间隔施工，特别在置换率高。桩距小的情况下更应如此。二、成桩工艺试验砂石桩本身的含意比较广，采取的施工方法比较多，加固的地基土性质复杂，而且砂石桩的设计计算理论不够严密，在很大程度上设计参数的取值来源于实践经验。在这种情况下，对砂石桩工程目前还无法证实其设计的合理性，以及施工方法和工艺能否满足设计要求，达到地基加固的效果。为了说明这些问题，在正式施工前做一些小规模的试验，是十分必要的。/&成桩试验的要求（/）在正式施工场地内或与施工场地地质条件相同的附近地块内进行成桩试验，试验桩数量应不少于()*根。等边三角布置的要(根（即中间/根，周围.根），正方形布置的要*根（即,排,列，每排每列,根）。（0）试验桩的施工应按工程设计的要求进行，包括所用的机械设备、砂石 ·’%+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!材料、设计参数。施工工艺、质量控制、检测手段等，实际上这是全面施工的先导，对真实效果进行检验。（!）对试桩进行检测。包括施工过程中对具体指标的测定和对施工完成后对桩体和复合地基的检测。如在成桩过程中填入的砂石数量、桩管提升和下沉高度及速度、振动挤压时间、锤击数，以及在施工过程中出现的一些情况。在施工完成后进行对桩体形态、密实度、单桩承载力、复合地基承载力、地基变形情况等。通过对试桩检测全面了解该设计方案的实际加固效果。"#根据成桩试验成果调整设计或改进施工。通过试桩的施工及检测，分析其结果是否满足工程的要求，如果不能达到要求，就要调整设计，包括桩径、桩长、桩间距。另一方面就是改进施工，包括机器设备的更改和施工参数的调整，使其达到满足要求为止。三、成桩工艺和质量控制$#振动沉管法振动沉管法按沉拔管的次数可分为一次拔管法、逐步拔管法和重复压拔管法三种。振动沉管法施工砂石桩工艺流程可用图!%&’表示。图!%&’振动沉管施工砂石桩工艺流程（$）一次拔管法!成桩工艺（见图!%&(）)#桩机就位，桩管垂直对准桩位，经瓣桩靴闭合或混凝土桩尖与管底结合。*#启动振动桩锤，将桩管振动沉入土中，达到设计深度，如遇到坚硬难沉 第四篇桩基工程施工工艺·:".·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$一次拔管和逐步拔管成桩工艺的土层，可辅以喷气或射水沉入。桩管振动下沉对管周土体进行挤密。%&从桩管上端的投料漏斗向管内投入砂石料，数量根据设计确定，为保证顺利下料，可以适当加水。’&边振动边拔管直至拔出地面。!质量控制(&桩的平面位置、垂直度和深度的控制。砂石桩应保证桩位准确，其纵向偏差应不大于桩管直径，垂直度偏差不应大于)&*+，深度应达到设计要求。,&控制每段砂石桩的桩径，也就是要确保灌入的砂石数量，实际用砂石量不得少于计算值的++，所灌砂石量，除按设计规定外，还可以用计算方法求得每根桩大概的砂石量。当达不到设计要求时，要在原位再沉管投料一次，或在旁边补打一根。/!-)&*."#!式中：0———灌砂石量（1）；’———桩管直径（2）；!———砂石桩要求的干密度，一般取)&345%2；"6———桩长。%&对桩体连续性和密实度的控制，是通过拔管速度、桩管挤压次数、电机工作电流的控制来实现的。桩管起拔速度不能过快，具体速度应通过试验来确定，一般情况下，拔管速度为)7/25289。 ·323·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!%!"在软粘土中施工，桩管未入土前先向管内灌#$#"%&的砂石，打到预定深度后，复打’$%次，可使桩底成孔更好。("当在管内投料不畅时，可向管内通水或压缩空气。（’）逐步拔管法!成桩工艺（见图)*+）,"桩管垂直就位，桩靴闭合。-"将桩管沉入土层中到达设计深度。."将料斗插入桩管，向管内灌砂石料。!"边振动边拔管，每拔/0.&，停止拔管继续振动，停拔时间为#0$’01，直至将桩管拔出地面。"质量控制,"在一次拨管法中提出的控制质量措施，在逐步拔管法中应按此执行。-"边打边停，停拔结合，这样做能有效促使桩身和桩间土的相对密度增加，从而提高砂石桩复合地基的加固效果。."在拔管过程中要控制拔管的速度，速度太快可能造成断桩或缩颈，慢速拔管可使砂石料有充分时间振密，从而保证桩身的密实度。!"停拔高度、停振时间、拔管速度将通过现场试验确定。图%2*#0重复压拔管成桩工艺（%）重复压拔管法!成桩工艺（见图%2*#0） 第四篇桩基工程施工工艺·403·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"桩管垂直就位，闭合桩靴。#"将桩管沉入土层中达到设计深度，如果桩管下沉速度很慢，可以利用桩管下端喷嘴射水，加快下沉速度。$"按设计要求的数量向桩管内投入石料。%"边振动边拔管，拔管高度由设计或试验确定。&"边振动边向下压管，下压的高度由设计或试验确定。’"停止拔管，继续振动，停拔和振动时间由设计或试验确定。("重复$)’步骤，直至桩拔出地面。!质量控制!"继续执行一次拔管法中质量控制的基本措施。#"桩身的连续性。应通过适当的拔管速度、拔管高度、压管高度来控制，使砂石桩均匀连续。$"桩的直径利用拔管速度和下压的高度来控制。%"桩体密实度除了受压管高度影响外，还与桩管留振时间有关。留振时间长，桩身密实度大。一般情况下，桩管每提高*++$,，下压-+$,，留振*+).+/。."锤击成桩法锤击成桩法是利用蒸气或柴油打桩锤把桩管打入地基土中，向桩管内灌砂石，然后拔出桩管，形成砂石桩。锤击法以其使用桩管数量的不同分为单管成桩法和双管成桩法。工艺流程见图-01**。（*）单管成桩法"成桩工艺（见图-01*.）!"桩机就位，桩管垂直对准桩位，下端为活瓣桩靴则闭合，为预制混凝土桩尖时，管尖结合妥当。#"启动桩锤，将桩管打入设计深度。$"将料斗插入桩管，向管内灌砂石料。当砂石料数量较多时，可分二次投入；第一次灌总量的.2-，上拔桩管，第二次再加总量的*2-。%"边振动边拔桩管，按规定提速起拔桩管至地表。 ·0(*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$$锤击成桩法施工砂石桩工艺流程图图!"#$%单管锤击式成桩工艺!质量控制&’桩身连续性，用拨管速度控制，拔管速度根据设计或试验确定。一般情况下，拔管速度可控制在$’()!’*+,+-.。/’桩直径，用灌砂石量来控制。当砂石量没有达到设计要求时，可在原位再沉管灌砂石一次，或在旁边补打一根。（%）双管成桩法 第四篇桩基工程施工工艺·10$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!成桩工艺（见图!"#$!）图!"#$!双管锤击式成桩工艺%&桩管垂直就位。’&启动桩锤，将内外管同时下沉至土层中，达到设计要求的深度。(&拔起内管至一定高度，打开投料口，将砂石料灌入外管内。)&放下内管压在外管的砂石料面上，拔起外管，使外管上端与内管和桩锤接触。*&锤击内外管将砂石料压实。桩底第一次投料要较少，然后击实。这样可以保证桩长和桩底的密实度。+&起拔内管，向外管投砂石料。,&重复)-+，直至拔管至地表。.&制桩达桩顶时，即最后$-/次加料，每次加料不宜多，加$-$&0手推车砂石料，进行锤击压实，至设计桩顶标高。"质量控制%&桩身的连续性，控制拔管速度，没有发生拔空管现象，即可避免断桩。如有此现象即要采取复打和再投料。’&桩直径和桩身密实度，常以锤击桩管的贯入度和砂石料的用量来控制。对于提高地基承载力为主的非液化土，以贯入度控制为主，填料量为辅；以消除液化为主要目的，则以控制填料数量为主，贯入度为辅。 ·&%#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四节质量检验对砂石桩复合地基的质量检验，从过程来说包括在施工过程中是否按照设计的具体要求去执行，以及造就成的复合地基是否能照原来设想那样发挥复合地基的作用，达到加固目的。从具体对象来说，主要是对砂石桩本身桩体、桩间土，以及桩和桩间土组成的复合地基的检验。质量检验所采取的方法，根据砂石和土的各自性状分别运用直观的方法、室内土工试验、现场原位测试、物理勘探等。通过一种方法或几种方法的综合评价，检验这种复合地基是否已满足设计要求，达到加固目的，或者是完成了一部分，还有一部分没有达到标准。在这种情况下就要检查设计施工、检测本身有无缺点和错误，并提出修改和弥补的办法，使其全部达到目的，避免损失和浪费，这就是质量检验的目的和意义。一、质量检验方法!"现场直观量测及检查施工记录利用量测工具，对现场施工的砂石桩进行各项形态指标的测量和导向架垂直度的测量。检查施工记录，是否真实记录和反映现场客观情况。#"土工试验方法通过对桩间土在加固前后物理力学性质指标、相对密实度等变化的测定，检验加固效果。这种前后对比是通过室内土工试验的有关项目检测来实现的。如含水量、重度、孔隙比、压缩模量和抗剪强度指标等。$"原位测试方法对于大量加固效果的检验是通过原位测试的方法来实现的，主要是静力触探和动力触探试验、标准贯入和轻型标贯试验、静荷载试验、波速试验等。（!）静力触探试验静力触探试验适用于粘性土、粉土、砂土及含少量碎石的土层。可测定比贯入阻力、锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力。 第四篇桩基工程施工工艺·&%"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）动力触探试验动力触探试验适用于强风化、全风化的硬质岩石、各种软质岩石及各类土。根据动力触探指标和地区经验，可以确定砂土的孔隙比、相对密实度，粉土、粘性土的状态，土的强度、变形参数、地基土承载力和单桩承载力等。（"）标准贯入试验标准贯入试验适用于砂土、粉土及一般粘性土。可测定单孔标准贯入击数#与深度关系曲线，但不应依据单孔击数对土的工程性质做出评价，而应利用地区经验，才能对砂土的密实度和粉土、粘性土的状态、土的强度参数、变形参数、地基承载力、砂土、粉土的液化势、单桩极限承载力及沉桩的可能性等作出评价。轻型标准贯入试验只是锤重和落距相对减少，常用于地面和浅部地层，基本原理和作用与标准贯入试验相同。（$）载荷试验载荷试验可用于确定岩土的承载能力和变形特性。平板载荷试验适用于浅层地基。对载荷试验成果分析，可绘制压力与沉降、沉降与时间关系曲线，利用压力与沉降曲线计算变形模量。根据压力与沉降、沉降与时间曲线的特征点或承压板周围地面的变形、承压板下土体的侧向位移，确定临塑荷载和极限荷载，并提供地基承载力。（%）波速试验波在地基土中传播速度反映了土的特性，因此，通过测定土的波速可确定土的动弹性模量和动剪切模量。二、质量检验的时间、位置和数量由于在制桩过程中对地基土的扰动，使其强度暂时降低，对饱和土产生较高的超孔隙水压力，在这段时间里不能进行各种试验，以免产生失真现象，而应该静置一定时间，让超孔隙水压力逐渐消散，有效应力增加，土的强度恢复以后才可进行试验。对粘性土来说恢复期在二周以上，对砂土或粉土来说恢复期在一周以上。 ·1(&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""检测点的位置，对砂石桩体测点应在桩体轴心；对桩间土测点应包括几根桩之间的形心点，如桩以等边三角形布置，测点就可在三角形的中心点，正方形布置，测点就可在正方形的中心点。因为一般认为形心点是砂石桩加固效果最弱的点。检测点的数量，原位测试（除载荷试验）应不少于桩孔总数的!"，并不小于#处。三、质量检验的实施质量检验的实施分两个方面：$%施工质量的检验施工质量的好坏将直接关系到加固效果，是加固效果能否正常发挥的首要条件。对施工质量的检验包括在施工过程中和施工完成后。在过程中发现不符合规定的，立即指出，并及时改正；过程结束后发现不符合规定的，采取弥补措施，保证加固作用的充分发挥。施工质量的检验主要运用直观的方法量测砂石桩的桩径、桩距、桩长、垂直度是否符合要求。另一方面是检查和核对施工记录，如沉管时间、各深度段的填砂石量、提升及挤压时间，以及地面变化等情况。对砂石桩的平面位置、垂直度、灌砂石量等具体要求见表#&’&。表#&’&砂石桩质量检验表检查项目质量标准和允许偏差检验方法现场外观检查、观测桩架和桩管的桩身垂直度!$%()*$+（+)为桩长）垂直度桩位!,*（!,为桩径）查测-、.轴两个方向最大值连续灌砂到规定深度，满足每米深灌砂量检查施工记录曲线或钻孔检查度的灌砂量沉管、提升、挤压时间根据设计或试验确定检查施工记录振动沉管!$++//桩深检查施工记录或钻孔检查锤击沉管!#++//振动沉管’!+//桩径尺量检查锤击沉管0$++//，’(+// 第四篇桩基工程施工工艺·(**·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"加固效果的检验按照设计进行的砂石桩复合地基的施工，能否达到原来设计的要求，应通过加固效果的检验来确定。在实际工程中往往通过对桩身、桩间土、桩土共同作用的检验来完成的。（#）砂石桩身的检验根据砂石桩桩身材料的组成，可采用静力触探、动力触探、标准化贯入试验和单桩载荷试验等。通过前三项中的#$!项，可测定桩的实际长度、砂石的均匀性和连续性。按相关理论和经验公式可求出桩的相对密实度和桩体的承载能力，从而评定桩的质量。单桩载荷试验是测定单根桩实际承载力和变形的最直接有效的方法。压板可采用钢质，面积与桩截面相同。压板底高程与基础底面设计高程相同，压板下铺设不超过!%&’厚的中粗砂平整。总加荷量不少于设计要求值的!倍，分级加荷可分为($#!级施加。当上一级荷载引起的沉降增量#)内小于%"#’’时才可施加下一级荷载。对于地基土为饱和粘性土时，#)内沉降增值小于%"!*’’时即可施加下一级荷载。每加一级荷载，在加荷前后各读压板沉降量一次，以后每隔半小时读记一次。当出现下列情况之一时，可终止试验：压板突然下沉，土被挤出或周围出现明显裂缝；累计沉降已起过%"#压板宽或%"#压板直径；总加荷载已达到设计要求值的!倍以上。卸荷时，分三级，读记回弹量，直至变形稳定。（!）桩间土的检验!在粘性土中，砂石桩复合地基配合上部预压，使地基土排水固结，强度增加，稳定性增高。可以通过加固前后对地基钻探取样作室内土工试验，由土的物理力学性质指标的具体对比确定加固效果。同时，也可利用原位测试手段，如静力触探、十字板剪力切试验，评定加固前后的效果。"在砂土或粉土中，可采用静力触探、动力触探、标准贯入试验，也可用取原状土来测定加固前后地基土承载力和变形特征的变化。（+）对复合地基的检验砂石桩复合地基是由砂石桩和桩间土组成，在承受上部荷载作用时由砂石桩和桩间土共同来承担。复合地基的承载力和变形可以通过以上对砂石桩 ·0/.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!和桩间土有关的特性指标，按照复合地基的计算公式来求得，但这毕竟是理论的，真正检验复合地基的应力和应变能力还是要通过复合地基的载荷试验。!单桩复合地基载荷试验在进行单桩复合地基载荷试验时，除承压板外其他要点与单桩载荷试验相同。单桩复合也基载荷试验的压板可取圆形或正方形的钢板，面积的取值应以设计的面积置换率来决定，取!根桩所承担的地基处理面积即等效影响圆的面积，只有这样做，试验结果才和设计情况相守，试验获得资料才能指导设计和施工。压板底高程与基础底面设计高程相同，其他如压板下辅设砂垫层、加荷等级和方式、读数、终止试验条件均与单桩载荷试验相同。"多桩复合地基载荷试验由两根或两根以上桩体组成，同时在压板作用下进行载荷试验，称多桩或群桩复合地基载荷试验。多桩复合地基载荷试验一般采用钢质或钢筋混凝土压板，形状可为正方形、矩形，其尺寸面积可根据桩数所承担的地基处理面积来确定，一般与桩间距和布桩形式有关。以下列几种为例，说明压板的取值。其他做法和上述载荷试验相同。多桩复合地基载荷试验压板尺寸可参照下图"#$%#选取。图"#$%#多桩复合地基载荷试验压板尺寸&）满堂桩正方形布置；’）满堂桩三角形布置；(）条形基础单排桩；)）条形基础双排桩#复合地基承载力基本值的确定根据实际载荷试验所获得的压力*和沉降+的关系曲线，按照下列三种情况确定。&,当*$-曲线上有明显的比例极限时，可取该比例极限所对应的荷载为地基承载力的基本值。 第四篇桩基工程施工工艺·2$/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"当极限荷载能确定，而其值又小于对应比例极限荷载值的#"$倍时，可取极限荷载的一半为地基承载力的基本值。%"按相对变形值确定：对以粘性土为主的地基，可取&’!或&’()*"*+所对应的荷载（!和(分为压板宽度和直径）；对以粉土或砂土为主的地基，可取&’!或&’()*"*#$所对应的荷载。("复合地基承载力标准值的确定：试验点数量不少于,个，当对承载力的基本值进行统计计算其极差不超过平均值的,*-时，取其平均值为复合地基承载力的标准值。第五节工程实例一、工程实例南京长江大桥引桥墩基抗震加固#"工程概况：南京长江大桥是我国铁路南北通道京沪干线和公路干线宁杨国道上的一座重要公铁两用特大桥梁。全桥长度，铁路部分.//+0，公路部分1$220，其中江面正桥长#$/.0，另有分岔落地公路桥,#.0。整个大桥由正桥、南北两岸铁路、公路引桥及桥头建筑组成。引桥可分为几个区段：桥头建筑区段、铁路公路共用区段、单独铁路公路区段。引桥上部建筑，有桥头建筑区段，构成桥头建筑的大堡和小堡及其间的引桥向正桥的过渡段，其余两个区段为铁路引桥和公路引桥，均为3形预应力钢筋混凝土梁，此外公路引桥为双曲拱桥。引桥下部建筑、桥头建筑区段及铁路、公路共用区段的桥墩为双层式的钢筋混凝土框架结构，基础为钢筋混凝土管桩，桩长120，穿过饱和粉砂和细砂层，桩尖支承在砾砂层上。铁路引桥桥墩为双柱式的框架结构，基础大部分为桩基础，为支承桩或摩擦桩，入土深度在+20左右。公路引桥亦为双柱式框架结构，基础大部分为钢筋混凝土管桩。+"两岸引桥的工程地质条件 ·-.-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!浦口岸，冲积平原宽约!"#$%，地面标高&’()%，地下水位在地面下*(+%。"基岩以上覆盖着近代冲积层，上部为砂粘土、粉砂、细砂，下部为中粗砂与砾砂，厚度变化较大，最深达),%。#南京岸，冲积平原宽约*"’$%，地面标高&’(-"+%，地下水位在地面下约*(+%。$基岩以上覆盖着近代冲积层，上部为砂粘土，下部为细砂，底部只有很薄的粗砂、砾砂，厚度变化较大，最深达.#%。%两岸砂粘土的天然含水量约为!./(,./，天然孔隙比为0"#(*"*，!!天然容重为*)".(*-".$12%，固结慢剪34+0(+"+12%，多数为&4+05(+.5!软塑至流塑状态的淤泥质砂粘土。两岸粉细砂，其天然容重在*-$12%左右，天然孔隙比为0"#.(*"0，呈松散饱和状。!"加固方法（*）加固原则!根据标准贯入、静力触探、相对密度试验，大桥引桥地基中砂层在)度地震烈度时容易发生液化，液化深度为规范中给定的地面下*.%。"利用勘测试验结果，对大桥引桥各墩的地基分别进行液化分析，部分墩基不用加固，部分需加固。（+）加固方法选定!用振动荷载在土中成孔灌砂，形成大直径密实砂桩加固可液化地基。该法的特点是采用振动法将桩管沉入地基中，达到设计深度后，提管向土中灌填粗粒料，再振动沉管挤压，经不断的提管灌砂和振动沉管挤压后，土中即挤密形成大直径密实砂桩。其加固机理是：沉管成孔时对地基产生第一次挤密，而提管灌砂振密时对地基产生第二次挤密，这样形成的挤密砂桩其有效振密范围可达’倍直径左右，振密作用比挤密作用更显著。"采用挤密砂桩施工机具转场及定孔就位简便，可连续组织施工，对既有建筑物影响小。由于不用水冲，现场干净，劳动条件较好，没有水土流失，在达到相同加固效果时比振冲法省料，取材方便、价格低廉，施工中质量易保证。,"加固设计 第四篇桩基工程施工工艺·6.5·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""可液化地基的加固设计按以下步骤进行：（!）确定加固深度。（"）确定加固宽度。（#）确定加固后的密度：对于液化土一般均要求加固后土的标准贯入击数、静力触探阻力或时速应达到规范要求的不液化标准，亦即：!!!!"#$%&!%"#’%&!%"#式中：$、’或)———分别为液化临界标准贯入击数、临界静力触探阻力%&(%&(%&或临界剪切波速；$!、’(*及)(*———分别为加固后土的标准贯入击数、静力触探值及剪切波速值。南京长江大桥引桥可液化砂土地基抗震加固采用+,,-抗液化剪应力法进行设计。./挤密砂桩施工（!）机械设备!挤密砂桩机挤密砂桩机主要由四大部分组成：振动沉拔桩锤、桩架、桩管及附属设备、单片微机监控仪。桩锤主要由减振框架、激振锤、导向装置等组成。桩架利用原0123".型桩架进行改装。桩架可借助于自身的动力进行吊桩、吊锤、行走、回转，并可打斜桩。桩管是桩机成桩的关键部件，它起成孔、进砂、排砂、挤密，最后砂桩成型作用。桩管要求做到密封不漏气、牢固、操作简单。"上砂设备风动上砂。挤密砂桩施工机具设备配属及方框图见图#43!.。（"）挤密砂桩施工顺序按设计要求宜从外向里施工。当实际施工中外围砂桩施工后，再施工中间砂桩时，成孔明显困难，很难达到设计深度，可改为外排施工先于里排一根 ·,+&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%挤密砂桩机具设备方框图桩的施工顺序，既保证由外向内的原则，又不造成个别桩施工困难。（!）砂桩施工成桩工艺成桩工艺是在桩机振动锤的振动作用下。把带有底盖的桩管打入规定的土深，通过桩管振动挤压由桩管排出的砂柱，使其变短变粗，从而挤压砂柱周围的土壤。经多次排砂、挤压，循环往复后成为砂桩。具体操作过程如下：!将桩管对准桩位落至地面，调整好桩管的垂直度，将砂面锤提升至管顶部，在微机监控仪的记录纸上记下桩号、记录起点。"用桩机静压装置将桩管压入地表下&’%(左右，使桩管排砂门紧闭，同时避免锤头起动时发生桩位偏移。"将筛过的砂通过皮带输送机装入风动上砂设备储砂罐内，打开桩管排气阀，开动风动上砂设备，砂通过耐磨胶管进入桩管，约过%()*，听到排风管出风口风声突然增大，说明砂已装满。 第四篇桩基工程施工工艺·*,#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!关闭桩管排气阀，打开小风管进风阀，使桩管内保持!"#$%&左右风压（桩管上留有砂面锤钢丝绳穿入的小孔，可以释放风压），避免泥砂倒流，造成排砂不畅。"将砂面锤开关拨至跟踪位置，使砂面锤落至砂面上。#起动振动锤，将桩管打至设计深度。$提升桩管!"’(，同时打开桩管送风阀，使桩管内风压足以打开砂门，将砂排出。%关闭送风阀，打开排气阀，将桩管复打下!")(，使排出的砂挤密振实（激振锤电流达到#*!+，说明桩已振实），形成高#!(，直径,-.(左右的砂桩。&重复上述$/%工序，待桩管内砂量排尽后停机，重复上述工序’。(四重复上述工序!/"起动振动锤，重复工序$/%。)*+桩长达到-(，即砂桩离地表0(以上时，关闭桩管送风阀，离地表1(以上，停止使用振动锤，改用机械静压挤压成桩。)*,每根砂桩施工结束后，在砂桩中心插入木桩，以便检验时确认桩位。以上仅仅是一个基本循环，在实际施工中，由于种种条件的变化，施工工艺应通过反复实践不断改进优化，使之更趋完备。（)）挤密砂桩施工质量控制-砂桩用砂质量控制含泥量不超过’2，砂子的含水率一般控制在-2以下。.运用微机监控仪控制砂桩质量34567型挤密砂桩机监控装置采用单片微机技术组成成套系统，它是挤密砂桩机在不可及工况下，实施规范打桩的“电眼”，可在线检测、实时控制、自动记录、控制并转贮施工过程参数，操作人员可借此指示按工艺规范操作。’做好砂桩施工中的质量自检按砂桩数的-2抽样检测。!砂桩质量检验标准（表0)6’） ·26,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#$质量检查项目和标准顺号检验项目质量标难和允许误差检验方法现场外观检查，目测桩架和桩管垂直度，利用)*+型桩架%倾斜度（垂直度）!%&$’(（(：桩长）倾斜仪检查桩架的垂直度或倾斜度!-（-：桩管直径），墩周!.丈量垂直二个方向，取最大,平面位移（桩顶中心位移）%范围-值!按设计标高起算，长度为检查微机监探仪记录曲线!桩长%/.0,/1.和记录表连续灌砂到设计所定的深度，检查微机监探仪记录曲线"灌砂量满足设计每米深度的准砂量和总的灌砂量$静力触探端阻23450%/’现场原位触探检查6标准贯入值按规范给定的标准值现场原位钻孔检查土工指标（含水量、干容重、现场原位钻孔取样，室内进7按设计要求相对密度）行分析对比6&加固效果（%）地基土加固前后主要性质对比加固土的含水量从加固前的!!’8"!’降至,/’8!!’，降幅为,!’左!!右；干容重从%!8%"9:;.升至%"#%69:;.，干容重明显升高；相对密度从""’866’增至6$’822’，增幅较大，说明地基土已从松散状态加密至中密8紧密状态，挤密效果显著。（,）静力触探值对比根据静力触探检测结果看，/8%/.加固深度范围内原地基土的4值均<达到加固检评标准值23450%/’的要求。（!）标准贯入值对比加固前标准贯入值基本在,87之间，而加固后标准贯入值提高到%,8,2之间，均满足铁路工程抗震设计规范的要求。（"）地面卓越周期的测试对比经加固前后对比分析表明，场地加固后密实程度增高，卓越周期较加固前变短，最高变短!&!!’，最低变短%/&=’，平均变短了,%&=’。（$）土层剪切波速对比 第四篇桩基工程施工工艺·*’(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!在深度!"#以内剪切波速比加固前平均增加了!"$%&。（’）砂土等效模量对比加固后砂土等效模量增加了!()&，强度提高。（%）孔隙水加力上升速度对比加固后孔隙水压力上升速度较加固前慢，抗液化能力提高。（*）地表位移对比加固后地表平均位移比加固前降低(’$(&。结论：根据以上多项检测结果及计算分析，加固后的砂土地基在%度地震烈度时，引桥墩基不会产生液化。二、工程实例浙江杭州耀江商住公寓楼松散砂性土地基加固!$工程概况本住宅小区位于钱塘江北岸，钱江三桥边滨江+号地块,-!"组段，东临富春江路，南贴衢江路，西靠二号路，占地+)亩，区内布置建筑共.幢，分三种户型结构与单元组合，但均为%层底框砖混结构设半地下室车库的商住公寓楼，建筑高度//#，最大单柱荷载/"))01，最大线荷载/()012墙·#，属二级安/全等级建筑，总建筑面积(’$++万#。/$工程地质条件本场地地貌单元属钱塘江近代冲积沉积的漫滩阶地，地势平坦，开阔，地表人工填土层下即为近代冲积沉积的砂性土，一般深!)#左右较松散，易液化；!)#以下为早期沉积的砂性土，稍密至中密，总层厚/#左右，下为淤泥质粘性土，厚+#左右，再下为陆相沉积的粉质粘土。具体详见表(+-’。表(+-’层面高程静力触探标准值标准贯入地基承压缩模量桩端承力桩侧摩层序土层名称层厚端阻34侧阻56标准值1载力50:63;阻力36#789089击2()4#089789089089%$/<%$"!9新填土———————!$%<($(+$/<’$/"9粉土/$!!’$**!!)"$)—!))<($/ ·5:7·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!层面高程静力触探标准值标准贯入地基承压缩模量桩端承力桩侧摩层序土层名称层厚端阻!"侧阻#$标准值*载力#)+$!,阻力!$%&’()’(击-./"%)’(&’()’()’(12.3425!0粉质粉土726/71286467/8246///1/62/3.2462.3.24!"6粘质粉土62156/29:6/4724—61/342.;6273;12.!"1粉土629616289664424—67/3:27;/253;.24!<6砂质粉土.21518216:67/52/6///1//3.25;1213;42.!<1砂质粉土424749281/65/6/2/64//14/3:21!=6粉土12.7..296.6./:2/—64!=1粘质粉土/2916/27—6/442/—61!#砂质粉土.25/726—6:/524—11"淤质粘土/2:6662:—6//724—61#粉质粘土625/742/—11/6/2/6///./.2加固机理振动沉管砂石桩对松散砂性土的改良机理是通过对周围砂性土的横向挤密作用，使沉管周围一定范围的砂性土密实度增大，孔隙比减小，提高地基承载力，降低压缩性。并通过沉管时振动锤的强烈振动，促使沉管周围疏松的砂性土预震，充分液化，使土粒重新排列增密，使填入的级配砂石料在挤密的同时获得增密置换，防止液化。72振动沉管砂石桩复合地基的设计计算采用振动沉管砂石桩复合地基改良后，做浅埋条基的设计方案，具体设计计算是：桩径：采用$.88%%振动沉管成孔。桩长：根据地质报告及有关规定，以消除液化土（深6/%以内的!"层以上的土层，轻微液化3中等液化）为加固目的，确定桩长为6/2/3612/%，以! 第四篇桩基工程施工工艺·>84·####################################################!"层砂质粉土为桩端持力层。桩距：根据以往工程实践经验以及本工程建筑规模，要求复合地基承载力设计值!"#$%&’。按正方形布置公式()$*+$（",-）（.-/-）（式中(为桩距，!为桩径，"$"-$为处理前孔隙比，-"为处理后要求孔隙比）验算，以不大于砂石桩径0倍为控制，确定12314幢的柱为矩形布置，纵向桩距为"*#5，横向桩距为"*45；承重墙下对称布置6幢为正方形布置，桩距均为"*#445，7837+幢为正方形"布置，桩距均为"*#"5。布桩形式：均为建筑物下满堂布桩，四周条基边线外，外挑放出#*45，即二排。桩身材料：均为中粗砂与碎石混合料，其级配按质量比2：9（砂：石），其中碎石粒径不大于4$55，砂含泥量（小于$*$"的土粒）不大于4:。#单桩砂石灌入量：按;)!<·=·%计算，<为桩孔半径（5），=为设计桩长2（5），%为充盈系数，要求!"*"4，得单桩砂石灌入量为"*#>5.桩（"$5桩长）2及"*405.桩（"#5桩长）。基底垫层：桩施工完毕后，要求场地平整至基底下$*25，然后用砂性素土或砂垫层分批碾压至基底，以起到表层改良增密及水平向固结排水作用。质量控制标准：桩与地基土改良处理完成后，要求对场地土进行随机抽样质量检查，原位测试点每单元体不少于#点，深度"45，当用标贯测试时其?值应!"4击.2$@5；当用静力触探测试对其;值应!8*4A&’；必要时应做平板@#载荷试验，承压板面积应!#5，复合地基承载力应!"#$%&’；地基上压缩模量应!>A&’。4*施工情况本工程于"++8年#月9日试打后正式施工，工程进展顺利，每幢建筑打桩完毕后，均经过现场随机抽样原位测试检查桩间土?值或;、B值，计算得@C出复合地基承载力，合格后进行后续工序施工，全部工程已于"++9年"$月完成基础施工。如表20/9。 ·3--·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#$耀江福村%幢商住楼工程桩施工情况一览表幢建筑面积施工机具桩径!桩长桩施工起讫日期历时总桩数灌入量充盈处理效果桩施工沉降号（&’）规模型号（&&）（&）（年(日)月*年(日)月）（天）（根)幢）（&’)桩）系数监测日期验收日期观测%(0-,(’%,’(,./’0型+,--$-!$$*%-(%)%#%-($),2’3,2!"**%-(,2(,!%-(,2(’2!$01,,(-,(0’,(,$./’0型!（"夯扩4’’%2!!$$,,(0%$(’-),#%$(,2)’,0%-(,’(,!%-(!(,!-21桩）!!"./’0型,(00,(’,4!’%2!-21加!$$,,(0%$($)’#%$(0)!’-"2,**%-(!(,0%-("("!35铁,(!-,(2-./’0型夯扩桩4"’%2!!$$,’(0%0(,"),’#%0(’2),’$%-(%(,%-(,(!2!’(051,’3,2(2,(!’,(,30./’0型40’%2!!$$*%-(’$)3#%-(’)%$’-0**%-(,2(,$%-(%(,2!-21,2(2,(,!,(2-("2(%",(!,3./’0型6-0%’%!$$*%$(!,),#%$(,")’,0-"2**%-(!(,%-(!(0!-21,’(2,(",,(20,(0,,(’./’0型6$0%’%!$$,,(!%$(!2)"#%$(’2)0’,%!-**%$(0(’!%$(0(’,!%21,("0,(,0,(02,(,%./型630%’%!$$,,(!%$(,0)$#%$(!),232%30**%$(,2(-%$(,2(-!$01,("$,(,$,("3,(’,./’0型6%0$22!$$,,(2%$(-)%#%$(,),2’0%3%**%$(,2($%$(,2(-!$01,("",(,$-(质量检验每幢单体建筑砂石挤密桩施工完毕$7后均及时请专业单位进行了地基加固改良质量效果测试检验，由于施工工期较紧，未做承压板静载试验，主要测试手段采用了钻孔与标准贯入试验和双桥静力触控试验，然后按经验公式计算出复合地基承载力评价。桩身质量则按单桩实际砂石灌入量应大于理论计算单桩砂石灌入量，控制充盈系数。（,）标准贯入测试标贯试验在桩间土中进行，深度,0&，每米测一点次，测点随机抽样，由设计与监理确定，每单元体不少于’个测点。经测试检验合格后才能进行下一工序施工，测试结果证明符合设计要求。（’）静力触探测试’测试的选定与要求同标贯试验，采用双桥,08&静力触探头连续贯入测 第四篇桩基工程施工工艺·+<8·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!试，深度!"#$。由于改良后桩间土密实且含碎石，反力土锚下设困难，大部分测试改用钻孔加标贯，为取得改良前后静探测试效果数据，惟对%!幢用"&’静控车装设备测试。（(）效果测试值（表()*+）表()*+标贯实测改良后的复合改良后的压缩测试点深度改良后各土层楼幢统计点次回归统计值地基承载力模量值,（$）液化判别情况-（击.(&$$）/（0012）3（4512）!6+7"、+!!+6+!)&86&不液化"6+7)&+!96&!+&!&6&不液化%!)6&7!&6&"&":6+""&!(6&不液化!&6&7!"6&!&(&6+"(&!)6&不液化&7&6((<6+!(&<6:不液化;:(7!"6&!(!86&!+&!&6&不液化86沉降观测每幢建筑从地下室顶板浇华即=&6&&开始，每施工一层都进行了系统的沉降观测，直至七层封顶竣工验收为止，从沉降观测结果看，各幢建筑沉降均匀，竣工后总沉降量仅(&$$左右，为掌握建成使用后沉降情况，于!999年8月下旬又全部沉降观测一次，表明建成二年后建筑总沉降量仅)&$$左右。见表()*9。表()*9各幢建筑沉降观测结果一览表竣工验收时沉降情况竣工后至今沉降情况竣工时竣工后沉降观测开幢平均幢平均沉降总沉占总沉至今占幢号观测始时间历时沉降速率历时沉降速率降量降量总沉降点数观测时间观测时间（天）（$$）（$$.天）（天）（$$）（$$.天）!（4$$）（>）（>）%"&9<6!"6"&986&)6&+!&9"86)&&6(:&996&86"<+(9"+6+&&6&():<6"&)+6+:!6";"<9<6&:6!!986&!6"&":)"(6)&—996&86"<++-3?.，长/.的预制钢筋混凝土短桩。单桩容许承载力为&1(%:，扣除承台及其上的土重，每根桩的净承载力在&((%:左右。（-）塑料排水板加预压 ·5’#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!预压载荷为!"#$%&，即场地上要堆积’(多高的砂石料。土壤排水固结期长达)*’个月。若用建筑载荷预压，即须在排水板上、基础下铺设+#,(厚的粗砂，以构成排水通道。建筑物的沉降量达-##,(以上。尚有发生不均匀沉降的可能。（.）干振碎石桩经处理后的“复合地基”的容许承载力能达到!"#$%&，计算分析后拟采用直径为#/+(，长+(，等边三角形布置（边长!/"+(）的碎石桩。该方案能就地取材，成本低，而且地基处理后即可进行基础施工。据三个方案的经济比较，干振碎石桩的工程费用较短桩方案节省)#0以上，与塑料排水板方案大体相同。在利港工程结算中，干振碎石桩地基处理费"用为11元2(。见表.-3!!。表.-3!!每平方米地基处理费用比较处理方法材料用量造价（元）说明!/短桩钢筋混凝土#/)(..+##/"+(4#/"+(，长5("/塑料排水板加预压塑料板!#(!.#预压砂石!"#$6砂石#/+(../干振碎石桩砂石!/+(.!.+按比短桩处理面大+#0计./作用原理与设计（!）作用原理!松散砂土中采用振动法下沉桩管时，在桩管周围的砂土受到相当大的横向挤压力。此时，将与桩管同体积的砂土挤向周围的土层中。在饱和松散的砂土中，甚至在振动桩管的周围造成局部的砂土振动液化现象，致使土体颗粒重新排列致密，促使土的孔隙比减少、密度增大。在已成孔中加碎料后振动和加压扩径的过程中，由于扩径的作用，致使桩体周围的砂土进一步被挤密。砂土密度进一步提高，即砂土的孔隙比进一步减小，更增加处理后的地基承载力和抗振动液化的能力。"在软弱粘性土中干振碎石桩在软弱粘性土中取代了同体积的软弱粘性土，起到置换作用， 第四篇桩基工程施工工艺·01%·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""而同体积的软弱粘性土即被挤向桩周的土中（或部分隆起）。碎石桩体与相应挤密的软弱的粘性土共同作用，形成“复合地基”，有效地提高了地基的承载力。同时，碎石桩在土中起了排水井的作用，从而加速了土的固结沉降速率。随着排水固结的进展，地基承载力也在逐步提高，碎石桩也同时改善了地基的整体稳定性。（!）设计!依据地质报告进行分析，结合使用要求，提出处理后有可能达到的地基承载力变形模量并参考表"#$%!，初步确定地基处理后的孔隙比。据处理前后土的孔隙比变化幅度，可计算出地基处理所需的碎石桩置换量。再由置换量计算碎石桩的排列和直径。表"#$%!砂土容许承载力［&］（’()）孔隙比土的名称*+,-./!%+*-*+0-./!*+,-*+1*./!*+0-稍湿-*2%**—%3*2!!*细粉、粉砂—%!*2%3*—很湿#*2,*—%!*2%3*对!4土层（淤泥质粉质粘土），假定地基处理后的桩间土容许承载力由3*’()提高到%%*’()。预计对应于表"#$%"，地基处理后的液性指数567%+*，!!孔隙比/%7*+0-，原状上/*7%+*!；又设处理面积87%9，则每%9所需的灌砂量:为表"#$%"沉积粘性土的容许承载力［&］（’()）液性指数56孔隙比/!*+!-*+1-%+!-!*+0%#*%!*%***+,%"*%%*,*%+*%!*%**0*%+%%%*,*—"*$"%%+*!$*+0-!!7#7<%7*+0#（!$）%;"*%;%+*! ·:.0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""取用碎石桩的直径!"#$%&，并按正三角形布置，则桩的间距’为#(+#,!"()*$"",#（.$%）!,-#(考虑到场地土可能隆起，将桩距减少,(/左右，故确定桩距为,)0$&。天然地基容许承载力［1］"2(345，假设经处理后桩间土的容许承载力可,提高.$/，碎石桩桩身处于稍密状态，其容许承载力［1］"0$(345，要求复合,地基［1］",0(345，那么碎石桩复合地基容许承载力按下式计算，即67［&’(］"（,+%）&,-%&0&为碎石桩置换率，且&’(+&,,0(+,($%"""(),(8#&0+&,0$(+,($!00如采用碎石桩的直径!"#$%&，其面积为97"!"(),$*&，则,根碎石桩所#分担的地基处理面积9为)((),$*0)""",)$8（:%）%(),(8#若碎石桩按三角形排列，则其桩距’为!",)(.#2!)",)(.#2!,)$8:",)8（8%）在工程中，桩距接,)0$&进行排列。"由于土的状态在各个地区的特定条件下是千变万化的，因此尚须对处理后的地基进行检测。#)检测与分析（,）检测与试验情况碎石桩设计直径为()#$&，间距,)0$&，桩长$&，呈等边三角形布置。为了检验地基效果，进行了现场载荷试验、静力触探、钻探和室内土工试验等。载荷试验是分别在碎石桩和桩间土上进行的，并利用试验值计算复合地基承载力。试验系按美国《9;<=>,,#8—.#桩的轴向压缩载荷试验标准方法》和《水利电力部土工试验规程》（试行）。桩试验采用直径为$82&&的圆形载荷板。在8组桩间土试验中，有0组采用直径8($&&的圆形载荷板，,组采 第四篇桩基工程施工工艺·:;"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用直径为!"#$$圆形载荷板。静力触探共进行%!孔，其中，&孔在未处理区。钻探共进行"孔。（’）试验成果与分析!室内土工试验地基处理后的土样是取桩间土，在处理后%!(进行。几项主要指标见表")*%)。表")*%)处理前后!+土物理力学指标对比含水量,饱和度.液限,0三轴抗剪强度孔隙比/塑性指数12土（-）（-）（-）（3456）"（7）层处理前处理后前后前后前后前后前后前后!+)!8)""8#%##9&8:%8%!#89’";8#’98;%%8998)’#)&###静力触探从静力触探成果可以看出，在深度"<)$处处理效果格外明显。原渗透系数小，灵敏度较高的淤泥质粉质粘土，在振动挤密处理过程中，其天然结构遭到破坏，土中存在一个较大的超静孔隙水压力。在短时期内，原土强度有不同程度的降低，必须让土中超静孔隙水压力消散，使土壤得到排水固结。这样，原土的强度不仅得到恢复，还会由于地基孔隙比减小而提高。对于粉土，经振动挤密而产生的超静孔隙压力消失快，在较短时间内，原土强度就能得到提高。对于粉质粘土，其休止时间则要比淤泥质粉质粘土略快，而比粉土慢。表")*%!中为不同时间对同一桩间土的各土层进行的静力触探的比贯入阻力值，也能反映这一状况。显而易见，干振碎石桩复合地基中的桩间土强度在地基处理初期，将随休止时间的延长而增长。表")*%!5（=>56）值与休止时间的关系时间处理后地基处理前土层%#(;#(!6粉质粘土#8;<%8##8:<%8#%8&<’8#!+淤泥质粉质粘土#8)<#8!#8:<%8’%8%<%8:粘质粉土%8’<%8)&8#<&8!;8!<%"8#$载荷试验 ·:#"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!碎石桩载荷试验的!根碎石桩，其实测直径为"#$%，休止时间为#&’。见表(")*+。表(")*+载荷试验换算成果编号容许承载力（,-.）变形模量（/-.）备注*!&#+0+依据载荷试验实!!&!+01测沉降量计量桩间土载荷试验共进行(组。第*组试验时情况正常，容许承载力为**10&,-.，变形模量为(02#/-.。经干振碎石桩处理后形成的复合地基，其容许承载力3和变形模量64545可按下式计算：!"#7（*)$）!*8!!$%"#7（*)$）%*8%!$式中：3、6———复合地基的容许承载力和变形模量（,-.）；45453*、6*———桩间土的容许承载力和变形模量（,-.）；3!、6!———碎石桩的容许承载力和变形模量（,-.）；%———面积置换率，该试验区为&0**#+。处理后的复合地基容许承载力及变形模量分别为!"#7（*)&0**#+）9**18!&!9&0**#+7*!（1&’(）%"#7（))&0**#+）9(02#8+019&0**#+7"0!（#&’(）10施工工艺及质量控制（*）施工工艺干振碎石桩是利用振动沉桩机，在振动头下加设套管，利用振动力将桩管压至设计标高，将碎石灌入土中经反复振动、扩径并致密的一种成桩方式。试打时，先在套管的下端加设活动的荷叶瓣，先让荷叶瓣合拢，采用振动头将套管压入土中，在管内加入碎石料，然后边振边提升。由于饱和淤泥质粉质粘土对套管有较大的粘着力，拔管时套管下方已在土中振压出的孔洞内形成真空，产生负压，致使孔洞内坑壁收缩。活动的荷叶瓣无法打开，管内填料及成孔失败。进而在桩尖处加设一预制混凝土桩头，使套管成为两头开口，这样，在振 第四篇桩基工程施工工艺·2%-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""动拔管时有意识地造成套管中的气流畅通，消除土中负压的产生。套管端部加设荷叶瓣而不用桩头的施工法，对于松散砂性土是可取的；而对于饱和软弱粘性土应特别慎重对待，不然将会严重的影响成桩质量。填料扩径，是由振动头的振动力所控制。因此，工程正式施工之前，必须通过试打若干桩，用以确定扩径至设计要求直径所须的振动力。在施工中所采用的挤密桩机功率及其主要参数见表!"#$%。表!"#$%振动桩锤型号及主要参数项目单位&’()&’!)&’*)电机功率+,!)"-.)偏心力矩/·01$!())($)))"))))激振力+/(!)(2)--)空载振幅11*32%3"%3$空载加速率145($$3.$)3(.3%振动频率64176$(-)$$))$$))（(）质量控制!碎石料的级配由碎石块（粒径!-01）以及采石场的石屑，在试验室确定出最佳级配，利!港电厂采用经级配后的碎石料干重度"8$23%+/41。#保证每孔的填料量，并做好填料记录。$振动挤密次数及电动机功率控制。%成桩检查在试打及工程桩中可抽查$9(根，采用人工挖坑，使桩体呈剖面状。利港电厂碎石桩挖检查的结果是：桩成型完整，扩径满足要求（:8)3-$1）。施工过程中尚要检查每孔管中填料后拔管是否将料带出。&进行各项土工试验、荷载试验，以便最后确定地基处理效果。 ·(/.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十五章桩基工程复合载体夯扩桩施工工艺第一节工艺要点复合载体夯扩桩技术可由以下四部分内容组成：首先通过重锤和沉管，对桩端下的持力土层（靠近地表某深度处较硬的土层）进行填料（如碎砖、碎石、混凝土块等），动力夯击加固密实，以改善桩端地基的承载性状，减少上部桩体的沉降变形，使其具有较高的承载能力，同时也使靠近桩端持力层下的地基受到动力夯实的影响而密实；其次用重锤将再次填入的干硬性混凝土填充夯实、挤扩，形成扩大桩头，作用在已被加固处理的人工持力层上，用于承受上部桩传来的荷载，既可降低桩底压力，又可进一步挤密扩头周围的土体，使其相互间抱紧咬合，形成承载柱体下部可靠的“地基与基础”，最后放入钢筋笼，浇筑上部桩体的钢筋混凝土，构成了由桩身、扩大头、地基加固层和其下的压密影响区等四部分，形成“复合载体夯扩桩”。如图!"#$%!"#&所示。该桩适用于不含大块孤石的填土、粉土、湿陷性黄土，一般粘性土等软弱地基。复合载体夯扩桩的技术特点：$’该桩型具有桩基的承载特性，可将上部结构荷载通过承台梁直接传递到桩基上，建筑物基础结构形式简单、受力可靠。&’单桩竖向极限承载力高，可达())%!&))*+，相当于普通灌注桩承载能力的!%"倍，并可通过调整施工控制参数，调节单桩的承载能力。!’施工工艺简单，施工质量易控制，施工中，无需场地降水、基坑开挖等工&序，减少了工程量，缩短了工期，施工速度快，安全文明，处理一栋"))),楼房的地基，仅需要$)%$"天。-’在施工过程中，具有无污染、低噪声等特点，并可消纳大量建筑碎砖、混 第四篇桩基工程施工工艺·.--·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$复合载体夯扩桩示意图凝土块等建筑垃圾，变废为宝，保护环境，利国利民。"%适用范围广泛，当表层为杂填土，靠近地表的浅层具有相对较好土层，其优势更为明显。在工业与民用建筑、旧房改造、安居工程中的多层住宅尤为适用。此外还可用于市政工程道、道路路基、桥梁工程等地基加固处理。第二节工艺设计设计应包括以下内容：$%场地勘察：本桩法施工前应有场地的施工勘察资料，土层倾斜时（如坡度大于$&’以上）应加密探点，测点间距为$&()&*。)%试验性施工：施工前，应进行成桩试验，确定施工参数，取得经验，通过对试桩静载荷试验，确定单桩竖向承载力，在同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的$’，且不应小于!根，工程总桩数在"&根以内时不应小于)根。!%桩的布置及构造：（$）桩的布置：桩的中心距为（+("）,，,为桩身直径。桩长应随持力层坡度有所变化，确保夯扩体的全部进入持力层内。 ·!"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第四篇桩基工程施工工艺·68:·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）桩的构造：可分为桩身及承载体两大部分：!桩身长度：依所选择的较好的持力土层埋深而定，桩身混凝土强度等级为"!#以上。钢筋笼长度不宜小于桩长的$%&，且不宜小于&’()，有软弱土层时不应小于其层底深度，根据需要也可采用通常配筋。"桩身直径：常选#*##、#*(#时，纵筋采用+#$!，桩身直径为(##,+##))时，纵筋采用+#$*；箍筋采用#+-!##,&##螺旋绕扎，桩身上部$)范围内适当加密，间距$(#；当钢筋笼长度超过*)时，可每隔!)左右设一道#$!的焊接加劲箍筋；纵筋伸入承台内的锚固长度不应小于其直径的&#倍。承载体的构造自上而下分别为：用干硬性混凝土经夯实挤密形成的挤扩实体；用填充料经夯实挤密形成桩扩大头下的挤密区土体；再往下为影响区土体。*’桩端持力层选择：（$）应选择压缩性较低的土层作为桩端持力层，如中密、密实的砂土或粉土，硬塑状态的粘性土；（!）持力层厚度应大于&)。(’夯扩体投料量应考虑下列各项因素：（$）地面隆起不大于(.)；（!）观测邻桩，受新成桩影响竖向位移不超过!.)；（&）在满足（$）、（!）项条款情况下，以三击贯入量控制，填充料量不少于&&&#’()，且不超过$’!)，当填充料超过$’!)时，应调整桩长或改变控制参数。当要求单桩极限端阻力$!##,$+##/0时，可参照表&(1$填料：表&(1$填充料量持力层2/3$!#/45持力层2/3$&#/45持力层土性填充料（)&）三击贯入量（.)）填充料（)&）三击贯入量（.)）粉土#’67$6#’87$6粘性土$’$7$($’#7$(注：三击贯入量：以&’(9重锤和+’#)落距为基准。+’单桩竖向承载力计算。（$）单桩竖向极限承载力应采用现场静载试验的方法加以确定； ·EE&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!对于陡降型!"#曲线，取!"#曲线发生明显陡降的起始点；"对于缓变型!"#曲线一般可取#$%&’’对应的荷载；#取#"()*曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。（+）对三级建筑物或者用于估算时，可按经验公式确定单桩竖向极限承载力标准值。!"#$"!$%&#’&,"·("#)*式中!———竖向极限承载力的标准值；-.-———桩身周长；/#0.———桩侧第0层土的极限侧阻力标准值，按《建筑桩基技术规范》（12134—34）规定执行；(0———桩穿越第0层土的厚度；$———桩端土体综合影响系数，见表567+；8-.———桩端土体极限端阻力标准值，取8-.$+968，8为经深度修正后的地基承载力设计值；+:;———夯扩体的投影面积，:;$&9+6%<=。夯扩体直径5%-+,$!#夯填料量>$（?&7?）@A&（BA,?&,C@D#）7&95，式中，?&为持力层土体的初始孔隙比，由勘察报告给出；?为达到三击贯入量时处理后土体的孔隙比，由表5675查出；C为含水量；D为土体比重。#表567+桩端土体综合影响系数$三击贯入量（=’）桩端土性A6AE+4粘土A9+6A95&A956&9F6G(HGA9&A9E&A93&+9A&粉质粘土&9+6G(HG&9F6+9&&+95&+94&&9&G(HG&9+6+9A&+956+946 第四篇桩基工程施工工艺·%%#·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""三击贯入量（!"）桩端土性#$#%&’()*+%&+,*&+’*&+$*粉土*+-.(.*+%&+’*&+$*&+/*(.*+-&+’$&+$$&+/$稍密&+’*&+$*&+/$粉砂中密&+$*&+/*&+-*密实&+/*&+/$&+-$表,$0,三击贯入量与孔隙比(的关系贯入度#$!"#%!"&’!"粘土(.*+$$(.*+/*(.*+/$密实度粉质粘土(.*+$*(.*+$$(.*+/*处理后粉土(.*+’$(.*+$*(.*+$$（,）单桩竖向承载力设计值按下式计算：对柱下承台的桩数为,根及,根以下时!1"#$2#+%其余情况时!1"#$2#+/$（’）单桩桩顶竖向压力应满足下式要求：!*!*+%%&’式中3———桩顶竖向压力设计值（43）；!*———建筑桩基重要性系数，对于二、三级建筑桩基安全等级分别取!*1#+*、*+5，对于柱下单桩则应分别按!*1#+#、#+*取用；6!———混凝土轴心抗压强度设计值（478）；&9———桩身截面面积（"）。-+桩基沉降计算。满堂红布桩且桩间距小于或等于/倍桩身直径时，按实体深基础计算。沉降计算深度取附加应力为自重应力*+&倍处，有软弱下卧层时取*+#倍；自 ·55!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""夯扩体!"以下计算变形。计算模式参照《建筑桩基技术规范》（#$#%&—%&）。当桩间距大于’倍桩身直径时按单桩沉降计算。第三节施工与质量检验施工的过程及要求如下：()施工前的准备工作同一般桩基工程。桩的施工工艺流程见图*+,*和图*+,&。图*+,*钢筋混凝土夯扩载体桩施工工艺流程图（-）重锤冲击成孔，套管跟进（；.）沉套管至设计标高，夯实填充料（；/）夯实干硬性混凝土（0）放置钢筋笼，灌注混凝土（；1）进行承合梁及墙体施工!)混凝土粗骨料可选用碎石或卵石，粒径!2&/"，含泥量!*3；采用中粗砂，砂中的大块石应筛除，含泥量应!*3。*)混凝土的坍落度为(+42(54""。为改善混凝土的和易性或缓凝、早凝等性能，可添加外加剂。在混凝土的灌注过程中，每个台班取两组试块。&)桩机就位并稳固、调平，并调整护筒至垂直，确保其垂直度偏差不大于(3。振动沉管和锤击成孔，沉管至设计标高。+)至设计标高后，视地层的软弱程度，决定细长锤击出护简的高度，一般控制在&42’4/"。细长锤，填适量的填充料，落锤进行夯击，将填充料打出护 第四篇桩基工程施工工艺·..!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$钢筋混凝土夯扩载体桩施工工艺流程框图简外。经反复操作初步形成夯扩体的外形。待细长锤有明显的反弹时，在不填料空打一击的情况下，测试细长锤的贯入量，其控制值视工程单桩承载力要求而定，一般控制在"%&’"%((之间。)*填充干硬性混凝土，继续进行夯击操作。终锤时要求细长锤的下端打出护筒!%&"%((，以保证护筒内填料全部击出护筒外。在灌注混凝土前，先进行回锤复打一击。+*混凝土的拌和必须均匀，搅拌时间不得少于’(,-，第一盘的坍落度必须控制在’.%((左右。.*混凝土的灌注要迅速，当至一定高度时，提出细长锤，安放钢筋笼，钢筋笼就位校正后，应于固定，防止混凝土振动密实时偏斜、下沉或上浮。再灌注混凝土超灌设计标高以上/%0(，并测量桩顶标高。1*按设计要求开槽至极顶标高以下"%((处，并清除桩顶上的泥土：当桩顶存有浮浆时，宜做凿毛处理。接做承台梁的施工。（一）成桩质量检查成桩质量检查主要包括夯扩体的形成、钢筋笼制作及安放、混凝土的拌制 ·’’(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!及灌注等工序过程的质量检查。（二）单桩完整性承载力检测!"单桩完整性、承载力检测的数量及方法应按有关规范执行：安全等级为一级的工程应采取一定数量的钻孔取芯法，检查桩身强度及完整性。单桩完整性检测：桩身强度达设计要求#$%后，宜在#天以后进行。&"单桩竖向承载力检测应视场地的地质条件确定，对灵敏度较高的土层，宜在满&’天时进行检测，对灵敏度较低的土层，可在满!(天，且混凝土试块强度达设计强度的’$%时进行检测。)"工程验收 第四篇桩基工程施工工艺·,,-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十六章桩基工程夯扩挤密桩施工技术一、基本概念与分类夯扩挤密桩复合地基是指由夯扩挤密桩桩体和桩间挤密土构成的复合地基，其建筑物的上部荷载由该复合地基承担。夯扩挤密桩按照桩孔的成孔方式可分为非排土夯扩挤密桩与排土夯扩挤密桩两种。非排土夯扩挤密桩是利用成孔时的侧向挤压作用，挤或冲击成桩孔，且使得桩间土得到第一次挤密，然后将桩孔用合适的拌和料分层夯填密实，夯填过程中又对桩间土进行第二次挤密。排上夯扩挤密桩是采用人工或机械成孔而形成桩孔，在成孔过程中并未对桩间土造成挤密；然后将桩孔用合适的拌和料分层夯填密实，仅在夯填过程中对桩间土形成挤密效应。前述中的两种桩型，其共同点是对桩间土都有侧向深层挤密加固的作用。根据夯扩挤密桩桩体材料性质，夯扩挤密桩又可分为刚性桩、柔性桩及散体材料桩三种。受桩体材料性质的限制，虽然刚性桩、柔性桩都对桩间土有一定的侧向挤密作用，但远不及散体材料桩对桩间土的侧向挤密作用那么明显。因此，夯扩挤密桩复合地基中多采用散体材料桩。所谓散体材料桩是指无粘结强度的桩，目前在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等桩型均属散体材料桩。散体材料桩可以就地取材，不用三材（钢材、木材、水泥），甚至可以消纳工业和生活垃圾，因此造价低廉，得到较广泛的应用。二、发展概况国外曾在!"世纪#"年代采用过一些钻孔夯扩桩技术，其桩体材料为钢筋混凝土，如较为著名的法兰克桩（$%&’()(*+）。在国内，!"世纪,"年代初期 ·((’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!福州吊装公司曾应用过一种类似“法兰克桩”施工方法的内夯式灌注桩。随后，杭州的杨家丽等人又将该项技术作了进一步的改进和完善，使其能够适应较复杂的岩土工程条件。客观地讲，国外、国内工程界的夯扩桩桩体材料均是采用强度较高的钢筋混凝土，且多为将桩端底部夯扩呈扩大头，桩身一般仍为等径；此时的夯扩桩纯粹作为一种改进后的基础桩采用，而并未作为复合地基中的增强体采用。随着城市建设的飞速发展，城市的土地就变得异常珍贵，这势必使城市建筑物向节省用地的高层建筑发展。当天然地基承载力不能满足高层建筑物上部荷重要求时，按照传统的观点，可以通过施设预制桩、钢筋混凝土灌注桩等桩基础技术方法来解决，但这些方案往往工程造价很高，几乎相当于整个建筑物造价的!"#，而且施工过程中有噪声扰民、污染环境等现象，施工质量控制难度较大，经常出现断桩、缩径以及离析等桩身质量问题。因此，自$%世纪&%年代，造价较低的、专门用于加固处理软弱地基的复合地基技术得以广泛应用。我国幅员辽阔，各地的岩土工程条件相差很大，所采用的地基处理方法就有很大不同。夯扩挤密桩复合地基技术就是在它特定的条件下产生和发展起来的。$%世纪晚期，北京的司炳文、黄志仑，河北的王继忠等人均将夯扩挤密桩技术成功地运用于软弱地基加固处理技术中，并积累了较丰富的工程实践经验。夯扩挤密桩复合地基技术可以大量消纳建筑及工业垃圾，利用各种无机固体废料进行地基加固处理，减少环境污染、变废为宝。第一节夯扩挤密桩工艺设计一、夯扩挤密桩作用机理夯扩挤密桩除具有一般概念上桩体的置换、挤密、垫层、加筋等作用外，还具备自身所特有的作用机理。夯扩挤密桩法是采用在桩孔内分层投料、分层 第四篇桩基工程施工工艺·’’&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!夯实及夯扩挤密，使桩体材料侧向挤压地基土，甚至挤入至地基土中。这在一定程度上改善了桩间土的物理力学性质。当加固深度范围内不同深度地层的软硬有变化时，可使得同一根桩不同深度具有不同的桩径。其设计思路是在一定能级的夯击作用下，桩体直径随土层密实度的变化而变化。由于该工法测向冲击挤压力较大，可使土层中的软弱地段产生较大的水平向挤密，从而达到桩身在竖向上呈不等径串珠状，使得桩体与桩间土是镶嵌挤密在一起，除更能充分发挥和利用桩间土的承载力外，桩与桩间土的相互协同作用效果更好，可以有效地提高复合地基的承载力。二、夯扩挤密桩复合地基的设计计算夯扩挤密桩复合地基设计是在认真分析岩土工程勘察报告、了解清楚建筑物特征的前提下，依据相应的规范和要求，确定夯扩挤密桩的设计参数。夯扩挤密桩复合地基承载力及变形要求一般由建筑结构工程师提出，由岩土工程师进行夯扩挤密桩参数设计。处理后的复合地基承载力应以复合地基的静荷载试验结果为准。!"平面处理范围夯扩挤密桩加固处理地基的平面范围应大于建筑物基础的平面尺寸，处理范围应较基础外缘扩大!#$排桩。基础平面范围以外的桩数、桩长以及材料应根据实际情况确定，不要求与基础平面范围以内的一致。对于消除地基液化为目的的特殊地基处理，处理范围应在基底轮廓线外加$#%排保护桩，增加的排数宜根据可液化土层的厚度和处理前的液化等级来确定。$"桩的平面排列桩的平面排列方式可以分为矩形（或正方形）及梅花形（或等边三角形）两种。%"处理深度处理深度应根据土层性状及处理的目的和要求而定，一般可以分为以下两种情况。 ·...·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）处理表层软弱土时处理深度可根据上部结构要求的基底压力设计值，对未经处理的下部土层按软弱下卧层验算后确定出处理深度。（"）用于处理湿陷性土、液化性土层时，应根据该类土层分布的深度及处理要求（如需全部或部分处理），并参照相关规范来考虑确定处理深度。#$桩间距（!）对于一般的软弱土层，当桩按等边三角形布置时，桩间距可按土的干重度来控制，其计算公式如下："""!"!)"!!"!%&$’(!!"!)!"式中*———桩按等边三角形布置时桩的间距（+）；,———成桩后桩的直径，可取&$(-&$.+（+）；,!———成桩前桩孔直径（+）；2!,———地基土挤密前的干重度值（/01+）；2!,!———地基土挤密后桩间土达到的干重度值（/01+）。（"）当处理液化性土层时，可根据土的类型、原始密实度和标准贯入试验锤击数以及是否要求提高地基承载力等要求确定桩间距，一般可取!$(-"$&+。($桩身用料根据处理的目的，桩身可采用粒状材料、柔性材料、半刚性材料及刚性材料。材料的配比根据实际要求及就地取材的原则选取，并经试验后确定。对于同一地基的不同部位，可采用不同的材料；对于同一桩的上、下不同部位亦可采用不同的材料。在桩顶部位需满堂铺设&$"-&$2+厚的砂石垫层。对于复杂地基，应同时考虑到地基土各个深度原状土层的密实度和地基土的水平分布情况以及处理目的等因素来综合确定桩径、桩距及桩身材料。3$复合地基承载力计算处理后的复合地基承载力标准值可按下式计算：#$%&$%%&#&4%’#’或%&$%［(（))!）4!］%&上述式中：5———复合地基承载力特征值（/78）；6/ 第四篇桩基工程施工工艺·::9·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$!"———复合地基的面积（#）；%&———复合地基桩间土的承载力特征值（"’(）；$!&———复合地基中桩间土所占的面积（#）；%)———复合地基中桩的承载力特征值比（"’(）；$!)———复合地基中桩所占的面积（#）；#———置换率，一般采用*+,-.*+/；0———桩与桩间土的应力比，一般采用$.-，且不宜大于,*。当缺乏资料时，桩和桩间土的承载力应通过现场载荷试验来确定。对于重要建筑物的复合地基，尚应用包括多根桩的复合地基载荷试验确定其承载力。1+复合地基变形计算复合地基的变形计算应按国家标准《建筑地基基础设计规范》（23-***1—$**$）中的有关规定执行。其中处理深度范围内复合土层的压缩模量可按下式计算：!"#*"4#*"!$5#*%!%或#*"4［&（’6,）5,］#*$式中：7———复合土层的压缩模量值（8’(）；*"7*&———复合土层中桩间土的压缩模量值（8’(）；7*)———复合土层中桩体的压缩模量值（8’(）。其余符号的物理意义及其量纲同前。当缺乏资料时，桩间土和桩体的压缩模量应通过载荷试验确定的变形模量经换算后获得。对于重要建筑物的复合地基，尚应用包括多根桩的复合地基载荷试验来确定其变形模量，并经换算后获得其压缩模量。第二节夯扩挤密桩施工工艺根据需要处理的软弱地层的组成成分、地下水条件以及施工场地的环境条件，夯扩挤密桩的施工方法一般分为沉管夯扩挤密桩、钻孔夯扩挤密桩以及 ·21)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!冲孔夯扩挤密桩三种。一、沉管夯扩挤密桩施工!"该工法采用普通的振动沉管钻机挤土成孔，属非排土性成孔法。它的施工设备较简单，一般的柴油锤、振动锤及静压桩机均可直接或改装后用于工程中。桩管采用无缝钢管制作，其外径早年最小的曾用!#$%；近年常用的是!#&&和!’$(；最大外径已发展至!&))。所成桩孔的深度早年仅数米，近年一般为!)*$)余米；最深的沉孔深度达#)多米。$"沉管成孔的工艺适用于不存在特殊硬夹层的各类软弱地基，其桩端视打桩机的能量，可进入硬粘性土。密实砂土或碎石土等地层。为了避免地下水在成孔过程中的影响，沉管时可带预制桩尖成孔。该工法的缺点是振动和噪声较大。图#(+!沉管夯扩挤密桩施工顺序示意图,）沉管机就位；-）沉管；.）填料；/）边拔管边夯击；0）成桩#"沉管夯扩挤密桩通常有锤击沉管和振动沉管两种工艺，而锤击沉管法由于给环境带来噪声更大些，其应用受到一定限制。两种沉管夯扩挤密桩的施工工艺如图#(+!所示。一般而言，沉管夯扩挤密桩的成桩直径较成孔直 第四篇桩基工程施工工艺·.-!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!径可大出!""#!$"%%。沉管钻机成孔后，若无地下水及塌孔、缩径现象，即可将沉管拔出，然后在桩孔中边填料边夯实，直至成桩；若地基中水位高于桩孔底部，沉管挤入地层中成孔时，需在沉管底部预置预制桩尖，沉入预定深度后边填料、边拔管、边由管内重锤夯实填料并挤密桩间土；若地基土质很软或松散，沉管自挤入的地层中拔出后会出现塌孔、缩径现象时，亦需采用边填料、边拔管，并由管内重锤边夯实填料、挤密桩间土的工艺。二、钻孔夯扩挤密桩施工!&钻孔夯扩挤密桩可采用长螺旋钻机等机械成孔，属排土性成孔法。当地下水位较浅且水量丰富时，此工艺不宜采用或需采取有效的止水或降排水措施后方可实施。该工法的主要优点是长螺旋成孔深、速度快、成桩直径大、噪声和振动小，扰民程度小，而且处理后的地基刚度较均匀。当换用不同直径的钻头时，孔径可以变化，形成不同直径的桩。’&钻孔夯扩挤密桩对成孔的质量要求不高，如有部分孔壁塌坍，可在夯填过程中预以弥补。长螺旋钻机成孔也较容易通过土中的硬夹层。当成孔过程中遇到漂砾或其他硬层时，可改用其他种类的钻头（如冲击钻头）设法通过。当有地下水时，应预先降低地下水位，这样不但有利于施工的顺利进行，而且由于地基中有效应力的增加，亦有利于土层的固结。(&钻孔夯扩挤密桩成孔、成桩工艺如图()*’所示。一般而言，钻孔夯扩挤密桩成桩直径较成孔直径可大出!""#’""%%。三、冲孔夯扩挤密桩施工!&冲击成孔夯扩挤密桩是在夯实上桩、灰土桩。强夯置换等方法的基础上发展起来的。其实质是用直径为’""#)""%%，长!#$%，重!"#$"+,的柱状锤（锤底为平底、凹底或锥形等）提升$#!"%后无导向、自动脱钩下落，在地基土中冲击成孔，然后在桩孔中边填料边用锤夯实，形成桩体并与桩间土形 ·/.$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$钻孔夯扩挤密桩施工工艺示意图%）钻机钻进成孔；&）填料；’）孔内重锤夯扩；(）成桩成复合地基。$)冲孔夯扩挤密桩法的适用性较强，一般受地下障碍物及地下水的影响较小，成桩质量可靠，振动和噪声较小，不排污、不排土。但对含水量大的软弱土层，若夯击次数过多，易造成土层液化或触变，出现填料大大增加且不易起锤现象。遇此现象时，应暂停施工此桩，先施工其周围的桩，待周围桩施工完毕后再施工该桩，一般均可避免前述现象。!)冲孔夯扩挤密桩的施工一般也可分为冲孔、填料、夯实、成桩等主要工序，如图!"#!所示。当塌孔严重难以成孔时，可采用“复打成孔”的方式进行成孔。*)另外，“孔内强夯法”类似于冲击夯扩挤密桩施工工艺。孔内强夯法采用的是!!++,"++--的长圆形夯锤，自空中落下冲击成孔。夯孔达到预定深度后，向孔内填一段料，再用夯锤夯击填料，填料挤压四周土体，从而提高桩孔四周土体的密实度。如此自下而上逐段填料与夯击即可形成一个桩体，如图!"#*所示。在夯锤自由落下冲孔不合适的情况下，也可用长螺旋钻机等钻具先在土层中钻孔至预定深度，再在孔内填料夯击。在地下水位较高时应先人工降水，不应使夯击面以上有水。孔内强夯法产生的噪声与振动比强夯、强夯置换要小，而加固深度却比地面夯击时深，其加固深度取决于夯孔或钻孔的深度。 第四篇桩基工程施工工艺·.-!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!冲孔夯扩挤密桩施工工艺示意图$）冲击成孔；%）填料；&）孔内重锤夯扩；’）成桩图!"#(孔内强夯法施工示意图$）冲击成孔、逐段夯实；%）成桩第三节夯扩挤密桩施工质量检验与工程实例夯扩挤密桩复合地基施工过程中，需对挤密桩施工质量及桩间土挤密效果及时抽样检验。施工结束后)*+(’内，可对桩身及桩间土再进行全面检测，检测点的数量可参照相关规范的规定。+,前期资料地基处理前的有关地基土的物理力学性质指标可采用相应的岩土工程勘察报告。必要时再作些补充勘察，以全面彻底了解拟作加固处理的场地土的工程性状。 ·)1%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"试桩施工工程全面施工开展前，需先进行试桩施工。根据试桩检测的结果，由夯扩挤密桩复合地基设计单位提出正式施工时的检验和检测要求与标准。#"桩间土的检测挤密处理后的桩间一般可采用钻探、取样、动力触探、静力触探等原位测试方法进行检测评价。对于重要工程，挤密处理后的桩间土尚须用载荷试验进行检测评价。载荷试验一般在成桩$%&后进行。%"桩体承载力检测夯扩挤密桩承载力的检测，通常可采用动力触探和载荷试验等原位测试方法进行检测评价。’"复合地基承载性状检测运用对加固处理后桩及桩间土的检测结果，经相应的复合地基承载力及变形计算公式计算，即可得到较为合理的复合地基承载力及变形量值。、对于一些重要工程或缺乏工程经验的项目，尚需进行单桩复合地基、甚至多桩复合地基的载荷试验，以便较准确地检测评价加固处理效果。一、工程实例河北廊坊某实验楼夯扩挤密桩复合地基$"工程概况实验楼为五层建筑物，基础为“(”形独立基础，框架结构。建筑物上部荷重要求复合地基承载力特征值为$)*+,-，并消除基底以下一定深度范围内的可液化土层。!"场地岩土工程条件简述建筑场地自上而下主要地层为：（$）粉土!层，黄灰.灰黄色，下部土质较软并夹有粉砂，呈流塑状态，层底埋深为%"’/。（!）粘土"层，黄灰色，含有机质，可塑。层底埋深0"*.0"$/。（#）粉土#层，黄灰色，呈团粒结构，局部夹粉砂，饱和。层底埋深)"1.1"0/。 第四篇桩基工程施工工艺·%7#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!场地地下水属潜水类型，水位埋深!"#$，靠大气降水补给，受季节性影响较大。拟建场地所在地区地震烈度为%度。地基土粉土!层其标准贯入试验击数为&’(!击，承载力标准值较低，仅有(!)*+,，在地下水位以下为可液化土层。-"地基处理的总体思路本次地基处理的目的有两方面：（(）提高地基持力层的承载力；（!）全面消除地下水位以下地基土层的可液化性。为达到上述两方面的要求，拟采用钻孔夯扩挤密桩对地基进行处理。施工钻孔夯扩挤密桩时，要求钻孔深度范围内无地下水。根据该场地地下水埋深情况，本工程采用管井降水方法，预先将地下水位降至桩孔孔底标高以下，然后对地基进行处理。&"夯扩挤密桩设计（(）桩长据可液化土层层底标高及各层土承载力标准值，确定地基处理深度由地面算起为.")$。（!）平面处理范围基础底面以下均匀布桩，基础轮廓线外加一排保护桩。（-）布桩形式及桩间距的计算基底以下按等边三角形布桩，桩间距依式（-./(）计算。-桩径0取)"##$、孔径0取)"&)$，"为(#123$、"要求达到(."#*23(00(-$，按式（-./(）计算得，桩间距45("!#$。保护桩的桩间距取("!)$。工程桩及保护桩的平面布置如图-./#所示。（&）实际布桩工作量根据建筑物基础平面图和设计要求，桩按近似等边三角形布置，桩中心距("!)’("!#$，其中基底下布工程桩#-#根、护桩-6)根，共布桩7)#根。（#）桩体用料要求为消除土的液化性，桩体采用粗骨料（碎石、碎砖瓦或其他材料）较为合 ·65"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$布桩平面示意图（尺寸单位：%%）适，这种桩体可增强地基土的渗透性，有利于振动时孔隙水压力的消散，而且在夯击施工时可掺入或挤入桩侧土中，改变液化土的组成成分，且使其重度增大。因此，整个地基的可液化土层中的桩体均采用这种材料，且桩径在各深度上是不一致的。基底范围内的软弱地基土中，由于土的抗剪强度（&）值低，对散体材料的’桩体的侧限压不大，而在散体桩受压时发生侧向鼓胀。因而所构成的复合地基的承载力较原天然地基增加不大。为此，加强上部桩体的自身强度来提高基础下复合地基的承载力，在桩体上部的材料中加入一定量的胶结材料，以形!成较大刚度的桩体。因此，地下水位以下用粗骨料，干重度要求()*((+,-%；地下水位以上、桩顶以下)./%用具有一定胶结力的混合料（水泥、碎石、砂、粉煤灰、适量水），强度要求)012左右。在基底范围以外，护桩的要求较低，地下水位以下仍用粗骨料夯填，干重!度要求()*((+,-%。为节约材料和费用，地下水位以上采用灰土、素土或建筑垃圾夯填即可。（"）桩体实际用料配比碎石：(*$&%的级配碎石。混合料：(*$&%的级配碎石、3($号普通硅酸盐水泥、粗（中）砂、粉煤灰和适量水。混合料的配比不是固定不变的，而是要根据地基土的物理力学性质试配，经现场成桩试验确定。灰土：袋装白灰、就地选用最优含水量的粘性土，土要过筛。比例为白灰4 第四篇桩基工程施工工艺·$8%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土!"#$。（%）垫层基底至桩顶之间铺设"&’(厚的呈中密状的碎石垫层。)*钻孔夯扩挤密桩施工（+）降水施工受成孔工艺的要求，施工钻孔夯扩挤密桩之前需先将地下水水位降至桩孔孔底标高以下。降水系采用管并降水，将管井布置于保护桩外&*)(，共布并+"口，井间距+)(左右，井深+)*+(，钻孔直径))&((，井管内径为",)((，滤料规格为"-%((的圆砾和粗砂。冲击钻机成孔，空压机洗井，潜水泵抽水并排至场外，各井内动水位埋深+"(左右，降水效果良好，桩孔施工时只有局部的孔内有少量渗水，其余各孔均无水。（"）成桩机械!成孔机械采用噪声低、效率高、干作业成孔的长螺旋钻机。"夯机与夯锤采用./0""或012&&冲击钻机。夯锤重宜大于+*"3，本工程使用的夯锤重+*"43，夯锤锤头部分为纺锤形，夯锤锤尖为2&5角，夯锤外径比孔径小2&-4&((，这样可减少锤与孔壁碰撞的阻力，减小能量消耗，提高夯实挤密效果。（2）成孔质量允许误差孔径：6"&((；孔深：大于等于设计值；桩中心偏差：小于+"’(（+7+&桩间距）；垂直度：小于+7+&&。（4）试桩施工与要求在正式施工前先做试验桩%-8根，以检验机械设备、桩体材料和施工工艺、成桩质量是否达到设计要求。2首先以碎石料做试验。在#4&&钻孔内每次填入&*&,(碎石，上升高度&*4$-&*)&(，以+*"43夯锤夯扩挤密，使桩体直径达到))&((时，夯锤落距&*$&(，夯击4&次左右，满足了设计要求。经对试验资料分析认为，可以用标准 ·020·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!夯击能量!控制成桩质量，其表达式为：#$!""&%&式中：!———标准夯击能量（#·$%$）；’———与夯锤落距、钢丝绳松紧度相关的折减系数，现场试验确定；(一夯锤质量（#）；)———夯锤下落高度（$）；*———夯锤夯击次数；&+———每次填料体积（$）。上式中!、(、)为定值*和+是可变参数，二者中确定一个，可由式求出另一个参数。根据试验，每次填料高度为,-./,-0$时效果最好，所以首先确定+值为好。当填入混合料或灰土桩体材料时，可仿照上述方法找出五个参数之间的关系，以标准夯击能量控制成桩质量。（.）工程桩的施工经试桩试验取得有关参数后施工工程拉。首先施工保护桩，然后先外后内，均采用隔一桩成一桩顺序施工方法。根据钻孔夯扩挤密桩的设计要求，施工基底下的工程桩及保护桩两种桩型，形成同一建筑物地基上不同地段及同一根桩的上部、下部为不同桩体材料的复合桩。由于地基土在垂直方向上的软硬不均。在一般情况下，根据对地基土的挤密要求，以夯击能量控制挤密程度为宜。当夯击能量一定时，若地基土为硬土时能够达到相应的密实度；而对于软土时达不到相应的密实度，填料必将向孔侧壁挤出，夯锤不能上升（即夯后填料高度不上升），此时应继续填料夯实挤密，扩大夯扩挤密桩的直径，当桩间土的密实度达到相应的要求时，夯锤才能上升（即夯后填料高度上升）。地基土在垂直方向上（或水平方向上）的软硬不均，必将形成软土部分桩径大。硬土部分桩径小的不等径的复合桩。因此，在标准夯击能量下，夯击过程中可自动控制夯扩挤密桩的夯扩挤密质量。1-复合地基检测 第四篇桩基工程施工工艺·(11·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）桩间土标准贯入试验检检测桩间土的挤密效果，以评价处理后地基的承载力和地基土液化问题。从图"#$#所示的试验成果散点图可以看出，处理后的地基土（主要为粉土!层）其标准贯入试验实测锤击数%较处理前有很大提高，均在(击以上。#"&’图"#$#标准贯入试验成果散点图（)）桩间土轻便动力触探试验以轻便动力触探试验检测桩间土的挤密效果，评价桩间土的承载力。试验深度在槽底以下!&’*"&+,。试验结果表明，复合地基中桩间土的%值较!+高，均在)+击-"+.,以上，局部达到/+*!++击-"+.,，其平均值为’+击-"+.,。（"）桩身重型（"）动力触探试验该试验的目的是检测夯扩挤密桩中灰土桩体和碎石桩体的密实度。经试验，在槽底下!&+,内灰土桩的%#"&’锤击数为!)击左右，密实度很好，其下!&+*)&’,段碎石桩体%#"&’锤击数在0*/击之间，均达稍密*中密状态；)&’,以下碎石桩体%锤击数在/*!0之间，达中密*密实状态。#"&’（0）灰土桩体随机取样试验为了较准确地测出灰土桩体的密实度，现场对保护桩中的1根灰土桩体进行取样试验，其试验成果如表"#$!所示。表"#$!灰土桩密实度试验成果表编号!)"0’#/(1湿重度（2%-,"）!(&"!(&!!(&"!1&0!1&)!1&0!1&!!(&/!1&# ·)//·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""编号!"#$%&’()干重度（*+,-#）!&.#!%.(!%.(!’."!&.)!’./!&.%!&.!!&.)##从#&0!可以看出，干密度均达!%.(*+,-以上，最大值达!’."*+,-，平#均值为!&.%*+,-。实测的重度指标表明，桩体的夯实效果较好。（%）混合料桩体强度检测现场开挖到设计标高后，混合料桩体已凝结。用锤击检查其强度，略高于砖的强度，约为/.(1!234，而设计要求的强度为/.%1/.(234。’.复合地基评价（!）地震液化问题粉土!层经处理后改变了原地基土的性状，其液化判别按《建筑抗震设计规范》（56%//!—"//!）的相关条款采用标准贯入试验进行判别，判别液化的标准贯入试验锤击数临界值由下式确定：!&#.%7!"##!"#8!［//.)9/.（!$%0$&）］!’"式中：+———饱和粉土标准贯入锤击数实测值；&#.%+:;———判别液化的标准贯入锤击数临界值；+/———判别液化的标准贯入锤击数基准值，对该区取值为!/；<=———饱和粉土标准贯入点深度（-）；3:———粘粒含量百分率，各标准贯入点试样颗粒分析成果的平均值为’，即3:8’；<>———地下水位深度（-）。将相关参数代入下式得：!"#8!.’"(0/.&%$(从图#&0&中+:;1<=关系（图中的直斜线）可以看出，处理后的地基土的标准贯入试验锤击数所对应的点均在+:;1<=直线的右上方，即+&#.%?+:;，地基土的液化性已消除。（"）复合地基承载力的确定 第四篇桩基工程施工工艺·:#!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!复合地基承载力取决于桩及桩间土承载力的大小。!桩间土的承载力据桩间土的检测试验成果，按有关地基基础规范的相关条款，其承载力标准值为!"#$%&。这也说明桩对桩间土的挤密效果较好。"复合地基承载力复合地基承载力由下式确定：!"#’［$（%(!）)!］!"式中：*———复合地基承载力特征值（$%&）；+$*+———复合地基中桩间土的承载力特征值（$%,）；-———桩与桩间土的应力比，该工程取-’.；/———置换率，一般取#0!12#03。置换率/值可用下式确定：&’$’式中：4———复合地基中桩所占面积（/）；564$———复合地基的面积（/）。依工程实际情况计算得/’#0!37，将/值及其他相关参数代入式得*+$’66#$%&8!7#$%,，即复合地基承载力满足设计要求。（.）沉降观测当主体结构施工至三层（高!#01/）时，对设置好的七个观测点（如图.9("所示）开始进行观测，直至工程全部竣工（高!70#/），历时3个月，观测结果如表.9(6所列。图.9("沉降观测点布置示意图 ·*,$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$沉降观测成果表观&$!’(")观测测点观工数测程据本次累计本次累计本次累计本次累计本次累计本次累计本次累计（%%）日进沉降沉降沉降沉降沉降沉降沉降沉降沉降沉降沉降沉降沉降沉降期度&**’年三层框架完!,—!,—$)—$$—$$—$(—$&—+月"日&**’年五层框架完&,’,*!*+!(*!&&,!$+!!*!,+月!,日&**’年装修完$’$$’&!!+!!’’!"&!’&!&&$月!,日由表!"#$可以看出，&号点的沉降值最大，为’$%%，)号点的沉降值最小，为!&%%，两点间的沉降差为&&%%，符合有关地基基础规范中建筑物地基变形允许值的要求。+-结束语因地制宜地采用钻孔夯扩挤密桩复合地基方法，可以处理上部软弱土层以提高其承载力，处理下部的液化土层以消除其液化性，是一种经济而有效的方法。二、北京某小区住宅楼地基处理工程实录&-工程概况北京某住宅小区为旧城改造安居工程，一期工程为&)栋住宅楼，建筑面$积约+,,,,%，拟建住宅楼地上"层，地下&层，砖混结构，筏板基础，要求地基承载力标准值为&",./0。拟建场地地基土为大面积回填土，其中杂填土不能做地基持力层，而素填土的承载力标准值又很低，仅为’,./0；地下水位埋藏较浅，工程地质条件复杂，土质性状很差。经过技术经济对比，确定采用夯扩挤密桩复合地基进行地基加固处理。因工期仅有!,1，受合同工期的制约，后期部分楼座采用了造价相对较高的中心压灌超流态素混凝土桩复合地基及强夯进行处理。$-场地岩土工程条件（&）地貌 第四篇桩基工程施工工艺·)+-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!拟建场地位于北京北部军都山脉的山间盆地，由妫水河冲洪积物堆积形成的山前平原。场地属妫水河一级阶地，自然地面标高为!""#$!%!&’#()*。场地位于旧城区边缘与农田过渡地段，东北部危旧房密集，西南部为菜地，中间地势较低。勘察期间危旧房开始拆除，低凹地开始回填，整个场地整平至基底标高以上+#,+%+#&+*。（$）地下水!上层滞水地下水位埋深$#+%,#+*，绝对标高为!"!#’,%!"&#$+*。"承压水赋存于中粗砂#层中，地下水位埋深-#)%,#+*，绝对标高!",#!+%!"(#,+*。妫水河漂流蓄水期间，地下水位上升’#+%$#+*。（-）地基土层及工程地质分区!地基土层根据钻探揭露，场地地基土层为房渣杂填土、粘质粉土素填土、新近沉积的粘质粉土、中粗砂、粉质粘土层等，自上而下概述如下：.#房渣杂填土!层：杂色，松散%稍密，稍湿，以建筑垃圾为主，含碎石、砂及粘性土等，主要为未拆除的旧房基及建筑垃圾回填而成，地表经振动碾压。该层中含旧墙基、室内地面、大的钢筋混凝土块、砖墙块、块石等障碍物，土的成分及密实度十分不均，不经处理不能用作地基持力层。该层厚度+#$+%!#,+*，主要分布于场地东北部。/#粘质粉土素填土"层：褐色，稍密，饱和，流塑%软塑，主要由粘质粉土构成，含碎砖、碎石、灰渣等。该层主要为旧房基下较早的回填土及本场地低凹处新回填土，新回填土经分层碾压填筑而成。回填时，每层虚铺+#,+%’#++*，用-++01振动碾压机碾压数遍，但没有严格按规范操作。该土层工程性状较差，据钻探描述、轻型动力触探试验、标准贯入试验，经综合分析判定，其承载力标准值仅可取!+02.。该层厚度+#!+%,#,+*，整个场地普遍分布。3#新近沉积粘质粉土$层：灰褐色，中密，饱和，软塑%可塑，含少量氧化铁，结构性差。该层承载力标准值为’!+02.，厚度为+#-+%!#"+*。4#新近沉积中粗砂#层：黄褐色，中密，饱和，含圆砾,5%’+5，分选较 ·4#-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!差。该层承载力标准值!"#$%&，厚度大于’()#*。+(新近沉积粉质粘土!层：灰色，中密，饱和，可塑，含氧化铁，该层承载力标准值为!,$%&，本次钻探未揭穿。"工程地质分区场地原始地势低凹，原有旧房地段在原建设过程中，地基经过了回填处理，已经形成了厚度达-(##./(##*的填土层，本次建设期间于地基处理之前将场地中部凹地及整个场地统一作了回填处理，新回填土厚度约’(’.-(##*。老回填土上部以房渣土为主，而新回填土以素填土为主，新、老回填土其工程性能及所需采用的地基处理方法差异较大，因此根据回填土的类型及厚度将场地分为0个工程地质分区，即1区，2区和3区0部分。1区，位于场地西南部（含’栋楼），原为莱地，地势较高，地面绝对标高-/4(--.-"#(-’*，新回填土，其厚度为!(##.’(##*，经过振动碾压处理。该区主要特点是填土层厚度较薄，下卧老土层工程性状较好，地基处理难度较小。2区，位于场地中部（含,栋楼），大致呈北西向展布，原为低凹沟谷，地面绝对标高-//(’-.-/4(##*，新回填土厚度’(##.-(-*，回填过程中经过振动碾压处理，加上底部老填土，回填土最厚达)()#*。该区主要特点是，回填土以新素填土为主，房渣、杂填土厚度较薄，仅局部分布，回填过程中虽经振动碾压处理，但没有严格按规范要求操作，回填土工程性状较差，承载力低，压缩性高。加上地下水位较浅，因此地基处理难度较大。3区，位于场地东北部（含4栋楼），呈北西向展布，原分布密集的危旧房，地面绝对标高为-"#(#’.-"!()#*，回填土层上部以房渣等杂填土为主，含旧墙基、室内地面、大钢筋混凝土块。砖墙块、块石等障碍物，厚度一般为!(##.-()#*。填土总厚度-(##./(##*，下部素填土呈流塑.软塑状态，而且地下水位浅，地基处理难度很大。0(地基处理设计及施工（!）地基处理方法选择具体选择何种地基处理方法，必须首先根据上部结构对地基的要求，对场地工程地质条件进行深入细致的研究分析。针对该小区大面积回填土地层， 第四篇桩基工程施工工艺·)$%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!且地下水位较浅的岩土工程条件，可采用的加固处理方法主要有：挖土换填、桩基础、粉喷桩复合地基以及夯扩挤密桩复合地基。经对这几种工法的对比分析，最适合该场地的地基处理方法应当是夯扩挤密桩复合地基，该方法包括一套系列工艺，对包含大量地下障碍物、分布不均且结构性极差的杂填土、以粘质粉土为主密实度较差的素填土、地下水位又浅的岩土工程条件场地，可以通过孔内夯扩挤密桩有效改善桩间土的密实度，较大幅度地提高桩间土的承载力，并使成桩质量得到可靠的保证，具有显著的经济效益和社会效益。该系列工艺包括：沉管夯扩挤密桩、引孔夯扩挤密桩、冲孔夯扩挤密桩、夯实水泥土桩等。（!）设计技术思路及原则!技术思路回填土工程性能的主要问题是密实性和均匀性极差，承载力低。采用夯扩挤密桩的方法，首先将桩间土有效挤密，提高其承载能力，并使桩与桩间土形成复合地基。从施工角度来讲，夯扩挤密桩方法可有效地穿越地下障碍物，不受地下水影响，防止因土质软弱而造成的桩身缩颈、断桩现象。从材料角度来看，本方法取材广泛，粉土、砂石类土、建筑垃圾等及其与水泥、石灰的拌和料皆可根据需要就地取材。从环保方面考虑，本方法不排污、噪声和振动很小，对居民及环境影响小。从经济角度考虑，由于本方法在很大程度上提高并发挥了桩间土的承载潜力，材料费用较低，是各种可供选用的地基处理方法中费用最低的一种，为整个工程建设节省了资金。"设计原则经单桩、桩间土及复合地基承载力验算和实践经验，确定以下原则："#处理深度：要求桩端进入中粗砂#层不少于$#%$&，有效桩长’#’()#$$&；*#桩距：桩中心距+#%&，梅花型布桩；,#桩径：$%$$&&；-#桩身材料：%#$$&以上填夯,+$干硬性混凝土，%#$$&以下填夯天然级配砂石料；.#桩顶至基底之间铺设碎石（粒径%(/!&&）褥垫层，虚铺!0$&&，压实至 ·1,0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""，达中密状态。（#）试桩正式施工前在场地$区和%区打了&根试桩，分别对引孔夯扩挤密桩法和冲孔夯扩挤密桩法进行了试验，其中’根桩桩身材料为天然级配砂石料，(根桩桩身材料按设计要求的材料填夯。成桩后)*，采用重型动力触探试验对桩身材料为天然级配砂石料的桩身密实度进行了检测，采用静载荷试验对按设计要求的桩身材料的柱进行了承载力检测，根据试验结果，调整确定了设计方案。（’）施工工艺根据地基处理设计原则、试桩结果及实践经验确定了施工工艺，其中+区和$区地层条件较好，采用引孔夯扩挤密桩和沉管夯扩挤密桩；%区地层条件较差，主要采用冲孔夯扩挤密桩，少数楼座采用引孔夯扩挤密柱和夯实水泥土桩。由于工期需要，$区’栋楼采用了中心压灌超流态素混凝土桩，%区!栋采用了强夯法（由于扰民，只完成一遍点夯，后改用冲孔夯扩挤密碎石桩）。!沉管夯扩挤密柱与引孔法一起完成+区、$区各(栋。振动沉管带预制桩尖成孔，孔径"’,,""，成桩直径"’&,""，桩孔底进入中粗砂#层,-&,"。夯锤重(-&.，落距#/’"，桩管每隔一定距离开一个活门#加料口，沉管至设计深度后上拔一定高度，从加料口加料，每次,-("，夯击至有明显振动感，直至桩顶。该工艺适用于+区和$区，对于%区无地下障碍物地段同样适用，基本不受地下水影响，桩身质量容易保证，但是该工艺不易穿越硬夹层地层或砂土地层，振动和噪声较大。$引孔夯扩挤密桩与沉管法一起完成+区、$区各(栋，独立完成%区!栋。长螺旋钻机成孔，孔径"’,,""，成桩直径"’&,""。为避免因桩孔孔底进入中粗砂#层后承压水上升快、水量大，影响成桩质量，将桩孔深度调整为桩孔底至粘质粉土%层，距中粗砂#层顶,-&,"，然后采取加大桩端夯扩挤密力度以弥补设计桩长的缩短。夯锤重(-&.，自由落体或乌克斯冲击式，每次填料 第四篇桩基工程施工工艺·/!4·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!%!"#$，夯击至有明显振动感，直至桩顶。该工艺对于&区、’区比较适用，但对于地下水位较浅且水量丰富时，此工艺不宜采用或需采用有效的止水或降排水措施。对于(区，因有地下障碍物，地层较软弱，部分地段存在缩孔、塌孔现象，地下水位浅，为了避开或清除障碍物、缩短成孔与成桩时间间隔，采取的措施是增加每次填料的夯击次数，以保证成桩质量及提高工效。!冲孔夯扩挤密桩完成(区)栋楼。重锤冲击成孔，孔径"*!!$$，成桩直径为"+!!,)!!$$，桩孔孔底进入中%粗砂#层!"+!$。夯锤重+-，每次填料!"%$，一般夯击#,.击，控制标准为夯扩挤密后的填料能托住夯锤并有明显振动感。填夯至桩顶标高。该工艺适应性较强，不受一般地下障碍物及地下水影响，成桩质量可靠，振动和噪声较小，不排污，不排土。但对于含水量高的软弱土层，若夯击次数过多，容易造成土层液化或触变，出现填料量大大增加且不起锤的现象，遇此现象时，应暂停该桩施工，先跳过此桩，按原定的施工顺序施工周围的桩，最后再施工该桩，即可克服此现象。#夯实水泥土桩只完成(区#栋楼。长螺旋钻机成孔，孔径"*!!$$，成桩直径"*+!$$，桩间距调整为!"/!$，梅花形布置，桩孔深+"!!$，桩端进入粘质粉土!层，距下伏地层中粗砂#层顶约!"+!$，以避免或减少承压水上升影响成桩质量。夯锤重0!12，偏心轮夹%杆式，落距)!3$。桩孔底先填入!"#$的天然级配砂石料加适量生石灰粉拌匀，夯实至发出清脆声音后，填夯水泥土拌和料，一般为每填一铣料夯击两次，直至桩顶。由于土质较弱，且地下水位较浅，人工无法成孔，机械成孔后，紧跟填夯作业，局部缩孔时需重新成孔或将周围桩完成后再对该处成孔成桩；遇地下障碍物时，稍移孔位或清除障碍物回填素填土后再成孔成桩，该工艺仅在(区应用，工效较差。（+）施工管理 ·#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地基处理是一项复杂的系统工程，不仅需要制定科学合理的设计、施工方案，还需要具备相应的施工设备，采用高效的施工工艺，更需要科学管理。现结合本次工程实践，主要侧重于技术方面阐述引起施工中需要重视的几个问题。!设计与施工由于地基处理对象的复杂性和困难性，相对于通常的建筑结构工程专业而言，地基处理的设计、施工的规范化和标准化程度均较低。而且新的地基处理设计方法及施工工艺不断涌现，规范、规程、标准远远赶不上工程实践发展的需要，这就要求设计与施工密切协作，以使设计方案更好地通过施工而变成现实。一项新的或复杂的地基处理项目的实施，设计人员往往亲自或派代表常驻工地指导施工或者设计人直接担任施工技术负责人，以便更准确、更直接掌握和贯彻关键技术环节和及时处理可能出现的技术难题，确保顺利施工。设计与施工脱节容易造成盲目保守而导致经济浪费或关键技术环节把握不好而出现事故。"信息化施工地基土是一种特殊的材料，处于复杂多变的地质环境之中，它对外界所施加作用的响应过程和结果也是很复杂的，远不是简单的因果关系。目前对地基土的基本性状虽有了一定的认识，但对它存在的特性和变化规律还远不能准确地把握，对它和外界相互作用的规律也只是了解了某些定性的概念。但是，通过密切观察、测量、捕捉地基土层变化的离散信息，再经甄别、分析、处理、总结及反馈，了解和掌握它的变化规律，就有可能做到预测发展变化的趋势，并及时修改设计、指导施工。#方法创新基于地基土层的复杂性，地基土层的利用和改良方法还不是很成熟，未知领域很多，创新的空间也很大。就地基处理而言，理论和实践的发展都需要创新。但是，目前存在的理论和实践脱节的现象在很大程度上阻碍了方法创新。从理论角度来看，应当从地基土层的复杂性上着眼，采用新的思维方式和科学理论，密切结合工程实践，深入探索研究，超前地做好科学储备，有力引导工程实践的发展。从实践方面讲，同样地从地基土层的复杂性入手，勤于观察，综 第四篇桩基工程施工工艺·,(,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!合分析，吸纳先进的科学理论和科研成果，大胆实践，精心操作，总结出经实践检验成功的新的施工方法和施工工艺。!"效果检验采用载荷试验方法进行地基处理效果检验，平均每栋楼选两处，共进行#!个载荷试验，其中单桩载荷试验$#个、单桩复合地基载荷试验$%个、桩间土载荷试验!个。单桩载荷试验最大加载为单桩承载力设计值&’()*的两倍，即’(()*，最大荷载时的沉降值一般为#+,--，最大为$(+$.--。根据相关规范方法确定，其各个单桩承载力基本值为&’(+##)/0，相应沉降值为$"&+’"(--。桩间土承载力也得到明显提高，可取$((+$&()/0。复合地基承载力提高幅度较大，达$1()/0以上，满足设计要求。’"结束语北京某住宅小区地基处理工程是复杂和困难的，竣工后经检测单位、监理、业主方验收，质量优良，获得较好的经济效益和社会效益。本工程实录未涉及具体的大量数据和计算过程，而是侧重于场地工程地质条件复杂性的描述，地基处理方法选择的主要原则及采用的施工工艺。施工管理中的几个技术问题的说明和分析。就目前的总体技术水平而言，地基处理实践各环节中的数据分析和计算方法还有待于作深入的研究，以便提出更为符合实际的设计计算方法；易于操作和实施的施工工艺还有待于进一步完善；施工管理是比较困难同时也是十分关键的，需要引起足够重视。 ·($"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十七章灌注桩后压浆桩施工工艺第一节施工要点泥浆护壁混凝土灌注桩，具有适用土层的范围广（软土、粘性上、粉土、砂土砂砾、风化岩等），桩径、桩长变幅大，承载力高以及无噪声和振动等优点，已成为我国建筑、交通领域的主要承载桩型，其混凝土体积占桩基总体积!"#以上。但由于桩底沉渣难于清理彻底，削弱桩端阻力，增大桩基的沉降量。同时由于桩侧泥皮过厚，而且厚薄不均，致使桩侧摩阻力明显降低。由于沉渣和泥皮的削弱影响，可使桩基承载力下降$"#%&"#，严重者可下降’"#。为了寻求解决灌注桩存在的严重问题，中国建筑科学研究院地基所从$((&年起，先后研发了泥浆护壁灌注桩桩底、桩侧压浆技术即灌注桩后压浆技术，获得二项国家的发明专利技术，这项技术具有构造简单，便于操作，附加费用低，承载力增幅大，压浆时间不受限制等优点，已在全国$"多个省市的$""余项工程中应用，桩长可由)"%!"*，桩径由+""%$"""**，单桩极限承载力由’"""%)’""",-。其技术、经济效益显著，极具推广使用价值。后压浆桩技术的主要优点是：$.前置的压浆阀管构造简单，安装方便，成本低，可靠性高，适用不同钻具成孔的锥形和平底形孔底；).压浆作业可在成桩后&"天甚至更长时间内实施，不与成桩作业交叉，不破坏桩身混凝土；&.压浆模式、压浆量可根据土层性质、承载力增幅的要求进行调整，可达到预期承载力增幅的目标，使桩基承载力提高+"#%$)"#；/.用于压浆的钢管可与桩身完整性超声波检测管结合使用，钢管注浆后 第四篇桩基工程施工工艺·2!!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!可取代等截面的钢筋，降低后压浆的附加费用。（一）后压浆桩法的主要技术特征后压浆桩法是将土体加固与桩工技术结合为一体，大幅提高桩基承载力，减少沉降的有效方法。其主要技术特征如下：!"桩底注浆在钢筋笼上设置!#$根底端带单向阀的注浆钢管，该管具备抗泥沙、泥水涌入和防止浆液回流的功能。注浆阀可插入沉渣及桩底上的一定深度（如%&#$&&’’），使注浆既可固化沉渣又可扩及桩底一定范围，对于坚硬的卵石、砾石或基岩，注浆管虽不能插入其中。但可确保浆液渗入到混凝土面以下，能固化桩底沉渣和泥皮。注浆间外装有保护套，可防止阀膜被刺破，以使浆液顺利流出。$"桩侧注浆钢筋笼上设置带单向阀的注浆管!#$根，在桩底注浆前数天，进行桩侧非破损注浆（不破坏保护层），桩侧注浆阀可根据土层分布特点及桩长，沿不同横断面呈花瓣形设置（如横向布(个注浆点），也可沿桩长纵向呈波形设置。设置于桩身内部的注浆钢管与钢筋笼处在同一圆周上，与加劲筋焊牢，当桩顶低于地面标高时，需用临时导管与桩身中的注浆管导管相连，注浆初凝后拧下临时导管回收使用。)"注浆压力搅浆泵的出口应加滤网，以防水泥纸袋等杂物进入注浆管。注浆管的额定压力不低于*+,-，流量为%&#!%&./’01。("水灰比通过工程实践结果可知，采用&"%#&"%%的水灰比可获最佳的注浆效果。%"最佳后压浆时间从工程试验资料分析可知，最好的后压浆时间是在成桩后!#(周内进行。这时桩底沉渣，桩周扰动土尚未充分固结和触变恢复，将水泥浆二次压入更有利其扩散渗入固化基土，过早注浆会因桩侧阻力过低而使浆液溢出地面，过晚注浆则恐难以形成桩周连续的劈裂注浆，致使浆液向远处流失。 ·3*+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"注浆顺序应先进行桩侧注浆，当有二个以上桩侧注浆断面时，应先上后下，#天左右之后，再进行桩底注浆，以防浆液沿桩顶大量冒出，尤其是$%&较小的短桩更应如此。当进行群桩注浆时，宜先外后内，以减少浆液流失。（二）作用机理建研院地基所曾先后通过’根桩的现场测试，在桩侧断面的环向及纵向布阀、压浆并与非压浆桩进行比较，如图#()*，其效果如图#()+、#()#和表#()*。*"不同注浆方式的注浆效果通过三种压浆方式对单桩极限承载力进行比较如下：桩端压浆承载力增幅+,-左右，桩端、桩侧联合注浆增幅.,-/*,,-左右，桩侧注浆点多，注浆量大（0试验桩，沿纵向波形布阀+排，桩浆点*,个，注浆量!,,12）承载力增幅为*,,-，而注浆点少，注浆量少（如0桩为横向布二个花瓣形各.个注浆点，注浆量#,,12），承载力增幅为.,-。图#()*后压浆法试验桩压浆阀的布置 第四篇桩基工程施工工艺·9$!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$群桩极限承载力与群桩效率距径比对应单桩极限承载力群桩极限承载力对应沉降类型编号桩数群桩效率备注%&’()（*+,）-（+,）（..）/01121!134!53$639桩端持非压浆/05525!6"513445373$653力层均为砂砾石层/07727513$853$694桩端单/5525!6"5$33!333$643独压浆/77275$434833$671桩端、桩压浆73侧联合压/!!2!"65$43$153$65!浆，/!0桩端持力层为均/!0!2!"6583953$6!4质粉土图!"#4粗粒土持力层（北京）试桩):;曲线46土体注浆的模式根据土层性质、浆液压力不同等，可有如下三种注浆模式。 ·7’/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#!软土地区（天津）试桩$%&曲线（’）渗入注浆对砂性上用可注指数(或渗透系数)来判断渗入注浆可行性："’+#+#/!*!’-.’+或#*’-.’-$%0&",+式中1———小于该粒径的土颗粒质量占总质量’+2的土粒颗粒粒径；’+1,+———小于该粒径的水泥颗粒质量占总质量,+2的水泥颗粒粒径。#+#/1’+越大，1,+越小，(值则愈大，或)*’-#’-340&，用/56+级硅酸盐水泥的砂性土可注性愈好。（5）压密注浆将极稠的浆液，在压力作用下强行挤向注浆点附近的土层薄弱区，如果是饱和的弱透水性土，则浆液不能产生渗入性注浆，而是在注浆点集中形成球形 第四篇桩基工程施工工艺·+*)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!浆液泡，通过浆泡挤压相邻土体，注浆压力越大，球形泡半径也越大，使土体孔隙水压力升高，随着超静孔隙水压力的消散，使土体被压密。但是除非桩身上部先行桩侧注浆，形成牢固封堵，否则在稠浆、细粘土的条件下不能发生压密注浆效应。如果土作为非饱和的，则压密注浆的挤密效应较为明显，而在饱和土中浆泡先引起超静孔隙水压力。（!）劈裂注浆劈裂注浆一般发生在粘性土、粉土、粉细砂中，桩侧泥皮和桩底沉淤渣土，是劈裂注浆发生处，由此形成以桩体为核心向外辐射的浆脉网，由于劈裂面受到浆液的附加压力，使土体中出现超静孔隙压力，并伴随着土体被压缩固结，浆脉网可提高土体的刚度和稳定性。大的土浆脉网结石较稠密，扩展范围较小，反之渗透性对低渗透性的淤泥土、粘性土，网状结石则较稀疏，扩展范围较大，如图!"#$。图!"#$土体注浆的三种模式（%）渗入性注浆的充填胶结效应（非密实砾石、中粗砂）（&）劈裂注浆的加筋效应（粘性土、粉土、粉细砂）（’）压密注浆加固作用!(后注浆桩的注浆性态 ·1!&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!当桩侧土为粗粒土（卵、砾、中粗砂）时，桩侧注浆以渗入性注浆为主，对于桩表面附着的泥皮薄弱区则发生劈裂注浆。当桩侧土为细粒土（粉细砂、粉土、粘性土）时，桩侧注浆以劈裂注浆为主；当浆液稠密度很大，柱表层泥皮不多时，则可能出现压密注浆。当桩端持力层为粗粒土或虽为细粒土但桩身穿越粗粒土，或混凝土浇筑过程有离析发生时，则桩底注浆以渗入注浆为主，随后将出现桩底土一定范围的劈裂注浆（细粒土）及沿桩身向上!"#$"%高度的劈裂注浆。当桩端持力层及桩侧均为细粒土时，桩底注浆开始为渗入注浆，随后转化为劈裂注浆。注浆压力是非稳定的，其变化特征受土性、桩长、浆液稠度、注浆时间等因素影响。由于注浆阀管外往往为薄层水泥浆包裹，起始注浆开启压力较高，为$#&’()；随后压力下降并在一段时间内保持相对稳定，随后又逐步升高，达到某一较高值后又突然回落，如此反复变化。这一变化特征反应出土中高孔压、注浆性态及土体中劈裂缝的变化等，如图*+,-。./后注浆桩的加固效应其加固效果可有以下三种效应。（!）充填胶结效应在卵、砾、砂中实现渗入性注浆条件下，被注土体孔隙部分地为浆液充填，散粒被胶结，显示“充填胶结效应”，土体强度和刚度大幅度提高。当被加固体位于桩底时，总桩端阻力因扩底效应而提高；当被加固土体处于桩侧时，总侧阻力因桩身扩径效应而显著增大，如图*+,（.)）。（$）加筋效应对于粘性土、粉土、粗细砂实现劈裂注浆的条件下，单一介质土体被网状结石分割加筋成复合土体，如图*+,（.0）。网状结石便成为加筋复合土体的刚性骨架。复合土体的强度变形性状由于网状结构的制约强化作用而大为改善，显示“加筋效应”。同时，在劈裂注浆过程中还伴生土体固结和化学硬化作用，使被包围在水泥网格内的土变得更加紧密相连。桩顶受荷后，桩侧和桩底的复合土体能有效地传递和分担荷载，从而提高总侧阻力和总端阻力。（*）固化效应桩底沉淤和桩侧泥皮与注入的浆液发生物理化学反应而固化，使单桩端 第四篇桩基工程施工工艺·*)"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!阻力和侧阻力显著提高，显示“固化效应”。此外，由于不等厚度的水泥结石固着于桩表面和桩底，因此尚能起到一定的扩径和扩底效应。除上述三种加固效应外，桩侧桩底上体还不同程度存在压密效应。如图!"#$及图!"#%。图!"#%桩端及桩侧后注浆加固效应（&）非密实砾石、中粗砂（；’）粘性土、粉土、粗细砂第二节工艺设计后压浆桩的设计包含以下主要内容：（一）桩端持力层的调整由于后压浆单桩承载力提高，可能涉及减少桩长，调整桩端持力层的优化效果。如存在足够厚度的粗颗粒夹层，而又无软弱下卧层时，可优先考虑选择该夹层为桩端持力层(将桩长缩短。 ·0!4·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!当原设计为嵌岩桩，而基岩上覆风化层时，可采用非嵌岩后压浆桩，将粗粒风化层，改为持力层，可提高桩的极限承载力，缩短桩长。（二）优化布桩由于后压浆桩单桩承载力可比非压浆桩提高!"#$%"%倍，在桩长不变情况下，桩数可减少，桩距增大，其整体桩变形性能力显著增强，当&’()"*#’时，可类似于实体墩基，群桩承载效率!(!"%，当&’(#’时，则整体性下降。但表)*-%列出不同桩距对应的桩数与承载力（按《建筑桩基技术规!(!"+,范》（./.0+—0+）规定，为最小桩距）。若后压浆桩单桩承载力增幅为)#1$!%*1，则相应桩数可减少至++1$*+1。表)*-%桩距单桩承载力（1）桩数（1）单面积内)’!22!22)"#’!)#*+)"*#’!#,,++"2’!*0#,+"#’%%*++采用后压浆桩后，桩距可由原非压浆桩的较小桩距调至最优桩距（)"#’$+"#’）。若桩端置于坚硬持力层，桩基沉降变为非控制因素，可不必将桩距调至最优桩距。在同一建筑范围内，如有荷载分布不均状况时，荷载密集区采用&3()"#’$+’，使沉降相应减少，荷载较小区则加大桩距，使沉降相应加大。（三）后压浆桩承载力的确定后压浆桩单桩承载力大小受桩底、桩侧、土层性质、压浆模式、压浆量以及时间等诸多因素有关，目前对其进行精确的计算尚不可能，可选择以下两种方法决定其承载力。方法!：先预估承载力进行布桩，利用工程桩作为试锚桩，进行静载荷试 第四篇桩基工程施工工艺·+0+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!验，根据试验结果再调整原来布桩。方法!：先进行试验性施工试桩，通过载荷试验确定单桩承载力标准值。预估单桩极限承载力标准值可按下式进行：!"#"!$##!%#"（&!"$#’($#’)’#"%#(%#*%）#!式中$，$———极限桩端和桩侧阻力标准值，按)*)+,—+,规定取值；%&’(&-’———桩侧第’层土的厚度；.———桩身周长；/(一桩端面积；———侧限增强系数，对于桩端单独压浆的情况，其增强范围为桩端!%&’以上012，其他位置!%&’"034；对于桩侧注浆情况，在每个注浆断面以上!42范围进行增强修正，发生重叠时，不重复修正，取小值，按表5675取值；———端阻增强系数，按表5675取值；!(&表5675增强系数!%&’、!(&值土层名称淤泥淤泥质土粘性土、粉土粉砂细砂中砂粗砂砂砾角砾圆砾碎石卵石强风化岩!%&’03,038038!34!31534!34!(&039!31!3853453!539!31":!实际增强系数。#!———修正系数，#!""理论增强系数"!将理论与实际注浆比":;、";、代入下式，求出!:<、!<后即可求得"<，大于034时按034取值。!:<"030!#1364"（;桩端为粗粘性土、卵石、砾石、粗中砾）；!<"030!#,301"（;桩端为细粒土、粉细砂、粉土、粘性土）；*;";"；-·=*;———注浆量；-———桩长；=———桩直径。 ·+*)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%—&曲线图!"#"粗粒上中后压浆桩侧阻、端阻增强特征（’）桩底压浆（北京）（；(）桩底、桩侧复式压浆（北京） 第四篇桩基工程施工工艺·/3(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$软土地区细粒土后压浆桩侧阻、端阻增强特征（%）桩底压浆与非压浆桩（天津）（；&）桩底压浆与非压浆桩（上海）；（’）桩侧桩底压浆与非压浆桩（上海）（四）后压浆桩的沉降计算后压浆桩桩端以下约（()(*+）,范围和桩侧土的变形性状改善，整体工作性能增强，沉降量减少，其沉降变形可按《建筑桩基技术规范》（-.-/0—/0）规定的方法计算。该法适用于桩基平均沉降计算。计算时，对于细粘土持力层乘折减系数12*$+；对于粘性土持力层乘折减3系数12*"2。桩端以下，(2,45%范围的可提高(倍，按等代墩基计算沉降。（五）关于后压浆桩桩身强度设计由于后压浆桩承载力增幅是由于土阻提高所致，对桩身强度也有一定弥补作用，两者应相匹配，对桩身强度要进行检算，桩身混凝土强度等级应提高()!级，以发挥注浆桩潜力。 ·$00·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$桩间土的竖向压缩变形（%）对非压浆群桩&（’()(，*%+,-!."(）（；/）压浆群桩&（’()(，’%+,-!."(）；小桩距、硬持力层群桩实测桩间土竖向位移（六）后压浆群桩承台分担比的调整由于注浆效应导致桩底、桩间土强度和刚度的提高，群桩桩土整体工作性能增强，承载力提高，使基桩刺入变形减少，从而使承台底上反力比非压浆群桩降低0(12(31。第三节施工与质量检验4.后压浆桩的施工过程见示意图!"#430.注浆量的计算根据经验表明，对于桩径3.524.36，桩长032536的基桩，桩底注浆量（水泥用量）为3.520.37，加桩侧注浆量将增加一倍，注浆量的估算如下：!桩底：!"#-!（$%&8"’3&）)4333!桩侧：!()-!［（%*#$）&8"+’3&］)4333 第四篇桩基工程施工工艺·A*,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中!，!———桩底、桩侧注浆量，以水泥用量计，单位&’；"#$%———水泥填充率，细粒土()*+(),，粗粒土()-+().；!$(/(———孔隙率，/(0，$(为天然孔隙比；12$(3———包裹在桩侧浆液厚度，一般为1(+,(44，粘性土及正循环成孔取高值，砂性上及反循环成孔取低值；5———桩底压浆时，浆液沿桩身的上返高度，一般取-+*(4，5值与承载力增幅有关；4———桩侧注浆横断面数，对于纵向波形注浆情况，4值取注浆点数的167；8、9———桩长与桩径（4）。,)注浆压力注浆压力是指不会使地表隆起和基桩上抬量过大的前提下，实现正常注浆的压力，它与土质类别、密度、强度、注浆点深度有关。按下式估算：!(0!"2!!0!"2"#!#$#式中:———注浆点浆液出口正常注浆压力；(:;———注浆点处静水压力；:———被注土体的抗注阻力；""<———注浆点以上<层土的天然重度，当处于地下水位以下时取"<=1；5<———注浆点以上第<层土的厚度；———抗注阻力经验系数，与浆液稠度和土性有关，对粉土、粘性土一!"般取1)-+*)(，粗颗粒土取1)*+1)-，颗粒细、密度大的取高值，相反取低值，开始注浆压力一般为正常注浆压力的,+-倍。一旦浆液排出注浆压力即显著下降，此外，输浆管越长，浆压损失越大，因此额定压力应为,+>?:@。终止注浆压力要低于开启注浆压力。当正常注浆压力一直较低时，表明注浆质量存在严重缺欠，应推迟终止时间，加大注浆量并适当提高浆液稠度，直至注浆压力出现上升为止，如图,.=11所示。7)质量检验 ·#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第四篇桩基工程施工工艺·’&%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$$注浆压力与注浆时间的关系后压浆极的全面质量检验，目前尚无有效手段，对桩底的压浆质量可通过预设超声检测管检测，根据压拉前后波速的变化进行判断。检测桩端阻力和桩侧阻力可表现为单极承载力的变化，最有效的方法是静载荷试验以及预埋于桩身应力计，可以分别确定后压浆桩的侧阻与端阻，此外高应变动测也是一种可行的检验方法。 ·&!%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十八章桩基工程强夯置换碎石墩柱桩施工工艺强夯置换碎石墩复合地基是指利用强夯的方法将地基土挤密或排开，将块石、碎石、砂砾或其他质地较坚硬的散体材料，采用多次填入和夯击，最终形成密实的柱状砂石墩，这种砂石墩与周围混有砂石的墩间土所形成的复合地基。这种墩柱状散体复合地基同样具备两个基本特点：加固区是由基体（墩间土）和增强体（砂石墩）两部分组成的，是非均质和各向异性的；在荷载作用下，由基体和增强体共同承担荷载的作用。强夯置换碎石墩复合地基是由强夯置换法造就的，强夯置换法是近年来以强夯加固法发展起来的一种新的地基处理方法，它主要适用于软弱粘性土地基的加固。按强夯置换方式的不同，强夯置换法又可分为墩柱式置换和整体式置换两种不同形式。强夯置换碎石墩复合地基属墩柱式置换的形式，它是利用强夯过程中夯成的夯坑作为墩孔，向坑中不断按需要充填各种散体材料并夯实，使夯填料形成一个直径约!"，深度达#$%"的散体材料墩，与周围土体共同组成复合地基。由于砂石等散体材料墩的加筋作用，地基中应力向墩体集中，墩体分担了大部分基底传下来的荷载；同时砂石材料墩的存在也使得土体中由强夯引起的超孔隙水压力得以迅速消散，使土体得到固结，土体抗剪强度不断提高，造成对墩体的约束不断增强，从而使复合地基的承载力不断提高、墩柱式置换法既具备散体材料墩的加筋、挤密、置换、排水特征，又具有强夯加固动力固结效应，因而可大幅度提高地基承载力，减小地基变形。与强穷相比，能更广泛地适用于塑性指数较高的高含水量软粘土。整体式置换法也是近年发展起来的，用于处理淤泥、淤泥质土地基的一种强夯置换法，又称为强夯置换挤淤沉堤。它以密集的点形成线置换或面置换，通过强夯的冲击能将含水量高。抗剪强度低、具有触变性的淤泥挤开，置换以 第四篇桩基工程施工工艺·(&)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!抗剪强度高、级配良好、透水性好的块石、碎石或石渣，形成密实度高、压缩性低、应力扩散性能良好、承载力较高的垫层。强夯整体式置换的作用机理与换土垫层作用机理相类似。强夯置换法虽然与强夯法有着密切的联系，但是它们的加固地基机理却有着本质上的区别。强夯法又称动力固结法，是反复将很重的锤（一般为!"#$"%）提到一定的高度使其自由落下（落距一般为!"#$"%）给地基以冲击和振动，从而提高地基的强度，降低其压缩性，改善抗振动液化的能力和消除土的湿陷性。强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基。工程实践证明，用强夯法来加固软土地基效果不明显，有时反而降低强度。虽然也曾采取过打设砂井或袋装砂井等辅助措施来解决排水，从而迅速消除超孔隙水压力的问题，但是效果不佳，于是建立和发展了强夯置换法。强夯置换法不是利用强夯来加密软土，而是利用强夯作为置换软土的手段，即利用强夯排开软土，夯入石料和砂料，形成石墩和砂墩，墩体与墩间土形成了复合地基。对于饱和粘性土来说，强夯置换法的主要作用是置换作用，其次是排水作用。它是强夯法的延续和发展，扩大了强夯法的使用范围和作用影响。经强夯置换法处理的地基，既提高了地基的强度，又改善了排水条件，有利于软土的固结。强夯置换法具有强夯法的各种优点，又具有自身的特点，应用更为广泛，效果更佳。所以要了解它，还得从强夯法开始。强夯法处理地基是&"世纪’"年代由法国梅那技术公司首先开创的，开始时仅用于加固砂土和碎石土地基。经过数十年的应用与发展，它已适用于加固从块石、碎石、砂砾石到粘性土的各类地基土。强夯法由于具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点，很快就传播到世界各地。我国于!()*年开始先后在天津新港、廊坊、山西白羊墅、河北秦皇岛等地进行了强夯法的试验研究和工程施工，取得了较好的加固效果，接着强夯法很快在全国推广应用。广泛应用于工业与民用建筑、仓库、油罐、公路铁路路基、飞机场跑道及港口码头等。尤其是对于存有大量石块、杂填土、素填土的地基，其他地基处理方法较难适应和有效处理的，强夯更能显示出它的优越性。然而，用强夯法来加固饱和软粘土却起不到加固作用甚至有相反 ·"(#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的效果，人们就自然而然地引入了强夯置换法，由它形成各种强夯置换的复合地基。!"#$年铁道第四勘测设计院软土地基研究所为了寻求软土地基加固的新途径，在广东腰古进行了铁路路基的软土加固试验，采用的锤重!$%，落距!$&，夯点间配有砂井作辅助排水通道，经施夯若干遍，耗时数月（等待孔隙水压力消散），地基土的强度仅增长!$’左右，有的没有增长甚至降低。试验说明用强夯法来改变软土的特性是不现实的，但是在施工过程中为了克服在软土地基上施工的不便，在夯击过程中采用了在夯坑内边填砂边夯击的做法，结果形成了结构紧密直径约(&的大砂墩，无意中形成了由砂墩和墩间土组成的强夯置换砂墩复合地基，在以后路堤填筑过程中充分发挥了作用，使复合地基承载力明显提高，地基沉降显著减少。当时已经意识到这种作用的存在，但是没有提出这是一种新的工法，并将其提高到理论水平。现在，强夯置换复合地基已经有目的地运用在地基处理工程中，积累了丰富的经验，配备了各种用于强夯的机械设备，并且巧妙的利用强夯置换法解决了难度较大的工程问题。但是，强夯法和强夯置换法至今还没有一套成熟的设计理论和计算方法，在具体工作中主要通过现场试验取得设计参数，并且在实际工作中视具体情况进行修正和补充，因此这种工法还需要在今后实践中总结和提高。第一节强夯置换碎石墩作用机理一、基本作用原理强夯置换碎石墩复合地基是采用强夯置换法实施的。但是强夯置换法和强夯法的作用原理是不尽相同的。强夯法主要通过巨大的夯击能直接来改造地基土的性质，使其满足上部建筑对地基的要求。而强夯置换法主要是通过高夯击能将铺于地表的块石、碎石、粗砂、矿渣等质地较好的散体材料，以点夯的方式不断夯入土中，在夯坑中采用多次填入和重复夯击，直到砂石穿过软土层到达下部持力层，使其成为密实的砂石墩柱体，而后在墩体顶部设置一层由强夯夯实的砂石垫层，使上部荷载通过砂石墩作用传到持力层上。（有时软土 第四篇桩基工程施工工艺·$#$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!层较厚也可不穿透软土层，成为悬浮式）由砂石垫层、砂石墩体和下部持力层组成了空间受力系统。强夯置换法的主要作用是置换作用，其次是排水固结和振动挤密作用。根据地基土性质的不同，作用也不相同。对于饱和粘性土来说主要是置换加筋作用和排水固结作用。对于非饱和土，有时由于承载力、变形或抗液化能力不足也可用强夯置换法，除了由较好的散体材料置换较差的地基土形成墩柱体外，在强夯过程中同样起到对坑内外土体的振密挤压作用。不论是采用强夯法还是强夯置换法来加固地基时都必须使用强力夯击。当夯锤提升到一定高度自由落下时，夯击地面会产生一种冲击波，这种由冲击引起的振动在土壤中以波的形式向地下传播。这种振动波可分为体波和面波两大类。体波包括压缩波和剪切波，面波有瑞利波和乐夫波等。在夯击过程中首先到达的是压缩波，它使土体受压或受拉，能使孔隙水压力骤增，地基土的抗剪强度降低。紧随其后的是剪切波，它会导致土体结构遭到破坏，形成夯坑，并对周围土体进行挤压。此外，还有瑞利波，使夯点附近地面隆起。强夯理论认为：压缩波大部分通过液相运动，使孔隙水压力增大，同时使土颗粒错位，土体骨架解体，而随后到的剪切波使土颗粒处于更密实的状态。瑞利波其竖向分量起到松动土的作用，但其水平分量可使土得到密实。经强夯及强夯置换后，地基土的强度得到了显著的提高，其主要作用可归纳为以下几方面：!"振实压密作用在强夯过程中，这种突然释放的巨大能量转化为波的形式传到土体内，对土体造成强制压缩和振密，土体积被压缩，土中气体被排出。随着强夯置换的进行，置换体（夯墩）也对周围土体产生挤密的作用。#"排水固结作用主要表现在两方面：其一，就地基土本身来说，在巨大夯击能作用下，夯坑内外的平面上和垂直深度上产生土体裂隙，并且随夯击能的增加使裂隙有所发展，这种错综的裂隙改变土壤的渗透性，使地基中的水通过这些通道排出地表。其二，强夯置换形成的砂石墩，由于组成材料为碎石、砂砾等渗水性非常好的散体材料，本身就是极好的排水通道，在上部荷载作用下促进地基土的排 ·.!-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!水固结。!"置换增强作用在地基土中，尤其在饱和的软粘土地基中，用边夯边填的方式形成了密实的碎石墩，它的强度要比原地基土高得多，由这样一些在垂直方向上有一定深度、在平面上有一定置换率，众多的碎石墩组成复合地基。碎石墩在其中起着承担荷载、协调变形的作用。例如强夯置换后，在被夯击置换的地基土上，自上而下出现三个区域，如图!#$%所示。第一个区域为墩柱置换区，这个区域由散体墩与土体共同组成复合地基，由于散体材料墩的直径一般比较大，置换率较高，因此，它能大幅度提高地基承载力，这是墩柱置换的主要加固区域。第二个区域为强夯压密区，由于强夯作用，上部土体被挤压入该区域形成一冠形挤压区，如图中虚线范围。该区域内土体孔隙被显著压缩，密度大为提高，成为置换体的坚实持力层。这一区域内的土体主要是压密。与普通强夯相似，由于部分散体材料的挤入和散体材料形成的排水通道加速了土体的排水固结，其加固效果比普通强夯效果要好，这一区域的加固深度可用一般强夯加固理论来估算。第三个区域内的土体受强夯振密的影响，随着时间的推移，孔隙水压力消散，土体强度将不断提高。图!#$%墩柱式置换地层示意图&’—墩柱置换的深度；()—挤密区深度；&*—有效加固深度；+’—墩柱式置换的直径；+)—有效加固的直径,"预加变形作用在强夯作用下，地基土的各种颗粒组分在结构上重新排列，还包括颗粒组 第四篇桩基工程施工工艺·,+*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!分构成或形态的改变，饱和的粘土发生触变，饱和的砂土发生液化，但是随着超孔隙水压力的消散，有效应力的增加，土颗粒重新排列并趋于稳定，地基土的强度得到提高。但是这种过程随土性质的不同而异，有的甚至过了很长时间仍得不到这种效应，这也是实践中存在的。二、加固非饱和土地基的机理用强夯置换法加固非饱和土地基时，包含着一般强夯的作用，同时也有置换的作用。一些非饱和的粘土或粉砂土，仅用强夯法处理已经不能满足设计要求，可采用强夯置换法。众所周知，土体是由固相、液相和气相三部分组成。固相主要包括砂粒、粉粒和粘粒。砂粒粒径为!"!#$%&’’，主要成分为石英、长石、云母等。纯净颗粒无粘结性，透水性好，压缩性较小，摩擦力大。形状可能是浑圆的，也可能是棱角的，视搬运过程中磨圆度而异。粉粒粒径为!"!!(%!"!#$’’，主要成分为石英，并有难溶的碳酸盐矿物，外形近似圆形，浸湿具一定粘性。粘粒粒径小于!"!!(’’，含量大于&!)，粘土矿物最常见的为高岭石、水云母、蒙脱石等，颗粒呈鳞片状或针状。在土体形成的漫长过程中，由于复杂的风化作用，各种土颗粒的表面通常包裹着一层矿物和有机质的多种新化合物或胶体物质的凝胶，使土颗粒形成一定大小的团粒，这种团粒具有相对的水稳性和一定的强度。液相主要是存在于土中的各种水，包括结合水和非结合水等。气相主要是空气或其他气体，包括连通大气的和密闭的。在强夯的过程中，在压缩波巨大能量的作用下，土颗粒互相靠拢，因为气相的压缩性比固相和液相的压缩性要大得多，所以气体部分首先被排出，颗粒进行重新排列，由天然的紊乱状态进入稳定状态，孔隙大为减小。就是这种体积变化和塑性变化使土体在外荷作用下达到新的稳定状态。当然，在波动能量作用下，土颗粒和其间的液体也受到力的作用而可能变形，但这些变形相对土颗粒间的移动，孔隙减少来说要小，这样我们可以认为对非饱和土的夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移而引起的。非饱和土的夯实过程，就是土中气体被排出的过程。所以，采用强夯法加固非饱和土是基于动力压密的概念， ·,&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙体积减小!"#左右，土体接近两相状态，土体变得更为密实，从而提高土的强度。但是，这种强度的提高并不是随心所欲的，到达某一程度时，土颗粒移动达到最佳状态，单纯依靠夯击能来改变土的结构特性已不可能，此时要想提高地基土的强度只有利用夯击能进行强力置换，形成复合地基，借以提高土的强度和减小变形。此时置换作用是主要的，同时根据非饱和土的性质，随着砂石墩的形成，对周围土体的挤密、振密作用也不可低估。三、加固饱和土地基的机理利用夯击时的冲击力，强行将砂、碎石、块石等挤填到饱和软土层中，置换原饱和软土，形成墩柱状砂石体或密实的砂石层。这些墩柱状的砂石体经强力夯击，一般结构紧密，承载力高，变形量小，并插入饱和软土中一定深度，众多的墩柱体与周围的原地基土形成了碎石（砂）墩复合地基。与此同时，未被置换的下卧层及周围的饱和软土，在动力作用下进行排水固结，变得更加密实。从而使整个地基的承载力提高，沉降减小。工程实践证明用强夯法改变饱和软土的性质是困难的，但是利用强夯进行强力置换所形成的复合地基，其加固效果却是非常明显的，是强夯法在地基处理技术中的新发展，也扩大了强务技术的应用领域。目前强夯置换有三种形式：（$）当地基表层为适当厚度的砂覆盖层，下卧高压缩性淤泥质粘土时，采用低夯能，将表层砂夯挤填入软土层中，形成一根根强夯置换砂桩（墩）。这种砂柱体也是排水的良好通道，软土层受“动力固结”作用，更加密实。（%）当地基土为高压缩性软土时，在其表面堆铺一层一定厚度的碎石料，利用夯锤冲击成孔，不断回填碎石料，夯实成碎石墩，如图&’(%，碎石墩与墩间土形成碎石墩复合地基。（&）在厚&)*+的淤泥质软土地基上抛填石块（或挖掘一定深度后抛填石块），利用抛石自重和夯锤巨大的冲击力使块石逐渐沉降至下部硬土层上，淤泥大部分被挤走，少量留于石缝中，形成强夯置换块石层。由于在基础范围内淤泥几乎全部被置换，块石之间又经夯实接触紧密，而且坐落在硬持力层 第四篇桩基工程施工工艺·%!!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!上，此时块石地基承载力很高，沉降很小。如果块石只形成墩柱状，只是部分置换原淤泥质土，则形成块石墩复合地基。这种做法也只是强夯结合抛填块石才有可能。由于下卧软土层消除，工后沉降很小。图!"#$强夯置换碎石墩第二节强夯置换碎石墩设计计算强夯置换碎石墩复合地基的设计包括强夯的设计和复合地基的设计两部分。强务设计合理与否将直接影响夯击能的有效利用和夯击效果。强夯法虽然已在工程中得到广泛的应用，但至今还没有一套成熟的理论和设计计算方法。所谓强夯设计实际上是对强夯参数的确定，通过在现场试验区的试夯或试验性施工总结得到，试夯点数及规模应根据建筑场地的复杂程度、建设规模及建筑类型确定。复合地基的设计按通论中的规定和步骤进行，只是增强体由碎石、块石或砂颗粒所组成的圆墩柱体，直径比一般的砂桩、碎石桩的直径要大，但垂直深度要短一些，直接坐落在下部持力层上为支承式，否则为悬浮式。复合地基的承载力和沉降量可按复合地基的理论进行计算，但是真正的可靠值还是要通过现场各种测试和试验来求得。因此，对强夯置换碎石墩复合地基，现场试验显得尤为重要。一、有效加固深度强夯法的有效加固深度是指在强夯作用下，造成对地基土物理力学性质 ·-05·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""有所改变，并能体现出有效加固作用，达到或超过设计值的深度。它和影响深度不同，实测结果表明，足够精度的量测装置能测到很深部位的变化影响，但不能造成地基土性质的变化，并无工程意义。它和加固深度也不尽相同，加固深度有不确定性。所以有效加固深度较能确切反映这个深度的内涵，它既是选择地基处理方法的重要依据，又是反映处理效果的重要参数。强夯法的创始人梅那（!"#$%&）提出用下列公式来估算影响深度’：!(!"#式中：!———夯锤重（)）；*———落距（+）。国内外大量试验研究和工程实测资料表明，采用梅那公式估算有效加固深度将得出偏大结果。,-./年中国建筑科学研究院曾将唐山和北京一些工程现场实测值与梅那公式估算值进行对比，见表0.1,。表0.1,强夯有效加固深度实测值与估算值的比较地基土类别夯锤重!（)）落距（*+）梅那估算值（+）实测值（+）砂土.234,0,/2562/粉土,/,/,/424填土.24..23523由表0.1,对比值可见，有效加固深度实测值比梅那估算值要小得多。从梅那公式中可以看出，影响加固深度的仅是锤重和落距。而实际上影响有效加固深度的因素很多，除了锤重和落距以外，还有地基上的性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以及强夯参数如夯击次数、锤底单位压力等因素。鉴于有效加固深度问题的复杂性，以及目前尚无适用的计算公式，所以规定有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。虽然人们对梅那公式进行了修正，提出了梅那公式估算值乘以/2057,2/的系数，但面对如此复杂的情况，正确适用系数还比较困难，在缺少试验资料或经验时可按表0.13预估。 第四篇桩基工程施工工艺·0!*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$强夯法的有加固深度（%）单击夯击能（&’·%）碎石土、砂土等粉土、粘性土、湿隐性黄土等()))*+),-+).+),*+)$)))-+),/+)*+),-+)!)))/+),"+)-+),/+).)))"+),0+)/+),"+)*)))0+),0+*"+),"+*-)))0+*,()+)0+*,0+)注：强夯法的有效加固深度应从起夯面算起。有人根据土力学中圆形均布荷载作用下深处的应力关系提出强夯法的有效加固深度提高的途径：（(）在锤径与收锤标准不变时，提高落距与提高静压力同样有效，二者的影响几乎是等量的。（$）在锤重与落距不变的情况下，减少锤径增大锤底静压力。（!）在强夯能级不变的条件下，采用重锤低落距较采用轻锤高落距好。有效加固深度的概念对于强夯置换法来说显得没有强夯法重要了，因为强夯置换法主要是利用夯击能将石块、砂子强行挤压到底部持力层，形成墩柱体，或者通过不断夯击和填石使墩柱体延伸到要求的深度，所以加固深度主要受软弱层的厚度或要求加固的深度而定。二、夯击能齐击能以其作用和性质可分为单击夯击能、单位夯击能和最佳夯击能。(+单击夯击能单击夯击能是表征每击能量大小的参数，其值等于锤重和落距的乘积，单击夯击能一般根据工程要求的加固深度、地基状况和土质成分来确定，但有时也取决于现有的起重设备。!1"#$$%!1()#&式中：2———单击夯击能（&’·%）； ·9/8·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!———夯锤重（"）；+#———重力加速度，#$%&’()*；,———落距（(）；-———加固深度（(）；.———修正系数，变动范围在%&/01%&2%，一般粘性土、粉土，取%&0；砂土取%&2；黄土取%&/01%&0%。+&单位夯击能单位夯击能指单位面积上所施加的总夯击能，单位夯击能的大小与地基土的类别有关，一般来说在相同条件下细颗粒土的单位夯击能要比粗颗粒土适当大些。此外，结构类型、荷载大小和要求处理的深度等也是选择单位夯击能的重要因素。在初步选定单位夯击能后，应通过试夯确定施工采用的单位夯击能。单位夯击能过大，不仅浪费能源，对饱和粘性土来说强度反而会降低。土谷尚根据日本现有工程实例，提出了单位夯击能为：碎石和砂砾+%%%+++13%%%45·()(，砂质土6%%%1/%%%45·()(，粘性土0%%%45·()(左右，泥炭++/%%%10%%%45·()(，垃圾土+%%%13%%%45·()(。根据目前我国工程实践，在+一般情况下，对于粗颗粒上单夯击能可取6%%%1//%%%45·()(，细颗粒土为+60%%13%%%45·()(。/&最佳夯击能理论上，能使地基中出现的孔隙水压力达到土的覆盖压力时的夯击能称为最佳夯击能。粘性土地基，由于孔隙水压力消散慢，随着夯击能增加，孔隙水压力可以叠加。因而可根据有效影响深度孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。砂性土地基，由于孔隙水压力的增长和消散过程很快，孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加，当孔隙水压力增量随夯击次数的增加而趋于稳定时，可认为砂土能够接受的能量已达到饱和状态。为此，可用最大孔隙水压力增量与夯击次数的关系曲线或有效压宿率与夯击能的关系曲线来确定最佳夯击能。如图/’7/和图/’73所示。曲线6、+、/、3分别为不同锤重和落距组合时测得的有效压缩率与夯击能关系曲线，显然6组最好，曲线最低点处的压缩率最高，此时的夯击能即为最 第四篇桩基工程施工工艺·,!+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!佳夯击能，超过最低点，曲线回升，说明地基土侧向变形大，土体开始破坏。最佳夯击能与单击能的比值即可作为控制夯击次数。图!"#!砂性土孔隙水压力增量!$与夯击次数关系曲线图!"#%有效压缩率与夯击能关系曲线在实际施工时最佳夯击能从试夯测量中可以大体确定，以满足下列条件：（&）最后两击的平均沉降量不大于’())。当单击夯击能量较大时，不大于&(())。（*）夯坑周围地面不应发生过大的隆起。当测得夯坑底沉降引起的体积增量与坑周围地面隆起体积增量相等时认为夯击能已达饱和，若再继续夯击，则能量消耗在使周围土体破坏上面。（!）不因夯坑过深而发生起锤困难。对于强夯置换法，尤其对饱和粘性土，最佳夯击能的控制并不是太重要，因为其作用是利用夯击能促使石块沉降和密实，只要能达到此目的即可。 ·"+#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、夯击次数夯击次数是指在一个夯点上夯击最有效的次数。一般通过现场试夯来确定，以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定原则。常通过现场试夯得到的夯击次数与夯沉量的关系曲线确定。对于碎石土、砂土、低饱和度的湿陷性黄土和填土等地基，夯击时夯坑周围往往没有隆起或隆起量很小，应尽量增多夯击次数，以减少夯击遍数。对于饱和度较高的粘性土地基，随着夯击次数的增加，土体积压缩，孔隙水压力升高，但由于此类土渗透性较差，使夯坑下的地基土产生较大的侧向位移，引起夯坑周围地面隆起，此时如继续夯击，并不能使地基土得到有效的夯实，造成浪费，有时甚至造成地基土强度的降低。张永钩等曾于!"#$年提出有效夯实系数的概念，并以此来确定夯击次数。若以%表示有效夯实系数，则"’"("$!&&""+式中：)———夯坑体积（*）；+)(———夯坑周围地面隆起的体积（*）；+)$———压缩体积（*）。有效夯实系数表示地基土在某种夯击能作用下的夯实效率，有效夯实系数高，说明夯实效果好，有效夯实系数低，说明夯实效果差。从大量实测资料来看，砂土和粉土地基的夯实效果要比粘性土地基要好。在强夯置换法中，尤其对饱和软粘土地基中不断夯填砂和石块，这些砂石墩的形成和密实是由夯击能来完成的，夯击次数也通过试夯来确定，以尽可能多的击数一次达到目的，便于施工。当夯击砂石墩沉不到下部持力层时，一般以最后两击的平均夯沉量来控制。四、夯击遍数夯击遍数应根据地基土的性质和使用要求来确定。对粗颗粒土组成的渗 第四篇桩基工程施工工艺·’(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!透性好的地基，夯击遍数可少些。对细颗粒土组成的渗透性差含水量高的地基，夯击遍数要多些。一般情况下夯!"#遍。常用夯击期间的沉降量达到计算最终沉降量的$%&"’%&，或根据设计要求已经夯到预定标高来控制夯击遍数。根据日本资料报导，对于碎石、砂砾、砂质土和垃圾土，夯击!"(遍；粉土夯击(")遍；泥炭夯击("*遍；夯击遍数除参照上述要求外，还要根据施工情况来确定，能一次夯到底或已满足要求的，可一遍夯成。最后以低能量对全部场地进行普夯，使表层松土夯实。对于采用强夯置换法，主要将石和砂夯实下沉至要求的深度，可以增加击数，为方便施工尽量减少夯击遍数。五、间隔时间对于一般强夯来说，前后两遍夯击之间应有一定的时间间隔，其目的是尽可能消除由前一遍夯击引起的超孔隙水压力，使夯击能更有效的利用。但是孔隙水压力的消散速率与土的性质、夯点间距等因素有关。对土颗粒细、含水量高、土层厚、渗透性差的粘性土地基，一般需要数周或一个月以上的时间才能消散完。对颗粒较粗、地下水位较低、透水性较好的砂土地基或含水量较小的回填土，一般在短时间内，如数小时内即可消散完。此外，夯点间距对孔隙水压力的消散有很大影响，夯点间距小，夯击能的叠加影响使孔压升高，因此消散所用的时间更长。反之，夯点间距大，孔压消散比较快。在强夯实施过程中，利用埋设孔隙水压力测头及时观测孔压变化情况，确定间隔时间，对于渗透性好的地基一般不考虑间隔时间，而是进行连续夯击。对于强夯置换法来说，在饱和软粘土地基上进行时也会造成夯坑周围孔压的升高，但是所形成的砂石墩体是良好的排水通道，地基土中的超孔隙水压力会通过这个通道进行消散。因此，也无需设置间隔时间，可连续夯击。六、夯点布置不论是强夯法或强夯置换法，其夯点布置与实施的效果和施工方便性有直接关系。大体上可根据以下几方面来确定： ·*%)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"根据建筑物结构类型进行布置对于基础面积较大的建筑物，可按等边三角形或正方形布点；对于条形基础，可根据承重墙的位置布点；对独立柱基础，可按柱网设置夯点。#"根据地基土的性质和要求加固深度来确定夯点间距对于细颗粒土，为便于超孔隙水压力消散，夯点间距不宜过小。要求加固深度较大时，第一遍的夯点间距要适当大一些。若夯点间距过小，可能在浅层形成密实层，影响夯击能向下传递。同时夯点太近，上部土体易向侧边挤出，造成坑壁坍塌，影响夯击效果。$"强夯置换法夯击点间距一般比强夯法大强夯置换法形成的砂石墩复合地基，其夯点布置应根据复合地基置换率来确定。%"夯点的布置要有利于吊机行走的方便全部夯点完成后，夯坑一次填平，吊机顺利下场。七、加固范围由于基础的应力扩散作用，加固范围应大于建筑物基础范围，具体扩大的范围应根据建筑结构类型和重要性等因素综合分析确定。根据国内经验，对于一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的!&#’!&$，并不小于$(，对于重要建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理的深度。若为非稳定边坡应加固到最危险的滑弧范围处。第三节强劳置换碎石墩施工工艺强夯置换法所用的机械设备与强夯法相同，施工工艺也基本相同，所不同的仅是强夯置换法在夯击过程中不断填入和夯实符合要求的散体材料，形成复合地基或整体置换砂石地基。 第四篇桩基工程施工工艺·+#!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一、施工机具强夯施工的主要机具有起重设备、夯锤、脱钩装置等，此外尚需配备平整场地用的推土机、压实机等辅助机械。!"起重设备国内外强夯使用的起重设备大都是自行式、全回转履带式起重机，其特点是操纵灵活，比较适合强夯作业的需要。此外，也可根据现有条件用三角架、龙门架作起重设备。国外采用轮胎式起重机或专用三足起重架和轮胎式强夯机，用于吊#$%夯锤，落距可达#$&。国内绝大多数强夯工程只具备小吨位起重机的工作条件，只有采用自动脱钩的办法使夯锤形成自由落体进行强夯。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架（如图’()*），防止落锤时突然卸载使臂杆反弹造成机架倾覆。图’()*门架夯施工全貌（!）履带式起重机的选择强夯施工用的履带式起重机，应根据夯锤质量、尺寸、落距、夯坑对夯锤的吸着力及有关安全操作规定等确定。!起重力起重机的起重力必须大于或等于夯锤重力、夯坑对夯锤的吸着力与索具 ·6+#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""重力之和，可按式来计算。!!"!!"!#式中$———起重机起重力（%&）；$!、$#———夯锤和索具的重力（%&）；’———夯坑对夯锤的吸着力系数，可根据土质情况、含水量、锤的形状等因素确定，一般为!()*+(,。!起重高度指地面至吊钩钩口中心的距离，见图-./0，可按式计算。#1$"$!"$#式中：2———起重高度（3）；4、4!、4#———别为落距、夯锤高度、夯锤吊梁高度（3）。图-./0起重机参数示意图"幅度（回转半径）5表示起重机不移位时，夯锤的工作范围。强夯时，在满足起重力和起重高度的前提下，可以调整幅度，扩大作业范围，减少起重机移位次数，加快施工进度。为保证夯锤工作中在起吊高度内不碰击臂杆且不超高，尚需验算臂杆与夯锤的安全间距（4+）及臂杆定滑轮中心至吊钩钩口安全距离（4-）。 第四篇桩基工程施工工艺·C!+·"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#$%!&#’$&!(%&!!"’’)*%!((#$%!!+""#$%&#’$’.(’’#)!",-#"式中：/———臂杆与夯锤间的安全间距，一般取.012.034；!!———臂杆仰角（5）；6、$———臂杆长度和厚度（4）；7、8———臂杆枢轴中心距地面和至回转中心的距离（4）；9———夯锤上缘最大径向尺寸（4）。（(）履带式起重机的稳定性验算履带起重机在进行超负荷吊升或接长臂杆时，需进行稳定性验算，以保证不发生倾倒事故。稳定性验算应选择对起重最不利的位置，车身与行驶方向垂直，如图+:’;所示。履带轨链中心<为倾覆中心，不考虑符加荷载（风荷载、刹车惯性力等）时，要满足=!.0!，考虑附加荷载时取=!.03。一般不考虑附加荷载。根据力矩平衡原理求得：).".&)("(&)1"1’)+"+(".0!*（’’"(）!式中：>、>、>、>———平衡重力、起重机机身可转动部分重力、不转动部分1.(+重力和起重臂杆重力（约为起重机重力的!?2;?）（@A）；61、6.、6(、6+———>1、>.、>(、>+的重尤至倾覆中心<点的距离（4）；B———夯锤重力（@A）。验算时，若不能满足式的要求，对一般起吊作业，可增加配重等措施解决。对强夯作业，由于臂杆耗重反弹，增加配重有可能造成起重机向后倾覆，只有采用反弹平衡装置（地锚、反力架）、附加门架、桅杆等措施解决。（+）强夯施工履带式起重机的附加装置"活动地锚将钢绳一端牢固栓在臂杆上端，另一端固定于推土机或其他自重较大且便于移动的设备上（见图+:’:），即构成“活动地锚”。钢绳与地面夹角一般 ·+!!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!小于!"#，根据需要可设置$%&个此类装置。图’()*履带式起重机受力简图图’()(活动地锚!自锚装置在起重机底盘上固定一专用行架。将系于臂杆顶部的张紧钢绳通过导向滑轮拉紧后，固定在桁架上。释重后，钢绳张紧，即可限制臂杆的摆动。"反力支撑架如图’()+所示，由横撑、滑杆、弹簧、底座等组成，以对称位置装在臂杆后方，底座固定在起重机支架上，臂杆上焊有导槽板。释重后，臂杆后摆，通过槽板推动横撑及滑杆，压迫撑筒内的弹簧，使臂杆摆动得到缓冲。#门架当现有起重机的工作能力不能满足强夯施工所需要的起重力、起重高度及幅度时，常采用附加装置来解决，见图’(),此外，还有辅助桅杆、悬臂式门架等形式。$防碰垫 第四篇桩基工程施工工艺·$’(·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$反力支撑架%—支架；&—底座；!—弹簧；’—撑筒；(—滑杆；)—导槽板；*+横撑；"—臂杆为防止夯锤脱钩后，吊具摆动碰击臂杆而设置防碰垫（用车胎做）。&+夯锤在设计或选用夯锤时需考虑以下因素：（%）夯锤质量所选用夯锤的质量与需加固土层和夯墩的深度、土的性质和填入的散体材料及落距有关。根据自由落体冲量公式：!,"!&#$式中-———夯锤着地的冲量（./·0）；&1———重力加速度（取$+"023）：0———夯锤质量（4）；5———落矩（0）。在冲量一定的条件下，由于冲量与锤重的一次方以及落距的%2&次方成正比，从形式上看，增加锤重比增大落距有利。同时增大落距可加快夯锤着地时的速度，可以减少能量消耗，更有效地将夯击能传至深部，将砂石夯沉并密实，使强夯置换效果更佳，因此要提高夯击能量，增加夯锤质量和提高落距要综合考虑。国内常用的夯锤质量有"4、%64、%&4、%)4、&64、&(4等几档。（&）夯锤材料 ·0%(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!夯锤材料可采用铸钢，也可采用钢板壳内填钢筋混凝土。钢锤的稳定性较好，可按需要拼装成不同质量的夯锤，便于运输和长期使用，钢筋混凝土锤可就地灌注，成本较低。（!）夯锤形状夯锤底面积大小与地基土及散体填料的性质及置换加固深度有关。一般"按静压力值取"#$%&’。对砂质土和碎石填土，锤底面积宜为"$%’，粘性土""为!$%’，淤泥质土为%$(’，采用强夯置换法时锤底面直径宜控制在"’以内。因为在夯击能和地质条件一定的条件下，夯击深度与单位底面积的夯击能密切相关，锤底面积越小，对地基的楔入效果和贯入力就越大，夯击后获得的置换深度就越深。因此，强夯置换与普通强夯相比，宜采用锤底面积较小的夯锤。图!)*+&夯锤形状,）平底方形锤；-）锥底圆柱形锤；.）平底圆柱形锤；/）球底圆台形锤锤体形状有方柱体、圆台状等。常用锤形结构如图!)*+&所示，锤形选择应根据夯实要求决定，一般加固深层土体可采用锥底锤、球底锤，能较充分发挥夯击能的作用，加大地基变形，提高能量的有效利用，墩柱状强夯置换宜采用此类夯锤。对于浅层及表层地基，整体强夯置换宜采用平底锤，以求充分 第四篇桩基工程施工工艺·.!-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!压实地基土。（!）夯锤排气孔的设置在夯击时由于夯坑对夯锤有气垫作用，要消耗约"#$的夯击能，同时对夯锤起拔有吸着作用（起拔阻力常大于夯锤自重），因此，夯锤上须设排气孔，数量!%&个，对称分布。"’脱钩装置（(）固定式装置当锤重小于起重卷扬机能力时，用单缆及普通卡环起吊夯锤，夯锤下落时钢丝绳也随着下落，缆绳与夯锤同步上下运行，所以夯击效率较高，简单可靠，但夯锤下降阻力较大，且极易搅乱缆绳。当夯锤重超过卷扬机能力时，就不能使用单缆锤施工工艺，只有利用滑轮组并借助脱钩装置来起落夯锤。起重机的起重能力，当直接用单缆绳起吊夯锤时，应大于夯锤的"%!倍，当采用自动脱钩装置时，起重能力应大于(’)倍的锤重。图"*+((脱钩装置图(—吊钩；,—锁卡焊合件；"—螺栓；!—开口销；)—架板；&—螺栓；-—垫圈；*—止动板；.—销轴；(#—螺母；((—鼓形轮；(,—护板（,）脱钩装置当锤重超出吊机卷扬机能力时，不能使用单缆锤施工，利用滑轮组并借助脱钩装置来完成夯锤起落。 ·,%"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!操作时将夯锤挂在脱钩装置（见图!"#$$）上，当吊钩提升到要求高度时，张紧的钢丝绳将脱钩器的伸臂拉转一个角度，致使夯锤自由下落进行夯击。自动脱钩装置应具有足够的强度，且施工时要求灵活。目前脱钩装置的形式比较多，除上述转动吊钩或脱钩装置外还有杠杆式脱钩装置、钳式脱钩装置、蟹爪式脱钩装置等。%&辅助机械强夯施工要求在夯前、夯后平整压实施工场地，每遍夯击间还要对夯坑进行填砂石料、推平等作业，所以还需要其他的辅助机械，常用的有推土机、压路机、蛙式打夯机等。二、散体材料采用强夯置换法造就墩柱式复合地基，组成墩柱体，主要依靠自身骨料的内摩擦角和墩间土的侧限来维持墩身平衡的，因此材料的选择是很重要的。可以选择块石、碎石、角砾、砾砂、粗砂，也可选用矿渣、水泥渣、建筑垃圾及其他质地较硬的散体材料，材料的选取是比较广泛的。但是就施工来说应选择最合适的优质散体材料，应符合下列条件：$&因复合地基要达到较高的地基承载力、减少沉降和良好的排水条件，首先考虑选用高抗剪性能的块石、碎石，其次再考虑选用砾石和粗砂。’&所选用的材料要求质坚，不易风化，水稳性好，以便在较长的时期内保持坚实状态。!&选择合理的颗粒级配，形成最紧密的排列，以提高地基的承载力，减少地基沉降。充填材料最大粒径不宜大于$()的锤底直径。%&控制含泥量，含泥量要小于$*+，因为含泥量的增加或碎石风化成粘粒将大大影响墩柱体的排水效果，减缓地基固结。)&在选择矿渣、水泥渣、建筑垃圾及其他人为的散体材料时，除了考虑质坚的因素外，必须考虑这些材料使用后对环境的影响，要求保护环境和地下水资源不受影响。 第四篇桩基工程施工工艺·()(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、施工强夯置换法的施工与一般强夯法的施工基本类似，施工用的机具设备、操作步骤也基本相同，只是在夯击过程中不断加入散体材料并进行夯实。前者属地基土质改良均质地基，后者属地基加固复合地基。因此，强夯施工的一般法则在强夯置换法中同样适用，只是添加了属置换法的特殊内容。!"强夯法的施工强夯法的施工程序一般按图#$%!&进行。图#$%!&强夯施工程序框图（!）准备阶段!夯前勘察一般需查明场地地层构造、土的物理力学性质、地下水类型及埋藏条件等，并对场地的稳定性、地基的均匀性和容许承载力等进行评价。"初步施工方案的拟订’"根据加固目的、地质情况、要求达到的地基承载力、变形数值，确定加固深度，初步估算夯击能量及其他强夯参数。 ·*)(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"选择有代表性的试夯区段，确定试夯或试验性施工方案。#"拟订施工组织设计及质量安全保证措施。$"编制工程预算，制定技术经济考核指标。!施工准备工作搞好“三通一平”，即修通道路，接通水电，平强整好施工场地，查明施工场地内地下建筑物及管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯造成损坏。当地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位。坑内或场地积水应及时排除。当强夯施工所产生的振动，对邻近建筑物或设备有不利影响时，应采取防振或隔振措施。此外，还应做好施工机具的准备，提出各种机具的型号、数量，作好试车检查，配备好各岗位人员。"试夯%"根据地基勘察资料、建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型，在拟建场地内选取一个或几个有代表性的区段作强夯试验区。!"在试验区内（包括坑内和坑外）进行详细的原位测试，采取原状土样作室内试验；有条件时，可作室内动力固结试验，测定土的动力性能指标。#"根据初步确定的强夯参数，提出一组或多组试验方案进行试夯。测试内容及方法应根据地质条件及设计要求确定。基本测试项目有夯点沉降及夯坑周围隆起、振动影响范围（包括水平方向和垂直方向）。地基土强度（包括坑内坑外、室内土工试验及现场原位测试）、孔隙水压力的增长和消散情况等。$"夯击一遍后，一周至数周，视地基土的岩性及孔隙水压力消散情况，对试夯场地进行重新测试，测定强夯效果及随时间延续的变化情况，测试项目与夯前相同。&"根据夯前夯后的测试资料，经对比分析，若试夯效果符合设计要求，则可确定强夯施工参数，否则再修改试验方案进行补齐或调整夯击参数后重新试验。’"根据试夯结果及试夯中出现的问题，在初步施工方案的基础上编制正式施工方案，并以此指导施工。#其他准备工作%"方案确定后，进行场地测量放线，埋设平面控制点和高程控制点，各夯 第四篇桩基工程施工工艺·0/+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!点标位。!"场地周围如有建筑物，为避免振动对建筑物的影响，应根据试夯时的测振数据和建筑物的抗振性能，确定强夯施工安全距离。#"雨季施工，做好场地内外防雨排水工作，严防地基和夯坑被水浸泡；冬季施工，采取松土保湿工作。$"加固区应设置排水沟，保持场地不积水。（%）施工阶段强夯施工应按正式施工方案及试夯确定的技术参数进行。!强夯施工步骤&"在已平整好的场地上标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；!"起重机就位，使夯锤对准夯点位置；#"测量夯前锤顶高程；$"将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程；’"重复步骤$，按设计规定的夯击次数及控制标准完成一个夯点的夯击；("重复步骤!至’，完成第一遍全部夯点的夯击；)"用推土机将夯坑填平，并测量场地高程，待超孔隙水压消散；*，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，再用低能量“满夯”，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。"质量检验&"强夯施工告一段落或全部结束后，应间隔一定时间方能对地基进行检测。根据超孔隙水压力消散情况决定检测时间，对碎石土和砂土地基涧隔时间可取+,%周，对粉土和粘性土地基可取%,-周；!"检验内容，包括地基的变形、强度、压力、振动和施工工艺控制等；#"检验方法宜根据土壤性质，采用室内土工试验、原位测试和物理勘探方法等两种或两种以上的方法检验；$"检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，数量不少于.处，深度不小于设计处理深度；’"对于获取的一系列参数，及时输入电脑进行信息处理，对地基加固效果 ·/%!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!做出定量评价，再反馈回来修正原设计，使其更合理。!收尾阶段加固场地经检验合格后即可用推土机、压路机等进行夯后场地整平压实，场地标高应尽量接近或略低于设计基底标高，同时编写竣工报告。!"强夯置换法的施工（#）墩柱式强夯置换法"在施夯的场地上先铺设$"%&#"$’的砂石垫层，再进行施工。夯孔的施打宜采用隔孔分序跳打的方式，见图()*#(，以圆柱形夯锤按夯点布置和顺序夯击，夯坑深度控制在#"%&!"$’，第一遍夯至控制深度后，在夯坑内充填石料，石料最大粒径小于($+’；将夯坑填满后再进行第二遍夯击，在夯坑深度又达到#"%&!"$’时，再充填石料至地面，然后进行第三遍夯击；将夯坑夯击#’左右深度后，再用石料填平至地面高度后振动辗压三遍。夯击时，第一、二遍每夯点夯击次数根据试夯资料来确定，每遍夯(&,击左右，第三遍夯击(击，并以最后一击夯沉量不超过%+’为控制值。图()*#(强夯置换点布置及施工顺序#墩柱式强夯置换的施工参数-"夯击能越大，置换深度越深；在单击夯击能与置换次数相同的情况下，强夯置换深度与第一次置换夯坑的深度成正比，即要获得较深的置换深度，应加大第一遍夯击的总能量；."随着置换次数的增加，散体材料的墩径和置换深度及挤密区都增大，但置换深度和挤密区的增大较墩径的变化更显著。工程中一般可采用(&%遍 第四篇桩基工程施工工艺·.%’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的置换次数；置换深度要求较深时，应采取较大的转换次数；!"夯坑夯击深度同单位底面积的夯击能量与单位面积锤底静压力密切相关，夯锤底面积越小，对地基的楔入效果和贯入力越大，夯击后获得的置换深度就越深；#"夯击点布置成三角形、长方形等，夯点间距应视土体性质和上部结构形式而定，最主要是根据试夯资料确定，一般取$"%&’"(倍的夯锤底面直径。当土质较差，要求置换深度较深及承载力要求较高时，夯点间距可适当加密。对于办公楼、住宅楼等，可根据承重墙位置布置较密的置换点，对于水池、仓库等地基，夯点间距可适当加大。总之，强夯置换夯点布置要根据复合地基置换率确定点数，根据具体受力情况进行夯点的布置。（)）整体式强夯置换法整体式强夯置换法是近年发展起来的，用于淤泥、淤泥质土等饱和软粘土地基的一种强夯置换法，又称为强夯置换挤淤沉堤，它以密集的点置换形成线或面的置换，通过强夯的冲击将含水量高、抗剪强度低、具有触变性的淤泥挤开，置换以抗剪强度高、级配良好、透水不透淤泥的块石或碎石，形成密实度高、压缩性低、应力扩散性能良好、承载力较高的垫层。其作用机理与换垫层作用机理相类似。!适用范围适合于深度在*&$(+之间软土上条带状路堤、堤坝、防波堤等的地基处理。一般宜将石料挤至软土底层较硬的土层上。"所用材料选用最大粒径不超过$+、透水不透泥、级配良好、结构密实、抗剪强度高的块石或碎石。#施工工艺与施工参数,"单击夯击能由于要将淤泥挤开，将石料夯至底层，单击夯击能应大于普通强夯的单击夯击能，具体数值由试夯确定。-"单位面积的单击能单位面积单击夯击能越大，挤淤效果越显著，单位面积单击夯击能或锤底 ·=#6·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""静压力过小，挤淤效果就差。因此，强夯挤淤应提高夯锤锤底单位面积的静压力和单位面积的单击夯击能。!"夯击次数强夯挤淤与强夯加固目的不同，因此，夯击时宜利用淤泥的触变性连续夯击挤淤，不宜间歇，一般宜一遍接底。夯击次数宜控制在最后一击下沉量不超过#!$。夯坑深度超过%"#$后，挂钩会发生困难，可将夯坑推平后再夯击。&"夯点间距可根据强夯抛填物体实测应力扩散角，按式计算，并参照试夯资料，要求将夯顶部连成一片，且夯坑间隔应比未强夯部位低’"#$以上。!(")%#*+,!式中：-———夯点间距；.———夯锤直径；/———抛填体厚度；!———应力扩散角，块石可取012331。4"加固宽度整体式挤淤置换除了满足建筑物基底应力扩散要求和施工期间车辆行驶要求宽度外，还要满足挤淤堤的整体稳定和局部稳定。整体式挤淤沉堤宽度5应满足式的要求。%"#$!*+,(6#17#))%’*+,(6#17#)%&%%式中：5———整体式置换的宽度；"，#———沉堤填料的重度及内摩擦角；/———施工期间沉堤厚度；!8———淤泥的不排水抗剪强度。式中第一项为整体稳定宽度要求，第二项为局部稳定的安全储备。(9:()%)*+,$式中：;9———接底宽度；;———基础底面宽度；<———经强夯置换地基深度。 第四篇桩基工程施工工艺·,’’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"施工工艺先挖除阻碍沉堤的塘堤、路堤及表面硬壳，再抛石压载，抛填厚#$%&为宜，为防止中间厚两侧薄，宜沿抛填体边挖去部分淤泥，增加底宽。宜采用一排排施打方式，必须由抛填中心向两侧逐点夯击。采用’()夯机时，可分二序施工，先夯一侧，再夯另一侧。采用*(()夯机时，可一序施工，必要时可进行第二遍夯填。第四节施工质量检验一、强夯置换法质量检验应遵循的原则*"质量检验贯穿在试验和施工的全过程由于强夯置换法既保留强夯对地基土的改造作用又具有强力的坚实散体材料的置换作用，而且在目前情况下还没有一套成熟的设计计算理论可循，因此只能依赖现场试验取得有关参数指导设计和施工，所以对每一步骤的检测尤为重要。在试夯时要靠检测获得有关信息，在进行施工时每一遍夯击效果的检验要靠检测来获得，最后施工结束，对施工质量的检查，对加固效果的检验也要通过质量检测来实现，所以质量检验始终贯穿在整个工程中，正由于这种全过程的动态控制才能及时避免和修正不足，达到设计要求的目的。+"施工质量的检验在质量检验时要对施工过程中的各种记录以及阶段性的检测结果等进行检查。例如夯点的平面位置、夯点个数、每点夯击次数、每次夯击高程测量、地基变形、孔隙水压力变化、地基强度变化、施工工艺，以及其他常规的和非常规的情况。而实际上施工质量的检验主要是在施工过程中进行的，让不合格的操作消除在进行过程中，最后的检验实际上是一个总结。因为正确实施这些程序是确保施工质量，实现设计目标的前堤。#"施工效果的检验施工效果的检验包括强夯置换形成的碎石墩形态质量的检验，墩间土夯 ·&%$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!击前后的变化检验，以及碎石墩和墩间土共同组成的复合地基在承受荷载作用时的效果检验。（!）碎石墩形态质量的检验!碎石墩体一般是圆柱形的，圆形面积一般和锤底面积相当或稍大一些，而且在夯击过程中随时测量夯坑面积便能得到有效控制。随着墩体应力扩散，深部墩体截面要比上部略大，所以只要测量表层墩体面积就行了。"碎石墩体的长度是一个比较重要的数据，可以采用直接法测定或间接法测定。直接法可以用钻探法直接钻穿碎石层获得柱体长度，也可以在夯坑外围布置向墩体的斜孔，从钻孔中按触到碎石体的斜距，从而得出墩柱体的长度。更直接的方法还有在夯坑内埋设铁板，在铁板上栓系两根有深度标记的钢丝，铁板随夯击沉入底部，基本代表柱体的底深，钢丝随铁板下沉，观测钢丝的长度便可得知柱体的深度。如果墩体是由砂粒组成，那么只要在坑内用触探法探明铁板底部标高，也就基本得到砂柱体的长度。间接法可采用波速法、电阻率法、雷达检测法等，通过测量波速、电阻、雷达等与墩柱体长度的相关关系，从而测定墩柱体的长度。#碎石墩砂石结构组成的质量，首先要检查砂石料的质量，如砂石矿物成分、风化程度、含泥量等。其次要检查颗粒组成的级配是否良好。最后要检验夯击后的密实程度。常用的有效方法是采用标准贯入法。如果是砂体，也可用静力触探法测定砂体的端阻及侧摩阻，从而评定墩柱体的组成质量。（"）墩间土质变化的检验经强力夯击的影响和墩体形成过程中的作用，对墩间土的性质如容重、含水量、透水性、压缩性等，视土质不同会有些变化，从而影响土的强度和变形，并且它也是组成复合地基的一个方面，因此对墩间土变化的检验是有必要的。一般可根据土的性质，采用钻探取样做室内土工试验，测定土的物理力学性质指标，并与夯前进行对比。此外也可采用静力触探、十字板剪切试验、旁压试验或标准贯入试验，并且与夯前作对比。（#）复合地基的检验由碎石墩及墩间土组成的强夯碎石墩复合地基效果的检验是上述过程最终成果的表现，目前通常采用的检验方法有下列三种： 第四篇桩基工程施工工艺·%$#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!理论计算法根据现场测定的碎石墩和墩间土的有关指标，利用复合地基理论计算的方法，计算出复合地基的强度和变形值，再与设计要求值相比较，检验地基加固是否满足设计要求。"大压板载荷试验法碎石墩的直径一般都比较大，按照设计所定的置换率，配备大压板，作单墩复合地基的载荷试验，按照复合地基载荷试验的有关规定进行试验，最后获得碎石墩复合地基的实际资料，虽然是单墩复合地基的试验资料，但是已经比较真实、客观的反映了这种复合地基的能力。当然，这和实际的多墩作用还有一个差别，但是要做多墩复合地基载荷试验是十分困难的，只有结合工程来进行。"现场多墩复合地基堆载试验在铁路、公路、堤坝、堆场、机场跑道等工程中在采用碎石墩复合地基时，地基处理完成后，检验复合地基的实际效果时，可结合工程填筑过程，选取一段做现场堆载试验。选择的面积中应含有众多的碎石墩和与其相结合的墩间土，即事实上的多墩复合地基。在堆载试验前应在场地上埋设好夯坑内外的地面沉降标和深层沉降仪，水平位移桩和测斜仪，孔隙水压力测头和测压装置，以及压力盒等。当填筑开始后，分别测出填土高度和地基变化的相关测试数据，当堆载到达预定高度时，总结分析测得的各项数据，从而评价复合地基的效果。!"信息反馈修改设计指导施工通过对地基加固质量的检验，获得了大量反映实际情况的信息，通过对这些信息的分析总结，从中得到有指导意义的参数，依此去核对修改现有设计，使它更符合实际，依此去指导施工，使它更显成效。二、质量检验的方法质量检验的方法，宜根据土性选用原位测试和室内土工试验。对于一般工程应采用两种或两种以上的方法进行检验；对于重要工程应增加检验项目， ·-,+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!也可做大压板载荷试验或较大面积的多墩复合地基堆载试验。!"室内土工试验（!）粘性土：天然重度、天然含水量、比重、塑液限、压缩试验和抗剪强度试验。（#）砂土：颗粒分析、天然重度、天然含水量及比重试验。（$）碎石土：在现场进行大体积的容重试验、颗粒分析，对含粘性土较多的碎石土可测定粘性土的天然含水量和可塑性试验。#"现场试验（!）触探法包括静力触探和动力触探。!静力触探包括单桥探头和双桥探头两种，单桥探头测定端阻，双桥探头测定端阻和侧摩阻。它用以查明加固后夯坑内外，在水平和垂直方向的土性变化，确定加固后地基土的承载力和变形模量。"动力触探常用的有四种类型，适用于不同的土性：%"轻型动力触探：用于贯入深度小于&’的一般粘性土和粘性素填土；("重型动力触探：用于砂土或碎石土；)"超重型动力触探：用于加固后密实的碎石或埋深较大、厚度较大的碎石土；*"标准贯入试验：用于砂土和粘性土，根据标贯击数还可检验加固后液化消除情况。（#）载荷试验适用于重要建筑物地基加固的检验，可分为单墩复合地基载荷试验和多墩复合地基堆载试验。多墩复合地基堆载试验，往往结合工程填土来进行的。单墩复合地基载荷试验，用于强夯置换后块（碎）石墩间土形成的复合地基，这种载荷试验面积大，耗资多，时间也较长。（$）旁压试验用来测定地基土在不同深度上水平向的地基承载力和变形模量。有预钻 第四篇桩基工程施工工艺·("(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式旁压试验和自钻式旁压试验。预钻式适用于可塑以上的粘性土、粉土，中密以上的砂土、碎石土；自钻式适用于粘性土、粉土、砂土和饱和软土。（!）十字板剪切试验对于不易取得原状土样的饱和粘性土可用十字板剪切试验以求得试验深度处的不排水剪抗剪强度，它是土体综合强度的反映，比较接近实际情况。（"）波速试验用于测定加固后土的动参数，以及通过加固前后波速的对比来检验地基加固效果。三、质量检验的数量质量检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑物地基的检验点不应少于#处；对于复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。四、质量检验的时间强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验，让超孔隙水压力得到充分消散，土体得到稳定。对于碎石土和砂土地基，间隔时间可取$%&周；低饱和度的粉土和粘性土地基可取&%!周。对墩体可先做，墩间土可稍后。第五节工程实例广茂铁路腰古强夯置换试验$’工程概况为了引用强夯法加固软弱地基，检验其实效，铁道部第四勘察设计院软土 ·"’$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!路基试验队于!"#$年%月至!"#!年#月，在广茂线腰古车站附近的一段线路上进了强夯试验。试验段长&’(，宽&$(，共%&个夯点，夯点间设置砂井，作了单夯、群夯试验以及各种检验测试，最后在经加固的地基上作路堤填筑试验。在试验过程中，基本上是按强夯法的程序进行的，但在施工过程中是按强夯置换法操作的，即在欲加固的地段铺设一定厚度的砂层，在夯击过程中不断将砂层夯入土中，并且边夯边填砂，最后形成了在一定深度内，密实的砂柱体复合地基。此后在路堤填筑过程中，与其他处理方法相比较，显示了强夯置换砂墩复合地基的优越性，地基承载力提高，沉降减少。同时通过试验验证了强夯法对于加固泥炭土的显著作用，对饱和粘性土的作用不佳，强夯置换法造就的砂墩复合地基，在提高地基强度、减少变形方面所起的作用是显而易见的。&)工程地质条件试验区位于广东新兴江!级冲积阶地上。周围丘陵起伏，谷地平坦开阔，属丘间谷地相沉积。各层岩性及主要物理力学性质指标，自上而下为：第一层，褐灰色粘土，厚!*&(，呈软塑至硬塑状，构成本区软土层的硬壳。第二层，含朽木的泥炭质土及灰白色粘土间层，厚’*#(。泥炭由树枝、树叶、树根等腐殖质组成，成层状分布。泥炭中含有较多的朽木和未朽木，常呈窝状出现，分布极不均匀。灰白色粘土，呈软塑至流动状，以不等的厚度相间分布于泥炭之中。本层为本区近代沉积的主要部分，由于它的存在，构成了本区特殊的工程地质条件，也就成为地基处理的主要对象。第三层，灰白色粘土，厚!*%(。呈软塑状，局部流动状。第四层，中粗砂夹砾石，厚!*%(。砂粒清洁，含少量卵砾石。第五层，棕黄、兰灰色砂粘土或粘砂土夹碎石。硬塑状，为本区基岩片麻岩风化残积而成。各层土壤的物理力学性质指标列于表%#+%。 第四篇桩基工程施工工艺·60-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#!各层土壤物理力学指标容重!含水量!快剪强度无侧限抗压强度层次土壤名称孔隙比"（$%&’!）（(）（$+,）)（*$+,）#（*度）-./01-2/34!/"1"0/!-/"51-/64-515-575-81.7!3/210--褐灰色粘土./"4"/2-/6!-0/2!7368.2/4（有机质含量）-31-5/"--3/"1!6./"-51-"572581!7508"155泥炭6/!.1!-/6"--/45-3-6/6（5(）-./0!7..8535-/5"1-/2..!/.1-32/--/!415/55.1-5-75081!7-684153粘土3-./044/6.-/4"2657-58-5/0-0/.1-"/.-6/410./!-/351-/5321---7508167!08-331--3!灰白色粘土-4/..!/3!-/-.6.7-28-32注：每格内上方数据为变化范围，下方数据为平均值。本区地下水类型可分为泥炭质土孔隙潜水和中粗砂孔隙承压水两种。朽木集中的地方地下水量丰富。承压水位视地段不同而异，水头最高处可超过地表-15’。水质清晰，水量丰富。!/施工设备和工艺（-）施工设备强夯试验的主要设备包括吊机、夯锤、脱勾装置三部分。本次试验使用龙门吊机，净跨!5’。实际最大夯击宽度为5-’，梁底高度为-"’，实际锤底至地面高度为-2’。龙门吊机与履带式吊机相比较具有安全稳定性好、对点准确迅速等优点，但杆件拆装工作量大，夯击范围也受到一定限制。夯锤采用圆台形钢板外壳内灌钢筋混凝土。设计重-39，实际重为-3/29。5底圆面积./2’它与方形锤相比较具有夯击时侧壁摩阻力小，剪应力大，能有效的利用夯击能，对点准，重心降低稳定性好等优点。但对于变形较大的土壤，起拔时阻力反而要大。脱勾装置。在挂勾后起吊至要求高度，用人力拉开锁卡，使夯锤自由落下。（5）施工工艺$施工前的准备工作 ·+%7·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""在原来普查勘探的基础上，对选定重点比较的夯点做了钻探、触探和十字板剪切试验。在夯点分别埋设了测量地表变形的观测桩，测量夯坑沉降的铁板和孔隙水压力测头。在夯区范围内，为配合夯点，施打了直径为!"#$%&，长为$&的短小砂桩，铺设#&厚的砂垫层。!单夯试验通过单夯试验确定合理的夯点间距、最佳夯击能和在单夯条件下的试验资料。先在三点进行连续夯击，每击落距均为#’&。根据这三点测得的沉降和隆起资料，初步分析得出最佳夯击能和夯点间距，核对原设计夯点布置和每遍击数是否合理，然后分别在另两点按确定的最佳击数平行进行夯击，在另一点做最佳夯击能的试验。从夯击开始前起，孔隙水压力便连续观测，以取得相应的资料。"群夯试验单夯后近一个月，孔隙水压力消散(!)时进行群夯。夯点每遍接间距%&方形布置，落距均为#’&，群夯三遍，第二遍是在第一遍夯点中间插花进行，第三遍是在第一遍夯点上重复进行，在已进行的单夯试验的点上只作补充夯击。每遍间歇时间约一个月左右。在每遍群夯前均作前一次夯后效果的钻探和测试。最后距第三遍群夯后#!$*，孔隙水压力消散达+!)时做最后效果检验的钻探和测试。在群夯后，当时坑内也没有水出现，过数天后在有的坑内聚集了水。$"地基变形观测及分析现将,夯坑地面隆起变形的实测资料绘成曲线，见图-(.#$。从图中可以看出，地面隆起的范围约有%&，所以本次夯点间距定为%&。最佳夯击能的确定是根据,、/夯坑的资料，分别对每击的土体下沉体积（0沉）和隆起体积（0隆）进行计算然后用0沉减去0隆，得有效压缩体积0效。现以击数1作横坐标，有效压缩体积0效为纵坐标，绘制成曲线，见图-(.#$。从图中可见，当123时，其有效压缩体积随击数增加而增大，当143时，其有效压缩体积随1的增加而减小，由此求得最佳夯击能：!536#’6#!"’!##!!"·# 第四篇桩基工程施工工艺·23!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%最佳夯击能曲线图若考虑群夯时能量迭加的影响，单夯的最佳击数采用&’(的折减系数，则第一遍和第二遍每坑夯五击，第三遍每坑夯四击。在群夯试验中，前后夯了三遍。夯区地面的平均沉降量（!)）根据实测*+资料，按下式计算：!!"#,（$沉#$隆）-%0式中.为夯区计算面积，现选定计算面积.,$"/0%,%!01，然后按单坑下沉体积乘以夯坑个数得总下深体积。再按夯抗隆起变形实测资料计算总隆起体积，最后求得!*+,&’!231。当.、4沉保持不变时，根据实测断面计算夯区总隆起体积4隆，结果求得!)*+,&’!2(1，说明地面总沉降量约为&’%1。另外，按一、二、三遍群夯有关资料分别计算各遍的沉降量，并按3&5递减推算每遍的理论沉降值，列于表!"#%。表!"#%各遍的降量和夯击能实测计算沉降量按3&5递减推算理论夯击能群夯遍数夯坑数（1）沉降理（1）（67·1-10）$0&&’0$(&’0$(08%’!0$0&’$0(&’$!&0&&’8!0&&’&8$&’&("$38’&从上表中的数字来看，实测与推算的沉降量结果颇为接近，说明用强夯法加固地基时，前后两遍的沉降量可按3&5递变规律进行估算。每遍的夯击能与对应的沉降量绘制成加荷#时间#沉降关系曲线，从图中可以看出：用强夯 ·’&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!法加固地基其沉降线是一条阶梯形折线。沉降速度快，随加荷结束而完成。根据阶梯形沉降折线与最佳夯击能，说明用此法加固地基需要分几遍进行，前后两遍的间歇时间随孔隙水压力的消散快慢而定。!"孔隙水压力的量测和研究为了掌握用强夯法加固软弱地基时孔隙水压力的变化规律以指导施工，我们埋设了十个孔隙水压力测头，六个测头是研究夯击能作用下，孔隙水压力沿深度的分布规律。四个测头是研究夯击能作用下，孔隙水压力沿水平方向的分布规律。采用了二种量测方法：定期全面测量法，即根据孔隙水压力消涨情况，每隔一定时间对所有测头进行一次量测；定点瞬时测量法即预先选定所需监视的测头，及时记录每击前后瞬时的孔隙水压力值。（#）孔隙水压力沿深度、水平方向的分布规律夯点孔隙水压力沿深度、水平方向的孔隙水压力增量，由时间曲线可看出，孔隙水压力增量随夯击能增加而增加，随时间的推移而消散。曲线显示了停夯期间，孔隙水由高水头压力处向低水头压力处流动。（$）以孔隙水压力为依据确定几个强夯参数!最佳夯击能的确定根据实际资料，假定测点处瞬时孔隙水压力的增长是由于测点四周土体受强迫压缩所致；测点处瞬时孔隙水压力的减小是由于测点四周土体被震松膨胀所致；那么，施加于地表面的夯击能无疑应该避免在地基中产生土体被松动的现象，亦即，地基中各深度处的夯后瞬时孔隙水压力读数不应小于夯前瞬时孔隙水压力读数。由此，理论上的最佳夯击能应使地基中各深度处出现尽可能大的孔隙水压力增量，迫使地基得到最大程度的加固。同时距地表某一深度以下的土体中，没有一点出现夯后瞬时孔隙水压力读数小于夯前瞬时孔隙水压力读数的现象。通过工程实践，认为由单夯试验确定的最佳夯击能在群夯施工中可作为参考，但并不是一个必须遵循的数据。由于能量的相互叠加，致使群夯真正所需的最佳夯击能要小于由单夯确定的最佳夯击能。各遍夯击所需的最佳夯击能亦可能因地基已得到一定程度的改善而不完全相同。总之，最佳夯击能不是一个一成不变的定数，而是受地基和施工状况制约的变数。建议在夯击施 第四篇桩基工程施工工艺·2(!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工时用孔隙水压力定点瞬时测量方法来检查每夯点上的能量是否合适。!夯击点之间的间距的确定我们认为夯击点之间的间距的确定，应尽可能使拟加固深度处的平面上产生相同大小的孔隙水压力增量，借以造就一个被均匀加固了的坚实地基。具体可用作图法求得。本工点用距地表!"深处的对应于最佳夯击能（#!$$%&·"）的孔隙水压力增量’距离曲线确定夯击点之间的间距为("。"两夯击遍数之间的间歇时间孔隙水压力的测定是决定二夯击遍数之间的间歇时间的最有效手段。一般认为，前一遍夯击产生的孔隙水压力消散后，即可进行下一遍的夯击。由于土质不同，两夯击遍数之间的间歇时间也不相同，即使在同一地基上夯击，第二、第三遍之间的间歇时间很可能长于第一、第二遍之间的间歇时间。本工点消散)$*的孔隙水压力增量大约需要一个月时间。(+原位测试检验（静探）从整个强夯范围来看，其分层阻力的变化见表,)’!。表,)’!整个强夯区夯前夯后-.值增长表泥炭质土及粘土间层分层人工填筑砂褐灰色粘土灰白色粘土-值不计树枝包括树枝.夯前值-（.%-/）—!($001,(,)1)夯后值-（.%-/）022#($#01,#$1)#1-.增长百分比—)+,2)+1)2,+21,+$#注：统计过程中，泥炭质土及粘土间层中“树枝”的计算以-.值大于3$$为界限。#4从上表可看出：（3）人工填筑砂层，在夯坑内砂层夯实深度可达3+##"（夯五击）,+31"（夯九击）。夯后平均-.值达到1$!1%-/。这样的砂桩除起到排水固结的作用外，还等于在软弱层里进行大直径砂桩基础的施工，形成了砂桩复合地基，从而提高了整个地基的承载能力。（0）夯坑内的褐灰色粘土层经强夯后，土层压密，强度有较明显增长。泥炭质土及粘土间层中的粘土部分，强度稍有下降，但泥炭质土中树枝部分压密 ·3((·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!后强度显著增加。下部的灰白粘土层，因深度增加，夯击能的影响就较小，强度增长不大。夯点内的加固深度在!"左右。（#）夯坑外的褐灰色粘土间层，经强夯后隆起变形使土层强度略有下降。泥炭质土及粘土层，在强夯之后，因四周夯击点的夯击能量叠加，使土层压密，强度有所增长，但增长不多。泥炭质土中的树枝部分压密明显，强度成倍增长。下部灰白色粘土层，强度没有增长。由此可知，强夯后夯坑外的可加固深度在$"上下。$%土工试验成果分析为了研究地基土在强夯过程中的变化情况，我们在&坑内外布设钻孔，分别在每遍夯后约一个月左右的时间进行取土化验。对地基土的容重、含水量、压缩性、无侧限强度等各项物理力学性质指标进行了对比研究。由于泥炭质土中夹有较多的朽木及植物根叶，造成地基土极不均匀，加上有机质含量较高，影响土工试验的准确性，但从这些资料中仍可以看出夯前后土质变化情况，见表#!’(。表#!’(强夯前后土壤物理力学性质对比表土壤性质褐灰色粘土泥炭质土粘土灰白色粘土测试项目容重!夯前,-%(.,,%$!,.%-!,$%(.（)*+"#）夯后,.%,/,0%#-,(%,#,$%$/含水量1夯前$$%0.,3%#$(3%/$#.%/（2）夯后($%3,,%3.0%$(#(%$夯前,%3$#%0$,%(--,%/!孔隙比4夯后,%.,0%..,%.(,%,(凝聚力5夯前,$,#,/,,6（)78）夯后00,(,-,0内摩探角夯前#90(:#9.-:#9,0:#9-.:"6（度）夯后.9/3:$9/$:#90/:#9//:无侧限强度夯前.0!,-,$（)78）夯后,/300,$0#夯前0%!./%..垂直固结系数;<夯后,%,-/%(3 第四篇桩基工程施工工艺·*)(·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""土壤性质褐灰色粘土泥炭质土粘土灰白色粘土测试项目夯前"#$%&#’(水平固结系数!!夯后"#&"&#(%&#)*%&#""+压缩系数"&#++,&#&,注：本表系取-夯点资料。（"）强夯后土质的变化及影响深度分析单夯与群夯的试验资料可见，经强夯后地基土的性质发生了一定的改变。如普遍使土的容重增加，含水量减少，孔隙比减小，有机质含量减少。而这些变化也是在一定的深度内。单夯试验时强夯的影响深度平均为)#(.，而群夯时的平均影响深度约为(.。若采用公式/0#!1·2计算本工点软弱土层的强夯影响深度，取折减系数。另外，将单夯与群夯的影#0&#%%3&#)%响深度进行比较分析，得出两者的关系，可按/单0（&#,&3&#*&）/群来推算。这对用单夯试验资料来指导群夯施工是有实用意义的。（$）强夯改善了土体的压缩性在各遍强夯以后，压缩系数逐渐减少，如泥炭质土"0&#+"$’变为"0&#"&$)。平均孔隙比从原来40$#$*(变成40"#%)"。可见经过三遍强夯后，$$地基土的压缩性显著变好。（+）强夯改变了土体的结构泥炭质土在强夯后，竖向固结系数与水平向固结系数的比值、竖向渗透系数和水平向渗透系数都随深度变化。强夯前!56!/一般在"#&3$#"&之间，说明本处泥炭质土的竖向排水性能比水平向好，因为泥炭土中埋藏许多腐朽植物根叶，纤维的排列竖向比横向发育。经强夯后，基本改变了土壤的这种结构，纤维以横向排列为主，使!56!/变化到&#)3&#(之间。渗透系数比的变化，也可以说明这个问题。（’）强夯后地基土强度的变化强夯后地基土强度的变化，在原位测试检验中已论述了，这里指的主要是通过泥炭质土室内土工试验无侧限抗压强度试验来估算地基土的强度。原来 ·0-(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地基强度在!"#$%&左右，到第三遍夯后增长到’$%&左右。("路堤填筑效应为了检验用强夯置换法加固软弱地基的实际效应，我们在强夯区与邻近的一、二号堤同时进行了路堤填筑试验。路堤填高(")*，并在路堤顶上加高为+*，宽+")*的土桩。历时八个月。我们用路堤填筑过程中的地基变形资料并与相邻的用短小砂井加固的一号路堤，及用射水砂井（长砂井）加固的二号路堤相比较，从而看出用强夯（置换）法加固软弱地基的实效。（’）在各级荷载作用下边桩侧向位移及地面实侧沉降（表+(,#）表+(,#边桩水平位移、地面沉降比较表强夯置换砂墩加载级别项目短小砂井射水砂井复合地基填高（*）+"#(+"-(+"-(历时（天）+-+-)+一级加载位移量（**）+)’..-!沉降量（**）+/-+/)’//+稳定情况良好/-米时堤顶纵向开裂堤顶局部开裂填高（*）---历时（天）+-’.!)’二级加载位移量（**）’!!/./’.-沉降量（**）((.’++)./))稳定情况良好良好良好填高（*）(")(")(")历时（天）.(’!)(.三级加载位移量（**）’--/(-.()沉降量（**）’’/!)-!.(()稳定情况良好良好良好四级加载填高’’")!*沉降量（**）’)#/.))#+).!由上表中可知，在填土高度相同的情况下，以强夯置换砂墩复合地基的位移量最小，填筑速率最快，稳定情况最好。射水砂井次之，短小砂井最差。同时地面实测沉降量以强夯置换砂墩复合地基为最小，短小砂井次之，射水砂井最大。 第四篇桩基工程施工工艺·-)-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!强夯置换法加固地基，使地基土受到夯击的压缩，孔隙减小，在夯击过程中完成了部分沉降和侧向变形，因此在填土加载时变形相对减小。（!）强夯区路堤的稳定分析以强夯区获得的地基强度指标为基础，并以条状梯形荷载的平面课题处之，尽可能在同等条件下与短小砂井（井径"#$%&，井间距!&，长’()&）加固的一号堤填土进行对比。另外，在对强夯区填土进行稳定分析时考虑了由于强夯重锤造就的粗短砂柱（砂柱直径!#’&，长!#!)&）的复合地基作用。分析方法沿用铁路上惯用的有效固结应力分析法，分析结果见表*+,+。表*+,-分析结果加固方法安全系数百分比短小砂并加固$"".强夯短小砂并加固$"-#).强夯短小砂井加固考虑砂柱的复合地基作用$$’$#$.上表所列数据，显示了强夯短砂井加固法的效应优于短小砂井加固法的效应，考虑由强夯造就的砂柱复合地基，效应则更明显。目前由强夯造成的砂柱仅长!#!)&，在圆弧滑动分析中显示的作用不明显，若能保持锤重，减少锤底面积，可望将强夯加固法转变为强夯置换法，这样加固地基的效果可能会更好些，此项工作有待进一步研究。-#结论实践表明，用强夯法加固含朽木的泥炭质土及饱和软粘土地基时，对朽木泥炭土，其物理力学性质有较大改变；地基强度明显增加，压缩性显著变好。但对于饱和软粘土并不如此，虽然其物理性质有所改变，但强度不论是室内或现场测试均变化很小，有的甚至降低。因此采用强夯法加固地基时必须根据具体地质条件慎重对待。强夯使地基土的相当一部分沉降在夯后即完成，这对减少后期沉降有明显作用。在软粘土利用强夯过程中不断在夯坑内填砂的办法，实际形成了密实砂柱，构成了在一定深度内的复合地基，此时的地基强度和变形应按复合地基来考虑，对提高地基的强度，减轻变形将发挥显著的作用。 ·+’"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三十九章桩基工程压灌桩施工技术第一节施工要点为弥补普通灌注桩难于除去的桩底虚土以及桩身缩颈的缺欠，北京市机械施工公司从!"世纪#"年代开始就研制了可以中心压灌水泥浆、流态混凝土以及泥浆的长螺旋钻机及其新型动力装置和孔底虚土夯实设备。通过大量工程实践探索和改进，螺旋钻孔中心压灌桩技术已很成熟。不仅是建筑工程的承载桩，复合地基处理用的$%&桩成桩手段，也可作为基坑维护工程的支护桩。目前已研制的中心压灌桩施工机具，是其不断改进后的第三代。现在的长螺旋钻机的功率分别有’()*、+")*、,,")*，最大扭矩(!)-·.，钻孔直径为(""、//、#""和,"""..四种，钻机动力装置空心主轴通径为,!"0,1"..，与其配套桩架电动履带式立柱高达22.，可施工桩长!#.。压灌桩和普通混凝土灌注桩一样，都适用于粘性土、粉土、黄土等土质地基，桩尖下有可作为持力层的密实土层、砂层或砂卵石层。这是一种比灌注桩、沉管桩、预制桩更为优越的新型技术。压灌桩和沉管灌注桩相比，具有无噪声，无振动的特点，还可消除沉管桩的缺欠。与正反循环钻孔灌注桩相比，施工现场无泥浆污染，施工效率高。利用正反循环钻孔机完成一根深!1.、!#""的灌注桩需20#3，而压灌桩施工同样一根桩仅需2"0/".45。不仅工效高而且地基无泥浆溢出，可做到文明施工。压灌桩技术的主要技术特征如下：,6改造了长螺旋钻机，增加了泵送混凝土的空心主轴通径（或用于泵送水 第四篇桩基工程施工工艺·%<-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!泥浆，泥浆）。具有能直接将这些材料送到孔底或水下的能力，并能基底土层加固；!"采用具有#$%&’(的高压泵出口压力，能泵送流态混凝土（碎石混凝土、豆石混凝土）或水泥浆、泥浆。钻杆密封性好，可加固处理孔底虚土层，并可防止塌孔缩颈；)"振动压入钢筋笼，能确保钢筋笼的完好并到达孔底；*"掌握与上述各项施工环节相配套的工艺技术，具有*种压灌桩工艺技术；#"压灌桩技术还具有一机多用的特点，既可作为承载桩的成桩机具，也可作为支护桩或复合地基混凝土桩的施工机具，这也是其他方法所不具备的特点。第二节工艺设计压灌桩和普通混凝土灌注桩的设计方法相同，只是成桩工艺更为先进可靠，适应性更为广泛。作为承载桩时，可以按照《建筑桩基技术规范》（+,+%*—%*）的规定，进行承载力计算。而更为精确的方法应通过现场压桩实验，确定单桩承载力；作为护坡时，应按照《建筑基坑工程技术规范》或《建筑基坑支护技术规程》（+,+-!.—%%）进行检算；作为/0,桩复合地基的混凝土桩时，应按复合地基的设计方法进行设计和检算。而作为承载桩初步设计估算时，可用下式进行计算：摩擦桩：!"1#$%$2&$!#’()(端承桩：!"1#$%$式中3———单桩的竖向承载力标准值；456———桩端土承载力标准值；76———桩身横截面面积；86———桩身周边长；59:———桩周土的摩阻力标准值；;:———按土层划分的各段桩长。 ·"*%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三节施工与质量检验压灌桩的施工工艺流程见图!"#$及图!"#（%&）、（’）、（(）、（)）。图示介绍了四种施工工艺的流程。图!"#$压灌桩施工工艺程序框图 第四篇桩基工程施工工艺·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ·#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第四篇桩基工程施工工艺·#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ·(’&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!压灌桩施工中应注意的主要问题如下：!"如有砂卵石，持力层一定要钻到砂卵石层，把粘性上取出并清理钻杆钻叶上的残土。钻孔到预定深度后停钻，边注浆、边钻动，到孔口后再清理钻杆上残土。从孔口向孔内投放干粉水泥。再次入钻，钻杆不停钻动，同时在孔底至孔底以上!#$%行程内上下往 第四篇桩基工程施工工艺·&22·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!复运动进行搅拌，使下部原有卵石砂土与水泥浆搅拌成混凝土。取样做试块。提钻后，吊放钢筋笼，放到设计标高位置。从孔中直接灌注混凝土或用导管灌注水混凝土成桩。并按要求做浇灌混凝土试块。采用导管深入桩孔底，采用泵压混凝土的办法，不仅工效高，而施工质量好，软管可埋入桩孔内混凝土面以下!"#，施工时不会有质量问题。还可对孔底和孔壁产生一定的挤压作用。泵送混凝土拖式混凝土泵出口压可达$%&（’()）*+若采用孔口直接灌混凝土，会降低桩身强度并且极易在桩身产生空穴。这是因混凝土灌入水泥浆中，有一部分浆液团聚在一起，未和混凝土均匀混合，在桩身中上部停留，随着时间延续，水泥浆的水分从桩体渗到土层中，在原来位置产生空穴，因此遇到水泥浆压入量大的情况应采用水下导管灌注的方法。可以消除空穴，此外，在成孔放钢筋笼灌混凝土后半小时至!小时初凝前，用一根钢筋从桩顶插入未凝混凝土中*%,#，人工搅拌孔内混凝土，一经扰动，上述团聚的水泥浆体迅速上升到桩顶，再填入混凝土确保桩身混凝土的质量完好。,+针对不同地质情况，压水泥浆工艺有不同的修正方法。（!）不入卵石或入卵石层很浅（"+$#），进入孔底压浆提钻后虚土主要为砂性土，厚度"+-#以内，可直接放入钢筋笼，浇混凝土。孔底虚土有土泥浆渗透加固有一定强度。特别是完成护坡桩工程是很好的方法。（*）在入砂卵石较深的地方（入卵石,.$#）采用中心压水泥浆，特殊钻头挤孔护壁的方法，使卵石塌孔小于!%!+$#，能将通长钢筋笼插放到设计位置，然后浇灌混凝土成桩。压灌桩可以作为承载桩，支护桩和复合地基的混凝土桩，由于用途不同，检验方法也应有所不同。/+护坡桩检测方法对于压水泥浆成桩法：（!）检测桩顶位移，特别控制向基坑内侧的位移量。（*）对桩身质量的控制：原材料钢材需有合格证和材质单，对钢筋每0"1 ·.-,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!做一组拉伸试验，每组!根，对钢材做抽样材质化验。对现浇混凝土每"#$%(&$$’做一组试块，每组!块。在冬期对试验要有防冻措施。对压水泥浆孔底搅拌桩，还要对搅拌段做()取芯抽测。强度应大于*"#。对于压泥浆护壁桩的质量检验同上。#+承载基础桩和一般灌桩桩的质量检验方法基本相同，但应注意以下各点：在现场至少做(组试桩进行压桩试验，确定单桩承载力。工程完成后进行&$)%($)抽样进行小应变试验，检查桩身质量。如果现场搅拌还应对原材料进行检验。 第四篇桩基工程施工工艺·’&’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十章桩基工程灰土桩施工工艺灰土（或素土）桩挤密是用于处理地下水位以上湿陷性黄土、填土等地基的一种地基处理方法，是利用打入钢套管、振动沉管或钻孔爆扩等方法成孔，并在孔内填入一定厚度的灰土（或素土）分层夯实而成。在成孔过程中将桩孔位置的土体全部挤入桩孔周围的天然土体中，使桩周围一定范围内的土体在成孔和孔内填土夯密过程中得到挤密，从而消除柱与柱之间土体的湿陷性并提高其承载能力。灰土（或素土）桩是一种柔性桩，它不同于钢筋混凝土以及钢管等刚性桩，后者的承载力是考虑桩本身的能力，一般不考虑桩间土对上部荷载的分担作用。而灰土（或土）桩本身承载能力较刚性桩要小得多，而其挤密后的地基（桩间土）与桩一起承担上部荷载，即灰土（或土）桩与桩间土一起形成复合地基。其受力与刚性桩不同，其工作状态类似于垫层，上部荷载通过它往下传递时应力进行扩散，且比天然地基扩散更快，在加固深度内附加应力将大大减少。在桩端也不需坚实持力层。土桩挤密法用于处理湿陷性黄土地基，在国外开始于!"世纪#"年代，由原苏联提出，并在工程中开始利用。我国的工程应用起始于$"年代，应用土挤密法对兰州铁路西站车辆厂某车间的自重湿陷性黄土地基进行了处理，取得了良好的技术效果及经济效益。%"年代在西安、兰州等地为了处理杂填土地基和大厚度湿陷性黄土地基，曾进行了灰土桩挤密地基的试验研究工作，并进行了推广。但由于当时受到诸多条件（如机械、工艺等）的限制未能大量使用。&"年代初开始对灰土（或土）桩挤密湿陷性黄土地基和杂填土地基进行系统研究，并随着机械化程度提高，在湿陷性黄土地区开始大量采用，甚至在有些地区大面积应用于消除黄土地基的自重湿陷性，其效果较为显著。近些年来随着国民经济建设步伐加快，在湿陷性黄土地区公路建设等方面应用也较为广泛，特别是用于消除厚度较大的黄土地基湿陷性和处理大量的填土地 ·-("·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!基。其造价低，效果显著。用灰土挤密法处理杂填土地基和湿陷性黄土地基，是我国于!"年代中期在土桩挤密法的基础上发展起来的，二者的作用和工艺设备基本相同，但灰土挤密桩对降低土的压缩性，提高承载力，加强水稳性和减少变形方面效果更为显著。灰土（或土）桩挤密复合地基的主要特点如下：（#）不需要大开挖，减少土方量施工，处理深度可达#$%以上，其处理深度主要取决于机械设备的性能。（$）特别适用于消除大厚度黄土地基的自重湿陷性。利用成孔侧向挤密，回填重锤夯实，使处理深度大大提高。（&）较好的技术经济效果，达到“以土治土”的目的，当回填$’(或&’)灰土时，其地基承载能力大大提高，地面开挖土方可做为填孔用土，节约运输土方的费用。我国在湿陷性黄土地区对灰土（或土）挤密桩在处理湿陷性黄土和杂填土方面作了大量的较系统的研究，通过现场试验对单桩和群桩的挤密效应，包括单桩的有效挤密范围、挤密地基的承载力、压缩变形以及湿陷性消除的效果等方面进行了大量试验，并在湿陷性黄土地区进行大规模应用，取得较成熟的经验，作为地基处理的一种手段，已纳入湿陷性黄土地区建筑规范，在有些省和行业也纳入施工规程，作为地区和行业规程进行施工应用。任何一种地基处理方法，都有一定的适用范围，对灰土（土）桩地基处理也一样。当地基土的含水量大于$*+时，则不宜采用，主要由于成孔质量不易保证，拔管后容易产生缩孔，成孔时对邻近已回填夯实的桩体造成破坏，往往不能保证处理效果，甚至会产生土的密实度在灰土挤密前后完全没有变化的现象，反而使土的结构遭到破坏，因此，当饱和土在基础地面以下，且在主要受力层范围内，则不宜采用灰土（或土）桩挤密，当饱和土处于非主要受力范围内，则可以通过试验成孔，填入灰土掺和#"+,$"+的水泥以提高地基承载能力。土的天然含水量对地基土挤密效果的影响相当显著，同一根桩在不同深度处的挤密效果也不一样，凡干密度小、湿陷性强的黄土层，其挤密效果相对较差。当含水量小于#$+时，成孔施工较困难，挤密质量亦不易达到要求，应 第四篇桩基工程施工工艺·+’*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对地基土进行预浸，使其含水量提高到最优含水量时再进行施工。一般来说当土的含水量达到最优含水量时，其挤密效果最佳。当含水量偏小，则土的有效挤密影响范围变小。而含水量太大，则挤密引起孔隙土压力，使周围土体难于挤密，成孔拔管时易出现缩颈现象。土的干密度对挤密质量也有影响，天然干密度越大，挤密效果越好，挤密范围越大，反之，则挤密效果相对较差，有效挤密范围变小。对于黄土中夹有薄层砂砾，应通过现场试验确定其成孔的难易程度。一般当夹层厚度大于!"#$时，且砂土较密实，则成孔较困难，不宜采用灰土（或土）桩挤密复合地基。在灰土（或土）桩挤密复合地基的应用中，当以消除湿陷性黄土地基的湿陷性为主要目的时，宜选用土桩，当在消除湿陷性黄土地基湿陷性的同时也要提高地基承载力以及起隔水作用时则宜选用灰土桩复合地基。即桩孔中的填料，应根据工程要求和拟处理地基的目的确定。当以消除湿陷性为主要目的时，桩孔内宜用素土回填夯实，当以提高地基的承载力或增强水稳性为主要目的时，桩孔内宜用灰土回填夯实。灰与土的体积配合比一般为%&’或(&)，在土中掺入消石灰拌和均匀后，会产生离子交换及凝硬等反应，使灰石强度大大提高。第一节灰土桩工艺设计灰土桩是用石灰和土按一定体积比（一般%&’或(&)）拌和，并在桩孔内夯实后形成，这种材料在化学性能上具有气硬性和水硬性，由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷离子粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随灰土龄期增长，土体固化作用提高，使灰土强度在使用过程中逐渐增强。在力学性能上，可达到挤密地基效果，提高承载能力，消除湿陷性，沉降均匀，而使沉降量减少。 ·87%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""一、灰土挤密桩的加固机理灰土桩复合地基在成孔挤密施工时，桩孔内原有土体被强制性的侧向挤出，桩周一定范围内的土体受到挤压、扰动和重塑，使周围土体的孔隙比减小，土中气体排出，从而增加了土体的密实程度，降低土的压缩性，提高土体的承载力。土体挤密效果从孔边向四周减弱，孔壁边的土干密度可接近或超过最大干密度，即压实系数可以接近或超过!"#，当超过成孔时的有效挤密范围时，则土体的土性尽管有所改善，但土体干密度的增加、孔隙比的减小以及湿陷性的消除等则不能满足设计和规范要求。一般认为成孔时，沿桩间土体应力的变化与圆形孔洞扩张时所产生的应力变化相似。挤密区的最大影响半径可按式计算：$#&!"$!#或!"$!#!（%!&%）!·’()"!!·’()"式中：*———土的变形模量（+,-）；#.———土的剪切模量（+,-）；!———土的抗剪强度（+,-），即!$"’()#&’；/0———桩孔半径（1）；———土的内摩擦角（2）；#’———土的粘聚力（+,-）；3———土的泊松比。沉管对土体的挤密效果可以相互叠加，桩距越近，桩径越大，挤密叠加效果越好，当然土的挤密效果还与土的天然含水量有关。加固土体的另一机理是土体夯入灰土桩后的化学作用，主要是由于大部%&分带有负电荷的土颗粒与灰土中的钙离子4-发生交换吸附，故能在土颗粒表面凝结成团块，改善了土的力学性能，同时随着土颗粒表面和邻近的氧化钙微粒与水接触，使氧化钙微粒溶解，与水中胶状氧化硅反应，生产新的硅酸钙胶凝物，使土的颗粒缠绕在一起产生胶结强度，这就是灰土加固强度提高的主要原因。另外灰土桩中的生石灰4-5吸收了土中水分生成4（-56）%，然后再 第四篇桩基工程施工工艺·38%·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""吸收土孔隙中的!"，生成溶于水的!$!"，其化学反应如下：#%!$"&’#"!!（$"’）#!（$"’）#&!"#!!$!"#&’#"上述反应中产生大量的热量可使土中水分有一定蒸发，降低土的含水量，从而促使土体固结；上述反应中，放热的同时使灰土体积膨胀约一倍左右，这样又生产了对孔边土的挤密，这是一个良性的循环。灰土桩复合地基中灰土桩的应力远大于桩间土的应力，如均布荷载为()*+,$时，灰土桩上的应力（!-）已超过.**+,$，桩间土的压力（!/）为)*0(**+,$，应力分担比"1!-2!/134#0()4#，占压板面约为#*5的灰土桩承担了总荷载的近)*5。灰土桩的压力分担比随荷载增加，桩顶压力相应增大，桩身压缩变形也急剧发展，直至灰土桩破坏。从开挖后的灰土桩得知，灰土桩被压裂破坏的一段桩身仍然具有裂块间的咬合力和摩擦力，其构成的剩余强度仍能与土共同作用，并保持整个地基的稳定性。灰土桩复合地基中的灰土桩在桩管入土时产生水平挤压位移，桩周形成硬壳，桩管拔出后，桩间土部分松弛回弹，在桩孔填料夯实后，对桩壁再次产生水平挤压，使回弹上体再次挤回硬壳层内。灰土与土体接触凹凸不平，从而使硬化后的灰土具有一定的抗剪和抗弯强度，而对桩间土体起侧向约束作用，阻止土的侧向位移。同时，灰土置换了原孔位处的天然土，对提高地基承载力起了补强作用。二、桩孔直径桩孔直径的设计应与当地施工机械相适应，桩径过小，则桩数增多，增加成孔和回填的工作量，桩径过大，则对桩间土挤密不够，不能完全消除黄土的湿陷性，同时对成孔机械能量要求较大，设备基本条件不易达到，过大的桩孔也会影响挤密后土的均匀性。结合我国目前的施工机具和设备情况，桩孔直径一般以%**0.**66为宜，大多用7**66，并应与所用施工机械以及待处理土层的原始干密度相适应。 ·4()·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、桩距和排距设计灰土桩的挤密效果与桩距有关。而桩距的确定与土的原始干密度和孔隙比有关。灰土（土）桩在挤密成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内土层密实度提高，单桩试验结果表明，孔壁附近土的干密度接近或超过最大干密度，压实系数可大于!"#，沿径向外延，其干密度逐渐减小，压实系数降至原状土体。其挤密影响半径通常为$"#%左右（%为桩孔直径）。群桩试验表明，其挤密效果在相邻桩孔挤密范围的交界区域内，挤密影响相互叠加，桩间土中心部位的密实度逐渐增大，且桩间土的密度变得较为均匀，桩距越近，叠加效果越显著。桩间距设计时，应保证桩间土的平均压实系数以及最小压实系数达到《湿陷性黄土地区建筑规范》等有关标准规定的指标，满足消除湿陷性或其他力学指标要求。合理的相邻桩孔中心距约为$&’倍的桩孔直径。桩距的设计一般应通过试验和计算确定，而桩距设计的目的是为了使桩间土挤密后达到一定的平均密实度（平均压实系数），并使最小密实度等指标不低于设计和国家规范要求的标准。为了使桩间土挤密均匀，桩孔布置尽量做等边三角形布置，如果按基础形式以及基础尺寸，减少桩孔排数及桩孔数时，可采用正方形和梅花形布置。但需要指出的是，经过大量试验以及施工经济证明，正三角形布置桩孔较为合理。桩间土的最小挤密系数，对甲乙类建筑不宜小于#"((，对其他建筑不宜小于#"()，对正三角形布置的三个孔之间的最小挤密系数可按下式计算："%!!"#$*"%"&’式中：———土的最小挤密系数；!+,-.’———成孔后，’个孔之间重心点部位土的干密度（/01,）；"%’"%,23———击实试验确定的最大干密度（/01,）。确定桩间距应考虑土的原始干密度、孔隙比以及土的含水量，一般采用 第四篇桩基工程施工工艺·03#·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"#（$$为桩孔直径），孔距的布置除按计算以及当地的经验外，对有些地方应进行施工前试桩，检验设计的桩距是否符合现场的实际情况，是否达到消除黄土的湿陷性、提高承载能力的要求，根据检验结果及时对桩距做出调整。一般来说桩距设计太大，则挤密不足，达不到消除湿陷性、提高承载能力的目的；桩距太小，会致使地面隆起、成孔困难。如西安东部木材厂纤维车间，天然土的&平均干密度为%&"’()*+，采用桩距为!"#$的土桩挤密，全部消除了地基的湿&陷性。而富平张桥天然土的干密度仅达%!"#()*+，采用同样桩距，桩间土的&干密度仅达%,()*+，浸水后在!--(./压力下下沉达%"0&1+。天然含水量对土的挤密效果的影响也不容忽视，如兰州某工地在同一场地，两幢楼的含水量差异较大，其他各项物理指标都非常接近，采用!"#$桩距，一幢楼地基处理后挤密效果较好，达到消除湿陷目的，而另一幢住宅楼，达不到消除湿陷目的，且成孔较困难，最后采用注水改变土的天然含水量，才使施工顺利进行。从消除土的湿陷性出发，考虑桩孔内填料的影响，桩间土必须达到设计或《湿陷性黄土地区建筑规范》所要求的密实度要求。等边三角形范围内天然土的平均干密度!$，挤密后在平面位置来看（如图,-2%）其面积减少正好是半!个圆的面积，即%*3"$，而减少面积的天然土体全部挤入桩孔周围，而使桩孔周围土体的天然干密度受这部分土体的挤入而增大。则按正三角形布置的孔间距可按下式计算：-"0-5"#!$%&’!4$!"!$%&’2!$式中：6———中心距（++）：$———挤密孔直径"直为,--++左右：&———地基挤密前各层土的天然平均干密度（()*+）；!$&!$+/7———击实试验确定的最大干密度（()*+）；8———成孔后，三个孔之间的平均挤密系数，对甲、乙类建筑不宜小于-"0&，对其他建筑不宜小于-"0-。当桩孔按正方形、梅花形及等腰三角形布置时，桩距和排距可按表,-2%计算。 ·(-.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$正三角形布置桩计算示意图表!"#$各种桩孔排刑方式的桩距和排距的计算表桩孔布置方式桩距%排距&等边三角形"’()*+,"’--.%正方形"’--/,$""%梅花形$’*)!+,"’)""%$等腰三角形"’--/+,0%!02,$&注：+1，01!2,$#2,"%桩孔的数量与其直径、间距以及拟处理地基的面积有关，并可按下式计算确定：!1"3!式中：4———桩孔的数量；5———拟处理的面积（6）；*!———$根灰土（土）挤密桩所承担的处理地基的面积（6）。桩孔按正三角形布置,+1$’")7；桩孔按正方形布置,+1$’$87。7为桩孔间距（6）。在建筑物平面范围内采取局部处理时，布置在基础短边的桩孔，对非自重湿陷性黄土、杂填土、欠压实的素填土等地基，不应少于*排；对自重湿陷性黄土场地，不应小于8排。在建筑物平面范围内采取整片处理时，桩孔应满堂布置。 第四篇桩基工程施工工艺·7(,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""四、桩孔深度的确定桩孔深度应按建设场地湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、湿陷类型、建筑物的重要程度以及成孔设备的能力等方面综合考虑，一般来说处理深度应在基础底面下大于!"#$。当处理深度过浅时，采用灰土（或土）桩是不经济的，而应考虑其他的处理方法，如土垫层夯实地基等。对于非自重湿陷性黄土地基，其处理厚度应为基础以下湿陷起始压力小于上部荷载传递给地基的附加压力和土层的饱和自重压力之和的所有黄土层。目前用于灰土桩地基处理的深度一般均大于%$，其施工能力可达到&’$左右，但一般常见的处理深度多在()&*$之间。&"消除地基部分湿陷量的桩孔深度消除地基部分湿陷量，应将基础底面以下湿陷性大（!+!#"#,、!+!#"#’）及湿陷性较大（!+!#"#-、!+!#"#!）的土层进行处理，因为贴近基底下的上述土层附加应力大，并容易受管道和地沟等漏水引起湿陷，故对建筑物的危害性大。消除地基部分湿陷量的桩孔深度，自基础底面算起，对乙类建筑，在非自重湿陷性黄土场地，不应小于地基受压层深度的*.!，且不应小于-$；在自重湿陷性黄土场地，不应小于基底下湿陷性土层的*.!，并应控制下部未处理湿陷性土层的剩余量不大于下列数值：局部处理&#/$，整片处理&’/$。在"、#、$级自重湿陷性黄土场地，对多层建筑，当采用灰土（或土）挤密桩处理地基时，应按下部未处理湿陷性土层的剩余湿陷量不大于*#/$确定。*"消除地基全部湿陷量的桩孔深度在非自重湿陷性黄土场地，建筑物地基受水浸湿后，湿陷变形范围是发生在基础底面以下地基受压层的土层深度内，并与基础形式、基底面积及压力大小有关，消除地基全部湿陷量的桩孔深度，可按下式确定：!"#0!$"#!%&’#式中：1———灰土（或土）挤密桩复合地基下卧层顶面的附加压力（456）；231/23———灰土（或土）挤密桩复合地基下卧层顶面上覆土的自重压力 ·;::·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!"#）；$%&’———灰土（或土）挤密桩复合地基下卧层顶面上的湿陷起始压力（!"#）。湿陷起始压力资料如不能满足设计要求，消除地基全部湿陷量的桩孔深度，自基础底面起，可按其他地基受压层深度的下限（即$%()*+$,-）确定。对条形基础，一般为其底面宽度的.倍；对矩形基础，一般为其底面宽度的+倍，当基础底面宽度/0)1时，宜为其底面宽度的0倍。在自重湿陷性黄土场地，建筑物地基受水浸湿后，外荷湿陷与自重湿陷往往同时产生，消除地基全部湿陷量的桩孔深度，宜为基础底面以下的全部湿陷性土层。五、承载力确定灰土（或土）桩挤密复合地基的承载力，应按现场载荷试验确定，条件不允许时，可参照当地经验确定。0*用载荷试验确定灰土挤密复合地基的承载力及受力分析对于重大工程项目以及较重要的工程，应通过载荷试验确定承载力。灰土（或土）桩挤密复合地基的承载力载荷试验，其承压板的面积应尽可能按工++程实际情况，接近实际基础，一般不宜小于0*)1（有时也用)*21）。复合地基试验桩孔间距与排距、施工参数选择应与实际工程一致，承压板所压桩孔截面积的百分比也应与实际工程一致。载荷板试验不得少于.个。如挤密的目的是为了消除地基的湿陷性，应进行浸水载荷试验。在自重湿陷性黄土场地上，浸水试坑直径或边长一般不应小于湿陷性黄土层的厚度，且不小于0)1。确定灰土挤密复合地基的承载力，当$3%曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的+倍时，取极%限荷载值的一半；$曲线无明显的直线段，而不能按比例界限和极限荷载确定时，对于灰土桩挤密复合地基按%45()*)0，土桩挤密复合地基按%45()*)06)*)02所对应的荷载作为地基的承载力。根据我国在灰土（或土）桩复合地基所做的载荷试验结果统计，"37曲线的比例界限明显时，其对应的相对沉降量如表8)9+所示；当比例界限不明显 第四篇桩基工程施工工艺·;2;·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!时，灰土桩复合地基按!"#$%&%’，土桩复合地基按!"#$%&%’(%&’)确定的承载力略大于比例界限时的荷载，其安全系数如表*%+,所示。统计引用的试验资料有一部分未达到破坏状态，实际所取的极限荷载应低于实际的极限荷载，而实际的安全系数要比表*%+,所列大，因而处理后的复合地基按相对湿陷量方法确定的承载力应该是安全可靠的。表*%+-./!曲线比例界限对应的相对沉降量复合地基类型一般值平均值土桩复合地基%&%%0)1(%&%’21%&%’--灰土桩复合地基%&%%)0(%&%%22%&%%0’表*%+,按相对沉降值确定承载力安全系数复合地基类型一般值平均值土桩挤密复合地基’&**(-&%1’&12灰土桩挤密复合地基’&--(’&1%’&*-根据国内有关试验研究报告，实测桩身应力，在桩身’&%3(’&)3深度内，应力为桩顶荷载的1%4，深度为13时为桩顶荷载的’%4，桩顶荷载一般情况下仅在有限深度范围内传递，有效的传力深度可按式计算：#’!"$’*$%%&式中：.———灰土桩的极限抗压强度（567）；’3———灰土桩直径；8%———经验系数，’&)(-&%；9:———桩周摩擦力性（567）由表*%+*查得。表*%+*桩周摩擦力（9:）一般粘性土杂填土土的分类桩周摩擦力软塑可塑硬塑工业废料建筑垃圾生活垃圾9（:567）’0%(-,%-,%(*,%,0%(*,%’0%(-,%’%%(’)%在灰土挤密桩复合地基中灰土桩在垂直极限荷载作用下，桩顶面应力为灰土无侧限抗压强度的)%4(’%%4，灰土已处于应力—应变曲线的过渡阶段 ·22#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!或已达到破坏阶段。灰土桩的破坏于桩顶（!"#$!"%）&长度范围内，其破坏形式一般有顶面压裂、横向压裂和斜向压裂等三种情况。而灰土桩的沉降主要有桩身压缩变形（约为总沉降量的%’()’’(）引起，桩身总压缩变形量中，距桩顶!"#&$!"%&范围内约占*#($’#(。有时灰土桩即使达到破坏，而桩下端沉降很小，且其压缩变形受灰土龄期的影响。灰土桩龄期短，桩顶压缩量等于桩体的沉降量，压缩变形主要发生在距桩顶!"#&$!"%&范围内，压力传递深度为*&$!#&，龄期长的灰土桩，应力传递深度随之加深，有效桩长相应加长；当桩长接近有效桩长和桩体强度大于桩周总摩擦力时，桩受力后除发生桩上部压缩变形（!!）。还发生桩下部位移，桩的总沉降量为桩压缩变形量和桩下部位移量之和。+"参照当地的工程建设经验对于一般工程可以参考当地建设工程经验确定灰土桩复合地基的承载力设计值。当缺乏经验时，对土桩挤密复合地基，其承载力不宜大于处理前地基承载力的!",倍，同时应小于+##-./，对灰土桩复合地基，应不大于处理前地基承载力的+倍，同时不超过+%#-./灰土（或土）桩挤密复合地基的变形模量可参考表,#)%。表,#)%灰土（或土）桩复合地基的变形模量复合地基类型变形模量（0./）平均值1+土桩挤密复合地基一般值+2$1*平均值!%灰土桩复合地基一般值!1$!3灰土（或土）桩复合地基的压缩模量应通过载荷试验或结合当地工程建设经验确定。灰土桩复合地基受力，其承载力由灰土桩和挤密后的土共同承担，其受力特征类似于灰土垫层，灰土桩本身的承载能力高于挤密后桩间土的承载力，可达到+倍以上，但其受力面积远低于挤密后的桩间土面积，根据大量灰土桩复合地基试验报告统计，其承载力大多达到1##-./以上，最高可达,%#-./。土桩挤密复合地基的承载力一般在!*#-./$+%#-./之间两种。地基承载力的 第四篇桩基工程施工工艺·$$&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!平均比值可达到!"#倍，而这两种复合地基桩间土的承载力基本一致，可见灰土对提高承载能力的作用。灰土桩复合地基不同于碎石桩和旋喷桩复合地基，前者的承载力即与其平面置换率有一定关系，但不完全取决于平面上所占比例大小，原因是当置换率大时，桩间距就小（在孔径一定的条件下），而桩间土的承载力相应也提高，后者的承载力取决于复合地基的置换率，置换率大，则承载力随之增大。灰土桩复合地基对提高置换率来说是非常有限的。六、处理范围灰土（或土）桩挤密复合地基的处理效果不仅与桩距有关，还与所处理的土层厚度和宽度有关。当处理宽度太小时（尤其在未消除全部黄土层湿陷性的情况下），仍有可能使基础产生较大的下沉，甚至丧失稳定性。设计处理宽度和厚度时应从受力情况，湿陷性黄土的湿陷类型、等级，建筑物的重要性程度，以及防水等多方面考虑。厚度设计时，应将处理土体与周围土体统一按半无限直线变形体考虑，对非自重湿陷性黄土场地，其处理厚度应为基础下土的湿陷起始压力小于附加压力和上覆土的饱和自重压力之和的全部黄土层，利用目前的施工设备，沉管长$%&!’，一般都能满足设计要求。按非自重湿陷性黄土地基进行设计时还应注意，对甲类建筑除符合上述要求外，还应考虑压缩层的下限深度，对乙类建筑不应小于地基压缩层下限深度的!()，且下部未处理湿陷性土层的湿陷起始压力值不应小于&)*+,-，最小厚度应大于.’。对丙类建筑未处理湿陷性土层的湿陷起始压力值宜大于&!*+,-。在自重湿陷性黄土场地，可按建筑物类别，依据现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》以及国家其他有关行业标准要求确定处理厚度，甲类建筑应处理基础底面以下全部湿陷性黄土层，乙类建筑，应大于湿陷性黄土层下限深度的!()，下部未处理的湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于&/*’’，且处理厚度不小于#’。丙类建筑，一般可根据施工所用沉管长度确定处理厚度，并采取相应的防水措施和结构措施，处理厚度在.’以上，下部未处理湿陷性黄 ·--!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土层的剩余湿陷量不应大于!""##。在有些地区，如自重湿陷性黄土层较深，或自重湿陷量较小时，其剩余湿陷量也可以不控制。灰土（或土）桩复合地基的处理宽度确定，根据在相似条件下所做的载荷试验结果表明，地基处理宽度超过承压板宽度"$%&’时，浸水后下沉量仅为($"##，而地基处理宽度超过承压板宽度"$!&’时，浸水后下沉量达)"##。如果宽度不足，还可引起旁侧土体的较大变形。在非自重湿陷性黄土场地上，处理宽度两端至少应超出基础边缘各"$!&*（*为基础宽度），并不小于&""##。对杂填土和素填土地基可参照上述要求，对自重湿陷性黄土场地，如要求处理后的地基土的湿陷性全部消除，则处理宽度至少应超过基础边缘两边各"$&*，并不少于+#。如湿陷性黄土层的湿陷性未完全消除，则对乙类以下的建筑物处理宽度超过基础边缘"$%&*以上，并不应小于&""##，同时应采用其他的防水措施。对于整片处理的湿陷性黄土场地，每边超出建筑物外墙基础外缘宽度不宜小于处理土层厚度的+,!，并在!#以上。条形基础进行地基处理时则不宜小于)排桩。在必要时可在上部设置一定厚度的垫层。七、设计时应考虑的其他问题+$对于灰土挤密桩复合地基适用范围及地区经验，对一般地区的建筑，特别是有一些经验的地区，只要掌握了建筑物的使用要求和建筑场地的工程性质等，以及某些必要的土性参数（包括击实试验资料），就可以按照有关规范规定进行灰土桩复合地基的设计计算。工程实践及检验测试结果表明，设计计算的准确性能够满足一般地区和建筑的使用要求，新的《湿陷性黄土地区建筑规范》对此也做了规定。对这类工程，只要求地基在灰土桩挤密结束后进行检验测试，它是对设计效果和施工质量的检验，设计时应提出检测要求。而对于某些重要的建筑或缺乏这方面工程经验的地区，为慎重起见，可在复合地基施工前，在工程现场选择有代表性的地段，进行试验或试验性施工，与有关规范规定和设计意图要求相比较，必要时应该按实际的试验测试结果，对设计参数和施工要求进行调整。 第四篇桩基工程施工工艺·22,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"对进行灰土桩复合地基施工的在建场地，应根据击实试验的结果对地基土的含水量予以关注。工程实践证明，当地基土的含水量接近最优含水量时，进行灰土桩复合地基施工时挤密的效果最好，当含水量过大或者过小时，挤密施工时其处理效果不好，特别是当地基土的含水量#大于或等于!$%，饱和度&大于()%时，一般不宜直接选用挤密法。当工程需要，在采取了必’要的有效措施后，如对桩孔周围的土采取有效“吸湿”和加强孔填料强度，也可采用灰土桩挤密法处理地基，对于含水量#小于*+%的地基土，特别是在整个处理深度范围内的含水量普遍很低，一般宜采取增湿措施，达到提高灰土桩复合地基施工时挤密桩的处理效果。,"在灰土桩复合地基施工中，特别是在成孔和回填料过程中，对顶部)++-.++//范围内的处理土层，经过大量工程实践证明，这部分土的挤密效果很差，一般很难达到设计要求。这部分土层不能按挤密地基采用，应在设计时考虑采用)++-.++//厚灰土垫层进行置换，即在灰土挤密桩复合地基施工完成后，挖去最上部)++—.++//厚的处理后地基土，进行!01或,0.灰土的碾压置换，其效果将更佳。同时在设计时所取的有效挤密深度不应将桩尖和桩尖以下挤密影响深度考虑在内，根据工程实践和测试结果表明，桩尖下纵向挤,密影响厚度仅!++//左右，其干容重在*$",-*$"2345/之间，低于*)"+345,/，且湿陷性仍然存在。需要强调的是，在自重湿陷性黄土场地上，灰土挤密桩复合地基的处理深度和消除湿陷性的效果是有条件的。当灰土桩未穿透全部自重湿陷性黄土层而受水浸湿时，在处理深度以下土层的自重湿陷是否会产生，取决于地基的自重湿陷敏感性和浸水面积。当场地的自重湿陷性不太敏感，浸水面积不大时，处理的深度以下土层的自重湿陷有可能不产生，而当自重湿陷敏感性强烈，地基浸水后则可能产生强烈湿陷。如甘肃天水十里铺场地挤密桩复合地基处理!深度$/，承压板面积+".)/，浸水时，沉降量仅为*$//，但接着在*(/6!1/大试坑内浸水时，下沉量高达1*,//，在加固深度以下的湿陷量有)2,//，由于该深度已超出压缩层范围，故)2,//全部属于自重湿陷量。$"灰土填料计算及压实系数!灰土桩复合地基每平方米内桩孔所占面积&（/）和每米长桩孔内夯实7 ·339·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""填料的质量!（"#）可分别按下式计算：!#%&!#’!"$$#%(%$()*"#!#&’#(（)%+*）式中：,———填料的平均含水量，施工时宜接近其最优含水量；!-’———处理深度内天然上的平均干密度；!-%———挤密后桩间土要求达到的平均干密度，.-%$"/.-012；"/———挤密土体要求达到的压实系数；!-012———填料击实试验确定的最大干密度。对于桩孔填料夯填中灰土夯实质量采用压实系数"来控制。/当采用素土回填夯实时："/!’)3*。当采用灰土回填夯实时："/!’)34，灰与土的体积配合比宜采用(56或754。*)近%’年来在西安、兰州等地的工程中，采用了较多的夯扩挤密，其中包括一些“土办法”与机械成孔的预钻孔后的夯扩挤密，特别是在处理深度比较大或挤密机械不便进入的场地，比较多的选用了夯扩挤密或采用一些特别的挤密机械。当自重湿陷性黄土层较厚，用挤密方法处理地基的深度较大时，才能够充分体现预钻孔的优势。当处理深度不太大的情况下，采用沉管等不预钻孔的挤密法，将比采用预钻孔的挤密法更加优越，因为此时在处理效果相同的条件下，前者的孔心距将大于后者（指与挤密填料孔直径的相对比值），后者需要增加孔内的取土量和填料量，而前者没有取土量，孔内填料量比后者小。在孔心距相同的情况下，预钻孔挤密与沉管等成孔挤密相比，其填料多于预钻孔体积的取土量和相当于预钻孔体积的夯填量。沉管等挤密成孔在成孔过程中，孔内土体全部挤入桩周，而在孔内回填灰土时对周围土体的挤密作用不大，挤密主要发生在成孔过程中。预钻孔挤密在成孔过程中，对桩周土体无挤密作用，挤密发生在回填土的过程中，要求夯击能量较大，锤重可达%6"#87’"#，利用大能量的锤击填土向桩四周夯扩，达到对周围土体的挤密，解决了沉管成孔在第三遍以后挤密施工难于成孔的问题，所用机械设备较非预钻孔成孔设备小，施工方便，处理深度较大。 第四篇桩基工程施工工艺·’’&·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""对于孔内填料的选择，应根据工程的实际情况以及有关要求确定，尽量做到经济、合理。根据灰土（或土）桩挤密复合地基的大量试验研究和工程实践，符合施工质量要求的夯实灰土，其防水、隔水性能有时明显不如素土（指符合一般施工质量要求的素填土）。孔内夯填灰土及其他强度较高材料，不论在浸水或天然状态下，对提高复合地基的承载力或减小地基处理宽度作用较大。对于预钻孔夯扩挤密复合地基而言，对孔内夯实填料的选择，应根据不同地区的湿陷性黄土性质决定，如在西安地区选择建筑垃圾作填料取得了较好效果，但在兰州地区由于自重湿陷性黄土层湿陷性敏感，则不宜用建筑垃圾等填料代替灰土。第二节灰土挤密桩施工灰土桩复合地基的施工应按设计要求和施工现场条件进行，在施工前，一般应在现场进行成孔机械、夯填土工艺和挤密效果的试验，确定机械设备成孔的工艺参数，并确定孔内填料夯实时填料每次回填的厚度、夯击能量以及夯击次数、夯实后的填料干密度以及压实系数，从而确定施工参数。施工的工艺流程按桩孔定位!桩孔成型!桩孔夯填的次序进行，为了保证灰土桩复合地基的施工质量，争取对每一个施工环节做好施工质量控制，并按有关规范要求在成孔和回填夯实的过程中间隔进行，对大型工程可采取分段施工。一、施工准备!"资料准备（!）施工场地岩土工程勘察报告、施工钻探资料、地基土及填料的击实试验资料；（#）建筑平面位置、基础与桩孔布置施工图；（$）建设场地及邻近区域地面和地下设施情况等；（%）施工机械及配套设备的技术性能； ·//-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）工程施工的其他有关技术要求等。"#编制施工技术方案（$）确定成孔、夯密机械及施工工艺和参数，确定施工质量自检的工具和方法；（"）编制施工作业流程计划、生产组织规划和机械设备、配（备）件、工具材料供应计划；（%）编制施工人员及机械的施工安全措施；（&）编制现场打桩计划及制定保证施工质量的措施。%#按设计及施工规程的有关要求做好场地平整及“三通”工作，在基底标高以上预留’#()$#’*+的土层，清理地上和地下障碍物，在雨季施工时，做好排水防水工作。&#复测基线、水准点和基础轴线，定出控制桩和各桩孔的中心点（中心点和基础轴线测放误差不得大于,"’**）。必要时，应采取设置龙门板定线定点的措施。!#场地内外道路应畅通无阻，施工用临时设施以及施工用水用电等须在施工前安排就绪；安排好材料的堆放和拌和场地，并防止日晒雨淋。-#应对场地的地基土进行全面了解，对地基上含水量变化较大的场地应做好应对措施。当含水量超过"%.，饱和度大于’#-!时，应进行成孔试验，试验孔位不少于"个。试验成孔时，如发生缩颈、坍孔、回淤或沉管贯入反常等情况，及时与设备单位、管理单位以及检测单位取得联系，采取补救措施，或考虑其他的地基处理方案。对于含水量低于$".以下的地基土，由于土质坚硬，达不到设计的挤密系数日施工有困难时，可考虑采用人工浸水，使含水量达到或接近最优含水量，注水可根据现场实际情况采用必要措施，用洛阳铲成孔注水、钻孔注水、预浸水等，预浸水时应考虑建设工程要求。二、桩孔定位施工开始时在对施工场地进行平整时，设置控制点，放出基础的全部轴线。施工放线应准确定出桩孔位置，桩孔中心点的位置偏差不应超过桩距设 第四篇桩基工程施工工艺·++&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!计值的!"，桩孔垂直度的偏差应不大于#$!"。桩孔的直径和深度偏差，对沉管法，其直径和深度应与设计值相同；对冲击法和爆扩法，桩孔直径的误差不得超过设计值的%&’((，对桩孔深度要求不应小于设计深度’$!(。桩孔定位及成孔的施工质量控制，对桩孔中心的位置、垂直度偏差。桩径及深度等项的要求和规定，在国家现行有关规范中作了明确规定。这些容许偏差值的规定，主要是考虑到能保证灰土桩复合地基处理的效果，同时又要考虑到现场施工条件的实际可能性，如桩孔垂直度偏差过大，不仅使深处桩距偏离增大，桩间土挤密不均匀，同时使夯锤难以自由落入孔底，降低了夯实效果。反之，如果要求过严，对施工机械和现场条件的要求较高，在施工时在现场难以做到，而影响施工进度，这些规定必须与我国目前现有的施工条件相适用，在不影响施工质量的情况下，尽量在规定上做到合理、经济，同时也可以结合当地的施工经验，收集资料，进行调整。对于成孔的顺序，可以根据所使用的施工机械工艺参数而定，为提高地基的挤密效果，要求成孔挤密应间隔分批，及时夯填，这样可以使挤密地基处理效果好。在局部处理时，必须强调由外向里施工，否则挤密不好，影响到地基处理效果。而在整片处理时，应首先从边缘开始，分行、分点、分批，在整个处理场地平面范围内均匀分布，逐步加密进行施工，不宜像局部处理时那样，过分强调由外向里的施工原则，整片处理应强调“从边缘开始，均匀分布，逐步加密，及时夯填”的施工顺序和施工要求。同时，为了不使同排内相邻桩孔因机械振动而导致桩孔缩颈，应采用跳打的方式，即在同排的桩孔应间隔#)*孔成孔，待成桩后再施工被间隔的桩孔。三、成孔工艺灰土桩复合地基的桩孔成孔挤密是灰土桩挤密地基的一个重要环节，一般采用的成孔方法主要有沉管成孔、爆扩成孔和冲击成孔。目前常用的成孔方式为沉管成孔。#$沉管沉孔沉管成孔可按施工机械的不同分为锤击成孔和振动成孔两种方法。目前 ·55&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!我国较多的采用锤击沉管施工，它是利用柴油锤或汽锤打桩机将钢管打入土中，然后利用本身机械动力拔管。目前使用的柴油锤打桩机主要有!"#、$%"#、$&"#、%’"#、()"#等几种规格，适用于直径(’*(+,-的桩管，成孔深度可达!*%)-（成孔深度与机械能量和地基土的物理力学性质指标等有关）。柴油锤打桩机施工速度较慢，且振动剧烈，噪声高，不宜在人口稠密的市区采用。振动沉管系利用振动沉管机，依据机械自振动力将桩管沉入预定的地基深度，在拔管时可用灰斗机向孔内灌入填料，边拔边灌，并利用振动挤密孔内填土，不需另备夯实机械，因而工效较高，一根长+-左右的灰土桩只用!-./即可完成。目前山西等地采用的振动沉管机是以!)"0电动机作为动力，带动双偏心块激振，振动力可达1()"#。它对电源和配电系统要求较高，由于振动力大，对机械本身也需采用防震措施，常用的振动成桩机性能见表1)2!。表1)2!振动沉桩机成孔的机械性能表型号名称技术性能适用孔径（,-）最大沉桩深度（-）+*&3振动沉桩机激振力+*&3()*(’’*!$)*$’3振动沉桩机激振力$)*$’3(’*1)!*+$’*%)3振动沉桩机激振力$’*%)31)*1’+*&注：上述机械安装在拖拉机或履带式吊车上行走。常用的锤击沉管成孔在下面作较详细介绍：锤击成孔法常用的桩锤有落锤和柴油锤两种。落锤质量一般为’*%)"#，用于人力或卷扬机以及一些小型机械设备提升。这种桩锤构造简单，使用方便，落距可调幅度大，但工效低，只适用于小型工程和有些加固工程。筒式柴油打桩锤是利用活塞的往复直线运动为锤头锤击打桩的。特点是冲击能量随沉桩阻力增加而增大；构造先进，工作效率高。柴油锤的冲击质量最小$41"#，最大可达&)"#。冲击部分的最大行程在%$&)*(1))--之间，最大的打桩能量%145*%+%"#·-，最大爆发压力在&)*%())"#之间，其高度在%+))*!%))--，根据不同的场地及要求选择不同型号的桩锤。其性能符合上述要求。导杆式柴油锤是利用活塞固定缸体作为锤头沿导杆上下运动打桩，具有结构简单、操作简便等优点，但冲击能量小。主要有66!、66$&、66$%、66%’ 第四篇桩基工程施工工艺·222·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""等型号，其机械性质指标见表!"#$。表!"#$柴油锤打桩机成孔机械性能技术性能型号名称适用孔径（(’）最大桩孔深度（’）锤击能量（%&·’）落距（(’）))*+,+-.$/"0/++0*,+))-1-1,!-."/!0!+*0$))-.1"1-"!+0+$!0.))1+1+1+"+"0*"$02桩锤的选用：首先应根据地基土的物理力学指标以及设计要求确定桩锤的类型，再决定桩锤冲体的质量，根据桩锤的冲击能量值、锤重以及桩管的质量来确定桩锤适用系数和桩锤规格。!4"3#式中：5———桩锤适用系数，柴油锤5!+，落锤5!1；6———桩管重力（%&）；7———管及管帽总重力（%&）；8———初选桩锤的冲击能量（应等于或大于成孔所需的冲击能量）。其次根据成孔所需（预估）的达到最大深度处的最终贯入度检验锤的冲击能量是否满足要求，应使所选锤的冲击体质量大于桩孔沉管的质量，越大则锤击效率越高，但也不应过大，防止沉管被打破。为防止桩管打坏，选锤时，必须控制桩管所受动载压缩应力值不超过11+%&9(’。当冲击体冲程为-."(’，桩帽直径与桩锤直径之比为-时，动载压缩应力按下式计算：!,"/!$3%$-4-1,*.%&1式中：!:———沉管的极限动载压缩应力（%&9(’）；1;:———桩孔沉管断面积（(’）；1;<———锤的断面积（(’）。桩管一般采用无缝钢管，管壁要有一定的厚度以承受锤击应力。桩管的 ·!%%%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!外径、壁厚、长度应根据地基处理的深度及所选用的桩架而定。桩管的长度应比桩长!"#$，桩管上每隔!%&$焊深度标记，每隔!’%$焊深度数字标记。锤击沉管成孔的柱头，一般系用活动桩头，桩尖做成(%)"*%)锥形，尖端处带有活瓣，在拔管时，活瓣与桩管脱开，以免桩孔中产生负压，避免了土的负压抽吸，同时避免拔管困难或形成缩颈。锤击沉管成孔的桩帽尺寸要求与锤底、桩顶及导向杆吻合，顶面与底面均应平整，与中轴线垂直，并设钢丝绳耳环以便起吊。柴油锤打桩机桩帽、耳环、钢丝绳的长度，应满足受锤击的伸缩量，一般不少于#%%$$。桩帽与桩顶之间以橡木、桦木、合成橡胶等硬质材料做缓冲材料或在桩帽下层与桩顶之间垫以麻饼，并垫废轮胎等软质材料。沉管施工过程中应注意：（!）桩机就位必须平稳，不发生移动或倾斜，桩管应对中桩孔；（#）沉管开始阶段应轻击慢沉，待桩管方向稳定后再按正常速度沉管。最先完成的#"(个桩孔、建筑物的重要部位、土层有变化的地段或沉管贯入度出现反常现象，均应逐孔详细记录沉管的锤击数或振动沉入时间、出现的问题和处理方法。#’爆扩成孔爆扩成孔施工方法简单，不需成孔机械，工效也高。其缺点是由于爆扩振动影响，不适于在城市施工。它对地基土的天然含水量要求较高，含水量过低或过高，爆扩挤密效果都不好。因此，采用爆扩挤密施工工艺，一般应通过现场试验取得有关数据后才能施工。爆扩成孔工艺有药管法和药眼法两种，药管法是先用洛阳铲掏成直径+",&$的小孔，其孔深达到地基土加固的预定深度。然后在孔内放入直径!-"(%$$的炸药管和一到两个电雷管，引爆后即形成桩孔。药眼法是用直径!-"(%$$钢针打入土中达预定加固深度，拔出钢针后，在其中填入炸药和电雷管，引爆后即成桩孔。爆扩成孔炸药可选用#号岩石硝铰炸药。药眼直径!与爆扩桩孔直径.的关系以及挤密效果一般应通过试验确定。试验前可近似按下式估算：!/"!# 第四篇桩基工程施工工艺·#--#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中：!———爆扩系数，一般为#$%#&。"正式施工前应参照设计要求的桩孔直径在同类地基土场地上进行爆扩成孔试验，求出爆扩系数!和弄清爆扩时可能出现的问题。平行试验不得少于’组。爆扩应由正式爆扩工操作。炸药、雷管的运输和保管以及爆破施工应严格按照有关的安全操作规程进行。引爆前场地内所有人员均须撤至安全地点。()冲击法成孔冲击成孔系利用定型冲击成孔机（或冲击钻机），将*%(’+,锥形锤头提升-)$%’)-.高度后自由落下，反复冲击地基土使土层成孔。与沉管法相比，它不需另备钢管。冲击成孔法工效高，成孔速度可达-)/.0.12，孔径达3-%*-..。填夯桩孔也可使用同一套设备，并进一步使周围土体挤密。成孔深度不受机架高度的限制，可达’-.以上。特别适用于太厚度自重湿陷性黄土的处理。常用的冲击锤头是带有夹角(-4和一定长度圆锥尖端的抛物线旋转体。在冲击机选用上应与场地土质条件以及设计桩孔直径相适应，常用冲击成孔机性能列于表3-5&中。表3-5&常用的成孔机性能卷简提升能力锤头最大重力锤头冲击行程冲击桩孔直径冲击桩孔深度型号行走方式（+,）（+,）（.）（..）（.）6+75’-5’#’#--)(5-)8$3-%$-8#-履带自行式6+75’-#$#--)3$5#)-3-%$-8#-轮胎式9:5’’’-#$-)($5#-3$%$$8#-轮胎式飞跃5’’’-#$-)$5#)-3$%$$8#-轮胎式6+75(-(-’$-)$5#)-$-%*-8#$轮胎式简易冲击机($’’’)-5()-$-%*-8#$走管移动施工过程中应注意：（#）为防止孔口破坏和保证冲击锤头准确入土，钻机上应装有钢管导向器。钢管壁厚在#-..以上，其内径略大于锤头直径。 ·%**!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）开孔时应低锤勤击，锤头入土后再按正常冲程锤击，一般不宜多用高冲程，以免引起坍孔、扩孔或卡锤事故。（"）必须准确控制松绳长度，即要少松勤松，又要免打空锤。（#）经常检查钢丝绳磨损情况、卡扣松紧程度、转向装置是否灵活，以免突然掉锤。（$）钢丝绳上应有长度标记，随时观察和掌握桩孔深度。所用钢丝绳的安全系数应大于%!，长短绳连接应可靠。#&桩孔夯填（%）夯实机械除振动沉管法和冲击成孔法可利用成孔机械本身夯实填料外，锤击成孔和爆扩成孔都需另配夯实机械。常用的夯实机械有偏心轮夹管式和卷扬机提升式两种。偏心轮夹管式夯实机是在一对同步反向偏心轮之间，夹一根底部联有夯锤的钢管，管和锤由夹管轮摩擦夹带提升后自由下落，通常安装在翻斗车或拖拉机上行走。夯锤质量在%’!()之间，落距*&+’%&*,，夯击速率可达#*’$*次-,./，夹管直径+*’0*,,，长度+’0,，下端直接用丝扣或焊接连接夯锤，夯实深度0,左右。其优点是结构简单，移动方便，工效较高，缺点是要靠摩擦力提升夯锤，桩锤偏小，每次填料不宜过多，否则较难保证夯填质量。卷扬提升式夯实机是在小型翻斗车底盘上安装支架（一般高!&$’"&*,）和小型卷扬机，卷扬机的提升力一般不小于锤重的%&$倍，锤重可达"()，落距%&*’"&*,，工作时通过卷扬机提升和放落夯锤，夯击孔内灰土，一般可在%*’%$,./夯填一根灰土桩。其优点是夯击能量大，一次可填入较多的灰土料，夯实效果较好。缺点是人工操作，劳动强度大。夯锤直径一般小于桩孔直径1’%!2,，一般应为!+*’#!*,,，夯锤的重力不宜小于%()，常用各种桩锤高约$**’1$*2,，大多用铸铁铸成，锤底面静压力不宜小于!*(34。夯锤形状宜呈抛物线锥体形或下端尖角为"*5的尖锥形，以便齐击时产生足够的水平挤压力使整个桩孔夯实。夯锤上端亦是弧形，以便填料能顺利下落。夯锤的质量一般常为!’"()，近年来随着有些夯实机性能改造，使能量 第四篇桩基工程施工工艺·0##!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!增大，有采用!"#$%##&’甚至更大夯锤的。锤的重力可按下式计算：)"!#!(%#$式中：*———锤的重力（&+）；),———能量比或能量系数（&+·-.-），取/$0#；1———锤下部的最大外径（-）；2———锤的提升下落高度（-），夹板式夯机2(#34$03#-，卷扬机提升式夯机2(03#$!3#-。。（)）填料灰土桩复合地基的桩孔填料由符合一定质量要求的石灰和素土按)5/或!56比例配合，在接近最优含水量的状态下拌和而成的灰土。用于桩体的素土料，应尽量采用基坑中挖出的纯净黄土，或选用粘土、粉质粘土，土中不得含有有机质，也不宜使用塑性指数大于06的粘土。严禁使用耕土或杂填土，冬季施工时严禁使用冻土。使用土料前应过筛，土的最大料径不得大于0"--。含水量应控制在最优含水量的7!8范围内。用于桩体的石灰料，应选用块状或粉末状生石灰，使用前应用清水充分粉化，石灰的贮存时间不宜超过三个月，填料中使用的石灰为熟石灰。应注意防止熟石灰与空气中的二氧化碳发生反应还原成生石灰，要求石灰的活性,9:;<’:含量不低于"#8，使用前)%2浇水粉化，并且要过筛，其粒径不宜大于"--，并不宜夹有未熟化的生石灰块，也不应使其含水量太高。石灰中的活性氧化物愈多，灰土的强度愈高。拌制强度较高的灰土宜选且一级或二级（一等或二等）石灰。活性氧化物含量不足时，相应增加石灰用量。根据试验资料选用镁质石灰或菱苦土更为有利。生石灰中粉末含量越高质量越差，所以要求运到现场的石灰与粉块之比应大于!56。石灰的相对密度一般为!30，容重一!!般为/$0#&+.-，干灰的松容重最小，一般为"3"&+.-；含水量))8的石灰松!容重最小约为%3)&+.-，两者相差)!8以上，熟石灰的技术指标如表%#=>。 ·*""!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$熟石灰粉的技术指标钙质熟石灰粉镁质熟石灰粉分项一等二等三等一等二等三等有效钙加氧化镁含量（%）&’&"’’&"’’’"含水量不小于（%）!!!!!!"()*++方孔筛筛余不大于（%）"**"**细度"(*,’++方孔筛的累计筛余不大于（%）*-,"—*-,"—灰土的配合比除有特殊要求外，一般为-.)或,./（体积比），用量斗或推车计量。灰土拌和应均匀，颜色一致，根据其不同的土料控制在最佳含水量附近（一般土的最优含水量在*!%0*/%之间）。当含水量超过最优含水量1-%时，可予以晾晒或洒水湿润。一般情况下，均需加水湿润，使其含水量接近最优含水量，并应随拌随填桩孔，不得隔日使用。!灰土强度石灰掺入土中后，产生离子交换和碳化等反应，使土的强度显著提高，并且具有一定的水稳性。灰土的无侧限压强度一般为’""0*"""234，软化系数为"()"，变形模量5一般为!"0,""234。"灰土桩复合地基中所用石灰和土料，对其灰土强度的影响因素有：4(粘料（6"(""’++）和胶料（6"("",++）含量高，灰土强度高，反之则低。最佳含灰率为$%0*,%时，灰土强度与塑性指数成正比增加。7(当超过最优含水量时，灰土强度随含水量的增加密实度急剧减小。。灰土强度随养护温度增高和时间增长而增大，$"8后的强度可用式表示!"9!#:$（;<"#;<#）式中：=，=———为最终龄期7和最初龄期（4月）的灰土强度（234）；742———系数，29%#&"，纯灰土29/("0$(’，对水泥灰土29*,(’0*!(’；———灰土的内摩擦角取。""9,,>0!,>#灰土用量 第四篇桩基工程施工工艺·!((>·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!##处理!"平面内桩孔所占面积$（"）和每米长度桩孔内夯实填料的质%量，可按式计算。!#’!#(!"&!##"#$&%&$’（(!*)）)#上述式中：+———加固!"内夯实填料的质量（,）；2———通过击实试验求得的最大干密度（/01"）；!"-.3———填料含水量平均值（以小数代入）；"4、"4(———分别为桩周土要求达到的干密度和天然土的平均干重2度（/01"）。#配合比的换算关系有：-5由质量配合比换算成体积配合比，按式计算：,（(!*)(）,（+!*)+）*(6*+&6!(!+式中：7，7———分别为石灰、土的体积；89:8，:9———分别为石灰、土的质量；38，39———分别为石灰、土的含水量（以小数代入）；2"8，"9———分别为石灰、土的湿松重度（/01"）。;5由体积配合比换算成质量配合比，按式计算：*!(+*!+(,(6,+&（!*)）6（!*)）+(式中符号意义同上。（2）填夯施工夯填施工前，应进行#<2根桩的填料数量、夯击次数的试验，以确定每次合理的填料数量和夯击次数。按设计要求配制填料，根据夯实质量标准确定所采取的检测方法及应达到的指标，灰土桩复合地基的灰土压实系数应达到(5=>。并以灰土的最小干密度作为控制指标，灰土的干密度随土料和拌灰量的多少而变化，粉粒含量 ·"++0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!高，掺灰量小时，干密度高，反之则小。灰土的干密度受人为影响较大，应按国家有关规范规定的!及来控制，一般情况下灰土的最小干密度应大于!"("#$%&’左右。填夯施工应按下述要求进行：#夯实机就位后应保持平稳，夯锤对中桩孔，并能自由落入孔底。要求检查孔径、孔深、孔的倾斜度，孔的中心位置合格。$对桩孔内的杂物和积水应清除干净，并夯实孔底（夯次不得少于)*"+次）。等夯至有效深度或其下(+*#+!’，孔底发出清脆声时，正式开始填料夯击。%人工填料时应指定专人按规定数量均匀填进，不得盲目乱填，更不允许用送料车直接往孔内倒料，控制填料量。下料、夯击交替进行。&桩孔填夯高度宜超过基底设计标高,+*(+!’以上，其上至地面间的空档段可采用素土轻夯处理。’为保证填夯施工质量，应对每一个孔的实际填料数量、填入次数、填料的拌和质量、含水量、夯击次数，由专人记录。对于施工完毕的桩号、排号、桩数逐个与施工图对照检查，如发现问题应立即返工或补打补填。施工中可能出现的其他问题：#夯打时桩孔内有渗水、涌水、积水现象，可将桩孔内水排出地表或改用其他方法处理。$沉管成孔过程中，出现桩锤回跳过高，桩管进入很慢，桩孔斜移，桩靴、桩头、活瓣损坏或进尺很快，沉管振裂、开裂、掉落、断管等情况时，可采取如下措施：-.用洛阳铲探查地下障碍物的埋深、分布范围，可挖去的应予挖除，不易挖除的，可在其上面或四周适当增加桩数（或采用地梁、盖板跨越通过，采用上部结构处理等措施），弥补局部处理深度的不足。/.对未填实的墓穴、坑洞、地道、掩埋井、土窑等面积不大的障碍，挖除不便时，将桩孔穿越，在此范围内增加桩孔数，回填夯密时力求充填密实，或从结构上采取措施。%夯打时造成缩颈和堵塞，挤密成孔困难，孔壁坍塌，孔底有虚土等情况， 第四篇桩基工程施工工艺·(++0·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""可采取以下处理措施：!"当含水量过大，缩颈比较严重时，可向孔内填干砂、生石灰块、碎砖渣、干水泥、粉煤灰，稍停一段时间后再将桩管沉入土中，重新成孔。如含水量过小，应预先浸湿加固范围内地基土（可采取预浸水、洛阳铲成孔注水、钻孔注水，尽量做到浸水均匀），使其达到或接近最优含水量。#"按成孔挤密顺序，由外向里间隔进行。对已成孔，应防止受水浸湿造成坍孔等，及时进行回填夯实。$"施工时保持桩位正确，桩身、桩管的垂直度符合设计以及有关规程、规范要求，宜打一孔，填一孔，或隔几个桩位跳打夯实。%"控制并调整灰土挤密桩的桩距，使有效挤密范围符合现场实际情况，设计要合理，一般为&"’倍桩径左右。!桩孔回填不均匀，夯击不密实，桩身疏松，缩颈，夹有生土甚至断裂，出现孔洞和孔隙，可采用如下补救措施。!"灰土桩的成孔深度、桩径应符合设计要求，其夯实质量应严格控制，并及时检测。若锤击不够，应适当增加锤击数，若锤底静压力、能量比、夯击能不够，则应更换夯锤和夯实机械。#"回填料的含水量应控制其达到或接近最优含水量，一般用“手握成团，落地开花”的经验现场判别，其拌和一定要均匀。对含水量可用现场含水量和干密度快速测定法测试。$"对回填灰土料的数量应进行控制，使其与桩长、桩径相适宜，并考虑("()("&的充盈系数。%"更换质量和形状适宜的夯锤，调整夯锤落距。夯填过程中，若遇孔壁坍方，应停止夯填，先将塌方土清除干净，用*(+混凝土灌入塌方处，再继续夯填。当桩身强度不够时，也可在桩身中掺入一定量的其他材料，如水泥、粉煤灰等增强材料，或选用镁质石灰等来增强灰土的强度。"地基土的含水量对成孔施工与桩间土的挤密至关重要。工程实践表明，当土的含水量,-(&.时，上呈坚硬状态，成孔挤密很困难，且容易损坏设备；当土的含水量,!&/.，饱和度大于+"0时，桩孔及其周围地面容易缩颈 ·!33:·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!和隆起，挤密效果差；当土的含水量接近最优（或塑限）含水量时，成孔施工速度快，桩间土的挤密效果好。因此，在成孔过程中，应掌握好地基土的含水量，不要太大或太小，最优含水量是成孔挤密施工的理想含水量，而现场土质情况往往并非恰好是最优含水量。如只允许在最优含水量状态下进行成孔施工，小于最优含水量的土便需要加水增湿，大于最优含水量的土则要采取晾干处理等措施，这样施工很麻烦，而且加水量不易掌握。为此，当拟处理地基土的含水量低于!"#时，应对拟处理的地基土进行增湿，其增湿土的加水量可按下式计算：!$"!（#$%&%$）’(式中：&———拟处理土层范围内的计算加水量（’）；()———拟处理土层范围内土的总体积（’）；(———拟处理土层范围内土的平均干容重（+,-’）；!*./0———将拟处理的地基土增湿至最优含水量（#）；.———拟处理土层范围内土的平均含水量（#）；1———损耗系数，可取!2345!2!3。增湿土的计算水量，应于地基处理前657天均匀的浸人地基土内，对含水量介于!"#5"6#的土，只要成孔施工顺利，桩孔不出现缩颈，桩间土的挤密效果符合设计要求，不一定要采取增湿或晾干措施。"灰土挤密桩复合地基对周围建筑物的影响以及影响范围灰土桩复合地基在成孔挤密的施工过程中，桩锤落地引起地面振动，当振动达到一定强度时，会引起地表和附近建筑物不同程度的损伤和破坏。建筑物的受震破坏不仅取决于地面振动的峰值，而且还与这种振动的频谱和持续时间有关。通过对有些工程的实测，挤密成孔是一种连续间断实属瞬时的冲击振动，桩锤每次冲击的间隔时间一般为3285!2!9，每锤引起的地面振动速度和加速度的峰值持续时间都较短，为323"532349，地面振动总延续时间也不超过323"5323(9，每次冲击的振动波衰减很快，没有叠加现象，它引起的地面振动速度和加速度的衰减基本上按幂函数曲线的规律变化。挤密成孔所引起的地面振动所产生的影响与一次振动持续时间长达"35639的地震振动的影响有明显区别，在相同的振动速度和加速度条件下，挤密成孔引起的地面振 第四篇桩基工程施工工艺·’!!4·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!动对建筑物的影响要轻的多。挤密成孔锤击振动的周期为!"#!$!"%!&，二者振动周期相距甚远，故挤密成孔时，不会引起房屋的共振。挤密成孔引起的地面振动强度随着距孔心距离的增加而减弱，在距桩心’!(范围内，振动衰减迅速；’!(之外，则以很低的振动影响传及到较远的范围。对于不同的打桩状态，减弱速度有所不同，挤密成孔引起的地面振动强度还与土体的密实程度有关，在与孔心距离相同的情况下，随着土体的挤密，振动速度、加速度均逐渐有所增加。结合国内外大量实测振动统计资料，’")*柴油打桩机施工挤密地基振动对建筑物的影响可分为以下三个区：+"中等影响区，距孔心小于,(的范围内为中等影响区。在此区段内，一般地面振动速度可能大于’"!!-(.&，振动加速度可能大于!"’!/，振动位移可能大于!"#!((。这样的振动，对一段建筑场地安全不会造成影响，仅对老旧房屋、开裂严重或抗震性能差的房屋有可能造成破坏。0"轻微影响区，距孔心,$’!(的范围内为轻微影响区。在此区段内，一般地面振动速度可能达到!"1!$’"!!-(.&，振动加速度可能达到!"!,$!"’!/，振动位移可能达到!"’!$!"#!(。这样的振动对一般建筑物无影响，仅对老旧房屋、开裂严重或抗震性能很差的房屋的裂缝出现和开展有一定的影响。-"无影响区，距孔心大于’!(时为无影响区，在此区段内，一般地面振动速度小于!"1!-(.&，振动加速度小于!"!,/，振动位移小于!"’!((，这样的振动对建筑物开裂没有影响。第三节灰土桩量检测灰土桩复合地基的质量检测包括施工质量的检测和加固效果的检测，孔内填料的夯实质量，应及时抽样检查，其检测的数量不得少于#2，每个作业台班不得少于一个孔。在全部孔深内，宜每’(取土样测定干密度，检测点的位置应在距桩孔心#.3半径处。孔内填料的夯实质量，也可以通过现场试验测定。对于重要建筑物的地基和大型工程，还应检测在处理深度内，分层取样 ·$"$"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""测定挤密土及孔内填料的湿陷性及压缩性，以及在现场进行静载荷压板试验或其他的原位测试，根据检测取得结果和试验中所揭示的现象，可进一步验证设计内容和施工要求是否合理、全面，同时也是及时调整补充设计内容和施工要求的重要依据，以保证那些重要或大型工程建设的安全可靠及经济合理。其检测的内容包括：桩点的位置、桩径、桩深、桩孔垂直度、桩孔建筑质量、挤密效果、复合地基的承载力以及建筑物竣工后一定时间的沉降观测值，在施工过程中其填夯质量的检测尤为重要。一、桩孔位置和成孔质量检查基础的轴线、临时水准点和桩孔位置是否与施工图的设计位置相符。检查已成桩孔的位置、直径、垂直度和深度是否在有关规范和设计容许的偏差内，桩孔有无缩颈、回淤、坍塌和渗水情况，并将检查结果和处理情况在施工记录中进行记录。容许偏差参考表!"#$"。表!"#$"灰土桩桩孔的允许偏差容许偏差成孔方式孔位（%%）垂直度（&）桩径（%%）深度（%%）沉管法’"$(’#)"!$""冲击法’"$(’*$""#’"!+""二、桩孔的夯填质量采用随机抽样的检测方法，检查数量不得小于桩孔总数的)&。常用的检测方法有：$(环刀取样检测用洛阳铲在桩孔中心铲孔，从基底起每隔$(",$(’%用带有长杆的环刀分层取出原状上样，也可自基底起每夯几层取环刀一次，测试其干密度和压实系数。当实测值等于或大于设计值时为合格，取原状上的装置可根据现场条件自行设计。 第四篇桩基工程施工工艺·$%$$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"轻便触探检测根据夯填试验求得触探锤击数#和填料压实系数!之间的关系曲线，$%&按设计要求的!值定出轻便触探检测的“检定锤击数”，如图’%(!所示。施&工检测时实际锤击数不少于“检定锤击数”为合格。并由#$%)*+关系曲线推测出填料的压实系数!值。对于灰土桩复合地基，此项检测应在桩孔夯实后&的当天进行。图’%(!轻便触探桩体#$%,!&关系曲线-"开剖取样检测灰土桩复合地基开剖取样应在距桩孔心!.-的半径处，每隔$"%)$"/0取原状灰土样进行检测，每层取样不少于!个，进行对比试验，测定夯实灰土（或土）的平均干密度，并通过试验室测定的最优含水量下的最大干密度计算其压实系数。实测的平均干密度和计算压实系数应大于设计和施工要求的干密度和压实系数。’"夯击能量检测根据填料的压实系数!与施加给单位桩体的夯击能#之间具有的对数&关系，其表达式为!&12345+#（式中2和4是通过有关试验确定的常数，而!&就是单位桩体夯击能#1$时填料的压实系数）。如果锤重已定，则夯击能主要取决于填料的数量、夯锤实际落距和夺击次数。单位桩体的夯击能可根据 ·$"$!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!夯锤的实际落距和锤击数计算得出。以上检测在规定的检测点中，有!"#不符合要求，则应采取补救措施（如加补挤密桩二次挤密或降低使用要求，采用其他补救措施）。必要时，可通过现场荷载试验或其他手段进行综合评价。三、桩间土的挤密效果检测利用探井取样检测桩间土的挤密效果，应在由三个桩孔组成的挤密单元内，布置取样探井的位置，其取样深度大于桩孔深度$%"&以上，按天然土层或每$%"’$%(&土层取原状土样。从图)"*+所示的方格中取原状土样，也可在该单元中选择+’)个有代表性的位置取样，测定地基土处理后的干密度和压实系数，其压实系数可按下式计算：""!!##!!,"式中：!———桩间土的平均压实系数；-!-.———各方格内土的压实系数；/———方格数量。图)"*+桩间土挤密效果检测取样位置 第四篇桩基工程施工工艺·%!%(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十一章桩基工程人工挖（扩）孔灌注桩施工工艺第一节工艺要点挖（扩）孔灌注桩是利用人工挖掘方法成孔（或桩端扩大），然后安放钢筋笼灌注混凝土而成为基桩。这种桩基施工作业面小，设备简单，施工方便。作业时无振动、无噪声、无污染。当施工场地狭窄、邻近建筑物密集或桩数较少时尤为适用。施工工期短，可分组同时作业，若干根桩孔齐头并进。由于人工挖掘，孔底虚土能清除干净，施工质量可靠；便于检查孔壁与孔底，可以核实桩孔地层土质情况。桩径和桩身可随承载力的情况而变化。桩端可用人工扩大，以获得较大承载力。人工挖（扩）孔造价较低，灌注桩身混凝土时，人可下入孔内用振捣棒捣实，混凝土灌注质量较好，它是一种很有发展前途的基础工程处理方法。其缺点是桩孔内劳动条件差，人员在孔内作业，容易发生人身伤亡事故，混凝土用量较大。一、适用范围人工挖（扩）孔桩宜在地下水位以上施工，适用于人工填土层、粘土层、粉土层、砂土层、碎石土层和风化岩层，也可在黄土、膨胀土和冻土中使用，适用范围较广泛。因地层或地下水的原因，挖掘比较困难或挖掘无法进行时，不能采用此种方法。当高层建筑采用大直径（!"#$%"&’）钢筋混凝土灌注桩时，人工挖孔比机械挖孔往往具有更大的适应性。 ·!%!*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、人工挖孔桩一般规定人工挖孔桩的一般规定如下：（!）当孔内有承压水的砂土层、滞水层、厚度较大的压缩性淤泥层和流塑淤泥质土层施工时，必须有可靠的技术措施和安全措施。（"）挖孔桩的桩长不宜超过"#$，过长就不易施工。桩径不得小于%&’$；当桩长为’(!#$时，桩径不应小于!&%$；当桩长为!#("%$时，桩径不应小于!&"$；当桩长为"%$时，桩长应适当加大。（)）当挖孔桩净距小于"倍桩径且小于"&#$时，应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小施工净距不得小于*&#$。（*）挖孔桩混凝土或砖砌护壁的厚度不宜小于!%%$$。混凝土上下护壁间搭接#%(+%$$。护壁一般为素质混凝土。当桩长、桩径较大时，应在护壁内配筋，其主筋应搭接。（#）护壁混凝土强度不得低于桩身混凝土强度等级，一般采用,"#或,)%，厚度为!%%(!#%$$；加配的钢筋可采用-(.$$光圆钢筋。（-）挖孔桩施工现场所有设备、设施、安全装置、工具配件以及个人劳保用品必须经常检查，确保完好和使用安全。三、挖孔桩施工安全措施挖孔桩施工的安全措施如下：（!）孔内必须设置应急软梯，供人员上下井之用。电葫芦、吊笼应安全可靠，并备有自动锁紧保险装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。电葫芦宜用按钮式开关，使用前必须检验其安全起吊能力。（"）每日开工前必须检测井下的有毒、有害气体，并应有足够的安全防护措施。挖孔深度超过!%$时，应有专门向井下送风的设备，风量不宜小于"#/01。（)）孔口周围必须设置防护栏杆，一般采用%&’$高的栏杆围护。（*）挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口周围。机动车辆的通 第四篇桩基工程施工工艺·’$’!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!行不得对井壁的安全造成影响。（!）施工现场电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作，电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。各孔用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空"#$%以上，严禁拖地和埋压在土中。（&）孔内电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等保护措施。照明应采用安全矿灯或’"(以下的安全。并遵守)*)+&《施工现场临时用电安全技术规范》的规定。第二节挖孔桩工艺设计根据工程用途，挖孔桩可分为永久性挖孔桩和临时性挖孔桩。前者如厂基桩、楼基桩、桥墩基桩等；后者如基坑护坡桩和护壁桩等。永久性挖孔桩深度，应根据设计荷载要求的持力层深度而定；临时性护坡、护壁桩，应按照设计要求的基坑深度而定，但挖孔桩深度要比开挖基坑深$#,-’#"%，以确保边坡稳定，避免桩坡同时顺坑底滑动。挖孔桩孔径一般以$#.%、’#"%和’#!%为宜，应根据地层情况与设计荷载而定。’#挖孔桩钢筋笼设计钢筋笼应符合设计要求，并符合下列规定；（’）钢筋笼制作允许偏差，主筋间距/’$%%，箍筋间距土/"$%%，钢筋笼直径/’$%%，钢筋笼长度/!$%%。（"）分段制作的钢筋笼，其接头宜采用焊接并应遵守*0!$"$+《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定。（1）主筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径的1倍以上。（+）加劲筋宜设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩。根据施工工艺要求所设弯钩不得向内圆伸露，以免妨碍导管工作。（!）钢筋笼的内径应比导管接头处外径大’$$%%以上。（&）钢筋笼主筋的保护层允许偏差：非水下灌注混凝土桩为/’$%%。 ·&%&+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"挖孔桩混凝土设计按设计荷载要求可采用二级#!$、#!%、#&$等级别混凝土，对于桥墩的混凝土标号还可提高级别，对临时性工程采用#&$、#!%等级别混凝土。’"挖孔桩的间距厂基、楼基可按设计结构要求确定。桥墩纵向间距按设计要求与工程地质条件确定，横向间距较短，有时是环向互绕连接的。桥墩挖孔桩多在河滩、阶地的干孔松软土层中进行。临时性的基坑护坡桩间距，根据工程地质条件、坡高、使用时间长短和工程位置的重要性而定。一般孔间距（孔的中心距）可定为’($)。雷雨季节，护坡可采用挖孔桩和锚喷联合式，其效果更好。*"挖孔桩护壁挖孔桩护壁是为了施工安全，确保开挖灌注过程中孔壁稳定和下钢筋笼、灌注混凝土时孔内干净，无砂土石块混入，它是保证混凝土质量的关键。第三节挖孔桩施工与缺陷处理挖孔桩施工可分机械施工和人工施工开挖两种。人工开挖设备简单，便于全面铺开，可加快施工进度、缩短工期，能够充分利用社会上的闲散劳动力。&"机械设备与工具（&）人工清渣需要有三脚架、滑轮、钢绳、装渣料的筐筒、铁锹、铁镐、大锤等。（!）机械清渣应备卷扬机（可用钻机的升降机代替）、动力设备、潜水泵、鼓风机、送风管、振捣工具等。（’）台形双瓣模板，上口外径要大于挖孔桩径$))，下口外径是上口外径的&"&倍左右。两瓣对接呈圆台型，上窄下宽，高为$%%(+%%))。模板直径必须与挖孔桩设计孔径相适应，成孔孔径不能小于设计孔径。!。放线、定桩位开孔前，定桩位应放样准确，在桩位外设置定位龙门桩。安装护壁模板必 第四篇桩基工程施工工艺·#%#,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!须用桩心点校正模板位置，并由专人负责。!"修筑第一节井圈护壁的规定（#）井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于$%&&。（$）井圈顶面应比场地高出$%%&&左右，壁厚比以下护壁厚度增加#%%’#(%&&。)"修筑井围护壁应遵守下列规定（#）护壁的厚度、拉结钢筋、配筋、混凝土强度均应符合设计要求。（$）上下节护壁的搭接长度不得小于(%&&。（!）每节护壁均应连续施工完毕。（)）护壁混凝土必须保证密实，根据土层渗水情况使用速凝剂。（(）护壁模板的拆除直在护壁混凝土灌注$)*之后进行。（+）发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强，以防造成事故。（,）同一水平面上的井圈任意直径的误差不得大于(%&&。("涌水漏砂时处理措施遇有厚度不大于#"(&的流动性淤泥和可能出现涌水涌砂时，护壁施工宜按下列方法处理：每节护壁的高度可减小到!%%’(%%&&，并随挖、随验、随灌注混凝土。+"灌注护壁混凝土分段开挖，按设计模板高度，每开挖到一层模板高度之后，应及时清孔支模，并灌注护壁混凝土或钢筋混凝土。待混凝土强度达到设计强度+%-’,%-以上时可拆模，再继续开挖下层孔段。按此步骤直至挖到设计孔深。,"排除地下水孔底有地下水的施工地段，应及时排水，观察孔壁稳定性。发现问题，及时采取有效措施加以处理。."终孔时清除孔内淤泥与杂物终孔时，应清除护壁污泥、孔底残渣、浮土、杂物、积水。检验合格后，应迅速封底、安装钢筋笼、灌注混凝土。孔底岩样应妥善保存备查。/"安装钢筋笼安装钢筋笼要精心施工，防止扭曲、弯折。钢筋笼要垂直下入，确保与孔 ·!&!*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!同轴。钢筋笼在孔内放正后，应从孔底往上每隔!"!#$%间距与孔壁固定，确保其垂直度。!&#灌注桩身混凝土混凝土配料应准确，拌合均匀。灌注时，混凝土必须通过溜槽和导管向孔内输送，防止混凝土离析。导管底端距孔底高度不宜大于&#$%。混凝土应连续分层灌注，每层灌注高度不得大于!#$%。混凝土应用插入式振捣器进行分层捣实，直至桩顶，严防出现蜂窝、狗洞或粗骨料集中现象。!!#常见质量问题与处理方法（!）涌砂、涌泥如地下水位高，可用人工降低地下水位，尽可能降到设计桩底标高以下。设沉没钢套管，阻挡流砂、涌泥。（’）沉渣过厚沉渣厚度如大于!&&%%，地下水位降低不够，可降低地下水位到足够深度。混凝十浇筑前，再次清孔，及时浇筑混凝土。孔口土渣要及时运走。（(）桩端基岩有夹层将终孔时，用!’&"!(&%%钻头向下钻进)"$%。如发现软弱夹层，应再下挖至完好岩层，并用钻孔监测，直至符合设计要求。（)）灌注桩身混凝土灌注桩身混凝土时必须用串筒，筒下口距浇筑面不大于’%。应连续快速浇筑混凝土。孔底积水抽排干净，或孔外降水使孔疏干。混凝土配合比要符合设计要求，振捣应密实。（$）桩孔歪斜成孔时，严格控制桩位与垂直度。发现歪斜，及时纠正。成孔后，应及时浇筑混凝土。第四节质量控制措施与检查验收!#质量控制措施如下： 第四篇桩基工程施工工艺·!(!’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）挖孔桩有护壁混凝土，可避免孔壁砂土碎石脱落，在混凝土灌注过程中不会出壁坍塌与混凝土混杂现象，可防止断桩事故发生。（"）挖孔桩应彻底清孔，孔内无岩渣、泥浆，以保证混凝土灌注均匀、密实，便于振捣。钢筋笼安放应与孔同轴，保持垂直。提高桩基质量。（#）挖孔桩应加强检查。挖孔桩在成桩后、基础开挖过程中，可对前期挖孔桩进行全面检查。"$成桩质量检查包括成孔、钢筋笼制作与安放、混凝土搅制与灌注等工序过程的质量检查。（!）对原材料质量与计量、混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等进行检查。（"）钢筋笼制作应对钢筋规格、焊条规格、品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观与质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检查。（#）在灌注混凝土前，严格按照有关施工质量要求，对已成孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、钢筋笼安放实际位置进行认真检查，并填写相应质量检查记录。#$单桩承载力检测应进行单桩静荷载试验，检测桩数不少于基桩施工规范规定的要求。%$基桩工程验收资料（!）工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要与设计变更单等。（"）施工组织设计与施工方案等。（#）桩位测量放线图，包括桩位线复核签证单。（%）桩质量检查报告与单桩承载力检测报告。（&）基桩竣工平面图与桩顶标高图。挖孔灌注进施工作业面小、设备简单、施工方便、速度快、质量好、用途广泛，可充分利用我国人口众多的社会闲散劳动力，争取时间缩短工期，确保工程提前完成任务。同时可采用扩底桩，以增加端部承载力。但在比较复杂的风化砂（包括岩块）回填地层，则施工难度较大，成本较高。应选择合理的基础处理方案。 ·#!"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!挖孔桩质量便于检查。在挖孔施工过程中，可以及时发现问题加以解决，确保工程质量。应在推广应用过程中，进一步强化质量管理，发展与完善挖孔桩施工工艺，把质量提高到新水平。 第四篇桩基工程施工工艺·’($’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十二章桩基工程低强度桩施工工艺柱体复合地基中，凡竖向增强体是由低强度桩形成的复合地基，可以统称为低强度桩复合地基。低强度桩桩身强度低是与钢筋混凝土桩、钢管桩相比较而言的，低强度桩常用水泥、石子及其他掺合料（如砂、粉煤灰、石灰等）加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的强度等级为!"#!$"的桩。低强度桩不属于散体材料桩。与散体材料桩如碎石桩相比，低强度桩是由胶结材料形成的，桩身具有一定的刚度。与水泥土桩相比，低强度桩桩身强度和刚度一般比较大。低强度桩常采用当地材料，因地制宜配制而成，如中国建筑科学研究院地基所开发的水泥粉煤灰碎石桩（!%&桩）、浙江省建筑科学研究所等单位开发的低强度水泥砂石桩以及浙江大学岩土工程研究所开发的二灰混凝土柱等，均属于低强度桩复合地基技术。目前工程上应用的低强度桩复合地基以低强度混凝土桩复合地基较多，而且桩体强度愈来愈高，刚度愈来愈大，不少低强度混凝土桩复合地基与刚性桩复合地基很难给予明确的界限。与桩基础相比，低强度混凝土桩复合地基考虑了桩—土共同承担荷载，而桩基础一般不考虑桩间土分担荷载，因此低强度混凝土桩复合地基的工程造价较低。与散体材料桩相比，低强度混凝土桩可以全桩长发挥桩的侧摩阻力，而且当桩端落在好的土层上时，还可较好地发挥桩端阻力作用，所以桩体可将荷载传递给较深的土层，而散体材料桩主要是靠桩周土的约束传递荷载，其传递荷载的能力有限，一般难以达到较深的土层，因此低强度混凝土桩复合地基的承载力较大、沉降较小。上述低强度混凝土桩的施工工艺基本同沉管灌注桩施工工艺一样。低强度混凝土桩的桩长、桩径以及桩身强度较易控制，施工工艺简单，施工速度快，工期短，一般桩基施工单位均能施工。通过合理设计，低强度桩复合地基技术可以充分发挥桩体材料的潜力，又可充分利用天然地基承载力，并能因地制宜，利用工业废料和当地材料，工程造价低廉，因此具有较好的经济效益和社 ·!$""·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!会效益。低强度混凝土桩复合地基近年来得到学术界和工程界的重视。归纳起来，低强度桩复合地基具有以下特性：（!）适应性强低强度桩复合地基可适用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土等各种土性的地基。适用的基础形式也是多样的，它既可用于建筑工程中的条基、片筏基础、箱基等刚性基础，也可用于道路工程中的填土路堤基础。（"）承载力提高幅度大低强度桩桩身强度和刚度一般较大，与刚性桩的界限较难确定。低强度桩复合地基与刚性桩复合地基的性状基本相似，可全桩长发挥桩的侧摩阻力，并通过桩体将荷载传递给较深的土层，桩间土荷载相应减小。当桩长较长时，地基处理深度就深，复合地基承载力提高幅度较大，地基沉降量降低更为显著。通过合理设计，低强度桩复合地基可以较好地发挥桩体和桩间土的效用，而且桩体可全桩长发挥桩的侧摩阻力，将荷载传递给较深的土层，所以低强度桩可以较大幅度地提高地基承载力。当天然地基承载力较低而上部荷载又较大时，一般柔性桩复合地基难以满足设计要求，而低强度桩复合地基就比较容易实现。如果低强度桩施工对桩间土的挤密效用较强时，则复合地基的承载力将提高更大。（#）沉降量小一般低强度桩复合地基的复合模量较大，可全桩长发挥桩的侧摩阻力，将荷载传递给较深的土层，桩间土荷载相应减小，因此复合地基的沉降量较小。此外，桩体的遮拦效用限制了桩间土体的侧向变形，使得复合地基抵抗竖向变形的能力得到增强，这对降低地基变形沉降也是有利的。低强度桩复合地基技术可有效提高地基承载力，减小地基沉降，适用于处理粘性土、粉土。砂土、人工填土和淤泥质上等各种土性的地基。适用的基础形式也多样，既可适用于建筑工程中的条基、片筏基础、箱基等刚性基础，也可适用于道路工程中的路堤柔性基础。对于深厚软土地基，该技术的处理优势可以得到充分发挥。近年来，低强度桩复合地基已广泛应用于一般民用住宅、高层建筑、堆场以及道路工程等地基加固处理中，具有良好的应用发展前景。 第四篇桩基工程施工工艺·!4"#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一节低强度桩复合地基承载力和沉降计算一、低强度桩复合地基承载力计算低强度桩复合地基承载力计算的步骤为：（!）单桩承载力计算；（"）复合地基承载力计算；（#）复合地基加固区下卧层承载力验算。!$单桩承载力计算单桩竖向承载力特征值通过现场载荷试验确定，无试验资料可采用类似摩擦桩单桩承载力特征值计算式计算。单桩承载力特征值可按下述式计算，两者中取小值。根据桩侧摩阻力和桩底端承力计算单桩承载力特征值为：!"%!#$"%&’(%&")’#’"式中：’———单桩承载力特征值（)*）；(+,(-———按土层划分的各土层桩周土摩阻力特征值（).(）；/0———桩身周边长度（1）；2-———按土层划分的各段桩长（1）；(———桩端天然地基承载力折减系数；"30———桩的横截面积（1）；+0(———桩端地基土未被修正的承载力特征值。根据桩身材料强度确定单桩承载力特征值时，可采用下式计算：!"%#*+,)’式中：———折减系数，一般取为4$##；!567———桩身材料立方体抗压强度（).(）；"30———桩的横截面积（1）。由式计算所得的二者中取较小值为单桩承载力特征值。"$复合地基承载力特征值低强度桩复合地基承载力可以根据一定的原则，叠加单桩承载力和桩间 ·&403·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土承载力这两部分承载力确定。复合地基承载力特征值!可用下式表示："#%&!"#$$%!（&’$）!)#’(式中：!———桩间土承载力特征值（#)*）；(#+———复合地基置换率；,*———桩体竖向承载力特征值（#-）；0./———桩体横截面积（+）；!———桩间土承载力发挥度。12加固区下卧层承载力验算低强度桩复合地基一般穿透软弱土层，如加固区下卧层中不存在软弱土层，则无需进行下卧层承载力验算。当复合地基加固区下卧层为软弱土层时，尚需对下卧层土的承载力进行验算。二、低强度桩复合地基沉降计算在竖向荷载作用下，低强度桩复合地基的沉降是桩体、地基土体和褥垫层三者相互影响。相互协调的结果。影响其沉降的因素很多，诸如地基土的性质、荷载水平以及加载历时、布桩方式、成桩工艺以及桩长、桩间距、桩数等等，都将对复合地基的沉降产生影响。由于低强度桩复合地基受力的复杂性，及众多的影响因素，目前还没有一个计算方法能够反映上述各种因素的影响，其变形沉降计算理论还不够成熟，正处在不断发展和完善过程中，因而在工程中主要还是采用经验公式方法计算。从沉降值组成角度分析，低强度桩复合地基的沉降应该由三部分组成，一是加固区的变形量(，二是桩群体下卧层土层的压缩量(，三是垫层的压缩&0量。复合地基的总沉降量(为：)$)&%)0%)1垫层压缩量一般较小，且多发生在施工期，故一般可不予考虑。因此，式可改写为： 第四篇桩基工程施工工艺·"6$5·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#!$下面介绍%和%的计算。"$"&加固区的变形量%"复合地基加固区变形量%的计算方法主要有：复合模量法、应力修正法"和桩身压缩量法应用时需针对各类复合地基的特点，选用其中一种或几种方法计算。对于低强度桩复合地基，加固区的变形量%可视为桩身压缩量%和桩端"’相对于土的贯入变形量!两者之和，即：!"!!"#!低强度桩桩身压缩量%可采用弹性理论中杆件压缩公式计算：’#"$"!"!"#%"&"式中：———桩周摩阻力的分布系数，一般取"($)"(*；"———桩身塑性变形模量系数，对混凝土桩可取为$；#+’———作用在桩顶的单桩竖向荷载（,-）；.’———桩长（/）；0’———桩的变形模量（,12）$3’———桩身截面积（/）。桩端的贯入变形量!，是桩端处桩周侧摩阻力达到极限值后出现的塑性滑移刺入变形。这是个较复杂的问题，在目前甚至还没有一个计算公式能全面地表述它的大小，但是分析和试验均表明，低强度桩复合地基中桩端的贯入变形是确实存在的，一般可取用单桩极限承载力所需的桩土间相对位移量，作为低强度桩复合地基中桩端的贯入变形量。$&下卧层土层的压缩量%$下卧层土层的压缩量%的计算通常采用分层总和法，即$’!"(!$!$)((!"%!(式中：4———下卧层土层的分层总数； ·.2)8·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"———下卧层第"分层土中的附加应力增量（#!$）；%&"———下卧层第"分层土的压缩模量（#!$）；’"———下卧层第"分层土的厚度（(）。在计算下卧层土层的压缩量&时，作用在下卧层顶面上的附加应力是比)较难以精确计算的。目前在工程应用上，常采用压力扩散法、等效实体法和改进的*+,,+&法等方法计算，可参阅第二章有关章节介绍。综上所述，低强度桩复合地基总的沉降量&为!-!./!)-!"/!/!)从上式可以看出，低强度极复合地基总的沉降量&可认为由三部分组成的，即桩身压缩量&、桩相对于土的贯入变形量!以及加固区以下下卧层的压缩量0&)。第二节低强度桩工艺设计低强度桩复合地基设计一般需要根据上部结构对地基的要求和工程地质条件确定低强度桩的桩长、桩径、复合地基置换率、低强度桩桩体配方，并提供复合地基承载力和沉降计算值。设计计算步骤如下：.1根据工程地质条件，初步确定低强度桩桩长。如能穿透较软弱土层，一般以穿透软弱土层，进入较好土层.12(左右为宜。)1初步确定桩径和桩体强度。原则上使由柱体强度确定的单桩承载力和由桩侧摩阻力和端承力之和确定的单桩承载力两者比较接近。单桩承载力计算式见式。31通过室内试验确定桩体材料的配合比以及有关施工参数。41根据地基承载力要求，确定复合地基置换率，$%&5"$!&#-$"&5"$!&式中：67#———复合地基承载力特征值（#!$）；6&#———桩间土地基承载力特征值（#!$）； 第四篇桩基工程施工工艺·3/,2·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#———桩体承载力特征值（#$%）；!———复合地基破坏时，桩间土强度发挥度。&’根据复合地基置换率确定布桩数，完成桩位布置设计。以片筏基础为例，每平方米布桩数(为"!)#$,式中：*———桩体横截面积（+）；"根据布桩数，完成桩位布置设计。-’垫层设计为了改善低强度桩复合地基受力性状，通常在基础与复合地基加固区之间设置一垫层。对刚性基础，设置柔性垫层，如砂石垫层。其作用可减小桩土荷载分担比，减小桩顶刺入填土路堤的刺入量，可有效减小沉降。垫层厚度一般取./0&/1+。对填土路堤则应设置灰土垫层、加筋土垫层等刚度相对较大的垫层。2’验算复合地基沉降根据上一节介绍计算复合地基沉降量，若复合地基沉降量超过允许值，可通过增加桩长等措施减小沉降。第三节低强度桩与注意事项低强度桩复合地基施工包括低强度桩的设置和垫层的铺设。大部份低强度桩施工工艺同沉管灌注混凝土桩的施工工艺，不同的是桩体材料配方，请参阅有关桩基工程手册的介绍。这里只介绍低强度混凝土桩的施工。低强度混凝土桩的施工应根据场地土的性质、设计要求以及场地周围环境等情况综合确定低强度混凝土桩的施工设备、工艺及程序，并对施工中可能出现的问题给予重视，确实保证其施工质量。一、施工设备与工艺低强度混凝土桩的成桩方法大多采用振动沉管法，施工主要设备为振动 ·%"!+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""沉管机，这主要是由于振动沉管机施工效率较高，造价相对较低，对场地土层条件的适应性也较好。低强度混凝土桩的施工工艺为沉管灌注桩施工工艺，简述如下：首先把预制好的水泥混凝土锚头———桩靴埋在预定的地表面，接着将打桩机移至锚头上方，并将空心钢管桩套在锚头上。钢管桩外、内套管的下端面与桩靴上的外、内支承面相接触，上部与压盖连接，并通过钢缆与打桩机相连。打桩时，打桩机上的卷扬机往下拉动钢缆，使钢管桩压迫桩靴尖头一起压入土层。在下沉到预定深度时，分批往钢管桩中灌注混凝土，一边振动，一边拔出钢管桩（留下桩靴），即成低强度混凝土桩。二、施工程序低强度混凝土桩施工前应做好施工准备工作，具备“三通一平”条件，根据施工条件，场地工程地质条件、设计要求以及场地周围环境等情况制订施工方案，结合工程柱进行施工前的工艺试验以确定施打顺序。低强度混凝土桩的施工程序如下：桩位放样!桩靴埋设!桩机就位!沉管至设计深度!管内灌注混凝土!留振!桩管振拔至地表面!超灌成桩、封桩顶!桩机移位低强度混凝土桩施工前，先对场地进行平整，并填筑!"#$厚的砂砾垫层，然后按设计方案确定的设计参数进行低强度混凝土桩施工，桩长控制根据沉管入土深度确定。混凝土的配合比按试验配合比要求进行配料，做好试块。低强度混凝土桩施工以单打法成桩，施打顺序采用纵向隔排跳打的次序，尽量避免新打桩对已打桩的影响。桩管内灌注混凝土时每次都尽量多灌，混凝土的充盈系数大于等于%&%’。桩管内灌入混凝土后，先振动’(%")，再开始拔管，第一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需要灌入的混凝土为限，不宜拔得过高。拔管速度应均匀，一般控制在"&*("&+$,$-.，边振边拔，每拔"&’(%&"$，停拔振动’(%")。如此反复，直至桩管全部拔出。成桩时，超灌’"#$，再封桩。 第四篇桩基工程施工工艺·!*(3·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、施工中应注意的问题!"混合料坍落度低强度混凝土桩工程实践表明，混合料坍落度过大，桩顶浮浆过多，桩体强度也会降低。坍落度控制在#$%&’，混合料和易性一般较好，成桩质量也较易保证。("静压振拔软土地基低强度混凝土桩施工一般采用静压振拔技术，即沉管时不启动马达，借助桩机自身重量将沉管沉至预定标高。填满料后，再启动马达振动拔管。在饱和软土中，振动易引起土的孔隙水压力上升，强度下降。振动历时越长，对土和已打入桩的不利影响越大，采用静压振拔技术对保证施工质量是有益的。)"拔管速度工程实践表明，拔管速度太快易造成桩径偏小或缩颈断桩现象；拔管速度太慢，成桩后桩顶浮浆较多。因此，低强度混凝土桩施工时应严格控制拔管速度，一般为*"#$*"%’+’,-，拔管速度要均匀，且每拔*".$!"*’，停拔振动.$!*/。国产振动沉管机拔管速度一般都较快，可通过电动机—变速箱来调整沉管机的拔管速度。0"桩顶超灌桩顶超灌的目的是设置保护桩长，基础施工时将其剔除。由于成桩时桩顶不可能正好与设计标高完全一致，一般要高出桩顶设计标高一段长度。此外，桩顶一段混合料自重压力较小，易产生浮浆，靠桩顶一段桩体强度较低。因此，成桩时桩顶应超灌一段混凝土，超灌的长度通常为.*&’。."桩头处理低强度混凝土桩成桩后达到一定强度（一般)$12）时，可将多余的桩头进行剔除。剔除桩头时，先找出桩顶标高位置，再用钢钎等工具沿桩周向桩心逐次剔除多余桩头直到设计桩顶标高，并把桩顶找平。若剔除时造成桩体断 ·%#$#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!至桩顶设计标高以下，必须采取补救措施，如用混凝土接桩至设计桩顶标高。!"单打与跳打为保证桩身质量，低强度混凝土桩成桩采用的是单打法，拔管后不再反插，因为施工时桩管垂直度不易保证，反插容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土等缺陷。低强度混凝土桩的施打顺序大体有两种：连续施打和间隔跳打。连续施打易使桩产生缩颈或被挤偏的现象，而间隔跳打就较少发生先打桩的桩径缩小或缩颈的现象。采用的施打顺序与土性和桩距有关，软土地基中桩距较大时，可采用隔桩跳打，但在饱和松散粉土地基中，桩距较小时就不宜采用隔桩跳打。施工中除应注意上述问题外，为了能严格控制低强度混凝土桩的施工质量，施工前须结合工程进行施工工艺试验，以考查设计采用的施打顺序及桩距等能否保证桩身质量。在施工过程中，要加强施工监测工作，及时发现问题，以便尽快采取措施进行处理。对重要工程或通过施工监测发现桩顶上升量较大，且桩数较多时，可采取逐桩静压办法消除可能出现的断拉对复合地基承载力造成的不良影响。 第四篇桩基工程施工工艺·!’(!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十三章桩基工程聚能爆破施工技术第一节施工要点炸药爆炸的聚能现象，早在!"世纪就已经发现。在第二次世界大战中，交战双方均采用聚能装药制造破甲弹，用以对付坦克。从此，军事工业广泛采用聚能装药制造手雷、枪榴弹、火箭弹与各种导弹。以后，民用工程中也开始应用这种技术。!#$%年，美国用聚能药包在钢筋混凝土中穿凿炮眼。在&’世纪$’年代末前苏联用压缩铰梯炸药制成聚能药包，在矿山破碎不合格的大块，把它装在炮眼底，用以提高炮眼利用率，均取得很好效果。此后，聚能爆破在民用工程中应用越来越广泛。例如在金属板材加工中，用于穿孔和切割板材，在打捞沉船时用来切割船体。总之，聚能药包具有穿透能力和切割能力强、体积小、推带方便和作用迅速等特点，在军用和民用工业中的应用必将日益广泛，并不断得到发展。改革开放以来，随着我国国民经济的飞速发展，高层建筑、大型桥梁、水利水电等工程建设各种深基础钻孔灌注桩（墙）施工技术的应用越来越广泛。在施工过程中，往往会遇到坚硬基岩或大漂石、大孤石，造成钻进效率低、事故多、成本高，给施工带来很大困难，有的由于无法钻进达到设计孔深而难以保证工程质量。目前对付这类复杂地层的施工方法，主要是采用冲击钻进、牙轮回转钻进、钢粒回转钻进、组合式滚刀钻进、潜孔锤钻进等。这些方法虽能能取得一定效果，但是都不够完善，钻进效果都不很理想。潜孔锤钻进能显著提高钻进效率，但在坚硬致密的大漂石、大孤石钻进中钻进效率仍然比较低。近年来，许多施工单位采用聚能爆破技术与常规钻进相结合的钻进工艺，在钻孔桩成孔时遇到坚硬的大孤石、漂石或坚硬岩石时，先采用聚能爆破破碎孤石、 ·$(#’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!漂石或基岩，再用常规方法钻进，均取得良好的效果。一、聚能爆破原理聚能爆破是利用装药!端的空穴，提高装药爆炸时局部破坏作用的爆破方法。聚能爆破破碎石机理如图"#!$所示。炸药爆破所产生的爆轰波在药柱内呈球状由爆源向聚能穴传播。当它到达聚能穴界面时，爆轰产物以一定速度沿近似的垂直于聚能穴锥面的方向向其轴面汇集，形成一股高速度、高压力、高密度的聚能气流。如果有金属药型罩时，金属罩受强烈压缩而变形，迅速向轴线运动并汇合。在罩体内挤出一部分金属，形成一股高速前进的金属射流。聚能气流或金属射流以每秒数千米至万米的速度和很高的能量密度、压力向岩石推进，它大大超过了岩石的极限强度，从而使岩石破碎。图"#!$聚能爆破机理示意图（%）无药型罩（；&）有金属药型罩利用聚能效应原理设计成聚能药包，其破碎岩石的特点是：不需打眼，施工简单，进度快，成本低，安全性好，劳动强度低，冲击波有良好的方向性。施工时，只要将药包垂直放在大块岩石表面，聚能穴朝下。爆破时产生的冲击波就能垂直向下破碎岩石，不会向四周扩散而破坏孔壁。聚能药包结构如图"#!’所示。二、影响聚能爆破威力的因素在民用爆破中使用聚能爆破时，主要是利用其强大的聚能射流来破碎和切割岩石、混凝土和金属一类的坚硬物料，或者在其中穿凿炮眼。为了提高聚 第四篇桩基工程施工工艺·%+""·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$聚能药包结构示意图%—引信装置；$—隔板；"—炸药；!—药型罩；&—支架能爆破的效果，聚能药包必须具有足够的聚能威力。但是，聚能威力的大小要受到各种因素的影响。在制造和使用聚能药包时，必须对以下因素进行分析。%’炸药的性能炸药是聚能爆破的能源，炸药的性能是影响聚能威力的根本因素。当聚能药包爆破时，释放出来的能量迅速传给药型罩，迫使药型罩轴线上高速压合和碰撞，产生高速射流。炸药的爆速和装药密度对炸药的爆轰压力产生直接影响，而爆速的影响比装药密度大得多。为了提高药包的聚能威力，必须选用爆速较高、猛度较大的炸药。在炸药选定后，应尽量提高药包的装药密度。$’药型罩材料、形状及其几何尺寸药型罩的作用是将炸药的爆炸能量转换成罩的动能，用金属射流代替气体射流，以提高聚能药包的聚能威力。必须对制作药型罩的材料、形状及其几何尺寸，作出正确的选取和设计。根据试验结果表明，用紫铜作药型罩效果最好，其次是铸铁、钢和陶瓷。药型罩的形状有圆锥形、半球形、半椭圆形、抛物线型、双曲线形、喇叭形等多种。常用的为半球形和圆锥形。常用的锥角为&&()*+(左右。罩的壁厚根据材料、锥角、直径及其有无外壳等条件而变化，一般取%’+)$’&,,。"’炸高炸高是指从聚能药包底面到作用目的物之间的最短距离。炸高对爆炸威力影响很大，随着炸高的增加，可使射流拉长，提高爆破深度，也可使射流产生径向分散和摆动，使穿孔深度降低。与最大穿孔深度相对应的炸高，称为有利炸高。有利炸高与药型罩的锥角、材质、炸药性能及有无隔板都有关系。对于 ·(*!%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!锥形罩的聚能药包，最佳有利炸高是金属罩口径的!"!#$倍。%#隔板隔板是装在药型罩顶部和聚能药包顶面之间的一块板材。隔板可以改变聚能药包中传播的爆轰波波形，控制爆炸和爆轰波到达药型罩的时间，提高爆炸载荷，增加射流速度，达到提高聚能爆破的目的。隔板的材料可选用塑料、木料等惰性材料。一般多采用塑料隔板，其隔爆性能较好，比重轻，有足够的机械强度。$#药包的壳体壳体对穿孔效果的影响是通过壳体对爆轰波形的影响而产生的。采用没有壳体的光药柱时，能保证隔板前的中心爆轰波与隔板周围的侧向爆轰波同时达到罩的顶部，使罩顶受载均衡。当使用有壳药柱时，爆轰波在壳体壁面上发生反射，从而使壁面附近爆轰波能量加强，使侧向爆轰波较中心爆轰波提前达到药型罩壁面，造成罩壁受载不均衡，迫使罩顶后喷而形成反射流，导致穿孔深度减小。但却有利于提高炸药能量的利用率。&#药包形状药包形状有圆柱形、长条形和球形等，其中以圆柱形药包应用最广泛。聚能药包的破岩深度与装药直径和长度有关。装药直径和长度增加，破岩深度增加。破岩深度与装药长度的关系，在药柱长度及其直径的比值小于!时，它随着药柱长度的增加而增加；当比值大于!时，破岩深度不会增加。’#孔底情况（(）大直径嵌岩桩孔中有水存在。聚能药包在水中爆炸所产生的水中冲击波、高压气团的膨胀功和高速水流的作用，对岩石都会起到一定破坏作用。水具有更高能量传递效率，爆破的振动和噪声都较小。碎石飞散距离近，产生有毒气体和粉尘都很小。（)）孔底的沉渣在孤石、漂石表面形成一个“砂垫”，影响爆破效果，应反复清洗，尽可能减少其厚度。同时应探明孔底情况，使药包座落在孤石、漂石表面的最佳位置，以取得最佳破碎效果。 第四篇桩基工程施工工艺·&’/+·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""第二节聚能爆破的应用（一）三峡工程接待中心!"层大厦基础#$%桩基孔聚能爆破!%鄂西北工程勘察公司承接该大厦钻孔扩底灌注桩基础施工。#$孔设计桩径为&!’’((，扩底桩径为&)’’((，持力层为弱风化花岗岩。设备选用意大利土力公司生产的*—)&$型全液压旋挖钻机。该孔钻至孔深!+,+-!$,$(，遇到花岗岩风化球，螺旋钻头磨损严重，进尺困难，两天仅钻进’,)(。决定采用水下聚能爆破技术。图./0/深井爆破器示意图&—电源；!—开关；/—电雷管；.—导爆索；+—钢筋小笼；)—压盖；"—橡胶皮垫；$—黄油，#—湿粘土；&’—隔板；&&—胶质炸药；&!—花岗岩球状体&,聚能爆破设计设计要求不震坏已浇筑的相邻桩，桩孔不坍塌，孔内不飞出大粒碎块。孤石直径太大，采用分次爆破，利用空锥底爆破器能满足要求。（&）爆破器结构。自制空锥底“锅炉式”爆破器。筒体内径.’’((、外径)’’((、高&,’(、底锥角)’1，白铁皮厚/((，如图./0/所示。爆破器净重&$23。采用即发式电雷管 ·.0#2·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!连接导火索引爆，母线为铜心护导线。（!）设计装药量。按公式#!"#$%"（&#$%&）式中’———装药量，()；*+,-———最大破坏半径，取.$!+；/———炸药爆炸力系数，取.$%；,———筒体外皮材料系数，取.$0；1———井孔直径与爆破器直径差的系数，取0$2；3———岩石抵抗破坏能力系数，取0$#%。经计算得出#!"（4$%5.$!）（&.$%5.$050$250$#%）"62$2’(!$施工步骤（.）装药密封。将爆破器放入特制的钢筋笼中，装入胶质炸药。装药时轻拿轻放，导火索缠绕几圈后与炸药接触好。上口用隔板、粘土、黄油层密封。最后垫橡胶皮，装上压盖。（!）悬吊下入。爆破器上连接!.4++钢筋悬吊，用吊车下放。入孔前用*—2.4型钻机清孔捞渣，反复测量孔深，确保爆破器准确放在孔底孤石表面。导火索用生胶带绑扎在!.4++的钢筋上。（#）回填防护。爆破器下到孔底后，用袋装砂包回填盖压，并注泥浆至孔顶。孔口盖钢笼网，孔深实际减至!!+。（6）爆破捞渣。孔口导火索连接电雷管与电源开关。引爆完毕后，用*—2.4钻机旋挖捞渣。首次爆破进尺.$.+左右，捞出最大渣块!%0++。等二次爆破进尺.$6%+，第三次爆破进尺.$6+。经三次爆破结束。（%）钻进终孔。聚能爆破穿过风化球以后，用*—2.4钻机钻进27顺利终孔。（2）如爆破器引爆失败，应查明原因。如果是爆破器问题，应捞出回填砂包，再下入另一小爆破器引爆即可。#$爆破效果三次爆破累计时间!07，喷水超出地面最大高度达8+，孔内气泡脉动时间 第四篇桩基工程施工工艺·!"*,·"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""")!"#!$%&’。爆破器外壳未炸碎。($孔!$#**%段混凝土浇注充盈系数为!+",，说明聚能爆破对侧壁破坏影响程度极小，空锥聚能爆破效果很好。（二）广东省地质工程公司应用聚能爆破的情况!该公司在珠海金山大厦基础工程施工中，遇到坚硬的花岗岩大滚石、孤石，可钻性(#!"级，埋深*#*"%，单个厚度"+-#,%，部分桩井有滚石、孤石达*#-%，层厚达./%左右。桩井深度为//#/-%，成孔十分困难。他们采用冲击钻进、硬质合金回转钻进、冲击反循环钻进、冲抓全套管钻进、大直径潜孔锤泵吸反循环钻进等多种钻进工艺，都很难施工。后来，该公司采用聚能爆破药柱（又称砾石弹）进行爆破，较顺利地钻穿滚石与孤石。再用硬质合金回转钻进方法，基本上解决了钻进大滚石、孤石桩井的老大难问题。!+爆破技术参数00资料表明，聚能爆破产生的爆破气流的速度可达!"#!+/1!"%23；温度00可达0"""#/"""4；压力可达!"#*1!"567。.+聚能爆破施工情况地表试验表明，单个聚能药包可产生深度为*""%%、破碎直径达!.""%%的破碎坑。在井内试验，由于水柱压力影响，破碎效果会更好。在施工过程中，根据大滚石、孤石岩性及桩径大小选择不同数量和不同方法进行爆破。对于.%以上的大孤石，可采用分层爆破。每爆破一次后再用冲击钻冲击一次，这样反复多次。爆破完毕后，用泵吸反循环普通硬质合金刮刀钻头钻进，一般用!#.个台班即可钻入微风化花岗岩而终井。*+技术经济效果（!）采用聚能爆破与硬质合金回钻进相结合的钻进工艺，机械钻速可达"+.%28，是钢丝绳冲击钻进的!"倍。（.）能克服大滚石、孤石容易导致钻井偏斜、钻杆折断等现象，井内事故可大大减少。（*）工序简单，安全易行，可大大减轻劳动强度。 ·’-)/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）能降低生产成本，提高经济效益。（三）安徽省""!队应用聚能爆破情况安徽省地矿局""!队在砂矿普查勘探中，遇到漂、卵砾石地层时，无法通过，又不能提动外管，成为一大难关。他们设计一种“#$—%&型孔底砾石爆破器”（即聚能爆破弹），下入管靴中并座落在遇阻面上，在地表进行引爆，达到将漂、卵砾石炸碎的目的。’(爆破器设计要求（’）爆破器钢体必须采用高强度、高冲击韧性的钢材，使用寿命长，能连续使用多次。（&）爆破弹体应选用易购买易加工成型的材料。（)）引爆时，不允许提动外管。只能炸碎卵砾石，而不会炸坏管靴和外管。（!）爆破器应具有良好的密封性能。（*）为使用方便，应选用地质系统常用的来源充足而又安全的硝按类炸药。&(结构、性能与主要技术参数#$—%&型孔底砾石爆破器采用硝铰炸药或乳化炸药为爆破材料。该爆破器由钢体、卸压管和异径接头等部件组成，结构简单，使用方便，对大漂、卵砾石具有良好的爆破性能。主要技术参数如下：（’）爆破器钢体外径为%&++。（&）最大装药量：硝按类炸药,-.，乳化炸药//.。（)）爆破器总长为’()%+；总质量为))0.。1（!）引爆方式为/即发电雷管。)(爆破器使用效果（’）地面试验’*次，试验岩样为石灰岩和安山质凝灰岩。爆碎后块度均小于’--++。地下试验分别对安山质凝灰岩、花岗岩、石灰岩等,类岩石进行孔底爆破，爆破块度均较理想。（&）生产试验共进行三次。爆后取样，块度一般为**2"-++。有的孔段卵石粒径较大，一次爆破不能炸碎，就进行第二次爆破，效果良好。 第四篇桩基工程施工工艺·$#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!此外，中国水利水电基础工程公司在长江三峡水利枢纽工程一期围堰防渗墙施工中，采用聚能爆破与钻进相结合的方法施工，也取得十分理想的效果。实践证明，聚能爆破对一定的介质具有很强的穿孔或破坏作用，而且原理简单、施工方便，已广泛地应用于建筑、交通、水利水电、油气井勘探等领域，并取得良好效果。广大钻探工作者采用聚能爆破与常规钻探相结合的方法，当钻探到大漂石、大孤石或坚硬岩层表面，下入聚能爆破器进行爆破，再用常规钻进方法钻进。这种方法与其他硬岩钻进方法相比，能获得较好的穿孔效果，加快钻进速度，减轻劳动强度与降低生产成本，从而取得良好的技术经济效果。 ·#)!)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十四章桩基工程长短桩施工工艺在荷载作用下，地基中的附加应力随着深度增加而减小，为了更有效地利用复合地基中桩体的承载潜能，竖向增强体（桩体）复合地基中，可以取不同长度的桩体以适应附加应力由上而下减小的特征。由不同长度的桩体组成的柱体复合地基称为长短桩复合地基。采用长短桩复合地基应重视其形成条件，要确保在上部结构荷载作用下，长桩、短桩和桩间土同时直接承担由基础传递的荷载。当长桩未进入较好的土层，上述条件是容易满足的。当长桩进入较好的持力层，如砾石层、密实的砂层时，在基础下必须设置柔性垫层。通过垫层来协调长桩、短桩和桩间土的变形，以保证长桩、短桩和桩间土在建筑物工作阶段能同时直接承担荷载。如果由于地基土的蠕变，地下水下降引起地基土固结等，造成短桩和桩间土不再承受荷载，荷载全由长桩承担，则可能造成基础工程事故，影响建筑物安全使用。这一点在采用长短桩复合地基时应予以充分重视。长短桩复合地基的形式很多。长桩和短桩可以采用同一种桩型，也可以采用不同的桩型。在工程应用上，长桩常采用刚度较大的桩，如低强度桩、钢筋混凝土桩、钢管桩等，这样可以将应力传递给较深的土层。短桩常采用散体材料桩和柔性桩，如碎石桩、水泥土桩、石灰桩等。在长短桩空间布置上常采用图!!"#所示形式。图#$"#%）中，长短桩相间，两长桩之间也可布置&根或更多的短桩。图’）和图(）中，长短桩一般采用同一桩型。图’）的布置形式比图(）的布置形成更有利于减小沉降，而图(）的布置形式基础中的弯距可调至最小。在本章以后的几节中只介绍图%）形式的长短桩复合地基。长短桩复合地基是一种很有发展潜力的复合地基，特别适用于压缩土层较厚的地基。从复合地基应力场和位移场特性分析可知，由于复合地基加固区的存在，高应力区向地基深度移动，地基压缩土层变深。为了减小沉降，有必要对较深的土层进行处理。采用沿深度变强度和变模量的长短桩复合地基 第四篇桩基工程施工工艺·#/!#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#长短桩复合地基示意图可以有效减小沉降，降低加固成本。在长短桩复合地基中，加固区浅层地基中既有长桩、又有短桩，复合地基置换率高。不仅地基承载力高，而且加固区复合模量大，可以满足加固要求。在加固区深层地基中，附加应力相对较小，只有长桩，也可达到满足承载力要求，有效减小沉降的目的。可以说长短桩复合地基加固区的特性比较符合荷载作用下地基中应力场和位移场特性。第一节长短桩复合地基承载力和沉降计算长短桩复合地基承载力计算思路同一般复合地基承载力计算思路相同。首先分别计算长桩部分的承载力、短桩部分的承载力和桩间土的承载力，然后根据一定的原则叠加形成复合地基承载力。长短桩复合地基极限承载力$%&可采用下式表示。!"#’$##!##%#!!##($#)!#)%)!!)#($)!（)#"%#"%)）!&#式中：*———长桩单桩极限承载力（+*,）；$#&$$)&———短桩单桩极限承载力（+*,）；*-&———天然地基极限承载力（+*,）；.##———反映复合地基中长桩实际极限承载力与长桩极限承载力不同的修正系数；.#)———反映复合地基中短桩实际极限承载力与短桩极限承载力不同的修正系数；.)———反映复合地基中桩间土极限承载力与天然地基极限承载力不同的修正系数； ·!32"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!———复合地基破坏时，长桩承载力发挥的比例，可称为长桩强度发挥度；!!"———复合地基破坏时，短桩承载力发挥比例，可称为短柱强度发挥度；!"———复合地基破坏时，桩间土承载力发挥的比例，可称为桩间土承载力发挥度；#!———长桩部分置换率；#"———短桩部分置换率。长短桩复合地基的容许承载力$计算式为%%!"#!""&$式中：’———安全系数。若采用承载力特征值表示，又能有效地确定复合地基中长桩、短桩和桩间土的承载力特征值，则长短桩复合地基承载力特征值表达式为’%!’%"#"%&&!(!!&"(!（"!)&!)&"）#)%(!!(!"式中*———长短桩复合地基承载力特征值（+,-）；%+*.+———桩间土承载力特征值（+,-）；#!、#"———分别为长柱和短桩的置换率；/+!、/+"———分别为长柱和短桩单桩承载力特征值（+0）；"1$!、1$"———分别为长桩和短桩的横截面面积（#）；!!、!!———分别为短桩和桩间土的强度发挥系数。其中长桩和短桩的单桩承载力特征值可根据桩的类型采用相应的计算方法计算。式表示长短桩复合地基破坏时，长桩先达到极限承载力，此时，短桩和桩间土承载力尚未得到充分发挥。!!和!!的取值可通过试验资料的反分析和工程实践经验估计。长短桩复合地基沉降计算一般可采用图22)"所示的示意图分层计算。 第四篇桩基工程施工工艺·"+%$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!总沉降量!由三部分组成：短桩加固区内的土层压缩量!，短桩加固区以下的"长桩加固区部分土层压缩量!，长桩加固区以下土层压缩量!。即：#$图%%&#长短桩复合地基沉降计算示意图为简化计算，可以采用分层总和法计算土层压缩量，!和!可采用复合"#模量计算。对应压缩量!的复合模量计算式为"!"#$’%"!&"(%#!&#(（"&%"&%#）!#式中：)———长桩压缩模量；*")*#———短桩压缩模量；)!———桩间土压缩模量。对应压缩量!的复合模量计算式为#!"##’%"!&"(（"&%"）!#若长短桩复合地基设置垫层，还需考虑垫层的压缩量。若垫层压缩量较小，可忽略不计。以上是长短桩复合地基承载力和沉降计算思路，也是简化算法。长短桩复合地基应力场和位移场实际上很复杂，许多问题值得进一步研究，长短桩复合地基承载力和沉降计算理论有待进一步发展和提高。第二节长短桩工艺设计与施工长短桩复合地基设计包括长桩和短桩桩型的选用，长桩的桩长、桩径、桩 ·!&%%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!距，短桩的桩长。桩径和桩距的确定，有时还包括垫层的设计。长桩和短桩在复合地基中的效用是相互影响的。因此长短桩复合地基设计最好采用优化设计思路，以求得到较合理的设计。可采用下述设计步骤进行设计：!"长桩和短桩的桩型选用长桩可采用低强度混凝土桩或钢筋混凝土桩，或预应力管桩。视工程地质条件，尽量使由桩身材料强度提供的承载力与由桩侧摩阻力和端承力提供的承载力两者比较接近，这样有利于充分发挥桩体材料的承载潜能，取得较好的经济效益。短桩可根据浅部土层性质采用柔性桩或散体材料桩。#"长桩和短桩桩长的确定长桩和短桩桩长的确定主要根据土层分布确定。短桩尽量穿透浅层最软弱土层，长桩除根据软弱土层的厚度外，还要考虑控制沉降的要求。当软弱土层比较深厚时，根据沉降控制设计是主要的。$"长桩和短桩桩数的确定在具体确定长短桩数量时，可先假定一个采用短桩的数量，然后计算短桩复合地基的承载力。再根据对长短桩复合地基的要求计算长桩的置换率，确定长桩的具体布置，验算复合地基沉降是否满足要求。如沉降满足要求，则成为一可用的长短桩复合地基设计方案。改变短桩的数量，重复上述的设计计算可能得到另一可用的长短桩复合地基设计方案。比较上述两个设计方案的经济性，再根据比较分析结果改变短桩数量，重复上述设计计算，可能得到另一个可用的长短桩复合地基设计方案。比较分析上述三个方案，如需要还可得到第四个，第五个可用长短桩复合地基设计方案。根据对上述可用的设计方案比较，可选用一较为合理的长短桩复合地基方案。在具体确定长短桩数量时，也可先假定一采用长桩的数量，然后按照上面所述的思路进行优化设计。%"垫层设计 第四篇桩基工程施工工艺·%$#!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!根据地基土层性质以及长桩桩端土层性质确定。若长桩进入较坚硬的土层，浅部土层又较弱，需要设置较厚的垫层。!"施工长短桩复合地基施工包括短桩施工、长桩施工和垫层施工三部分。根据长短桩复合地基采用的长桩和短桩的类型，应用合理的施工工艺进行施工。各种类型长桩（如钢筋混凝土管桩、预制桩、钻孔灌注桩、沉管灌注桩等）和各种类型短桩（如碎石桩、水泥搅拌桩、石灰桩等）的施工工艺这里不作介绍，如需要读者可参考其他各章节相关介绍。 ·!"34·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十五章桩基工程树根桩施工技术第一节工艺要点树根桩是一种用压浆方法成桩、桩径为!""#$""%%的小直径钻孔灌注桩，又称为钻孔喷灌微型桩、小桩或微型桩。它是由意大利&’()*)+,*公司的-+..+在/"世纪$"年代发明的一项专利技术。树根桩可以是单根的，也可以是成排的；可以是垂直的，也可以是倾斜的。当布置成三维结构的网状体系时，称为网状结构树根桩。!0树根桩与其他地基处理方法相比，有以下特点：（!）施工引起的噪音和振动很小，适合于市区内作业并不会对既有建筑物的稳定带来危害。（/）所需施工场地较小，在平面尺寸!0"%1!02%和净空高度/02%的情况下，即可以施工。（$）采用压力注浆，使桩与土体结合紧密，桩上表面摩擦力较大，具有较高的承载力。（3）桩径很小，对基础和地基土几乎不会产生任何应力，不干扰建筑物的正常使用。（2）处于设计荷载下的桩沉降很小，可应用于建筑物对沉降限制较严的工程。（4）设备简单，管理方便，灵活机动性好。/0树根桩适用的地层与应用范围（!）树根桩可用于杂填土、素填土、碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土与膨胀土等各种不同地质条件以及岩溶地区，能应用于地下水位以上和以下的地 第四篇桩基工程施工工艺·"’)1·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!层。（!）树根桩的应用范围包括：新建筑物的地基加固、已有建筑物的地基托换、池形构筑物抗压抗浮基础、基坑支护、边坡的稳定加固以及地下工程中的挡土结构。第二节树根桩的设计计算"#单桩承载力的确定采用或借鉴同类工程的静荷载试验来确定单桩承载力是最可靠的方法。当无静荷载试验资料时，可按有关规范或采用静力触探资料来确定单桩承载力，如上海（$%&’(—)’—*)）《地基处理技术规范》和&+&—*)《建筑桩基本技术规范》计算法可供采用。!#树根桩复合地基树根桩复合地基是由树根桩和改良后的桩间土共同构成，属刚性复合桩地基。由于树根桩的刚度远比桩间土大，当桩土共同承担基底应力时，会产生应力向树根桩集中的现象，根据实际工程的静荷载资料，仅占承压板面积约"’,的树根桩承担荷载的-’,./’,，而占承压板面积约*’,的桩间土仅承担总荷载的)’,.-’,。树根桩复合地基的承载力应通过静荷载试验确定。当无静荷载试验资料时，可参照类似工程的实践经验，按有关公式估算。0#网状结构树根桩的设计计算可按有关公式进行计算，参照《地基处理与基坑支护工程》（修订本）的有关公式。第三节树根桩施工"#施工设备施工设备主要有成孔设备和压力注浆设备。 ·#’/0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!常用的成孔设备为工程地质钻机或探矿工程钻机。成孔方法可根据地层条件选择回转、冲击或泥浆护壁跟管钻进。对斜桩应选择可任意调整立轴角度的液压回转钻机，如!"—#型钻机。压力注浆设备通常采用$%—#&’型、$%—(&’型泥浆泵、砂浆泵、砂浆搅拌机与附属设备。()施工工艺树根桩施工程序如下：（#）定位和校正垂直度。新建工程桩位偏差应控制在&*+以内；支护工程应控制在(’以内。垂直度误差不超过#,。（(）成孔。垂直孔钻进时，除地表有较厚的杂填土层，一般不用套管护壁；可下入孔口保护管。保护管应高出孔口地面#’*+，防止孔口坍塌。当穿过杂填土层时，应设置护壁套管。钻进斜孔时，套管应随钻跟进。钻至设计标高以下#’-(’*+时停止钻进，进行清孔。.)吊放钢筋笼和下注浆管（#）钢筋笼应尽可能一次吊放，以缩短钻孔暴露时间。当钢筋笼需分节吊放时，主筋焊接搭接长度应不小于#’倍钢筋直径（单面筋），并须错开。应尽可能缩短孔口焊接时间。（(）注浆管可采用#-(根外径为(’-(&++的铁管。注浆管最下端一节可在管底以上#+范围内加工成花管状，以利注浆。（.）在吊入钢筋笼过程中，如发现缩径、塌孔造成钢筋笼下放困难时，应起吊钢筋笼，分析原因后进行扫孔。/)填灌碎石碎石粒径宜在#’-(&++内，用水冲洗后定量投放。填入量应不小于计算空间体积的’)0-’)1倍。当填料量过少时，应分析原因，采取相应措施。在投放碎石过程中，应利用注浆管继续冲水清孔。&)注浆2（#）浆液可根据设计要求配制成纯水泥浆或水泥砂浆。通常采用/(&或2&(&普通硅酸盐水泥。纯水泥浆的水灰比一般为’)/-’)&。水泥砂浆的水灰比控制在’)&-’)3左右。水泥砂浆常用的质量配比为水4水泥4砂5（’)& 第四篇桩基工程施工工艺·&"/1·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$）%&%"#’。砂粒径一般不大于"#())。（*）当桩长为*")时，注浆压力可控制在"#’!"#(+,-；当桩长为’")时，可控制在"#$!"#.+,-。采用二次注浆时，注浆压地在&#(+,-以上，并在第一次注浆的浆液达到初凝后及终凝前进行注浆。（’）注浆应注意事项；!从开始注浆起，对注浆管应不断进行上下串动。注浆结束后要立即起拔注浆管，每起培&)必须补浆一次，直至拔出为止。"注浆过程会扰动碎石，使桩顶下沉。在整个注浆过程中，应逐渐投入碎石，保持桩顶标高。#在孔口冒浆后，注浆方可停止，并且额定注浆量应不超过桩身体积计算量的’倍。当注浆达到额定浆量时，应停止注浆。$#拔注浆管和振捣桩头拔出注浆管以后，再向桩头上加入水泥、砂子和石子振捣密实。振捣设备用细长软管振动棒。树根桩施工程序见图/(0&。图/(0&树根桩施工程序&—成孔；*—下钢筋笼；’—下注浆管和填石子；/—注浆；(—振捣成桩 ·#!"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十六章桩基工程加筋土桩施工技术第一节概述一、加筋土地基的概念加筋上的应用历史悠久，用稻草改善土砖的性能、用毛发加固炉壁，以及用棍棒或树枝铺于泥泞的路面，这些都是早期成功应用的实例。在土中混人植物茎条或动物毛发可以改善土的抗拉和抗裂特性，减小温度变化的影响，从而提高承载力、延长使用寿命。目前，应用于土的加筋材料主要为玻璃纤维和塑料纤维，以及由它们作为原材料制成的土工织物和上工格栅。这些筋材的显著特点是高的抗拉强度和耐腐蚀性能，可以根据需要生产出各种不同形状和具有多种功用的产品。加筋土地基成功应用的实践可概括为以下三个主要方面：一是土堤的地基加筋，例如堤防工程、公路或铁路路堤下的加筋地基；二是浅基础地基的加筋，如油罐或筏板基础下的加筋地基，特别是条形基础下的加筋地基；三是公路面层下基层的加筋，用于提高承载能力、减小车辙深度和延长使用寿命。此外，加筋土地基（垫层）可与其他各种桩基础结合形成复合地基。加筋土地基的模型试验，包括原型试验和离心模型试验，也随着工程应用而发展，试验对揭示破坏机理，了解各个参数如筋材强度、铺设长度和间距等对地基承载力的影响起到积极作用，但到目前为止还缺少成熟的可写进规程中的加筋土地基的承载力计算公式。 第四篇桩基工程施工工艺·!&$!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!二、加筋材料加筋土地基的加筋材料从几何形状上可分为：一维的，例如纤维和条带；二维的，如土工织物和上工格栅；三维结构，如土工格室和由土工格栅架设成三维框格中间填以砾卵石构成的垫层。从原材料上可分为塑料（聚丙烯、聚乙烯等）和玻璃纤维的制品。!"纤维和网片短纤维和小块网片的尺寸一般在#$%!&&’’，被均匀拌和在土中，然后再分层击实构成加筋土。筋材质量与土的质量比一般控制在&"!(%&"#(。纤维加筋土的三轴试验表明，内摩擦角基本不变，而粘聚力)获得约$&*+,!的提高。不同原材料、不同的几何形状，例如，平直单丝、卷曲丝、多股绞线和小块网片，以及不同质量比对加筋土抗剪强度的贡献是有差别的，这方面还需更多的试验认证。还有一种连续长纤维加筋土技术，从-&个线辊上抽出的聚脂线与砂土均.匀拌和在一起，形成纤维土。一台拌和机的产量每小时达#.’，拌入&"!(%&"#(质量比的聚脂线可获得!&&%#&&*+,的粘聚力增量。抗拉纤维的拌入提高土的整体性，增强了对裂纹发生和开展的抗力。不同原材料纤维的物理和力学性质列于表-/0!表中还列出钢材的性质，以作比较。表-/0!常用纤维的物理和力学特性材料密度抗拉强度弹性模量断裂伸长率名称（12)’.）（!&$（!&/（(）*+,）*+,）石棉."#$%34&$%!-&%&"/玻璃#"$!&$%-&5&!"$%."$尼龙!"!5%4-!/%#&聚脂!"-5%34!!%!.聚乙烯&"3$%5&"!-%&"-!%!&聚丙烯&"3&$%!&.%#$人造丝!"$-%/5!&%#$ ·&’(2·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!材料密度抗拉强度弹性模量断裂伸长率名称（!"#$%）（&’(（&’,（-）)*+）)*+）钢材./0&/(12/32’’’/(1%/(2/土工织物和土工格栅土工织物和土工格栅是二维连续的加筋材料，它们被水平铺设在土中。当需要多层筋材分层铺设时，层间土必须碾压达到设计的压实度。二维筋材加筋土的作用机理可概括如下，当加筋土在基底压力下产生变形时，筋材与土之间的相对位移或位移趋势使两者界面产生摩擦力，界面摩擦力使筋材产生拉力，拉力的方向指向基础的外侧并偏向上方，因此，拉力的向上分力起张力膜作用，直接平衡向下的附加应力；拉力水平分力对加筋土的侧限作用也提高了地基的承载力。从以上分析可见筋土界面的摩擦力起重要作用，土工格栅具有均布的大空格和土嵌锁在一起表现出较高的筋土界面摩擦力，故其为较土工织物更好的加筋材料。土工织物和土工格栅加筋土地基的设计包括筋材长度和层数的确定，以及抗拉强度的选择。目前生产厂家可以提供的土工织物和土工格栅产品，其抗拉强度有2’)4"$、(’)4"$、0’)4"$和&&’)4"$等多种规格。由多种纤维织成的有纺织物强度可达(’’)4"$。在聚合物中加入其他纤维可使强度增大，同时降低成本，例如玻璃纤维具有高的抗拉强度和弹性模量，同时具有高的蠕变抗力。编织进金属纤维可使抗拉强度高达%’’’)4"$，将其直接铺于基层中，可提高路面承载力%1&’倍。%/土工格室土工格室一般用长&2/($、宽.(12’’$$和厚度&/2$$的高密度聚乙烯条制成，条间沿宽度方向用超声波焊接，焊缝间距%’’$$。土工格室产品运输时尺寸为&2/($522’$$5&’’$$，在加筋地基现场展开地面积达&’$5($，每块面积中含有数百个独立的格室，每格直径约2’’$$（参见图3,6&）在做室中充填砂砾料，振动压实后构成三维加筋地基。当土工格室应用于公路基层时，一般在格室中充填砂粒，用平板振动器压实，最后喷洒乳化沥青（约,’-的沥青和3’-水稀释的乳液），喷洒量为(7" 第四篇桩基工程施工工艺·#$54·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!，水渗入砂中，沥青小球粒在上层砂中形成磨耗层。试验表明，双轴卡车荷载行驶#$$$$遍仅留下轻微车辙，如没有土工格室，仅#$遍即留下深深的车辙。土工格室加筋土地基因为格室的侧限作用提高垫层的抗剪强度和承载力，另一方面土工格室垫层相当于基础的旁侧荷载，格室厚度越大，旁侧荷载越大，从而增加的承载力也越大。图%&’#土工格室产品和现场铺放（引自()*!*+，#,,-）%.土工格栅框格垫层为了建筑更厚的垫层，将土工格栅连接成平面呈方形或三角形的框格，参见图%&’"。结点处用钢或塑料棍连接，框格中用砾卵石充填。典型的框格垫层厚度为#!。土工格栅框格垫层常用于软弱地基上筑堤。另一成功的例子是在德国的/01230!建筑尾矿坝，坝高4"!，而地基极其软弱，在架设#!高土工格栅框格时，必须先在软土上满铺一层双向土工格栅和一层土工织物，以便施工人员行走。 ·*:9!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$三角形布置的土工格栅框格（引自%&’()，*+,!）三、加筋地基的设计理论土工合成材料加筋地基的设计理论来源于两个方面，一是关于土工合成材料的特性；二是地基极限承载力的极限平衡理论。土工合成材料是高分子聚合物产品，存在耐久性的问题，它们一般具有较大的蠕变，铺设时可能受到损伤。这些特性应反映在加筋材料设计抗拉强度的确定中。在加筋地基设计中必须首先确定地基的极限承载力，其理论基础仍然是极限平衡理论和由极限平衡理论推导出的太沙基极限承载力公式。据此进行纤维加筋土地基、土工织物或土工格栅加筋地基，以及加筋垫层的设计。*-加筋材料的容许抗拉强度*!".·!)#$%·#&’·#&%·#(%式中：/(———设计容许抗拉强度（0123）；456———铺设时机械破坏影响系数；478———材料蠕变影响系数； 第四篇桩基工程施工工艺·1455·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#———化学剂破坏影响系数；!$#———生物破坏影响系数；%&———由加筋材料拉伸试验测得的极限抗拉强度（’()*）。式中四个影响系数应按实际经验确定；无经验时，可参照表+,-.选取。表+,-.土工合成材料强度的影响系数!/#!"0!"#!$#1213.24.43+2412431251243126一般土工合成材料都具有良好的抗化学剂破坏和抗生物破坏的能力，很多研究资料揭示，土中合成材料的蠕变性减弱。因此，为了避免土工合成材料的强度折减过大，国家标准《土工成材料应用技术规范》（7854.94—9:）中规定：无经验时，四个影响系数的乘积宜采用.253524；当施工条件差、材料蠕变性大时，其乘积应采用大值。.2极限平衡理论极限平衡理论是研究土体处于理想塑性状态时的应力分布和滑裂面轨迹的理论，它是求解地基极限承载力的理论基础。极限平衡理论给出了土中某点剪切破坏时主应力和抗剪强度之间的关系。.!1;!6<=>（+5?@"）@.!<=（>+5?@"）..式中：!和!———土体中某点的大小主应力（’A=）；1.———土的内摩擦角（?）；""———土的粘聚力（’A=）。62地基极限承载力公式太沙基及其后的研究者将破坏时的地基分成三个区，如图1+6所示，即主动极限平衡区#、被动极限平衡区$和过渡区%，应用极限平衡理论和脱离体平衡条件，推导出条形基础的地基极限承载力公式。1"#;!$!@%$%@#&$#.式中：B———地基极限承载力（’A=）；&"———地基土的粘聚力（’A=）； ·7;<.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!———基础夯侧荷载，!"!（#$%&）；#———基础埋深（’）；(———基础底宽（’）；+!———地基土的重度，$)*’；),、)!、)!———地基承载力因数，可根据地基土的内摩擦角"从表-./+选取。表-./+地基承载力因数（引自01&2&345&6，7889）!!!"（:）),)!)!"（:）),)!)!!!;<47-74;;;4;;;=.==4=<774><>4;;=!!7<4+>74;8;4;;;=9=+48-7+4=;84-.+!!=<4.+74=;;4;7;=>=<4>;7-49=77478;!!+<48;74+7;4;=+=8=94>.7.4--7+4=+.!!-.47874-+;4;-=+;+;47-7>4-;7<4..>!!<.4-874<9;4;9;+7+=4.9=;4.+7>4<.-!!..4>7749=;47;.+=+<4-8=+47>==4;==!!9947.74>>;47<=+++>4.-=.4;8=.47..!!>94<+=4;.;4=;8+--=47.=84--+747-;+<-.47=++4+;+947<=!!7;>4+<=4-9;4+.9+.<;4<8+94<;--4-=.!!77>4>;=497;4-97+9<<4.+-=48=<+4=9;!!7=84=>=489;4<8.+>.74+<->48+.-4;9+!!7+84>7+4=.;49--+8.94>9<<48<994++=!!7-7;4+9+4<8;48=7-;9<4+7.-4=;8+4.8.!!7<7;48>+48-747=8-7>+4>.9+48;77+48><4+>7+84+7.!!797=4+--49974..--+7;<477884;=7947-7!!7>7+47;<4=.=4;;+--77>4+977<4+7=774-;.!!787+48+<4>;=4-;+-<7++4>>7+-4>>=.=49+8!!=;7-4>+.4-;=4>97-.7<=47.7<>4<7+=>49=>!!=77<4>=94;9+4-=7-979+4.-7>94=7-7-4+==!!==7.4>>94>=-4;..->7884=.===4+7<=.4---!!=+7>4;<>4..-4>=--8==848+=.<4<7.9-48;>!!=-784+=84.;<497.<;=..4>8+784;9>9+4>-+!!=<=;49=7;4...49.<将地基极限承载力除以一定的安全系数即得到地基的容许承载力。安全系数取值=4;?+4;。从式可见，已知基础尺寸(、基础埋深#、地基土的重度!和抗剪强度参数 第四篇桩基工程施工工艺·/=91·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!、!即可计算地基的极限承载力和容许承载力。在推导该式时，首先假设地基土是均匀的，对于加筋土地基，其性质和其下地基土不同，出现!、和"是!取加筋土垫层（或纤维土）的参数，还是取原地基土参数的困惑。答案是只有当加筋土的范围不小于图"#$%中完整滑动面范围时，才能取加筋土的有关参数。图"#$%地基承载力计算中的破坏面（引自&’()(*+,-(.，/001）从图"#$%可以求得基础两侧完整滑动面的总长度23"·7(8!!"4#［/567(（8"9:5!）·$6］6在过渡区的滑动面为对数螺旋线，求深度的极值可得滑动面的最大深度-3%4#!;.!$（""5!6）·7(8!"6!;（."9:5!）6根据式可求得不同值对应的2和-，它们是基础宽度<的倍数，列于!33表"#$"。表"#$"完整滑动面的长度和深度（引自王剑、王协群，6===）!（:）=9/=/96=69%=%92（3><）%,==%,9=",/"",01#,=#19%0,9?/6,9%-（3>#）=,1/=,10=,?0/,=//,/#/,%9/,90/,0=表中应取加筋土的内摩擦角。很多模型试验揭示地基极限承载力随筋!材长度和深度增加而变化的规律，虽然长度和深度增加至一定值后，极限承载 ·$*)(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!力增加缓慢，但只有达到表!"#!所列深度和长度时，极限承载力才停止增长。第二节加筋土桩基的设计加筋土地基的设计方法主要为极限平衡法，它能给出地基的承载力大小、筋材的强度和布置要求，更重要的是能得出安全系数的大小。有限元法也是一种强有力的设计方法，它能得到丰富的关于土和筋材的应力应变信息，但该法获取计算参数的试验和计算分析均较复杂洞时还缺少成熟的方法获得安全系数的大小，因此，有限元法的应用受到限制。本节只介绍基于极限平衡理论的各种设计方法。对于重要的工程，可以选择一种设计方法为主，并可和其他设计方法，包括有限元法的计算结果进行比较，以而得出正确的设计。加筋土地基的应用主要有三种，它们分别为土堤地基、条形浅基础地基和公路基层的加筋；加筋土的结构形式和材料也可分为三类：纤维土、土工织物或土工格栅分层加筋，以及三维加筋垫层。本节介绍不同加筋土结构在三种加筋土地基中的应用设计。一、土堤的加筋土地基位于软土地基上的土堤，包括堤坝和路堤，其加筋土地基有两种结构形式，一是平铺的土工织物或土工格栅；二是土工格栅框格垫层。前者又分三种情况：在地基表面平铺一层；挖除部分软土，分层平铺数层筋材，各层筋材间铺设砂砾料构成加筋土垫层；在堤身内部沿堤由底向上平铺数层加筋材料。最后一种情况主要是避免软土的开挖，利用软土表面硬壳层的承载能力或者是防渗的需要（不采用高渗透性的砂垫层）。两种结构形式的设计方法基本上是一致的。$%破坏形式图!"#!用地基表面一层加筋材料的结构形式说明可能产生的破坏形式。&）和’）常发生在软土地基较浅的情况，&）图为土堤的堤坡部分沿着筋材 第四篇桩基工程施工工艺·-5);·####################################################表面水平滑动；!）为基土的挤出破坏；"）和#）常发生在软土地基深厚的情况，其中"）为堤和地基的整体破坏；#）为地基承载力不足产生过大的沉降。下面针对防止每一种破坏形式的发生，提出相应的设计方法。图$%&$加筋土地基上土堤的破坏形式’(堤坡滑动-’-滑动土坡楔体上的受力示于图$%&)滑动力*+,!.。抗滑动力为’’/+!.0·1+2"34，考虑两者的平衡，并取抗滑安全系数为’(5，可得’"#$!!1+2!%&’式中：/+———主动上压力系数，/+,1+2（$)6&"）；’———堤土与加筋材料的界面摩擦角（6）。"34’(基土挤出堤坡下地基主体的受力情况示于图$%&%。其中挤出力为主动土压力*+7，抗挤出力有三个，一是被动上压力*87，另两个为筋材对软基土和硬基土对软基土的摩擦力94及97。"(’#(,（"$:)）)"#(&’*()""#(’-’’+(,"()"+(:’*()""+(’"$,&,!1+2!%&’ ·9;7;·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!%!"!#[$""("!"&）$%&"")]##(上述式中：’%(———软基土的主动土压力系数，’%(!’()（)*+,!）##(’-(———软基土的被动土压力系数，’-(!’()（)*+"!）#.(———软基土的粘聚力（/0%）；———软基土的内摩擦角（+）；!(4"———堤土的重度（/123）；4"(———软基土的重度（/123）；———筋材和软基土的界面摩擦角（+）。!56图)7,*堤坡滑动受力分析图)7,7堤坡下软土的受力分析其余符号参见图)7,7。软弱基土抗挤出的安全系数：,-""!."!"*+!,+"要求85!9:*。 第四篇桩基工程施工工艺·!0;!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对以上设计公式有两点需加以说明：（!）式中的摩擦系数"#$应通过试验确定，无试验资料时，根据《水利水!%&电工程土工合成材料应用技术规范》（’()*++,—-.）中的规定，土工织物可采+用"#$!，土工格栅采用01."#$!，!为土的内摩擦角。/（+）软弱基土的内摩擦角!2很小，可取为0，则3#2456247，式可得到简化，这时粘聚力8应取不排水抗剪强度8。29:1整体滑动（!）脱离体分析法图:;<=整体滑动脱离体的力分析将堤坡下的土体连同软土地基视为一整体，参见图:;<=中的脱离休>?@A，其上的受力有，+!$!"4#"(B%$)+筋材拉力*，如为C层，则为C*；!&’!"&4(!$B%B’<+()’)++!&’!*&4B+()’++,4()-上述式中：D———堤顶均布荷载（5A#）；89———软基土的不排水抗剪强度。 ·2@"5·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""其余符号参见图!"#$。由脱离休%&’(的受力平衡可得到抗滑动安全系数#*$%*&’%!")&(*&(%式中：+———加筋材料提供的拉力，取筋材的容许抗拉强度（,-./）。要求01!234。脱离体分析法给出的结果偏于安全，但当软弱基土很厚时，分析结果不可靠，当厚度超过斜坡宽度)时，建议用圆弧滑动分析法。（5）圆弧滑动分析法当堤基下软弱土层较深时，滑动面可能贯穿基土和堤身，设计采用修正的圆弧滑动条分法。这个方法的要点是先试算出没有加筋材料时最危险圆弧的位置，并假定加筋后滑弧的位置不变，筋材拉力的方向与滑弧相切，参见图!"#6。则抗整体圆弧滑动的安全系数!（*+)+*,+781"+9:;#+）*#!")!,+1<;"+式中：#———加筋材料提供的切向加筋力，取筋材的容许抗拉强度，当为-层时，切向加筋力为-+（,-./）；)<———第<分条条底滑弧弧长（/）；,<———第<分条的土重（,-./）；*<———第=分条滑弧所在土层的粘聚力（,(:）；———第<分条滑弧所在土层的内摩擦角（>）。#<其余符号参见图!"#6。抗整体圆弧滑动的安全系数要求不小于23?。最危险滑动圆弧的试算工作量很大，且加筋后最危险滑弧位置是变动的，应编制程序在微机上自动搜索最危险滑弧的位置，并计算安全系数。当加筋材料平铺于堤底并处于堤身内部时，如果有些层的筋村没有满铺，即处于滑弧以外（稳定土体侧）的筋材较短，这时应校核在容许抗拉强度的作用下抗拔出的稳定性。43承载力校核 第四篇桩基工程施工工艺·;6"5·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$圆弧滑动分析法沿堤基布置加筋材料后，地基和筋材的变形情况参见图!"#%地基的极限承载力’(’)*+"!$*!"&#$%#’（!$&’((）%)’*’(%!式中：,———加筋地基极限承载力（.,/）；-01———地基土的粘聚力（.,/）；5!1———地基土的重度（.234）；)———沉降及侧边隆起量，可取堤的容许沉降量，即堤高的（6789:;769）（4）；<———筋材拉力，取筋材的容许抗拉强度（.234）；=———两侧基土隆起的假想圆半径，一般取=&54，对软土层较薄（小于"4），取=为厚度的一半（4）；"———筋材拉力与水平面夹角，由主动破坏面确定，即"&!8>’#13(（>）；#1———地基土的内摩擦角（>）；?———平均堤宽，取堤顶和堤底宽度的平均值（4）；20、2@、2!———承载力因数，据外从表!"#5中查找。式为加筋地基极限承载力的改进太沙基公式，式中第一和第四项为地基土原有承载力；第二项为旁侧荷载的影响，其：中@&<（3(=）为薄壁圆筒容器公式@&<3=值的一半，它代表了基土隆起使筋材产生拉力所产生的镇压作用，此外，因是堤基没有考虑基底埋深A，只考虑了产生的容许沉降的影响；第 ·-9(’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""三项为筋材拉力产生的张力膜效应。抗地基承载力破坏的安全系数#$!"!!%要求"#!$%&。图’()*加筋地基承载力分析二、条形浅基础的加筋土地基原则上土堤加筋地基的设计方法可用于浅基础的加筋地基。如果是+层平铺的加筋材料，式中,改为+,。在给出针对条形浅基础加筋砂垫层设计公式之前，对大量试验成果和揭示的加筋机理作一简要加顾。-%试验成果./01234%（5-*6&）首先完成了(&组模型试验，发现筋材使传统的滑动面向更深处发展，且筋材的断裂点不在传统的滑动面上，而是位于基础边缘的下方，筋材的作用提高了地基承载力、改善了荷载和沉降关系，定义承载比.78，发现该值不随沉降增加而变化。)*&’(!)9式中：1———未加筋地基的承载力（:;<）；91=———产生同样沉降的加筋地基承载力（:;<）；（-）加筋机理加筋地基提高承载力的主要原因如下：!限制软土地基的侧向变形；"筋材分隔软土和其上的填土； 第四篇桩基工程施工工艺·%:9>·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!垫层的应力扩散角增加；"筋材拉力向上的分力（张力膜作用）。实际上，张力膜作用并不明显，!"#$等（%&’(）认为在小沉降变形时可以忽略不计，在大变形时起主要作用，他们在实验中发现应力扩散角增加很少，并指出筋材应有足够的抗拉模量以便传递剪应力，故土工格栅在粒状材料中是优选的筋材，但在软粘土地基上，向上穿过格栅空格的软粘土将降低格栅与其上粒状材料的摩擦力，这种情况土工织物应是较佳选择。)*+,-+./*0等（%&&1）提交了加筋地基直至破坏时的应变场，发现主剪应变区域从基础两边缘向下垂直发展，中间硬土块可视为基础的一部分，从而增加了埋深。关于加筋材料的最佳布置范围，还有+2345462上7等（%&&1）和0.，0787（%&&9）等人提交的试验成果。（1）筋材布置#筋材有效布置深度在（:7;<%7:）=，一般不超过%71>=，最大为1=；$在有效深度范围内，随层数?增加，@A/增加，当?B9时@A/不再增加；!当筋材长度!增加时@A/增加，!BC=时增加缓慢，!B9=时，不再增加；"筋材抗拉强度从9(6?DE增加到1%96?DE时，@A/由%7(增加到179；%对筋材在两端反包的砂垫层，!B%7>=后@A/不再随长度而增加，但@A/随反包垫层的厚度而增加；&对方形基础，!B17>=，@A/即达最大值，但@A/随筋材抗拉强度而增加。以上试验的@A/值在%7>选取。 第四篇桩基工程施工工艺·’,"3·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#$地基压力扩散角!*(+%&’(%&),-)$,-$,."/)./$’,/)$/’,),/.,/引自《建筑地基基础设计规范》0123#45注："*为基础底面至软弱下卧层顶面的距离；#!&’和!&)分别为砂垫层和下卧上层的压缩模量；$*6,-)$+时一般取!7,/，*8,-$+时,值不变；%当,-)$+6"6,-$+时!值可以内插。应说明的是用式确定的筋材长度可能达不到完整滑动面的长度9也就:不能达到最大地基承载力，但因筋材短从而减少了基坑开挖量。（)）地基承载力设计公式取图!"#’,两滑动面问的土体作脱离体，筋材的拉力是向上向外侧的，其向上分力产生张力膜作用，水平分力的反作用力对土体产生侧限作用。将水平分力除以滑动面最大深度;:，就得到水平限制应力增量&’.7<=#$%((;:，(为筋材拉力与水平面夹角，取(7!$/>)。用极限平衡条件式求&’.对应的)竖向应力增量&’，即为提高的极限承载力，除以安全系数可得到地基承载力’增量的设计值，æö’(ç)&?（@!$/>#)）CD（&!$/>#)）÷"&7çAB@（)!$/>#）÷)%>è*>)"+AB@!,-)ø式中：&E———加筋地基承载力增量的设计值（FGB）；H&———地基承载力安全系数，H&!)-$；=———取筋材的容许抗拉强度（F<(I）；———砂垫层的内摩擦角（/）。)式中第一项为张力膜作用，第二项为侧限作用。在地基承载力设计中还应考虑垫层的压力扩散作用，使作用在下卧软土层顶的压力减小，以及土层团埋深修正而提高的承载力，将这两项叠加于&E上即得到加筋土垫层增加的地基承载力设计值&EJ ·7$1<·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################’$%()*$!!"!"#（!#"$%#$%&）#&"!!’$%()*$式中：!+———加筋地基增加的地基承载力设计值（-.)）；,———承载力修正系数老见表01#1；"/5#+———原地基土重度（-234）；6———基底压力设计值（-.)）。加筋土（或砂）垫层地基承载力设计公式为，&#!’!!!"式中：+———软土地苦承载力标准值（-.)）。-表01#7$承载力修正系数土的类别"/+-8&$-.)7%$淤泥和淤泥质土+-"5&$-.)7%7人工填土9或:;大于等于$%<&的粘性土7%79"$%<&或=>?$%&的粉土含水比$@?$%<7%’红粘土含水比$@!$%<7%09及:;均小于$%<&的粘性土7%198$%<&及=>!$%&的粉土’%’粉砂、细砂（不包括很湿与他和时的稍密状态）5%$中砂、粗砂、砾砂和碎石上0%0注：%=>为土的饱和度。=>!$%&，稍湿；$%&8=>!$%<很湿；=>?$%<，饱和；&含水比$@!@3@;，即含水量与液限之比；’本表摘自《建筑地基基础设计规范》。三、公路土工格室加筋基层基层是路面结构中的承重部分，主要承受车辆荷载的竖向力，并把由面层传下来的应力扩散到垫层或土基，因此，基层应具有足够的强度和扩散应力的能力。面层和基层都可能开裂，其原因主要有如下几点，路基土的变形、冻胀融陷、疲劳、收缩和环境影响等。土工格室加筋基层（参见图01#77）可以提高承载力、减小车辙，并能减少裂纹的发生和开展。可以用地基极限承载力公式分析土工格室加筋基层的效果，也就是假设 第四篇桩基工程施工工艺·)7-*·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""车辆荷载是静力的，不计水平力的作用，并将车轮下的面层视为条形基础。!"#$%&’(（’)**+）在其专著中将破坏面限制于土工格室垫层之下，参见图,-图,-.))土工格室加筋基层的效果图,-.)/土工格室加筋砂垫层的地基破坏形式.)/考虑格室壁与其间填土的抗剪强度!，给出地基极限承载力公式)"#0/!1$%"$$1&%"&&1/#’%#"#式中：2———轮载的最大接触压力（425）；36———粘聚力（当格室内充以粒状土，例如砂时，60（7425）；<8———旁侧荷载，80!89（8425）；!8———格室中炒的重度比（4:;$）；98———格室深度（$）；=———轮载的宽度（$）；()*&（425）；%>———格室内平均水平应力，%>!?!（5425）；?———施加的垂直压力（425）； ·$)5)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"———主动土压力系数；!———格室壁与内装砂的摩擦角，对砂与高密度聚乙烯，!#$%&’()&，对砂与无纺织物，!#(%&’*%&。图+,-$*为有无土工格室砂垫层的地基极限承载力的比较。图+,-$*有无土工格室加筋砂执层的算例"）无土工格室；.）有土工格室解："）无土工格室$!"##$!##/%$!%%/("&$"!"因为0#)和1#)，!"#)/)/)2%3$%3)2*3(245$3)2,)#*245’!(.）有土工格室仅0#)，$!"#(#/#$!##/%$!%%/("&$"!"#(3()3)(*$4&/)/)2(3$,3$*2(3$2%$/)2%3$,3)2*362+,*3)2,)#$*2)/)/,*24/$*2,#6)2+’!(从公式和例题可以看出，（$）土工格室加筋地基的效果是显著的；（(）土工格室高度（即深度）越大，地基极限承载力提高也越大；（*）使用土工织物格室或室壁具有开孔的格室，其室壁与内装土的摩擦力 第四篇桩基工程施工工艺·-82-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!较大，可以得到较好的效果；（!）提高格室中土的密度可提高极限承载力；（"）采用同样的分析方法可求格室中粘性填土的极限承载力；（#）式可以用于建筑物条形基础下加筋格室的承载力分析。编者对公式说明如下：从式可见格室壁与内装砂土的界面剪切强度增加的极限承载力!$%&’"。从图可判断推导中错用了竖向应力的平衡，应该列出竖向力的平衡条件，’假设格室铺设充砂后为圆环形状，圆半径为(，则!$%#(&"’#()*，即!$%&’)*"+(，从而式改写为’#$-!"&!,&’"&&,(’"$$,#)’#"#%’在图!#.-/算例中，动用式计算得$%&0!123$4。在以上加筋地基承载力设计公式中，主要介绍了土工织物或土工格栅加筋砂垫层和土工格室的应用，还有纤维土和由土工格栅制成的三维框架加筋形式，它们的加筋地基承载力公式说明如下：（-）纤维土由纤维小块网片或连续丝加筋形成的纤维土，其力学性质与土相比表现在粘聚力的提高，将试验测得的纤维土的5、值代入式即得纤维土加筋地基$的极限承载力。纤维土的布置范围可取宽度为’1"67!6，深度不超过’6。对纤维土的下卧软土层还应进行承载力验算，即考虑基底压力在纤维土层中的压力扩散和软土层因埋深修正提高的地基承载力。（’）土工格栅三维框格结构因框格中一般填充的是砾卵石，如果能得到5、值，可类似于纤维土进行$设计；另一种方法是将其视为基础的一部分，仅对其下软土层进行地基承载力设计。四、加筋地基的沉降分析在地基承载力满足设计要求的前提下，对于需要进行变形验算的建筑物 ·!(’"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!还应作变形计算，即建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。需要作地基变形的一、二级建筑物以及地基变形的特征量参见《建筑地基基础设计规范》。地基变形由两部分组成，一是加筋土体的变形，二是其下软土层的变形。变形的计算方法可参考上述规范最终沉降量的计算公式。因为加筋土体的压缩模量较原地基大，故加筋地基的总沉降变形较原地基的计算沉降值要小得多。但对堤基一层加筋材料和堤底在堤身内部数层筋材的土堤而言，其沉降减小最不明显，这是因为堤身重力和地基压缩模量均未改变。这种加筋方式提高地基承载力或稳定性的原因可归结为堤底筋材的隔离作用，只要筋材有足够的拉伸应变值，则可适应大的下垂变形，而不断裂，使堤身整体，且较均匀的沉降，堤两侧地基土受挤压隆起，产生如下作用：（!）堤底埋深增加而提高承载力；（"）两侧地基土挤压排水，抗剪强度提高；（#）沉降底面为垂线形，中间大，两边小，对堤身顶部有挤压作用，减小堤顶形成纵向裂缝的可能性。另一方面，因为隔离作用，堤身材料不致混人软土地基，考虑到堤顶无裂缝和堤身沉到地基内的部分，则通过堤身的滑弧增长，而堤身的拉剪强度是较高的，从而提高了抗滑稳定的安全系数。第三节施工和质检土工合成材料加筋地基的施工应注意不损伤筋材，并充分发挥其加筋效果，对筋材间的填土或砂垫层要求达到设计的压实度，此外，对极软地基应减小对它的扰动和避免产生局部过大的沉降。施工和质检的要点可归结于下：!$铺设土工合成材料前，应检验试验单位的检测试验报告，并由用户对来货抽样检测，抽样率应多于交货卷数的%&，最少不应小于!卷。检测内容按合同规定，一般包括卷长和幅宽、外观有无破损以及物理和力学特性指标，不符合设计要求的产品不能用于铺放。"$准备场地。应去除地表树木及突起物，平整场地；当需要开挖基坑时， 第四篇桩基工程施工工艺·!",$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!应尽量减少垫层下卧层的淤泥或淤泥质土的扰动，可在基坑底部铺设!""##厚的砂垫层。$%筋材铺放时要求将强度最大的方向垂直于堤或条形基础的轴线，应避免沿这个主要受力方向的接缝，而各卷筋材间的搭接宽度应不小于!"&#；筋村应用人工拉紧，避免精皱。’%筋材铺设后应尽快填筑填料，避免长时间的暴露，一般情况筋材暴露时间不超过(’)，在这段间隔时间内还须检查筋材上有无孔洞、撕裂等缺陷，并对已有小面积缺陷进行修补。*%土工合成材料筋材上的第一层填土宜用前置式装载机和轻型推土机，卸土后立即摊铺，避免局部下陷；一切车辆、施工机械只容许沿土堤或条形基础轴线方向行驶。+%在软弱地基上填土时，应首先沿铺填范围的两侧推进，使其下筋材张紧，然后铺填中间部分，并始终保持填土的前缘呈凹形；对非软土地基可从中线位置推进，然后对称地向两侧填土。,%在填筑土工格室或土工格栅框格时，应先填筑约一半高度，然后逐步满填，并始终保持满填框格前缘有半填的框格。-%垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数宜通过试验确定，素填土和纤维土宜采用平碾或羊足碾，砂石等宜采用振动碾和振动压实机，垫层的分层铺填厚度可取("".$""##，素土和纤维土的施工含水量宜控制在最优含水量/012(3的范围内。4%垫层的压实系数，即施工控制干密度与最大干密度之比必须达到设计要求，一般为"%4$."%4,，可用环刀法或灌砂法等方法检测，当用环刀法取样(时，取样点应位于每层(5$的深度处，对大的加筋层每*".!""#不少于!个检测点，对基槽每!".("#不少于!个点。!"%对较高的土堤，填筑前应布置必要的观测仪器，如孔隙水压力仪、位移边桩及测斜仪，随时监测基土动态，一旦发现异常现象，及时调整填土速率或暂时停工并采取对策。 ·!(2#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四节工程实例一、工程实例曼谷的试验堤软土地基上加筋堤有很多成功实例，这里首先介绍一组试验堤，试验堤完成于!""#年，采用不同的加筋材料，安装较全面的观测仪器，且一直堆填至破坏发生。!$概况在泰国曼谷附近完成了三个足尺模型路堤试验，第一个为参考堤，没有任何加筋措施，标记为%&堤；第二个为四层低强度无纺织物加筋的路堤，其中,三层的单位面积质量为!’()*+，抗拉强度为)-.*+，第四层的单位面积质量,为,/()*+，抗拉强度为!"-.*+，标记为01&堤；第三个堤为01&堤，仅采用,一层高强度有纺和无纺复合的土工织物加筋，单位面积质量为2(()*+，抗拉强度,((-.*+。图#34!#试验路堤和勘察点平面布置三个堤的平面布置参见图#34!#堤身断面参见图#34!5。在堤的一侧挖有一宽2$5+，深!$5+的沟渠，目的是加快土堤的破坏，以便减小堆土量，同时使滑动偏向于沟渠一侧。 第四篇桩基工程施工工艺·$,+%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%试验堤的横断面&’地基剖面和勘探点布置图!"#$!中标明两个取样井孔（()和()）的位置，井深$&*，内径$&+%**，土样从井中取出，同时距井口,’%*处土的不排水抗剪强度用十字板剪切仪获得；"个地下十字板剪切仪一直埋设到深$,’%*处。土层剖面参见图!"#$"表层土&*厚，由超固结淡红褐色粘土组成；&-.*深处为含水量",/-.,/的灰色软粘土；.-$$*为粘土层夹粉细砂，粘土的液限为+,/-$,&/，塑性指数大约为",/。地下水位从雨季的,’%*深到旱季的$’%*深。土的物理性质和十字板抗剪强度也标于图中!"#$"中。0’监测仪器的埋设试验堤埋设的测量仪器参见图!"#$+有测压计、表面和分层沉降板、测斜仪，分别用于测量土压力、孔隙水压力、垂直和横向位移。加筋用土工织物的变形分别用线圈伸长计、123452伸长计和$,,**长的特制应变计测量。!’堤的建筑和测量结果筑堤用的材料为粉砂，这种土在当地通常用于建筑公路，其最优含水量为0&$,/，最大干重度为$.678*。用大剪切盒（剪切面积,’%!*）和普通剪切盒&（剪切面积,’,,0&*）测得的抗剪强度列于表!"#+。筑堤前地表面下挖,’&,*深，清基整平，然后开挖沟渠。沟渠完工后立即以,’0,*的分层填筑无加筋参考堤。在堤低于&’%*时，测得的沉降和横 ·$*%"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$"土层剖面和特性指标图!"#$%试验堤安装的测量仪器向位移均很小，当堤高于&’()时，变形和变形速率均明显增大，直到堤的净高度为!’*)时（堤基荷载+*,-.）堤破坏。加载过程参见图!"#$+。从气压孔隙水压力仪测得的孔隙水压力变化，参见图!"#$/破坏后堤身断面由测斜仪和小竹签测量，绘于图!"#0*。表!"#%筑堤材料的抗剪强度含水量粘聚力内摩擦角剪切盒（1）（,-.）（2）/’($(&*大$&$*&*/’(00!*小$&$%&+ 第四篇桩基工程施工工艺·$.++·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%试验堤填筑和破坏过程&）无加筋参考境；’）多层织物加筋堤；(）一层高强度织物加筋堤多层织物加筋堤和高强度织物加筋堤同时建筑，填土速率、建筑过程和质量控制都和无加筋参考堤相同。两堤在堤高小于)*+,-时，测得的织物应变均小于$*./，而当堤高超过)*+,-时，位移和织物应变均显著增加，测得的最大应变对多层织物加筋堤是)/，高强度织物加筋堤是0*)/。在多层织物加筋堤堤达高!*0-时，堤破坏，其中三层较低强度的织物拉断，测得较高强度的一层织物应变达%*,/。一层高强度织物加筋堤的破坏高度为"*.-，破坏前测得的最大位移为"+.--，织物最大应变为$0/，随后织物折断。两堤 ·$’)%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的填筑和破坏过程也绘于图!"#$%一层高强度织物加筋堤的孔隙水压力变化见图!"#&$而多层织物加筋堤的破坏后断面也绘于图!"#&’。图!"#$(无加筋参考堤用气压孔隙水压力仪测得的超静水压力图!"#&’无加筋参考堤和多层织物加筋堤坡的破坏断面图!"#&$一层高强度织物加筋堤用气压孔隙水压力仪测得的的超静水压力 第四篇桩基工程施工工艺·&)%0·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!堤的破坏高度为净局度，即堤顶标高减去原地面高程。实际上填土高度应考虑陷入堤基的部分，对多层织物加筋堤该高度为!"#$，对一层高强度织物是#"%$，和无加筋参考堤相比，填土高度增加到&"&和&"#倍。’"加筋材料的临界应变和堤的稳定安全系数加筋材料临界应变是滑动破坏发生前的应变，对多层织物加筋堤和一层高强度织物加筋堤分别为(")*和+"(*。这和以前报导的多个试验堤的应变是接近的，因此，可以断定对抗拉模量在(’),-.$到’))),-.$的加筋土工织物而言，其临界应变的变化范围很小，从+"(*到(")*。用修改的毕肖甫圆弧滑动面计算公式，考虑筋材加筋力与滑弧相切，可以用计算机程序分析试验堤的安全系数。（&）无加筋参考堤(堤高!")$，堤身土重度&/"’,-.$，含水量0"’*，代入粘聚力++,12和内摩擦角!)3，算得安全系数为&")+；代入粘聚力&’,12和内摩擦角()3，算得安全系数为)"0/。（+）多层织物加筋堤在高度!")$时，安全系数为)"0/。（(）一层高强度织物加筋堤在高度#")$时，安全系数为&")。二、工程实例二秦山核电厂海堤秦山核电厂为抵御浪潮侵袭，需建一条长为&%/%$的海堤，堤高约/$。&"地基概况海堤坐落于全新世（4）海相沉积软土上，软土又分两层，上部为全新世海相沉积（4），下部为较密实的4土层。4软土厚度沿海堤分布不均，大致在!(!&’5()$，按其物理力学性质的差异，又分为淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土，两层交叉重叠，呈正常压密状态。经室内试验判定，4土层为高灵敏度、高压缩!性、低强度饱和软粘土。滩地表层受涨落潮及季风影响，冬淤夏冲，淤泥最厚可达&"%$。4土层物理力学性质见表!#6/。! ·37$7·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#$%!层软土物理力学性质固结系数三轴不排水剪土层按塑层厚含水天然重干重度天然孔液限塑限灵敏性图&量(度!!隙比00度压缩系数565:粘取力内摩.11--"3#437#-37#-8擦角名称分类（’）（)）（*+,’（）*+,’）/（)）（)）23（8’4,9）（8’4,9）（*;<）（=）粉土夹粉质7?"5>4A?B3A?33!?B7?$C-4?43A?"-7?4$————粘土@3?77@粘土D&!7?A3$?334?-3?3!!4?A43?7—7?"B————-?7淤泥质粘土3C@-A?C3B?"34?43?33--?$3A?-B@7?7"!4?4C4?C747及淤泥质粉5>7-7@!!?!@3$?7@34?A@3?4C@!7?3@47?!3"?-@7?7A7@!?!7@-?C"@!7质粘土!注：!淤泥质粉质粘土中含纹理状薄层砂，层厚-@C’’。根据原位十字板剪切试验，地基表层4’范围内的EFG47@4"*;<，!’以下EF值逐渐增大，参见图!"#44。图!#"#44地基的十字板剪切强度4?设计和施工设计中在堤基布置了碎石垫层和土工织物，保证地基竖向排水固结和消 第四篇桩基工程施工工艺·&.2&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!除块石对软土地基的挤压破坏，同时提高了施工期的稳定和减少块石的沉没。海堤设计断面参见图!"#$%。图!"#$%海堤标准断面图&—反滤层；$—土工织物；%—碎石垫层有纺土工织物的抗拉强度为$$’()*，延伸率为$%+。织物横向宽度!,$*，纵向-.*，横向采用搭接（搭接宽度!./-.0*），用竹钉或块石固定，纵向两端分别向上折起&*，嵌于堆石中，以利块石挤压力作锚固力。用圆弧滑动条分法测得加筋堤安全系数为&,!"，比无加筋堤高1,!+。施工控制指标为，加荷瞬间日沉降不大于$.**，停歇期不大于&.**，侧移不大于%**。%,监测仪器和效果分析为保证海堤施工期的安全，在三个标准断面上埋设了渗压计、地表沉降板，以及十字板剪切仪和静力触探仪预留孔。由于土工织物的铺设产生以下作用：（&）提高了抗滑动稳定性；（$）隔离了块石与软土地基，减小了块石对软土的直接挤压力；（%）因织物隔离和反滤，使块石成为水平排水体；（!）减轻浪潮对地基土的冲刷；（-）施工条件得以改善。观察比较发现铺一层或二层土工织物对地基的沉降速率无影响。三、工程实例三黄石市合兴闸加筋垫层黄石市合兴闸始建于&21"年，&3-"年将箱形石料结构泄水孔改建为预制钢筋混凝土圆形管涵，并将木叠梁闸改为平板钢闸门。闸的地基条件为：闸底下&./&2*深以内为淤泥质粘土，其下为粉土。由于地基未处理好，加之闸的结构严重老化，发生裂缝变形，成为黄石市长江干堤上的一个重大隐患，特别 ·!$#’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!是!""#年汛期成为防守重点中的重点。根据《黄石市城市防洪规划》和初步设计，决定将该闸推倒重建。重建工程定为二级水工建筑物。闸室前后均接方形箱涵，穿堤而过，全长!$%&，采用!’&长一节。箱涵的内空尺寸为’&(’&，外廓尺寸为)*’&()*’&。闸室、箱涵和地基情况参见图+,-’+。图+,-’+合兴闸纵剖面和地基条件图+,-’.合兴闸加筋地基布置!*地基处理方案合兴闸基底宽/0.&，基底压力设计值10’#$234，埋深50)*)%&，淤泥)质土!0!#*+267&，地基承载力标准值820!$$234，粘聚力980+$234，内摩擦角"80!,:。初步设计确定在闸室和前后两节箱涵下采用外径.$$&&，长!+&的桩基，共")根桩。技施设计阶段改为土工格栅加筋土垫层。 第四篇桩基工程施工工艺·(*.,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"加筋土地基设计设计用三层土工格栅构成加筋土地基，其布置参见图#$%!&；’()*"$+，’!)("$+，筋材间距*"&+；砂垫层中砂的内摩擦角!),#-。从式可得，!!")#%!$)!.*%(**)(.*$%&将"/0)(.*123，#4)("(，$)!&-代入式（#$%!,）得!5("$5839!&-!!)(.*%("(5(."#5（,",67("$*%*"&）%!.*5&7!5("$5839!&-)(.*%:*"#6%$#",$)!&"(6$%&从计算中可见因埋深修正增加的承载力达:*"#6123，因压力扩散增加的承载力达$#",$123，而要求筋材提供的承载力增量"/仅!&"(6123。将!/)($-代入式得;<)&"!+，将=!,，!),#-，>?)!"&等已知值代入式得，,5’!?@9$!-)*+$!-!!&"(6)(7839$!-)!"&(7!839!&-&"!)’（*",!$7*",.,）解得土工格栅的容许抗拉强度A),&"&1=B+，而"/中，因拉力向上分力和侧限作用提高的地基承载力分别为(("&612C和(,"$*123。将>?D)!"&，839!?E)*".839!，!),#-代入式得，,&"&5!"&,)&7!5("$5839!&-(."#5（,",67("$）5*".5839,#-)."!:-取三层筋材下料长度为.",*。,"工程效果合兴闸加筋砂垫层于(:::年(月竣工，施工期仅一个月。合兴闸竣工后，闸室稳定，在(:::年防洪中发挥了作用。 ·%&).·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十七章桩基工程滑坡锚桩施工工艺第一节施工要点杨家槽滑坡位于清江隔河岩水库北岸库边，距大坝!"#$。滑坡前缘高程!%"&$，后缘高程’(&$，滑坡长)&&$，宽"&&*%%&$，上宽下窄，面积&+!,#$，体"积))&万$。滑体下厚上薄，前缘最厚达(&$，为国内大型滑坡之一。该地区地质条件复杂，地层结构松散，存在大量洞穴及架空层。鸭子口新镇建于其上，人口密集。为确保人民生命财产安全，由清江水电开发公司投资，长江委勘测、设计、施工总承包，对杨家槽滑坡体实施地下、地表与前缘锚桩等综合治理。滑坡治理工程锚桩施工任务，%--)年%%月由另外两个施工队伍承担。%---年’月完成锚桩%.&根，因滑坡前缘地层条件复杂，以至无力继续承担任务，中途相继退场，造成施工停待。在这种情况下，长江委三峡勘测研究院受长江委杨家槽项目经理部委托，承担/区前缘剩余的%’&根锚桩、总延米(’&&$的施工任务。后来因地质条件复杂，施工难度很大（为国内所罕见），设计部门两次进行修改设计，实际锚桩根数与总延米有所减少。该院施工队伍于%---年(月!’日进场，)月%日开始施工，)月"%日完成现场生产性试验。-月%日进行全面施工，至!&&&年"月!,日，完成任务，工期历时近)个月（包括试验工期%个月，因地质原因等待设计修改方案停工两个月），实际施工时间近.个月。共完成锚桩%%%根（包括0区.根），锚孔总进尺’&!)+’,$，钻孔深度一般为""*,&$，平均孔深为.’+"$，插筋.’,%+"$。配合长江科学院对.个锚桩孔下入钢筋监测计进行变形监测。 第四篇桩基工程施工工艺·$&,*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一、试验区地质条件杨家槽滑坡为大型的基岩切层滑坡。地质条件十分复杂，结构松散，含块石较多，存在大量。洞穴与架空层，给锚桩孔钻进带来极大困难，滑坡体剖面见图!"#$，滑坡体自上而下分成五层：图!"#$杨家槽滑坡体剖面示意图第一层：粘土夹碎石层，厚度数米，分布不连续，多为黄色粘土。第二层：灰岩块石碎石层，厚度%&’!&(，分布连续，结构松散，构成滑体主要第三层：中滑带，为黄色碎石碎屑粘土，厚度&)*’+)&(，上滑体西部和下滑体的中下段分布。第四层：碎石碎屑土层，厚%’$*(，分布连续，结构较密实。该层顶、底部 ·!&02·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!分布有中滑带和底滑带。第五层：底滑带，为灰黑色粘土夹碎屑，偶含块石，厚度!"#$，结构密实。在整个滑体连续分布。此外，在滑带与基岩之间，由滑坡形成时沿断层沟滑动冲击所致，形成一个牵动破碎带，为绿色页岩破碎而成，厚%"!&$，结构较松散。滑坡地下水的补给主要为大气降水。滑体内有两个含水层和一个相对隔水层。灰岩块石碎石层（第二层），存在地下溶蚀洞穴，地下水活动幅度较大，地下水比较丰富，但赋存能力低，排水条件较好。二、滑坡治理工程方案!’滑坡稳定性分析杨家槽滑坡形成年代久远（距今%’(万年），经受各种超常规的降雨或地震条件的考验，均未出现大的变动。说明在水库蓄水和滑体上出现大量人类活动以前，滑坡稳定性是好的。水库蓄水以后，滑体前缘%&&$高程以下淹没于库水中，受水位消涨和浪击淘蚀影响，前缘局部的稳定性和滑坡的整体稳定性有所下降。滑坡体上已建新型的城镇，居民的生活也有导致滑坡自然条件恶化的趋势。因此，从长期的安全运行考虑，必须对滑坡工程采取处理措施，并继续做好安全监测。%’滑坡治理工程方案根据杨家槽滑坡的稳定性分析，制定了地表、地下排水和前缘多层预应力混凝土拉锚圈梁、干砌块石护岸和加强安全监测等综合处理方案。其中滑坡前缘抗滑锚桩孔桩是重要措施之一。锚桩孔平面布置见图()*%。三、机械设备、器具和材料!’设备和器具所用设备和器具有：+,—-&型锚杆钻机#台，./—(型液压立轴回转式钻机!台，潜孔锤冲击器!)#$$与!!)&$$!&套，潜孔锤钻杆!)#$$与!01$$ 第四篇桩基工程施工工艺·%’&"·$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$图!"#$锚桩孔平面布置图!—按原设计施工锚桩；"—优化设计后施工锚桩；#—其他施工队已施工锚桩))共%&’(，空压机（$%(*(+,、%$(*(+,）$台，-.一$/’型砂浆泵与01—%型泥浆搅拌机各%台，以及电焊机、潜水泵、水泵、柴油机、电动机、拔管机、切割机等。配套器具有配电柜、电缆、套管及其他工具。$2锚桩所用材料钱桩及所用材料有：钢筋、水泥、砂，由长江委杨家槽滑坡治理项目经理部统一采购、验收，并进行质量抽样送检，确保满足规定要求。第二节工程施工（一）前缘锚桩主要技术参数与要求%2技术参数（%）桩径：大于%%’((。 ·-#11·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）桩长："#$、%#$、"&$。（’）桩距："$("$网格布置。（"）方位角与倾角：方位角’"’)，倾角"%)。（%）钢筋：!(!’!$$普通螺纹钢，单根长度"*%+,*#$。!*施工要求（-）锚桩孔偏斜率小于孔深的’.，并应确保锚筋入孔深度。钻孔深度误差应小于!#/$。（!）在钻进过程中，应及时跟进套管，套管直径为-"0$$。因地层复杂，施工难度大，后直径改为-!&$$。（’）高程!##$以下的孔段，在钻进过程中如塌孔严重，可采取预注浆措施处理。高程!##$以上的孔段不允许预注浆。预注浆材料及工艺由施工队确定。（二）锚桩施工分为三个阶段-*锚桩施工试验阶段设计要求1月份进行锚桩施工试验。在2区完成&个锚桩孔，倾角"%)，试验桩进尺’,%*#-$。开孔直径为-%#$$。终孔直径原要求不小于-’#$$，实际终孔直径均为--#$$。先导孔采用地质钻机回转钻进、跟进套管成孔工艺，其余&个孔均采用风动潜孔锤冲击挤压成孔工艺。由于吸取了前两支施工队伍钻进锚桩孔的经验教训，并在试验中不断摸索与改进操作方法，因而试验孔钻进取得较好效果。!*设计修改前施工阶段-,,,年,月-日+--月中旬，开动’台钻机。这个阶段施工时间共!*%个月。共完成锚桩孔与勘探孔0,个。根据试验阶段所了解的地质情况，先集中力量对!-#$高程以上的锚桩孔进行施工，再转向难度较大的!##+!-#$高程间的锚桩孔施工。因地质条件复杂，地层结构松散，含块石较多，加以施工期间清江库水位较高，施工难度很大，进度较慢，有的锚桩很难达到设计桩长。经向设计与监理部门反映，等待修改设计方案，造成停工等待。’*优化设计阶段 第四篇桩基工程施工工艺·+%12·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!设计部门针对该院施工单位反映的实际情况，结合掌握的地质资料，再次对滑坡稳定性进行分析。经过充分研究，两次优化设计方案。第一次改变钻孔倾角，由!"#改为$"#，桩长由"%&减至!$&。在施工实践中，因这种方案倾角较陡不利排渣，试验两根桩失败后未再继续使用。第二次设计修改，将桩长减少至’%(’"&，钻孔倾角仍为!"#，减免了部分锚桩孔。施工时按穿过具有缩孔特点的软弱碎屑土层，并深入其下部强度较高的块石层"&进行控制。因地质条件复杂，锚桩实际长度控制需根据中滑带空间分布情况确定，在地质人员指导下进行，要求作好施工记录。施工时间为)%%%年)月中旬到’月)*日，开动+台钻机，完成错桩孔’’个。（三）施工工艺本项目施工钻孔分为两类，一是先导孔和观测孔，二是锚桩孔。+,先导孔、观测孔施工这类钻孔要求全孔取心，采用地质钻机回转钻进、跟进套管成孔。其主要施工工艺如下：（+）开孔采用孔口少量注水干钻或低泵量冲洗液循环（)%(’%-.&/0）钻进，以达到烧结固孔或孔内粘土自然造浆护壁堵漏的目的。一般可裸孔钻进1(+%&，钻进效果较好。（)）孔深达到一定深度后，地层中含块石较多，结构较疏松，采用全孔跟进套管，并在套管底部连接金刚石钻头、进行回转钻进、逐级变径的方法，少打勤提保证成孔。每级套管跟进深度视孔内地层条件而定，如孔内能正常钻进返水或孤石含量较少，可多跟进，反之则少跟进。一般每种径级套管可跟到+%()%&，最大跟进深度可达)!&。遇到架空层，则选用优质钻杆不回转，往下探底的办法，探到底以后（前探不超过!&），即提钻下入套管隔住架空层。（’）进入底滑带或接近设计孔深时，采用小一级长钻具（钻具长度以不出套管脚为限）冲洗，超前钻进，再用大一级钻具干烧扩孔钻进，直至终孔，钻进效果较好。),锚桩孔施工锚桩孔施工采用风动潜孔锤冲击回转钻进成孔工艺。施工人员缺乏潜孔 ·!%(%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!锤钻进经验，他们在实践中不断摸索，提高了技术操作水平。（!）采用"#—$%型锚杆钻机、!&%’’冲击器、!!!%’’球齿状硬质合金钻)头与!&(’’钻杆，实施潜孔锤钻进。技术参数：风量!%’*’+,、风压为%-$.%-/"01、转数&%2*’+,。由于设备限制，风压偏低，影响钻进效率。（3）在松散、架空或溶洞发育地层钻进，严重漏风不返渣，进尺缓慢。应反复上下提动钻具，进行周期性碎岩和吹孔工作，把大颗粒岩屑冲成粉末吹入裂缝中。必要时，可加入泡沫剂以封堵裂隙，或下入套管保护孔壁，防止漏风。（)）潜孔锤钻进，遇到地下水时，孔内岩粉、粘土与地下水混合成为浓泥浆，不易排出孔外，常常引起风眼堵塞和糊钻，并粘附在孔壁上，造成孔径越来越小。这不仅影响钻进效率，而且无法提钻，导致一套冲击器和4根钻杆（长度5’）埋入孔内，有的钻孔还造成钻杆折断，花去很多处理时间。最后采取跟管钻进工艺进行处理，才得以成功。孔内地下水位较高时，形成一定水柱压力，抵消了施钻时部分风压，导致排水不排渣的现象出现，影响钻进效率。（4）钻进中，如发现钻杆抖动厉害或周期性滞转现象，说明遇到洞穴或较大裂隙，应立即提动钻具，再慢慢下放，以较低估压通过该区，防止造成钻杆折断事故。（$）钻进时经常注意潜孔锤冲击声，如发现冲击频率变低或不稳定，潜孔锤出现异常，应立即提钻，进行检查处理。（5）施工中浆液漏失严重时，应采取预防措施，进行控制。如67—)—!%)号孔孔深45’，终孔直径!!%’’，插筋43’，注浆4-%’，仍未注满。在有关技术人员指导下，他们采用孔口自流注浆辅以孔口投砂和间隙注浆的方法进行处理，取得一定效果。)-锚筋入孔（!）锚孔终孔并经验收合格后，即可进行锚筋入孔，距孔底%-$’。注浆管采用!3$.!)3’’硬塑料管。（3）锚桩的锚筋为3!)3普通螺纹钢，锚筋对中支架间距为3-$’。（)）锚筋制作，采取两根一组点焊成串，束间联结端单根错位%-)’，接头组合帮接，绑条选用同型号规格钢筋，取%-(’，焊缝按规范要求焊接；后根据设计通知，改用单根错位%-3’，帮筋取%-5’，双面焊缝焊接。 第四篇桩基工程施工工艺·&)0&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）对中架用!"##圆钢。锚筋焊接头冷却后，方可使锚筋入孔。接头对焊工艺完成后，应向经理部提交抗拉强度试验成果及质量保证措施。（$）锚筋入孔后，应尽快安排注浆。!%注浆（&）注浆材料采用水泥砂浆。配比为水’水泥’砂()%!’&’（&质量比）。注+浆用水泥标号不得低于!*$。选用中细砂，使用前应过筛，最大粒径不大于*%$##。（*）注浆方式设计采用纯压式注浆，浆液从孔底上返至孔口，拔管后再从孔口插管补浆的方法。但因本区地质原因，部分桩孔存在漏浆现象，乃采用孔口自流注浆，间歇待凝，并辅以孔口投砂的方式（只限于漏浆量过大的桩孔）。其余各孔均较正常。（,）锚桩注浆控制漏失范围，采取以下措施："掺加适量速凝剂，其品种、掺量通过试验而确定；#注浆过程中边注浆边上提套管；$限制单桩注浆量，合适的注浆量在现场通过生产性试验确定。（!）注浆作业应连续进行，中断时间如超过砂浆初凝时间，应采取特殊处理措施。作好现场记录，同时报监理部门备查。（$）注浆压力以保证浆体能流动为标准，待浆体平孔口且孔内稀浆与积水排出孔口后，即可结束注浆。对孔口收缩部分，必须再次注浆，直至砂浆凝固体平孔口为止。（-）注浆完毕后，应防止扰动锚筋，并避免废水、废物流入孔内，影响浆体凝固。第三节锚桩孔施工中存在的问题与处理措施锚桩孔在施工中存在以下问题；（&）由于地层复杂，锚桩孔施工中处理难度较大，因而有少部分桩孔未能达到设计要求的孔深。"./—0—!号等!个钻孔，施工中套管折断，未达到设计孔深，但终孔后 ·)’$%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!均插入钢筋。!!"—#—$号等#个钻孔，因孔内有洞穴，导致套管或钻杆折断，故插筋未能到底。"!"—$—#号等#个钻孔，因地层复杂、套管跟不到底或套管与钢筋卡住，故插筋未能到底。（%）为防止发生套管折断事故和提高锚桩孔钻进效率，该施工队曾试验潜孔锤扩底钻进同步跟进套管的先进技术，由于设备限制未能获得成功，只能采用一般跟管钻进，因而套管折断事故较多，钻进效率较低。（#）受锚杆钻机和空压机（低风压）等设备能力限制，不能采用中风压钻进。孔深超过&’(以后，设备能力难以满足施钻要求，处理事故时也存在困难。第四节工程质量与评价)*需进行质量验收的工序与项目（)）钻孔孔位、孔深与孔斜等。（%）锚筋入孔深度与注浆。（#）锚固力抽检，抽筋根数为总根数的+,-)’,。%*工程质量控制锚桩施工控制网络：纵向由长江委项目经理部到三峡勘测研究院施工队，再到下属生产机组，实行三级质量控制；横向由清江工程监理公司现场旁站监理。对锚桩的造孔、钢筋制作与安装、注浆与用材实行全方位、全过程监理，并对单桩的造孔、钢筋制作安装、注浆三道工序进行现场三方验收签字。由于建立完整的质量控制体系，在施工过程中，锚桩质量得到较好的控制。按照设计文件和规程规范进行施工，并认真听取设计和监理部门的技术指导，抓好锚桩施工三大工序，确保锚桩施工质量，得到项目经理部好评。钢筋焊接强度与砂浆强度已抽样送检，并有详细记录报送设计与监理部门。但!区地层结构松散、局部架空或存在洞穴，采用孔口自流的注浆方式，可能会对桩体密实性产 第四篇桩基工程施工工艺·!&(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!生一定影响。实践证明，在杨家槽滑坡复杂地层治理中，采用潜孔锤钻进锚桩孔是一种行之有效的先进技术。锚桩施工，在进度、质量和安全等方面，都进行了有效控制，较好地满足了设计要求。但是，由于杨家槽滑坡地层特别复杂，施工难度很大，采用普通跟管钻进工艺，钻进效率受到限制，施工成本较高。为进一步提高这种大型滑坡治理效果，应继续探索更为可靠的施工工艺，以期取得更好的技术经济效果。（!）采用潜孔锤跟管钻进技术，实施与潜孔锤相结合的扩底钻进并同步跟进套管，这是地矿部成功的先进技术。潜孔锤跟管偏心钻具，结构简单，无螺纹连接，可靠性好，排渣顺畅，钻进速度快，钻头寿命长，价格低廉，适用于滑坡复杂地层钻进锚桩孔。（"）在杨家槽滑坡这样复杂地层采用#$—%&型锚杆钻机和低风压空压机进行施工，难度较大。应采用功能更大的!&&型锚杆钻机和中风压空压机，使设备能力适应于复杂地层施工的需要。 ·!’3(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十八章桩基工程混凝土灌注桩综合施工技术第一节冲击钻成孔灌注桩施工技术冲击钻成孔灌注桩系用冲击或钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将岩土破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用淘渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成桩。其特点是：设备构造简单，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定、坍孔少，不受施工场地限制，无噪音和振动影响等，因此被广泛地采用，但存在掏泥渣较费工费时，成孔速度较慢，泥渣污染环境、孔底泥渣难以掏尽，桩承载力不够稳定等问题。适用于黄土、粘性土、粉质粘土和人工杂填土地基中应用，特别适于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层中使用。（!）机具设备主要设备为"#$%%、"#$&’型冲击钻机（图()$!），国产常用冲击钻机型号、技术性能见表()$!；亦可用简易的冲击钻机（图()$%），它由简易钻架。冲锤、转向装置，护筒、掏渣筒以及&*+,双筒卷扬机（带离合器）等组成，其型号技术性能见表()$!。表()$!冲击式钻机规格与技术性能型号"#$&’"#$%%"#$%’-."$&!-."$&’-."$%%-."$%’项目型型型型型型型钻孔深度/0+’’&’’&’’+’’+’’&’’&’’钻孔直径/0012&++3+’)(’’(’’++3+’)动力机动率456(’%%%’2’(’%’%’ 第四篇桩基工程施工工艺·$,9)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%&#’’型冲击钻机$—电动机；’—冲击机构；(—主轴；!—压轮；)—钻具滑轮；*—桅杆；+—钢丝绳；"—掏渣简滑轮型号%&#(,%&#’’%&#’,-.%#($-.%#(,-.%#’’-.%#’,项目型型型型型型型卷筒个数/个((’’((’卷起重力/01(,、’,’,、$)’,、$())、’)(,、’,$(2’,$,2$)扬提升速度$5’!2$5)*$5$"2$5!+,5)’2,5*)—$5’!2$5)*$5$"2$5!),5)’2,5*)/3/4冲击次数6次6378!,2),!,2),!,2),’92($!,2),!,2),!,2),冲程63$5,,5()2$5,$5,,5*2$5,,5)2$5,,5()2$5,,5!)2$5,钻具最大重量6:$(+5!*5’—$$5’*59*5(洛阳、太原洛阳、太原洛阳矿山洛阳矿山北京探矿生产单位矿山机械矿山机械机械厂机械厂机械厂厂厂注：-.%型为简易钻机。所用钻具按形状分：有一字形、工字形、圆形科才字形等多种，以十字形应用最广，其形状尺寸如图!"#(所示。钻头和钻机用钢丝绳连接，钻头重$5,2$5*:，钻头直径*,,2$),,33。转向装置是一个活动的吊环，它与主控钢丝绳的吊环联结提升冲锤。掏渣筒用于掏取泥浆及孔底沉渣，一般用钢板制成 ·%+*(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（图!"#!）。（$）施工工艺方法要点!冲击钻成孔灌注桩施工工艺程序是：场地平整!桩位放线，开挖浆池、浆沟!护筒埋设!钻机就位，孔位校正!冲击造孔，泥浆循环，清除废浆、泥渣，清孔换浆!终孔验收!下钢筋笼和钢导管!灌注水下混凝土!成桩养护。图!"#$简易冲击钻机%—钻头；$—护筒回填土；&—泥浆渡槽；!—溢流口；’—供浆管；(—前拉索；)—主杆；"—主滑轮；*—副滑轮；%+—后拉索；%%—斜撑；%$—双筒卷扬机；%&—导向轮；%!—钢管；%’—垫木"成孔时应先在孔口设圆形(,"--钢板护筒或砌砖护圈，其作用是保护孔口，定位导向，维护泥浆面，防止坍方。护筒（圈）内径应比钻头直径大$++--，深一般为%.$,%.’-。然后使冲孔机就位，冲击钻应对准护筒中心，要求偏差不大于/$+--，开始低锤（小冲程）密击，锤高+.!,+.(-，并及时加块石与粘土泥浆护壁，泥浆密度和冲程按表!"#$选用，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下&-,!-后，才加快速度，加大冲程将锤提高至%.’-,$.+-以上，转入正常连续冲击，在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。 第四篇桩基工程施工工艺·(&20·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$十字冲击钻钻头型式!—钻头直径（%&&’()&&**）；+,(-)’.-)!；",&-.’&-.)!；/,&-%0"；#,&-(.)!；!,0&1’2&1；$,&-(’&-&"!；",(.1’()1图!"#!掏渣筒（3）平阀掏渣筒（；4）碗形活门掏渣筒(—筒体；.—平阀；$—切割管轴；!—提环 ·)*,"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$各类土层中的冲程和泥浆密度选用表泥浆密度项次项目冲和%&备注(%’%&在护筒中及护土层不好时宜提高泥浆密度，必要)*+,-)+))+)-)+(筒脚下(&以内时加入小片石和粘土块$粘土)-$清水或用稀泥浆，经常清理钻头上泥块(砂土)-$)+(-)+.抛粘土块，勤冲勤掏渣，防坍孔!砂卵石$-()+(-)+.加大冲击能量，勤掏渣如岩层表面不平或倾斜，应抛入$*-(*/&厚块石使之略平，然后低锤快.风化岩)-!)+$-)+!击使其成一紧密平台，再进行正常冲击，同时加大冲击能量，勤掏渣0塌孔回填重成孔))+(-)+.反复冲击，加粘土块及片石（(）冲击钻成孔冲击钻头的重量，一般按其冲孔直径每)**&&取)**-)!*12为宜，一般正常悬距可取*+.-*+"&；冲击行程一般为*+3"-)+.&，冲击频率为!*-!"次4&56为宜。（!）冲孔时应随时测定和控制泥浆密度。同时每冲击)-$&应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。排渣方法有泥浆循环法和抽查筒法两种。前者是将输浆管插入孔底泥浆在孔内向上流动，将残渣带出孔外；后者是用一个下部带活门的钢筒，将其放到孔底，作上下来回活动，提升高度在$&左右，当抽筒向下活动时，活门打开，残渣进入筒内；向上运动时，活门关闭，可将孔内残渣抽出孔外。排渣时，必须及时向孔内补充泥浆，以防亏浆造成孔壁坍塌。（.）在钻进过程中每)-$&要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止钻进，采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断冲击的办法穿过，以保持孔形良好。（0）在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口*+.&以上，以免水位升降波动造成对护筒底口处的冲刷，同时孔内水位高度应大于地下水位)&以上。（3）成孔后，应用测绳下挂*+.12重铁航测量检查孔深，核对无误后，进行清孔。可使用底部带活门的钢抽渣筒，反复掏渣，将孔底淤泥、沉渣清除干净。密度大的泥浆借助水泵用清水置换使密度控制在)+).-)+$.之间。 第四篇桩基工程施工工艺·)%,,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）清孔后应立即放入钢筋笼，并固定在孔口钢护筒上，使在浇灌混凝土过程中不向上浮起，也不下沉。钢筋笼下完并检查无误后应立即浇筑混凝土，间隔时间不应超过"#，以防泥浆沉淀和坍孔。混凝土浇筑采用导管法在水中灌注，要求同回转钻成孔灌注桩。第二节回转钻成孔灌注桩施工工艺回转钻成孔灌注桩，又称正反循环成孔灌注桩，是用一般地质钻机在泥浆护壁条件下，慢速钻进，通过泥浆排渣成孔，灌注混凝土成桩，为国内最为常用和应用范围较广的成桩方法。其特点是：可利用地质部门常规地质钻机，可用于各种地质条件，各种大小孔径（$%%&’%%%((）和深度（"%&)%%(），护壁效果好，成孔质量可靠；施工无噪音，无震动，无挤压；机具设备简单，操作方便，费用较低，但成孔速度慢，效率低，用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。适用于高层建筑中、地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、粘性土、砂土、软质岩等土层应用。（)）机具设备主要机具设备为回转钻机，多用转盘式，常用型号及技术性能见表"!*$。钻架多用龙门式（高+&,(），钻头常用三翼或四翼式钻头、牙轮合金钻头或钢粒钻头，以前者使用较多；配套机具有钻杆、卷扬机、泥浆泵（或离心或水泵）、空气$压缩机（+&,(-#）、测量仪器以及混凝土配制、钢筋加工系统设备等。表"!*$回转式（转盘式）钻机技术性能钻机型号./0*)1%./2*$%%./0*$%%3红星*$%%./0*+%%4./0*+%%性能钻孔直径(($1%&1%%1%%’%%&$$%1+%&"%%),%&+%%$1%&+1%钻孔深度-()%%&’%%’%%&$%%’%%&$%%$%%+%%+%%钻杆直径-((+%&))"!,5$&+%!,&))"——转正转$’:+&)++"%&)’!’1&),1’)&!$’1&)’%$’&)1$转速盘676(89反转$%"%&)’!’"—),%&1’$!&)!%最大扭矩6;<·(":,—+:5$—)):’$— ·%%’’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!钻机型号!"#$%&’!"($)’’!"#$)’’*红星$)’’!"#$+’’,!"#$+’’性能最大提升%01+2013%01+—331%)31)主力-./卷扬提升速度’1+6217’1+&621’7%1)%01+——卷-4-5扬机最大提升%01+%01+017’1)+76%13+%01+%01+副力-./卷扬提升速度’1226%13’13+6%133—310—’1&621)0-4-5)-3#$89泵:;7&’:;+’’-)’—:;+’’-)’’-,:;$%2’’泥渣泵钻架（高-荷载）71&-<71&%’1&-2)1&%’1&013%&-23&%7-)&217-4-./上海探矿天津探矿郑州勘察天津探矿上海探矿生产单位机械厂机械厂机械厂机械厂机械厂（2）施工工艺方法要点!钻机就位前，先平整场地，铺好枕木并用水平尺校正，保证钻机平稳、牢固。在桩位埋设+6544厚钢板护筒，内径比孔口大%’’62’’44，埋深%1’6%1&4，同时挖好水源坑、排泥槽、泥浆池等。"成孔一般多用正循环工艺，但对于孔深大于)’4端承桩，宜用反循环工艺成孔。钻进时如土质情况良好，可采取清水钻进，自然造浆护壁，或加入)红粘土或膨润土泥浆护壁，泥浆密度为%1)=>4。#钻进时应根据土层情况加压，开始应轻压力、慢转速、逐步转入正常，一般土层按钻具自重钢绳加压，不超过%’./；基岩中钻进为%&62&./；钻机转速：对合金钻头为%7’?>4@A；钢粒钻头为%’’?>4@A。$钻进程序，根据场地、桩距和进度情况，可采用单机跳打法（隔一打一或隔二打一）、单机双打（一台机在二个机座上轮流对打）、双机双打（两台钻机在两个机座上轮流按对角线对打）等。%桩孔钻完，应用空气压缩机洗井，可将)’44左右石块排出，直至井内沉渣厚度小于&’44（对端承桩）或%&’44（对摩擦桩）。清孔后泥浆密度不大)于%12=-4。 第四篇桩基工程施工工艺·--"-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!清孔后应用吊车或三木搭吊放钢筋笼，进行隐蔽工程验收，合格后浇筑水下混凝土。水下混凝土的砂率宜为!"#$!%#；用中粗砂，粗骨料最大粒(径&!"’’；水泥用量不少于()"*+,’；塌落度直为-."$//"’’；配合比通过试验确定。"浇注混凝土的导管直径宜为/""$/%"’’，壁厚不小于(’’，分节长度视工艺要求而定，一般由/0"$/0%’，导管与钢筋应保持-""’’距离。导管使用前应试拼装，以水压力"0)$-0"123进行试压。#开始浇筑水下混凝土时，管底至孔底的距离宜为(""$%""’’，并使导管一次埋入混凝土面以下"0.’以上。在以后的浇筑中，导管埋深宜为/$)’。$桩顶浇筑高度不能偏低，应使在凿除泛浆层后，桩顶混凝土要达到强度设计值。第三节潜水钻成孔灌注桩潜水电钻成孔灌注桩系利用潜水电钻机构中的密封的电动机，变速机构、直接带动钻头在泥浆中旋转削土，同时用泥浆泵压送高压泥浆（或用水泵压送清水），使从钻头底端射出，与切碎的土颗粒混合，以正循环方式不断由孔底向孔口溢出，将泥渣排出，或用砂石泵或空气吸泥机用反循环方式排除泥渣，如此连续钻进，直至形成需要深度的桩孔，浇筑混凝土成桩。其特点是：钻机设备体积较小，重量轻，移动灵活，维修方便，可钻深孔，成孔精度和效率高，质量好，扩孔率低，成孔率-""#，钻进速度快；施工无噪音、无振动；操作简便，劳动强度低，但设备较复杂，费用较高。适用于地下水位较高的软硬土层，如淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、砂土、砂夹卵石及风化页岩层等，但不得用于漂石层。（-）机具设备潜水钻机由潜水电机、齿轮减速器、钻杆、钻头、密封装置，绝缘橡皮电缆与配套机具设备，如机架、卷扬机、泥浆制备系统设备、砂石泵等组成（图!.4 ·..&/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"图#$%$）。钻孔直径由#!&"’&&&((，常用)*、+,*系列潜水电钻的型号及技术性能见表#$%#。图#$%!+,*-$&&型潜水钻机构造.—潜水电钻；/—钻杆；’—钻头；#—钻孔台车；!—电缆；0—水管卷筒；1—接泥浆泵；$—电缆卷筒；2—卷扬机；.&—配电箱；..—钢丝绳表#$%#潜水钻机的规格、型号及技术性能钻机型号性能指标)*-$&&+,*-$&&)*-./!&3+,*-./!&3)*-.!&&+,*-.!&&)*-/&&&钻机深度4($&!&$&!&$&!&$&钻孔直径4((#!&"$&&$&&#!&"./!&./!&$&&".!&&.!&&$&&"/&&&主轴转速454(67/&&/&&#!#!’$8!’$8!/.8’最大扭矩49:·(.82&.8&1#80𓱰$1!8!1.’81/潜水电机功率49;////////’1//##潜水电功转速454(6720&20&20&20&20&20&20&钻进速度4(4(67&8’".8&&8’".8&&8’".8&&8.0"&8/&&8&0"&8.0&8&/&8&’"&8.&整机长度4((#’&0#’&&!0&&!’!&0$!&!’&&1!&&外形宽度4((’/0&//’&’.&&///&’/&&’&&&#&&&尺寸高度4((1&/&0#!&$1#/$1#/.&!&&$’!&..&&&主机质量4<&8!!&8!!&81&&81&.8&&.8&&.82&整机质量4<18/$#80&.&8#018!&.!8#’.!8#&/&8.$注：+,*型由河北新河钻机厂生产。/）施工工艺方法要点!潜水电钻成孔灌注桩施工工艺如图#$%2。 第四篇桩基工程施工工艺·)),-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%&’()*+,型潜水钻机构造成孔示意图)—潜水电钻；*—钻头；-—潜水砂石泵；!—吸泥管；+—排泥胶管；$—三轮滑车；.—钻机架；"—副卷扬机、电缆卷筒；/—慢速主卷扬机；),—配电箱图!"#.潜水电站结构示意图)—钻头；*—钻头接箍；-—行星减速箱；!—中间进水箱；+—潜水电机；$—电缆；.—提升盖；"—进水管!钻孔应用泥浆护壁，在砂土或较好的夹砂层中，泥浆密度应控制在)0)-1)0-234之间；在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中应控制在)0-1)0+23 ·&&%!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#"笼式钻头（潜水钻用$%"%%）&—钻尖；’—岩心管；(—小爪；!—腋爪；)—护圈；*—钩抓；+—钻头接箍；"—翼片图!"#,潜水电钻成桩工艺（-）潜水电钻水下成孔（；.）下钢筋笼、导管（；/）浇筑水下混凝土（；0）成桩&—钻杆（或吊挂绳）；’—护筒；(—电缆；!—潜水电钻；)—输水胶管；*—泥浆；+—钢筋骨架；"—导管；,—料斗；&%—混凝土；&&—隔水栓(1；在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆护壁，排渣时泥浆(密度控制在&2&3&2’451。!钻孔前，孔口应埋设钢板护筒，用以固定桩位，防止孔口坍塌。护筒内径应比钻头直径大’%%11；埋入土中深度；在砂土中不宜小于&2)1；在粘土中不宜小于&2%1。上口高出地面(%3!%/1或高出地下水位&2)1以上，使保持孔内泥浆面高出地下水位&2%1以上。"钻进时，先将电钻吊入护筒内，然后启动砂石泵，使电钻空转，待泥浆输入钻孔后，开始钻进。#钻进速度应根据上质情况、孔径、孔深和供水、供浆量的大小确定，在淤泥和淤泥质粘土中不宜大于&15167，在较硬的土层中，以钻机无跳动、电机不超荷为准。钻进中应根据钻速、进尺情况及时放松电缆线及进浆胶管，并使电 第四篇桩基工程施工工艺·!!+’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!缆、胶管和钻杆下放速度同步进行。!启动、下钻及钻进时须有专人收、放电缆和进浆胶管。钻进时，电流值不得超过规定数值。应设有过载保护装置，使能在钻进阻力过大时能自动切断电流。"钻孔达到设计深度后，应立即进行清孔放置钢筋笼；清孔可用循环换浆法，即让钻头继续在原位旋转，继续注水，用清水换浆，使泥浆密度控制在!"&!#$%左右；当孔壁上质较差时，则宜用泥浆循环清孔，使泥浆密度控制在!"!’&(!")’#$%，清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持浆面稳定；如孔壁土质较好，不易塌孔时，则可用空气吸泥机清孔。#水中导管法浇注混凝土同第一节。第四节螺旋钻成孔灌注桩施工工艺系利用电动机带动钻杆转动，使钻头螺旋叶片旋转削土，土块随螺旋叶片上升排出孔口，至设计深度后，进行孔底清理。方法是在原深处空转清土，然后停止回转，提钻卸土，如严重塌孔，有大量的泥土时，需回填砂或粘土重新钻孔或往孔内倒少量土粉或石灰粉；少量浮土泥浆不易清除时，可投入一些)’(*+%%的碎石或卵石插实以挤密土壤，免桩承重后发生大量下沉。目前使用比较广泛的为长螺旋钻，易保持孔形，工效较高，钻孔直径&’+(,++%%；孔深可达!+%。成桩工艺如图,-.!+。图,-.!+螺旋钻孔机成桩工艺（/）螺旋钻机钻孔（；0）空转清土后掏土（；1）放入钢筋骨架（；2）浇筑混凝土 ·++)(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!机具设备常用螺旋式钻孔机型号及技术性能见表!"#$。表!"#$螺旋钻孔机规格与技术性能&’%!))%&型’%())型*&#+型*,&型步-&型步履项目（&’%())）长螺旋钻螺旋钻机短螺旋钻履式钻孔机式钻孔机钻孔机钻孔最大直径.//0))、())!))、$))0))1"))!)（)())）!))+)))1+$))钻孔最大深度./+$+$、+$"、++、"+21+("0)钻杆长度./—+"30、+"3"—224—钻头转速.5./67(01++($)!$")"$0"3$钻进速度././67+3)—03+—+)32电机功率.89!)$)、$$!)0)1$$2222 !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇!!!!!!!!!!!!!!!!桩基工程施工安全!!!!!!与加固技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·%%$#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四十九章桩基工程换填垫层加固技术第一节换填垫层法的适用条件换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基。在建筑场地上层软弱上较薄，则可采用全部置换处理。对于较深厚的软弱土层，当仅用垫层局部置换上层软弱土时，下卧软弱土层在荷载下的长期变形依然很大。例如，对较深厚的淤泥或淤泥质土类软弱地基，采用垫层仅置换上层软土后，通常可提高持力层的承载力，但不能解决由于深层土质软弱而造成地基变形量大过对上部建筑物产生的有害影响；或者对于体型复杂、整体刚度差、或对差异变形敏感的建筑，均不应采用浅层局部置换的处理方法。对于建筑范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、大古墓或拆除旧基础后的坑穴，均可采用换填法进行地基处理。在这种局部的换填处理中，保持建筑地基整体变形均匀是换填应遵循的最基本的原则。开挖基坑后，利用分层回填夯压，也可处理较深的软弱上层。但换填基坑过深，常因地下水位高，需要采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或边坡需要支护；及因此易引起邻近地面、管网、道路与建筑的沉降变形破坏；再则施工土方量大、弃土多等因素，常使处理工程费用增高、工期拖长、对环境的影响增大等。因此，换填法的处理深度通常控制在!"以内较为合理。大面积填土产生的大范围地面负荷影响深度较深，地基压缩变形量大，变形延续时间长，与换填垫层法浅层处理地基的特点不同，因而大面积填土地基的设计施工应另行按国家现行有关规范执行。换填垫层法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。采用换填垫层全部置换厚度不大的软弱土层，可取得良好的效果；对于轻 ·!!!%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!型建筑、地坪、道路或堆场，采用换填垫层处理上层部分软弱土时，由于传递到下卧层顶面的附加应力很小，也可取得较好的效果。但对于结构刚度差、体型复杂、荷重较大的建筑，由于附加荷载对下卧层的影响较大，如仅换填软弱土层的上部，地基仍将产生较大的变形及不均匀变形，仍有可能对建筑造成破坏。在我国东南沿海软土地区，许多工程实例的经验或教训表明，采用换填垫层时，必须考虑建筑体型、荷载分布、结构刚度等因素对建筑物的影响，对于深厚软弱土层，不应采用局部换填垫层法处理地基。对于不同特点的工程，还应分别考虑换填材料的强度、稳定性、压力扩散能力、密度、渗透性、耐久性、对环境的影响、价格、材料来源与消耗等。当换填量大时，尤其应首先考虑当地材料的性能及使用条件。此外还应考虑所能获得的施工机械和设备类型。适用条件等综合因素，从而合理地进行换填垫层设计及选择施工方法。例如，对于承受振动荷载的地基不应选择砂垫层进行换填处理；略超过放射性标准的矿渣可以用于道路或堆场地基的换填，但不应用于建筑换填垫层处理等。处理建筑基础下软弱地基，采用局部换填，即将基底下一定深度的软弱土全部或局部挖除，然后回填垫层材料。垫层的作用是：（!）提高持力层强度，将基底应力扩散，使垫层下软弱地基承受的附加应力减少到安全承载力范围之内，满足地基稳定要求。（"）垫层的承载力较高，压缩性能好，可减少地基的沉降量。（#）加速软弱土层的排水团结。（$）防止持力层的冻胀或液化。第二节垫层工艺设计垫层设计应满足建筑地基的承载力和变形要求。首先垫层能换除基础下直接承受建筑荷载的软弱土层，代之以能满足承载力要求的垫层；其次荷载通过垫层的应力扩散，使下卧层顶面受到的压力满足小于或等于下卧层承载能力的条件；再者基础持力层被低压缩性的垫层代换，能大大减少基础的沉降量。因此，合理确定垫层厚度是垫层设计的主要内容。通常根据土层的情况 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$$$$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!确定需要换填的深度，对于浅层软弱土厚度不大的工程，应置换掉全部软土。对需换填的软弱土层，首先应根据垫层的承载力确定基础的宽度和基底压力，再根据垫层下卧层的承载力，设计垫层的厚度。设计垫层时，主要工作包括确定材料，垫层的尺寸（厚度、宽度），密实度以及地基的变形计算等见图!"#$。（一）垫层材料：可用粗砂、中砂、细砂、砾石、矿渣、碎石、石屑、灰土（%&’或(&)），素土（粉土或粉质粘土）等。最好能因地制宜就地取材，一般不取粉土或纯细砂做垫层材料。如果采用中、粗砂料作垫层，还可满足防震要求，但要选用级配较好，含泥量少的砂料，也有采用水泥土、土工纤维布等方法加固垫层。$*砂石：宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于%++的部分不应超过总重的!,-），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉（粒径小于.*.),++的部分不超过总重的"-）时，应掺入不少于总重(.-的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于,.++。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。%*粉质粘土：土料中有机质含量不得超过,-，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于,.++。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块。(*灰土：体积配合比直为%&’或(&)。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉上，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于$,++。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于,++。!*粉煤灰：可用于道路、堆场和小型建筑、构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土.*(/.*,+。粉煤灰垫层中采用掺外加剂时，应通过试验确定其性能及适用条件。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采取适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。,*矿渣：垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建（构）筑物地基。(选用矿渣的松散重度不小于$$012+，有机质及合泥总量不超过,-。设计、 ·555(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################施工前必须对选用的矿渣进行试验，在确认其性能稳定并符合安全规定后方可使用。易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层，大量填筑矿渣时，应考虑对地下水和土壤的环境影响。!"其他工业废渣：在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。#"土工合成材料：由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。所用土工合成材料的品种与性能及填料的土类应根据工程特性和地基土条件，按照现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》$%&’()’—)*的要求，通过设计并进行现场试验后确定。作为加筋的土工合成材料应采用抗拉强度较高、受力时伸长率不大于+,-&,、耐久性好、抗腐蚀的土工格栅、土工格室、土工垫或土工织物等；垫层填料宜用碎石、角砾砂、粗砂、中砂或粉质粘土等材料。如工程要求垫层具有排水功能时，垫层材料应具有良好的透水性。（二）砂垫层的宽度垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定：!.!!/("012!式中!.———垫层底面宽度。整片垫层的宽度可根据施工的要求适当加宽。垫层顶面每边超出基础底边不宜小于3’’44，从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡。垫层宽度也可参照以下经验的办法决定：5"参照垫层厚度"决定垫层尺寸，见图+)65。一般垫层厚度为5-5"&4，不宜大于34和小于’"&4。当垫层厚""5"(4时，可采用!57!/（(3’’-+’’）44，!"7!；当垫层厚度"85"(4时，!"7!/("012!，对于砂土、石屑、碎石等的扩散角!73’9，粘土!7((9，也可按表+)65查用。("参照垫层侧面土的承载力决定垫层宽度#，见图+)6(。当$侧!(’’:;1时，#!!/（’-’"3!）"； 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·’’’-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""当!""#$%&!侧!’!"#$%时，"!#(（")*+’)"）$；当!侧,’!"#$%时，"!#(（")*+!)"）$；!$-)按#$.#(决定宽度，且#$!#(")*/；当垫层厚度$&!/时，#$可-适当加宽，#$!#(’)0/。垫层厚度一般可取#$.#(!)1$。图023’垫层设计图023!垫层计算表023’压力扩散角!（4）换填材料中砂、粗砂、砾砂、角砾粉质粘土、粉煤灰灰土$5#石屑、卵石、碎石、矿渣")!1!"*!6!")1-"!-注：!当789,")!1，除灰土取".!64外，其余材料均取"."4，必要时，宜试验确定；#当")!1,759,")1时，"值可内插求得。（三）基础的埋置深度基础埋置深度%，应根据地质、水文等条件决定，并要考虑冻胀因素，在保证工程安全的条件下、尽可能选用最小值，以使换填厚度$值大些，增加工程效果。 ·%%%!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$附加应力（四）垫层厚度!垫层厚度!要尽可能大些，但关系到换填土料数量和基础深度，因此，应选择合理深度，!值一般应满足以下两个条件：%&软弱下卧层强度验算"’(")’!#!式中*———（+(’）深度处的附加应力（图!"#$），为了简便，*值也可按以’’下办法简化计算。$’,%-$-,%（-$#!&）条形基础：’（$#$-）$!,’(.!/01"矩形基础：’(（$#$-）$!,（’(.!/01）（((.!/01）""式中$———基底处土的自重应力；-"———基底压力；#!———（&(!）深度处，软弱土层层面处的地基承载力设计值。从以上计算可见，确定垫层厚度时，需要采甩试算法。为了减少计算工作量，可按垫层厚度直接设计曲线求得!值，参看图!"#!。步骤如下：（%）如果软弱地基的重度记为!软时，则式可写成：$!($)!!#%(#!’软（’#$）(#*!（-+#-&2） 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·###-·$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$#%（!）令"#$#%&%，’($&%’%则"#$’(’%#%!#$"［!#)!%"软（$*+）)!%"（%&*%,-）*!"%&］%#-$（+）!’$!#)"（!%"软*"垫）%（.）根据算出的!、!联线和($)/$值查图.0*.，得出*值。#!（-）按’$*求出垫层厚度!,地基变形的计算软弱土层被置换一部分后，仍然剩余部分厚度+还会产生较大的变形，而垫层的沉降变形，可认为在施工中已完成，不再计入总沉降之内，软弱土层的总沉降量,为：,$,1),2"［,］其中3瞬时沉降，对于软土在加荷的瞬时，水还来不及排出，由于侧向变形而1产生的沉降。#,-,1$#（#(*#4+.）-./#*/!,2$##)/+.###4$（#0)#1)#’）+式中+———各分层土的厚度；5/#———自重作用下的孔隙比；/!———加载后的孔隙比；-.———土层的压缩模量；#*———土层的平均三向附加应力；［3］———建筑物的容许沉降量。垫层的效果是很明显的，当软弱下卧层的承载力为6%78%&9:时，取垫层厚度为（%,-7#,%）$，砂垫层的承载力可提高到#%%7!%%&9:。 ·%%%.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!垫层厚度直接计算法曲线图图!"#$设计垫层第三节换土垫层法的施工技术与质量检验%&换土的填料必须有良好的压实性，以中、粗砂为好，也可掺入一定数量的碎石，但分布要均匀。垫层的砂料含泥量不宜超过’(，不要有超过直径为%)*+的大块石，以防止垫层的不均匀。,&垫层施工的关键是压实，要分层压实。一般每铺%$-,)*+为一层，用振动法、水撼法、碾压法等。砂料处于干燥或浸水时均不易压实，一般接近饱和状态时压密效果较好。用碎石垫层时，要在基坑底部先铺一层砂垫层，然后再铺碎石层。’&施工时应避免扰动软土的表层，同时也不能久晒或侵水。如坑底土的结构遭受破坏，强度将会降低。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$$$*·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"在垫层的顶面要分层夯实回填表土。#"垫层的质量检验（$）环刀取样法)用容积不小于%&&’(的环刀，在振实后的砂垫层中压入取样。取样间距不大于)(，测其干重度，以不小于通过压密试验所确定的该砂料在中密状态的干重度数值为合格。无试验资料时，对中砂可控制干重度不小于$#"*+,-)(，而对粗砂可适当提高。（%）贯入测定法贯入仪或钢筋，以贯入度大小检查砂垫层的质量。检查时，应先将表面的砂刮去)’(左右，贯入值应小于通过试验所确定的值。."垫层法算例某三层混凝土结构办公楼，承重墙作用在基础顶面荷载!/$%0"#+,-(，)地基表面填土厚$")(，!/$*"$*+,-(，第二层为淤泥，厚*")(，"/#&1，!/)$*"!.+,-(，地下水位深$")(，设计此墙基础的砂垫层。【解】$"垫层用中砂，2+/$!*+34，基础浅埋5/&"0(。%"计算基础宽度：!$%0"##!//&"00($%6%7&$!*6%7&"0取#/$"&(。)"确定垫层底部淤泥的$：设垫层厚’/$"#(，垫层底部距地面深为：$"#8&"0/%")(。由于淤泥的"/#&1，查得2+/.0"*+34，再进行深度修正。查得"9/$"&，计算!&/$%")*#+,-(，$/$%8!("（&(6&"#）/.0"*8$"&7$%"*#7$"0/:$".#%)*$%0"#8%7&"0$"&(6$*"$*7&"0)-+&$"&$$.").+,////%".+34#8%,;4<#$"&8%7$"#7;4<)&=%"*)自重压力：+’>/$*"$*7$")8*"!.7$"&/%:"*0+34 ·,,,)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"验算垫层的厚度：!"#!#"$!%"&#%’"()$(%"*)+$$’,"&-%&’（选厚度为,"-.合适）。-"确定垫层宽度，按扩散角计算，取!$*/0，则垫层底面伸出基础外。,"-1234!$/")(.，取/"’.。顶面宽度按基础开挖边坡决定。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·’’’(·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""第五十章桩基工程强夯加固技术强夯是法国!"#$%&技术公司于’()(年首创的一种地基加固方法，它通过一般*+,-.的重锤（最重可达/--.）和*+/-0的落距（最高可达1-0），对地基土施加很大的冲击能，一般能量为2--+*---34·0。在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。强夯法在开始创世时，仅用于加固砂土和碎石土地基，经过/-多年的发展和应用，它己适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基的处理。对饱和度较高的粘性土，如用一般方法强夯处理效果不太显著，其中尤其是用以加固淤泥和淤泥质土地基，处理效果更差，使用时应慎重对待。但近年来，对高饱和度的粉土和粘性土地基也有强夯成功的工程实例，此外，有人采用在夯坑内回填块石、碎石或其它粗颗粒材料，强行夯入并排开软土，最终形成砂石桩与软土的复合地基，并称之为强夯置换（或动力置换、强夯挤淤）。国外关于强夯法的适用范围，有比较一致的看法。5067.89:3在第*届欧洲土力学及基础工程学术会议上的深层加固总报告中指出，强夯法只适用于塑性指数;型超细水泥，最近由浙江大学等单位研制出更细的7?）多少影响抗压强度模数：-.*90.*两液等体积注水玻璃水玻璃浓度：0+9*&:;<(浆、硅氟酸不足部几秒9双堵水或—@(.+分加水补充，两液几十分液地基加固硅氟酸相遇有絮状沉淀产硅氟酸浓度：-,)90+)+.(9+.*生（’）水泥水玻璃浆材水泥浆中加入水玻璃有两个作用，一是作为速凝剂使用，掺量较少，一般约占水泥重的0)9&)；另一是作为主材料使用，掺量较多，要根据灌浆目的和要求而定，在此所述的是指后一种情况。结合各地的实践经验，水泥水玻璃浆材的适宜配方大体为：水泥浆的水灰比（质量比）为+.,A(9(A(；水泥浆与水玻璃的体积比为(A+B9(A+.,。水玻璃的模数值为-.*9-.,，波美度0+9*&。这些配方的凝结时间为(9-C64，抗压 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·**!*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!强度变化在!"#$%&’，如表(()**所示。表(()**水泥水玻璃浆结石强度抗压强度/%&’水玻璃浓度+,-.水玻璃浆与水泥浆体积比水泥浆的水灰比01*$1#2134(5*#34$#$4$#$42$3*5*340(5***46*040*24(*5*$4$*346**4734(5**04$#343#34#7(*5*340(5**$4$*74#*$42*5*04724(*34$（*3）木质素浆材木质素类浆材是以纸浆废液为主剂，加入一定量的固化剂所组成的浆液。它属于“三废利用”，源广价廉，是一种很有发展前途的灌浆材料。木质素浆材目前包括铬术素浆材和硫木素浆材两种。这主要是因为现在仅有重铬酸钠和过硫酸胺两种固化剂能使纸浆废液固化。（**）改性环氧树脂浆材环氧树脂是一种高分子材料，它具有强度高、粘结力强、收缩性小。化学稳定性好、并能在常温下固化等优点；但它作为灌浆材料则存在一些问题，例如浆液的粘度大、可灌性小、增水性强、与潮湿裂缝粘结力差等。近十年来，国内一些单位为克服环氧树脂浆材的上述缺点而进行了大量的试验研究和工程实践，已使环氧树脂成为优良的岩土加固浆材，其中北京水科院的改性环氧树脂（89):），具有粘度低、亲水性好、毒性较低以及可在低温和水下灌浆等特点，特别适用于混凝土裂缝及软弱岩基特殊部位的灌浆处理。89):的常用配方见表(()*#，物理力学性能见表(()*7。表(()*#89):浆液的常用配方材料名称作用用量+;环氧树脂（6*3*<）主剂*33糠醛稀释剂#("23丙酮稀释剂#("23聚酰胺633<增塑剂#3 ·++93·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!材料名称作用用量!"#$%&’(促进剂)*+)表))&+’,-&.的物理力学性能粘度!%/·0抗压强度!$%/抗拉强度!$%/粘结强度!$%/&’&’1(*4(5(*4(+63*36412+(*+32+(36浆液性质灌浆材料的主要性质包括：分散度、沉淀析水性、凝结性、热学性、收缩性、结石强度、渗透性和耐久性。（+）材料的分散度分散度是影响可灌性的主要因素，一般分散度越高，可灌性就越好。分散度还将影响浆液的一系列物理力学性质。（3）沉淀析水性在浆液搅拌过程中，水泥颗粒处于分散和悬浮于水中的状态，但当浆液制成和停止搅拌时，除非浆液极为浓稠，否则水泥颗粒将在重力作用下沉淀，并使水向浆液顶端上升。沉淀析水性是影响灌浆质量的有害因素。浆液水灰比是影响析水性的主要因素。研究证明，当水灰比为+6(时，水泥浆的最终析水率可高达3(7。由于浆液析水，也可能造成下述几种后果：!由于析水与颗粒沉淀现象是伴生的，所以析水的结果也将导致浆液流动性的变坏，在灌浆过程中，颗粒的沉淀分层将引起机具管路和地层孔隙的堵塞，严重时还可能造成灌浆过程的过早结束，并使灌浆体结石强度均匀性降低。"若析水发生在灌浆结束后，颗粒的沉淀分层将使浆液的密度在垂直方向上发生变化，浆液的析水则将使结石率降低，在灌浆体中形成空穴。如不进行补灌，将使灌浆效果降低。#但是，由于水泥颗粒凝结所需的水灰比仅为(63)*(68)，大大小于灌浆时所用的水灰比，因而只有把多余水分尽量排走，才能使灌浆体获得必要的强度。沉淀析水也是渗入性灌浆的一种理论依据。因此，如果析水现象发生在适当的时刻且有浆液补充由析水形成的空隙，则浆液的析水现象不但无害，甚至是必需的。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·112!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）凝结性浆液的凝结过程被分为两个阶段：初期阶段，浆液的流动性减少到不可泵送的程度；第二阶段，凝结后的浆液随时间的变化而逐渐硬化。研究证明，水泥浆的初凝时间一般变化在"#$%，粘土水泥浆则更慢。由于水泥微粒内核的水化过程非常缓慢，故水泥结石强度的增长将延续几十年。（$）热学性由于水化热引起的浆液温度主要取决于水泥类型、细度、水"泥含量、灌注温度和绝热条件等因素。例如，当水泥的比表面积由"&’()*+"增至$’’()*+时，水化热的发展速度将提高约,’-。当大体积灌浆工程需要控制浆温时，可采用低热水泥、低水泥含量及降低拌和水温度等措施。当采用粘土水泥浆灌注时，一般不存在水化热问题。（&）收缩性浆液及结石的收缩性主要受环境条件的影响。潮湿养护的浆液只要长期维持其潮湿条件，不仅不会收缩还可能随时间而略有膨胀。反之，干燥养护的浆液或潮湿养护后又使其处于干燥环境中。就可能发生收缩。一旦发生收缩，就将在灌浆体中形成微细裂隙，使浆液效果降低，因而在灌浆设计中应采取防御措施。（,）结石强度影响结石强度的因素主要包括：浆液的起始水灰比、结石的孔隙率、水泥的品种及掺合料等，其中以浆液浓度最为重要。（.）渗透性与结石的强度一样，结石的渗透性也与浆液起始水灰比、水泥含量及养护龄期等一系列因素有关。不论纯水泥浆还是粘土水泥浆，其渗透性都很小。（/）耐久性水泥结石在正常条件下是耐久的，但若灌浆体长期受水压力作用，则可能使结石破坏。!0浆液材料选择要求（1）浆液应是真溶液而不是悬浊液。桨液粘度低，流动性好，能进入细小裂隙。（"）浆液凝胶时间可从几秒至几小时范围内随意调节，并能准确地控制，浆液一经发生凝胶就在瞬间完成。（!）浆液的稳定性好。在常温常压下。长期存放不改变性质，不发生任何化学反应。（$）浆液无毒无臭。对环境不污染，对人体无害，属非易爆物品。 ·&&%0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）浆液应对注浆设备、管路、混凝土结构物、橡胶制品等无腐蚀性，并容易清洗。（"）浆液固化时无收缩现象，固化后与岩石、混凝土等有一定粘接性。（#）浆液结石体有一定抗压和抗拉强度，不龟裂，抗渗性能和防冲刷性能好。（$）结石体耐老化性能好，能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀，且不受温度和湿度的影晌。（%）材料来源丰富、价格低廉。（&’）浆液配制方便、操作容易。现有灌浆材料不可能同时满足上述要求，一种灌浆材料只能符合其中几项要求。因此，在施工中要根据具体情况选用某一种较为合适的灌浆材料。二、灌浆理论在地基处理中，灌浆工艺所依据的理论主要可归纳为以下四类：&(渗透灌浆渗透灌浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙中存在的自由水和气体，而基本上不改变原状土的结构和体积（砂性土灌浆的结构原理），所用灌浆压力相对较小。这类灌浆一般只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石。代表性的渗透灌浆理论有：球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法理论。（&）球形扩散理论)**（+&%,$）首先推导出浆液在砂层中的渗透公式，在推导公式时，)**+假定：!被灌砂土为均质的和各向同性的；"浆液为牛顿体；#浆液从注浆管底端注入地基土内；$浆液在地层中呈球状扩散。浆液扩散的理论模型如图!!-,。该理论的灌浆时间!和浆液扩散半径"&的表达式为/"&!#!.,$%&"’,,$%&"’!"&.!!·# 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·((?!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#注浆管底端注浆球状扩散式中!———砂土的渗透系数（$%&’）；———浆液粘度对水的粘度比；!"(———灌浆压力水头，（$%）；")———注浆点以上的地下水压头（$%）；#———地下水压头和灌浆压力水头之和（$%）；$)———灌浆管半径（$%）；%———灌浆时间（’）；&———砂土的孔隙率（*）。+,,-公式比较简单实用，今以硅酸盐灌浆为例，假定灌浆压力为).!+/,，灌浆管半径为0.!$%，土的孔隙率等于#)*，浆液粘度对水的粘度比等于1，浆液的凝结时间为1)%23，试验证明在0!%23内浆液的粘度基本上不变，则灌注0!%23后浆液在各种土中的渗入半径见表!!"(1。表!!"(1浆液的扩散半径砂土的渗透系数4&$%·’"("("0"#"1()()()()浆液扩散半径5(&$%(6778#6(6除+,,-公式外，常见的还有9,5:;和<,==;>公式等。9,5:;公式 ·""0/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#"!#"!!$$%"%&’’()公式#$#"#*!#"+"#"!!$&%[$[$+"]+!#[#+"]]"#*#*（#）柱形扩散理论图,,+-为柱形扩散理论的模型。当牛顿流体作柱形扩散时##""!#"".#*!!#$%"#$%"!#"!#""!".!#*图,,+-浆液柱状扩散（$）袖套管法理论假定浆液在砂砾石中作紊流运动，则其扩散半径#为" 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!!?>·"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""$%&!!$!!"#!#!’(式中’———被灌土体的有效粒径（%&）；(#%———浆液的运动粘滞系数（&’(）其余符号同)**+球状公式。#,劈裂灌浆劈裂灌浆是指在压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏和扰动，使其沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙或孔隙，浆液的可灌性和扩散距离增大，而所用的灌浆压力相对较高。（!）砂和砂砾石地层可按照有效应力的库仑-莫尔破坏标准进行计算：!.!/!.0!.!-!.0·(12"."-%3(".·).##式中!.———有效大主应力（45*）；!!.0———有效小主应力（45*）；———有效内摩擦角（6）；".%.———有效粘聚力（45*）。由于灌浆压力的作用，使砂砾石土的有效应力减小。当灌浆压力5达到7式时，就会导致地层的破坏：（#&-#8&8）（!/+）（#&-#8&8）（!-+）*("-/).·%39".##(12".0式中#———砂或砂砾石的重度（4:;&）；0#8———水的重度（4:’&）；&———灌浆段深度（&）；&8———地下水位高度（&）；+———主应力比，<"!.0’!.!。图==-=为上述公式所代表的破坏机理，从图中可见，随着孔隙水压力的增加。有效应力就逐渐减小而至与破坏包线相切，此时表明砂砾土已开始壁裂。 ·##65·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!!"!假想的水力破坏现象!#—总大主应力（$）粘性土地层在粘性土地层中，水力劈裂将引起土体固结及挤出等现象，在只有固结作用的条件时，可用下式计算注入浆液的体积%及单位土体所需的浆液量!：#$"&!（$’"%）&’·(!()(’!&$·&’式中#———浆液的扩散半径（)*）；+’———灌浆压力（,-.）；%———孔隙水压力（,-.）；&’———土的压缩系数；$———有效灌浆压力（,-.）。在存在多种劈裂现象的条件下，则可用式确定土层被固结的程度*：（#""）（+’"+#）*&/#’’0（#"+）’1式中%———灌入土中的水泥结石总体积（*）；2’———土的天然孔隙率（0）；2#———灌浆后土的孔隙率（0）。13挤密灌浆挤密灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液，在注浆点使土体挤密，在注浆管端都附近形成“浆泡”，如图!!"4所示。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$$11·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#挤密灌浆原理示意$—水泥浆封闭%—浆泡当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。经研究证明，向外扩张的浆泡将在土体中引起复杂的径向和切向应力体系。紧靠浆泡处的土体将遭受严重破坏和剪切，并形成塑性变形区，在此区内土体的密度可能因扰动而减小；离浆泡较远的上则基本上发生弹性变形，因而土的密度有明显的增加。浆泡的形状一般为球形或圆柱形。在均匀土中的浆泡形状相当规则，而在非均质土中则很不规则。浆泡的最后尺寸取决于很多因素，如土的密度、湿度、力学性质、地表约束条件、灌浆压力和注浆速率等。有时浆泡的横截面直径可达$&或更大，实践证明，离浆泡界面’()*%(’&内的土体都能受到明显的加密。挤密灌浆常用于中砂地基，粘土地基中若有适宜的排水条件也可采用。如遇排水困难而可能在土体中引起高孔隙水压力时，这就必须采用很低的注浆速率。挤密灌浆可用于非饱和的土体，以调整不均匀沉降进行托换技术，以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行及加固。+(电动化学灌浆"+若地基土的渗透系数,-$’.&/0，只靠一般静压力难于使浆液注入土的孔隙，此时需用电渗的作用使浆液进入土中。电动化学灌浆是指在施工时将带孔的注浆管作为阳极，用滤水管作为阴极，将溶液由阳极压入土中，并通以直流电（两电极间电压梯度一般采用’() ·")$$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&’(），在电渗作用下，孔隙水由阳极流向阴极，促使通电区域中土的含水量降低，并形成惨浆通路，化学浆液也随之流入土的孔隙中，并在土中硬结。因而电动化学灌浆是在电渗排水和灌浆法的基础上发展起来的一种加固方法。但由于电渗排水作用，可能会引起邻近既有建筑物基础的附加下沉，这一情况应予慎重注意。第二节设计计算"#方案选择灌浆方案的选择一般应遵循下述原则：（"）灌浆目的如为提高地基强度和变形模量，一般可选用以水泥为基本材料的水泥浆、水泥砂浆和水泥水玻璃浆等，或采用高强度化学浆材，如环氧树脂、聚氨酯以及以有机物为固化剂的硅酸盐浆材等。（)）灌浆目的如为防渗堵漏时，可采用粘土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝、*+,-.、铬木素以及无机试剂为固化剂的硅酸盐浆液等。（/）在裂隙岩层中灌浆一般采用纯水泥浆或在水泥浆（水泥砂浆）中掺入少量膨润土，在砂砾石层中或溶洞中可采用粘土水泥浆，在砂层中一般只采用化学浆液，在黄土中采用单液硅化法或碱液法。（0）对孔隙较大的砂砾石层或裂隙岩层中采用渗入性注浆法，在砂层灌注粒状浆材宜采用水力劈裂法；在粘性土层中采用水力劈裂法或电动硅化法；矫正建筑物的不均匀沉降则采用挤密灌浆法。表11,"1是根据不同对象和目的选择灌浆方案的经验法则，可供选择灌浆方案时参考。表11,"1根据不同对象和目的选择灌浆方案常用灌浆材料适用的适用的编号灌浆对象灌浆原理灌浆方法防渗灌浆加固灌浆袖阀管法最好，粘土水泥浆水泥浆或硅粉"卵砾石渗入性灌浆也可用自上而下或粉煤灰水泥水泥浆分段钻灌法浆 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·(!)(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!常用灌浆材料适用的适用的编号灌浆对象灌浆原理灌浆方法防渗灌浆加固灌浆用袖阀管法最酸性水玻璃、酸性水玻璃、单渗入性灌浆、劈裂!砂好，也可自上而下丙凝、单宁水泥宁水泥浆或硅粉灌浆分段钻灌法系浆材水泥浆袖阀管法最好，也劈裂灌浆、挤密灌水泥粘土浆或水泥浆、硅粉水泥"粘性土可用自上而下分浆粉煤灰水泥浆浆、水玻璃水泥浆段钻灌法小口径孔口封闭渗入性或劈裂灌水泥浆或粉煤水泥浆或硅粉水#岩层自上而下分段钻浆灰水泥浆泥浆灌法小口径孔口封闭水泥浆或先灌水泥浆或先灌水渗入性或劈裂灌$断层破碎带自上而下分段钻水泥浆后灌化泥浆后灌改性环浆灌法学浆氧树脂或聚氨脂小口径孔口封闭混凝土内改性环氧树脂改性环氧树脂浆%渗入性灌浆自上而下分留钻微裂缝或聚氨脂浆材材灌法采用水泥水玻璃等快凝材料，必要时在装液中掺入砂等粗料，在流速特大的&动水封堵情况下，尚可采取特殊措施，例如在水中预填石块或级配砂石后再灌浆!’灌浆标准所谓灌浆标准，是指设计者要求地基灌浆后应达到的质量指标。所用灌浆标准的高低，关系到工程量、进度、造价和建筑物的安全。设计标准涉及的内容较多，而且工程性质和地基条件千差万别，对灌浆的目的和要求很不相同，因而很难规定一个比较具体和统一的准则，而只能根据具体情况作出具体的规定，下面仅提出几点与确定灌浆标准有关的原则和方法。（(）防渗标准是指渗透性的大小。防渗标准越高，表明灌浆后地基的渗透性越低，灌浆质量也就越好。原则上，对比较重要的建筑，对渗透破坏比较敏感的地基、以及地基渗漏量必须严格控制的工程，都要求采用较高的标准。防渗标准多采用渗透系数表示。对重要的防渗工程，多要求将地基土的*#*$渗透系数降低至()+(),-./以下；对临时性工程或允许出现较大渗漏量*"而又不致发生渗透破坏的地层，也有采用(),-0/数量级的工程实例。 ·)!,!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）强度和变形标准根据灌浆的目的，强度和变形的标准将随各工程的具体要求而不同。!为了增加摩擦桩的承载力，主要应沿桩的周边灌浆，以提高桩侧界面间的粘聚力；对支承桩则在桩底灌浆以提高桩端土的抗压强度和变形模量。"为了减少坝基础的不均匀变形，仅需在坝下游基础受压部位进行固结灌浆，以提高地基土的变形模量，而无需在整个坝基灌浆。#对振动基础，有时灌浆目的只是为了改变地基的自然频率以消除共振条件，因而不一定需用强度较高的浆材。$为了减小挡土墙的土压力，则应在墙背至滑动面附近的土体中灌浆，以提高地基土的重度和滑动面的抗剪强度。（"）施工控制标准灌浆后的质量指标只能在施工结束后通过现场检测来确定。有些灌浆工程甚至不能进行现场检测，因此必须制订一个能保证获得最佳灌浆效果的施工控制标准。!在正常情况下注入理论耗浆量!为!#"#$"式中"———设计灌浆体积（$）；#———土的孔隙率（%）；"$———无效注浆量（$），其概念和计算方法见式。"按耗浆量降低率进行控制。由于灌浆是按逐渐加密原则进行的，孔段耗浆量应随加密次序的增加而逐渐减少。若起始孔距布置正确，则第二次序孔的耗桨量将比第一次序孔大为减少，这是灌浆取得成功的标志。"&浆材及配方设计原则地基灌浆工程对浆液的技术要求较多，根据土质和灌浆目的的不同，可将灌浆材料的选择列于表’’()*和表’’()+。表’’()*按土质不同对注浆材料的选择土质名称注浆材料粉土水泥类注浆材料及粘性土和粉土粘土水玻璃悬浊型浆液粘质粉土 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#+-.·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土质名称注浆材料砂渗透性溶液型浆液砂质土粉砂（但在预处理时，使用水玻璃是浊型）水玻璃悬浊型浆液（大孔隙）砂砾渗透性溶液型浆液（小孔隙）层界面水泥类及水玻璃悬浊型浆液表!!"#$按注浆目的的不同对注浆材料的选择项目基本条件堵水注浆渗透性好粘度低的装液（作为预注浆使用悬浊型）加固渗透注浆渗透性好有一定强度，即粘度低的溶液型浆液改脉状注浆凝胶时间短的均质凝胶，强度大的悬浊型浆液良目地基渗透脉状注浆并用均质凝胶强度大且渗透性好的浆液的凝胶时间不受地下水稀释而延缓的浆液防止涌水注浆瞬时凝固的浆液（溶液或是浊型的）（使用双层管）预处理注浆凝胶时间短，均质凝胶强度比较大的悬浊型浆液综合注浆正式注浆和预处理材料性质相似的渗透性好的浆液对酸性、碱性地基、泥炭应事前进行试验核核特殊地基处理注浆后选择注浆材料其他注浆研究环境保护（毒性、地下水污染、水质污染等）%&浆液扩散半径的确定浆液扩散半径!是一个重要的参数，它对灌浆工程量及造价具有重要的影响。当地质条件较复杂或计算参数不易选准时，就应通过现场灌浆试验来确定。在没有试验资料时，可按土的渗透系数参照表!!"#’确定。表!!"#’按渗透系数选择浆液扩散半径砂土（又液硅化法）粉砂（单液硅化法）黄土（单液硅化法）渗透系数()*"#加固半径()渗透系数()*"#加固半径()渗透系数()*"#加固半径()+,#--&.,-&%-&.,-&!-&.,-&%-&#,-&.-&.,-&%#-,+--&%,-&/-&!,#--&%,-&/-&.,-&!-&%,-&/+-,!--&/,-&’#&-,+&--&/,-&’-&!,#&--&/,-&0 ·&’"-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""砂土（又液硅化法）粉砂（单液硅化法）黄土（单液硅化法）!"#$""%$#&%"’%"#!%""%$#&%"&%"#’%""%(#&%"!%孔位布置注浆孔的布置是根据浆液的注浆有效范围，且应相互重叠，使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体的原则决定的。图!!)*单排孔的布置（&）单排孔的布置如图!!)*所示，!为灌浆孔距，"为浆液扩散半径，则灌浆体的厚度#为：’’")（!)"）’’!#+’")［（!)"）,］+’")!’!-当!+’.时，两圆相切，#值为零。根据灌浆体的设计厚度#可以计算灌浆孔距为’’$!+’")!-（’）多排孔布置当单排孔不能满足设计厚度的要求时%就要采用两排以上的多排孔。而名排孔的设计原则是要充分发挥灌浆孔的潜力，以获得最大的灌浆体厚度，不允许出现两排孔间的格接不紧密的“窗口”（图!!)$/），也不要求搭接过多出现浪费（图!!)$0）。图!!)(为两排孔正好紧密搭接的最优设计布孔方案。根据上述分析，可推导出最优排距1和最大灌浆有效厚度3的计算式22!两排孔：’#’!%&+",+",")’!- 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·.(1!·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!!"#两排孔设计图$）孔排间搭接不紧密%）搭接过多图!!"&孔排间的最优搭接((%!"’(#)$’（(#)!#"）*!三排孔：+,与式相同((%!"’(#)($’（(#)(!#"）*"五排孔：+,与式相同((%!"’*#)-$’（*#)./!!#"）*综上所述，可得出多排孔的最优排距为式，最优厚度则为（&).）$（&).）%(奇数排：!"’（&".）［#)·］’（&".）[#)#("]（&".）(（&".）!*(偶数排：!"’&（#)$0(）’&[#)#("%]!* ·2+&!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!上式中!为灌浆孔排数。!"灌浆压力的确定灌浆压力是指不会使地表面产生变化和邻近建筑物受到影响前提下可能采用的最大压力。由于浆液的扩散能力与灌浆压力的大小密切相关，有人倾向于采用较高的灌浆压力，在保证灌浆质量的前提下，使钻孔数尽可能减少。高灌浆压力还能使一些微细孔隙张开，有助于提高可灌性。当孔隙中被某种软弱材料充填时，高灌浆压力能在充填物中造成劈裂灌注，使软弱材料的密度、强度和不透水性等得到改善。此外，高灌浆压力还有助于挤出浆液中的多余水分，使浆液结石的强度提高。但是，当灌浆压力超过地层的压重和强度时，将有可能导致地基及其上部结构的破坏，因此，一般都以不使地层结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏，作为确定地基容许灌浆压力的基本原则。灌浆压力值与地层土的密度、强度和初始应力、钻孔深度、位置及灌浆次序等因素有关，而这些因素又难于准确地预知，因而宜通过现场灌浆试验来确定。上海市标准《地基处理技术规范》（#$%&’()&(*)）中规定：“对劈裂注浆，在浆液注浆的范围内应尽量减少注浆压力。灌浆压力的选用应根据土层的性质及其埋深确定。在砂土中的经验数值是&"+,&"-./0；在粘性土中的经验数值是&"+,&"1./0。灌浆压力因地基条件、环境条件和注浆目的等不同而不能确定时，可参考类似条件下的成功工程实例决定。一般情况下，当埋深浅于2&3时，可取较小的注浆压力值”。“对压密注浆，注浆压力主要取决于浆液材料的稠度。如采用水泥(砂浆的浆液，坍落度一般在+-,4-33，注浆压力应选定在2,4./0范围内，坍落度较小时，注浆压力可取上限值，如采用水泥(水玻璃双液快凝浆液，则注浆压力应小于2./0”。4"其他（2）灌浆量灌注所需的浆液总用量"可参照下式计算："5#$%2&&&式中"———浆液总用量（6）； 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·-/(,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#!———注浆对象的土量（"）；$———土的孔隙率（%）；&———经验系数。软土、粘性土、细砂&’()#*()+中砂、粗砂&’()+*(),砾砂&’(),*-)(湿陷性黄土&’()+*().一般情况下，粘性土地基中的浆液注入率为-+%*/(%。（/）注浆顺序注浆顺序必须采用适合于地基条件、现场环境及注浆目的的方法进行，一般不宜采用自注浆地带某一端单向推进压注方式，应按跳孔间隔注浆方式进行，以防止串浆，提高注浆孔内浆液的强度与时俱增的约束性。对有地下动水流的特殊情况，应考虑浆液在动水流下的迁移效应，从水头高的一端开始注浆。对加固渗透系数相同的土层，首先应完成最上层封顶注浆，然后再按由下而上的原则进行注浆，以防浆液上冒。如土层的渗透系数随深度而增大，则应自下而上进行注浆。注浆时应采用先外围，后内部的注浆顺序；若注浆范围以外有边界约束条件（能阻挡浆液流动的障碍物）时，也可采用自内侧开始顺次往外侧的注浆方法。第三节施工方法与质量检验-)灌浆施工方法的分类（-）按注浆管设置方法分类!钻孔法主要是用于基岩或砂砾层、或己经压实过的地基。这种方法与其他方法相比，具有不使地基土扰动和可使用填塞器等优点，但一般的工程费用较高。"打入法当灌浆深度较浅时，可用打入方法。即在注浆管顶端安装柱 ·(!)*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!塞，将注浆管或有效注浆管用打桩锤或振动机打进地层中的方法。前者为了拆卸柱塞，而将打进后的注浆管拉起，所以就不能从上向下灌注，而后者在打进过程中，孔眼堵塞较多，洗净又费时间。!喷注法在比较均质的砂层或注浆管打进困难的地方而采用的方法。这种方法利用泥浆泵，设置用水喷射的注浆管，因为容易把地基扰动，所以不是理想的方法。（!）按灌注方法分类"一种溶液一个系统方式将所有的材料放进同一箱子中，预先作好混合准备，再进行注浆，这适用于凝胶时间较长的情况。#两种溶液一个系统方式将"溶液和#溶液预先分别装在各自准备的不同箱子中，分别用泵通过$字管输送，在注浆管的头部使两种溶液汇合。这种在注浆管中混合进行灌注的方法，适用于凝胶时间较短的情况。对于两种溶液，可按等量配合或按比例配合。!两种溶液两个系统方式将"溶液和#溶液分别准备放在不同的箱子中，用不同的泵输送，在注浆管（并列管、双层管）顶端流出的瞬间，两种溶液就汇合而注浆。这种方法适用于凝胶时间是瞬间的情况。也有采用在灌注"溶液后，继续灌注#溶液的方法。（%）按注浆方法分类"钻杆注浆法钻杆注浆施工法是把注浆用的钻杆（单管），由钻孔钻到所规定的深度后，把注浆材料通过内管送入地层中的一种方法。钻孔达到规定深度后的注浆点称为注浆起点。在这种情况下，注浆材料在进入钻孔前，先将"、#两液混合，随着化学反应的进行，粘度逐渐升高，并在地基内凝胶（图&&’()）。钻杆注浆法的优点，与其他注浆法比较，容易操作，施工费用较低。其缺点是：浆液沿钻杆和钻孔的间隙容易往地表喷浆；浆液喷射方向受到限制，即为垂直单一的方向。#单过滤管注浆法单过滤管（花管）注浆法如图&&’((所示。把过滤管先设置在钻好的地层中，并填以砂，管与地层间所产生的间隙（从地表到注浆位置）用填充物（粘性土或注浆材料等）封闭，不使浆液溢出地表。一般从上 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#.$-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#$钻杆注浆施工方法%）安装机械，开始钻孔&）打钻完毕，注浆开始’）阶段注浆(）注浆结束，水洗，移动往下依次进行注浆。每注完一段，用水将管内的砂冲洗出后，反复上述操作。这样逐段往下注浆的方法，比钻杆注浆方法的可靠性高。图!!"##单过滤管注浆法施工顺序%）利用岩右芯管等钻孔&）插入过滤管’）管内外填砂及粘土(）第一阶段在注浆)）第二阶段注浆，第一阶段砂洗出*）反复(）、)）直到控装完毕+）提升过滤管,）过滤管孔回填或注浆 ·6"69·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!若有许多注浆孔时，注完各个孔的第一段后，第二段、第三段依次采用下行的方式进行注浆。过滤管直径大多是!!"#$%%。单过滤管注浆的优点为：&’在较大的平面内，可得到同样的注浆深度。注浆施工顺序是自上而下的进行，注浆效果可靠。(’化学浆液从多孔扩散，且水平喷射渗透易均匀。)’注浆管设置和注浆工作分开，注浆容易管理。*’化学浆液喷出的开口面积比钻杆注浆的大，所以一般只采用较小的注浆压力，而且注浆压力很少出现急剧性变化。其缺点是：&’注浆管加工及注浆管的设置麻烦，造价高。(’注浆结束后，回收注浆管困难，且有时可能成为施工障碍。!双层管双栓塞注浆法该法是沿着注浆管轴限定在一定范围内进行注浆的一种方法。具体的说，就是在注浆管中有两处设有两个栓塞，使注浆材料从栓塞中间向管外渗出。该法是法国+,-./0123.公司研制的，因此又称+,-./40123.法（图$$56"）。目前，有代表性的方法还有双层过滤管法（图$$567）和套筒注浆法（图$$568）。其施工顺序如图$$56$所示。图$$56"+,-./0123.注浆法6—内管"—外管7—双封套8—封填膜$—封填材料双层管双拴塞注浆法以+,-./0123.法（又称袖阀管法）最为先进，于"9世纪$9代开始广泛用于国际土木工程界。其施工方法分以下四个步骤：&’钻孔通常用优质泥浆（例如膨润土浆）进行固壁，很少用套管护壁： 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#%##·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#$双层过滤管法#—内管%—外管$—双封套&—套管!—封填材料图!!"#&套筒注浆法#—内管%—外管$—双封套&—套管!—封填材料图!!"#!双层管双栓塞注浆法施工顺序’）钻孔后插入套管(）插入外管)）注入封填材料，提升套管*）插入带双止浆塞的注浆管，开始注浆 ·5;5;·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"插入袖阀管为使套壳料的厚度均匀，应设法使袖阀管位于钻孔的中心；#"浇注套壳料用套壳料置换孔内泥浆，浇注时应避免套壳料进入油阀管内，并严防孔内泥浆混入套壳料中；$"灌浆待套壳料具有一定强度后，在袖阀管内放入带双塞的灌浆管进行灌浆。‘%&’()*+,-(法的主要优点为：."可根据需要灌注任何一个灌浆段，还可以进行重复灌浆；!"可使用较高的灌浆压力，灌浆时冒浆和串浆的可能性小；#"钻孔和灌浆作业可以分开，提高钻机的利用率。其缺点主要有：."袖阀管被具有一定强度的套壳料所胶结，因而难于拔出重复使用，耗费的管材较多。!"每个灌浆段长度固定为//012,3，不能根据地层的实际情况调整灌浆段长度。!双层管钻杆注浆法双层管钻杆注浆法的使用特点如下：."注浆时使用凝胶时间非常短的浆液，所以浆液不会向远处流失。!"土中的凝胶体容易压密实，可得到强度较高的凝胶体。#"由于是双液法，若不能完全混合时，可能出现不凝胶的现象。双层管钻杆注浆法是将.、!液分别送到钻杆的端头，浆液在端头所安装的喷枪里或从喷枪中喷出之后就混合而注入地基。双层管钻杆注浆法的注浆设备及其施工原理与钻杆法基本相同，不同的是双层管钻杆法的钻杆在注浆时为旋转注浆，同时在端头增加了喷枪。注浆顺序等也与钻杆法注浆相同，但段长较短，注浆密实。注入的浆液集中，不会向其他部位扩散，所以原则上可采用定量注浆方式。双层管的端头前的喷枪是在钻孔中垂直向下喷出循环水，而在注浆时喷枪是横向喷出浆液的，其.、!两浆液有的在喷枪内混合，有的是在喷枪外混合的。图11456所示为喷枪在各种方法（$$%注浆法、7.8注浆法、9:注浆法）在注浆中的状态。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#0#2·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!!"#$双层管钻杆注浆法端头喷枪%）&&’注浆法(）)*+注浆法,）-.注浆法#、!、/—内管0、$、1—外管2—过载安全销3、4、##—瞬结封填料#5—搅拌混合室06注浆施工的机械设备注浆施工机械及其性能如表!!"#1所示。现在的注浆泵是采用双液等量泵，所以检查时要检查两液能否等量排出是非常重要的。此外，搅拌器和混合器，根据不同的化学浆液和不同的厂家而有独自的型号。在城市的房屋建筑中，通常注浆深度在357以内，而且是小孔径钻孔，所以钻机一直使用主轴回转式的油压机，性能较好。但此机若不能牢固地固定在地面上，随着注浆深度的加大，钻孔孔向的精度就会产生误差，钻头就会出现偏离。固定的办法是在地面上铺上枕木用大钉固定，其轨距为钻机底座的宽度，然后把钻机的底座锚在两根钢轨上使钻机稳定。 ·#)#+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!!"#$注浆机械的种类和性能设备种类型号性能重量%&’备注*+,给油式旋转速度：#-,./012、*,,./012、主轴旋转式-,,.%012、#,,,.%012钻探机!,,钻孔用(")型功率：!3!&4（53!马力）钻杆外径：+,3!00轮周外径：+#3,00卧式二连单管容量：#-8-,9%012注浆泵复活活塞式最大压力：*3-):;<*!,注浆用674型功率：*35&4（!马力）容量：上下槽各)!,9不含有水立式上下两槽式水泥搅拌机叶片旋转数：#-,.%012*+,泥时的化学:=:!型功率：)3)&4（*马力）浆液不用容量：上下槽各)),9化学浆液化学浆液混立式上下两槽式搅拌容量：),9>,的配制和混合器手动式搅拌合从化学浆?@"-型排出量：+,9%012液槽往混合齿轮泵排出压力：,3#:;<+,器送入化学齿轮旋转式功率：)3)&4（*马力）浆液流量计测定范围：+,9/012压力计：*:;（<布尔登管式）附有自动记录仪流量、压力仪流量：蓝色电磁式#),表浆液A;记录仪双色压力：红色*3套壳料配方套壳料的基本功能为：封闭袖阀管与钻孔壁之间的环状空间，防止灌浆时浆液到处流窜，在橡皮袖阔和止浆塞的配合下，逼使浆液只在一个灌浆段范围内开环（即挤破套壳料）而进入地层。套壳料的破碎程度越高，注浆率一般就越大，所需注浆压力也较小。国内外所用套壳料都采用以粘性土为主、水泥为辅的低强度配方，为了提高套壳料的脆性，有时还掺入细砂或采用粉粒含量较高的粘性土。表!!"),为我国某工程中有效地使用过的套壳料配方，所用的土料为粉质粘土，其级配可参考表!!")#。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·,#,!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!!"#$套壳料配方材料质量比套壳浇筑时的(天龄期抗压强度配方号水泥土水粘度%&稳定性析水率（’）%)*+,,,-!.,-/0#1$-$$(/,$$2#$$#,,-!$,-33—$-$.!,,$$2#$$表!!"#,套壳料的级配颗粒组成（质量分数）（’）土粒密度（%6%4.）塑性指数#2$-$!44$-$!2$-$$!445$-$$!44,1!#.##-(,,,-$0-灌浆（,）注浆孔的钻孔孔径一般为($2,,$44，垂直偏差应小于,’。注浆孔有设计角度时应预先调节钻杆角度，倾角偏差不得大于#$7。（#）当钻孔钻至设计深度后，必须通过钻杆注入封闭泥浆，直到孔口溢出泥浆方可提杆，当提杆至中间深度时，应再次注入封闭泥浆，最后完全提出钻杆。封闭泥浆的(天无侧限抗压强度宜为$-.2$-!8*+，浆液粘度3$2/$9。（.）注浆压力一般与加固深度的覆盖压力，建筑物的荷载、浆液粘度、灌注速度和灌浆量等因素有关。注浆过程中压力是变化的，初始压力小，最终压力高，在一般情况下每深,4压力增加#$2!$)*+。（0）若进行第二次注浆，化学浆液的粘度应较小，不宜采用自行密封式密封圈装置，宜采用两端用水加压的膨胀密封型注浆芯管。（!）灌浆完后就要拔管，若不及时拔管，浆液会把管子凝住而增加拔管困难。拔管时宜使用拨管机。用塑料阀管注浆时，注浆芯管每次上拔高度应为..$44；花管注浆时，花管每次上拔或下钻高度宜为!$$44。拔出管后，及时刷洗注浆管等，以便保持通畅洁净。拔出管在土中留下的孔洞，应用水泥砂浆或土料填塞。（1）灌浆的流量一般为(2,$:%4;<。对充填型灌浆，流量可适当加大，但也不宜大于#$:=4;<。（(）冒浆处理。土层的上部压力小，下部压力大，浆液就有向上抬高的趋 ·!%!)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!势。灌注深度大，上抬不明显，而灌注深度浅，浆液上抬较多，甚至会溢到地面上来，此时可采用间歇灌注法，亦即让一定数量的浆液灌注入上层孔隙大的土中后，暂停工作，让浆液凝固，几次反复，就可把上抬的通道堵死。或者加快浆液的凝固时间，使浆液出注浆管就凝固。工作实践证明，需加固的土层之上，应有不少于!"厚的土层，否则应采取措施防止浆液上冒。#$质量检验灌浆效果与灌浆质量的概念不完全相同。灌浆质量一般是指灌浆施工是否严格按设计和施工规范进行，例如灌浆材料的品种规格、浆液的性能、钻孔角度、灌浆压力等，都要求符合规范的要求，不然则应根据具体情况采取适当的补充措施；灌浆效果则指灌浆后能将地基土的物理力学性质提高的程度。灌浆质量高不等于灌浆效果好。因此，设计和施工中，除应明确规定某些质量指标外，还应规定所要达到的灌浆效果及检查方法。灌浆效果的检验，通常在注浆结束后%&天才可进行，检验方法如下：（!）统计计算灌浆量。可利用灌浆过程中的流量和压力自动曲线进行分析，从而判断灌浆效果。（%）利用静力触探测试加固前后土体力学指标的变化，用以了解加固效果。（’）在现场进行抽水试验，测定加固土体的渗透系数。（(）采用现场静载荷试验，测定加固土体的承载力和变形模量。（#）采用钻孔弹性波试验测定加固土体的动弹性模量和剪切模量。（)）采用标准贯入试验或轻便触探等动力触探方法测定加固土体的力学性能，此法可直接得到灌浆前后原位土的强度，进行对比。（*）进行室内试验。通过室内加固前后土的物理力学指标的对比试验，判定加固效果。（&）采用!射线密度计法。它属于物理探测方法的一种，在现场可测定土的密度，用以说明灌浆效果。（+）使用电阻率法。将灌浆前后对土所测定的电阻率进行比较，根据电阻率差说明土体孔隙中浆液的存在情况。在以上方法中，动力触探试验和静力触探试验最为简便实用。检验点一 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·’!’&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!般为灌浆孔数的!"#$"，如检验点的不合格率等于或大于!%"，或虽小于!%"但检验点的平均值达不到设计要求，在确认设计原则正确后应对不合格的注浆区实施重复注浆。 ·/5/4·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五十六章桩基工程水泥土搅拌法加固技术第一节加固机理水泥土搅拌法指机械或人工将土与水泥或水泥系材料混合所形成的圆柱形水泥土体。分为深层搅拌水泥土桩和夯实水泥土桩，夯实水泥土桩已作过介绍，由高压喷射混合所形成的旋喷桩将在下一节介绍。深层搅拌水泥土桩即!"#（!$%$&’"$$(#)*)&+#$’,-.）是利用水泥或水泥系材料为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将原位土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，形成水泥土圆柱体。由于固化剂和其他掺和料与土之间产生一系列物理化学反应，使圆桩体具有一定强度，桩周土得到部分改善，组成具有整体性、水稳性和一定强度的复合地基，也可作为连续的地下水泥土壁墙和水泥土块体以承受荷载或隔水。水泥土搅拌法分为湿法（或称深层搅拌法）和干法（或称粉体搅拌法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。对无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。深层搅拌水泥土桩问世以来，发展迅速、应用广泛。日本大量用于各种建筑物的地基加固、稳定边坡、防止液化、防止负摩擦等。!"#法在日本及其他发达国家还广泛用于海上工程、如海底盾构稳定掘进、人工岛海底地基加固，桥墩基础地基加固，岸壁码头地基加固，护岸及防波堤地基的加固等。由于日本国的特殊环境，其海上工程的投入巨大，也促进了!"#法的迅速发展。在日本，截止/001年仅粉体搅拌水泥土桩施工项目已超1过/233项，加固土方量达到/333万%。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·+,+-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!国外的深层搅拌机械采用了高新技术，实现了施工监控的自动化。确保了施工质量，目前尚未见到失败的工程例证。其工程应用中，设计方法比较保守，置换率高达!"#$%"#，桩体设计强度取值一般不超过"&’()*。由于理论研究投入不够，没有取得完整的应力场和变形场数据，使其设计计算方法不尽如人意。深层搅拌水泥土桩在我国的应用范围也不断扩大，形成了我国的特色。深层搅拌水泥桩率先用于+"层综合楼和地基处理，大量用于%层左右的多层建筑物地基处理以及深基坑开挖的支挡防渗工程。根据我国国情开发的价格低、机型轻便的搅拌机械，在软土地基加固中取得了显著的社会经济效益。,"世纪-"年代，我国的水泥土桩发展进入高潮，目前已施工+"""万.以上的水泥土桩。近年来，水泥土桩在北京也大量应用。在工程实践中，由于我国搅拌机械的性能及施工监控系统比较落后，加上操作不认真，设计理论不完善，工程中也出现了不少事故，暴露了许多问题。当务之急是继续完善和开发适合我国国情的搅拌机械，重点解决施工监控系统设备的研制。在设计理论上，虽然我国的科技人员进行了大量的工作，对水泥土的基本性质、临界桩长、固结特性、桩体动测等方面的研究取得了可喜的进展，但还缺少系统的研究，没有揭示水泥土桩复合地基的应力场和变形场，使设计水平停滞不前。当今水泥土桩应用继续升温，解决上述问题意义重大。水泥土搅拌法加固软土技术具有其独特优点：!最大限度地利用了原土；"搅拌时无侧向挤出、无振动、无噪声和无污染，可在密集建筑群中进行施工，对周围原有建筑物及地下管沟影响很小；#根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式；$与钢筋混凝土桩基相比，可节约钢材并降低造价；%可以自由选择加固材料的喷入量，能适用于多种土质；&土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降；’针对拟加固土质和加固目的可自由选择加固材料，包括水泥粉，水泥浆、石膏、矿渣，粉煤灰、砂或碎石粉末等，设计较灵活。如果事前加以混合，可以同时喷射两种以上的混合加固材料；(施工速度快，国产的深层搅拌桩机每台班（%/）可成桩+""$1+0".。日本的深层搅拌船每小时可加固-".以上。+&深层搅拌法的加固机理 ·)$$%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!深层搅拌法是用固化剂水泥和石灰与外加剂（石膏、木质素磺酸钙）通过深层搅拌机输入到软土中并加以充分拌和，固化剂和软土之间产生一系列的物理化学反应，改变了原状土的结构，使之硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土和石灰土。由于土质不同，其固化机理也有差别。用于砂性土时，水泥土的固化原理类同于建筑上常用的水泥砂浆，具有很高的强度，固化时间也相对较短。用于粘性土时，由于水泥掺量有限（!"#$%"），且粘粒具有很大的比表面积并含有一定的活性物质，水泥和石灰的水解和水化反应完全处于粘土颗粒包围之下，硬化速度比较缓慢，固化机理比较复杂。深层搅拌桩作成块体用来挡土隔水或直接用作建筑的地基或基础时，主要考虑混合体本身的固化机理，作为复合地基处理时，尚要涉及桩间土力学性质的变化。深层搅拌加固软土地基，目前在国内以水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌法为多见，加固材料如图&’()。图&’()加固材料$*水泥液喷射深层搅拌加固机理从水泥土的加固机理分析可见，软土地基深层搅拌加固技术来说，由于机械的切削作用，实际上不可避免地会留下未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象，而土团之间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满。所以加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区，而在大小团内部则没有水泥。只有经过较长的时间，土团内的土颗粒在水泥水解产物渗透作用下，才逐渐改变其性质。因此在水泥土中不可避免地会产生强度较大的和水稳定性较好的水泥石区和强度较低的土块区。两者在空间相互交替，从而形成一种独特的水泥土结构。因而可以得出定性结论：水泥和土之间的强制搅拌越充分，土块被粉碎的越小、水泥分布到土中越均匀，则水泥土结构强度的 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·&,,&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!离散性越小，其宏观的总体强度也越高。!"水泥粉体喷射深层搅拌加固机理粉体喷射深层搅拌常用的固化剂有水泥粉体、生石灰和消石灰，也有掺入粉化灰、石膏等外加剂的，粉体固化剂与原状土搅拌混合后，使地基土和固化剂发生一系列物理化学反应，生成稳定的水泥土或石灰土。用水泥粉体作固化剂加固软土地基与水泥浆作固化剂加固原理基本相同，只是用水泥粉体作固化剂水化反应，放热直接在地基土中，使水分蒸发和吸收水分的能力提高。第二节工艺设计（一）布桩形式搅拌桩的布桩形式对加固效果有较大的影响。根据拟建工程的工程地质情况、上部结构的荷载要求以及现阶段深层搅拌桩的施工工艺和设备，搅拌桩一般采用柱状、壁状、格栅状和块状四种形式，参见图#$%&。图#$%&深层搅拌桩的布桩形式（’）柱状（；(）壁状（；)）格栅状（；*）块状（；+）单桩断面 ·!###·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（二）设计要点和措施!"复合地基（!）搅拌桩按照其强度和刚度是介于刚性桩（如钢筋混凝土预制桩，就地制作的钢筋混凝土灌注桩）和柔性桩（散体材料桩，如砂桩，碎石桩等）之间的一种桩形，但其承载力又和刚性桩相近，因此在设计搅拌桩的加固范围时，可只在上部结构的基础范围内布置，不必像柔性桩那样在之外设置围护桩。布桩的形式可为正方形、正三角形、格栅形和壁形等多种形式。（#）布桩时摩擦桩必须考虑群桩效应，桩距不宜过小。目前，深层搅拌桩的桩径大多为!$%%&’%%，由于基础宽度的限制，常会给布桩造成困难，多数工程桩距较小，解决这个矛盾的途径：一是采用单轴搅拌，将桩径缩至!(%%左右；二是在基础和搅拌桩的桩顶之间设置)%%&$%%**厚的粗粒材料垫层（如砂石、碎石、矿渣等）拉开桩距；三是增加桩长，减少桩数，增大桩距。实践证明，采用以上措施是有效的。（)）端承桩宜采用大直径的双轴搅拌法或做成壁状、格栅状甚至块状，具体什么形式应根据工程要求及地质条件确定。壁状、格栅状形式可以增大地基刚度，减小不均匀沉降，在建筑物薄弱环节上采用，效果较好。（(）桩顶标高的确定宜选在承载力较高的土层上，以充分发挥桩间土的承载力，并且要兼顾基础的稳定性，宜低于原地面以下!*左右。（$）考虑具体工程情况，可长、短桩混用。（+）注意基础角桩及长高比大于)的建筑物中部桩的加强。（’）根据桩的受力情况，不同深度的喷灰量可以变化，因桩体最大应力一般发生在桩顶以下)&$,的范围内，因此，可根据需要在桩顶以下#&)*以上增加喷灰量，并采用复喷复拌的施工工艺。（-）停灰面应高于设计桩顶$%%**。即保护桩长最少为$%%**，在施做褥垫层时，将这段保护桩长去掉。（.）复合地基承载力标准值不宜大于#%%/01，一般情况下采用!#%&!-%/01，单桩承载力（对$%%**）不宜大于!$%/2。（!%）固化料的掺入比一般为!%3&!$3，即对$%%**的搅拌桩来说，每 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·+))-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!延米的喷灰量常采用!"#$"%&’(（不复喷）。)*阻渗挡土工程（+）宜采用双轴或多轴浆液搅拌，并采用大直径桩；（)）固化材料掺入比不宜小于+!,，以增强抗剪强度和防渗能力；（-）如深层搅拌桩只用作防渗帷幕，水泥土桩宜布置成壁式或格栅式形式，且水泥土桩不宜少于)排；（.）水泥土挡墙厚度为开挖深度的"*$#"*/倍，可做成格栅式或块状实体，作成格栅式时，置换比不宜小于"*0；（!）搅拌桩之间的搭接不宜小于+""((；（$）水泥土桩墙按受力条件的不同，可以墙深不同；（0）为增大被动土压力，减少水泥挡墙的变形，在坑内可采用多种形式（如格栅式）的水泥土桩加固；（/）水泥桩应尽量作成拱形，也可与刚性挡土墙组成连拱形式以节约造价；（1）格栅式挡墙可简化为图!$2)的图式进行计算，不计格栅间土的抗剪能力；（+"）水泥土挡墙的挡土高度不宜大于$(。（三）柱状水泥土深层搅拌桩的设计计算+*单桩竖向承载力特征值计算单桩竖向承载力特征值3取决于水泥土桩体本身的强度和所加固的桩%间土的性能两个条件，可能的话，最好能使土对桩的支承力与桩身强度所确定的承载力相近，并使后者略大于前者较为经济。单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定，在无载荷试验数据时，可用以下二式对单桩竖向承载力特征值进行设计计算，并取两者较小值：!"4!#56，%$%!"4&’(%)7"$%&%式中3———单桩承载力特征值（%8）；%956，%———与搅拌桩桩身加固土配比相同的室内加固水泥土（边长为 ·6005·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################!"#!$$的立方体，也可采用边长为%"$$的立方体）&"’龄期无侧限抗压强度平均值（()*）；———强度折减系数，可取"#+,"#%；!-.———桩周长（$）；0/.———桩的横截面积（$）；!———桩长（$）；1.———桩端天然地基土的承载力特征值（()*）；可按国家标准《建筑地基基础设计规范》（23%"""!—0""0）的有关规定确定；14———桩周土的加权平均摩阻力特征值，对淤泥可取5,!()*；对软塑状态的粘性土可取6",6%()*；对可塑状态的粘性土可取60,67()*；!———桩端天然地基土的承载力折减系数，可取"#5,"#8，承载力高时取低值。一般说来，搅拌桩的桩身强度是有一定限度的，也就是说，搅拌桩从承载力角度存在一个有效桩长，即单桩承载力在一定程度上不随桩长的增加而增大。为了使桩承载力的设计更加合理，设计时应使桩体强度与承载力相协调，应满足如下关系；""9:，(#$!"%&’$!;!#$%$单桩承载力应通过现场载荷试验加以验证，或先行施工试桩，据以确定单桩承载力。当桩体强度小于%""()*时，单桩承载力应通过现场载荷试验确定。综上所述，搅拌桩的设计主要是确定桩长和水泥掺入比!。<（6）当土质条件、施工因素等限制搅拌桩的加固深度时，可先确定桩长!，根据桩长按式计算单桩承载力标准值=，再据此公式求水泥土桩的无侧限抗(压强度"，然后再根据>，参照室内配合比试验资料，选择所需的水泥掺入9:，(9:，(比"。<对于深厚的软土地基仪进行局部深度加固时，可认为1.?"来进行上述计算步骤，最后确定所需的水泥掺入比"<。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·4!!2·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）当搅拌桩的深度不受限制时，可首先根据室内配合比试验确定水泥掺入比!，然后再确定桩身强度!，据此可根据式计算单桩承载力特征值&，"#$，%%最后根据式确定搅拌桩长"。（’）直接根据上部结构对地基承载力的要求，选定单桩承载力&，然后按%式确定!，据此参照室内配合比试验资料求得相应于!的水泥掺入比!，#$，%#$，%"又根据&按式确定出桩长"。"!(复合地基承载力的设计计算水泥土搅拌桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基静载荷试验确定，也可按下式计算：$%!)*，%+#,!（"-#）!)，%&’式中!———复合地基承载力特征值（%./）；)*，%#———面积置换率；!)，%———桩间土天然地基承载力特征值（%./）；!&*———桩横截面积（0）；———桩间土承载力折减系数，当桩间土为软土时，可取1(234(1，!当桩间土为硬土时，可取1(431(5，当不考虑桩间软土的作用时，可取零；$%———单桩承载力特征值（%6）；由式计算得到。桩间土承载力折减系数是反映桩上共同作用的参数。如时，表!!+4示桩与桩间土共同承担外荷载，由此得出与柔性桩复合地基相同的计算公式；如时，表示桩间土不承受荷载，由此得出与一般刚性桩基相似的承载力!+1计算公式。由此可再一次表明水泥土搅拌桩是介于柔性桩和刚性桩之间的一种地基加固形式。’(下卧层强度验算当水泥土桩以群桩形式出现时，群桩中各桩与单桩的工作状态迥然不同，以现场的载荷试验来看，群桩的承载力均小于单柱之和，群桩的沉降量大于各单桩沉降量。可见当桩距较小时，由于应力叠加，产生群桩效应。因此当所设计的水泥土搅拌桩为摩擦桩、桩的置换率较大时（一般当07!18时），且不是单行竖向排列时，或当桩端下地基土受力范围内有软弱下卧时，应验算下卧层 ·#$$-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!强度。验算时，即将基础底面各桩端范围内的搅拌桩和桩间土视为一由复合上层组成的假想的实体基础，并考虑实体基础侧面与土的摩阻力，具体方法可参见有关规程。!"水泥土挡墙的设计原则水泥土挡墙用于深基坑开挖是近几年出现的新事物，它集挡土与隔水于一身，具有较好的经济效益。水泥土挡墙的外荷载应计及墙顶荷载、墙体自重、墙后土面超载、坑外全墙高度的主动土压力、水压力、坑底以下被动土压力，不考虑地震荷载。（#）主动土压力可采用朗肯理论公式计算或采用静止土压力。对基坑变形要求严格的工程采用静止土压力；有经验时，可在主动土压力与静止压力之间取值。由于土压力的计算属动态计算，它的值随挡土结构变形的大小而变化，应用中必须结合实际情况全面分析。（$）水压力可采用水土合算和水土分算两种方法计算。土水合算时取各层土的饱和重度!，总应力的(、。水土分算时取有效重度"*及有效应力%&’)!)(*)、!*)。对粘性土、粉土宜水土合算，对砂类土宜土水分算。（+）由于水泥土挡墙起隔渗作用，墙后土的抗剪强度指标(、值宜采用不!固结不排水（!!）剪切试验求得。对于软土求得的值很小，可根据地区经验!适当提高。（!）被动土压力也可采用朗肯理论计算，同主动土压力一样，数值随挡土结构变形而定。一般被动土压力很难全部发挥，应根据挡土墙允许变形的大小，对计算的被动土压力加以折减。折减系数的大小，因地而异。（,）按重力式挡土墙进行设计，设计包括抗倾覆，抗滑动稳定性验算，墙体强度和变形验算、墙底地基承载力验算，基坑抗隆起及整体稳定性验算。（-）在深厚的软土中，应注意由于地基产生过大塑性变形常导致墙体变形过大或失稳。（.）采用搅拌桩进行支护的工程开挖深度一般不超过./，基本施工方法是：采用深层搅拌机，将相邻桩搭接施工，为加强其整体性，搭接长度一般不小于#00//，一般布置数排（$1+排），搅拌桩在平面上组成格栅状（如图,-2$1,-2+）或壁状深层搅拌桩作为坑壁支护，利用致密的水泥土墙挡住渗水并 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$!!/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!承受水、土压力，由于水泥加固土的抗弯强度较低，当基坑中没有任何其他支撑时，所需水泥土的厚度较大，一般设置!"#排搅拌桩（壁厚可达到$%&"!’），因此可按重力式挡土墙进行水泥土挡墙的设计，其厚度、强度与深度用试算法确定，根据初步拟定的挡墙参数进行挡墙的稳定性验算，必要时进行适当修改，直到满足设计要求为止。（(）采用格栅状布桩具有如下优点：!限制格栅中软土的变形，大大减少了其竖向沉降；"增加支护的整体刚度，保证桩土在横向力作用下共同工作。图&)*!格栅式挡墙简化图示（+）桩墙实际平面图（；,）经简化的单元墙第三节施工方法与质量检验（一）施工机械及配套设备深层搅拌法的施工机械种类繁多，不同传动原理的机械及不同搅拌的机械，水上和陆上施工机械，均有不同的工艺流程和施工要求。国内的机械较为轻便，整机的重量一般在$-"$&.，按机械传动方式可分为转盘式和动力式。转盘式机械多用于水文地质钻机（如红星)--、$---型等）的转盘加以改制；其优点是传动设备装在底盘上，重心低，比较稳定，但不易组成多头搅拌，还需增加加压装置。动力头式深层搅拌机多见于国外，我国江阴振冲器厂生产此种 ·%))(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$水泥土搅拌桩形成格栅状作支护传动方式的搅拌机，动力头采用油马达或由电动机和减速器组成。这种搅拌机动力头悬挂在机身架子上，重心较高，必须配置重量较大的底盘，但是动力头和搅拌机具连为一体，重量较大，可不配加压装置，同时可以实现多轴搅拌。深层搅拌机的类型根据搅拌轴数可分为单轴和多轴搅拌机，按使用的固化剂形态可分为浆液喷射和粉体喷射的深层搅拌机。目前浆液喷射所用的是单轴和双轴深层搅拌机。按喷浆方式有中心管喷浆方式和叶片喷浆方式。后者是使水泥浆从叶片上若干小孔喷出，水泥浆和土体混合较为均匀，对大直径叶片和连续搅拌是合适的，但因喷浆孔小易被浆液堵塞，它只能使用纯水泥浆而不能使用其他固化剂，且加工制作较为复杂，中心管喷浆方式中的水泥浆是以两个搅拌轴之间的另一根管子输出，这对于叶片直径在!%&&&以下时，并不影响搅拌均匀度，而且它还可适用多种固化剂，除水泥浆外，还可用水泥砂浆，甚至可掺入工业废料等粗粒固化剂。（二）施工组织%’施工准备 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!"",·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）具备的资料：包括上级机关批准的工程建设项目文件、施工设计任务书、场地施工平面布置图、建筑设计和岩土工程勘察资料。（"）室内配比试验：由建设单位、设计单位会同施工单位到现场采集土样，做水泥土的配比试验，测定各水泥土的不同龄期，不同的水泥掺比配方。土样取样一般不少于"#$，采集的样品要用取样盒装好后并用石蜡密封，或者密封在双层塑料袋内，防止水分蒸发。制作水泥土试块所用的土，水泥以及外加剂的数量要称重并做好记录，水泥与土要搅碎调均匀。试块规格可根据要求制成边长%&’%((或)&((的立方块。（*）平整场地，做好三通一平：在老宅场地施工前应对桩位用钎探检查有无条石、块石，如遇条石或块石应及时挖掘清除。根据场地条件因地制宜搭设灰浆拌制操作棚和存放水泥临时仓库，防止水泥受潮变质。"’场地布置如拟建场地附近已有建筑物，且相距较近，施工现场狭窄时，要因地制宜搭设安装灰浆拌制操作棚（一般为*(+!&(）。如果现场表土较硬，需采用注水预搅施工时，现场四周需挖排水沟，对角线处各挖一集水井，其位置以不影响施工为原则，井内应经常清除沉淀物，保持沟内畅通。如施工现场为一很长地段（如超过)&&(），可将灰浆制备系统装在一辆拖车上随起重设备一起前进，流动供应水泥浆。*’劳动组织每台班一般为!*人左右组成。其中施工技术负责人!名，负责深层搅拌施工指挥，协调各工序的操作联系，处理施工中出现的技术疑难问题。司机、拌浆工、供料工各"人，司机按技术负责人发出的信号，正确操作深层搅拌机的下沉、提升、喷浆、停浆等，并观察打桩机械运转情况，做好维修保养；拌浆工负责按设计配合比制备水泥浆固化剂；供料工负责各种生产用料的供应、运输、对散装水泥负责过磅称量。还需配备司浆工、管线工、起重工、钳工、电工、记录各!人。司泵工负责指挥原浆制备、泵送系统的正常运转做好水泥浆制备设备的例行保养，负责输送管路的清洗，管线工在深层搅拌机升降移位时，随时负责输浆胶管和电缆线的移动，拉开距离，以免搅入叶片；起重工配合技术负责人的指挥移动起重设备，清除搅拌头附着的泥团；钳工负责全部的维修 ·&(%)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工作；电工负责修理全部电器设备的正常工作通讯夜间照明；记录工依据设计要求、测定搅拌桩每米的灌浆量，发现断桩时立即报告技术负责人，采取补救措施，同时记录施工中的各种数据，复查桩位、水泥浆配比等。（三）施工工艺国内深层搅拌桩的施工工艺主要如图!"#$，图!"#!所示两种施工工艺流程。在施工中，有时在钻进贯入时喷浆（如图!"#%），也有时在提升时喷浆（如图!"#$示），喷浆最佳时机须根据地层的软硬情况和搅拌头的工艺特点而定。同理，重复搅拌过程中是否喷浆亦应根据土的力学指标和设计要求灵活掌握。图!"#$深层搅拌法施工工艺流程!—定位下沉；"—钻进喷浆搅拌；#—重复搅拌提升；$—重复搅拌下沉到底部；%—重复搅拌提升；&—施工完毕图!"#!深层搅拌法施工工艺流程!—定位；"—预搅下沉；#—喷浆搅拌提升；$—重复搅拌下沉；%—重复搅拌提升；&—成桩完毕&’浆液制备水泥系深层搅拌桩的浆液，最好采用$(’!级普通硅酸盐水泥，若用低标号水泥时，应进行配比试验，证实达到设计要求时方可应用，水泥质量必须可 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·*,&*·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""靠。水泥浆液的配制要严格控制水灰比，一般为!"#$%!"$，袋装水泥要抽查，加入的水应有定量容器，使用砂浆搅拌机制浆时，每次搅拌不宜少于&’()。为改善水泥和易性，以提高水泥土的强度和耐久性，在制作水泥浆液时，可掺入适量的外加剂，一般为水泥量的*+%,+。三乙醇胺是一种早强剂，可增加搅拌桩的早期强度。木质素磺酸钙主要起减水作用，能增加水泥浆的稠度，有利于泵送，一般的掺入量为水泥用量的!",+。制好的水泥浆不得停置时间过长，超过,-应降低标号使用。浆液在灰浆搅拌机中要不停搅拌，直到送浆前。,"施工工艺流程图$./#施工工艺流程：桩机就位!钻进喷浆到底!提升搅拌!重复喷射搅拌!重复提升复搅!成桩完毕。桩机就位：利用起重机或开动绞车移动深层搅拌机到达指定桩位对中。为保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于*!0’，导向架和搅拌轴应与地面垂直，垂直度的偏差不应超过*"$+喷浆搅拌：开动灰浆泵，证实浆液从喷嘴喷出时启动桩机向下旋转钻进喷浆搅拌并连续喷入水泥浆液，钻进速度应为*"!’1’()，转速.!23’()左右，喷浆压力控制在*"!%*"#456，喷浆量控制为&!71’()，钻进喷浆成桩至设计桩长或层位后，原位喷浆半分钟，再反转匀速提升，深度误差不得大于$"!0’。提升搅拌：搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升，直到地面。搅拌头如被软粘土包裹时，应及时清除。重复钻进搅拌：按前述操作要求进行，如喷浆量已达到设计要求时，只需复搅不再送浆。成桩完毕：连同上述共进行&次复搅，即可完成*根桩的作业，开动灰浆泵清洗管路中残存的水泥浆，桩机移至另一桩位施工另一根搅拌桩。考虑到搅拌桩顶部与上部结构的基础或承台接触部分受力较大，因此通常还可对桩顶*"!%*"$’范围内再增加一次喷浆，以提高其桩顶强度。&"施工注意事项对于重要工程，首先做试桩，检测工作完成后，修正设计和施工参数。施 ·!121·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工参数包括输浆量、输浆速度、走浆时间（灰浆自泵出至到达喷浆口的时间），来浆时间（浆液从喷浆口喷出的时间），停浆时间（!根桩规定使用的浆液全部喷入土中的时间），总的喷浆时间（停浆时间和来浆时间的时间差），搅拌轴提升速度，同时要决定采用何种施工工艺流程和复搅次数以及复浆量等。施工中宜用流量泵控制输浆速度，使用注浆泵出口压力保持在"#$%"#&’()，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步，应控制喷浆和搅拌提升速度，误差不得大于!"*+,+-.。施工中常见问题和处理方法见表/&0!。表/&0!施工中常见的问题和处理方法常见问题发生原因处理方法（!）电压偏低（!）调高电压预搅下沉困难，电流值高，电（1）土质硬，阻力太大（1）适量冲水或浆液下沉机跳闸（2）遇大石块、树根等障碍物（2）挖除障碍物搅拌机下不到预定深度，但电流增加搅拌机自重或开动加压土质粘性大，搅拌机自重不够不高装置（!）投料不准确（!）重新标定投料量喷浆未到设计桩顶面（或底部桩（1）灰浆泵磨损漏浆（1）检修灰浆泵端）标高，集料斗浆液已排空（2）灰浆泵输浆量偏大（2）重新标定灰浆输浆量喷浆到设计位置集料斗中剩浆（!）拌浆加水过量（!）重新标定拌浆用水量液过多（1）输浆管路部分阻塞（1）清洗输浆管路（!）输浆管内有水泥结块（!）拆洗输浆管输浆管堵塞爆裂（1）喷浆口球阀间隙大小（1）使喷浆口球阀间隙适当（!）灰浆浓度过大（!）重新标定浆液水灰比搅拌钻头和混合土同步旋转（1）搅拌叶片角度不适宜（1）调整叶片角度或更换钻头（四）质量检验水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，并应坚持全程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转速和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法：!#成桩34后，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆（灰）面下"#/+），目测 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·(#%%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的!"。#$成桩后%&内，可用轻型动力触探（’()）检查桩身的均匀性。从桩顶开始至桩端，每米桩身均先钻孔*))++深度，然后触探%))++，并记录锤击数；检验深度不小于,+。检验数量为施工总桩数的("，且不少于%根。竖向承载的水泥土搅拌桩的竣工验收应采用单桩载荷试验、单桩或多桩复合地基载荷试验检验其承载力。载荷试验宜在成桩#-&后进行，每项单体工程不宜少于%点，复合地基载荷试验应符合有关规定。经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时，应在成桩#-&后，用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验，检验数量为施工总桩数的)$!"，且不少于%根。对相邻桩搭接要求严格的工程，应在成桩(!&后，选取数根桩进行开挖，检查搭接情况。基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合设计要求，应采取有效补强措施。 ·)!/%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五十七章桩基工程高压喷射注浆法加固技术高压喷射注浆法!"世纪#"年代后期创始于日本，它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为!"$%"&’(的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。我国于)*+,年首先在铁道部门进行单管法的试验和应用，)*++年冶金部建筑研究总院在宝钢工程中首次应用三重管法喷射注浆获得成功，)*-#年该院又开发成功高压喷射注浆的新工艺———干喷法，并取得国家专利。至今，我国已有上百项工程应用了高压喷射注浆法。高压喷射注浆法所形成的固结体形状与喷射流移动方向有关。一般分为旋转喷射（简称旋喷）、定向喷射（简称定喷）和摆动喷射（简称摆喷）三种型式（图,+.)）。图,+.)高压喷射注浆的三种型式)—桩!—射流/—冒浆%—喷射注浆,—板#—墙旋喷法施工时，喷嘴一面喷射一面旋转并提升，固结体呈圆柱状。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质，也可组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流砂。旋喷法施工后，在地基中形成的圆柱体，称为旋喷桩。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!#,(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!定喷法施工时，喷嘴一面喷射一面提升，喷射的方向固定不变，固结体形如板状或壁状。摆喷法施工时喷嘴一面喷射一面提升，喷射的方向呈较小角度来回摆动，固结体形如较厚墙状。定喷及摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程。!"高压喷射注浆法的工艺类型当前，高压喷射注浆法的基本工艺类型有：单管法、二重管法、三重管法和多重管法等四种方法。（!）单管法单管旋喷注浆法是利用钻机把安装在注浆管（单管）底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以#$%&’左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定形状的固结体，如图()*#所示。这种方法日本称为++&工法。图()*#单管法高压喷射注浆示意图!—高压泥浆泵#—浆桶,—水箱-—搅拌机(—水泥仓.—注浆管)—喷头/—旋喷固结体0—钻机（#）二重管法使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出#$%&’左右压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用$")%&’左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏 ·()$+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。固结体的范围明显增加（图!"#$）。这种方法日本称为%&’工法。图!"#$二重管法高压喷射注浆示意图(—水箱)—搅拌机$—水泥仓*—浆桶!—高压泥浆泵+—空压机"—二重管,—气量机-—喷头(.—固结体((—钻机()—高压胶管（$）三重管法使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。在以高压泵等高压发生装置产生)./$.012左右的高压水喷射流的周围，环绕一股.3!/.3"012左右的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再另由泥浆泵注入压力为.3!/$012的浆液填充，喷嘴作旋转和提升运动，最后便在土中凝固为较大的固结体（图!"#*）。这种方法日本称4%1工法。图!"#*三重管法高压喷射注浆示意图(—高压水泵)—水箱$—搅拌机*—水泥仓!—浆桶+—泥浆泵"—空压机,—气量计-—喷头(.—固结体((—钻机 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·/-0(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）多重管法这种方法首先需要在地面钻一个导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转超高压力水射流（压力约!"#$%），切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土和石成为泥浆后，立即用真空泵从多重管中抽出。如此反复地冲和抽，便在地层中形成一个较大的空间。装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空间的直径和形状，最后根据工程要求选用浆液、砂浆、砾石等材料进行填充。于是在地层中形成一个大直径的柱状固结体，在砂性土中最大直径可达!&（图’()’）。这种方法日本称为***)#+,工法。-.高压喷射注浆法的特征（/）适用范围较广由于固结体的质量明显提高，它既可用于工程新建之前，又可用于竣工后的托换工程，可以不损坏建筑物的上部结构，且能使已有建筑物在施工时使用功能正常。图’()’多重管法高压喷射注浆示意图/—真空泵-—高压水泵0—孔口管!—多重钻杆’—超声波传感器1—钻头(—高射水喷嘴（-）施工简便施工时只需在土层中钻一个孔径为’"&&或0""&&的小孔，便可在土中喷射成直径为".!2!."&的固结体，因而施工时能贴近已有建筑物，成型灵活，既可在钻孔的全长形成柱型固结体，也可仅作其中一段。（0）可控制固结体形状在施工中可调整旋喷速度和提升速度、增减喷射压力或更换喷嘴孔径改变流量，使固结体形成工程设计所需要的形状。（!）可垂直、倾斜和水平喷射通常是在地面上进行垂直喷射注浆，但在隧道、矿山井巷工程、地下铁道等建设中，亦可采用倾斜和水平喷射注浆。 ·#0!/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"高压喷射注浆法的适用范围主要适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用程度。对地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝固的情况，对无填充物的岩熔地段，永冻土以及对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用高压喷射注浆法。第一节加固机理#"高压水喷射流性质高压水喷射流是通过高压发生设备。使它获得巨大能量后，从一定形状的喷嘴，用一种特定的流体运动方式，以很高的速度连续喷射出来的、能量高度集中的一股液流。在高压高速的条件下，喷射流具有很大的功率，即在单位时间内从喷嘴中射出的喷射流具有很大的能量，其功率与速度和喷射流的压力的关系如表$%&#所示。表$%&#喷射流的速度与功率喷嘴压力!’()*’喷嘴出口孔径"+(,-流速系数流量系数射流速度#($·%&#喷射功率&(’(!"+#+#!./"$0+#1002"#!++"!++"1.!+"12.02!22"22+0/+./"!$+!#!1$"2注：流量系数和流速系数为收敛圆锥#!3024角喷嘴的水力试验值。从上表可见，虽喷嘴的出口孔径只有!--，由于喷射压力为#+)*’、0+)*’、!+)*’、2+)*’和$+)*’，它们是以#!.-56、#10-(6、02!-(6、0/+-56和!#!-(6的速度连续不断地从喷嘴中喷射出来，它们携带了/"$78、0278、2278、./78和1$78的巨大能量。0"高压喷射流的种类和构造 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!"#.·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!高压喷射注浆所用的喷射流共有四种：（!）单管喷射流为单一的高压水泥浆喷射流；（"）二重管喷射流为高压浆液喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流，组成为复合式高压喷射流；（#）三重管喷射流由高压水喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流组成，亦为复合式高压喷射流；（$）多重管喷射流为高压水喷射流。以上四种喷射流破坏土体的效果不同，但其构造可划分为单液高压喷射流和水（浆）、气同轴喷射流二种类型。!单液高压喷射流的构造单管旋喷注浆使用高压喷射水泥浆流和多重管的高压水喷射流，它们的射流构造可用高压水连续喷射流在空气中的模式（图%&’(）予以说明。高压喷射流可由三个区域所组成，即保持出口压力)*的初期区域+、紊流发达的主要区域,和喷射水变成不连续喷流的终期区域-等三部分。图%&’(高压喷射流构造在初期区域中，喷嘴出口处速度分布是均匀的，轴向动压是常数，保持速度均匀的部分向前面逐渐愈来愈小，当达到某一位置后，断面上的流速分布不再是均匀的了。速度分布保持均匀的这一部分称为喷射核（即!区段），喷射核末端扩散宽度稍有增加，轴向动压有所减小的过渡部分称为迁移区（即"区段）。初期区域的长度是喷射流的一个重要参数，可据此判断破碎土体和搅拌效果。在初期区域后为主要区域，在这一区域内，轴向动压陡然减弱，喷射扩散 ·-#0!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!宽度和距离平方根成正比，扩散率为常数，喷射流的混合搅拌在这一部分内进行。在主要区域后为终期区域，到此喷射流能量衰减很大，末端呈雾化状态，这一区域的喷射能量较小。喷射加固的有效喷射长度为初期区域长度和主要区域长度之和，若有效喷射长度愈长，则搅拌土的距离愈大，喷射加固体的直径也愈大。!高压喷射流的压力衰减喷射流在空气中喷射水时：!"#$"!!#喷射流在水中喷射水时：#!"#$"[]!!#式中#———初期区域的长度（%）；$#———喷射流中心轴距喷嘴距离（%）；!%———喷嘴出口压力（&’(）；!!———喷流中心轴上距喷嘴)距离的压力（&’(）。根据实验结果：在空气中喷射时#$"（*+,-!!%!在水中喷射时#$"（.,./+）%!式中%———喷嘴直径。!当压力高达-!,0!1’(的喷射流在介质中喷射时，压力的衰减规律也可近似地来用下列经验公式：!/+!!!""&·%!’#式中2、3———系数（适用于)"+!,4!!5）。!"水（浆）、气同轴喷射流的构造二重管旋喷注浆的浆、气同轴喷射流，与三重管旋喷注浆的水、气同轴喷射流除喷射介质不同外，都是在喷射流的外围同轴喷射圆筒状气流，它们的构造基本相同。现以水、气同轴喷射流为代表，分析其构造。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·.*$.·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""在初期区域!内，水喷流的速度保持喷嘴出口的速度，但由于水喷射与空气流相冲撞及喷嘴内部表面不够光滑，以至从喷嘴喷射出的水流较紊乱，再加以空气和水流的相互作用，在高压喷射水流中形成气泡，喷射流受到干扰，在初期区域的末端，气泡与水喷流的宽度一样。在迁移区域!内，高压水喷射流与空气开始混合，出现较多的气泡。在主要区域"内，高压水喷射流衰减，内部含有大量气泡，气泡逐渐分裂破坏，成为不连续的细水滴状，同轴喷射流的宽度迅速扩大。水（浆）、气同轴喷射流的初期区域长度可用以下经验公式表示：#$!"#"$%%"式中&———初期流速（’()）。"旋喷时，若高压水、气同轴喷射流的初期速度为*"’()，则其初期区域长度+,-"#."’，而以高压水喷射流单独喷射时，+,仅为"#"./’，可见，水、气同轴喷射的初期区域长度增加了近0倍。1#加固地基的机理（.）高压喷射流对土体的破坏作用破坏土体的结构强度的最主要因素是喷射动压，为了取得更大的破坏力，需要增加平均流速，也就是需要增加旋喷压力，一般要求高压脉冲泵的工作压力在*"234以上，这样就使射流象刚体一样，冲击破坏土体，使土与浆液搅拌混合，凝固成圆柱状的固结体。喷射流在终期区域，能量衰减很大，不能直接冲击土体使土颗粒剥落，但能对有效射程的边界土产生挤压力，对四周土有压密作用，并使部分浆液进入土粒之间的空隙里，使固结体与四周土紧密相依，不产生脱离现象。（*）水（浆）、气同轴喷射流对土的破坏作用单射流虽然具有巨大的能量，但由于压力在土中急剧衰减，因此破坏土的有效射程较短，致使旋喷固结体的直径较小。当在喷嘴出口的高压水喷流的周围加上圆筒状空气射流，进行水、气同轴喷射时，空气流使水或浆的高压喷射流从破坏的土体上将土粒迅速吹散，使高压喷射流的喷射破坏条件得到改善，阻力大大减少，能量消耗降低，因而增大了高压喷射流的破坏能力，形成的旋喷固结体的直径较大，图/565为不同类喷射流中动水压力与距离的关系，表明高速空气具有防止高速水射流动压急 ·&’)’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!剧衰减的作用。旋喷时，喷射最终固结状况如图!"#$所示；定喷时，形成一个板状固结体。如图!"#%所示。图!"#"喷射流轴上动水压力与距离的关系&—高压喷射流在空中单独喷射’—水、气同轴喷射流在水中喷射(—高压喷射流在水中单独喷射图!"#$喷射最终固结状况示意图（(）水泥与土的固结机理水泥与水拌合后，首先产生铝酸三钙水化物和氢氧化钙，它们可溶于水中，但溶解度不高，很快就达到饱和，这种化学反应连续不断地进行，就析出一种胶质物体。这种胶质物体有一部分混在水中悬浮，后来就包围在水泥微粒的表面，形成一层胶凝薄膜。所生成的硅酸二钙水化物几乎不溶于水，只能以无定形体的胶质包围在水泥微粒的表层，另一部分渗入水中。由水泥各种成分所生成的胶凝膜，逐渐发展起来成为胶凝体，此时表现为水泥的初凝状态，开始有胶粘的性质。此后，水泥各成分在不缺水、不干 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·’-%)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$定喷固结体横断面结构示意图涸的情况下，继续不断地按上述水化程序发展、增强和扩大，从而产生下列现象：!胶凝体增大并吸收水分，使凝固加速，结合更密。"由于微晶（结晶核）的产生进而生出结晶体，结晶体与胶凝体相互包围渗透并达到一种稳定状态，这就是硬化的开始；#水化作用继续深入到水泥微粒内部，使未水化部分再参加以上的化学反应，直到完全没有水分以及胶质凝固和结晶充盈为止。但无论水化时间持续多久，很难将水泥微粒内核全部水化完，所以水化过程是一个长久的过程。%&加固土的基本形状（’）直径或长度旋喷固结体的直径大小与土的种类和密实程度有较密切的关系。对粘性土地基加固，单管旋喷注浆加固体直径一般为(&)*(&+,；三重管旋喷注浆加固体直径可达(&"*’&+,；二重管旋喷注浆加固体直径介于以上二者之间。多重管旋喷直径为-&(*%&(,。旋喷桩的设计直径见表!"#-。定喷和摆喷的有效长度约为旋喷桩直径的’&(*’&!倍。表!"#-旋喷桩的设计直径（单位：,）方法单管法二重管法三重管法土质(./.!(&!*(&+(&+*’&-’&-*’&+粘性土0./.’((&%*(&"(&"*’&’’&(*’&0’’./.-((&)*(&0(&0*(&$(&"*’&-(./.’((&0*’&(’&(*’&%’&!*-&(砂性土’’./.-((&!*(&$(&$*’&)’&-*’&+ ·"!((·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!方法单管法二重管法三重管法土质!"#$#%&&’()&’*&’*)"’!&’+)"’,（!）固结体形状按喷嘴的运动规律不同而形成均匀圆柱状、非均匀圆柱状、圆盘状、板墙状、扇形壁状等，同时因土质和工艺不同而有所差异。在均质土中，旋喷的圆柱体比较均称；而在非均质土或有裂隙土中，旋喷的圆柱体不均称，甚至在圆柱体旁长出翼片。由于喷射流脉动和提升速度不均匀，固结体的表面不平整，可能出现许多乳状突出；三重管旋喷固结体受气流影响，在粉质砂土中外表格外粗糙；在深度大时，如不采取相应措施，旋喷固结体可能上粗下细似胡萝卜的形状。（%）重量固结体内部土粒少并含有一定数量的气泡，因此，固结体的重量较轻，轻于或接近于原状土的密度。粘性土固结体比原状土轻约"&-，但砂类土固结体也可能比原状土重"&-。（(）渗透系数固结体内虽有一定的孔隙，但这些孔隙并不贯通，而且固./结体有一层较致密的硬壳，其渗透系数达"&0123或更小，故具有一定的防渗性能。（,）强度土体经过喷射后，土粒重新排列，水泥等浆液含量大。由于一般外侧土颗粒直径大、数量多，浆液成分也多，因此在横断面上中心强度低，外侧强度高，与土交接的边缘处有一圈坚硬的外壳。影响固结体强度的主要因素是土质和浆材，有时使用同一浆材配方，软粘土的固结强度成倍地小于砂土固结强度。一般在粘性土和黄土中的固结体，其抗压强度可达,)"&456，砂类土和砂砾层中的固结体的抗压强度可达（*)!&）456，固结体的抗拉强度一般为抗压强度的"7,)"7"&。（/）耐久性固结体的化学稳定性较好，有较强的抗冻和抗干湿循环作用的能力。（8）单桩承载力旋喷柱状固结体有较高的强度，外形凸凹不平，因此有较大的承载力，固结体直径愈大，承载力愈高。固结土的基本性质见表,8.%。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·+,.!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$高压喷射注浆固结体性质一览表喷注种类单管法二重管祛三重管法固结体性质单桩垂直极限荷载%&’!(()*((+((()+,((,(((单桩水平极限荷载-&’$().(最大抗压强度%/01砂类土+(),(，粘性土!)+(，黄土!)+(，砂砾2),(平均抗剪强度%平均抗压强度+%!)+%+(弹性模量%/0134+($干密度%5·67#$砂类土+8*),8(粘性土+8.)+8!黄土+8$)+8!渗透系数-67·9#+砂类土+(#!#*粘性土+(#*#"砂砾+(#*#")+()+()+(6-/01砂类土(8.)(8!粘性土(8")+8(!（%:）砂类土$().(粘性土,()$(’%击数砂类土$()!(粘性土,()$(弹性波速0波砂类土,)$粘性土+8!),8(#+;波砂类土+8()+8!粘性土(82)+8(%&7·9化学稳定性能较好第二节设计计算+8室内配方与现场喷射试验为了解喷射注浆固结体的性质和浆液的合理配方，必须取现场各层土样，在室内按不同的含水量和配合比进行试验，优选出最合理的浆液配方。对规模较大及性质较重要的工程，设计完成之后，要在现场进行试验，查明喷射固结体的直径和强度，验证设计的可靠性和安全度。,8固结体尺寸（+）固结体尺寸主要取决于下列因素："土的类别及其密实程度；#高压喷射注浆方法（注浆管的类型）；$喷射技术参数（包括喷射压力与流量，喷嘴直径与个数，压缩空气的压力、流量与喷嘴间隙，注浆管的提升速度与旋转速度）。（,）在无试验资料的情况下，对小型的或不太重要的工程，可根据经验选 ·+$;3·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################用表!"#$所列数值。（%）对于大型的或重要的工程，应通过现场喷射试验后开挖或钻孔采样确定。%&承载力计算用旋喷桩处理的地基，应按复合地基设计。旋喷桩复合地基承载力标准值应通过现场复合地基载荷试验确定，也可按下式计算或结合当地情况与其土质相似工程的经验确定。+$!’(，)*［#)-!·!’，（)",."(）］",式中!———复合地基承载力标准值比（)/0）；’(，)!’，)———桩间天然地基土承载力标准值（)/0）；$",———一根桩承担的处理面积（1）：$"(———桩的平均截面积（1）；———桩间天然地基土承载力折减系数，可根据试验确定，在无试验!资料时，可取2&$#2&3，当不考虑桩间软土的作用时可取零；54)———单桩竖向承载力标准值（)6），可通过现场载荷试验确定。也可按下列二式计算，并取其中较小值：$#%*"·!&’，%·"()$#%*#!$"+*,-*-"(·,(**+式中!———桩身试块（边长为"2&"11的立方体）在标准养护条件下，$9天78，)龄期的无侧限抗压强度平均值（)/0）；———强度折减系数，可取2&%!#2&!2；"!$———桩的平均直径（1）；)———桩长范围内所划分的土层数；+*———桩周第*层土的厚度（1）；,’:———桩周第*层土的摩擦力标准值，可采用钻孔灌注桩侧壁摩擦力标准值（)/0）；,(———桩端天然地基土的承载力标准值（)/0），可按国家标准《建筑 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·%7($·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""地基基础设计规范》（!"#$—%&’&）的有关规定确定。()地基变形计算旋喷桩的沉降计算应为桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形值之和，计算时应按国家标准《建筑地基基础设计规范》（!"#$—%&’&）的有关规定进行计算。其中复合土层的压缩模量可按下式确定：!（"$%+$#）,!#·$#!"#*$%式中-———旋喷桩复合土层压缩模量（012）；./-.———桩间土的压缩模量，可用天然地基土的压缩模量代替（012）；-/———桩体的压缩模量，可采用测定混凝土割线模量的方法确定（012）。3)防渗堵水设计防渗堵水工程设计时，最好按双排或三排布孔形成帷幕（图3$+%4）。孔距应为%)$56（6为旋喷设计半径）、排距为%)36最经济。444图3$+%4布孔孔距和旋喷注浆固结体交联图若想增加每一排旋喷桩的交圈厚度，可适当缩小孔距，按下式计算孔距。77’%*7&4+[]!7式中%———旋喷桩的交圈厚度（8）；&4———旋喷桩的半径（8）；’———旋喷桩孔位的间距（8）。定喷和摆喷是一种常用的防渗堵水的方法，由于喷射出的板墙薄而长，不但成本较旋喷低，而且整体连续性亦高。 ·$%/4·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!相邻孔定喷连接形式见图!"#$$，其中：!单喷嘴单墙首尾连接；"双喷嘴单墙前后对接；。双喷嘴单墙折线连接；#双喷嘴双墙折线连接；$双喷嘴夹角单墙连接；%单喷嘴扇形单墙首尾连接；&双喷嘴扇形单墙前后对接；’双喷嘴扇形单墙折线连接。摆喷连接形式也可按图!"#$%方式进行布置。图!"#$$定喷帷幕型式示意图图!"#$%摆喷防渗帷幂型式示意图&）直摆型（摆喷）’）折摆型(）柱墙型)）微摆型*）摆定型+）柱列型,-浆量计算浆量计算有二种方法，即体积法和喷量法，取其大者作为设计喷射浆量。（$）体积法!%!%(./)$*$’（$$0"）0/)1*%’%（%）喷量法以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算出浆量，计算公式为：+(.-（$0"）,3式中(———需要用的浆量（2）；)*———旋喷体直径（2）；)1———注浆管直径（2）； 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!)/’·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!———填充率（"#$%&"#’）；"!———旋喷长度（(）；!)———未旋喷范围土的填充率（"#%&"#$%）；")———未旋喷长度（(）；———损失系数（"#!&"#)）：!#———提升速度（(*(+,）：$———喷射长度（(）：-%———单位时间喷浆量（(*(+,）。根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定水泥的使用数量。第三节施工方法与质量检验!#施工机具施工机具主要由钻机和高压发生设备两大部分组成。由于喷射种类不同，所使用的机器设备和数量均不同，示于表%$./和图%$.!-&图%$.!$。表%$./各种高压喷射注浆法主要施工机器及设备一览表所用的机具机器设备序号型号规格名称单管法二重管法三重管法多重管法010&2-""水流-"456!高压泥浆泵!!3.)型液压泵)"456-78型-9:8-%456)高压水泵!!-9$8)"456工程地质钻-钻机!!!!振动钻/泥浆泵89&!%"型$456!!%真空泵!"#;4<6:空压机-!!-(*(+,$泥浆搅拌机!!!!;单管!’二重管!!"三重管! ·!"’/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""所用的机具机器设备序号型号规格名称单管法二重管法三重管法多重管法!!多重管!!"超声波传感器!!!$%%&!#高压胶管!!!!!""%%图’()!#单管喷头*）平头型+）圆锥型!—喷嘴杆"、’、$—喷嘴#—钢球,—硬质合金-—球座(—钻头.—喷出套!/—喷嘴接头!!—钻尖图’()!,01)"/!型二重注浆管的结构!—2型密封圈"—外管母接头#—定位圈,—,"地质钻杆’—内管-—卡口管(—外管公接头图’()!’01)"/!型二重喷头的结构!—管尖"—内管#—内喷头,—外喷嘴’—外管-—外管公接头 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$*!$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%&’#()$型三重注浆管的结构$—内母接头*—内管(—中管+、"—外管!—扁钢%—内公接头,—内管公接头-—定位器$)、$*—挡圈$$、$(—.型密封圈图!"#$"&’#()$型三重喷头的结构/）圆锥形喷头$—内母接头*—内管(—内管喷嘴+—中管喷嘴!—外管%—中管"—尖嘴钻头,—内喷嘴座0）平口形喷头$—内母接头*—内管(—内管喷嘴+—中管喷嘴!—外管%—中管"—硬质合金,—.型圈多重管的功能，不但可输送高压水，而且还同时将冲下来的土、石抽出地 ·’*$*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!面。因此管子的外径较大，达到!""##。它由导流器、钻秆和喷头组成。在喷嘴的上方设置了一个超声波传感器，电缆线装在多重管内。此管系日本的新研究成果，目前我国有关单位还在研制中。喷嘴是直接明显影响喷射质量的主要因素之一。气液同轴喷嘴的结构如图$%&’(所示。其环状间隙一般调至’)*##。喷嘴通常有圆柱形、收敛圆锥形和流线三种（图$%&’+）。为了保证喷嘴内高压喷射流的巨大能量较集中地在一定距离内有效破坏土体，一般都用收敛圆锥形的喷嘴。流线形喷嘴的射流特性最好，喷射流的压力脉冲经过流线形状的喷嘴的，不存在反射波，因而使喷嘴具有聚能的效能。但这种喷嘴极难加工，在实际工作中很少采用。图$%&’(三重管的气液同轴喷嘴的结构,）高压水喷嘴-）压气喷嘴除了喷嘴的形状影响射流特性值外，喷嘴的内圆锥角的大小对射流的影响也是比较明显的。试验表明：当圆锥角!为’!.)’/.时，由于收敛断面直径等于出口断面直径，流量损失很小，喷嘴的流速流量值较大。在实际应用中， 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$*!1·####################################################图!"#$%喷嘴形状图圆锥形喷嘴的进口端增加了一个渐变的喇叭形的圆弧角!，使其更接近于流线形喷嘴，出口端增加一段圆柱形导流孔，当圆柱段的长度&与喷嘴直径’(的比值为)时，射流特征最好（初期区的长度最长）（图!"#*(）。图!"#*(实际应用的喷嘴结构当喷射压力、喷射泵量和喷嘴个数已选定时，喷嘴直径’可按下式求出：("!(+(,-%!#!"!$.#式中!———喷嘴出口直径（//），常用的喷嘴直径为*01,*//；("———喷射泵量（&2/34）；#———喷嘴个数；———流量系数，圆锥形喷嘴；!""(,%!———流速系数，良好的圆锥形喷嘴；"#"(,%"$———喷嘴入口压力（567）；1———喷射液体密度（829/）。#根据不同的工程要求可按图!"#*$选择不同的喷头形式。*,施工工艺（$）钻机就位钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于$,!:。（*）钻孔单管旋喷常使用"-型旋转振动钻机，钻进深度可达1(/以上， ·%$!.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%不同形式的喷头&）水平’）下倾(）夹角)）*+,夹角-）四喷嘴适用于标准贯入度小于.+的砂土和粘性土层。当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。一般在二重管和三重管旋喷法施工中都采用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于!+//。（0）插管插管是将喷管插入地层预定的深度。使用"1型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管，并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵寨喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过%23&。若压力过高，则易将孔壁射塌。（.）喷射作业当喷管插入预定深度后，由下而上进行喷射作业，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。当浆液初凝时间超过$+4，应及时停止使用该水泥浆液（正常水灰比%5%，初凝时间为%!4左右）。（!）冲洗喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。（1）移动机具将钻机等机具设备移到新孔位上。06施工注意事项（%）钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，倾角与设计误差一般不得大于+6!,。（$）喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·*’&&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为"#$的水泥浆进行补灌。并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。（%）为了加大固结体尺寸，或对深层硬土，为了避免固结体尺寸减小，可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施，也可以采用复喷工艺：第一次喷射（初喷）时，不注水泥浆液；初喷完毕后，将注浆管边送水边下降至初喷开始的孔深，再抽送水泥浆，自下而上进行第二次喷射（复喷）。（&）在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。采用单管或二重管喷射注浆时，冒浆量小于注浆量’"(为正常现象；超过’"(或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应的措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量；如冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。采用三重管喷射注浆时，冒浆量则应大于高压水的喷射量，但其超过量应小于注浆量的’"(。（$）对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。在砂层中用单管或二重管注浆旋喷时，可以利用冒浆进行补灌已施工过的桩孔。但在粘土层、淤泥层旋喷或用三重管注浆旋喷时，因冒浆中掺入粘土或清水，故不宜利用冒浆回灌。（)）在软弱地层旋喷时，固结体强度低。可以在旋喷后用砂浆泵注入+*&"砂浆来提局固结体的强度。（,）在湿陷性地层进行高压喷射注浆成孔时，如用清水或普通泥浆作冲洗液，会加剧沉降，此时宜用空气洗孔。（-）在砂层尤其是干砂层中旋喷时，喷头的外径不宜大于注浆管，否则易夹钻。!#质量检验（*）检验内容!固结体的整体性和均匀性；"固结体的有效直径；#固结体的垂直度；$固结体的强度特性（包括桩的轴向压力、水平力、抗酸碱性、抗冻性和抗 ·*$’1·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!渗性等）；!固结体的溶蚀和耐久性能。喷射质量的检验：!"施工前，主要通过现场旋喷试验，了解设计采用的旋喷参数、浆液配方和选用的外加剂材料是否合适，固结体质量能否达到设计要求。如某些指标达不到设计要求时，则可采取相应措施，使喷射质量达到设计要求。#"施工后，对喷射施工质量的鉴定，一般在喷射施工过程中或施工告一段落时进行。检查数量应为施工总数的$%&’%，少于$(个孔的工程，至少要检验$个点。检验对象应选择地质条件较复杂的地区及喷射时有异常现象的固结体。凡检验不合格者，应在不合格的点位附近进行补喷或采取有效补救措施，然后再进行质量检验。高压喷射注浆处理地基的强度较低，$)天的强度在*&*(+,-间，强度增长速度较慢。检验时间应在喷射注浆后四周进行，以防在固结度强度不高时。因检验而受到破坏，影响检验的可靠性。（$）检验方法"开挖检验待浆掖凝固具有一定强度后，即可开挖检查固结体垂直度和固结形状。#钻孔取芯在己旋喷好的固结体中钻取岩芯，并将岩芯做成标准试件进行室内物理和力学性能的试验。根据工程的要求亦可在现场进行钻孔，做压力注水和抽水两种渗透试验，测定其抗渗能力。$标准贯入试验在旋喷固结体的中部可进行标准贯入试验。%载荷试验静载荷试验分垂直和水平载荷试验两种。做垂直载荷试验时，需在顶部("’&*"(.范围内浇筑("$&("/.厚的钢筋混凝土桩帽，做水平推力载荷试验时，在固结体的加载受力部位，浇筑("$&(/.厚的钢筋混凝土加荷面，混凝土的标号不低于0$(。载荷试验是检验建筑地基处理质量的良好方法，有条件的地方应尽量采用。虽然载荷试验设备筹备较困难，但对重要建筑物仍应做载荷试验为宜。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五十八章桩基工程预压与振冲法加固技术第一节预压法预压法处理地基分为堆载预压和真空预压法两类。降水预压法和电渗排水预压法在淤泥饱和软土工程中可应用。堆载预压分塑料排水板、砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。通常为了加速预压过程，应采用塑料排水带、砂井等竖井排水预压法处理地基。对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井（如砂井，塑料排水板等）。在持续荷载作用下，上体积会发生很大压缩，强度会明显增长，这是很有效的方法。对超固结土，只有当土层的有效上覆压力与预压荷载所产生的应力明显大于土的先期固结压力时，土层才会发生压缩。竖井排水预压法对处理泥炭土、有机质土和其他次固结变形占很大比例的土效果较差，只有当主固结变形所占比例较大时才有明显效果。对重要工程，应预先选择代表性地段进行预压试验，通过试验区获得的竖向变形与时间关系曲线，孔隙水压力与时间关系曲线等，推算土的固结系数。固结系数是预压工程地基固结计算的主要参数。可根据前期荷载所推算的固结系数预计后期荷载下地基不同时间的变形并根据实测值进行修正，这样就可以得到更符合实际的固结系数。此外，由变形与时间曲线可推算出预压荷载下地基的最终固结变形、预压阶段不同时间的固结度等，并为确定卸载时间、评价预压效果以及指导全场的设计与施工提供主要依据。对预压工程，什么情况下可以卸载，这是工程上很关心的问题。特别是对以变形控制的设计，应根据所计算的建筑物最终沉降量并对照建筑物使用期间的允许变形值，确定预压期间应完成的变形量，然后按照工期要求，选择排水竖井直径、间距、深度和排列方式。确定预压荷载大小和加载历时，使在预 ·$%/+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!定工期内通过预压完成设计所要求的变形量，使卸载后的残余变形满足建筑物允许变形要求。对排水井穿透压缩土层的情况，通过不太长时间的预压可满足设计要求，土层的平均固结度一般可达!"#以上。对排水竖井未穿透压缩土层的情况，应分别使竖井深度范围土层和竖井底面以下压缩土层的平均固结度和所完成的变形量满足设计要求。这是因为竖井底面以下压缩土层属单向排水，如土层厚度较大，则固结较慢，预压期间所完成的变形较小，难以满足设计要求，为提高预压效果，应尽可能加深竖井深度，使竖井底面以下压缩土层厚度减小。一、设计（一）堆载预压法堆载预压法处理地基的设计包括如下内容：（$）选择塑料排水板或砂井，确定其尺寸、间距、排列方式和深度；（%）确定预压区范围、预压荷载大小、荷载分级、加载速率和预压时间；（&）计算竖向排水固结度，地基土的固结度、强度增长、分级加载量抗滑稳定性和变形。$’竖向排水固结度计算在天然地基上进行堆载预压，它的固结度一般采用一维固结理论计算。其竖向排水固结度的表达形式为：%+*!#!()$*%·",$!%$·&#()%’式中#———竖向固结的时间因素（无量纲）；(’———单面排水土层的厚度或双面排水时土层厚度之半；%(———竖向固结系数；(（($-"$）%$))". 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·"’$3·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!———竖向渗透系数；""———土的初始孔隙比；#———土的压缩系数；!#———水的重度；$———固结时间，如荷载逐渐施加，则从加荷历时的一半开始。砂井地基竖向固结度可由图$%&"中虚线查得。图$%&"固结时间因素与固结度关系采用一维竖向固结理论合理确定土层排水距离（也即排水层的位置），具有重要的实际意义。如果地表面设置有砂垫层，则地表即为一个排水层。如果土中有渗透性较大的土层，如夹有薄的粉砂层和贝壳层，则此土层也是一个排水面。两排水层间的距离，为一固结最大排水距离的两倍。’(径向排水固结度计算软土层仅靠竖向排水，固结所需的时间很长。为加速排水固结，实际工程中广泛采用人工排水砂井。砂井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。普通砂并直径可取)**+$**,,、袋装砂井直径可取-*+"’*,,。塑料排水带的当量换算直径可按下式计算：（’’/"）%&.#式中0———塑料排水带当量换算直径（,,）；12———塑料排水带宽度（,,）；!———塑料排水带厚度（,,）。砂井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列，每一砂井所分担的排 ·&$7(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################水区域假定为一个圆，其面积分别等于等边六角形和正方形的面积。如以间距!设置的砂井，其影响圆的直径!："当等边三角形排列时：$!%"##!·!#&’()!!当正方形排列时：*"##!·!#&’&$+!!当没有排水砂井时，水竖向渗流，最大渗径为$。设排水砂井后，土中水向最近的排水面渗出，发生径向和竖向的两向渗流，因而渗径大为缩短，如原来离排水面最远的土中水，需流经$距离才能渗出，有了排水砂井，渗流路径缩短为砂井间距的一半左右。砂井预压就是通过控制一定的加荷计划，包括加荷过程中的加荷和在某一荷载作用下停歇时间的长短而进行预压的。计算预压荷载下饱和粘性土地基中某点的抗剪强度时，应考虑土体原来的固结状态。对正常固结饱和粘性土地基，某点某一时间的抗剪强度可按下式计算：",-#",(.#$%&’-/0%12式中!———-时刻该点土的抗剪强度；,-!,(———地基土的天然抗剪强度；"#3———预压荷载引起的该点附加竖向应力；4-———该点土的固结度；———三轴固结不排水压缩试验求的土的内摩擦角。$12（$）预压荷载下地基的最终竖向变形量按下式计算：*#(+5#&+()#&"&.#,++#&(+(,———最终竖向变形量；#-+———第6层中点土自重应力所对应的孔隙比，由室内固结试验查得；#&+———第6层中点土自重应力与附加应力之和所对应的孔隙比，由室内 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#+/#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!固结试验查得；!"———第!层上层厚度；———经验系数，对正常固结饱和粘性土地基可取，荷载较!!"#$#%#$&大，地基土较软弱时取较大值，否则取较小值。变形计算时，可取附加应力与土自重应力的比值为’$#的深度作为压缩层的计算深度。（二）真空预压法真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道（袋装砂井或塑料板排水井），用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，如图()*+所示。图()*+真空预压工艺设备平面及剖面图当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道，垫层之间形成压差，在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结。#$加固机理真空预压的加固机理主要反映在以下几方面：（#）膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载在抽气前，薄膜内外都承受一个大气压,-。抽气后薄膜内气压逐渐下降，首先砂垫层，其次砂井中的气压降至,.，故使薄膜紧贴砂垫层。由于土体与砂垫层和砂井间的压差，从而发生渗流，使土中的孔隙水压力不断降低，有 ·&$,$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""效应力不断增加，从而促使土体固结。土体和砂井间的压差，开始时为!!"!#，随着抽气时间的增长，压差逐渐变小，最终趋向于零，此时渗流停止，土体固结完成。（$）地下水位降低，相应于增加一个附加应力抽气前，地下水位离地面%，抽气后土体中水位降至%，亦即下降了（%&$&"%$）’，在此范围内的土体便从浮重度变为湿重度，此时土骨架增加了大约水高（%&(%$）的固结压力。（)）封闭气泡排出，土的渗透性加大如饱和土体中含少量封闭气体，在正压作用下，该气泡堵塞孔隙，使土的渗透性降低，固结过程减慢。但在真空吸力下，封闭气泡被吸出孔隙，从而使土的渗透性提高，固结过程加速。二、施工（一）堆载预压法施工堆载预压施工的方式有两种：一种是在正式建造建筑物前，在建筑物场地范围内堆载（如堆土，砂，石等材料）预压，待沉降基本完成后再把荷载移走，再行建筑。这一方法在世界各地被广泛地用来处理机场跑道、水工结构以及工业与民用建筑等地基。另一种方法是直接利用建筑物的重量，或者再加一“超载重量”，如油罐（可利用其试水荷载预压）、道路路堤、堤坝、码头岸坡等。这样施压比前者更为直接和简便，堆载预压法被广泛应用于处理这一类对沉降要求不高的结构物地基。对堆载预压工程当荷载较大时，应严格控制加载速率，防止地基发生剪切破坏或产生过大的塑性变形。工程上一般根据竖向变形、边桩水平位移和孔隙水压力等观测资料按一定标准进行控制。最大竖向变形控制每天不超过&*(&+’’，对竖井地基取高值，天然地基取低值；边桩水平位移每天不超过+’’。对孔隙水压力的控制，目前尚缺少经验。对分级加载的工程（如油罐充水预压），可将测点的观测资料整理成每级荷载下孔隙水压力增量累加值! 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·%+32·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!与相应荷载增量累加值!!"关系曲线。对连续逐渐加载工程，可将测点孔压!与观测时间相应的荷载#整理成!$"曲线。当以上曲线斜率出现陡增时，认为该点已发生剪切破坏。按观测资料进行地基稳定性控制是一项复杂的工程，控制指标取决于多种因素，如地基土的性质、地基处理方法、荷载大小及加载速率等。软土地基的失稳通常经历从局部剪切破坏到整体剪切破坏的过程，这个过程要有数天时间。因此，应对孔隙水压力、竖向变形、边桩水平位移等观测资料进行综合分析，密切注意它们的发展趋势，对铺设有土工织物的堆载工程，要注意破坏的突发性。%&预压加荷计划制定加荷计划是否合适，将直接影响预压工作的成败。制定预压加荷计划步骤如下：首先计算第一级容许施加的荷载#；在天然地基上计算第一级施加容许荷载时，一般可根据斯开普顿极限荷载的半经验公式初步估算，即：%&("%’·(%（!%)*&+）（%)*&+）)!($’’式中$———安全系数，建议采用%&%,%&(；%!———天然地基的不排水抗剪强度；(———基础埋置深度；-，.———分别为基础的长边和短边；"———基底标高以上土的重度。对饱和软粘土也可采用下列公式估算：(&%/%!"%’)!($+&计算地基的强度增长在施工加荷载#%后，经过一定停歇预压时间后，地基强度就随着固结的增长而增大。通过计算时先假设固结度为0*1，亦即让地基在荷载#%作用下达到0*1固结度再施加下一级荷载。2&计算停歇预压时间 ·%’-,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!停歇预压时间是指达到某一固结度（如预先假设固结度为!"#）所需的时间$。可由前面计算固结度公式求得。如果第二级荷载还未达到最终设计荷载，可依次类推，继续算到增加的荷载达到设计的荷载时为止。在一般情况下，实际上加荷计划往往不是按照理论推算的计划进行的，因此还需要通过现场测试来控制加荷速率。（二）真空预压法施工%&真空预压法施工顺序（%）设置排水通道该法首先在软基表面铺设砂垫层和在土体中埋设袋装砂井或塑料排水板。（’）铺设膜下管道将真空滤管埋入软基表面的砂垫层中。（(）铺设封闭薄膜在加固区四周开挖深"&!)"&*+的沟槽，铺上塑料薄膜，薄膜周边放入沟槽，将挖出的粘性土填回沟槽，铺设封闭薄膜即告完成。（,）连接膜上管道及抽真空装置膜上管道的一端与出膜装置相连，另一端连接真空设备。主管与薄膜连接处必须妥善处理，保证密封，以保持气密性。’&施工中注意以下几点（%）在大面积软基加固工程中，每块预压区面积尽可能要大一些，因为这’样可加快工程进度和消除更多的沉降量。目前采用的是("""+，今后可根据施工情况进一步扩大。（’）两个预压区的间隔不宜过大，需根据工程要求和土质来定，一般以’)-+较好。（(）下管道在不降低真空度的条件下尽可能少。为减少费用可取消主管，全部采用滤管，由鱼骨状排列改为环状排列。（,）砂井间距应根据土质情况和工期要求来定。当砂井间距从%&(+增至%&!+时，达到相同固结度所需的时间增率与堆载预压法相同。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#*&!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）当冬季的气温降至"#$%时，如对薄膜、管道、水泵、阀门及真空表等采取常规保湿措施，则可照常进行作业。（&）为保证真空设备正常安全运行，便于操作管理和控制间歇抽气，从而节约能源，现已研制成微机检测和自动控制系统。（$）直径$’((袋装砂井和塑料板都具有较好的透水性能。实测表明，在同等条件下，达到相同固结度所需时间需接近。采用何种排水通道主要由它的单价和施工条件而定。三、质量检验#)对以稳定性控制的重要工程，应在预压区内选择有代表性地点预留孔位，对堆载预压法在堆载不同阶段；对真空预压法在抽真空结束后，进行不同深度的十字板抗剪强度试验和取土进行室内试验，以验算地基的抗滑稳定性，并检验地基处理效果。*)施工过程质量检验应包括以下内容：（#）塑料排水带必须在现场随机抽样送往实验室进行性能指标的测试，其性能指标包括纵向通水量、复合体抗拉强度、滤膜抗拉强度、滤膜渗透系数和有效孔径等。（*）对不同来源的砂井和砂垫层砂料，必须取样进行颗粒分析和渗透性试验。（+）对于以抗滑稳定控制的重要工程，应在预压区内选择代表性地点预留孔位，在加载不同阶段进行原位十字板剪切试验和取土进行室内土工试验。（,）在堆载预压期间应根据每天的竖向变形、边桩水平位移和孔隙水压力控制指标严格控制堆载速率。对堆载预压和真空预压工程，应及时整理变形与时间、孔隙水压力与时间、孔隙水压力与荷载等关系曲线。根据观测资料推算土的固结系数、最终竖向变形量和不同时间的固结度等。（!）真空预压工程除应进行地基变形、孔隙水压力和地下水位的观测外，尚应进行膜下真空压力的量测。+)竣工验收检验应包括以下内容： ·!"77·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）排水竖井处理深度范围内和竖井底面以下受压土层经预压所完成的平均固结度和竖向变形。（"）预压后，应对地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验，必要时，尚应进行现场载荷试验，试验数量不少于三点。第二节振冲法振冲法又称振动水冲法（#$%&’()’*+*$’,），是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机后带动偏心块，使振冲器产生高强振动；同时开动水泵，使高压水通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的联合作用下将振冲器沉到土中的预定深度；经过清孔后，就可从地面向孔中逐段填入碎石，每段填料均在振动作用下被振挤密实，达到所要求的密实度后提升振冲器，如此重复填料和振密，直至地面，从而在地基中形成一根大直径的很密实的桩体。图-./0为振冲法施工顺序示意图。图-./0振冲法施工顺序示意图振冲法是由德国121*3435+,于!607年提出，早期是用来加密松砂地基，"8世纪-8年代末开始用于加固粘性土地基。在地基中制成很多根以石料组成的桩体，桩与原地基土共同构成所谓复合地基（9’5:’;$*3(’4,<+*$’,），使地基承载力得以提高，沉降减少。在砂性土中制桩的施工过程对桩间土有挤密作用，故称为振冲挤密（#$%&’9’5:+9*$’,）。但在粘性土中制成的碎石桩（1*’,39’)45,）主要起置换的作用，故称为振冲置换（#$%&’/&3:)+953,*）。这两种加固方法总称为振冲法。不论振冲挤密还是振冲置换，其施工用的主要机具都是 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!+2#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!振冲器、吊机和水泵。我国应用振冲法始于!"##年，目前该法已在国内全面推广使用。在短短的几年中，我国振冲法的发展已取得了惊人的成就。它可提高地基承载力、减少沉降和不均匀沉降、且能达到地基抗地震液化能力。一般相对密度可达#$%以上；地基承载力可提高一倍以上。据国外资料报道，用振冲法加固砂土地基，地基承载力可达$&&’#&&()*。日本用以处理砂土地基，经地震考验后未曾发现液化失稳。在国内振冲法适用范围为饱和松散粉细砂、中粗砂和砾砂、饱和黄土。杂填土、粘性土和软土。但在软土地区使用时应慎重对待，要经过现场试验研究后再予以决定。当前我国振冲设备方面也在不断改进，水平加垂直振动型双向振冲器已研制成功；为了克服振冲法加固地基时要排除大量泥浆弊病，河北省建筑科学研究所采用“干法振动”加固地基在石家庄和承德地区取得了明显的效果。由此可见，振冲法在我国地基处理的领域中有着广阔的前景。一、设计（一）桩孔布置及加固范围振冲法处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，当用于多层建筑和高层建筑时，宜在基础外缘扩出!’+排桩。当要求消除地基液化时，基础外缘扩大宽度不应小于基底下可液化土层厚度的!,+。应根据上部结构的荷载在地基中形成的土中应力来确定桩孔位置。对条形或单独基础，常用等腰三角形或矩形布置，对大面积或片筏基础，则以等边三角形布置为好。（二）振冲桩承载力振冲桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可按下式估算：!"#$-%!#$.（!/%）!"$式中!———振冲桩复合地基承载力特征值；01( ·546*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"———桩体承载力特征值比（"#$）；!%"———振后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值；"———桩土面积置换率；当荷载#（"#$）作用于复合地基上时，假设基础是刚性的，则在地表面平面内碎石桩与桩间土的沉降量是相同的。由于&%’&(，则荷载将向碎石桩集中，与此相应的作用于桩间土上的荷载就降低了，这就是复合地基提高承载力的基本原理。图)*+,碎石桩复合地基在一根碎石桩所承担加固面积-（-.-%/-(）范围内复合地基的变形模量&是由碎石桩的变形模量&和桩间土的变形模量&所组成。显而易见，%(当-不变时，随着-的增大，-的减少，则&必然增大。反之&则必然减小，%(因此，在设计理论上可用碎石桩与桩间土的面积加权平均的方法确定复合地基的$值。$%&%/$’&’$.&或按国家标准《建筑地基基础设计规范》（01)2223—4224）有关规定采用，复合土层的压缩模量按下式计算：$%!.［5/"（(+5）］$%式中$%!———复合土层压缩模量；$%———桩间土压缩模量； 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·-/21·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!、"———同式。复合地基的沉降计算，主要是确定复合地基的变形模量!，可由载荷试"#验确定。如果碎石桩未打穿压缩层，则沉降计算可由碎石桩加固后形成复合地基的沉降和下部未加固土层的沉降两部分所组成：$)"%&’%&’#$!!(!"&&!#!(!*&%$#&式中(、(———复合地基的变形模量及其下部天然地基的压缩模量；"’%’———附加应力计算系数；+———基底附加应力（()*）；!、!"———复合地基与下面天然地基的沉降经验系数；*’———计算分层厚度（+）；$———碎石桩长度（+）；),———地基压缩层计算深度（+）。当然，碎石桩的沉降计算也可用砂桩的沉降计算相同方法进行。目前加固计算的理论还不太成熟，砂性土地基的计算是以振冲前后孔隙比的减小来进行分析。可通过理论公式和经验影响系数曲线，算得加固后的孔隙比。粘性土地基的计算，有的以桩土应力比的概念出发，有的是根据“桩与土”相互制约关系求得单桩承载能力，再进一步扩大到群桩的承载力计算。二、施工（一）施工前准备工作-.主要了解现场有无障碍物存在，加固区边缘留出的空间是否满足施工机具使用，空中有无电线；现场是否有河沟可作为施工时的排泥水池；料场是否合适。/.了解现场地质情况，土层分布是否均匀；有无软弱夹层，在何深度。0.对中、大工程，宜事先设置一试验区，进行实地制桩试验，从而得到各项 ·$(=%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!施工参数。（二）施工组织设计在熟悉了设计要求和现场条件后，可进行施工组织设计，以便明确施工顺序、施工方法、计算出在允许的施工期内所需配备的机具设备，所消耗的水、电、料。排出施工进度计划表和绘出施工平面布置图。振冲器是振冲法施工的主要机具。以无锡市江阴县江阴振冲器厂的定型产品为例，列出各项技术参数见表!"#$，可根据地基条件和设计要求进行选用。起重机械一般采用履带吊、汽车吊、自行井架式专用机。起重能力和提升高度均应满足施工要求，并需符合起重规定的要求，一般起重能力为$%&$!’。在加固过程中，要有足够的压力水通过橡皮管引入振冲器的中心水管，最-后从振冲器的孔端喷出。出口水压要有(%%&)%%*+,，水量为(%&-%./0；造孔速度宜为%1!&(./.23，振冲法施工配套机械如图!"#!。表!"#$振冲器系列参数型号456$-456-%456!!类别功率*7$--%!!潜水电机转速8/.23$9!%$9!%$9!%额定电流:(!1!)%$%%振动频率次/.23$9!%$9!%$9!%不平衡部分重量*;-$))$%9偏心距<.!1(!1="1(振动机体动力矩>·<.$9?%-"!%"!$%振动力>-!%%%?%%%%(%%%%%振幅（自由振动时）..(91(!1%加速度（自由振动时）（;）!91!?1?$$振动体直径.."(=9"-!$"9!%长度..(%%%($!%(-!?总重量*;="%?9%$"%%!!为重力加速度。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!&’!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"施工顺序一般可采用“由里向外”或“一边向另一边”的顺序进行。“由外向里”的施工，常常是外围的桩都加固好以后，再施工里面的桩时，就很难挤振开来。在地基强度较低的软粘土地基中施工时，要考虑到减少对地基土扰动的影响，因而可采用“间隔跳打”的方法。当加固区附近有其他建筑物时，必须先从邻近建筑物这边开始施工，然后逐步向外推移。图#$%#振冲法施工配套机械&"施工方法主要是确定填料的方式。一般使用的方法是把振冲器提出孔口往孔内加料，然后再放下振冲器进行振密。也有一种是振冲器不提出孔口，只是往上提一些，使振冲器离开原来振密过的地方，然后往下倒料，再放下振冲器进行振密。还有一种是连续加料而振冲器只管振密，而填料是连续不断往孔内添加，只要在某深度上达到规定的振密标准后就往上提振冲器，再继续进行振密。选用何种填料方式，主要视地基土的性质，在软粘土地基中，由于孔道常会被坍塌下来的软粘土堵塞，所以常需进行清孔除泥，故不宜使用连续加料的方法。砂性土地基的孔道，坍孔现象不像软粘土地基那样严重，所以为了提高工效，可以采用连续加料的施工方法。（!）“振冲挤密法”施工操作要求振冲挤密法在中、粗砂地基中使用时，这种加固方法一般可不另外加料，而利用振冲器的振动力，使原地基的松散砂振挤密实。施工操作时，其关键是水量的大、小和留振时间的长短。“留振时间”就是振冲器在地基中某一深度 ·!$/$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!处，停下振动的时间。水量的大小是要保证地基中的砂土充分饱和。砂土只要在饱和状态下并受到了振动便会产生液化。足够的留振时间是让土基中的砂土“完全液化”和保证有足够大的“液化区”。砂土液化后将比原来的孔隙比为小，密实度相应增加，这样就可达到加固的目的。整个加固区施工完后，桩体顶部向下!"左右这一层，由于上覆压力小，桩的密实程度难以保证，应予挖除另作垫层，也可加用振动或碾压等方法处理。振动挤密法一般施工顺序如下：振冲器对准加固点。打开水源和电源，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。启动电机、使振冲器!#$"%"&’的速度徐徐沉入砂基。观察振冲器电流变化，电流最大值不得超过电机的额定电流。当超过额定电流时，必须减慢振冲器下沉速度，甚至停止下沉。当振冲器下沉至在设计加固深度以上()#*)+"时，需减小冲水，其后继续使振冲器下沉至设计加固深度以下*))+"处，并在这一深度上留振()#,)-。（!）以!#$"%"&’速度提升振冲器()#*)+"就留振()#,)-。观察振冲器电机电流变化。其密实电流一般是超过空振电流$*#().。记录每次提升的高度、留振时间和密实电流。关机、关水和移位。在另一加固点连续施工。施工现场全部振密加固完毕，整平场地，进行表层处理。（$）“振冲器置换法”施工操作要求振冲器置换法施工是指碎石桩施工，其施工操作步骤可分成孔、清孔、加料、振密。若土层夹有硬层时，应适当进行扩孔，即在此硬层中，把振冲器多次往复上下几次，使得此孔径能扩大，以便于加碎石料。在粘性土层中制桩，孔中的泥浆水太稠时，碎石料在孔内下降的速度将减慢，且影响施工速度，所以要在成孔以后，留有一定时间清孔，将回水把稠泥浆带出地面，降低孔内泥浆比重。加料宜“少吃多餐”，每次往孔内倒入的填料数量，约为堆积在孔内!"高，然后用振冲器振密，再继续加料。密实电流应超 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·(+*!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!过原空振时电流!"#$"%。在强度很低的软土地基中施工，则要用“先护壁、后制桩”的方法。即在开孔时，不能依次到达加固深度，可先到达第一软弱层，然后加些料进行初步挤振。这些料被挤到此层的软弱层周围，保护了此段孔壁，接着再往下开孔到第二层软弱层，给予同样处理，直到加固深度，这样在制桩前已将整个孔道孔壁加以保护，就可按常规制桩。目前常用的填料是碎石，其粒径不宜大于"&’’，太大将会破坏机具。也可采用卵石、砂碴等其他硬粒料，各类填料的含泥量均不得大于(&)，已经风化石块、不能作为填料使用。在地表(’范围内的土层，也需另行处理。振冲置换法的一般施工顺序与振冲挤密法基本相似。以上施工的质量检验关键是填料量，密实电流和留振时间，这三者实际上是相互联系和相互保证的。只有在一定的填料量的情况下，才可能保证达到一定的密实电流，而这时也必须要有一定的留振时间，才能把料挤紧振密。在比较硬些的土或砂性较大的地基中，振冲电流有时会超过密实电流规定值，如果随着留振过程电流缓慢地下降，则此时电流是由于振冲下沉时，瞬时较快地投入石料，而产生的瞬时电流高峰，决不能以此电流来控制质量。密实电流必须是在振冲器留振进程中稳定下来的电流值。在粘性土地基中施工，由于土层中常常夹有软弱层，这会影响填料量的变化，有时在填料量达到的情况下，密实电流还不一定能够达到规定值，这时就不能单纯用填料量来检验施工质量，而要更多地注意密实电流是否达到规定值。三、质量检验（一）振冲密实法检验振冲密实法挤密效果的检验，通常采用开挖取样验证，直接测定和计算挤密后砂层的重度、孔隙比、相对密度等指标，也可用标准贯入试验，动力触探试 ·$#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!验或旁压试验推算砂层的密实度。对比振前振后的资料，明确处理效果。（二）振冲置换法检验检验的目的有两个：一个是检验桩体质量是否符合规定，如果桩体质量不合格，就得研究补救措施，这叫施工质量检验；另一个是当桩体质量全部达到设计要求和相应的质量标准后，还要验证复合地基的力学性能是否全部满足设计要求，这叫加固效果检验。例如，承载力标准值、变形特性（总沉降量、差异沉降）、抗剪强度指标等是否达到设计要求。对土质条件比较简单的中小型工程，不一定需要加固效果检验，但桩身质量检验是必须进行的。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·*&)$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五十九章桩基工程加筋土挡墙加固技术加筋土挡墙系由填土中布置一定量的带状筋体（或称拉筋）以及直立的墙面板三部分组成一个整体的复合结构。这种结构内部存在着墙面土压力、拉筋的拉力、及填料与拉筋间的摩擦力等相互作用的内力平衡，保证了这个复合结构的内部稳定性。同时，加筋土挡墙这一复合结构还要能抵抗拉筋尾部后面填土所产生的侧压力，即加筋土挡墙的外稳定性，从而使整个复合结构稳定。现今加筋土技术已广泛用于路基、桥梁、驳岸、码头、贮煤仓、槽道和堆料场等。加筋土挡墙的特点：!充分利用材料性能，以及土与拉筋的共同作用，因而使挡墙结构轻型化，其混凝土体积相当于重力式挡墙的!"#$"。构件全部预制，实现了工厂化生产，不但保证了质量，且降低了原材料消耗。"它可做成很高的垂直填土挡墙，大大节省了占地面积，减少土方量，由于构件较轻，施工简便，除需配备压实机械外，不需配备其它机械，施工易于掌握。施工迅速，质量易于控制，施工时无噪音。这对城市道路以及土地珍贵的地区而言，有着巨大的经济意义。#适应性好，加筋土挡墙系由各构件相互拼装而成，具有柔性结构的性能，可承受较大的地基变形。在强大的冲击力作用下，能利用本身的柔性变形消除大部分能量，因此，特别适合于用作高速公路的隔离带。$面板型式可根据需要进行选择，拼装完成后造型美观，适合于城市道路的支挡工程。%工程造价较低。加筋土挡墙面板薄，基础尺寸小。当挡墙的高度超过$%时，与重力式墙相比可降低造价&’"#(’"，且墙越高经济效益越佳。&加筋土挡墙这一复合结构的整体性较好，所以在地震波的作用下，较其 ·"$:(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""它类型的挡土结构稳定性强，具有良好的抗震性能。据国外统计，加筋土结构在各工程中的应用所占比例是：公路工程占!"#，工业建筑占"$#，房屋建筑占$%&#，铁路工程占$%&#。第一节加固机理"%加筋土基本原理$’世纪(’年代)*++,-,./0用三轴试验证明，在砂土中加入少量纤维后，土体的抗剪强度可提高四倍多。他认为在土样试件上施加竖向压力时，一定会产生侧向膨胀，若将不能产生侧向膨胀（与土相比）的拉筋埋入试件中。由于拉筋与土之间摩擦，就会阻止试件产生侧向膨胀，犹如在试件上施加一个水平作用力。当垂直压力增加时，水平约束力也成比例增加，只有当土与拉筋间失去摩擦或拉筋断裂，试件才产生破坏。加筋土土体的基本应力状态可由图&12"来表示。图&12"/为未加筋的土单元体，在竖向荷载!作用下，土单元体产生竖向压缩和侧向变形，随着3竖向荷载逐渐增大，在压缩变形增大的同时，侧向变形也越来越大，直至破坏，其相应的圆为土"$2"4中的5圆。假如土单元体中设置了水平向拉筋，如土&12"6，通过拉筋与土颗粒间的摩擦作用，将引起侧向变形的拉力传递给拉筋，使土体的侧向变形受到约束。在相同额定竖向应力作用下，侧向变形"7!’。加筋后的土体就好像在单元土体的侧向加了一个约束力，其加筋的约束力相当于在侧向施加了一个静止土压力，其相应的摩尔圆为8圆。若要使加筋土体在相同的"作用下达到破坏，则需减小侧压力，9圆为加筋土单元减3小侧压力所达到破坏的应力圆。试验证明，其内摩擦角#与未加筋土体相似，所不同的是增加了$4值，亦即加筋土的作用相当于土体强度增加了粘聚力面$4。在三轴试验中，加筋土单元与未加筋土体的应力一应变关系如图&12"所示。当应变较小（即%小于"’#）时，拉筋对土的应力—应变关系基本上无3影响。当应变达到某一界限（即%3大于"’#）时，拉筋对土的应力—应变关系 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$%++·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$加筋土单元体分析的影响逐渐显著，强度随土的应变增大而增大。说明土的加筋只有当应变达到某一程度时，加筋才起作用，抗剪强度才得以发挥。随着应变的增大，加筋图!"#%加筋土应力—应变关系$—加筋土%—未加筋土土内摩擦角!基本不变，但粘聚力"&则随应变的增大而增大。%’加筋土挡墙破坏机理加筋土挡墙的稳定性取决于加筋土挡墙的内部和外部的赠定性。图!"#(和图!"#)。加筋土挡墙的内部和外部可能产生的几种破坏形式。从加筋土挡墙内部结构分析（图!"#!*）可知，由于土压力的作用，土体中产生一个破裂面，破裂面的滑动棱体达到极限状态。在土中埋设拉筋后，趋于滑动的棱体，通过土与拉筋间的摩擦作用有将拉筋拔出的倾向。因此，这部 ·-.0/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!分的水平分力!的方向指向墙外。滑动棱体后面的土体则由于拉筋和土体间的摩擦作用把拉筋锚固在土中，从而阻止拉筋被拔出，这一部分的水平力是指向土体。两个水平方向分力的交点就是拉筋的最大应力点。将每根拉筋的最大应力点连接成一曲线，该曲线就把加筋土挡墙分成两个区域，将各拉筋最大应力点连点以左的土体称为主动区，以右的的土体称为被动区（或锚固区）。图!"#$加筋土挡墙内部可能产生的破坏形式%）拉筋拔出破坏&）拉筋断裂’）面板与拉筋间接头破坏(）面板断裂)）贯穿回填土破坏*）沿拉筋表面破坏图!"#+加筋土挡墙外部可能产生的破坏形式%）土坡整体失稳&）滑动破坏’）倾覆破坏(）承载力破坏图!"#!&中每根拉筋水平方向的分力为!"-!,·!#.$ 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·*.,"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!加筋土挡墙内部结构受力分析$）加筋土挡土墙受力%）拉筋受力式中!———拉筋的拉力；"———拉筋的长度；#———拉筋的宽度。通过大量的室内模型试验和野外实测资料分析，两个区域的分界线离开墙面的最大距离为&’()。当然加筋土两个区域的分界线的型式，还要受到以下几个因素的影响：!结构的几何形状："作用在结构上的外力；#地基的变形；$土与加筋间的摩擦力。当拉筋的抗拉强度足以承受通过土与拉筋间的摩擦传递给拉筋的拉力；并且在锚固区内能足以抵抗拉筋被拔出的抗力时，加筋土体才能保持稳定。第二节设计计算*’加筋土挡墙的型式加筋土挡墙一般修建在填方地段，如在挖方地段使用则需增大土方数量。它可应用于道路工程中路肩式和路堤式挡墙（图!"#+）。根据拉筋不同配置的方法，可分单面加筋土挡墙（图!"#+）、双面分离式加筋土挡墙（图!"#,）以及台阶式加筋土挡墙（图!"#-）。 ·+)(.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$加筋土挡墙%）路肩式挡墙&）路堤式挡墙图!"#’双面加筋土挡墙图!"#(台阶式加筋土挡墙)*加筋土挡墙的荷载加筋土挡墙设计的荷载类型应按表!"#+采用。表!"#+加筋土挡!墙荷载类型!!荷载类型编号荷载名称荷载类型编号荷载名称!!+加筋体重力!!汽车!)加筋体上填土重力!基本可变荷载$平板挂车或履带车永久荷载!!,加筋体外土的侧压力!’车辆荷载引起的侧压力!!!-水的浮力(地震力 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!#%!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!结构计算时，应根据可能同时出现的作用荷载，再选择荷载组合。加筋土挡墙可选择下列荷载组合。组合!：基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种与永久荷载的一种或几种相组合；组合"：平板挂车或履带车与结构重力、土的重力及侧土压力中的一种或几种相组合；组合#：在进行施工阶段验算时，根据可能出现的施工荷载（如结构重力、脚手架、材料机具、人群）进行组合。构件吊装时，构件重力应乘以动力系数!"#或$"%&，并可视构件具体情况作适当增减；组合$：结构重力、土的重力及土侧压力的一种或几种与地震力相组合。’"面板国内面板一般采用混凝土预制构件，其强度等级不应低于(!%，厚度不应小于%$))。面板设计应满足坚固、美观、运输方便和易于安装等要求。面板通常可选用十字形、槽形、六角形、*形和矩形等，一般尺寸见表&+,#。面板上的拉筋结点，可采用预埋拉环、钢板锚头或预留穿筋孔等型式。钢拉环应采用直径不小于!$))的!级钢筋，钢板锚头应采用厚度不小于’))的钢板，露于混凝土外部的钢拉环和钢板锚头应做防锈处理，土工聚合物与钢拉环的接触面应做隔离处理。面板四周应设企口和相互连接装置。当采用插销连接装置时，插销直径不应小于!$))。混凝土面板要求耐腐蚀，且本身是刚性的，但在各个砌块间具有充分的空隙，也有在接缝间安装树脂软木（或在施工时采用临时模块，墙体完工后，抽掉楔块留下空隙）以适应必要的变形。面板一般情况下应排列成错接式。由于各面板间的空隙都能排水，故排水性能良好。但内侧必须设置反滤层，以防填土的流失。反滤层可使用砂夹砾石或土工聚合物。 ·*$+$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#$面板类型及尺寸表类型简图高度%&’宽度%&’厚度%&’十字型!()*!(!()*!(+)$!槽型,()-!*(()$((*.)$(六角型/()*$(-()*+(+)$!0型,()!(*(()$((+)*$矩型!()*((*(()$((+)$!1型,()-!*(()$((+)$!注：*20型面板下缘宽度一般采用$()$!&’。$2槽型面板的底板和翼缘厚度不小于!&’。.2拉筋拉筋应采用抗拉强度高、延伸率小、耐腐蚀和有柔韧性的材料，同时要求加工、接长和面板的连接简单。如镀锌扁钢带（厚度!,’’，宽度!,(’’）、钢筋混凝土带（宽*(()$!(’’，厚/()*((’’，强度不小于3*+，钢筋直径不小于+’’）、聚丙烯土工聚合物（宽度大于*+’’，厚度大于(2+’’）等。高速公路和一级公路上的加筋土工程应采用钢带或钢筋混凝土带。钢带和钢筋混凝土带的接长以及与面板的连接，可采用焊接或螺栓结合，节点应做防锈处理。加筋土挡墙内拉筋一般应水平布设并垂直于面板，当一个结点有两条以上拉筋时，应扇状分开。当相邻墙面的内夹角小于"(4时，宜将不能垂直布设 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·’40$·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""的拉筋逐渐斜放，必要时在角隅处增设加强拉筋。!"填土加筋土挡墙内填土一般应具有易压实、能与拉筋产生足够的摩擦力、满足化学和电化学标准以及水稳性好等要求。国外有的资料指出一般要求填土的塑性指数小于#，内摩擦角大于$%&，小于’!的细颗粒重量少于’!)。为!(此。应优先采用有一定级配的砾类土或砂类土；也可采用碎石土、黄土、中低液限粘性土及满足要求的工业废渣；高液限粘性土及其它特殊土应在采取可靠技术措施后采用；而对于腐植质土、冻结土、白垩土及硅藻土等应禁止使用。加筋土挡墙内填土压实度应满足表!*+$所规定的值。表!*,$加筋土挡墙内填土压实度要求压实度（)）填土范围路槽底面以下深度-.(高速、一级公路二、三、四级公路/+0/!*!!*$距面板’"/(以外10/1*/1*/距面板’"/(以内全部墙高!*/!*/注：’"表列压实度的确定系按交通部现行《公路土工试验规程》（232/!’,0!）重型击实试验标准。对于三、四级公路允许采用轻型击实试验。4"特殊干旱或特殊潮湿地区，表内压实度值可减少4)+$)。$"加筋体上填土按现行的《公路路基设计规范》执行。#"加筋土挡墙构造设计（’）加筋土挡墙的平面线型可采用直线、折线和曲线。相邻墙面的内摩擦角不宜小于5/&。（4）加筋土挡墙的剖面型式一般应采用矩形（图!*,*6），受地形、地质条件限制时，也可采用图!*,*7和图!*,*.的型式。断面尺寸由计算确定。图!*,*加筋土挡墙的剖面形式（$）加筋土挡墙墙面板下部应设宽度不小于/"$(、厚度不小于/"4(的混 ·&,0%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!凝土基础，单属下列情况之一者可不设：!面板筑于石砌污工或混凝土之上；"地基为基岩。挡墙面板基础底面的埋置深度，对于一般土质地基不应小于!"#$。（%）对设置在斜坡上的加筋土结构，应在墙脚设置宽度不小于&$的护脚，以防止前沿土体在加筋土体水平推力作用下剪切破坏，导致加筋土结构丧失稳定性，如图’()&!所示。（’）加筋土挡墙应根据地形、地质、墙高等条件设置沉降缝。其间距是：土质地基为&!*+!$，岩石地基可适当增大。沉降缝宽度一般为&!*,!$$，可采用沥青板、软木板或沥青麻絮等填塞。（#）墙顶一般均需设置帽石，可以预制也可以就地浇筑，帽石的分段应与墙体的沉降缝在同一位置处。-"加筋土结构计算加筋土挡墙设计一般从加筋土挡墙的内部稳定性和外部稳定性两方面考虑。（&）加筋土挡墙的内部稳定性计算加筋土挡墙的内部稳定性是指阻止由于拉筋被拉断或于土间摩擦力不足（即在锚固区内拉筋的锚固长度不足使土体发生滑动），以致加筋土挡墙整体结构遭到破坏。因此，在设计时必须考虑拉筋的强度和锚固长度（也称拉筋的有效长度）。但拉筋的拉力计算理论，国内外尚未取得统一，现有的计算理论多达十几种，目前比较有代表性的理论，可归纳成两类：整体结构理论（复合材料）和锚固结构理论。与此相应的计算理论，前者有正应力分布法（包括均匀分布、梯形分布和梅氏分布）、弹性分布法、能量法和有限元解；后者有朗金法、斯氏法、库仑合力法、库仑力矩法和滑裂楔体法等，不同的计算理论其计算结果有所差异。以下仅介绍按朗金理论分析的计算方法。#!压力计算如图’()&&所示，土体中产生一个与平面的夹角为!.%/"的破裂面，土的自重应力和主动土压力随土体的深度增加而增大。,土的自重应力：#!.$" 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·2+5-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土的主动土压力：!!!"#"$&式中!———加筋体填土的重度（"#$%）；+"’(———土的重度土压力系数，’(!)(*[,-./]。+当加筋土结构上面存在超载（如车辆荷载等），可把超载换算成等代土层厚度0进行计算。0的计算方法可按相应的现行规范进行。11因而土的自重引起的土侧压力为2+%2!"&"#’+而车辆荷载等引起的土侧压力为%+!"!(&"#’故总的水平土压力为2%!%23%+!"&（&3+!(）"#’+图-4/22加筋土挡墙计算简图#拉筋所受拉力计算当土体的主动土压力充分作用时，每根拉筋除了通过摩擦阻止部分填土水平位移外，还能拉紧一定范围的面板，使得在土体中的拉筋能和主动土压力保持平衡。因此，每根拉筋所受到的拉力随深度的增加而增大，因此最下一根拉筋的拉力最大，如图-4/2+所示。)2!"（&3!(）"#*+*,式中)-———拉筋所受的最大拉力（"#）； ·()85·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"，!#———拉筋的水平和垂直间距（$）。图%&’()加筋土结构物的剖面示意图!拉筋的断面计算拉筋的断面面积为-"#+(,!*$·［!%］)式中.———拉筋设计断面面积（$$）；/———拉筋容许应力提高系数，参见表%&’0；［"］———拉筋容许应力（234），参见表%&’%和表%&’5。1表%&’0材料容许应力提高系数材料类别钢带、钢筋、混凝土聚丙烯土工带荷载组合组合#(6,,(6,,组合$(6)%(6-,组合%(6-,(6-,组合&(6%,)6,,表%&’%扁钢和钢筋的容许应力材料名称容许应力［"1］7234扁钢（-钢）(-%#级钢筋(-% 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·&)(0·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$混凝土的容许应力混凝土强度等级%&’%&(%)’%)(轴心受压应力［!*］+,-*!.!/0.//".//&/.!/拉应力（主拉应力）［!1］2,-*/.’!/.3!/.!!/.$/弯曲拉应力［!41］+,-5/.!!/.0//.’//."/拉筋断面尺寸计算时，在实际工程中还应考虑防腐蚀所需要增加的尺寸。参见表!"#0。表!"#0钢带防锈蚀厚度（66）工程分类无水工程浸淡水工程浸海水工程非镀锌&.!)./).!镀锌/.!/.0!注：表列数值为单面锈蚀厚度。"拉筋的长度计算每根拉筋在工作时还有被拔出的可能，因此尚需计算拉筋抵抗被拔出的锚固长度1。/由于单位面积上覆土压力为#（789）:拉筋在锚固区内的摩擦面积为)1/;故在锚固区内由于摩擦作用而拉筋产生的抵抗力<为;!"=)#/"!（$8%&）’>在同一深度处拉筋的抗拔稳定系数?为;!")#/"’>("==!)(*+,+-式中?———拉筋抗拔稳定系数，参见表!"#(；;@>———拉筋与填料的似摩擦系数，参见表!"#"。从上式中可看出抗拔稳定系数只与锚固长度1有关，而与深度无关。/表!"#(稳定系数稳定系数荷载组合拉筋抗拔稳定系数?;基底滑移?A倾覆?/整体滑动?*组合$)./&.’&.!&.)!组合%&.0&.’&.’&.)! ·&)44·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!稳定系数荷载组合拉筋抗拔稳定系数!"基底滑移!#倾覆!$整体滑动!%组合!&’(&’)&’)&’)&*组合"&’)&’&&’)&’&$表*+,+填土的设计参数填料类型重度-./·0,1计算内摩擦角（23）似摩擦系数中低液限粘性土&45)&)*56$$’)*5$’6砂性土&45)&)*$’1*5$’6*砾碎石类土&+5))1*56$$’65$’*可由式得到拉筋的锚固长度"#"$%&%’!$7)#(8#拉筋的总长度拉筋的总长度（指第一根拉筋位置）可按下式求得：!"#"$%&%’!7)$9!$7*:%;[6*3,]9))#(8图*+,&1拉筋的构造长度拉筋的长度一般通过以上计算确定，当根据不同的结构形式，还需要满足构造的要求，如图*+,&1所示。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·.+0,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""通常用于挡土墙、桥台和水坝中的拉筋长度!!"#$%；在承受反坡填土荷载的加筋土实体以及双面交错式面板加筋土结构物，其底部长度!!"#&%；用于筑在斜坡上的挡土墙中的拉筋，在确保外部稳定的条件下，基底的拉筋长度可缩短到!’"#(%，但顶部的拉筋长度仍应满足!!"#$%。另外，拉筋长度的实际采用值，通常可按以下情况决定：!墙高小于)#"*时，可设计为等长拉筋；"墙高大于)#"*时。可考虑变换拉筋长度，但一般同等长度拉筋变换的高度不应小于+#"*，如图(,-./所示；#相邻拉筋的变换长度不得小于"#(*。（+）加筋土挡墙的外部稳定性计算加筋土挡墙的外部稳定性是指包括考虑挡墙地基承载力、基底抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和整体抗滑稳定性等的验算。验算时可将拉筋末端的连线与墙面板间视为整体结构，其它与一般重力式挡土墙的计算方法相同。将加筋土结构物（图(,-.(）视作为一个整体，再将其后面作用的主动土压力用以验算加筋土结构物底部的抗滑稳定性，基底摩擦系数可按表(,-$."取值，稳定性系数参见表(,-0。图(,-./拉筋不等长度布置时构造示意图图(,-.(加筋土挡墙底部的滑动稳定性验算 ·$’"%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$%基底摩擦系数!地基土分类!软塑粘土%&’!硬塑粘土%&(%粉质粉土、粉质粘土、半干硬的粘土%&(%)%&*%砂类土、碎石类土、软质岩石、硬质岩石%&*%由于加筋土结构是柔性结构，它能承受很大的沉降而不致对加筋土结构产生危害。图!"#$+为法国,-.-的立体交叉道路的加筋土挡墙，采用钢筋混凝土镶板作为面板，结果在$!/长度内差异沉降大约为%&$*/，而并不影响工程运行，可见加筋土结构物能容许较大的差异沉降但一般应控制在$0范围内。图!"#$+法国,-.-立体交叉道路的加筋土挡墙的最终沉降第三节施工技术与质量检查（$）基础施工进行基础开挖时，基槽（坑）底面尺寸一般大于基础外缘%&(/。对未风化的岩石应将岩面凿成水平台阶，台阶宽度不宜小于%&!/，台阶长度除满足面板安装需要外，高宽比不宜大于$1’。基槽（坑）底土质为碎石土、砂性土或粘性土等时，均应整平夯实。对风化岩石和特殊土地基，应按 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·"!("·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!有关规定处理。在地基上浇筑或放置预制基础，基础一定要做得平整，使得面板能够直立。（!）面板安装混凝土面板可在预制厂或工地附近场地预制后，运到施工场地安装。安装时应防止插销孔破裂，变形以及角隅碰坏。面板安装可用人工或机械吊装就位，安装时单块面板倾斜度一般可内倾"#"$$%"#!$$作为填料压实时面板外倾的预留度。为防止在填土时面板向内、外倾斜，在面板外侧可用斜撑撑住，保持面板的垂直度，直到面板稳定后方可将斜撑拆除。为防止相邻面板错位，宜用夹木螺栓或斜撑固定。水平及倾斜的误差应逐层调整，不得将误差累积后再进行总调整。（&）拉筋铺设安装拉筋时，应把拉筋垂直墙面平放在已经压密的填土上，如填土与拉筋间不密贴而产生空隙，应用砂垫平以防止拉筋断裂。钢筋混凝土带或钢带与面板拉环的连接，以及每节钢筋混凝土带间的钢筋连接或钢带接长，可采用焊接、扣环连接或螺栓连接；聚丙烯土工聚合物带与面板的连接，一般可将聚合物带的一端从面板预埋拉环或预留孔中穿过、折回与另一端对齐，聚合物带可采用单孔穿过、上下穿过或左右环合并穿过，并绑扎以防抽动（图’()"*），无论何种方法均因避免土工聚合物带在环（孔）上绕成死结。图’()"*聚丙烯土工聚合物带拉筋穿孔法（+）填土的辅筑和压实加筋土填料应根据拉筋竖向间距进行分层铺垫和压实，每层的填土厚度应根据上、下两层拉筋的间距和碾压机具统筹考虑后决定。钢筋混凝土拉筋项面以上填土，一次铺筑厚度不小于!$$,,。当用机械铺筑时，铺筑机械距面板不应小于"-’,，在距面板"-’,范围内应用人工铺筑。铺筑填土时为了防止面板受到土压力后向外倾斜，铺筑应从远离面板的 ·%+"+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!拉筋端部开始逐步向面板方向进行，机械运行方向应与拉筋垂直，并不得在未覆盖填土的拉筋上行驶或停车。碾压前应进行压实试验，根据碾压机械和填土性质确定填土分层铺筑厚度、碾压遍数以指导施工。每层填土铺填完毕应及时碾压，碾压时一般应先轻后重，并不得使用羊足碾。压实作业应先从拉筋中部开始，并平行墙面板方向逐步驶向尾部，而后再向面板方向进行碾压（严禁平行拉筋方向碾压）。用粘土作填土时，雨季施工应采取排水和遮盖措施。加筋土填料的压实度可按表!"#$中的规定要求进行。加筋土施工中各工序完成后，应进行分项工程中间检查验收，并提供实测记录资料。经检查合格后方可进行下一工序施工。凡不合格者必须进行补救或返工，使其达到要求。工程竣工验收时，应提交全部竣工文件。总体外观鉴定，其墙面板光洁无破损、平顺美观、板缝均匀、线形顺延、沉降缝上下贯通顺直、附属及防水排水工程齐全、取弃土位置合理。外观实测标准见表!"#%%。表!"#%%外观实测标准项次检查项目规定值或允许偏差值检查方法及频度规定分路堤式&’’(!)水准仪测$点墙顶%路肩式&’’($)水准仪测$点%!高程桥台*’’(+)每一直面不少于+点墙顶路堤式&’’(!)，#%))丈量$处+平面路肩式&’’(!)丈量$处+)位置桥台&’’(!)每一直面不少于+点,)-))!.及!)$墙面垂度或坡度&’’重线吊测+处+)#)-)%.及%))/面板缝宽&’’%)不少于!条竖缝%)!墙面平整度&’’%!+’直尺测$处+)0总体外观符合有关标准之规定目测%!注：%-桥台顶面高程指前墙不少于+点，翼墙各不少于%点。桥台平面位置为每一墙面为一检测单位。+-平面位置及垂度“,”为外“，#”为内。$-以+)’为检查单位，小于+)’仍按+)’计。/-本表第$项次中内外侧各有两个允许偏差值时，应取绝对值小者。加筋土工程质量的总体评价，以总分%))分计。其中分项工程占1)分 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$%(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（面板预制!分，面板安装"分，基底#分，基础#分，筋带施工$#分，填料压实度合格率%&分，排水#分，其它附属工程#分），竣工验收外观鉴定占’&分。加筋土工程质量评定时总分未达到!&分者为不合格工程，当总分达到!&分以上者为合格工程，达到"#分以上者为优良工程。 ·",(!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十章桩基工程土钉墙加固技术第一节软土边壁（坡）土钉支护设计与施工土钉支护是一种先进的岩土工程加固支护方法。它既不单纯取传统锚固的概念与机制，也不单纯取目前在国际上较为流行的土钉墙的概念与机制。它是传统锚固与土钉墙概念与机制的综合和发展，换言之，是改造加固基础上的锚固。软土是一类特殊不良地质体，它具有力学强度低，临界自稳高度小，自稳时间短，高压缩性，高含水量，显著流变性等特点。采用锚固原理支护软土边壁（坡），国内外都做过不少尝试性试验研究，效果欠佳。其主要原因是赖以提供锚固力的孔壁介质软弱，砂浆与孔壁的粘结应力甚低，试图通过延长锚杆长度的作法亦是事倍功半，而在超过临界锚固长度之后更是一种虚功行为。土钉墙方法在软土基坑护壁中应用，存在的主要问题是，难以解决加固“墙”体整体倾斜变形（整体“低头”破坏现象）、基础隆起以及地面开裂等问题。土钉支护采用有别于锚固和土钉墙的新颖的概念和方法，加固、支护软土边壁（坡）。该方法一经在建筑市场应用，即获得了巨大的社会效益，显示了优越的经济技术效果，受到了建设部科技委高度重视和建筑投资者青睐。土钉支护在一般岩土介质中已获得广泛应用，而在软土介质中的应用还只有!年左右时间，所涉及的基坑深度最大的为"#$，一般%&’$。其应用地区主要为惠州、海口、武汉、杭州、嵊州、福州。从"(()年起，开始在上海使用，目前已完成"#余项工程，最深为’*"$。土钉支护在软土基坑护壁中应用的工程实例目前已有+#余项。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·"$8’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一、软土的基本特征及变形破坏特性一般所说的软土是指饱和软粘性土，其天然含水量!大于液限!，天然!孔隙比"大于"，压缩系数#大于%&%%’()$*+。含有机质的软土，当天然孔"#$隙比"大于"&’时为淤泥，当天然孔隙比,小于"&’而大于"&%时为淤泥质土。#.#0软土的透水性较差，其渗透系数一般在（"-"%/"-"%）()12之间。因此，土层在自重荷载作用下达到完全固结所需的时间很长。软土的强度比较低。不排水剪切强度一般小于$%345。在荷载作用下，如果软土以排水固结占主导作用，土体强度就增长；如果软土以剪切变形而使强度衰减占主导作用，土体强度就衰减。因此在软土类工程施工中，应严格控制加荷速率，以使软土固结强度的增长能适应剪应力的增长。软土具有明显的结构性，一旦受到扰动，土的强度明显下降，甚至呈流动状态，特别是我国东南沿海的滨海相软土，这种特征特别明显。因此在基坑开挖时，应尽量减小基坑边壁所受的扰动（如爆炸、机械冲击所引起的振动）。软土扰动后，经过一段时间，其强度又逐渐有所恢复，但一般低于原来的固有强度。软土的流变性非常明显。在剪应力作用下，土体产生缓慢的剪切变形，剪应力愈大，此变形性质愈明显。当剪应力大到一定数值，土体可能被剪坏。土体在恒定自重荷载作用下随时间发生缓慢变形的现象称为土体的蠕变或蠕动。软土的蠕动变形影响因素很多，试验证明土中粘土含量愈多，塑性指数愈大，初始含水量愈高，土的蠕动性愈明显，其长期强度较标准强度低得愈多。试验得到软土的长期强度一般为标准强度的6%7/0%7。由于土体结构及力学性能的复杂性，使土体边壁（坡）的破坏形态较为复杂。一般土体的破坏模式可简化为圆弧破坏。但圆弧破坏模式并不能准确地描述软土的破坏形态。由于软土的基本特征及变形破坏特性不同于一般土壤，因此，软土的破坏模式较之于一般土壤是有区别的，试验研究和实际工程经验均证明了这一点。 ·!",+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""软土的破坏模式为流鼓破坏。软土流鼓破坏模式，就其破坏形态而言，主要具五大特征。二、软土边壁（坡）土钉支护设计与施工土钉（喷锚网）支护设计主要包括下列几方面的内容：（!）根据工程经验类比，初选支护参数；（"）对支护的局部稳定性进行分析校核；（#）对支护的整体稳定性进行分析校核；（$）对土钉与面层的连接及喷射混凝土面层的强度进行验算；（%）基坑底部抗隆起验算。在进行支护设计前，除了要获得软土的物理力学性能参数外，更重要的是，一定要掌握土钉与软土界面的粘结强度值!。在总结了大量现场试验数据的基础上，!值的取值范围一般为：!%!"#!!!$&!"#在软土支护设计中，当进行稳定性分析时，宜用流鼓破坏模式而不是圆弧破坏模式来确定最危险滑裂面。支护的局部稳定性分析及面层的强度验算可参看本手册第三、四章。对于软土边壁（坡）支护，在充分考虑稳定性的基础上，控制变形显得格外重要。工程设计中经常采用以下措施来限制变形：（!）加大土钉的面密度。其结果不但能增加抗拔力，更重要的是对软土具有改良作用。实际上，抗拔力的增加主要缘于软土的改良，其次才是其长度的增加。在工程实践中，土钉的水平距离和竖向间距一般控制在!’至!("’间为宜。（"）加大土钉长度。在软土被改良条件下，增加土钉长度，可明显提高土钉抗拔力。（#）对土钉施加一定的预应力。预应力大小可为土钉设计吨位的!&)*#&)。但应注意，为了尽量避免对软土边壁的扰动，预应力土钉之间间隔不应太小。一般应大于"’。工程设计中，经常将预应力土钉和普通土钉作混合布 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$0/.·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!置。土钉的主材一般选用经过强度校核的钢筋。但是考虑到软土中成孔的困难性，工程中经常选用具有相应强度的钢管代替钢筋，用冲击设备直接将钢管打入软土层中。这种经过特殊加工的钢管我们称为锚管或管钉，锚管的设计样式见图!"#$。图!"#$锚管结构大样图锚管的管体可采用普通钢管，其外径不宜小于%&’’，壁厚据工程实际情况确定，以满足强度要求为原则。锚管内端部应加工成锥形扩大头，沿管壁呈螺旋线型布孔，出浆孔孔径一般取!&($"’’，间距约)"*’；靠近锚管外端部$+"()+"’处不设孔眼。在软土深基坑支护中，常会发生边壁附近基底土隆起的现象，这主要是因为开挖使边壁及基础土体受力状态发生变化、边壁上体的重量超过了基底以下的地基承载力，此时土的塑性平衡状态遭到破坏，软土发生塑性流动，坡顶表面下沉，基坑底部回弹隆起，严重时边壁会失稳滑动。设计时应考虑在基坑坡脚布置一排或两排抗隆起土钉，水平间距$’左右，垂直方向距基坑底部"+"))"（"为长度系数）为宜，与水平面夹角一般为%,-(&"-，并应满足有关公式。深基坑喷锚网（土钉）支护技术的一大特点是：“动态设计，信息施工”，这就意味着在施工过程中，经常有一些特殊问题需要作特殊处理，没有一成不变的固定施工模式。对于不同的土质，不同的工程地质条件，不同的水文和环境条件，均须有相应的施工技术措施。其主要注意事项如下：#开挖 ·#(-!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!软土深基坑的开挖进度，必须受到一定的控制。因为若开挖进度过快，就意味着边壁（坡）的加荷速率过大。施工加荷速率对软土的变形和强度的影响是比较显著的。开挖过快，加荷速率过大，边壁土体可能产生塑性流动，进而边壁土体强度降低，边壁变形增大，严重时可能使边壁产生失稳破坏。如果严格控制开挖进度，在土何充分发挥效力的同时，边壁软土层逐步固结，强度逐步增长，这样不但可防止基坑边壁失稳，而且可减少边壁变形。开挖通常应采用蛙跳方式逐段开挖，作业面宽度控制在!"#$%为宜，高度为一排土钉作业高度（图&$’(）。开挖后作业面裸露时间越短越好。为防止支护前作业面变形失稳，应先在作业面上构筑网喷混凝土面层，尔后钻孔并设置土钉，或预先将作业面开挖成斜坡状以维持自稳，待钻孔并设置土钉后再清坡。图&$’(软土基坑蛙跳式开挖示意图若软土呈淤泥状，单层自稳时间极短，在开挖前常预先在作业面打入超前土钉（图&$’)）。超前土钉的长度不小于单层开挖深度的(倍，其与垂直壁面的夹角可取为*+"#$+。超前土钉的上都须与已完成的支护连为一体，间距一般为)$"*$,%。用作超前土钉的材料可以是角钢、槽钢、钢管、钢筋、预制钢筋混凝土构件等。特殊情况下，可采用木桩、竹桩或其他材料。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·%,++·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$超前土钉示意图!土钉的制做、成孔与注浆软土中的土钉（管）制做和常规土钉（管）制做基本相同。在软土层中用螺旋钻机或冲击钻机造孔，其造价和耗时相比于其他设备是非常可观的，软土层中较常用的钻孔设备有洛阳铲、冲击锤等。洛阳铲形式简单，操作、搬运方便，对施工场地没有特殊要求。工效较高。当软土呈淤泥状需用锚管代替土钉时，用冲击锤直接撞击锚管，打入土层中旋即注浆即可。当采用锚管代替土钉时，注浆前应先对锚管内部进行清洗，以保证锚管内部清洁，出浆眼畅通。软土层中注浆常用底部注浆方式。注浆时压力由低到高，缓慢加压，最大压力应控制在%&’()*左右，若加压过大或过快，可能会加速软上的变形，严重时甚至会引起面层崩裂，对支护非常不利。"其他注意事项!&在施工中应构筑一套完备的排水系统，以防地表水渗入土体中，或积于基坑坡脚处。"&考虑到软土的抗剪性能较差，基坑四周堆载重物应谨慎。此外，应防止动力机械对基坑边壁的碾压振动。#&在基坑边壁支护施工中，经常伴随有爆破（挖方、基础桩施工）作业。爆破振动可使软弱土层产生液化效应，因此对爆破药量应有一定的控制。具体要求参见本章第五节。$&在施工前，要对基坑四周的地下管线有详尽了解，弄清楚管道的埋深、走向、接口形式，密切注意基坑边壁变形对管道渗漏水的影响，并根据实际情 ·!#))·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!况，采取相应措施，力求避免二者相互影响，产生恶性循环，导致边壁变形失稳。第二节边坡（壁）滑坍处理设计与施工随着城市建设的发展，深基坑边坡支护设计及施工已逐步成为我国各大城市基本建设中的重要关键问题，同时又是岩土工程中比较复杂和困难的问题。它涉及到多门学科综合技术，是近年来地基基础工程中的热点和难点。在缺乏规范及成熟经验的条件下，广大设计、施工、科研人员勇于实践，敢于创新，在大量的工程实践中不断取得成功的经验，并涌现出不少新的技术。同时也发生过不少的工程事故。据文献报导，某市!""#年施工的深基坑支护工程，由各种原因引发的工程事故高达!$#，全国各地大城市基坑支护工程事故也不断发生。这些事故的发生往往是突发性的，破坏性较大，给国家造成了巨大的经济损失。事故的发生影响了建设投资，拖延了工期，同时，使周围建（构）筑物失去全部或部分功能。例如，!""#年%月，深圳市新世界大厦基坑护坡桩倒塌，致使距坑壁仅&’远的一幢六层居民楼的住户全部转移。!""(年!!月，广州市)*+工程的护坡桩连同预锚以及三栋二层民房楼一齐滑入坑底，造成直接经济损失!)))余万元。事故接二连三的发生，引起建管部门、投资商及有关设计、施工、科研各方面的重视。一方面制定了各种措施以防止此类事故发生，一方面研究制定各种抢险补救措施来尽快处理塌方，以减少损失，恢复周围环境的功能，缩短建设周期。本章主要结合工程实例介绍采用土钉支护技术对已塌方或将要失稳的边壁（坡）进行加固处理的一些做法和经验。一、护壁桩滑塌处理设计与施工!,护壁桩的破坏特点采用桩围护基坑边壁是一种常见的方法。按照单个桩体成孔工艺不同， 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#’$#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!护壁桩可分为钻孔灌注桩、预制混凝土桩、人工挖孔桩、压浆桩及钢管桩等。桩与地下连续墙相比，其优点是施工工艺简单，成本低，平面布置灵活，一般适用于中等深度（!"#$%）的基坑围护。其缺点是抗渗性及整体性差，变形不易控制。从全国各地基坑边坡出现事故的统计情况看，挡土桩出事概率最高。挡土桩的破坏有以下特点：（#）由于桩是悬臂的，其变形往往较大，极易造成周围环境的破坏，影响其使用功能；（&）钢筋混凝土桩往往在其中、下部发生折断破坏，破坏时具有突发性；（’）由于连锁反应的原因，破坏范围往往较大，因而后果均比较严重。&(塌方处理设计及施工方法针对桩的上述破坏特点，在进行抢险加固时，通常是采用临时措施和系统加固相结合的办法。即先用一些简单易行的方法如堆砂袋或临时支撑或回填土方等尽快稳定尚存的边坡，在确保作业手人身安全的情况下，再采用土何支护技术进行系统加固。下面通过两个实例来具体阐述护坡桩的破坏形态及处理塌方的设计、施工方法。二、土钉支护变形不收敛原因判断及处理采用土钉（喷锚网）支护基坑边壁较传统的桩、墙等支挡方法，具有造价低，节省工期，占地空间少，支护及时快速，安全稳定性好等优点。而且土钉支护是信息化施工，可根据施工过程中出现的异常情况及时修改设计，往往可把一些隐患消除在萌芽状态。但由于使用者受设计、施工经验等限制，在实际工作中，特别是在地质条件与地勘报告不符或周围环境恶劣或施工配合不好的条件下，也难免会发生一些问题。如产生边壁变形过大，出现整体滑移趋势甚至塌方等。本节将对支护变形不收敛的原因作简要分析，并结合实际工程介绍相应的处理措施。除非特别的情况，任何围护结构设计时一般都允许有一定的变形，上钉支护亦然。适当的变形可释放部分土体应力，使支护参数得以减弱，以取得尽可 ·%!&’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!能好的经济技术效果，但是不允许变形不收敛。变形不收敛通常是指某一层开挖并完成支护一段时间之后，支护变形仍以某一速率（匀速或变速）增长这种情况。一般随着每层开挖，土体均会产生一定变形，支护后变形速率减缓并逐渐停止。这一过程（单层）对一般粘土层而言，约为!"#$。在这期间，土体连同支护产生变形，只要变形是在允许范围之内，就是正常的。超过这一时间，又未进行下层开挖，变形仍未停止，这就是阶段不收敛变形现象。整个开挖、支护完毕%&$左右后，支护变形仍在增长，就是整体不收敛变形现象。无论是阶段不收敛，抑或整体不收敛，都是不正常的，必须引起高度重视，因为不收敛现象后潜伏着危险。不收敛变形速率越大，这种危险也越大。通常整体不收敛是阶段不收敛的累积效应。造成支护不收敛的原因很多。主要的有以下几种：（%）勘察不细或未勘察。方案设计在勘察资料基础完成。由于勘察不细或未勘察，某些特殊不良的地质条件未能揭示出来，导致设计方案无的放矢，针对性差，支护效果自然不佳。（’）设计工作粗糙，稳定性分析不当或者设计取值欠妥，或者水患因素考虑不周，或者边坡破坏模式选取不对等等，均有可能造成支护变形不收敛现象。（!）施工管理混乱，施工质量低劣。支护不及时，材料不合格，注浆不饱满，养护不规范，配比不严格，工艺不正确，超、欠挖严重等等，均可引发支护变形不收敛问题。（#）监理、质检不严格。（(）投资方或大包方原因。为了降低工程造价，投资方或大包方不适当地干预勘察，支护方案，减少探孔数量或深度，降低支护参数，盲目压价，或拖欠工程进度款贻误支护时机等等，同样会导致支护变形不收敛问题发生。对变形不收敛的问题不了解，对是否收敛不知道，或知道不收敛却不处理，或不知如何处理，都是很危险的。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!(%(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三节不良地层中边壁（坡）上钉支护设计与施工一、膨胀性岩土边壁土钉支护!"膨胀性岩土介质的变形破坏特性膨胀土一般系指粘粒成份主要由强亲水性矿物组成，液限#（大于$%&且膨胀性较大（自由膨胀率大于$%&）粘性土。它一般具有强度较高、压缩性低的特点，极易被误认为是力学性能较好的土。如果对它的特性缺乏认识或在设计施工中没有采取相应的措施，将会导致整个基坑支护失效。（!）膨胀土的特征!在自然条件下，膨胀土多呈硬塑或坚硬状态，具黄、红、白等色，常呈斑状，并含有铁锰质或钙质结核。土中裂隙较发育，有竖向张开裂隙。裂隙面呈油脂或腊状光泽，时有擦痕和水渍，以及铁锰氧化物薄膜。裂隙中常充填灰绿、灰白色粘土。"多出露于二级和二级以上阶地，山前丘陵和盆地边缘，地形坡度较平缓，一般无明显陡坎。#具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形的特点。这个特点被称为膨胀与收缩的可逆性。土体收缩到一定程度就会产生裂隙；进一步收缩，裂隙则变宽、延长、加深，数量增多，直到含水量小至缩限，土体不再收缩为止。收缩后的土体，遇水产生膨胀，裂隙变窄、缩短，甚至闭合到肉眼不能观察到。但实际上微观观察，裂隙并没有完全闭合。表现在反复胀缩时，裂隙会越来越多。但重新出现的裂隙往往会呈现老裂隙的位置和方向。这一特性被称为膨胀土的胀缩继承性。（’）影响膨胀土胀缩变形的主要内在因素!膨胀土主要由强亲水性矿物组成。矿物亲水性愈强，其易吸水又易失水的活动性愈烈。此外，有些矿物吸附外来的阳离子的类型对土的胀缩性也有影响。 ·$!&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!由于粘土颗粒细小，比表面积大，因而具有很大的表面能，对水分子和水中阳离子的吸附力强。因此，上中粘粒愈多，则土的胀缩性愈强。"土的初始湿度及密度对胀缩性的影响很大。土的初始含水量越大或干重度越小，土的收缩量就越大，膨胀量越小。土的初始含水量达胀限时，土的收缩量最大，而膨胀量为零。反之，土的初始含水量越小或干重度越大，土的膨胀量越大，收缩量越小，初始含水量为缩限时，土的膨胀量最大，而收缩量为零。因此，确定初始含水量在胀限与缩限之间位置，对于估算膨胀量的大小是很重要的。土体吸水膨胀后发生软化，强度和稳定性大大限低；土体失水收缩，密度增大，强度虽会增加，但产生的收缩裂潮土体分割成许多单体，破坏了土体的整体性。沿裂隙易产生滑动或崩落，裂隙也变成了水的渗透通道，并为剧烈的膨胀创造了条件。所以特别严重的是上体先收缩后又遇水膨胀。因此，防止或减少土的含水量变化是支护工程成败的关键因素之一。#土层上覆压力及周围压力对土体膨胀变形起约束作用。试验资料表明，上覆压力越大，土的膨胀力越小，当上覆压力等于或大于土的膨胀力时，土即不膨胀；上覆压力对土体的收缩量影响甚微，可以忽略不计。（!）膨胀性岩土边壁（坡）的破坏形态在基坑开挖中经常会出现龄的现象，坡（壁）脚地段比基机表面附近地段的同类土质胀缩变形要小的多。这是因为坡脚（壁）地段土层所承受的上覆次为残周围压力对土体的膨胀变形起到了一定的约束作用。此外，由于地表附近地段临空面大，土的膨缩变形也较剧烈。因此，在基坑开挖中常会发生基坑边壁浅层塑性滑坡或地表开裂等破坏现象。膨胀性岩土边坡（壁）破坏时取胀裂破坏模式。"#膨胀性岩土边查（坡）的支护设计与施工（$）膨胀性岩土过壁（坡）的支护设计鉴于膨胀性岩土的特殊性，其稳定性分析应有别于一般的岩土。通常情况下，应按浅层稳定和深层稳定分别加以考虑。浅层稳定主要考虑最大膨胀压力作用，并宜采用刚柔相济的方法支护；刚者如采用受力合理的预应力土钉（索）支护，柔者如采用土何面层支护及布设应力释放孔释放一定的膨胀压力。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!-+,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""深层稳定可近似按圆弧破坏模式分析。土钉支护设计按常规理论设计即可。设计预应力土钉（索）时，土钉（索）张拉段的长度可按深层稳定的圆弧破坏模式确定。内锚固段的长度需考虑：!）维持深层稳定所需预应力，和平衡浅层膨胀力所需要的预应力。此二力简单叠加（二者方向相同）即等于所需施加于土钉（锚索）的预应力。该预应力应满足以下关系：!#!"!$式中!———土钉（索）群预应力（#$%）；"!&———膨胀压力（#$%），$&’$!($)；!!———平衡深层稳定所需预应力；!)———平衡浅层膨胀力所需预应力；$———安全系数。土钉（索）的设计抗拉强度和锚固力，只需考虑对深层不稳定体的平衡，而不需考虑浅层的膨胀力作用，因为前者比后者要大得多。土钉（索）的锚固力一般通过现场拉拔试验确定。膨胀压力$&是指原状土样在体积不变时因浸水膨胀产生的最大内应力，一般通过室内实验由压力$与膨胀率!。的关系&*曲线来确定，其数值等于!&*’+时所对应的压力。膨胀压力释放孔的密度与土钉（索）的密度相同，一般相间排列；深度和孔径因大气影响深度及膨胀等级不同而异。此外，施工区及其附近膨胀性岩土介质进行及时、快速、有效的防水封闭同样是十分重要的。（)）膨胀性岩土边壁（坡）的土钉支护施工对于膨胀性岩土边壁（坡）的土钉支护施工，除了采用必要的常规措施外，要充分考虑外部环境对膨胀土的影响，在施工中应尽量减少边壁（坡）内和地基中土层含水量的变化，以便减少土的胀缩变形。施工中应做到及时封闭地表及基坑裸露边壁，建造必要的排水沟、防洪沟。施工用水应妥善管理，防止地下水管漏水。临时水池、洗料场、搅拌站等离基坑的距离不宜过近。对给排水管道，散水、雨水明沟要经常检查，如发现渗漏水应及时修理。造孔完成后，一般不能用水洗孔，以免膨胀介质遇水膨胀；宜用高压风吹 ·#!0)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!孔，并在尽量短的时间内灌浆固结。!"土钉支护在膨胀岩堑坡中的应用（#）概述膨胀岩（土）具有强烈的膨胀性和超固结性，无论是遇水膨胀或是开挖过程中的应力释放，均能使路堑边坡产生严重变形甚至破坏。李成和王亚军等描述了土钉在候月铁路膨胀岩堑坡中进行成功支护的情况。候月线某段路堑边坡位于膨胀岩地区，主要为石炭系中的（$）铝土岩、铝土质页岩、砂岩等。%岩层受构造影响，断裂、格曲发育，产状变化较大。铝土岩和铝土质页岩，均呈青灰、灰白、紫红色，岩质较软，遇水易软化，亲水性较强，具有膨胀性，自由膨胀率达&#’，膨胀力#"%(#")*+,。小于%粘粒含量!&’(!.’，主要矿物!-成分为蒙脱石、伊利石、高岭石等。根据该线膨胀岩的特性及工点的具体情况，对膨胀岩路堑边坡采用了土钉支护。工程实践证明，该方法具有结构简单、节省圬工、占地少、造价低等优点，尤其是土钉自上而下分层清坡、分层支护能及时抑制土体膨胀变形的发展，解决了“及时支护”的难题，显示了较好的技术经济效果和社会效益。（%）土钉支护加固膨胀岩堑坡"土钉支护的设计该工程堑坡高#/-，采用二级土钉支护。其中地表#(%-厚的风化残积块石、碎石土不设支护，每级坡高)-，中间设#"&-宽平台，如图)01/所示。钉材为2!圆钢，并用膨胀水泥砂浆固结。坡面喷射混凝土厚度%03-，分两次喷成。中间挂钢筋网，并将承压钢板与钉材钢筋焊接在一起，以保证上钉与喷射混凝土面层连接成整体。上、下坡分二级单独进行计算，计算下坡时将上坡作为荷载来考虑。依据现有的经验，设计钉长为坡高的0")(#"0倍。根据该工程土体的性质，确定土钉长度：上坡为!"4-，下坡为/"4-。由有关文献资料和土钉坡上压力实测结果，确定土压力值，将该值作0"4倍折减后即可确定单根土钉所承受的拉力，即：!50"4"#6$式中，!为单根上钉所承受的拉力，7,为库仑主动土压力值，8为单位宽度内所需的土钉根数。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·%.),·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!公式中有两个未知数，即!和"。计算时预先确定一个"值；就可计算!值。"确定后，钉的垂直、水平间距也就确定了。一般土钉间距不应大于#$，垂直和水平间距应相近或相等。实际设计土钉的垂直和水平间距均为%&’$。确定土钉直径时主要考虑了钻孔机具及施工灌浆工艺的限制。()*+土钉支护剖面图!土钉的施工土钉施工采用自上而下、开挖一层支护一层的工艺，尽可能缩短被加固岩体的暴露时间，以免发生遇水膨胀软化、滑移坍塌等现象。施工时，首先应确定适宜的开挖高度和纵向长度。边坡刷坡后用高压风清理坡面碎屑、岩粉等物，并尽快喷射第一层混凝土进行封闭。土钉钻孔、插钉及灌浆施工方法与一般灌浆锚杆相同。但成孔后仅采用高压风清理钻孔中的岩粉等杂物，严禁用水冲洗，以免膨胀岩遇水膨胀而使孔径变小或堵塞孔眼。当砂浆强度达,)-时，便可安装承压板及挂网。上述工序完成后即可进行第二层喷射混凝土施工。"土钉支护测试结果为研究膨胀岩中土钉支护受力特征，在支护试验断面上埋设了测试元件。测试元件采用电阻应变式钢筋计。测试结果如下：!&土压力及其分布。原型观测表明，在土压力作用下支护产生变形，导致土压力重分布，不但减少了土压力值，而且也改变了土压力的分布状态。墙底部土压力显著偏小，且沿坡高是均匀分布，因而可以认为它具有良好的受力状态。实测土压力值比库仑理论计算值约小’)-，可见设计时对土压力值进行)&,倍的折减是必要的。 ·’#"2·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!钉中拉力与坡高的关系。上坡施工完成后，下坡尚未开挖之前，沿钉中最大拉力点连线可视为潜在滑面。潜在滑面在坡上部基本平行坡面，在坡顶面的宽度约为"!#$，至坡下部逐渐趋向坡角处。当上、下坡施工均完成后，钉中出现了两个或两个以上的极大值，但总的趋势是上坡钉中拉力普遍较大，下坡钉中拉力均较小，这一规律与土钉支护施工时上坡易产生较大的变形，而下坡变形小是一致的。"!钉中拉力随时间的变化。土钉坡原型试验观测经历了一年的时间，其规律是旱季钉中拉力变化普遍较小，而在雨季钉中拉力则变化较大。因此，完善排水设施显得十分重要。（#）土钉支护堑坡支脚及缓坡!护坡设计路堑边坡坡脚部位，受地表水冲刷最为严重，且为应力集中区，故路堑边坡坡脚部位比其它部位更易于遭受破坏。对于高度大于%&的边坡，坡脚设置重力式挡土墙支挡，基础埋入路肩施工高程以下’!(&；墙顶以上设土钉支护（见图%")(）；侧沟用浆砌圬工铺砌加固以防渗漏。当路堑边坡高度小于%&时，则不设坡脚挡土墙，仅采用土钉支护。该段边坡坡率按’*’!+(设计。对于堑坡高度小于%&的地段，为取得膨胀岩稳定边坡坡率，共设计出’*’，’*"!,(，’*"!(三种坡率进行对比。从施工开挖过程及竣工后一年时间的观察，均无表层滑坍或边坡坍塌现象发生。"施工概况土钉钻孔机具用风动凿岩机。钉孔打成后，用高压风将孔内粉尘吹净，并在尽量短的时间内灌浆固结，以防钻孔孔径遇水膨胀而变小。灌浆采用牛角型压浆罐。浆灌满后插入土钉，并使土钉处于钻孔中心。当砂浆强度达,"-设计强度时，把坡面清扫干净，将预制铁丝网框条架安装在边坡土钉上，绑扎焊接牢固后，立即绑扎铁丝网。喷射混凝土配合比采用水泥*砂子*石子.’*+!(*+!（(重量比）。喷射混凝土终凝’/+0后，挂草帘浇水养护。侯月铁路膨胀岩路堑边坡采用土钉支护的实践证明，该技术安全可靠，施工方便，显示了较好的经济效益，与一般浆砌片石护坡相比，可节约工程造价’+-/+1-。此外还可缩短施工工期，有利于维修养护，节省维护费用。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·%("*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$支护设计剖面图二、杂填土边壁（坡）支护%&杂填土及其变形破坏特性杂填土主要是指含有大量建筑垃圾，工业废料或生活垃圾等杂物的填土。杂填土一般具有下列特征：（%）成份复杂。包括有碎砖、瓦砾和腐木等建筑垃圾，炉渣和杂物等生活垃圾，及矿渣、煤渣、工业塑料等工业废料。（’）无规律性。成层有厚有薄，性质有软有硬，土的颗粒和空隙有大有小，强度和压缩性也很不一致。（(）性质随着堆填龄期而变化。填龄较短的杂填土尚未稳定，往往在自重的作用下沉降；在水的作用下，细颗粒有被冲刷而塌陷的可能。杂填土的力学强度随填龄增大而提高。（)）含腐殖质及水化物。以生活垃圾为主的填土，其中腐殖质的含量常较高，随着有机质的腐化，地基的沉降将增大。以工业残渣为主的填土，要注意其中可能含有水化物，因而遇水后容易发生膨胀和崩解，使填土的强度迅速降低。在大多数情况下，杂填土是比较疏松和不均匀的，土中杂填物之间孔隙很大。土体整体抗剪性能较差，随着开挖深度的加深，当上覆压力增大到一定程度时，杂填物之间会发生微小的移动。地表会产生不同程度沉降，若没有适当的支护措施，严重时将会导致边坡（壁）塌方或滑移。’&杂填土边壁（坡）的破坏模式观察试验及工程经验表明，杂填土边壁（坡）破坏时，其破坏形态一般不太 ·#!#*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!规则；其成份越不均匀，破坏形态就越不规则。但是，近似地把这种介质看作一种松散、软弱、较均匀的“人工地质体”时，将其简化为圆弧破坏模式，在工程上还是允许的。工程实践证明，这是可行的。!"杂填土边壁（坡）的土钉支护设计与施工工程中常见的杂填土的厚度相对于边壁（坡）高度并不“厚”，因此，设计时不必进行专门考虑。但是对于层厚很大的杂填土，就必须认真对待。杂填土的一大特点在于“杂”。工程勘察中，很难得到杂填土的一般物理力学性质指标，这就给设计工作带来较大困难。我们只能根据杂填土的特性“对症下药”，力求找到，种可遵循的设计原则。采用圆弧破坏模式进行边坡（壁）稳定性分析，进而应用土钉技术进行支护、加固，不失为一种较有效的方法。杂填土一般较松软，孔隙很多。土钉的高压注浆工艺可使浆液充填杂填物之间的空隙，并使其粘结强度增大，起到改良土性的作用，再加上土钉本身平衡不稳定体的作用，通常会达到较好的效果。杂填土中钻机成孔困难，通常用锚管代替土钉。根据工程经验。锚管长度一般取锚管所处位置坡高的#"$%#"&倍。间距与排距控制在#"$%#"&’之间、表面挂网喷射混凝土。("土钉支护在杂填土中的应用（#）工程概况。$深圳特力大厦总建筑面积$)()*’，地上$+层，高+$’，设地下室二层。坑深)"*%#*"&’，基础采用框支一框剪结构。该大厦位于深圳市文锦路与水贝二路交汇处以北，布吉路立交桥东南侧。基坑东南侧和西侧沿马路边线垂直下切，没有放坡的余地；基坑北侧紧邻五层楼厂房，相距,’左右（图,*-,）。为确保基坑邻近交通马路和建筑物的安全，要求基坑护壁工程的设计和施工必须安全可靠、整体稳定。（$）地层条件根据勘察资料和基坑开挖揭露，基坑由两类土层构成。一是人工回填土，层厚一般*",*%&"&*’，局部深达)"*’，主要由砖块、混凝土等建筑垃圾组成，成孔困难。二是第四系粉质粘土层。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·&%&&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!基坑平面示意图图!"#$土钉支护断面图（%）工程特点及设计方案特力大厦基坑加固采用喷锚网（土钉）支护方案。在回填层中，由于成孔困难，因此一律采用锚管高压注浆工艺，设计方案见图!"#$。在杂填土层较厚区段，第三、四排土钉也为同长度的锚管。现场拉拔试验得出锚管的拉拔力略大于&’()，可以满足设计要求。（*）支护效果该基坑从进场到完成整个支护，总计只用了%+,时间。宏观结果表明，地面无裂缝，坑壁无坍塌，整体稳定性良好，是一个多快好省的工程。实践表明，采用该支护方法是可行的。 ·!$!#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!三、钞砾石边壁（坡）土钉支护!"砂砾石介质的工程特点及其边壁（坡）破坏形态（!）砂砾石的基本特征自然土体中，所有以漂石、卵石、砾石为主，含有砂土及少量粘土的粉碎屑堆积物，在广义上统称为砂砾石。砂砾石成因复杂，类型繁多，其岩性成分、颜色、结构等都有很大差别。在砂砾石介质中，构成骨架的卵砾石，不论它是什么岩性，也不论它是什么成因，一般都具有较高强度。根据砂砾石颗粒的级配情况，大致可分三种基本结构类型：线性结构———砂砾中卵石、砂及粉土各粒组发育齐全，分布均匀，颗粒级配较好。架空结构———砂砾石中以卵石、砾石及粉土为主，缺失砂粒，卵砾石间有孔隙，级配不好。大孔结构———砂砾石中以卵石为主，几乎缺失砾、砂粒级，骨料彼此接触，大孔中充有少量细、粉砂，颗粒级配较差。根据砂砾石边壁（坡）的基本特征，又可将其分为接触密实型和架空疏松型。接触密实型：粒度大小悬殊，结构紧密，抗剪强度较高，细粒含量及含泥量多，透水性弱。架空疏松型：结构疏松且不均一，抗剪强度很低，常缺少某些粒级，透水性较强，渗流控制难度较大。（#）砂砾石边壁（坡）的变形破坏特性砂砾石本身是散粒体，卵砾在其中起着骨架作用。在受荷过程中，由于压密，压裂和相互移动，引起孔隙体积和粒度成份的改变。它的变形不同于刚性的岩体和塑性土类。边壁（坡）的稳定性取决于边壁（坡）土体内在自重及外载作用下产生的剪应力与土的抗剪强度相对大小之比较。随着开挖深度的增加，砂砾土在重力荷载作用下，其剪切变形大多沿骨架间的弱面发生。而颗粒本身强度大，不易破坏，这与承受面结构荷载的地基砂砾土的破坏情况是有区别的。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·’-’-·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""接触密实型砂砾石边壁（坡）的破坏大多呈刚体滑动形式，而架空疏松型砂砾土过壁（坡）的破坏大多表现为在最大滑动面范围内还有多层破裂面存在，呈多层相对滑移形式。架空疏松型砂砾土由于空隙较大。水的渗透性很好，在富含水层且水压较大时。在渗透压力作用下，细料将被裹挟带走，发生管涌，可使边壁（坡）出现大的侧向变形。若不采取有效措施加固、支护，就可能会出现边壁（坡）滑塌。!"砂砾石边壁（坡）土钉支护设计与施工砂砾石边壁（坡）的支护设计一般可参照常规土类的设计方法，结合工程类比法给出相应的支护参数。对于架空疏松型砂砾石要特别注意水的渗透作用。设计中要对地下水的来源、水量、水压、砂砾石各种骨料粒径；孔隙比等有深入了解，并据此判定基坑开挖中是否会发生管涌，以便采取相应的措施。管涌的判别方法很多，这里简介一种较适用于砂砾石介质中管涌判别的巴特拉雪夫方法，即采用土体的平均孔隙直径与填料粒径之比来判别。研究表明，上体细粒粒径#与土体平均孔隙直径#$之比#$%#&’"(时，该土体是非管涌土，而满足#$%#)*"(时，则该土体将被水带走。如果细粒的流失不超过土体总量的’+,-+，可认为土体的强度和稳定性不会被破坏。若超过此限，就会发生管涌，设计施工必须考虑应急措施。对于平均孔隙直径#，可用下式求得：$!$.$"$!（/’0$"’1"#）!$2%式中3———渗透系数（45%6）；7———土体孔隙率；89———土的不均匀系数。对付管涌的主要措施就是设计中预置反滤层。反滤层的作用在于滤土减压，其中能减压的原因是排水的作用，所以通常也称滤土排水。反滤层可以保护渗流出口，防止土颗粒流失；渗流一旦进入反滤层，渗透压力即大部分消失。反滤层是防止土体渗透破坏的有效措施之一。 ·&!&’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!基坑开挖支护中的反滤层主要由混凝土面层及适当密度的排水孔组成。面层阻止大部分细颗粒流失，排水孔可起排水减压作用。排水孔的施工方法是：在排水孔内插入排水管；管壁按一定密度钻眼；将排水管的水眼及内端包上筛网布，以确保在排水的同时起到滤土作用。砂砾石边壁（坡）的最大施工难度在于钻孔。尤其是含孤石较多的架空疏松型砂砾石边坡，由于介质软硬不一，钻机很难钻进，洛阳铲也难以成孔。以下介绍了一相近工程的施工方法，可供读者参考。!"土钉加固大坞墩#$%深围堰工程的设计与施工（&）概述。烟台菜佛土船业有限公司大坞墩工程是山东省重点工程，建成后的船坞为#$万吨级。其跨度在世界上目前为第一，工程工期紧，质量要求高。原设计钢板围堰深&’%，后因工程需要，需将围堰深度下挖至#$"(%。这除使内侧环形钢板桩全部裸民外，还需要继续下挖)"(%。该深度范围内的土层均为角砾质饱和水土层，自稳性差，承载力与粘接力极低。分析认为，若不采取有效加固措施，将会造成钢板桩整体失稳，外部落差#$%的海水有可能瞬间吞没整个施工现场。（#）工程地质条件据勘察资料知：钢板桩底端以下*+&$%为含角砾粉质粘土层，黄褐+红褐色，饱和，可塑+硬塑，含角砾量一般’,$，局部)$,。角砾成份为石英岩，直径$"#+&$-%左右，散布于土层中。土层含水量大于’$,，饱和度.#".,，内摩擦角&’/，粘聚力&."’012，承载力标准值为&!$012。（!）支护原则及参数选取该围堰工程实际深度#$"(%，设计环形钢板桩深度&’%。桩下端*%深范#围内土质很差。围堰外部海水落差#$%，其顶部需承受#34%设计附加动荷载。加固的关键是确保上述)"(%深范围内土层在巨大的上部重力和侧压力作用下，不产生较大的变形，否则，上部环形钢板桩将失去依托而产生危险。该摊围堰下部加固高程内土层，系含角砾粉质粘土层，其含水量大，饱和度高，-、!值小，承载力值低，仅就这种饱和土层而言，其工程性能已近于软土，因而可按软土边壁（坡）流鼓破坏模式来分析。土层中富含的石英角砾，一方面使 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!5!-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!这种分析偏于安全，另方面也给施工钻孔及土钉安设增大了难度。采用极限平衡理论进行分析计算时，尚需加上上覆介质自重及附加动载等。经计算校核，确定支护参数如下：开挖后，首先用含!"#速凝剂的喷射混凝土对受喷面进行初喷，喷射厚度$%&’(，使其快速凝固并发挥支护作用，防止表面松散石块（片）大面积塌落和内部水土流失。然后挂网复喷。复喷厚度$%)’(。两次喷射总厚度不小于!*’(，标号+*"以上。边壁共设置$排土钉，梅花状布置，钉距为!(。其中第一、二排长度为$(，第三、四排长度为,(，第五、六排长度为)(。土钉体为!*-的螺纹钢或!.,的普通优质钢管制成（见图$"/0）。图$"/0大坞墩深围堰工程土钉支护断面图"钉孔直径!*"((，注浆压力不小于!1-234，砂浆标号+*-。#每次开挖高度不超过!1!(，长度不超过."(。图$"/!"为该工程开挖加固至/*"1-(时情景。（.）施工中特殊问题的处理$角砾层中土钉成孔问题由于该地层中含角砾较多，且含水量较大，用洛阳铲及各种市售钻机均难 ·$+$!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$"开挖、加固至#%"&’(时情景达到设计孔深要求。经研究采用人工掏孔与自制空气锤锤击钉体并压浆的方式来处理。即先由人工在表面掏出深约$(，直径约)"*(的孔洞；然后送入自制的钢耙，边送入边来回转动，拨落镶嵌于孔壁上的石块；若遇到较大石块，则放入长钢钎，用滑锤将石块击碎，再用铲子将碎石及泥块掏出，并冲水洗孔。如此反复进行，可掏挖出深达’(的孔。在此基础上，放入制作好的锚管，用空气锤打入约+(深，即可达到设计钉长。施工中要注意几点：,&掏出的孔径较大，宜采用跳跃式成孔，并使该处上钉开始发挥作用后，再掏邻近土钉孔。-&用滑锤、钢钎敲击石块所产生的振动影响较大，宜少用。*&成孔速度慢，注浆要及时。!成孔后二次注浆问题由于成孔后表面孔径较大且不规则，在放入锚管后应首先用喷射混凝土或现浇混凝土封闭孔口，封闭深度控制在’"./"*(左右，尔后用二次高压注浆方法注浆即可满足设计要求。（’）结语"边壁（坡）破坏模式的选取要得当。边壁破坏模式是边壁稳定性分析的基本依据。实践证明，该加固工程采用软土流鼓破坏模式是合理、有效的。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!’!&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!针对该工程土质疏松且含饱和海水的特点，采用快速封闭壁面，加大速凝剂掺量，土洋结合法成孔等施工方法来处理是适宜的。"该工程土质渗透性较大，一次高压注浆难以满足要求，须采用二次高压低速注浆工艺，才能确保施工质量。四、砂土边壁（坡）土钉支护设计与施工!"砂土的基本特征及变形破坏特性（!）砂土的基本特征砂土一般包括砾砂、粗、中、细砂及粉砂。砂土中大多缺乏粘土矿物，不具有可塑性，呈单粒结构。试验中很难测出砂土的粘聚力，因此内摩擦角值是#决定其抗剪强度大小的主要参数。影响砂土抗剪强度的主要因素之一在于其密实状态。当砂土较密实时，孔隙比较小，强度较高；较松散时孔隙比较大，强度较低。图#$%!!中以中砂为例说明了起始孔隙比与摩擦角值之间的关系。表#$%!对各类砂的强度#给出了取值范围，同时也说明了密实度（孔隙比）与强度之间的关系。图#$%!!中砂的摩擦角与起始孔降比关系曲线水也是影响砂土强度的一个主要因素。砂土中水的含量越大，其润滑作 ·$,$2·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用使砂土的抗剪强度降低越多。对于饱和性砂土，当饱和土体内有水头差时，水就通过土粒间的孔限流动，土体中即发生渗流，渗流量突然增大时即形成流土（俗称流砂）。流砂对支护稳定构成了很大威胁，设计时必须认真考虑。表!"#$无凝聚性土的强度剩余强度!峰值强度边坡、休止角&土类（或松砂峰值强度）中密密实%坡度!&’(!&!’(!!’(!无塑性粉土)!*+,"*$-)+$-$./0)!*+,"*".122+".0//)2*+,)*".0,)+".!)0,"*+,1*".0//+".!/0均匀细砂)!*+,"*$-)+$-$./0)!*+,"*".122+".0//,"*+,1*".0//+".!/0,)*+,!*".!)0+"./)!到中砂级配良,"*+,1*$-$./0+$-$.0,"*+,1*".0//+".!/0,1*+1"*".!/0+".2,3,2*+1!*"./2)+$.","好的砂砂和砾,)*+,!*$-$.!+$-$.1,)*+,!*".!)0+"./)!,!*+1)*"./)!+".3"11"*+12*".2,3+$.$$"注：$.如果颗粒是滚圆的，或是软页岩，或含有云母，则采用小值，对坚硬的、有棱角的颗粒，采用大值。).对高的正应力，采用小值。饱和性砂土的另一个特点是在一定的震动力作用下，会发生“液化”现象。这主要是由于振动的往复剪切作用，使砂土颗粒骨架结构瞬间发生滑移破坏，趋于振密，孔隙体积减小，而不可压缩的孔隙水一时又不能及时排出，导致孔隙水压力聚然上升，使得原来通过砂土颗粒间互相接触所传递的接触压力减小到一个很低的数值，摩擦阻力随之减小。当孔隙水压力上升到上覆压力时，接触完全消失，孔隙水压力等于外力，抗剪强度急剧下降直至完全丧失；砂土颗粒再不能相互支持，固体状态变成粘滞的流体状态，此时当有临空面存在时，土体会发生流动，其承载能力完全丧失，边壁（坡）将出现失稳破坏。（)）砂土边壁（坡）的变形破坏特性砂土的变形破坏一般分为三个阶段：$）压密阶段。此时砂土颗粒间有微小的移动；)）局部剪破阶段。此时基坑边壁不仅有压密变形，而且已经出现剪切塑性变形，在塑性区内，因剪应力超过了土的抗剪强度，土被剪破，随着进一步开挖，上部荷载增加，塑性区亦不断扩大；,）完全破坏阶段。此时塑性区已发展成一连续滑动面，砂土向坑内滑出，整个边壁（坡）出现失稳破坏。砂土的外部荷载与变形的关系可以从图!"#$)中看出，其中!为外部荷载，!为位移。砂土受荷滑动破坏往往突然发生，滑动带以上的土体是整体地沿着滑动 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·$*$+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$%&’!关系曲线面滑动。这与砾卵石的多层相对滑移不同。此外，在饱和性砂土中，若对流砂现象不采取一定的措施，将会引起基坑边壁（坡）大面积下沉、变形，以致失稳破坏。饱和性砂土液化引起的大面积滑塌也是砂土类边壁（坡）失稳破坏的表现形式之一。%(砂土边壁（坡）的土钉支护设计砂土边壁的破坏模式一般近似地采用圆弧破坏模式。当砂土中含水量丰富时，应考虑水压的影响。对于非饱和砂土及含有一定厚度砂层的边壁（坡）可考虑单纯用土钉支护。而对于纯粹的饱和砂土边壁（坡），通常开挖前宜先做防渗帷幕，帏幕深至不透水层，然后再开挖，并采用喷锚网（土钉）支护。砂土中的土钉长度按常规设计，但面密度应相对增大，横向及竖向间距一般略大于$)（$’$(%)）。其作用不仅在于增加抗拔力，而且可以通过注浆，大面积地固结砂土，以增强其抗剪强度。在砂土中钻孔时，塌孔现象经常发生；在水压较大的砂土层中，即使能够成孔，在造孔与注浆的间隔期内，钉孔所形成的空洞极易诱发“流砂”现象。因此，在砂土中较稳妥又方便、快捷的办法，是设计时用锚管代替土钉。为了防止“流砂”现象发生，基坑边壁（坡）应设置一定数量的排水孔，排水孔的具体要求参见反滤层设计。*(砂土边壁（坡）的土钉支护施工（$）开挖 ·"(!0·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""砂土层中的开挖，进度不宜过快，应待上层土钉充分发挥效力后，再进行下一步开挖。考虑到砂层的抗剪强度很低，因此一次开挖深度不应过深，以免在未及支护的情况下边壁（坡）发生破坏。对刚开挖出的砂土边壁层，为防止砂土剥离流失，应先用预制的钢筋网覆盖，并立即喷射混凝土，待砂层初步稳定后，再按预定工序造孔、安放土钉等。（!）土钉的成孔、制作及注浆砂土层中造孔，因易发生塌孔，故用机械成孔时，须带套管或用泥浆护壁技术。若用等强度锚管代替土钉，可用冲击锤直接把锚管击入边壁砂层中，较机械成孔方便得多。砂土层中注浆大多采用底部注浆方式。浆液为纯水泥浆，其中掺加一定数量的早强剂，以使土钉尽快发挥效力，节省工期。注浆时加压不应过快，最大压力控制在"#$%&’为宜。因为加压过快或压力过大，会给软弱的砂土层带来强烈扰动。施工中就曾发现，当迅速加压至(%&’时，喷射混凝土面层发生局部崩裂，地表隆起，并且帷幕桩发生一定位移。（(）周围环境的保护考虑到砂土的抗剪强度很低，因此在基坑四周堆载重物应持谨慎态度。为防止破土“液化”现象的发生，振动源（动力机械、爆破等）应远离基坑或对振动强度进行一定的控制。当基坑开挖、支护伴随有爆破工程时，必须对爆破振动的强度指标给予限制。爆破的允许振动速度的临界值确定为)*+!!,-./。因此爆破中一次起爆药量的大小要在允许的振动临界速度的基础上确定、以免给支护工程带来不利影响。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十一章桩基工程土工合成材料施工工艺第一节土工合成材料产品类型与特性土工合成材料根据加工制造不同，可分：（!）有纺型土工织物它是由相互正交纤维织成，与通常的棉毛织品相似。其特点是孔径均匀，沿经纬线方向的强度大，而斜交方向强度低，拉断的延伸率较低。（"）编织型土工织物由单股线带编织而成，与通常编制的毛衣相似。（#）无纺型土工织物织物中纤维（连续长丝）的排列是不规则的，与通常的毛毯相似。无纺型土工织物亦有称作为“无纺布”，制造时是先将聚合物原料经过熔融挤压、喷丝、直接铺平成网，然后使网丝连结制成土工织物，联结的方法热压、针刺和化学粘结等不同处理方法，如：!热压处理法将纤维加热的同时施加压力，使之部分融化，从而粘结在一起。"针刺机械处理法用特制的带有刺状的针，经上下往返穿刺纤维薄层，使纤维彼此缠绕起来。这种成型的土工织物较厚，通常为"$%&&。这类土工织物的土工纤维抗拉强度各项一致；与有纺型相比，抗拉强度略低，延伸率较大，孔径不很均匀。#化学粘结处理法制造时在纤维薄层中加入某些化学物质，使之粘结在一起。国外在使用土工织物中，无纺型土工织物约占使用总量的%’($)’(。（*）土工膜是以聚氯乙烯、聚乙烯、氯化聚乙烯或异丁橡胶等为原料制成的透水性极低的膜或薄片。可以是工厂预制的，或现场制成的，分为不加筋 ·(.##·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的和加筋的两大类。预制不加筋膜采用挤出、压研等方法制造，厚度常为!"#$%&’’，加筋的可达(!’’。膜的幅度("$%(!’。加筋土工膜是组合产品，加筋有利于提高膜的强度和保护膜不受外界机械破坏。（$）土工格栅由聚乙烯或聚丙烯通过打孔、单向或双向拉伸扩孔制成，孔格尺寸为(!%(!!’’的圆形、椭圆形、方形或长方形格栅。（)）土工垫土工垫具有突出的三维结构，是由半刚性单丝纤维熔接而成。土工垫通常由黑色聚乙烯制成，其厚度为($%#!’’。（*）土工网由两组平行的压制条带或细丝按一定角度交叉（一般为)!+%,!+），并在交点处靠热粘结而成的平面制品。条带宽常为(%$’’，透孔尺寸从几毫米至几厘米。（-）土工塑料排水带一种复合型的土工聚合物，由芯板和透水滤布两部分组成。芯板多为成型的硬塑料板，具有瓦楞形或多十字形，主要原料为聚乙烯或聚丙烯。透水滤布多为薄型无纺织物，主要原料为涤纶或丙纶。滤布包在芯板外面，在芯板与滤布间，形成纵向排水沟槽。（,）组合材料由两种或两种以上的土工织物、土工膜或其它材料粘合而成的产品。可以满足工程的特定要求。例如无纺型土工织物与土工膜相组合，既能挡水、又能排除积水，既可以弥补土工膜表面摩阻不足，又可以保护膜不受外界机械破坏。("物理特性（(）相对密度指原材料的相对密度（未掺入其它原料）。丙烯为!",(；聚乙烯为!",#%!",$；聚酯为("##%(".-；聚乙烯醇为("#)%(".#；尼龙为("!$%("(&。#（#）单位面积质量指(’土工织物的质量，由称量法确定。常用土工织#物的单位面积质量为(!!%(#!!/0’。由于材料质量不完全均匀，通常要求测试试样不少于(!块，采用其算术平均值。单位面积质量的大小影响织物的强度和平面导水能力。（.）厚度指压力#123时其底面到顶面的垂直距离，由厚度测定仪测定。要求试样不少于(!块，再取其平均值。土工织物表面蓬松，一般厚度为!"(%$’’，最厚可达十几毫米；土工膜一般为!"#$%!"*$’’，最厚可达#%&’’；土 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·’2&2·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工格栅的厚度随部位的不同而异，其肋厚一般为!"#$#%%。厚度对其水力学性质如孔隙率和渗透性有显著影响。&"力学特性（’）压缩性土工织物厚度（(）随法向压力（)）变化的性质为该材料的压缩性。可用(*)关系曲线表示。厚度与渗透性有关，故也可求得不同法向压力下的渗透系数。（&）抗拉强度是指试样受拉伸至断裂时单位宽度所受的力（+,%）。试样的延伸率是指拉伸时长度增量!-与原长度-的比值，以.表示。试验采用拉伸仪。根据拉伸试样的宽度，可分为窄条拉伸试验（宽度#!%%、长度’!!%%）和宽条拉伸试验（宽度&!!%%、长度’!!%%），拉伸速率对窄条为（’!/&）%%,%01，对宽条为（#!/#）%%,%01。由拉伸试验所得的拉应力—伸长率曲线，可求得材料三种拉伸模量（初始模量、偏移模量和割线模量）。常用的无纺型土工织物的抗拉强度为’!$2!3+4%，高强度的为2!$’!!3+,%；最常用的编织型土工织物为&!$#!3+4%，高强度的为#!$’!!3+,%，特高强度的编织物（包括带状物）为’!!$’!!!3+4%；一般的土工格栅为2!$&!!3+,%，高强度的为&!!$5!!3+4%。（2）撕裂强度反映了土工合成材料的抗撕裂的能力，可采用梯形（试样）法、舌形（试样）法和落锤法等进行测试，最常用的测试方法为梯形法。试样数要求不少于#个，求其平均值。撕裂强度是评价材料的指标之一，一般不直接应用于设计。（5）握持拉伸强度施工时握住土工织物往往仅限于数点，施力未及全幅度，为模拟此种受力状态，进行握持拉伸试验。它也是一种抗拉强度，它反应土工聚合物分散集中的能力。试验方法与条带拉伸试验类似。（#）顶破强度顶破面强度反应了土工聚合物抵抗垂直于其平面的法向压力的能力，与刺破试验相比，顶破试验的压力作用面积相对较大。顶破时土工聚合物呈双向拉伸破坏。目前有三种测定顶破强度的方法："液压顶破试验；#圆球顶破试验；$678顶破试验。（9）刺破强度刺破强度反应土工聚合物抵抗带有棱角的块石或树杆刺破的能力。试验方法与圆球顶破试验相似，只是以金属杆代替圆球。 ·%#)-·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）穿透强度反映具有尖角的石块或锐利物掉落在土工聚合物上时，土工聚合物抵御掉落物穿透作用的能力。采用落锤穿透试验进行测定。（"）摩擦系数该指标是核算加筋土体稳定性的重要数据，它反映了土工合成材料与土接触界面上的摩擦强度。可采用直接剪切摩擦试验或抗拔摩擦试验进行测定。#$水理性特性（%）孔隙率是指土工织物中的孔隙体积与织物的总体积之比，以&表示。根据织物的单位面积质量!、厚度"和材料相对密度#、由下式计算：!$’%(#!%"孔隙率的大小影响土工织物的渗透性和压缩性。（)）开孔面积率（*+,）开孔面积率指土工织物平面的总开孔面积与织物总面积的比值，以&表示。一般产品的*+,’-&."&，最大可达#/&以上。*+,的大小影响织物的透水性和淤堵性。（#）等效孔径（0+1）土工织物有不同大小的开孔，孔径尺寸以符号“+”表示。无纺型土工织物为/$/2./$233；编织型为/$%.%$/33；土工垫为2.%/3；土工格栅及土工网为2.%//33。等效孔径+4表示织物的最大表观孔径（,+1），即它容许通过土粒的最大粒径。各国采用的+标准不同，我国采用4+4’+52，即织物中有52&的孔径比+52为小。等效孔径0+1和表观孔径,+1含义相同，差别在于前者是以毫米表示孔径，而后者是用等效孔径最接近的美国标准筛的筛号表示。等效孔径是用土工织物作滤层时选料的重要指标。（-）垂直渗透系数6指垂直于织物平面方向上的渗透系数（以839:表7示）。测定方法类似于土工试验土的渗透系数测定方法。由于透过织物的水流流态常是紊流，故设计中常改用透水率（!）表示：&’("’’"#)·*即在单位水头";作用下，流过单位面积的渗流量(，透水率"与织物厚度"相乘即得渗透系数&’。无纺型土工织物渗透性变化约为："’/$/).)$(%(-(%):，67’"<%/.)$#<%/839:。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·*/%!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"是土工织物用作反滤或排水层时的重要设计指标。（!）水平渗透系数土工聚合物用作排水材料时，水在聚合物内部沿平面方向流动，在土工聚合物内部孔隙中输导水流的性能可用土工聚合物平面的水平渗透系数或导水率（为土工聚合物平面渗透系数与聚合物厚度的乘积）来表示。通过改变加载和水力梯度可测出承受不同压力及水力条件下土工聚合物平面的导流特性。设计中常改用导水率!指标来表示：%&!"!#$""#’%式中!———导水率（#$&’）；&———沿水流方向的试样长度（#$）；’———试样宽度（#$）。,-,*通常土工织物的水平渗透系数为()*+.!)*+#$&’；无纺型土工织,/,*物的水平渗透系数为-)*+.!)*+#$0’；土工膜的水平渗透系数为1),*+,***+.1)*+#$0’。大部分编织与热粘型无纺土工织物导水性甚小；针刺无纺型土工织物,2,!%,-,%%,-,*%*+.*+$&’；土工网*+.*+$&’；土工塑料排水带*+.*+$&’。-3耐久性和环境影响耐久性和环境影响是反映材料在长期应用和不同环境条件中工作的性状变化。（*）抗老化是指高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的影响，使其性能逐渐变坏的现象，老化是不可逆的化学变化。主要表现在：!外观变化：发粘、变硬、变脆等；"物理化学变化：相对密度、导热性、熔点、耐热性和耐寒性等；#力学性能的变化：抗拉强度、剪切强度、弯曲强度、伸长率以及弹性等；$电性能变化：绝缘电阻、介电常数等。产生老化的外界因素可分为物理、化学和生物因素，主要有：太阳光、氧、臭氧、热、水分、工业有害气体、机械应力和高能辐射的影响以及微生物的破坏等，而其中最重要的是太阳光中紫外线辐射的影响。试验表明，埋在土中的土工聚合物，其老化速度比曝晒在大气下的老化速度慢得多。 ·#*!"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!高分子聚合材料中，聚丙烯、聚酞胺老化最快：聚乙烯、聚氯乙烯次之；聚酯、聚丙烯腈最慢。浅色材料较深色的老化快，薄的较厚的快。（!）徐变性指材料在长期恒载下持续伸长的现象。高分子聚合物一般都有明显的徐变性。工程中的土工合成材料皆置于土内，受到侧限压力，徐变量要比无侧限时小得多。徐变性的大小影响着材料的强度取值。第二节土工合成材料的主要功能不同材料的功能不尽相同，但一种材料往往兼有多种功能。土工合成材料应用在工程上主要有下列四方面作用见表"#$#，表中为土工合成材料在不同应用领域中功能的相对重要性。表"#$#土工合成材料在不同应用领域中功能的相对重要性应用领域功能隔离排水加筋反滤无护面道路%&’’海、河护岸%&’%粒状填土区%&’(挡土墙排水&%(&用于土工膜下(%’(堤坝基础加筋’&%(加筋土墙((%(密封水力充填’&%%防冲(&’%排水沟’&(%注：%—主要功能（控制功能）；’—次要；&—一般；(一不很重要的功能。#)排水作用具有一定厚度的土工织物具有良好的三维透水性，利用这一种特性除了可作透水反滤层外，还可使水经过土工聚合物的平面迅速沿水平方向排走，构成水平排水层。!)隔离作用 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#!*)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一般修筑道路时，路基、路床材料和一般材料都混合在一起，这虽然是局部现象，但使原设计的强度、排水、过滤的功能减弱。为了防止这种现象的发生，可将土工聚合物设置在二种不同特性的材料间，不使其混杂，但又能保持统一的作用。在铁路工程中，铺设土工聚合物后借以保持轨道的稳定，减少养护费用；在道路工程中可起渗透膜的功能可防止软弱土层侵入路基的碎石，不然会引起翻浆冒泥，最后使路基、路床设计厚度减小，导致道路破坏；用于地基加固方面，可将新筑基础和原有地基层分开，能增强地基承载力，有利于排水和加速土体固结；用于材料的储存和堆放，可避免材料的损失和劣化，对于废料还可有助于防止污染。用作隔离的土工聚合物，其渗透性应大于所隔离土的渗透性；在承受动荷载作用时，土工聚合物还应有足够的耐磨性。当被隔离材料或土层间无水流作用时，也可用不透水土工膜。!"反滤作用在惨流出口区铺设土工聚合物作为反滤层。这和传统的砂砾石滤层一样，均可提高被保护土的抗渗强度。对这方面国内外都曾进行过广泛的研究。多数土工聚合物在单向渗流的作用下，在紧贴土工聚合物的土体中，发生细颗粒逐渐向滤层移动，同时还有部分细颗粒通过土工聚合物被带走，遗留下较粗的颗粒。从而与滤层相邻一定厚度的土层逐渐自然形成一个反滤带和一个骨架网，阻止土颗粒的继续流失。最后趋于稳定平衡。亦即土工聚合物与其相邻接触部分的土层共同形成了一个完整的反滤系统。将土工聚合物铺放在上游面块石护坡下面，可起反滤作用和隔离作用；同样也可铺放在下游排水体（褥垫排水或棱体排水）周围起反滤作用，以防止管涌；也可铺放在均匀土坝的坝体内，起竖向排水作用，这样可有效地降低均匀坝的坝体浸润线，提高下游坝体的稳定性，渗流水沿土工聚合物进入水平排水体，最后排至坝体外。具有这种排水作用的土工聚合物，要求在纵向（即土工聚合物本身的平面方向）有较大的渗透系数。具有相同孔径尺寸的无纺土工聚合物和砂的渗透性大致相同。但土工聚合物的孔隙率比砂高得多，土工聚合物的密度约为砂的#$#%，因而当土工聚合物与砂具有相同的反滤特征时，则所需土工聚合物质量要比砂的少&%’。此外，土工聚合物滤层的厚度为砂砾反滤层的#(#%%至#$#%%%，其所以能如 ·!(’+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!此，是因为土工聚合物的结构特征保证了它的连续性。为此，在具有相同反滤特征条件下，土工聚合物的质量仅为砂层的!"!###至!$!####。%&加筋作用当土工聚合物用作土体加筋时，其基本作用是给土体提供抗拉强度。其应用范围有：土坡、地基、挡土墙。（!）用于加固土坡和堤坝提高强度的土工聚合物在路堤工程中有几种可能的加筋用途：!可使边坡变陡，节省占地面积；"防止滑动圆弧通过路堤和地基土：#防止路堤下面发生承载力不足而破坏；$跨越可能的沉陷区等。（’）用于加固地基由于土工聚合物有较高的强度和韧性等力学性能，且能紧贴于地表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。当地基可能产生冲切破坏时，铺设的土工聚合物将阻止破坏面的出现。从而提高地基承载力。当土工聚合物受集中荷载作用时，在较大的荷载作用下，高模量的土工聚合物受力后将产生一垂直分力，抵消部分荷载。当很软的地基加荷后，可能产生很大变形。根据国内新港筑防波堤的经验，沉入软土中的体积竟等于防波堤的原设计断面，由于软土地基的塑性流动，铺垫土周围的地基即向侧面隆起。如将土工聚合物铺设在软土地基的表面，由于其承受拉力和土的摩擦作用而增大侧向限制，阻止侧向挤出，从而减小变形和增大地基的稳定性。在沼泽地、泥炭土和软粘土上建造临时道路是土工聚合物最重要的用途之一。根据实测的结果和理论分析，认为土工聚合物加筋垫层的作用机理主要是：!增强垫层的整体性和刚度，调整不均匀沉降；"扩散应力，由于垫层刚度增大的影响，扩大了荷载扩散的范围，使应力均匀分布；#约束作用，亦即约束下卧软土地基的侧向变形。（(）用于加筋垫层砂石垫层为散体结构，不能承受拉力，抵抗不均匀沉降和限制水平位移的能力有限。随着土工合成材料的广泛应用，在砂石垫层中增加铺设一层或多层的土工织物，形成加筋土垫层，并进一步发展了多种形式的土工合成材料加筋土垫层，如土工格栅挚层、土工格室垫层、土工垫等。’#世纪)#年代以来，先后采用土工合成材料加筋土垫层处理铁路路堤软基(（三茂线，!))#），大型油罐软基（南京炼油厂’#####*贮油罐，!))’），高速公路软基（沪宁、杭甬高速公路，!))%），贮灰坝软基（浙江肖山电厂，!))!），海塘软 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!#,"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!基（浙江秦山核电厂，!""#），房屋建筑物软基（杭州建材研究所实验室，!""$）。通过工程实践和现场测试及理论研究，加深了对加筋垫层作用机理的认识，归纳起来主要有：!土工合成材料加筋垫层具有一定的抵抗水平拉力能力。即当路堤—垫层—地基产生滑动破坏时，垫层内的土工合成材料将提供较大的抵抗滑动之拉力，从而提高抗滑稳定性。"土工合成材料加筋垫层可有效地限制和减小地基的侧向位移和剪应变，而土只有当剪应变达到其破坏值才会发生剪切破坏，因此土工合成材料加筋垫层的水平约束作用有利于增强地基的抗滑稳定性。此外，侧向位移减少将使竖向沉降随之减小。#采用土工合成材料加筋后的垫层具有一定的抗弯刚度，即当其承受不均匀压力或地基产生不均匀沉降时，可以对所承受压力进行调整。即垫层下的压力分布可以不同于垫层顶面所受压力。$土工合成材料加筋垫层与未加筋垫层相比强度指标和应力—应变关系指标均有所变化，强度提高使加筋垫层的应力扩散效应更加明显，应力趋向均匀化有利于提高地基抗滑稳定性和减小地基不均匀沉降。%土工合成材料自身具有良好的渗透性，当垫层材料渗透性不能满足排水要求时，土工合成材料垫层同时也可改善垫层的透水性。如沪宁高速公路普遍采用一层土工合成材料加筋#%&’厚砂垫层替代非加筋$%&’厚砂垫层。&土工合成材料还具有隔离作用，即将地基软土、垫层及路堤填料有效地分隔开来，确保垫层水平连续性从而使砂垫层厚度可适当降低。目前，土工合成材料加筋技术在土建工程大面积地基处理中得到广泛应用，在高等级公路和铁路软土地基处理中应用则更加广泛，但设计拉力与方法仍很不成熟，按现有拉力和方法计算出一层土工合成材料加筋提高的抗滑安全系数约在%(%#左右，减少地基不均匀沉降约$)*+)，而实测资料表明抗滑安全系数约可提高%(!$*%(,%，减少地基不均匀沉降约!$)*#%)。（-）用于加筋土挡墙在挡土结构的土体中，每隔一定距离铺设加固作用的土工聚合物时，该土工聚合物可作路基起到加筋作用。作为短期或临时性的挡墙，可只用土工聚合物包裹着土、砂来填筑。但这种包裹式土工聚合物墙 ·!,,.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!面的形状常常是畸形的，外观难看。为此，有时采用砖面的土工聚合物加筋土挡墙，可取得令人满意的外观。对于长期使用的挡墙，往往采用混凝土面板。土工聚合物作为拉筋时一般要求有一定的刚度，新发展的土工格栅能很好的与土相结合。与金属材料相比，土工聚合物不会因腐蚀而失效，所以它能在桥台、挡墙、海岸和码头等支挡建筑物的应用中获得成功。几种常见的土工合成材料的主要用途可列举如下：（!）非织造型土工织物（无纺织物）这种材料的最主要用途是作为排水反滤层，以代替天然粒状滤层的作用。在这种情况下，无纺织物有时还可起一定的隔离作用。至于加筋加固作用则只有当加固要求不高的情况下，无纺织物能附带地起一些作用。当无纺织物用作排水反滤层时，材料的选择至关重要，这个问题也是土工合成材料使用中的一个难点，目前研究得还很不够。应当指出，反滤所要保护的土可能多种多样，它所针对的水流状况也有不同，比如堤坝背水坡排水设施所针对的是单向渗流；堤坡与岸坡的护坡反滤层所面临的是双向水流，甚至还有波浪掏蚀的真空作用；而汛期在堤防背水侧透水地基中出现的管涌，则是压力很高、水量很大的夹砂紊流，等等。它们的滤层选择原则应当有所不同。但这方面还缺乏理论研究和实践经验。（"）织造型土工织物（有纺织物）这种织物应用很广，最主要的是做成各种土工合成材料产品或土工合成材料系统（#$%&’()*$+），如编织袋、防汛袋、土工模袋、土工管（枕）、软体排和褥垫等。同时，它也可直接用作隔离层或作为加筋材料（当要求不很高时）。（,）土工膜或复合土工膜它主要用防渗、防漏或需要密封的部位，因此在水利工程和环保工程中应用广泛。由于土工膜的厚度很薄，容易损坏，因此在其两侧往往设有保护层或垫层（支持层），以保证其完整性，用作保护层的材料有无纺织物或有纺织物等。若将这些材料在工厂生产时就粘合在一起，则就成为复合土工膜，根据使用要求有一布一膜、二布一膜、三布二膜等不同品种。（-）土工加筋带或土工格栅这种材料用于土的加筋和加固。土工格栅因其具有很高的强度和很低延伸率，以及与土之间高摩擦力和咬合力，常用于 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·#%%#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!加筋要求很高的场台。土工加筋带可以直接用来加筋土体（如挡墙背后填土的加筋），也可按一定间隔缝于土工织物上，增强织物的强度，以便制成各种比较牢固的土工合成材料系统。（!）排水带和排水软管排水带用于土体的排水，或促进土体的固结，它在公路、水闸和房屋地基中应用广泛。排水软管则用于各种排水工程中。（"）土工模袋这种土工合成材料制品用于岸坡和堤坡的护坡，它代替了混凝土的浇注模板，故称模袋。第三节设计计算在实际工程中应用的土工合成材料，不论作用的主次，都是以上四种作用的综合。虽然隔离作用不一定要伴随过滤作用，但过滤作用经常伴随隔离作用。因而设计时，应根据不同工程应用的对象，综合考虑对土工合成材料作用的要求进行选料。#$作为滤层时的设计一般在反滤层设计时，既要求有足够的透水性；又要求能有效的防止土颗粒被带走。通常采用无纺和有纺土工聚合物，而对土工聚合物作为滤层，同样必须满足这两种基本要求。实际上对土工聚合物作为反滤层的效果，受到材料的特性、保护土的性质和地下水条件的相互作用的影响。所以在设计土工聚合物为滤层时，应根据反滤层所处的环境条件，把土工聚合物和所保护土体的物理力学性质结合起来考虑。对任何一个土工聚合物反滤层，在使用初期渗流开始时，土工聚合物背面的土颗粒逐渐与之贴近，其中细颗粒小于土工聚合物孔隙的，必然穿过土工聚合物被排出。而土颗粒大于土工聚合物孔隙的就紧贴靠近土工聚合物。自动调整为过渡滤层，直至无土粒能通过土工聚合物边界时为止。此时靠近土工聚合物的土体的透水性增大，而土工聚合物的透水性就会减小，最后土工聚合 ·%00+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!物和邻近土体共同构成了反滤层。这一过程往往需要几个月的时间才能完成。对级配不良的土料，因其本身不能成为粒料，所以“排水和挡土”得依靠土工聚合物。当渗流量很大时就有大量细颗粒通过土工聚合物排出，有可能在土工聚合物表面形成泥皮，出现局部堵塞。当土工聚合物滤层所接触的土料，其粘粒含量超过!"#的粘性土时，宜在土工聚合物与被保护的土层间铺设"$%!&厚的砂垫层，以免土工聚合物的孔隙被堵塞。土工聚合物作为滤层设计时的两个主要因素是土工聚合物的有效孔径和透水性能。在土工聚合物作滤层设计时，目前尚未有统一的设计标准。按符合一定标准和级配的砂砾料构成的传统反滤层，目前广泛采用的滤料要求为：（%）防止管涌’%!()!’*!’（+）保证透水性’%!()!’%!’!保证均匀性’!")+!’!"（,对级配不良的滤层）或’!"()+!’!"（,对级配均匀的滤层）式中’———表示相应于颗粒分布曲线上百分数-为%!#时的颗粒粒径%!(（&&），脚标!表示滤土层；’*!’———表示相应于颗粒粒径分布曲线上百分数"为*!#时的颗粒粒径（&&），脚标#表示被保护土。+$作为加筋时的设计（%）地基加固在软弱路基基底与填土间铺以土工聚合物是常用的浅层处理方法之一。若土工聚合物为多层，则应在层间填以中、粗砂以增加摩擦力。由于这种土工聚合物具有较高的延伸率，从而可使上部负荷扩散，提高原地基承载力，并使填土增加稳定性。此外，铺设土工聚合物后施工机械行驶也方便，工程竣工后还能起排水作用，加速沉降和固结。如将具有一定刚度和抗拉力的土工聚合物铺设在软土地基表面上，再在其上填筑粗颗粒土（砂土或砾土），在作用荷载的正下方产生沉降，其周边地基产生侧向变形和部分隆起，如图.%/%所示的土工聚合物则受拉，而作用在土工聚合物与地基土间的抗剪阻力就能相对的约束地基的位移；同时，作用在土 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·*222·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工聚合物上的拉力，也能起到支承荷载的作用。设计时其地基极限承载力!"#$的公式如下：’!"##%$&#%%·#·&##’’"()!#"&)(式中!，———基础的形状系数，一般取!%*+,，；""%,+-$———土的粘聚力（.!/）；0$，01———与内摩擦角有关的承载力系数，一般0$%-+2，01%*+3；’———土工聚合物的抗拉强度（045）；!———基础边缘土工聚合物的倾斜角，一般为*,67*86；(———假象圆的半径，一般取25，或为软土层厚度的一半，但不能大于-5。上式右边第一项是没有土工聚合物时，原天然地基的极限承载力。第二项是在荷载作用下，由于地基的沉降使土工聚合物发生变形而承受拉力的效果（是以假设近似半径为9的圆求得，图:*;*中的)是塑性流动时地基的反力）。实际上，第二和第三项均为由于铺设土工聚合物而提高的地基承载力。（’）路堤加固土工合成材料用作增加填土稳定性时，其铺垫方式有两种：一种是铺设在路基底与填土间：另一种是在堤身内填土间铺设。分析计算时常采用瑞典法和荷兰法两种计算方法。瑞典法的计算模型是假定土工合成材料的拉应力总是保持在原来铺设方向。原有土工合成材料产生拉力*，这就增加了两个稳定力矩（图:*;’）。图:*;*土工合成材料加固地基的承载力计算假设简图首先按常规方法找出最危险圆弧滑动的参数，以及相应的最小安全系数<5()。然后再加入有土工聚合物这一因素。当仍按原最危险圆弧滑动时，要撕裂土工聚合物就要克服土工聚合物的总抗拉强度=，以及在填土内沿垂直 ·"55?·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$土工合成材料加固软土地基路堤的稳定分析（瑞典法）方向开裂而产生的抗力%·&’(!（!为填土的内摩擦角）。如以)为力矩中心，""则前者的力臂为’，后者的力臂为*，则：原最小安全系数+,-(./抗0/滑增加土工聚合物后安全系数!1.（"抗2"3工织物）4"滑故所增加的安全系数为!".#（$2%&’(#"）4"滑当已知土工聚合物的强度%时，便可求得"+。相反，当己知要求增加的"+时，便可求得所需土工聚合物的抗拉强度%，以便选用土工聚合物现成厂商生产的商品。荷兰法的计算模型是假定土工聚合物在和滑弧切割处形成一个于滑弧相应的扭曲，且土工聚合物的抗拉强度（%每米宽）可认为是直接切于滑弧。（图!"#5）绕滑动圆心的力矩，其臂长即等于滑弧半径6，此时抗滑稳定安全系数为：!（&’(’2)’789$’&’(#’2#）!1.!)’9-($’式中:———某一分条的重力（;<）；-7-———填土的粘聚力（;=’）；>-———某分条滑弧的长度（,）；#-———某分条与滑动面的倾斜角；!-———土的内摩擦角。 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·&((+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!故所增加安全系数：!!!"·#"$滑通过上式，即可确定所需要的#值，即可推算$值，再用以选择土工聚合物产品的规格型号。图%&’(土工合成材料加固软土地基路堤的稳定分析（荷兰法）值得注意的是：除了应验算滑弧穿过土工聚合物的稳定性外，还应验算在土工聚合物范围以外路堤有无整体滑动的可能，对以上两种计算均满足时才可认为是稳定的。土工聚合物作为路堤底面垫层作用的机理，除了提高地基承载力和增加地基稳定性外，其中一个主要作用就是减少堤底的差异沉降。通常土工聚合物可与砂垫层（)*+,-&*),厚）共同作为一层，这一层具有与路堤本身和软土地基不同的刚度，通过这一垫层将堤身荷载传递到软土地基中去，它既是软土固结时的排水面，又是路堤的柔性筏基。地基变形显得均匀，路基中心最终沉降量比不铺土工聚合物要小，施工速度可加快，且能较快地达到所需固结度，提高地基承载力。另外，路堤的侧向变形将由于设置土工聚合物而减小。（(）加筋土栏墙土工聚合物作为拉筋材料可用于建造加筋土挡墙。第四节施工技术&*施工方法要点!铺设土工合成材料时应注意均匀和平整；在斜坡上施工时应保持一定的松紧度：在护岸工程上铺设时，上坡段土工合成材料应措接在下坡段土工合成材料之上。 ·!##,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对土工合成材料的局部地方，不要加过重的局部应力。如果用块石保护土工合成材料，施工时应将块石轻轻铺放，不得在高处抛掷。块石的下落高度大于!"时，土工合成材料很可能被击破。有棱角的重块石在#"高度下落便可能损坏土工合成材料。如块石下落的情况不可避免时，应在土工合成材料上先铺一层砂子保护。"土工合成材料用于反滤层作用时，要求保证连续性，不使出现扭曲、折皱和重叠。#在存放和铺设过程中，应尽量避免长时间的曝晒而使材料劣化。$土工合成材料的端部要先铺填，中间后填，端部锚固必须精心施工。%第一层铺垫厚度应在$%&"以下，但不要使推土机的刮土板损坏所铺填的土工合成材料。当土工合成材料受到损坏时，应予立即修补。&当土工合成材料用作软土地基上的堤坝和路堤的加筋加固时，基底必须加以清理，亦即须清除树根、植物及草根，基底面要求平整，尤其是水面以下的基底面，要先抛一层砂，将凹凸不平的基底面予以平整，再由潜水员下水检查其平整度。如果铺在凹凸不平基底面上的土工合成材料呈“波浪形”，当荷载作用时引起沉降，此时土工合成材料不易张拉，也就难以发挥其抗拉强度。’%接缝连接方法土工合成材料是按一定规格的面积和长度在工厂进行定型生产，因此这些材料运到现场后必须进行连接。连接时可采用搭接、缝合、胶结或(型钉钉住等方法。采用搭接法时，搭接必须保持足够的长度，一般在$%#)!%$"间。坚固和水平的路基一般为$%#"；软的和不平的路基则需!"。在搭接处应尽量避免受力，以防土工合成材料移动。搭接祛施工简便，但用料较多。若设计时土工织物上铺有一层砂土，最好不采用搭接法，因砂土极易挤入两层织物间而将织物抬起。缝合法是指用移动式缝合机，将尼龙或涤纶线面对面缝合，可缝成单道线，也可缝成双道线，一般采用对面缝。缝合处的强度一般可达纤维强度的*$+，缝合法节省材料，但施工费时。胶结法是指使用合适的胶结剂将两块土工合成材料胶结在一起，最少的 第五篇桩基工程施工安全与加固技术·!((’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!搭接长度为!""#，粘结在一起的接头应停放$%，以便增强接缝处强度。施工时可将胶结剂很好地加于下层的土工合成材料，该土工合成材料放在一个坚固的木板上，用刮刀把胶结剂刮匀，再放上第二块土工合成材料与其搭接，最后在其上进行滚碾，使两层紧密地压在一起，这种连接可使接缝处强度与土工合成材料的原强度相同。采用&型钉连接时，&型钉应能防锈，但其强度低于用缝合法或胶结法。 !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六篇!!!!!!!!!!!!!!!!桩基工程施工质量!!!!!!验收标准与工程事故!!!!!!!!分析处理措施!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!%$!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十二章桩基工程质量检测和控制基础施工是水利工程的关键部位，无论是天然地基或人工地基，在施工过程和施工完成后均需对强度、稳定性、压缩、不均匀沉降、渗流等问题，依照技术标准和质量要求进行施工质量检验和控制。土方填筑质量的好坏直接影响到工程的安全和今后的效益。第一节桩基工程的质量检测和控制要点在地基处理过程中有两类检验。首先是施工质量检验，检验施工土层和地基处理质量是否符合规定；其次检验处理后的地基情况是否满足设计提出的各方面要求，如容许承载力，沉降量，差异沉降量，抗剪强度指标等是否达到规定值，这叫效果检验。对主要的地基，宜在正式施工前进行现场试验，以检验处理方案的可靠性，并获得施工控制指标及合理的施工工艺。一、天然地基的施工控制在天然地基上建造堤、坝、闸等，首要的问题是稳定和沉降。因此在施工过程和施工完成后需要进行地基沉降和位移观测，必要时还应进行孔隙水压力观测，观测资料主要用于施工控制、检验施工质量，同时也是验证设计效果的重要资料。!"施工控制的主要内容（!）施工是否按预定速度进行；（#）测定地基和填土的变形； ·&!"$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）测定地基的下沉量；（"）测定地基中的孔隙水压力；（#）进行相应的勘察，测定地基的强度变化。综合以上结果，研究地基是否稳定，如发现不稳定，则可采取停止施工一段时间，或减慢施工速度，甚至削去部分荷载或加强压层。$%地基的沉降和位移观测在制定利用沉降和位移控制施工的计划时，应充分研究地基的情况及设计条件，有的要编制位移观测计划，其内容包括观测断面的选择，仪器的布置，仪器选择，埋设和观测，资料的整理和测定成果的应用。（&）观测断面的选择和观测点的布置应在有代表性而且能控制主要变化的地段上选择观测断面。对于较长的堤防工程，可选择$’!个控制断面；对于较短的坝、闸等，可选择&’$个控制断面。观测点布置的数量和位置，应根据观测的要求和场地具体条件而定。图($)&为一典型堤坝地基的观测仪器布置图。图($)&观测仪器布置图例&%地表面型沉降板（中央部）；$%地表面型沉降板（路肩部）；!%深层沉降仪；"%孔隙水压计；#%测斜管；(%边桩；*%应变计（$）仪器的选型关于仪器的选型，可参考《石土坝观测仪器系列型谱》（+,!&"—-(）中有关地基变形观测的仪器，见表($)&和表($)$。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·$121·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$垂直沉降仪一览表仪器型式测量对象测量范围分辨率备注沉降板式不限用水准仪测量地表沉降水管式$%$&’’(($静力水准装置测量电磁式地基向沉降不限用电磁仪测量表!"#"水平位移仪一览表仪器型式测量对象测量范围分辨率备注钢弦式位移滑线电阻式地表水平位移’%)’((’*$+,·-有不同量程计引张线式应变片式’./$’.$&0测伺服加速度式’./)1.$*"0斜地基内位移仪滑线电阻式’./)."0钢弦式’./)."0二、人工地基施工质量的检测和控制$*基本规定人工地基系指天然地基不能满足建造建筑物或构筑物的要求，需对地基进行人工处理，即通常称为地基处理。由于各种结构物对地基的要求不同，地基处理的方法也就不同，因而，对质量的检测和控制不尽相同。本节依据《地基与基础工程施工及验收规范》，《建筑地基处理技术规范》的规定来论述检测方法和施工控制。其基本规定为：（$）施工过程中，应有专人或专门机构负责质量控制和检测。对于隐蔽工程应进行中间验收，合格后，方能进行下一工序的施工。施工结束后，应按国家规定进行工程质量的检测和评价。（"）对于进行地基处理的建筑物，应在施工期间进行原型观测（沉降、水平位移等）；对于重要的或对沉降有严格限制的建筑，尚应在使用期间进行观测 ·&%((·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用以评价地基处理效果和作为使用维护的依据。!"施工质量检测方法地基处理的质量和效果检验，一般采用原位测试方法。常用的有十字板试验，标准贯入试验，静力触探试验，动力触探试验和载荷试验等。对于重要工程，某些处理技术的效果检验，应取土进行有关项目的室内试验。各种地基处理的检验项目和检测方法见表#!$%所列。表#!$%检测项目和检测方法地基处理方法检验项目检测方法备注换填法（包括灰土、砂、密实度（&）环刀法；测定控制参数砂石、三合土等）干密度（!）轻便触探试验（&）十字板试验；预压法（包括霍荷预承载力十字板强度计算承载力，沉（!）触探试验；压，真空预压）变形模量降计算变形模量（%）取土室内试验（&）标准贯入试验；强夯法承载力对比检验，确定承载力（!）静力触探试验（&）静力触探试验；振冲法（包括振密法，承载力（!）动力触探试验；对比检验，确定承载力置换法）（%）载荷试验干密度（&）静力触探试验；土和灰土挤密桩法确定承载力承载力（!）载荷试验（&）标准贯入试验；砂桩法密实度（!）轻便触探试验；确定承载力（%）载荷试验（&）动力触探试验；深层搅拌法桩身强度对比检验必要时取样试验（!）载荷试验（&）标准贯入试验；高压喷射注浆法承载力（!）动力触探试验；必要时取样试验（%）载荷试验上述检测方法，均列入水利部颁布的《土工试验规程》中。%"施工质量控制和检验施工质量控制就是要对影响质量的’个质量因素进行控制，使它们处于稳定状态。质量检验是对已施工好的工程质量进行检查。对地基处理也叫 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!($"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!“效果检验”。（!）灰土地基的质量控制和检验在固定施工人员和设备的条件下，施工质量因素主要为材料、工艺和环境。!材料方面。灰土所用的石灰应为熟石灰，其粒径不得大于"##；所用的土料宜采用塑性指数大于$的粉质黏土和黏质粉土，不得使用淤泥、耕土及有机质土，粒径不得大于!"##。灰土的配合比（体积比）一般为%&’或(&)。应适当控制含水量。在工地检验方法是用手将灰土紧握成团，两指轻捏即碎为宜。"工艺方面。灰土的铺设厚度，可参考表*%+$选用。表*%+$灰土最大虚铺厚度厚度项次夯实机具的种类质量备注（##）!石夯、木夯$,-’（,./）%,,-%",%轻型夯实机械—%,,-%",(压路机*-!（,0）%,,-(,,每层的夯打遍数，应按设计要求的干密度在现场试验确定。#环境方面。灰土地基应防止日晒雨淋，夯实后的灰土；三天内不得受水浸泡。受浸湿的灰土，应晾干后再夯打密实。雨天施工应采取防雨及排水措施。$质量检验。质量检验宜用环刀取样，测定干密度。质量标准可按压实度1，一般为,34(-,34"。也可按表*%+"规定。2表*%+"灰土质量标准项次土料种类灰土最小干密度（/56#(）!粉质土!3""%粉质黏土!3",(黏土!3!" ·"(+,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用贯入度!检查灰土质量时，应按现场试验确定的“检定锤击数”检验。"#质量检查数量：柱坑，抽查总数的"#$，但不应少于%个。其他地基，每&&#’抽查"处，但不应少于&处。（&）砂和砂石地基的质量控制和检验砂和砂石换填的地基其质量控制和检验与灰土地基基本相同。!材料方面。宜采用中砂、粗砂、砾砂、碎（卵）石。用其他工业废料时，应考虑对环境的污染，经试验合格后方可使用。砂、石材料不得含有草根、垃圾等有机杂物。用于排水团结垫层的材料，含泥量不宜超过($。碎石或卵石最大粒径不宜大于%#’’。"工艺方面。每层填铺厚度应按施工机具而定。#质量检验。测定干密度可用容积不小于&"#)’的环刀取样，也可用灌水法。贯入度试验与灰土地基相同。检验数量与灰土地基相同。（(）碎砖三合土地基的质量控制和检验!材料方面。碎砖三合土的配合比一般采用体积比"*&*+或"*(*（,即消石灰*砂或黏土*碎砖）。碎砖其粒径应为&#-,#’’。砂或黏土中不得含有草根等有机杂物。"工艺方面。铺设厚度，第一层为&&#’’，其余各层为&##’’，每层夯实至"%#’’。分层铺设至设计标高后应平整夯实。表面平整度的允许偏差不得大于&#’’。以上(种处理技术均属换填法，对于地基中存在的古井、古墓。洞穴、旧基础、暗塘等应予以挖除，并用换填或其他适当方法处理后，方可铺设换填层。（+）重锤夯实地基质量控制和检测重锤夯实地基的质量控制因素主要为施工人员、机械设备、施工工艺和环境。施工前，应进行试夯，以确定机械设备（包括锤重、锤底直径、起吊能力等） 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!)0/·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""以及施工工艺（包括落距、夯次数、夯击路线）。因此，在施工人员和机械设备确定的条件下，质量控制的重点是施工工艺和环境。!施工工艺。夯击时，按规定的落距。落锤应平稳，夯位应准确。夯击分层填土时，必须控制每层的铺土厚度，一般相当于锤底直径。夯击遍数应按试夯确定的最少遍数增加!"#遍。"环境方面。施工前应检查基坑（槽）中土的含水量，并根据试夯结果决定是否需要加水。加水后，需待水全部渗入土中一昼夜后方可夯击。在基坑（槽）周边应作好排水设施，防止向坑内灌水。冬季施工，必须在不冻的状态下进行夯击。在施工过程中，应按表$#%$做好施工记录。#质量检验。应检查施工记录，除应符合试夯最后下沉量的规定外，并应检查基坑（槽）表面的总下沉量，以不小于试夯总下沉量的&’(为合格。也可采用在地基上选点夯击检查最后下沉量。总下沉量和最后下沉量的检测方法是在夯前按抽查点打入金属棒，在夯击前后用水准仪测量金属棒顶标高，其差值即为总下沉量。在夯击最后两遍前和夯击完毕后测得金属棒顶标高，得出最后两击下沉量的平均值，即为最后下沉量。#夯击检查点数，每一单独基础至少应有!点，基槽每)’*应有!点；整片#地基每!’’*不得少于#点。如质量不合格，应进行补夯，直至合格为止。表$#%$重锤夯实施工记录施工单位地基土质工程名称夯锤质量+锤底直径*落距*落锤方法含水量施工夯打日期实际加夯击遍数最后预留底面标高（(）总下地段气候下沉土层水量沉量备注及面条件量厚度（,-*)）（.*）积开始完成天然最佳规定实际（.*）（.*）夯前夯后!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工程负责人：记录： ·(’&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）强夯地基的质量控制和检验强夯地基与重锤夯实法基本相近。但这两种方法在加固原理、适用范围、施工工艺和加固效果等方面都有所不同。但施工质量的控制因素与重锤夯实法一样。强夯施工一般程序参见图"#$#。图"#$#强夯施工一般程序图!试验性施工。试验性施工的目的是确定强夯在工程中应用的可能性，并为确定施工参数提供可靠依据。试验内容包括施工设备的选择、制定施工工艺、选择合适的测试手段、检验强夯效果，最后编制施工方案。"施工工艺。根据夯实点布置图放出夯点锤位线，一般用石灰按锤底形状和尺寸标出轮廓，每夯击一遍放一次线。强夯时，必须按试验确定的技术参数（包括锤重、落距、夯击遍数、夯击点数等）进行。以各夯击点的夯击数为施工控制数，也可采用试夯后确定的沉降 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·#!1’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!量控制。夯击时，落锤应保持平稳、夯位准确。每夯一遍，应测量场地平均下沉量，然后用土填平，方可进行下一遍夯击。最后一遍的夯击和最后一遍的场地平均下沉量，必须符合要求。!环境方面。雨天施工，夯坑内或夯过的场地有积水时，必须及时排除。冬季施工，首先应将冻土击碎，再按要求进行控制。强夯施工所产生的振动和噪音较大，应进行振动测试以确定夯击点离现有或在在施工的建筑物的安全距离。"质量检验。应检查施工记录及各项技术参数，并间隔一定时间在夯过的场地选点作检测。可采用标准贯入、静力触探试验。一般应采用两种或两种以上的方法进行检验，对重要工程应适当增加检验项目，必要时尚需做大压板荷载试验。检测点数：每个建筑物的地基不少于!处，检测深度和位着按设计要求确定，对复杂地基或重要建筑物地基应适当增加点数。（"）预压地基质量控制和检验预压地基包括堆载预压和真空预压。其施工质量控制主要是排水砂井的质量和预压过程的控制。#排水砂井的质量控制。砂井的成孔位置的允许偏差为该井的直径；垂直度的允许偏差为#$%&。制作砂井及垫层的砂，宜用中、粗砂，其含泥量不宜大于!&。砂井的灌砂量，应按孔的体积和砂在中密状态下的干密度计算，其实际灌砂量（不包括水重）不得少于计算的’%&。其计算公式如下："#!(（#)*$*#%）·&#)$!式中：+———计算灌砂量（,）；-———砂的密度；.———砂的含水量；/———砂井横断面积；0———砂井长度（,）； ·+0"#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!———地基土加固后的孔隙比。采用袋装砂井时，砂袋必须选用透水性和耐水性的材料袋。砂袋应高出井口"##$%&，埋入砂垫层中。!预压控制。预压期间应及时观测和整理沉降一时间、孔隙水压力一时间关系曲线，以及边桩位移。对真空预压除上述观测外，尚应测量膜下真空度和砂井不同深度的真空度，真空度应满足设计要求。"质量检验。对稳定控制的重要工程，应在预压区内选择代表性的地点预留孔位，在堆载不同阶段进行十字板强度试验和取土进行室内试验，以验算地基的稳定性，并检验地基加固效果。（’）砂桩加固的质量控制和检验砂桩加固地基控制施工质量的主要因素为材料和施工工艺。#材料方面。砂桩用的砂，含泥量不宜大于"(。在饱和土中施工时，砂应采用饱和状态；在非饱和土的土层中，用捣实法施工，砂的含水量应采用’()*(。!施工工艺方面。砂桩的施工应从外围或两侧向中间进行。施工时应记录桩管贯入时间、提升速度、挤压过程和时间。砂桩的灌砂量应按排水砂井的标准控制。砂桩位置的允许偏差为该桩的直径；垂直度的允许偏差为+,"(。"质量检验。桩身及桩与桩之间挤密土的质量可采用标准贯入或轻便触探检验；对于重要或大型工程，必要时应进行载荷试验。（-）土和灰土挤密桩质量控制和检测土和灰土挤密桩的质量控制主要为回填材料和成孔及回填夯打施工工艺。#材料方面。土料应取纯净黄土或一般都性土，有机质含量大于-(的耕土、淤泥质土、盐渍土、或夹有碎砖、石和生活垃圾杂土不能使用，并过.#&&筛。石灰，与灰土地基材料相同，含水量应控制在最优含水量的/0(以内。!施工工艺。施工工艺包括成孔及回填夯实。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·),’)·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""成孔方法有沉管法、爆扩法和冲击法，不论哪种方法，应检查孔径（有无缩径）、深度偏差、渗水等。成孔的允许偏差列入表!"#$中。表!"#$土和灰土挤密桩孔的允许偏差允许偏差成孔方法孔位垂直度桩径深度（%%）（&）（%%）（%%）沉管法’()*’#"(!)((爆扩法’()*’+’(!,((-)((冲击法’()*’.,((#’(填夯施工填夯施工前应进行填夯试验，以确定每次合理的填料数量及夯击次数。/*夯机就位应保持平稳，夯锤自由落入孔底；0*填料应按规定数量均匀填进，不允许用送料车直接倒入孔内；1*应对每一桩孔实际填料量和夯实时间按表!"#2进行记录。表!"#2土和灰土挤密桩桩孔分填施工记录施工单位工程名称施工班组地面标高夯填机械填料类别桩孔桩孔设计实际夯填施工基础桩孔质量序号深度直径填料量填料量时间备注日期编号编号检查（%）（%）（%,）（%,）（%34）工程负责人：记录：!质量检验/*桩间土挤密效果检验。应在,个柱孔组成的挤密单元内按天然土层或按)*(5)*’%为一层，取一定数量的土样，测试土的干密度及其压实系数。0*桩孔填夯质量检查，常用的有下列方法：6*轻便触探检验。对灰土宜在夯实后"78内进行，对素土宜在$"8内进行。以实际锤击数不少于“检定锤击数”为合格。9*小环刀深层取样检验。从基础底面起，每隔)*(5)*’%用带有长柄的 ·#;&(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!小环刀分层取土，测试干密度。!"开剖取样检验。开剖柱体分层每隔#"$%#"&’取样试验，每层取样应不少于(个。)"夯击能量检验。根据经验，压实系数*+与夯击能,之间具有对数关系：*+-./0#1,（.和0为试验常数，.为单位桩体夯击能,-#时的压实系数）。如锤重已定，夯击能主要取决于填料数量、夯锤实际落距和夯击次数。只要测出实际落距和击数就可算出单位桩体的夯击能。2"现场载荷试验。抽样检查的数量不得少于桩孔总数(3。（4）振冲地基质量控制和检测振冲地基包括振冲挤密和振冲置换，但其施工质量控制内容基本相同。在人员和机具一定条件下，主要为材料、施工工艺和环境三因素。!材料方面。制桩材料可用碎石、卵石、砂砾、矿渣、碎砖等，但风化石块不宜采用。各类填料的含泥量均不得大于#$3。最大粒径一般不大于&!’。"施工工艺5"桩位偏差不得大于&!’；6"进行现场制桩试验，确定施工控制标准；2"应按施工顺序进行；*"施工质量控制一般采用密实电流、填料量为主，振留时间为辅。因此，应按表7(84进行施工记录。表7(84振冲地基施工记录施工单位工程名称孔位编号累计号振冲器型号填料规格施工日期年月日上、下午造孔填料作业作业填料电流水压电流水压深度（5）（9:.）备注深度数量（5）（9:.）备注时间时间（’;）（’）（’）工程负责人：记录： 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·(’)’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!环境方面。施工中泥水应集中引入沉淀池，以免产生公害。"质量检验。常用的方法有载荷试验和动力触探试验等。!"质量检验应在施工后静置恢复一定时间再进行，对黏性土地基恢复期不少于#$天。%"载荷试验确定复合地基承载力，以沉降比标准控制。黏性土为主的地基，规定沉降比为$"$#&$"$’；对粉土或砂土为主的地基，规定沉降比为$"$()&$"$#。*"动力触探试验。河北省综合勘察院提出的碎石桩轴心的判别标准如表+#,($所示。表+#,($碎石桩密实程度判别准则连续)击下沉量（-.）密实程度/0密实0&($不够密实($&(’不密实1(’松散（($）旋喷地基的施工控制和检测旋喷地基的施工质量控制，主要为注浆材料和喷射工艺。#材料方面。注浆材料和配比应符合设计要求。$施工机具和设备。可根据工程情况配备单管、双管和三重管。其参数可根据土质条件及设计要求，由现场试验确定。!施工工艺!"垂直施工时，钻孔倾斜度一般不得大于()2；%"水、气、浆的压力和流量必须符合设计值，并按要求逐项记录；*"搅拌水泥时，水灰比要按设计规定，不得随意更改。"质量检验。质量检验的内容主要为：固结体的整体性和均匀性，有效直径，垂直度及强度。质量检测方法如下：!"开挖检查：这种方法因工作量很大，一般限于浅层； ·()0/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"钻孔检查：在固结体中钻孔取样，观察固结体整体性，并进行室内力学试验；#"标准贯入试验：在旋喷团结体中部进行；$"载荷试验：除平板载荷试验外，必要时也可进行孔内载荷试验。第二节土方填筑工程的质量检验和控制一、土方填筑工程质量控制的依据土方填筑工程质量控制依据是：《碾压式土石坝施工技术规范》（%$&’()—*)）、《堤防工程施工规范》（%+’,-—.*）、《堤防工程施工质量评定验收规程》（试行）（%+’).—(...）以及工程的设计、施工技术要求，设计图纸和有关的技术规程、规范等。从工程的实际情况来看，质量控制按检验方法可分两类：一类质量控制是按质检查，难以做出定量的要求，以是否符合设计技术要求作为评定标准，符合要求的作为合格验收，不符合的重新处理，直至满足设计要求为止，如坝（堤）基的清理等。另一类是按量检查，即按照设计规定的要求来进行检测，如填筑压实的土料含水量和密度等。质量控制按堤防填筑工程分可分为四个阶段：第一阶段是料土质量分析控制检测和工艺指标试验，主要分析料土是否满足设计要求，采用何种机具、何种方法进行合理施工；第二阶段是地基检测；第三阶段是填筑质量控制检测；第四阶段是竣工后抽样检测。二、土的三相组成及指标换算土是岩石风化后的产物，由固体的矿物质颗粒、液体和气体三部分组成，这三部分通常称为土的三相。固体有矿物颗粒构成土的骨架，骨架间贯串着孔隙，孔隙间有水和气体。在一个单位体积的土体中，这三部分各自所占的份量（按量或体积计算）不是固定不变的，而是随着四周的环境（如压力、空气的温度、地下水位的高低等条件）的变化而变化着。例如，土所受的压力增加，土 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!&44·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!就要变密，单位体积内固体颗粒的数量就增加，相应的水和气体的数量就减少。碾压式土坝就是利用上述原理来达到设计规定要求的。!"土的三相草图为了说明和标记方便，把土中本来是交错分布的固体颗粒、水和气体三相分别集中起来，按体积划分为固相、液相、气相三部分，如图#$%&所示。图#$%&土的三相草图$"指标计算（!）土的密度（）!单位体积土的质量称为土的密度，其表达式为：!!#(!$(!%!#(!$!’"’"("("’"("("%$#%$#式中：)、+———固体颗粒质量和体积；**),、+,———水质量和体积；)-、+-———空气质量和体积；———土的密度。!（$）含水量（,）土中水的质量与土粒质量之比称为含水量，用百分比表示，其表达式为：!$$’.!//0!#（&）土粒的密度土粒质量与同体积12时的纯水的质量之比称为土粒的密度，其表达式为：&’!#（3"#·!$）它是无因次指标，它的大小决定于土粒的矿物成分，由上述三项指标即可推求 ·#()/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!其他指标。例如干密度（）：单位体积的干土质量称为土的干密度。其表达!!式为：!!"#!$"三、土方填筑压实质量的检测方法和测试仪器土方填筑压实质量检测主要是现场取料试验，试验在满足一定精度条件下应尽量快速进行。现就常用的测试仪器作如下介绍：（#）测定填筑土层的干密度和含水量，应按照《土工试验规程》进行。《土工试验规程》中对密度的测试方法，规定了可以使用：环刀法、蜡封法、灌砂法、灌水法等。现场检测土料一般常用环刀法，砂砾料常用灌砂法。《堤防工程施(工规范》对现场使用环刀容积作了具体规定，建议细粒土可用#%%&’（内径()%’’）；对砂砾质土和砂砾料可用*%%&’（内径+%’’）；当含砾多环刀法不能使用时，应采用灌砂法测试。对现场检测所使用的天平可使用称量)%%,、感量%-%),的天平。（*）测定土的含水量，可使用电烘箱烘干法、酒精燃烧法、密度法、炒干法、实容积法等。但在现场检测中，较适用的是“酒精燃烧法”，因用电烘箱烘干一般需*.小时才能得出检测结果。为提高检测速度，便于施工，在施工中可以采用微波炉直接烘干法在现场测定土的含水量和干密度。通过一系列与电烘箱烘干法比较来看，微波炉直接烘干法能满足试验精度的要求。随着科学技术的发展，使用核子密度计测定土的含水量和密度已越来越普遍，但因为核子密度计是根据重金属衰变的原理测定上述指标，因此受气候和温度及土质影响较大。根据《土工试验标准》，采用核子密度计测定土的含水量和密度应有专门的论证。（(）其他试验用具如刮土刀、削土刀、钢丝锯、玻璃片等均应按规程要求配备。（.）对试验及仪器使用应建立责任制，仪器应经常检查与校正，环刀根据使用情况要经常校核质量和容积，发现环刀损坏时应停止使用。测含水量用的铝盒应每月检查一次其质量，检查时应擦洗干净并烘干。天平等衡器在称 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!$&(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!量前都应调试校正，并随时注意其灵敏度。四、土方填筑工程质量控制的内容和方法土方填筑工程质量控制内容主要包括：坝（堤）基及岸坡清理，料场、坝体填筑等。!"坝（堤）基及岸坡清理·坝（堤）基及岸坡清理的质量控制是按质检查，难以做出定量的要求，实际检查中以清理是否符合设计技术要求作为评定标准。符合要求的作为合格验收，不符合的重新处理，直至满足为止，一般宜按下列要求来进行：（!）应将树木根茎、草根、乱石等按设计要求全部清除；（#）沟塘的淤泥、腐殖土、泥炭土、细砂等应按设计要求进行处理；（$）堤基上坑塘洞穴按要求处理；（%）堤基清理后，应在第一次铺堤前进行平整，除了深厚的软弱堤基需另行处理外，还应进行压实，压实后的质量应符合设计要求；（&）新老堤结合部的清理，刨毛应符合规范要求；（’）当堤基冻结含有明显冰表层和冻胀现象时，未经处理，不得在上面施工；（(）基坑积水应及时排除，对泉眼应分析其成因和对堤防的影响后予以封堵或引导；开挖较深堤基时，应防止滑坡；（)）清理结束后，要对清理部位进行摄像、拍照以及适当的地质情况描述，绘制地质剖面图、平面图并做好记录作为资料备案，也可作为工程验收和等级评定的依据。#"料场质量控制料场质量控制应按设计及施工的有关要求进行，主要内容包括：（!）在规定的料区范围内取土，并将草皮、覆盖层、苇根及草根清除干净；（#）土料性质、含水量是否符合设计和碾压试验确定的要求；（$）料区排水系统、负温下施工措施是否完善。$"坝（堤）体填筑质量控制 ·!&’*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）土料填筑的工序质量控制一般在坝体及堤体土方填筑施工中，机械上土应平行于坝（堤）轴线，这样既可以增加重车在堤上碾压次数，同时又降低了工耗。但作业面长度不宜小于!""#，严禁机械垂直坝（堤）轴线方向上土和碾压。另一方面，如果机械运距较远或机械少，易造成土料中含水量损失，也会影响碾压质量。因此，为核查土料压实后是否能够达到设计干密度值，检查压实机具的性能是否满足施工要求，选定合理的施工压实参数、铺土厚度、土块限制块径、含水量的适宜范围、压实方法和压实遍数，确定有关质量控制的技术要求和检测方法，在开工前完成碾压试验选用的土料应有代表性，并符合设计要求。采用的施工机械应与施工时使用机具的类型、型号相同。碾压试验可以在堤基范围内，试验前应将堤基平整清理，并将表层压实至不低于设计要求的密实程度，碾压试验的场地面积一般大于$"#%&"#，将试验场地以长边的轴线方向，划分为!"#%!’#的(个试验小块。然后在场地中线一侧的两个试验小块，铺设土质、天然含水量、厚度均相同的土料，在中线另侧的两个试验小块，铺设土质和土厚均相同，含水量较天然含水量分别增加或减少某一幅度。在每个试验小块，按预定的计划，规定的操作要求，碾压至某一遍数字，相应在填筑面上取样做密度试验，每个试验块不少于&个，每次的取样数应达!$个，采用环刀法取样，测定干密度值。同时还应测定压实后土层厚度，并观察压实土层底部有无虚土层，上、下面结合是否良好，有无光面及剪力破坏等现象。试验结束后，应及时将试验资料进行整理分析，绘制干密度值与压实遍数的关系曲线等。根据碾压试验结果，提出正式施工时的碾压参数。堤身填筑按下列要求严格控制。!地面起伏不平时，应按水平分层由低处开始逐层填筑，不得顺坡铺填，堤防横断面上的地面坡度陡于!)’时，应将坡面坡度削至缓于!)’；"分段作业面的最小长度不应小于!""#，人工施工时应可适当减短；#作业面应分层统一铺土，统一碾压，并配备人员或平土机具参与整平作业，严禁出现界沟；$在软土堤基上筑堤时，如堤的两侧设有压渗平台，两者应按设计断面同步分层填筑，严禁先筑堤身后压载；%相邻施工的作业面宜均衡上升，当段与段之间出现不可避兔的高差时， 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·’!#&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!应以斜坡面相接；!铺土厚度、土块大小、含水量等均应在设计允许范围内。对采用重型施工机械进行施工和碾压时，铺土厚度不满足设计要求，而能得到规定的质量要求的，要有充分的现场铺土厚度下的碾压试验资料；"每层铺土前，压实土体表面应刨毛、洒水湿润，以便于层间的良好接合；#随时检查碾压情况，以判断含水量、碾压参数等是否适当；$检查填筑面上有无层间光面、剪切破坏，弹簧土、漏压或欠压土层，裂缝等。若发现上述情况，应按设计及有关规定进行处理，直至合格后才允许上土；%对坝（堤）体与刚性建筑物接合部位，机械无法碾压的，可采用人工夯实；&’(施工过程中应保证观测设备的埋设安装和测量工作的正常进行，并保护观测设备和测量标志完好；&’)在软土地基上筑堤，或用较高含水量土料填筑堤身时，应严格控制施工进度，必要时应在地基坡面设置沉降和位移观测点，根据观测资料分析结果，指导安全施工；&’*对碾压堤身断面的土堤临时坡道作补缺口处理，应将已板结土刨松，与新铺土料一道按填筑要求分层压实；&’+堤身全断面填筑完毕后，应作整坡压实及削坡处理，并对堤防两侧护堤地面的坑洼进行铺填平整；&’,对分段施工的坝（堤）体产生的横向接缝，可按设计要求预留接合坡面。在坝（堤）身接缝坡面上填土时，必须配合填筑上升陆续进行削坡，直到合格层为止。削坡合格后必须根据填筑层情况控制好接合面上土的含水量（必要时可洒水），边刨毛、边铺上压实，并且跨接合缝要有一定的碾压长度，一般不应小于!"#$；&’-对于与刚性建筑物接触面或岩面上填土时应按有关规定，采取特殊的处理措施。（%）铺料质量控制.应按设计要求将土料铺至规定部位，严禁将砂（砾）料或其他透水料与 ·$(!%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""黏性土料混杂，堤土料中的杂质应予清除；!土料或砾质土可采用进占法或后退法卸料，砂砾料宜用后退法卸料。砂砾料或砾质土卸料时如发生颗粒分离现象，应将其拌和均匀；"铺料厚度和土块直径的限制尺寸，宜通过碾压试验确定。在缺乏试验资料时，可参照表!"#$$的规定取值；#铺料至堤边时，应在设计边线外侧各超填一定余量：人工铺料宜为$%&’，机械铺料宜为(%&’。表!"#$$铺料厚度和土块直径限制尺寸表压实功能铺料厚度土块限制压实机具种类类型（&’）直径（&’）人工夯、机械夯$)*"%!)轻型)*$%+平碾"%*")!,$"*$)+平碾中型斗容"-)’(铲运机")*(%!$%)*,+振动碾斗容大于.’(铲运机重型$%*$!+振动碾(%*)%!$)加载气胎碾（(）压实质量控制$施工前应先做碾压试验，验证碾压质量能否达到设计干密度值。!分段填筑，各段应设立标志，以防漏压、欠压和过压。上下层的分段接缝位置应错开。"碾压施工应符合下列规定：/-碾压机械行走方向应平行堤轴线；0-分段、分片碾压时，相邻作业面的搭接碾压宽度是：平行堤轴线方向不应小于%-)’，垂直堤轴线方向不应小于(’；1-拖拉机带碾流或振动碾压实作业，宜采用进退错距法，碾迹搭压宽度应大于$%&’，铲运机兼作压实机械时，宜采用轮迹排压法，轮迹应搭压轮宽的$2(；3-机械碾压时应控制行车速度，以不超过下列规定为宜：平碾为"4’25， 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·&’3&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!振动碾为!"#$%，铲运机为!挡。!机械碾压不到的部位，应辅以夯具夯实。夯实时应采用连环套打法，夯迹双向套压，夯压夯&$’，行压行&$’；分段、分片夯实时，夯迹搭压宽度应不小于&(’夯径。"砂砾料压实时，洒水量宜为填筑方量!)*+,)*；中细砾料压实的洒水量，宜按最优含水量控制；压实施工宜用履带式拖拉机带平碾、振动碾或气胎碾。（,）土工合成加筋材料（编织型土工织物、土工网、土工格栅）填筑加筋土堤质量控制#筋材铺放基面应平整，筋材宜用宽幅规格。$筋材应垂直堤轴线方向铺展，长度按设计要求裁制，一般不宜有拼接缝。%如筋材必须拼接时，应按不同情况区别对待：-.编织型筋村接头的搭接长度，不宜小于&/0#，以细尼龙线双道缝合，并满足抗拉要求；1.土工网、土工格栅接头的搭接长度，不宜小于/0#（土工格栅至少搭接一个方格），并以细尼龙绳在连接处绑扎牢固。!铺放筋材不允许有褶皱，并尽量用人工拉紧，以2形钉定位于填筑土面上，填筑不得发生移动。"填土前如发现筋材有破损、裂纹等质量问题，应及时修补或作更换处理。&筋材上可按规定层厚铺土，但施工机械与筋材间的填土厚度不应小于&/0#。’加筋土堤压实，宜用平碾或气胎碾，但在极软地基上筑加筋堤，开始填筑的二三层宜用推土机或装载机铺土压实，当填筑层厚度大于3)0#后，方可按常规方法碾压。(加筋堤施工，最初二、三层的填筑应注意：-.在软的地基上作业时，宜先由堤脚两侧开始填筑，然后逐渐向堤中心扩展，在平面上是凹字形推进； ·+*&)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"在硬地基上作业时，宜先从堤中心开始填筑，然后逐渐向两侧堤脚对称扩展，在平面上是凸字形向前推进；#"随后逐层填筑时，可按常规方法进行。（$）土方填筑现场质量控制!检测取样数量的规定土方填筑压实质量控制指标采用干密度和含水量，压实质量的控制主要以施工单位的自检和监理单位的抽检来控制。一般规定：)%"每次检测的施工作业面不宜过小，机械筑堤时不宜小于&’’(；人工筑)堤或堤加厚时不宜小于*’’(；*!"每层取样数量，自检时可控制在填筑量每+’’,+$’(取样一个，抽检量是自检量的+-*，但至少应有*个；#"若作业面或局部返工部位按填筑量计算的取样数量不足*个时，也应取样*个。"填筑层的取样%"所有取样检查部位的平面位置（桩号、距堤轴线的距离）、工段、填筑压实后的深度、取样深度、取土坑的填筑质量描绘、日期等均应如实做好现场记录；!"取样点确定后，不准在取样过程中擅自更换，以免因人为因素而失去随机性。对于因土质疏松有孔洞或含水量大而不能取样成型的特殊情况，在做好记录说明后，可以在近旁重新取样测试；#"取样深度为压实层厚度的).*以下部位。若压实厚度较薄，层厚).*以下不足环刀高度，为不致取到下一层土，则应以留足环刀取满土为准；/"取样时应使环刀垂直下压，环刀两头余土约$((为止，然后使用刮土刀刮成平面，严禁在取样过程中使顶部受到压力，以致影响干密度的真实性。在工地取样后，应及时将环刀内土块放至塑料袋内密封保存，在取样和试验过程中，不得使试样丢失，如果发生，必须重新取样试验或将试样成果作废；0"取样完成后，检测人员应亲自按照要求将取土坑回填密实，必要时可采用人工夯实；1"质量检查试验资料必须妥善保存，防止丢失，严禁自行销毁。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·’454·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!土样的试验填筑层试样试验的项目是测定土样的干密度和含水量，施工控制常用微波炉直接烘干法、酒精燃烧法和核子密度计法等。!"微波炉直接烘干法采用微波炉直接烘干法，是将整块土样放入微波炉内进行烘烤，这样可以有效地避免现场检测中仪器的称量和试验方法不一致所造成的称量与精度的矛盾。其具体操作步骤如下：#"称量土样所使用的大平宜用称量$%%&、感量%"’&，或称量(%%&、感量%"%’&；)"称取土样的湿土质量（*），按规定给土样进行编号，将土样放入小陶瓷盘送入微波炉内进行烘烤，避免土样与微波炉内的玻璃转盘直接接触；+"微波炉将土样烘至恒重的时间因土的性质、土的质量、微波炉的输出功率、输入电压、土样数量以及土样含水量大小不同而异，在决定土样的具体烘干时间时，一定要有现场土样的烘干时间资料；,"为了避免其他因素（电源输入电压偏低、土样数量多、含水量大等）的干扰或无烘干时间资料时，将土样烘烤至一定时间后，取出代表性土样放入天平中称量，称量结束后，再将土样放入微波炉内烘烤$分钟左右取出称量，若土样质量无变化说明土样已烘干，则此土样可作为称量土样的干土质量（*）；-."土样一旦烘至恒重后不要长时间烘烤，这样可以避免将黏性土中的强结合水烘出，从而影响试验结果；/"微波炉的具体操作过程及注意事项详见微波炉的使用说明书。根据上述试验得出的结果，按以下公式分别计算土样的湿密度、干密度及含水量："#!!0$"1"#%0"#"!%0$4式中：———土样的湿密度（&2+3）；"% ·1&;<·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&———土样的干密度（"#$%）；!!’———湿土质量（"）；’(———干土质量（"）；)———土样的含水量（*）；&+———土样的体积（$%）（即取土环刀体积）。,-酒精燃烧法.-仪器设备：天平（称量/00"、感量0-01），称量盒，酒精（纯度为23*）等；4-取代表性试样（黏性土3510"，砂性土/05&0"），放入称量盒内，称取湿土质量（’）；$-用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止，为使酒精在试样中充分混合均匀，可将盒底在桌面上轻轻敲击；!-点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭；6-将试样冷却数分钟，重复燃烧两次，当第二次火焰熄灭后，立即盖好盒盖，称干土质量（’），再按下式计算其干密度和含水量。("8"#!7"#"!07$!0!%719!:-核子密度计法.-适用范围核子密度计法适用于现场测定一般黏性土的密度。密度测量深度决定于放射源杆插入土层深度（可测&0$%以内），水含量测定深度约1/$%。测定材料的最大粒径不超过放射源杆插入深度的1#&。在密度测试中，对于特殊矿区（如重金属矿）、海边及土壤成分超出上述测定范围时，需进行必要的现场标定和论证，并做好测量校正工作。4-仪器设备仪器主机如图;/8<所示，主机包括有：（.）"放射源，密封在仪器源杆内；（4）=%8,6中子原，密封在仪器底部；（$）"探测器，>8’（盖草8米勒）计数管，或光电倍增管探测器； 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·3%*0·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）中子探测器："#$%，&’（氦$%，三氟化硼）计数管或锂玻璃探测器；%（#）核电子线路、放大、记录测试信号；（(）专用微处理机：存储、处理测试信号，运算指示测试数据；（)）电池组：仪器工作电源。除上述主机外，尚有钻杆、导向板等。图*+$,表面型核子水分密度示意图-.测试要点（/）测试前所有核子水分密度测试仪器在正式使用之前，必须经过室内标定试验。室内标定试验是用仪器在若干个已知不同密度和含水量的标准试样上做计数率测试，得出密度与!射线计数率比的关系曲线和水含量与中子射线计数率比的关系曲线。不同密度标准样必须0个以上，不同含水量的标准试样需要%个以上。做出每个测试深度的关系曲线，如图*+$0及图*+$*所示，作为现场测试时使用。带有微处理机的核子水分、密度计（如国产’1$*+2型和美国%,33&型等），在出厂前厂家已做好标定试验，并将全部标定曲线储存在微机的中心存储器中，测量时可以自动显示密度和水含量值。（4）预热和自检仪器运至现场正式使用之前，首先开机预热约35分 ·+*!!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$密度与!射线计数率比曲线图!"#!含水量与热中子射线计数率比曲线钟，同时可以做自检显示，检验仪器工作是否正常。仪器自检项目有："电子线路及液晶显示的自检：当打开仪器开关后，仪器进入第一自检程序，显示器有检验顺序出现，表示液晶显示和时钟、转换、进位等电子线路工作正常。#其他尚有仪器旋转旋钮的检验，仪器面板键盘的检验。具体方法见仪器说明书。（%）标准计数的测量为了消除在不同条件下、不同地区放射性本身的差异，以及放射源衰变影响等因素造成的测量误差，每次正式测量之前，必须测量一组标准计数并做好记录。测量方法是：将仪器（探测部分）放在标准试块上，并与周围建筑物相距$&以上，放射源杆置人测取标准计数的固定位置，测量时间使用慢速挡（’&()），按照测量标准计数的规定步骤做测量操作，测量完成即可显示密度标准计数率和水分标准计数率。带有专用微处理机的仪器可以将这组数据自动储存在中心存储器内，供正式测量时自动计算测量结果。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·:957·####################################################由于放射源的衰变中存在着统计涨落，根据统计涨落的规律，实际测量的标准计数率的最大值和最小值为：!!"#$%}(!!")!!!"!!"#&’必须满足条件：!!"#&’"!!"!!"#&’式中：*!"———经过+年后实际应测的标准计数率（,-）；*!———仪器出厂时测定的标准计数率（,-）。若不满足上述条件，要分析可能出现的问题。经过上述测量和检验后，即进行正式测定。（.）用铁铲等工具将试验地点整平，清除松散土，使仪器面与地表能紧密接触。（/）用导向板导向，钻一与地面垂直的放射源插入孔，孔深大于测量深度01#。（2）将仪器放在孔的表面，通过可动放射源测杆，将放射源逐次下沉，每次下沉量为3401#或04!1#一直沉至测量深度如图5367所示。（8）按照密度和水分测量步骤，操作面板按键，测量时间完成即显示!射线计数率和中子计数率。图5367直接透射示意图将测量的计数率与标准计数率相比得计数率比，查相应深度的密度（或水分）与计数率比的关系曲线，可得湿密度或含水量的测试数据。 ·0543·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!带有专用微处理机的仪器可以自动计算计数率比，并根据已存入的工作曲线自动显示湿密度和水含量数据，也可以直接运算并显示干密度和含水量值。测量时应注意精度要求，对于精度要求较高的测量，可以采用延长测量时间，使用慢速挡或重复测量取其平均值的方法。!"现场标定与校正为了消除某些土壤内特殊矿物成分对密度测量和水含量测量的影响，在这些地区测量时，需要做现场标定和校正工作。（#）密度测量的标定和校正。选择有代表性、平整的测点，用仪器做四个方向的密度测量，求其平均值。然后在该测点用环刀法、灌砂法或灌水法求得密度值，并与仪器测量结果加以比较，比较若干个测点。由于现场取样存在精度影响，其规律性可能较差，可以算出仪器测量结果与现场取样测定结果的系统偏差值。在实际测量中将其偏差值加（或减）在仪器测量结果上予以校正。（$）水分测量的标定和校正。在水分测量中，土体所含矿物成分的差异影响水含量起始点（即水含量为%）的计数率，而计数率随水含量的变化量在测量水分范围内一般影响不大。因此，现场标定只需选择若干测点（&个以上）分别使用仪器和取样烘干法测量，并各自算出平均值互相比较，得出偏差值，在测量时加（或减）这一偏差值，即可予以校正。’"成果整理（#）根据各测点的计数率比()，用标定曲线求湿密度*+和水含量。!,对于需要校正的测点，应取校正后的数据。（$）按下式计算各测点的干密度和含水量,：!!!!-!%.!"!"!""-/0%%1-/0%%1!%.!"!!带有专用微处理机的仪器，做完计数率测量以后，可以按面板上相应的键盘，直接读出上述数据。2"注意事项（#）被测定物质尺寸大小对测定结果有影响，而且测定范围不够明确，密度愈大，测定范围愈小； 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·’,)/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）若表面凹凸不平，会成为由放射源到检出器测定值产生很大误差的原因；（"）因#原子的$%&（$为原子编号，&为原子的质子数）等于’，含有过多原子编号(以下的元素（其$%&几乎等于’%(），测定的密度偏大，而含有多量$%&小于正化的元素时，测定密度偏小。（)）施工结束后的土方工程质量检测对于堤防工程，工程竣工验收前，项目法人应委托省级以上水行政主管部门认可的计量认证合格单位进行一次抽检，检查和数量由质量监督机构确定。土方填筑工程质量抽检主要内容为干密度和外观尺寸，并满足以下要求：!每(***+堤长至少抽检一个断面；"每个断面至少抽检(层，每层不少于,点，且不得在堤防顶层取样；#每个单位工程抽检样本点总数不得少于(*个。堤身截渗，堤基处理及其他工程，工程质量抽检的主要内容及方法由工程质量监督机构提出方案报主管部门批准后实施。凡抽检不合格的工程，必须按规定进行处理，不得进行验收。处理完毕后，由项目法人提交处理报告并连同质量检测报告一起提交竣工验收委员会。（-）检测结果的处理!经自检、复检或抽检后，试验结果达不到质量合格标准的均应返工或处理，返工或处理的范围应是试样代表的全部土方工程量。对整个施工层（段）返工或处理后重新检测的结果，可以作为质量评定的数据，参加评价总体工程质量的统计计算；对局部返工后补测的结果原则上不能作为质量评定的数据，但实际碾压坝（堤）体的碾压质量应将两种情况综合考虑而得。"试验后测得的数据在填入记录表时做以下规定：含水量的有效数字保留到小数点后’位数字；干密度的有效数字保留到小数点后(位数字，同时被舍数的第一个数字小于.时舍去，大于.时将保留数字的最末一数字加’；若被舍数的第一个数字为.时，保留数字的末位为偶数时舍去，为奇数时保留数最末一位数字加’。 ·!,3’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""五、土方填筑质量的统计分析!"干密度的抽样合格率的统计把单元施工段的填土所取土样的干密度试验数据作为样本组，样本组的个数为（#个），该样本组中大于等于设计要求干密度值的样本数为$个，则干密度的抽样合格率!按下式计算："!%&!’’(#《碾压式土石坝施工技术规范》（)*+!,-.,）规定，取样所测定的干密度值，其合格率应不小于/’(，且不合格样不得集中，不合格干密度值不得低于设计干密度值的/.(。《堤防工程技术规范》（)0+1’-/.）规定，碾压土堤单元工程的压实质量总体评价合格标准应按表1+-!+中的规定。表1+-!+碾压土堤单元工程压实质量合格标准干密度合格率（(）堤型筑堤材料!、+级土堤,级土堤黏性土!.2!.’新筑堤少黏性土!/’!.2均质堤老堤加高黏性土!.2!.’培厚少黏性土!.2!.’防渗体黏性土!/’!.2非均质堤非防渗体少黏性土!.2!.’注：必须同时满足下列条件：!不合格样干密度值不得低于设计干密度值的/.(；"不合格样不得集中在局部范围内。+"数理统计方法统计数理统计方法就是应用概率论的理论，通过样本统计来判断总体的统计特征值的科学方法。对土方填筑压实工程仅用合格率来判定其整个质量的好坏，存在着一定的弊端。统计的质量控制，不但要求合格，而且还通过统计特征值及质量的频 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!.0!·$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$率分布图，了解质量分布的情况，针对设计要求，判断工序能力是否满足要求以及对改进填筑体的材料来源或材料的性质和状态提供有效的措施。工程中常用统计的特征指标、质量的频率分布曲线来进行工程资料的分析。（!）统计的特征指标通过随机抽样得到的干密度指标按下式计算均值"，均方差!、离差系数#$以及求得设计保证率%。"!!##&!均值!&""!(均方差!&（!#’!）"!"#&!!离差系数$%&!由)&（"’"）*!查标准正态分布表，求得设计保证率%（"#)）。式中："———样本的各次测定值；+"———样本的平均值；,———样本测定总次数，当样本较少（一般,-./）计算!时，,应由（,’!）代换。（(）频率分布曲线通过大量试验资料的分析与研究表明，填土压实的干密度值频率分布曲线与正态分布曲线相当接近，故工程中采用正态分布的规律进行统计分析，借以评价工程质量，并依据质量特征值是否服从正态分布，来作为鉴定检测成果的可靠性。 ·!$(#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十三章桩基工程施工质量验收标准第一节地基基础施工质量验收的基本要求一、基础工程施工前的基本要求地基基础工程施工前，必须具备完备的地质勘察资料及工程附近管线、建筑物、构筑物和其他公共设施的详尽情况，必要时应作施工勘察和调查，以确保工程质量及临近建筑物的安全。施工勘察要点如下：（一）所有建（构）筑物均应进行施工验槽!"工程地质条件复杂，详勘阶段难以查清时；#"开挖基槽发现土质、土层结构与勘察资料不符时；$"施工中边坡失稳，需查明原因，进行观察处理时；%"施工中，地基土受扰动，需查明其性状及工程性质时；&"为地基处理，需进一步提供勘察资料时；’"建（构）筑物有特殊要求，或在施工时出现新的岩土工程地质问题时；("施工勘察应针对需要解决的岩土工程问题布置工作量，勘察方法可根据具体情况选用施工验槽、钻探取样和原位测试等。（二）天然地基基础基槽检验要点!"基槽开挖后，应检验下列内容：（!）核对基坑的位置、平面尺寸、坑底标高；（#）核对基坑土质和地下水情况； 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·$!/!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）空穴、古墓、古井、防空掩体及地下埋设物的位置、深度、性状。"#在进行直接观察时，可用袖珍式贯入仪作为辅助手段。!#遇到下列情况之一时，应在基坑底普遍进行轻型动力触探：（$）持力层明显不均匀；（"）浅部有软弱下卧层；（!）有浅埋的坑穴、古墓、古井等，直接观察难以发现时；（%）勘察报告或设计文件规定应进行轻型动力触探时。%#采用轻型动力触探进行基槽检验时，检验深度及间距按表&!’$执行：表&!’$轻型动力触探检验深度及间距表（(）排列方式基槽宽度检验深度检验间距中心一排)*#+$#"$#*,$#-(，视地层两排错开*#+,"#*$#-复杂情况定梅花型."#*"#$-#遇下列情况之一时，可不进行轻型动力触探：（$）基坑不深处有承压水层，触探可造成冒水涌砂时；（"）持力层为砾石层或卵石层，且其厚度符合设计要求时。&#基槽检验应填写验槽记录或检验报告。（三）深基础施工勘察要点$#当预制打入桩、静力压桩或锤击沉管灌注桩的入土深度与勘察资料不符或对桩端下卧层有怀疑时，应核查桩端下主要受力层范围内的标准贯入击数和岩上工程性质。"#在单柱单桩的大直径桩施工中，如发现地层变化异常或怀疑持力层可能存在破碎带或溶洞等情况时，应对其分布、性质、程度进行核查，讲价其对工程安全的影响程度。!#人工挖孔混凝土灌注桩应逐孔进行持力层岩土性质的描述及鉴别，当发现与勘察资料不符时，应对异常之处进行施工勘察，重新评价，并提供处理的技术措施。 ·!$*%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（四）地基处理工程施工勘察要点!"根据地基处理方案，对勘察资料中场地工程地质及水文地质条件进行核查和补充；对详勘阶段遗留问题或地基处理设计中的特殊要求进行有针对性的勘察、提供地基处理所需的岩土工程设计参数，评价现场施工条件及施工对环境的影响。#"当地基处理施工中发生异常情况时，进行施工勘察，查明原因，为调整、变更设计方案提供岩土工程设计参数，并提供处理的技术措施。（五）施工勘察报告施工勘察报告应包括下列主要内容：!"工程概况；#"目的和要求；$"出现异常情况时的原因分析；%"工程安全性评价；&"处理措施及建议。二、其他基本要求（一）施工单位必须具备相应专业资质，并应建立完善的质量管理体系和质量检验制度。（二）从事地基基础工程检测及见证试验的单位，必须具备省级以上（含省、自治区、直辖市）建设行政主管部门颁发的资质证书和计量行政主管部门颁发的计量认证合格证书。（三）地基基础工程是分部工程，如有必要，根据现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》’(&)$))规定，可再划分若干个子分部工程。（四）施工过程中出现异常情况时，应停止施工，由监理或建设单位组织勘察、设计、施工等有关单位共同分析情况，解决问题，消除质量隐患，并应形成文件资料。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!$(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节各类地基的验收标准一、基本规定（一）建筑物地基的施工应具备下述资料：!"岩土工程勘察资料；#"临近建筑物和地下设施类型、分布及结构质量情况；$"工程设计图纸、设计要求及需达到的标准，检验手段。（二）砂、石子、水泥、钢材、石灰、粉煤灰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）地基施工结束，宜在一个间歇期后，进行质量验收，地基施工考虑间歇期是因为地基土的密实，空隙水压力的消散，水泥或化学浆液的固结等均需有一个期限，施工结束即进行验收有不符实际的可能。至于间歇多长时间在各类地基规范中有所考虑，但仅是参照数字。具体可由设计人员根据要求确定。有些大工程施工周期较长，一部分已达到间歇要求，另一部分仍在施工，就不一定待全部工程施工结束后再进行取样检查，可先在已完工程部位进行，但是否有代表性就应由设计方确定。（四）地基加固工程应在正式施工前进行试验段施工，论证设定的施工参数及加固效果。为验证加固效果所进行的载荷试验，其施加载荷应不低于设计载荷的#倍。对试验荷载考虑稍大一些，有利于分析比较，以取得可靠的施工参数。（五）对灰土地基、砂和砂石地基、土工合成材料地基、粉煤灰地基、强夯地基、注浆地基、预压地基，其竣工后的结果（地基强度或承载力）必须达到设计#要求的标准。检验数量为每单位工程不应少于$点。!%%%&以上工程，每###!%%&至少应有!点；$%%%&以上工程，每$%%&至少应有!点。每一独立基础下至少应有!点，基槽每#%延米应有!点。检测手段可采用标贯、静力触探试验或采用十字板剪切强度、承载力指标进行检验。各种指标的检验方法 ·&’/)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!可按国家现行行业标准的规定执行。（六）对水泥土搅拌桩复合地基、高压喷射注浆桩复合地基、砂桩地基、振冲桩复合地基、土和灰土挤密桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基及夯实水泥土桩复合地基，其承载力检验数量为总数的!"#$%&$，但不应少于’处。有单桩强度检验要求时，数量应为总数的!"#$%&$，但不应少于’根。桩的质量检查方法可按国家现行行业标准的规定执行。（七）除以上第（五）、第（六）条指定的主控项目外，其他主控项目及一般项目可随意抽查。复合地基中的水泥土搅拌桩、高压喷射注浆桩、振冲桩、土和灰土挤密桩、水泥粉煤灰碎石桩及夯实水泥土桩至少应抽查(!$。二、灰土地基施工质量验收标准（一）灰土土料、石灰或水泥（当水泥替代灰土中的石灰时）等材料及配合比应符合设计要求，灰土应搅拌均匀。灰土的土料宜用动土、粉质利土。严禁采用冻土、膨胀土和盐渍土等活动性较强的土料。（二）施工过程中应检查分层铺设的厚度、分段施工时上下两层的搭接长度、夯实时加水量、夯压遍数、压实系数。其中分层厚度可参考表)’*(所示数值。最优含水量可通过击实试验确定。表)’*(灰土最大虚铺厚度质量厚度序夯实机具备注（+）（,,）人力送夯，落距-!!%#!!,,，每&石灰、木夯!"!-%!"!.(!!%(#!夯搭接半夯(轻型夯实机械—(!!%(#!蛙式或柴油打夯机’压路机机重)%&!(!!%’!!双轮（三）施工结束后，应检验灰土地基的承载力。（四）灰土地基的质量验收标准应符合表)’*’的规定。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·$"--·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#"灰土地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值主$地基承载力设计要求按规定方法控%配合比设计要求按拌和时的体积比项目"压实系数设计要求现场实测$石灰粒径&&!’筛分法一%土料有机质含量(!’试验室焙烧法般"土颗粒粒径&&!$’筛分法项目)含水量（与要求的最优含水量比较）(*%烘干法’分层厚度偏差（与设计要求比较）&&*’+水准仪三、砂和砂石地基施工质量验收标准（一）砂、石等原材料宜用中砂、粗砂、砾砂、碎石（卵石）、石屑。细砂应同时掺入%’(,"’(碎石或卵石。砂石应搅拌均匀。（二）施工过程中必须检查分层厚度、分段施工时搭接部分的压实情况、含水量、压实遍数、压实系数。砂和砂石地基每层铺筑厚度及最优含水量可参考表!"#)所列数值。表!"#)砂和砂石地基每层铺筑厚度及最优含水量每层铺筑施工时的最压实序厚度优含水量施工说明备注方法（&&）（(）不宜使用干细砂$平震法%++,%’+$’,%+用平板式振拟器往复振捣或含泥量较大的砂所铺筑的砂地基（$）用插入式振捣器（%）插入点间距可根据机械振幅不宜使用细砂或振捣器插大小决定%插振法饱和含泥量较大的砂所入深度（"）不应插至下卧动性土层铺筑的砂地基（)）插入振捣完毕后，所留的孔洞，应用砂填实 ·’#2(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""每层铺筑施工时的最压实序厚度优含水量施工说明备注方法（!!）（"）（’）注水高度应超过每次铺筑面层（$）用钢叉摇撼捣实，插入点间#水撼法$%&饱和距为’&&!!（#）钢叉分四齿，齿的间距(&!!，长#&&!!，木柄长)&!!（’）用木夯或机械夯（$）木夯重*&,-，落距*&&+*夯实法’%&+$&&(+’$%&&!!（#）一夯压半夯全面夯实适用于大面积施%碾压法$%&+#%&(+’$.+’$/压路机往复碾压工的砂和砂石地基注：在地下水位以下的地基其最下层的铺筑厚度可比上表层增加%&!!。（三）施工结束后，应检验砂石地基的承载力。（四）砂和砂石地基的质量验收标准应符合表.#0%的规定。表.#0%砂及砂石地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值’地基承载力设计要求按规定方法主控检查拌和时的体$配合比设计要求项积比或重量比目#压实系数设计要求现场实测’砂石料有机质含量"!%焙烧法一$砂石料含泥量"!%水洗法般#石料粒径!!!’&&筛分法项目*含水量（与最优含水量比较）"1$烘干法%分层厚度（与设计要求比较）!!1%&水准仪 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!(-,·####################################################四、土工合成材料地基施工质量验收标准（一）施工前应对土工合成材料的性能即单位面积的质量、厚度、比重、强$度、延伸率以及土、砂石料等做检验。土工合成材料以!""#为一批，每批应抽查%&。垫层材料宜用黏性土、中砂、粗砂、砾砂、碎石等内摩阻力高的材料。如工程要求垫层排水，垫层材料应具有良好的透水性。（二）施工过程中应检查清基、回填料铺设厚度及平整度、土工合成材料的铺设方向、接缝搭接长度或缝接状况、土工合成材料与结构的连接状况等。土工合成材料如用缝接法或胶接法连接，应保证主要受力方向的连接强度不低于所采用材料的抗拉强度。（三）施工结束后，应进行承载力检验。（四）土工合成材料地基质量检验标准应符合表’()’的规定。表’()’土工合成材料地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值置于夹具上做拉!土工合成材料强度&!%伸试验（结果与设计主标准相比）控置于夹具上做拉项$土工合成材料延伸率%!(伸试验（结果与设计目标准相比）(地基承载力设计要求按规定方法!土工合成材料搭接长度##"(""用钢尺量一般$土石料有机质含量&!%焙烧法项(层面平整度##!$"用$#靠尺目*每层铺设厚度##+$%水准仪五、粉煤灰地基施工质量验收标准（一）施工前应检查粉煤灰材料，并对基槽清底状况、地质条件予以检验。 ·.(:*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################粉煤灰材料可用电厂排放的硅铝型低钙粉煤灰。!"#$%&’$#(总含量不低于)*+（或!"#$%&’$#(%,-$#(总含量），烧失量不大于.$+。（二）施工过程中应检查铺筑厚度、碾压遍数、施工含水量控制、搭接区碾压程度、压实系数等。粉煤灰填筑的施工参数直试验后确定。每摊铺一层后，先用履带式机具或轻型压路机初压./$遍，然后用中、重型振动压路机振碾(/0遍，速度为$1*/$123456，再静碾./$遍，碾压轮迹应相互搭接，后轮必须超过两施工段的接缝。（三）施工结束后，应检验地基的承载力。（四）粉煤灰地基质量检验标准应符合表7(8)的规定。表7(8)粉煤灰地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值.压实系数设计要求现场实测主控项目$地基承载力设计要求按规定方法.粉煤灰粒径44*1**./$1***过筛$氧化铝及二氧化硅含量+!)*试验室化学分析一般项目(烧失量+".$试验室烧结法0每层铺筑厚度4492*水准仪2含水量（与最优含水量比较）+9$取样后试验室确定六、强夯地基施工质量验收标准（一）施工前应检查夯锤重量、尺寸，落距控制手段，排水设施及被夯地基的土质。为避免强夯振动对周边设施的影响，施工前必须对附近建筑物进行调查，必要时采取相应的防振或隔振措施，影响范围约.*/.24。施工时应由邻近建筑物开始夯击逐渐向远处移动。（二）施工中应检查落距、夯击遍数、夯点位置、夯击范围。如元经验，宜先试夯取得各类施工参数后再正式施工。对透水性差、含水量高的土层，前后两遍夯击应有一定间歇期，一般$/0周。夯点超出需加固的范围为加固深度的 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!%)!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$!"%，且不小于%&。施工时要有排水措施。（三）施工结束后，检查被劳地基的强度并进行承载力检验。（四）强夯地基质量检验标准应符合表’%()的规定。质量检验应在夯后一定的间歇期之后进行，一般为两星期。表’%()强夯地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值!地基强度设计要求按规定方法主控项目#地基承载力设计要求按规定方法!夯锤落距&&*%++钢索设标志#锤重,-*!++称重%夯击遍数及顺序设计要求计数法一般项目.夯点间距&&*/++用钢尺量/夯击范围（超出基础范围距离）设计要求用钢尺量’前后两遍间歇时间设计要求七、注浆地基施工质量验收标准（一）施工前应掌握有关技术文件（注浆点位置、浆液配比、注浆施工技术参数、检测要求等）。浆液组成材料的性能应符合设计要求，注浆设备应确保正常运转。为确保注浆加固地基的效果，施工前应进行室内浆液配比试验及现场注浆试验，以确定浆液配方及施工参数。常用浆液类型见表’%(0。表’%(0常用浆液类型!!!浆液浆液类型!浆液浆液类型!!水泥浆!无机浆液硅区盐!不稳定粒状浆泪!环氧树脂类!水泥砂浆!甲基丙烯酸酯类!粒状浆波（悬液）!化学浆液（溶液）!有机浆液丙烯酸胺类黏土浆!稳定粒状浆液!木质素类!水泥黏土浆!其他 ·!$1#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（二）施工中应经常抽查浆液的配比及主要性能指标，注浆的顺序、注浆过程中的压力控制等。对化学注浆加固的施工顺序直接以下规定进行：!"加固渗透系数相同的土层应自上而下进行。#"如土的渗透系数随深度而增大，应自下而上进行。$"如相邻土层的土质不同，应首先加固渗透系数大的土层。检查时，如发现施工顺序与此有异，应及时制止，以确保工程质量。（三）施工结束后，应检查注浆体强度、承载力等。检查孔数为总量的#%&’%，不合格率大于或等于#(%时应进行二次注浆。检验应在注浆后!’)（砂土、黄土）或*(（)黏性土）进行。（四）注浆地基的质量检验标准应符合表*$+!(的规定。表*$+!(注浆地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值水泥设计要求查产品合格证书或抽样送检注浆用砂：粒径,,-#’细度模数-#"(试验室试验含泥量及有机物含量%-$原注浆用粘土：塑性指数.!/材粘粘含量%.#’!料主含砂量%-’试验室试验控检项有机物含量%-$目验粉煤灰：细度不粗于同时使用的水泥试验室试验烧失量%-$水玻璃：模数#"’&$"$抽样送检其他化学浆液设计要求查产品合格证书或抽样送检#注浆体强度设计要求取样检验$地基承载力设计要求按规定方法!各种注浆材料称量误差%-$抽查一般#注浆孔位,,0#(用钢尺量项$注浆孔深,,0!((量测注浆管长度目/注浆压力（与设计参数比）%0!(检查压力表读数 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·$"8"·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""八、预压地基施工质量验收标准（一）施工前应检查施工监测措施，沉降、孔隙水压力等原始数据，排水设施，砂井（包括袋装砂井）、塑料排水带等位置。塑料排水带的质量标准应符合表!"#$$、表!"#$%的规定。表!"#$$不同型号塑料排水带的厚度（&&）型号’()*厚度+",-+.,/+.,-+!表!"#$%塑料排水带的性能项目单位’型(型)型条件纵向通水量0&"12!$-!%-!./侧压力滤膜渗透系数0&12!-3$/#.试件在水中浸泡%.4滤膜等效孔径!&56-以*78计，*为孔径复合体抗拉强度（干态）9:1$/0&!$,/!$,"!$,-延伸率$/;时干态!$-!%-!"/延伸率$/;时滤膜抗拉强度:10&湿态!$/!%/!%-延伸率$-;时，试件在水中浸泡%.4滤膜重度:1&%—/,8—注：$’型排水带适用于插入深度小于$-&。%(型排水带适用于插入深度小于%-&。")型排水带适用于插入深度小于"-&。（二）软土的固结系数较小，当土层较厚时，达到工作要求的团结度需时较长，为此，对软土预压应设置排水通道，其长度及间距宜通过试压确定。（三）堆载施工应检查堆载高度、沉降速率。堆载预压，必须分级堆载，以确保预压效果并避免坍滑事故。一般每天沉降速率控制在$/<$-&&，边桩位移速率控制在.<6&&。孔隙水压力增量不超过预压荷载增量!/;，以这些参考指标控制堆载速率。真空预压施工应检查密封膜的密封性能、真空表读数等。真空预压的真空度可一次抽气至最大，当连续-=实测沉降小于每天%&&或固结度!8/;，或符合设计要求时，可停止抽气，降水预压可参考本条。 ·$".*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################（四）施工结束后，应检查地基土的强度及要求达到的其他物理力学指标，一般工程在预压结束后，做十字板剪切强度或标贯、静力触探试验即可，但重要建筑物地基应做承载力检验。如设计有明确规定应按设计要求进行检验。（五）预压地基和塑料排水带质量检验标准应符合表!"#$"的规定。表!"#$"预压地基和塑料排水带质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值$预压荷载%!&水准仪主控根据设计要求采用&固结度（与设计要求比）%!&项目不同的方法"承载力或其他性能指标设计要求按规定方法$沉降速率（与控制值比）%’$(水准仪&砂井或塑料排水带位置))’$((用钢尺量一般"砂井或塑料排水带插入深度))’&((插入时用经纬仪检查项目*插入塑料排水带时的回带长度))!+((用钢尺量+塑料排水带或砂井高出砂垫层距离))"&((用钢尺量!插入塑料排水带的回带根数%,+目测注：如真空预压，主控项目中预压载荷的检查为真空度降低值,&%。九、振冲地基施工质量验收标准（一）施工前应检查振冲器的性能，电流表、电压表的准确度及填料的性能。为确切掌握好填料量、密实电流和留振时间，使各段柱体都符合规定的要求，应通过现场试桩确定这些施工参数。填料应选择不溶于地下水，或不受侵蚀影响且本身无侵蚀性和性能稳定的硬粒料。对粒径控制的目的，确保振冲效果及效率。粒径过大，在边振边填过程中难以落入孔内；粒径过细小，在孔中沉入速度太慢，不易振密。（二）施工中应检查密实电流、供水压力、供水量、填料量、孔底留振时间、振冲点位置、振冲器施工参数等（施工参数由振冲试验或设计确定）。振冲置换造孔的方法有排孔法，即由一端开始到另一端结束；跳打法，即每排孔施工时隔一孔造一孔，反复进行；帷幕法，即先造外围&-"圈孔，再造内圈孔，此时 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!$2)·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""可隔一圈造一圈或依次向中心区推进。振冲施工必须防止漏孔，因此要做好孔位编号并施工复查工作。（三）施工结束后，应在有代表性的地段做地基强度或地基承载力检验。振冲施工对原土结构造成扰动，强度降低。因此，质量检验应在施工结束后间歇一定时间，对砂土地基间隔!"#周，黏性土地基间隔$"%周，对粉土、杂填土地基间隔#"$周。桩顶部位由于周围约束力小，密实度较难达到要求，检验取样应考虑此因素。对振冲密实法加固的砂土地基，如不加填料，质量检验主要是地基的密实度，可用标准贯入、动力触探等方面进行，但选点应有代表性。（四）振冲地基质量检验标准应符合表&$’!%的规定。表&$’!%振冲地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值!填料粒径设计要求抽样检查密实电流（黏性土）()*"))电流表读数密实电流（砂性土或粉土）(%*")*主控项目#（以上为功率$*+,振冲器）电流表读数，(*为空密实电流（其他类型振冲器）(*!-)"#*振电流$地基承载力设计要求按规定方法!填料含泥量./)抽样检查#振冲器喷水中心与孔径中心偏差00!)*用钢尺量一般$成孔中心与设计孔位中心偏差00!!**用钢尺量项目%桩体直径00/)*用钢尺量)孔深001#**量钻杆或重锤测十、高压喷射注浆地基施工质量验收标准（一）施工前应检查水泥、外掺剂等的质量，桩位，压力表、流量表的精度和灵敏度，高压喷射设备的性能等。高压喷射注浆工艺宜用普遍硅酸盐工艺，强度等级不得低于于$#-)，水泥用量，压力宜通过试验确定，如无条件可参考表&$’!)。 ·$".!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""表!"#$%$&桩长喷射桩水泥用量表强度等级为"’(%喷射施工方法桩径（&&）桩长（&）普硅水泥单位用量单管二重管三管!!))$*+,&’))-’%)’))-’%)—!.))$*+/&"))-"%)"))-"%)—!0))$*+/&"%)-1)（)新）"%)-1))—!$)))$*+/&1))-1%（)新）1))-1%（)新）2))-.))!$’))$*+/&—%))-!)（)新）.))-0))!$1))$*+/&—2))-.)（)新）0))-$)))注：$“(新”系指采用高压水泥浆泵，压力为"!-1)345，流量.)-$$)6/&78的新单管法和二重管法；’(水压比为)(2-$()较妥，为确保施工质量，施工机具必须配置准确的计量仪表。（二）施工中应检查施工参数（压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等）及施工程序。由于喷射压力较大，容易发生窜浆，影响邻孔的质量。应采用间隔跳打法施工，一般二孔间距大于$(%&。（三）施工结束后，应检验桩体强度、平均直径、桩身中心位置、桩体质量及承载力等。桩体质量及承载力检验应在施工结束后’.9进行。（四）高压喷射注浆地基质量检验标准应符合表!"#$!的规定。表!"#$!高压喷射注浆地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值$水泥及外掺剂质量符合出厂要求查产品合格证书或抽样送检主’水泥用量设计要求查看流量表及水泥浆水灰比控项"桩体强度或完整性检验设计要求按规定方法目1地基承载力设计要求按规定方法$钻孔位置&&!%)用钢尺量’钻孔垂直度:!$(%经纬仪测钻杆或实测"孔深&&;’))用钢尺量一般1注浆压力按设定参数指标查看压力表项目%桩体搭接&&<’))用钢尺量!桩体直径&&!%)开挖后用钢尺量开挖后桩顶下%))&&处用钢尺量，=2桩身中心允许偏差!)(’=为桩径 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·)’%*·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""十一、水泥土搅拌桩地基施工质量验收标准（一）施工前应检查水泥及外掺剂的质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度（主要是水泥浆流量计及其他计量装置）。水泥土搅拌桩对水泥压入量要求较高，必须在施工机械上配置流量控制仪表，以保证一定的水泥用量。（二）施工中应检查机头提升速度、水泥浆或水泥注入量、搅拌桩的长度及标高。水泥土搅拌桩施工过程中，为确保搅拌充分，桩体质量均匀，搅拌机头提速不宜过快，否则会使搅拌桩体局部水泥量不足或水泥不能均匀地拌和在土中，导致桩体强度不一。（三）施工结束后，应检查桩体强度、桩体直径及地基承载力。（四）进行强度检验时，对承重水泥土搅拌桩应取!"#后的试件；对支护水泥土搅拌桩应取$%#后的试件。（五）水泥土搅拌桩地基质量检验标准应符合表&’()*的规定。表&’()*中柱体强度的检查方法，各地有其他成熟的方法，只要可靠都行。如用轻便触探器检查均匀程度，用对比法判断桩身强度等，可参照国家现行行业标准《建筑地基处理技术规范》（+,+*!—$""$）。表&’()*水泥土搅拌桩地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值)水泥及外掺剂质量设计要求查产品合格证书或抽样送检主$水泥用量参数指标查看流量计控项’桩体强度设计要求按规定办法目-地基承载力设计要求按规定办法)机头提升速度./.01!"23量机头上升距离及时间$桩底标高..4$""测机头深度5)""’桩顶标高..水准仪（最上部3""..不计入）一(3"般项-桩位偏差..63"用钢尺量目3桩径6"2"-7用钢尺量，7为桩径&垂直度8!)3经纬仪*搭接..9$""用钢尺量 ·$"%%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""十二、土和灰土挤密桩复合地基施工质量验收标准（一）施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等做检验。施工前应在现场进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，以确定填料厚度、最优含水量、夯击次数及干密度等施工参数及质量标准。成孔顺序应先外后内，同排桩应间隔施工。填料含水量如过大，宜预干或预湿处理后再填入。（二）施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等做检查。（三）施工结束后，应检验成桩的质量及地基承载力。（四）土和灰土挤密桩地基质量检验标准应符合表!"#$%的规定。表!"#$%土和灰土挤密进地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值$桩体及桩间土干密度设计要求现场取样检查主&桩长’’()**测桩管长度或垂球测孔深控项"地基承载力设计要求按规定的方法目+桩径’’#&*用钢尺量$土料有机质含量,!)试验室焙烧法&石灰粒径’’!)筛分法一般满堂布桩!*-+*."桩位偏差用钢尺量，.为桩径项条基布桩!*-&).目+垂直度,!$-)用经纬仪测桩管)桩径’’#&*用钢尺量注：桩径允许偏差负值是指个别断面。十三、水泥粉煤灰碎石桩复合地基施工质量验收标准（一）水泥、粉煤灰、砂及碎石等原材料应符合设计要求。（二）施工中应检查桩身混合料的配合比、坍落度和提拔钻杆速度（或提拔套管速度）、成孔深度、混合料灌入量等。提拔钻杆（或套管）的速度必须与泵入混合料的速度相配，否则容易产生缩颈或断桩，而且不同土层中提拔的速度不一样，砂性土、砂质黏土、黏土中提拔的速度为$-&/$-)’0’12，在淤泥质土 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·+)-,·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""中应适当放慢。桩顶标高应高出设计标高!"#$，由沉管方法成孔时，应注意新施工桩对已成桩的影响，避免挤桩。（三）施工结束后，应对桩顶标高、桩位、桩体质量、地基承载力以及褥垫层的质量做检查。复合地基检验应在桩体强度符合试验荷载条件时进行，一般宜在施工结束后%&’周后进行。（四）水泥粉煤灰碎石桩复合地基的质量检验标准应符合表()*+,的规定。表()*+,水泥粉煤灰碎石桩复合地基质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值+原材料设计要求查产品合格证书或抽样送检主%桩径$$*%!用钢尺量或计算填料量控项)桩身强度设计要求查%-.试块强度目’地基承载力设计要求按规定的办法+桩身完整性按桩基检测技术规范按桩基检测技术规范满堂布桩!!"’!/%桩位偏差用钢尺量，/为桩径一条基布拉!!"%#/般项)桩垂直度0!+#用经纬仪测桩管目’桩长$$1+!!测桩管长度或垂球测孔深#褥垫层夯填度!!",用钢尺量注：+"夯填度指夯实后的褥垫层厚度与虚体厚度的比值。%"桩径允许偏差负值是指个别断面。十四、夯实水泥土桩复合地基施工质量验收标准（一）水泥及夯实用土料的质量应符合设计要求。（二）施工中应检查孔位、孔深、孔径、水泥和土的配比、混合料含水量等。（三）施工结束后，应对桩体质量及复合地基承载力做检验，褥垫层应检查其夯填度。承载力检验一般为单桩的载荷试验，对重要、大型工程应进行复合地基载荷试验。（四）夯实水泥土桩的质量检验标准应符合表()*%!的规定。夯扩桩的施工工艺与夯实水泥土桩相似，质量标准可参照夯实水泥土桩。 ·&"0%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################表!"#$%夯实水泥土桩复合地基质温检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值&桩径’’#$%用钢尺量主$桩长’’()%%测桩孔深度控项"桩体干密度设计要求现场取样检查目*地基承载力设计要求按规定的方法&土料有机质含量+!)焙烧法$含水量（与最优含水量比）+,$烘干法一"土料粒径’’!$%筛分法般*水泥质量设计要求查产品质量合格证书或抽样送检项满堂布桩!%-*%.)桩位偏差用钢尺量，.为桩径目条基布桩!%-$).!桩孔垂直度+!&)用经纬仪测桩管/褥垫层夯填度!%-0用钢尺量注：见表!"#&0。十五、砂桩地基施工质量验收标准（一）施工前应检查砂料的含泥量及有机质含量、样桩的位置等。（二）施工中检查每根砂桩的桩位、灌砂量、标高、垂直度等。（三）施工结束后，应检验被加固地基的强度或承载力。砂桩施工的间歇期为/1，在.歇期后才能进行质量检验。（四）砂桩地基的质量检验标准应符合表!"#$&的要求。表!"#$&砂桩地基的质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值&灌砂量+"0)实际用砂量与计算体积比主控$地基强度设计要求按规定方法项目"地基承载力设计要求按规定方法 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!#.!·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值!砂料的含泥量"!#试验室测定一$砂料的有机质含量"!%焙烧法般#桩位&&!%’用钢尺量项目(砂桩标高&&)!%’水准仪%垂直度"!!*%经纬仪检查桩管垂直度第三节桩基础的验收标准一、基本要求（一）桩基工程的桩位验收，除设计要求外，应按下述要求进行：!*当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，或桩基施工结束后，有可能对桩位进行检查时，桩基工程的验收应在施工结束后进行。$*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，承台或底板开挖到设计标高后，再做最终验收。对灌注桩可对护筒位置做中间验收。#*桩位的放样允许偏差如下：群桩$’&&；单排桩!’&&。（二）工程桩应进行承载力检验。对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验，检验桩数不应少于总数的!"，且不应少于#根，当总桩数少于%’根时，不应少于$根。非静载荷试验桩的数量，可按国家现行行业标准《建筑工程基桩检测技术规范》+,+!’-的规定执行。（三）桩身质量应进行检验。对设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，抽验数量不应少于总数的#’"，且不应少于$’根；其他 ·$’*!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!桩基工程的抽检数量不应少于总数的!"#，且不应少于$"根；对混凝土预制桩及地下水位以上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的$"#，且不得少于$"根。每个柱子承台下不得少于$根。（四）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。（五）除前述第（二）条、第（三）条规定的主控项目外，其他主控项目应全部检查。对一般项目，除已明确规定外，其他可按!"#抽查，但混凝土灌注桩应全部检查。二、静力压桩施工质量验收标准静力压桩的方法较多，有错杆静压、液压千斤顶加压、绳索系统加压等，凡非冲击力沉桩均按静力压桩考虑。（一）施工前应对成品桩（锚杆静压成品桩一般均由工厂制造，运至现场堆放）做外观及强度检验，接桩用焊条或半成品硫磺胶泥应有产品合格证书，或送有关部门检验，压桩用压力表、锚杆规格及质量也应进行检查。硫磺胶泥半成品应每$""%&做一组试件（’件）。（二）压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度。重要工程应对电焊接桩的接头做$"#的探伤检查。对承受反力的结构应加强观测。（三）施工结束后，应做桩的承载力及桩体质量检验。压桩的承载力试验，在有经验地区将最终压人力作为承载力估算的依据，如果有足够的经验是可行的，但最终应由设计确定。（四）锚杆静压桩质量检验标准应符合表(’)!!的规定。表(’)!!静力压桩质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值$桩体质量检验按基桩检测技术规范按基进检测技术规范主控!桩位偏差见本节表(’)!’用钢尺量项目’承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!)5)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值成品桩质量：外观表面平整，颜色均匀，直观掉角深度"!#$$，蜂窝面!积小于总面积#%&’外形尺寸见本节表()*+(见本节表()*+(强度满足设计要求查产品合格证书或钻芯试压+硫磺胶泥质量（半成品）设计要求查产品合格证书或抽样送检电焊接桩：焊缝质量见本节表()*+,见本节表()*+,一电焊结束后$-./!%#秒表测定般停歇时间接)硫磺胶泥接桩：胶泥浇筑$-."+秒表测定项桩时间目浇筑后停$-./0秒表测定歇时间1电焊条质量设计要求查产品合格证书&压桩压力（设计有要求时）’2&查压力表读数接桩时上下节平面偏差"!#用钢尺量($$接桩时节点弯曲矢高"!3!###!用钢尺量，4为两节桩长0桩顶标高$$2&#水准仪三、先张法预应力管桩施工质量验收标准（一）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。先张法预应力管均为工厂生产后运到现场施打，工厂生产时的质量检验应由生产的单位负责，但运入工地后，打桩单位有必要对外观及尺寸进行检验并检查产品合格证书。（二）施工过程中应检查桩的贯入情况、桩顶完整状况、电焊接桩质量、桩体垂直度。焊后的停歇时间。重要工程应对电焊接头做!#’的焊缝探伤检查。先张法预应力管桩强度较高，锤击性能比一般混凝土预制桩好，抗裂性强。因此，总的锤击数较高，相应的电焊接桩质量要求也高，尤其是电焊后有一定间歇时间，不能焊完即锤击，这样容易使接头损伤。为此，对重要工程应 ·/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对接头做!光拍片检查。（三）施工结束后，应做承载力检验及桩体质量检验。由于锤击次数多，对桩体质量行检验是有必要的，可检查柱体，是否被打裂，电焊接头是否完整。（四）先张法预应力管桩的桩位偏差，必须符合表"#$%#的规定。斜桩倾斜度的偏差得大于倾斜角正切值的&’(（倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。表"#$%#预制桩（钢桩）桩位的允许偏差（))）!!!项项目允许偏差项项目允许偏差!!盖有基础梁的桩：!#桩数为/.&"根桩基中的桩&0%桩径或边长!&（&）垂直基础梁的中心线&**+*,*&-!桩数大于&"根桩基中的桩：!!（%）沿基础梁的中心线&’*+*,*&-!/（&）最外边的桩&0#桩径或边长!!%桩数为&.#根桩基中的桩&**（%）中间桩&0%桩径或边长注：-为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离。（五）先张法预应力管桩的质量检验应符合表"#$%/的规定。表"#$%/先张法预应力管桩质量验收标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值&桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范主控%桩位偏差见本节表"#$%#用钢尺量项目#承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范无蜂窝、露筋、裂缝、色外观直观感均匀、桩顶处无孔隙成桩径))1&’用钢尺量品&桩管壁厚度))1’用钢尺量质一量桩尖中心线))2%用钢尺量顶面平整度))&*用水平尺量般桩体弯曲2&0&***3用钢尺量，3为桩长项接桩：焊缝质量见本节表"#$%4见本节表"#$%4电焊结束后停歇时间)567&,*秒表测定目%上下节平面偏差)562&*用钢尺量节点弯曲矢高2&0&***3用钢尺量，3为两节桩长#停锤标准设计要求现场实测或直沉桩记录/桩顶标高))1’*水准仪 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·’"1%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!四、混凝土预制桩施工质量验收标准（一）桩在现场预制时，应对原材料、钢筋骨架（见表!"#$%）、混凝土强度进行检查；采用工厂生产的成品桩时，桩进场后应进行外观及尺寸检查。表!"#$%预制桩钢筋骨架!质量检验标准（&&）!项序检查项目允许偏差或允许值检查方法项序检查项目允许偏差或允许值检查方法!!’主筋距桩顶距离(%用钢尺量!’主筋间距(%用钢尺量!主!一$桩尖中心线’*用钢尺量$多节桩锚固钢筋位置%用钢尺量控!般!"箍筋间距($*用钢尺量项!项"多节桩预埋铁件("用钢尺量目!目)桩顶钢筋网片(’*用钢尺量!!)主筋保护层厚度(%用钢尺量%多节桩锚固钢筋长度(’*用钢尺量（二）施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、接桩质量等进行检查，对电焊接桩，重要工程应做’*+的焊缝探伤检查。在施工当中经常发生接桩时电焊质量较差，从而接头在锤击过程中断开，尤其接头对接的两端面不平整，电焊更不容易保证质量，对重要工程必须做,光拍片检查。（三）施工结束后，应对承载力及桩体质量做检验。（四）对长桩或总锤击数超过%**击的锤击桩，应符合桩体强度及$-.龄期的两项条件才能锤击。但对短桩，锤击数又不多，满足强度要求一项应是可行的。如果工程进度较急，桩又不是长桩，可以采用蒸养以求短期内达到强度，/0可开始沉桩。（五）混凝土预制桩的桩位偏差，必须符合表!"#$"的规定。斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的’%+（倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。（六）钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表!"#$!的规定。 ·%"5!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$!钢筋混凝土预制桩的质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值%桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范主控$桩位偏差见本节表!"#$"用钢尺量项目"承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范砂、石、水泥、钢材等原材料查出厂质保文件或抽样送%符合设计要求（现场预制时）检混凝土配合比及强度（现场$符合设计要求检查称量及查试块记录预制时）表面平整，颜色均匀，"成品桩外形掉角深度&%’((，蜂窝面直观积小于总面积’)*+深度&$’((，宽度&’)裂缝测定仪，该项在地下水成品桩裂缝（收缩裂缝或起,$*((，横向裂缝不超过边有侵蚀地区及锤击数超过*’’吊、装运、堆放引起的裂缝）长的一半击的长桩不适用一成品桩尺寸：横截面边长((-*用钢尺量桩顶对角线差((&%’用钢尺量般*桩尖中心线((&%’用钢尺量项桩身弯曲矢高&%.%’’’!用钢尺量，/为桩长桩顶平整度((&$用水平尺量目电焊接桩：焊缝质量见本节表!"#$0见本规范表!"#$0电焊结束后停歇时间(123%)’秒表测定!上下节平面偏差(12&%’用钢尺量节点弯曲矢高&%.%’’’/用钢尺量，/为两节桩长硫磺胶泥接桩：胶泥浇筑时间(12&$秒表测定4浇筑后停歇时间(1234秒表测定0桩顶标高((-*’水准仪5停锤标准设计要求现场实测或查机桩记录五、钢桩施工质量验收标准（一）施工前应检查进入现场的成品钢桩（包括钢管桩、型钢桩等）。成品 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·&"8%·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""钢虽在生产过程中已满足质检标准，但也会因运输堆放造成桩的变形，因此，进场后需再做检验。成品桩的质量标准应符合表!"#$%的规定。表!"#$%成品钢桩质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值钢桩外径或断面尺寸：桩端’()*+,主&用钢尺量，,为外径或边长控桩身’&,项目$矢高-&.&(((!用钢尺量，!为桩长&长度//’&(用钢尺量$端部平整度//!$用水平尺量0钢桩的方正度12"((//3435!6用网尺量，1、3、35见图示一1-"((//3435!!般项"目7端部平面与桩中心线的倾斜值//!$用水平尺量（二）施工中应检查钢桩的垂直度、沉入过程、电焊连接质量、电焊后的停歇时间、桩顶锤击后的完整状况。电焊质量除常规检查外，应做&(+的焊缝探伤检查。钢桩的锤击性能较混凝土桩好，因而锤击次数要高得多，相应对电焊质量要求较高，故对电焊后的停歇时间，桩顶有否局部损坏均应做检查。（三）施工结束后应做承载力检验。（四）钢桩的桩位偏差，必须符合表!"#$"的规定。斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的&*+（倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。（五）钢桩施工质量检验标准应符合表!"#$%及表!"#$6的规定。表!"#$6钢桩施工质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值主控&桩位偏差见本节表!"#$"用钢尺量项目$承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 ·!’34·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值电焊接桩焊缝：（!）上下节端部错口（外径!"##$$）$$"’用钢尺量（外径%"##$$）$$"&用钢尺量!（&）焊缝咬边深度$$"#+)焊缝检查仪（’）焊缝加强层高度$$&焊缝检查仪一般（(）焊缝加强层宽度$$&焊缝检查仪项目（)）焊缝电焊质量外观无气孔，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$,-.!+#秒表测定’节点弯曲矢高%!/!###0用钢尺量，0为两节桩长(桩顶标高$$1)#水准仪)停锤标准设计要求用钢尺量或沉桩记录六、混凝土灌注桩施工质量验收标准（一）施工前应对水泥、砂、石子（如现场搅拌）、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段（包括仪器、方法）也应检查。（二）施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查，沉渣厚度应在钢筋笼放入后，混凝土浇筑前测定，成孔结束后，放钢筋笼、混凝土导管都会造成土体跌落，增加沉渣厚度，因此，沉渣厚度应是二次清孔后的结果。沉渣厚度的检查目前均用重锤，但因人为因素影响很大，应专人负责，用专一的重锤，有些地方用较先进的沉渣仪，这种仪器应预先做标定。人工挖孔桩尚应复验孔底持力层土（岩）性。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。（三）施工结束后，应检查混凝土强度，并应做桩体质量及承载力的检验。（四）灌注桩的桩位偏差必须符合表*’2&3的规定。桩顶标高至少要比设计标高高出#+)$，桩底清孔质量按不同的成桩工艺有不同的要求，应按本’’章的各节要求执行。每浇筑)#$必须有!组试件，小于)#$的桩，每根桩必 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!#&&·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""须有!组试件。表"#$%&灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差桩径允许垂直度桩位允许偏差（’’）序号成孔方法偏差允许偏差!)#根、单排桩基垂直于中条形桩基沿中心线方向（’’）（(）心线方向和群桩基础的边桩和群桩基础的中间桩泥浆护壁*!!+++’’,-+*0"，且不大于!++*01，且不大于!-+!/!钻孔桩*.!+++’’,-+!++2+3+!4!-+2+3+!4套管成孔*!-++’’5+!-+%$%+/!灌注桩*.-++’’!++!-+#千成孔灌注桩$%+/!5+!-+混凝土护壁2-+/+3--+!-+1人工挖孔桩钢套管护壁2-+/!!++%++注：!3桩径允许偏差的负值是指个别断面。%3采用复打、反插法施工的桩，其桩径允许偏差不受上表限制。#34为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离，*为设计桩径。（五）混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表"#$#+、表"#$#!的规定。表"#$#+混凝土台注拉钢筋笼质量检验标准（’’）项序检查项目允许偏差或允许值检查方法!主筋间距,!+用钢尺量主控项目%长度,!++用钢尺量!钢筋材质检验设计要求抽样送检一般项目%箍筋间距,%+用钢尺量#直径,!+用钢尺量表"#$#!混凝土灌注桩质量检验标准允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值基坑开挖前量护筒，开挖后量!桩位见表"#$%&桩中心只深不浅，用重锤测，或测钻%孔深’’2#++杆、套管长度，嵌岩桩应确保进主入设计要求的嵌岩深度控按基桩检测技术项规范。如钻芯取样，#柱体质量检验按基桩检测技术规范目大直径嵌岩桩应钻至桩尖下-+6’1混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检-承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范 ·!-**·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""允许偏差或允许值项序检查项目检查方法单位数值测套管或钻杆，或用超声波探!垂直度见表"#$%&测，干施工时吊垂球井径仪或超声波检测，干施工%桩径见表"#$%&时用钢尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度用比重计测，清孔后在距孔底#泥浆比重（粘土或砂性土中）!’!()!’%*一(*+,处取样-泥浆面标高（高于地下水位）,*’()!’*目测般沉渣厚度：端承桩,,!(*(用沉渣仪或重锤测量项摩擦桩,,!!(*混凝土坍落度：水下灌注,,!"*)%%*目"坍落度仪干施工,,.*)!**.钢筋笼安装深度,,/!**用钢尺量0混凝土充盈系数1!检查每根桩的实际灌注量2#*水准仪，需扣除桩顶浮浆层及&桩顶标高,,$(*劣质桩体（六）人工挖孔桩、嵌岩桩的质量检验应按本章第三节执行。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!+"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十四章桩基工程事故分析与处理措施本章对地基基础发生质量事故的多方面原因进行了详细分析，并对如何处理事故提出了相应的建议方法。本章还附有!"#项事故处理用工程实例。第一节桩基工程事故分析在我国的建筑史上，建筑工程事故时有发生，其中由地基基础病害引发的工程事故始终占有较大的比例。特别是改革开放以来，我国的城市建设加快，建设项目剧增，工程难度日益加大，地基基础工程事故也在攀升。与其他分部工程相比，地基基础工程事故带来的损失较以往要大得多。这是因为当代建（构）筑物越来越高，体量越来越大，基础越来越深，而场地条件却越来越差，地基基础工程事故往往会给上部结构造成较大的隐患和损坏，也可能使整幢建筑物丧失使用功能，甚至垮塌。作者共收集、整理了!"#起典型的地基基础工程事故，其中的一部分是作者成功地进行了病害处理的实例。但由于篇幅所限，本节仅对每起工程事故进行简介，并从勘察、设计、施工等方面进行综合分析。一、勘察问题建筑场地的岩土工程勘察是基本建设中重要的一环，也是地基基础设计工作的主要依据。由于勘察工作失误造成地基基础工程事故达#起，约占被调查事故总数的$%&’。（一）勘察深度不足根据《岩土工程勘察规范》（()&""*!—*""!）要求，详细勘察应查明建筑物 ·&)$%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!范围内或对建筑物有影响地段内的各种洞室的形态、位置和规模、围岩和岩溶堆物性状、地下埋藏特征，评价地基的稳定性。但是，一些勘察单位对岩溶地区的勘察深度不足，未查明溶洞准确边界线，给建筑物带来了潜在的危险。（二）勘察工作过粗工程勘察等级应根据工程安全等级、场地等级和地基等级综合分析确定。详细勘察的勘探点布置、勘探点数量，应满足《岩土工程勘察规范》（!"#$$%&—%$$&）要求，但是在复杂地质条件下或特殊岩土地区应适当增加勘探点，否则，工程勘察报告不能全面地、客观地反映地基情况。调查中发现存在如下的问题：&’勘探点的布置远离建筑物，使得勘察结果误差较大。%’勘探点间距过大，复杂条件下的地基土层连不成剖面图，责任心不强的工程师便随意勾画地层分界线。(’勘探点数量不足，间距过大，因而没有掌握局部存在的暗浜、故河道、古墓、古井或局部软弱夹层，致使局部软弱地基上得不到处理，造成基础不均匀沉降。)’勘探点间距过大，对频繁起伏的基岩顶面标高描述失真，造成基础桩承载力相差悬殊。#’土工试验所取的原状上样过少，缺乏代表性，勘察报告不能真实反映地基土的物理力学性能。*’勘察中未布置原状取土孔，未进行取样试验，给工程设计埋下了潜在的危险。（三）主观臆断对于一些较为熟悉的场地，勘察工程师容易产生麻痹思想，不按科学程序进行勘察，凭经验办事，凭主观判断，使勘察结果严重失真。&’勘察工程师自以为对场地熟悉，主观判断其为简单场地，大部分钻孔深度过浅，只进入黏土层便终止，殊不知有机土与泥炭就在其下。勘察报告误导设计人员既未对软弱土地基进行处理，也未对建筑物结构采取加强措施，导致 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·(#)%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!建筑物产生不均匀沉降，墙体开裂。!"对场地地下水位的变化没有进行长期细致的观察，所估计的变化范围与实际情况严重不符，造成建筑物基础（尤其是箱基）在施工阶段产生上浮、倾斜等严重事故。二、设计问题由于设计原因造成地基基础工程事故达#$起，占总数的#%"&’，其中包括设计依据不足、基础方案选择不当、地基处理方案失误、设计所取的承载力偏大、地基变形过大、建筑物严重偏心、持力层选择错误、基础埋深不当、设计概念不清和设计工作过粗等多方面原因。值得一提的是，由于对不均匀地基土处理不当造成事故由来已久，而且有着不断重复、不断发展的态势。加强对地基基础设计工作的管理，是减少失误和事故的重要手段。（一）设计依据不足("设计人员在没有进行地质勘探（也有的是施工图设计采用可行性研究阶段的勘察报告）的情况下，靠经验盲目设计，或依据附近其他场地的地质勘察资料进行设计，估算的地基土承载力往往偏差较大（如对填土地基承载力取!))*+,等），导致持力层强度不足而破坏；错误地确定了持力层（如填土、腐殖土等），地基产生较大的变形；忽略软弱下卧层厚度的变化，导致地基土变形不均。更多的情况是地基土软弱不均的复杂分布没有被查明，也没有进行有效的处理，造成严重的不均匀沉降。!"设计人员对岩土工程勘察报告中存在的明显错误（例如地质剖面图与当地的地质结构、地貌严重不符；钻孔深度严重不足；钻孔平面布置极不合理等）认识不足，没有及时提出补充勘察的要求，从而使设计依据（地质勘探报告）不符合实际情况，造成事故。（二）基础方案失误基础方案的选择在设计中起着重要的作用，它不仅严重影响工程造价和工程进度，甚至影响工程的安全，实际工程中存在着以下问题： ·!%(%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"对同一幢建筑物采用两种或两种以上不同的基础形式（如混合采用条形基础和筏板基础，混合采用振动沉管灌注柱和钻孔灌注桩等），对相互关系处理不当，致使地基土所承受的附加压力严重不均，建筑物基础刚度变化较大，产生不均匀沉降，结构破损。#"对于软硬相差悬殊的地基土，采用整体性较差的刚性基础，使基础内部产生较大的附加应力而破损。$"桩型选择不当。（!）在深厚饱和软土。粉细砂地基中采用密布的振动沉管灌注桩，打桩过程中产生较大的超孔隙水压力，拔管时周围的软土、泥浆极易挤入，造成桩尖不规则或不完全落底，桩体产生缩颈甚至断桩事故，承载力大打折扣。（#）在淤泥、粉细砂地基中采用夯扩桩，形成的超孔隙水压力极易引起混凝土桩的缩颈甚至断桩，使多数柱体存在严重缺欠。%"基础埋深过浅，导致建筑物稳定性不足，产生倾斜、破坏。（三）地基处理方案不当!"对于软硬相差悬殊的地基土没有进行地基处理，采用天然地基，导致建筑物产生不均匀沉降。图&%’!地基土软硬悬殊引发不均匀沉降#"对于厚薄严重不均的软弱土夹层没有进行有效的处理，或者是处理不当"造成建筑物不均匀沉降，如图&%’!所示。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·+$*’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"在持力层起伏较大的地带，建筑物基础的一部分放置于天然原状土之上，而另一部分放置于经夯实后的回填土上，回填土厚度较大，而夯实的效果达不到设计要求（承载力不足，压缩量较大），建筑物产生不均匀沉降，如图#$%&所示。图#$%&厚薄不均软弱土夹层引发不均匀沉降图$"在基岩严重倾斜的场地，建筑物基础下的压缩层一部分较薄，另一部分很厚，造成地基土压缩量相差过大，建筑物产生不均匀沉降。’"对于地基中的残留物（如旧人防工程、旧管道等）处理不当，造成建筑物不均匀沉降。#"对于振动设备基础下的砂层地基没有进行处理，或处理不当，随着设备的振动，砂层中的细颗粒产生竖向位移和水平滑动，不断地填充到砂砾层的空隙中，使砂层及其上面的覆盖层产生沉陷。受其影响，附近的建筑物基础产生不均匀沉降。("在深厚软弱动性土中采用碎石柱法处理地基，置换率较低，并且桩尖不穿透软弱层，形成复合地基后也没有进行加载预压，在建筑物荷载作用下，产生大的沉降变形，上部荷载偏心时伴随着不均匀沉降产生。这是因为软弱级性土的渗透性较小，灵敏度高，成桩过程中产生的超孔隙水压力不能及时消散，挤密效果较差，而且扰动破坏了土的天然结构，降低了土的抗剪强度。)"在采用强夯技术处理地基时，由于夯击能量不足，影响深度不够，没能 ·#&(’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!有效地消除填土或黄土的湿陷性，造成很大隐患。!"在深厚软土地区，采用毛石混凝土加固明浜或暗供，却忽视了软弱下卧层承载力的验算，造成事故。（四）设计所取的承载力偏大#"在欠固结的填土地基、淤泥软土地基、地面大量回填或堆载地基、饱和粉细砂地基、地下水位严重下降等场地进行桩基础设计计算时，仅考虑了上部结构的荷载，却忽略了地基土对基础桩产生的负摩擦力作用，造成桩的承载力严重不足、桩基过量沉降、甚至建筑物倾斜等严重事故。$"在同一标高处大量接桩，具有较大的危险性。接桩后在同一平面上形成薄弱层，在施工中桩体接长段与原桩体的延长线存在偏差，不仅会产生附加应力，严重降低单桩承载力，而且在水平推力作用下，往往使接桩的部位首先破坏。%"软土地区的一些多层建筑，忽略了软弱下卧层的验算，下卧层承载力不足，使建筑物产生过大的不能容许的沉降。&"设计承载力取值过大，实际承载力不足，造成建筑物地基发生剪切破坏。（五）地基变形量过大#"设计仅考虑了满足地基土承载力要求，而忽略了地基土的变形验算。对于压缩量较大的软土等，在上部结构较大荷载作用下，必然产生较大的沉降，而且多为不均匀沉降，导致建筑物倾斜，构件、墙体开裂。$"地基承载力较小，而建筑物高度变化较大、且体型复杂，地基基础设计没有按照变形和强度双控条件进行，只进行强度计算，导致建筑物产生较大的不均匀沉降，结构产生裂缝。（六）建筑物重心严重偏离其基础形心#"建筑物楼层平面设计时，布置极不均匀，如大量地单面悬挑、局部加层、局部设置大型构造物等，使得建筑物上部结构重心严重偏向一侧，而基础未做相应处理，产生较大的偏心矩，造成建筑物倾斜。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·#’$(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"由于场地的限制，基础平面布置时未将上部荷载较大一侧的基础外伸，造成基础平面形心偏离，建筑物倾斜。（七）持力层选择不当#"仅考虑节省投资，地基持力层选择在浅层的淤泥、杂填土、腐殖质、湿陷性黄土等不稳定的软弱土层上，建筑物产生不均匀沉降。!"埋置在弱冻胀、冻胀和强冻胀土中的建筑物基础，基底下允许残留冻土层厚度大于规范值，当气温低于$%时，地基土中的水冻结成冰，体积增大，产生冻胀，向周围挤压，形成冻胀力。由于冻胀的不均匀性以及建筑物各部位的自重和刚度不均匀等原因，使建筑物产生不均匀变形。当附加应力超过建筑物本身的强度时，则发生冻胀破坏，通常表现为门窗刚度削弱处墙体开裂。气温变暖后，地基土中的含水量增加，土体强度减弱，造成建筑物下沉。由于地基土分布及其含水量的不均匀性，融化速度不同，使地基产生不均匀沉降，发生建筑物融陷破坏。&"基桩的桩尖没有进入合适的持力层，基础产生较大的沉降和不均匀沉降。’"在基岩起伏较大的场地，建筑物基桩的长度相等，导致各桩承载力差异较大，建筑物产生不均匀沉降。（八）基坑支护措施失效在软土地区的深基坑开挖时，应采取坑壁支护及封底补强措施。因为坑壁不封闭，会使基坑内淤泥层移动，坑周土体失稳，对基础桩产生水平推力，导致桩体倾斜，严重影响其稳定。（九）设计概念不清概念设计是指在设计中，要求工程师运用“概念”而不仅仅是依赖于计算对整个结构工程进行分析，作出判断，采取相应措施，概念设计在结构工程设计中起着把握全局的作用，概念设计的失误对整体结构产生致命灾难。#"软弱地基上场地设计概念模糊。在局部软弱地基土场地的设计中，混淆了强度和变形的概念，忽视了以变形控制的原则，没有进行地基处理，认为 ·#%*)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!只要加大基础面积，将基底压力降低到设计承载力之下就解决问题了。由于地基土的变形过于悬殊，造成建筑物不均匀沉降。!"在复合地基设计时，认为桩的数量计算无误就万事大吉了，在桩的平面布置时忽略了上部荷载的分布情况，使复合地基局部承载力不足、局部沉降量过大，基础产生不均匀沉降，这种事故在条形基础和筏板基础中都多次出现过。（十）设计工作粗枝大叶#"对距离大型建筑物较近的附属用房设计时，不进行专门的地质勘探，而是参考相邻大型建筑物的勘察报告。但基槽开挖后忽视了钎探工作，或者是钎探工作不认真，导致场地中的局部填坑、洞穴等不良地基造成建筑物局部沉降。!"对于场地中的人防通道没有进行认真的受力验算，也没进行有效的处理，通道在建筑物荷载作用下发生变形，使建筑物局部破坏。$"在烟囱的设计中，埋在地下的烟道没有保温措施，或保温隔热措施不力，使烟道底部地基土长期受高温烘烤，土体含水量减少，发生干缩，地基土产生沉降，造成烟囱倾斜。%"在软土地区设计中，忽略了相邻建筑物之间地基土中的应力叠加，造成相邻建（构）筑物相对倾斜。&"对建造在坡地上的建筑物，忽略了坡体稳定性的验算，造成滑动破坏。三、施工问题由于施工原因造成地基基础工程事故达$!起，占总数的!’石(，其中包括施工方案违反相关规程、施工质量低劣、桩头处理不当、施工记录造假、配套设施影响、相邻基坑影响、对地基土保护不力以及未及时采取补救措施等。（一）施工方案违反相关规程#"钻孔、挖孔桩的孔底虚土、残渣没有清理干净，或没有彻底清理持力层以上的填土，导致承载力严重不足，建（构）筑物产生不均匀沉降。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·$%(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"预制桩施工时，打桩速度过快，在地基土中产生较大的超孔降水压力、"致使已打进的基础桩产生倾斜，甚至断桩，大大降低了单桩承载力。同时，后面施工的桩也打不到位，造成大量截桩，地基土大量隆起。经过一段时间后，超孔隙水压力将慢慢消散，造成未到位的基础桩承载力严重不足。总之，一些预制桩的承载力达不到设计要求，使建筑物在建造或使用阶段产生不均匀沉降。#"基坑挖土时未按规定分层开挖，而是一挖到底。更为严重的是，挖出的土方多数堆放在基坑旁，使基坑侧壁产生位移变形，同时也造成了基础桩的倾斜。另外，挖土机械不断碾压基础桩头，有的桩体还遭到挖土机铲头的碰撞，受到不同程度的损坏。在回填土时，又将杂土填入，且不分层夯实，不利于建筑物的稳定。（二）偷工减料$"施工单位交工时没有将污水管道接通，使得室内污水灌入建筑物地基中，造成地基土浸水软化，基础下沉。!"隐蔽工程质量低劣，不经验收便回填使用。例如化粪池一经使用便大量渗漏，造成湿陷性黄土地基浸泡。建筑物倾斜。#"桩基施工中，桩长随着监理（或业主）是否在场而变化，甚至一些桩的长度仅为设计桩长的一半；在基岩起伏的场地中，桩长一致，使得有些桩尖落在岩石表面，有些桩尖下还保留着一定厚度的软土。这些情况均可造成各桩的承载力相差悬殊，基础产生不均匀沉降。%"桩体质量不合格，水泥掺和量严重不足。&"采用劣质材料，减少钢筋，降低砖石、砂浆、混凝土强度等级，甚至缩小基础尺寸，减少基础埋深，还有的施工单位擅自将桩的形式改变等，在上部荷载作用下，基础（桩）出现破损、酥碎、断裂等质量事故。（三）桩头处理不当常见的是截桩时敲击过猛，使桩身产生损伤；桩头截得过长，在淤泥土地区修补桩头时，将桩周围的泥土也掺加进桩头内，较小的上部荷载就可将桩头 ·!%!(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!压裂，甚至压碎；接桩较长，接长段与原桩体不在一条垂线上，形成折线型，严重降低单桩承载力，建（构）筑物产生不均匀沉降。（四）施工记录造假沉管灌注桩的施工记录，应包括每米的锤击数和最后一米的锤击数，必须准确测量最后三阵，每阵十锤的贯入度和落锤高度。但是，一些施工单位弄虚作假，施工记录隐瞒真相，不能停锤时便终止打入，造成沉管灌注桩承载力不足。（五）配套工程的不利影响配套工程施工时，忽略了对主体工程的保护，例如化粪池舶距离建筑物过近，使主体结构基础外侧产生较大的临空面，基础下的淤泥土侧向挤出。引起主体工程倾斜；又如，室外配套管网开挖后，未及时回填、或回填后未夯实，雨水灌入后，使黄土地基湿陷，造成建筑物不均匀沉降。（六）未能保护好地基土!"施工期间没有注意保护建筑物的地基土，如建筑物主体结构已经完工，但基精未及时回填，导致地下水位以上的地基上严重浸水，承载力下降，压缩量增大，建筑物下沉。#"为检验地下室外墙的防水性能，在地下室外墙与基坑之间长期灌水，致使基础与地基之间局部脱空，基础产生不均匀沉降。$"基坑开挖后长时间暴露，破坏了地基土的天然结构，引发事故。%"严寒地区地下室防寒措施不力（如仅在地下室顶板上覆盖一层草帘，关闭地下室楼梯口等），造成地下室底板下的地基土严重冻胀，基础梁板拉裂。（七）相邻工地施工影响!"在高层建筑基础工程施工中，由于深基坑的开挖、支护、降水、止水、监测等技术措施不当，造成支护结构倒塌或过大变形，基坑大量漏水、坑底涌土、失稳，引起基坑周边地面塌陷，使已建成或正在建造的相邻建（构）筑物倾斜甚至倒塌，如图&%’$所示。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·’"’’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$基坑事故引起相邻建筑物破坏%&相邻基坑打桩影响：相邻工地进行打桩，由于打桩振动引起粉细砂层的液化和超孔隙水压力的侧向挤压，使既有建筑物下地基土沉降，对既有基础会产生不利的影响，甚至导致事故。（八）忽视信息施工，补救措施不及时对观测数据没有高度重视，没有认真分析和有效处理，未及时对斜桩和有严重缺陷的桩体进行加固处理，丧失了以信息把握工程变化动态的原则。四、其他问题除了勘察、设计和施工等因素引起地基基础工程事故外，还存在着许多其他直接或间接的方面的因素，这些其他方面的问题，占地基基础工程事故’(&")。可以看出由于规划、选址、使用、自然灾害、行业不正之风等其他方面原因造成的地基基础工程事故也不可低估。（一）规划不当软土地区的一些规划部门在批准建筑用地时，建筑物之间的距离严重不足，造成相邻基础下天然地基土附加应力叠加，引起建筑物相向倾斜，如图!"#"所示；或相邻建筑桩基施工时，地基土产生较大的扰动，承载力降低。 ·&"&(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#"建筑物相距过近引起倾斜（二）建筑场地选址不当建筑场地应处于安全环境之中，应避开断裂带、土坡边缘、故河道和可能塌方、滑坡等危险地段。建筑场地选择失误，会带来潜在的危险。例如建筑场地距离露天矿较近，深矿开采导致地层长期整体蠕动变形，地表建（构）筑物产生不均匀沉降（三）使用不当我国建筑物结构可靠度采用的设计基准期一般取$%年。在$%年甚至超过$%年的使用期中，各种不正确的使用会对建筑物造成损坏。&’各种漏水（如埋地排水管道破裂、排水检查井失效、暖气管道渗漏、地面排水淤积等）对地基土的浸泡使地基土承载力下降。尤其是湿陷性黄土地基遇水后产生较大湿陷，膨胀土地基遇水后产生较大的膨胀变形，导致上部结构 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·($(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!遭到破坏。需要指出的是，经过强夯处理后的地基土形成一层弱透水层，场地的地面积水沿弱透水层边沿渗入未经处理的地基土中，使得强夯区边沿的地基上强度不均匀，位于强夯区边沿的建筑物或构筑物易发生不均匀沉降。!"随意在建筑物室内外大量堆载，大量增加不均匀荷载，安装振动设备，改变了原设计的受力条件；错误地进行增层改造工程，使原地基基础压力过大；破坏结构承载条件，改变传力路径等，造成建筑物严重损坏，如图#$%&所示。图#$%&大量堆载引起倾斜’"对既有建筑物改变使用功能（如建筑物增层，工业厂房吊车增加吨位，办公室改为原料库），新旧结构传力关系处理不妥，导致基础沉降或建筑物损坏。$"在湿陷性黄土地区，绿化带距离建筑物过近，长期灌溉造成地基土湿陷，建筑物产生不均匀沉降。（四）业主操作不当("业主不按建设程序进行工程建设，任意发包建设工程，造成一些不够资质的设计单位、施工单位进行工程设计，或者是由无照单位或个人承揽设计，造成工程质量低劣。 ·)$)$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"业主强迫施工单位减少桩数，擅自改变设计，造成基础不均匀沉降。#"业主背着设计单位擅自大量增加阳台面积，造成上部结构偏心过大，建筑物发生倾斜。$"为了多占地盘，业主暗中将建筑物的基础外移，越过建筑红线，但事情败露后，无奈将建筑物退回原处。然而筏板基础已经做好，只好将筏板基础向回退的方向延伸，导致上部结构的重心与筏板基础的形心严重偏离，建筑物产生倾斜，如图%$&%所示。图%$&%基础形心偏离引起倾斜’"业主暗中将建筑物的基础外伸至相邻场地，结果压在邻居建筑物基础之上，造成相邻建筑物倾斜。%"为了节省投资，业主按一幢住宅楼进行场地勘察，按一幢住宅楼进行设计，但是在施工阶段，套用该勘察资料和设计图纸进行多幢建设。由于场地变化，造成勘察资料和设计图纸不配套，发生严重质量事故。("建筑物使用时间较长，甚至超过结构可靠度的设计基准期后，还未得到有效的维修保护，基础及承重结构老化、受腐蚀，强度下降，甚至局部破坏。也有的是年久失修，其散水、排水沟破损，墙根常年积水，建筑物发生倾斜。（五）自然灾害)"地震：强烈的地震，使土体的抗剪强度降低，引起地表错动与地裂，产生 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·*"*)·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!不均匀沉陷、滑坡和粉细砂地基（或砂土地基）液化，引起建（构）筑物沉降、倾斜，甚至倒塌，如图!"#$所示。图!"#$地震液化引起事故%&山体滑坡，导致附近建（构）筑物突然倾斜，甚至破坏，如图!"#’所示。图!"#’山体滑移引起事故(&水灾、泥石流等造成地基土被掏空，基础滑移，引起建（构）筑物倾斜、破坏。 ·"#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（六）行业不正之风由于过分地追求经济利益，相关单位互相包庇，所提供的地基处理手段或基础施工方法均不符合现行规范，甚至是十分错误的，从而导致建（构）筑物发生倾斜。（七）技术素质参差不齐我国建筑行业拥有的技术人员远远低于发达国家，有些部门技术素质不高，程度参差不齐，管理水平较差，施工过程中轻率处置问题，给建筑物造成难以挽回的损失。（八）地下开挖的影响城市修建地铁、地下街道等地下建筑物，或者矿区开挖采矿巷道等引发地面沉降，造成地面建（构）筑物下沉、开裂、倾斜等。（九）地下水位升降的影响我国许多个城市严重缺水，由于大量超限开采、抽吸地下水，地下水位下降，引起地基土下沉；由于修建水库或其他原因，有些地区地下水位上升，也会改变地基承载力，引起建（构）筑物病害。（十）动力作用在动力荷载（爆破、机器、车辆振动等）影响下，地基土（尤其是砂土、粉细砂等）结构遭到不同程度的破坏，内摩擦角降低，产生竖向位移和水平滑动，导致建（构）筑物基础下沉、开裂。这种情况多发生在重工业区、矿区、铁路附近、施工现场等。以上就设计、施工、勘察、规划、使用、自然灾害等方面的原因对建（构）筑物地基基础工程事故进行了分析。但是一般说来，多种不利因素更容易共同引发建（构）筑物的病害，所以，在具体分析一项地基基础事故时，不能顾此失彼，简单判断，只有全面分析研究，才能弄清问题的真相，也才能分清本次矛盾。为事故处理工作奠定必要的基础。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·"#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节桩基工程事故处理地基基础事故发生后，应深入调查研究，掌握建（构）筑物的原始资料和事故状况，全面分析，根据具体情况由表及里地查明事故的原因；根据建（构）筑物的重要程度，分清主次矛盾，确定目标，正确地制定处理方案，尽量减小事故损失，恢复建（构）筑物的使用功能。地基基础事故的处理程序，首先进行事故鉴定，给出综合评价，确定地基基础加固补强、抬升托换、纠倾。甚至报废的必要性；其次，按照事故鉴定结论制定地基基础补强加固、或纠倾扶正等技术方案，通过论证比较后确定经济、安全、合理的技术方案；最后，及时进行事故处理，使其转危为安。在地基基础事故处理过程中，特别强调监测与检查，以及对监测数据的定量分析与准确判断。在监测数据不能说明问题或不足以形成结论时，一般不能采取任何补救和加固措施，应继续观察和监测。同时切忌侥幸、蛮干、盲目行动，尽量避免事故处理过程中的次生破坏。另外，要加强管理，统一指挥，统一行动，胆大心细，并重视环境保护。一、地基基础事故鉴定目前，在地基基础事故鉴定中，一般采用的标准为：《建筑地基基础设计规范》、《建筑桩基技术规范》、《房屋增层和纠倾技术规范》、《房屋完损等级评定标准》、《危险房屋鉴定标准》、《工业厂房可靠性鉴定标准》、《既有建筑地基基础加固技术规范》等。这些规范与标准给出了地基变形允许值、桩基变形允许值、建（构）筑物的允许倾斜值、建筑物完损状态等级以及地基与基础危险状态的标准等。地基基础的鉴定可从上部结构出现的裂缝、倾斜和变形来判断其危害程度，在复杂情况下需要采用开挖方法进行鉴定。地基的鉴定应根据建（构）筑物的重要性、搜集的资料和调查的情况等综合考虑并确定检验孔的位置、数量以及检验方法。为了能确切地反映既有建（构）筑物地基土的现状，检验孔的位置应尽量靠近基础。地基评价包括：根据 ·(&()·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地基检验结果提出地基的好坏程度（!、"、#、$等四个等级）、地基承载力以及变形模量值，提出地基加固的必要性等。基础鉴定步骤包括搜集资料和进行现场调查。基础评价包括：根据基础裂缝、腐蚀状况、破损程度和基础材料的强度等级，判断基础安全性、功能完整性和耐久性。对于倾斜的建（构）筑物，尚应给出基础倾斜、弯曲、扭曲的评价。根据基础承载力和变形验算结果，确定基础加固、纠倾的必要性。二、地基基础补救与加固（一）地基基础加固方法分类及其适用范围地基基础的加固方法有二十多种，每一种方法都有其特点，也有其适用范围。在实际工作中应根据加固的目的和事故鉴定综合评价，结合地基基础和上部结构的现状，并考虑上部结构、基础和地基的共同作用，具体问题具体分析，正确理解各种方法的机理，合理地选择采用加固地基、加固基础或加强上部结构刚度与加固地基基础相结合的技术方案，全面分析，通盘考虑，做到安全、适用、经济、方便施工。表%&’(为各种加固方法的分类及适用范围。通常采用一种或几种方法综合进行加固处理。表%&’(地基基础的加固方法分类及其适用范围类别方法加固机理及方法适用范围采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积；原基础开裂，或地加大基础将原独立基础改成条形基础；将原条形基础改成十基、基础不能满足设底面积法字交叉基础或筏板基础；将原筏板基础改成箱形基计要求础，以满足地基承载力和变形的设计要求基础加直接在基础下间隔挖坑至好土层，在坑内浇筑混固法加深基础浅层有较好的持凝土，使基础直接落在较好的持力层上，以满足地法力层，地下水位较低基承载力和变形的设计要求基础补强在原基础上钻孔，进行灌浆加固原基础开裂、破损法 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·"#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!类别方法加固机理及方法适用范围在基础上埋设锚杆，固定压桩架，以既有建筑物的自重作为压桩反力，用千斤顶将桩段从基础上预淤泥、淤泥质土、锚杆静压留或开凿的压桩孔逐段压入地基土中，再将极与基黏土、粉土和人工填桩法础连接在一起，从而达到提高基础承载力和控制沉土等地基降的目的淤泥、淤泥质土、采用钻孔的小直径钢筋混凝土灌注桩，可竖向或黏性土、粉土、砂土、树根桩法斜向加固地基碎石上和人工填土等地基淤泥、淤泥质土、利用既有建筑自重作反力，在基础下间隔挖好桩桩式加坑式静压黏土、粉土和人工填位，用千斤顶将预制桩逐段压入地基土中，起到加固法桩法土等，且场地地下水固作用位较低地下水位以下淤由生石灰和粉煤灰混合料成桩，通过成孔挤密、泥、淤泥质土、黏土、双灰桩法吸水作用、膨胀挤密、离子交换和置换作用等使桩粉土、粉细砂和杂填间土强度提高，增加复合地基承载力土等灰土挤密由挤密的桩间土和密实的灰土桩体形成复合地地下水位以上的湿桩法基，增加地基承载力陷性黄土和填土地基淤泥、淤泥质土和深层搅拌在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软含水量较高的黏土、法土硬结，形成复合地基以提高地基强度粉土等以水泥为主剂，灌浆后与土粒结合形成强度较碎石土、砂土、粉水泥灌浆高、渗透性较小的结石体，改善地基土物理力学性土、黏性土、填土等法质地基灌浆加固法以硅酸钠为主剂，通过化学反应，产生硅胶，将土硅化法黄土地基体胶结，消除湿陷性以氢氧化钠为主剂，使土粒表面活化，相互融合非自重湿陷性黄碱液法粘结，提高土体的强度和水稳性土地基淤泥质土、黏土、抬墙梁法将预制梁横置于原基础梁下，进行托换粉土其他加淤泥质土、黏土、粉固法旋喷注浆用高压浆液冲切土体，并置换部分土体，形成水土、砂石土和人工填法泥土增强体土等（二）地基基础的补救措施根据地基基础事故的鉴定结论，以及既有建筑的基础形式、结构状态、使 ·!#$&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用要求和地基土性状等情况综合分析，按照地基土的类别，给出如下一般的补救措施。!"湿陷性黄土地区地基基础的补救措施湿陷性黄土地基的变形特征是在受水浸湿部位出现湿陷变形，一般变形较大且发展迅速。在考虑补救加固措施时，应估计到有无再次浸水的可能，以及场地湿陷类型。对于非自重湿陷性黄土场地，加固深度宜达到基础压缩层下限。对于自重湿陷性黄土场地，加固深度宜穿透全部湿陷性土层。（!）对于非自重温陷性黄土场地，当湿陷性土层不厚、湿陷变形已趋于稳定、再次浸水的可能性不大或再次浸水产生的湿陷量不大时，可仅对上部结构采取加固措施。当湿陷性土层较厚、湿陷变形较大或再次浸水产生的湿陷量较大时，可采用双灰桩法、灰土挤密：#桩法、坑式静压桩法、锚杆静压桩法、树根桩法、硅化法或碱液法等进行补救加固。（$）对于基础下局部存在未经处理或处理不实的空洞，浸水后地基发生严重变形造成事故时，应立即截断水源，采取临时措施，托住上部结构，然后分段处理主要受力层范围的地基土，可采用双灰桩法、灰土挤密桩法、坑式静压桩法、锚杆静压桩法、树根桩法、硅化法、碱液法、加大基础底面积法、加深基础法、基础补强法等进行补救加固。（%）对于自重温陷性黄土场地，可采用双灰桩法、灰土挤密桩法、坑式静压桩法、锚杆静压桩法、树根桩法等进行加固。$"软土地区地基基础的补救措施软土地基具有压缩性高、强度低、渗透性差等特点，其变形特征为沉降较大，沉降稳定历时长。在选择补救加固措施时，尚需考虑到加固后的变形和加固深度以下的地基变形。（!）由于建筑物体型复杂或荷载差异较大引起不均匀沉降较小时，可根据实际情况加强上部结构、增加基础刚度等方法进行加固。当不均匀沉降较大时，可采用锚杆静压桩法、树根桩法、水泥灌浆法、硅化法、碱液法、加深基础法、抬墙梁法、基础补强法等进行补救加固。（$）由于局部软弱土层或暗塘等引起较大的差异沉降造成结构破损时，可采用锚杆静压桩法、树根桩法、加深基础法、抬墙梁法等进行补救加固。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·%"&%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）由于地基承受荷载过大、或加载速度过快，引起大量沉降或不均匀沉降，可采用卸除部分荷载、加大基础底面积、加深基础等方法进行加固。（"）由于大面积地面荷载或大面积填土引起柱基、墙基不均匀沉降时，可采用锚杆静压桩法、树根桩法等进行加固。（#）当相邻挤土桩对既有建筑物产生影响时，可在既有建筑物一侧设置砂井、塑料排水带、应力释放孔或开挖隔离沟，甚至可设地下挡墙，减小挤上效应。!$人工填土地区地基基础的补救措施人工填土地基堆载时间较短、未充分压实时，一般承载力较低，压缩性高且不均匀，一经浸泡，产生较大湿陷，造成大量沉降或不均匀沉降。在采取补救加固措施时，加固深度应穿透填土层。（%）素填土地基引起较大不均匀沉降时，可采用坑式静压桩法、锚杆静压桩法、树根桩法、双灰桩法、水泥灌浆法、硅化法、碱液法等进行补救加固。（&）杂填土地基引起不均匀沉降时，可根据实际情况加强上部结构，增加基础刚度等方法进行加固。当不均匀沉降较大时，可采用锚杆静压桩法、树根桩法、双灰桩法、水泥灌浆法、硅化法、碱液法、加深基础法、抬墙梁法、基础补强法等进行补救加固。"$土岩组合地区地基基础的补救措施由于土层和基岩压缩性相差悬殊，位于土岩交界处的建筑物容易产生不均匀沉降而引起结构破损。但是，土岩组合地基情况较为复杂，应详细探明地质情况后，采取切合实际的补救措施。（%）土岩交界部位出现过大的差异沉降时，可根据结构破损程度，采用锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法、局部加深基础法、抬墙梁法、水泥灌浆法等进行补救加固。（&）由于局部软弱地基引起较大差异沉降时，可根据结构破损程度，采用锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法、局部加深基础法、抬墙梁法、水泥灌浆法等进行补救加固。（!）对于基础下局部基岩出露或存在大块孤石造成建筑物破损时，可将局部基岩凿除，铺设垫层。也可在土层部位采用局部加深基础，或采用锚杆静压 ·#’$$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!桩法、树根桩法、坑式静压桩法、抬墙梁法、水泥灌浆法等进行补救加固。!"膨胀土地区地基基础的补救措施膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的变形特性，同时，胀缩变形是可逆的，反复吸水和失水，使地基土不断产生反复的升降变化，造成建筑物上部结构破损。所以，在采取补救加固措施时，应以土体胀缩等级和建筑物破损程度为依据，对于建造在坡地上的建筑物，要坚持“先治坡，后治房”的原则，方能取得实效。（#）对建筑物破损轻微，且胀缩等级为#级的膨胀土地基，可采用设置宽散水等措施进行处理。（$）对建筑物破损程度中等，且胀缩等级为%、##级的膨胀土地基，可采用加强结构刚度和设置宽散水等措施。（&）对建筑物破损程度较严重，且胀缩等级为皿级的膨胀土地基，可采用锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法或加深基础等方法进行补救加固。桩尖或基底应埋置在非膨胀土层上。（’）对建造在坡地上破损建筑物，除采用以上补救措施外，尚应采取保湿暗沟或塑料薄膜灰土帷幕等保湿措施。三、建（构）筑物纠倾方法（一）建（构）筑物纠倾方法分类到目前为止，建（构）筑物纠倾方法共有三十余种，根据其处理方式的不同，可归纳为迫降法、抬升法、预留法、横向加载法和综合法等五种，详细分类见表(’)$所示。（二）建（构）筑物纠倾方法选择制定建（构）筑物纠倾方案时，应充分掌握并具备以下各项条件：业主的要求和建（构）筑物的重要程度，倾斜程度和开裂情况，结构形式和基础类型（包括基础的损坏情况），地质情况和新补充的勘探资料，地下管道分布，周围环境，原建（构）筑物倾斜原因的分析结论，原建（构）筑物检验鉴定结果及纠倾可 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·&"$%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!行性报告，经现场试验验证的纠倾技术可行性等。同时。要考虑到建筑物的进一步沉降，并估算纠倾后建筑物变形的发展。表!"#$建（构）筑物纠倾方法分类 ·’"&"·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册####################################################制定建（构）筑物纠倾方案，要在有经验的专家指导下，根据以上所掌握的基本情况，按照安全可靠、经济合理、施工简便的原则，对技术方案进行反复分析比选，做到因地制宜、对症下药。承担纠倾工程的技术主管应当充分熟悉各种纠倾方法，并对其适用条件有全面的了解。对重要建（构）筑物的纠倾技术方案还应通过专家论证，充分听取各方面的意见，不断改进、充实和完善，尽可能避免技术方案上的漏洞。另外，在制定建（构）筑物纠倾方案时，应按照建（构）筑物的结构特征和高度条件，分别依据相关规范对其纠倾后的允许残留值作出规定，以便确定纠倾工程的实施标准，计算相关工程量等。一般建筑物的纠倾方法可参考表!"#$。表!"#$建（构）筑物纠倾方法的选择表桩基础纠倾方法黏土、粉土砂土淤泥湿陷性黄土辐射井射水法!!!!浸水法%%%!井点降水法"!"%滤水管降水法"!"%沉井降水法!!"%大口径井降水法"!"%增层加压法!!!!堆载加压法""""卸载调压法""""振捣液化法%""%桩身卸载法!!!!调整桩头荷载法!!!!桩尖卸载法!!!!顶升法""""浅层掏土法!!!!应力解除法（钻孔排泥法）%%!%水力螺旋追踪控制法%%!%振实法%!%% 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·%$#"·####################################################桩基础纠倾方法黏土、粉土砂土淤泥湿陷性黄土淤泥射水触变法!!!!淤泥振动触变法!!!!抬墙梁法!!!!静力压入桩法!"!!锚杆调压桩法!!!!顶升法!!!!注入膨胀剂抬升法!!!!抽砂预留法!!!!顶升预留法!!!!横向加载法!!!!注：!表示“适用”；"表示“可以使用”；!表示“不适用”。 ·!&#%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十五章桩基工程爆破安全技术第一节外来电流的危害及预防一切流入电雷管和电起爆网路的非专用起爆电流统称外来电流。外来电流是引起早爆的主要原因之一。一、雷电雷电的特点是放电时间非常短促，能量集中，放电时的电流强度可高达几万到几十万安培，温度高达两万摄氏度，能将空气烧得白炽。如果爆区被雷电直接击中，那么网路中的全部炮孔或部分炮孔就可能引起早爆。即使远离雷击点的爆区，由于闪电能产生强大的电流，也可能对地下或露天爆区的起爆系统带来早爆的危险。!"雷电引爆的物理过程关于雷电引爆起爆系统的物理过程有多种解释，归纳起来主要有以下几种：（!）雷电直接击中爆区，也就是雷电对爆区起爆网路直接放电，或者对爆区地面放电，从而将药包直接引爆。这种过程不管是采用电起爆网路还是非电起爆网路都能直接引起药包的早爆。（#）雷雨云在爆区附近的上空运动，使得爆区内的电场强度急速变化，从而引起电爆网路中的电荷位移而形成电流；当电流达到电雷管的点燃起始能时，就能使网路引爆。（$）电雷管的导线绝缘能力低，易被高压电击穿；在被击穿的瞬间，网路与 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·&!"(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!大地之间有电流通过，从而将电雷管引爆。（!）由于云间放电或云地间放电，使电场源的电量突变，由此引起电场强度突变，从而使网路被引爆。根据雷击事故的统计分析，前两种情况发生的机率较小，后两种情况发生的机率较大。"#预防措施雷电引起的早爆事故均有雷击出现。在雷击之前，都会有雷雨即将来临的征兆，可用雷电报警器来进行预报。国产的报警器有$%—&型雷电预警仪。当爆区内的报警器发出预报和警报后，爆区内的一切人员应立即撤离危险区。撤离前要将电爆网路的导线与地绝缘，但不要将电爆网路连接成闭合路。除了采用雷电报警器以外，还可以采取以下一些措施来预防雷电所引起的早爆。（&）及时收听当地的天气预报，同时要用宏观的方法观察气象变化，在雷雨季节进行露天爆破时宜采用非电起爆系统，不要采用电力起爆系统。（"）在露天爆区不得不采用电起爆系统时，应在区内设立避雷针系统。（’）如在装药连线时出现了雷电，应立即停止作业，将全体人员撤到安全地点。不要依靠短路或加强绝缘来防止早爆。（!）在雷电来临之前，宜将一切通往爆区的导体暂时切断，以防止电流流入爆区。应缩短爆破作业时间，争取在雷电来临之前起爆。二、杂散电流凡流散在大地中的电流统称杂散电流。杂散电流的形成主要是因为电源输出的电流，经动力线路输入到用电设备以后，总要利用一切可能的通道返回电源。如果用电设备和电源之间的回路被破坏或切断，那么电流就得利用大地作为回路，从而产生强度很大的大地电流，即杂散电流。一般来说，在均质的同类岩层中，无论是交流电还是直流电产生的杂散电流，很少具有引爆电雷管的能力。这是因为通常岩层中的电阻值很高，彼此靠近的两点间的电位差很小。但是当电雷管的脚线或电爆网路的导线与个别导 ·!301·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!电的地层、金属管道或任何其它导体接触时，就有可能出现危险性很大的杂散电流。这类杂散电流一旦流入电雷管或电爆网路中，就会引起电雷管的早爆事故。因此，在进行电气爆破之前，要对爆区附近的杂散电流进行检测。若测出的杂散电流的值超过爆破安全规程中所允许的最高安全电流值时，则不允许放炮，应当查明原因，采取相应措施，使杂散电流值降低到安全允许值以下。!"杂散电流的检测检测杂散电流必须使用专用的测量仪表，如#$—!型杂散电流测定仪。该仪表的测量范围很广，能测量出交、直流的杂散电流值和电压值。#$—!型杂散电流测定仪的性能和规格见表%&’!。表%&’!#$—!型杂散电流测定仪的性能和规格测量范围基本误差（(）外形尺寸（))）重量（*+）,-!,,-&,,)./0"&交流0&-!,-&,)./0"&!1&2!%,2!,,!"%,-!,,-&,,)./&",直流!-&./&",测量杂散电流的对象包括金属物、岩石等，其中任何两种物体或同一种物体中的任何两点联系起来都可构成一对测量对象。例如：金属管道对岩石，或者岩石和金属管道中的任何两点都可构成一对测量对象。0"杂散电流的预防采取一定的预防措施，可以防止杂散电流引起电爆网路中的电雷管早爆。（!）减少杂散电流的来源!电源变压器中心点不接地，取消单相接地和两相一地供电制度，都可防止电流流入大地。"在进行大规模爆破时，采取局部停电或全部停电。#防止将硝按类炸药撒在潮湿的地面上。（0）采用能防止杂散电流的电爆网路例如在电爆网路与电源主线的连接地方，接人一个能降低电压的元件（如氖灯、电容、二极管、互感器、继电器和非线性电阻等），这类元件的特点是低电 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·),&+·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!压时能阻止交流或直流电流流入电爆网路，高电压时能在瞬间将强大电流输入电爆网路，以达到起爆的目的。（!）采用抗杂散电流的雷管国产无桥丝抗杂散毫秒电雷管和低电阻大电流的电雷管，具有"#$%的安全电压和&#’(的安全电流，能满足一般工程爆破的需要。此外，还可以采用非电起爆系统。三、感应电流从电学中知道，交流电磁场可以在其附近的导体内产生感应电压。这种电磁场存在于动力线、变压器、高压电开关附近。如果在这些导体或电源附近敷设电爆网路时，就可能在电爆网路内直接感应出电流来。如果感应电流值超过安全允许的界限，就可能引起电雷管的早爆。感应电压需要一个完全闭合的电路才能形成电流。这个电路可以由若干个电雷管组成的电爆网路所构成。如果它的位置离架空的动力线或其他交流电磁场太近，就能在电爆网路中产生感应电流。为了预防感应电流引起雷管的早爆，当电焊网路平行于动力线敷设时，应当尽量远离动力线。当电压达到&万%时，禁止在高压动力线周围)$$*内进行电气爆破。随着动力线电压的增高和爆破导线的增长，安全距离还应加大。此外，当敷设电爆网路时，两根主线应当尽量靠拢在一起（间距不得大于)"$**），这样可使电爆网路中的感应电压降低到最低的限度。当测出或计算出的感应电流超过了安全上所允许的值时，应改用非电起爆系统。四、静电)#静电的产生众所周知，两个物体在互相摩擦和接触过程中，位于接触面上的电子会从一个物体转移至另一个物体上，得到电子的物体就带负电，失去电子的物体就带正电。当这种静电荷积累到一定程度时，就可能产生静电放电，当放电的电流强度达到一定值时，就可能引起电雷管的早爆。造成静电荷积累的原因有： ·!$#’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）由电爆在大气产生的静电；（"）由尘爆和雷爆引起的静电；（#）由机械运转产生的静电；（$）由操作工人穿的化纤或其它绝缘工作服相互摩擦所产生的静电；（%）由压气装药系统所产生的静电。以工程爆破作业来说，其中后两种原因所产生的静电对爆破作业的潜在危险性较大。"&预防措施要预防静电可以采取以下措施：（!）采用半导体的输药软管，用这种软管在装药时，作为向大地排泄静电荷的通路，它必须具有两个特性：一是具有足够的导电性，以保证将装药过程中所产生的静电荷能迅速排泄到大地中去，防止其积累；二是具有足够的电阻，以防止杂散电流流入电爆网路内，从而引起电雷管的早爆。因此，装药软管的电阻不得小于!万!，不得大于%’万!。（"）应采用金属的装药器和金属的附属设备，以保证装药系统与大地之间具有一条电的通路。只要将这些设备安放在潮湿或导电的岩石上就足以满足接地的要求。如果附上一根金属键条接地就更可靠了。（#）为了将炮孔中积累在炸药颗粒上的静电通过炮孔壁排泄到大地中去，在炮孔中严禁采用不导电的炮孔套管。（$）采用抗静电的电雷管。（%）现场操作人员不宜穿化纤、毛与化纤混纺的衣服，特别是不要将毛衣与化纤衣重叠穿着。五、射频电随着无线电工业的日益发展，空中布满了各种频率的电磁波。如果在射频电场中存在着接收天线，那么就会接收到这种电磁波。没有屏蔽的电雷管和电爆网路如果正处在无线电广播电台、雷达和电视台发射的强大射频电场内，那就有可能起着接收天线的作用。这种天线在射频电场中会感应和吸收 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!$#!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!电能。如果这种电能超过了安全允许值，就可能引起电雷管早爆，这种事故在国内、外均发生过。第二节爆破地震效应当药包在岩石中爆炸时，邻近药包周围的岩石会产生压缩圈和破裂圈。当初波通过破裂圈后，由于它的强度迅速衰减，再也不能引起岩石的破裂而只能引起岩石质点产生弹性振动，并以弹性波的形式向外传播，造成地面的震动，所以这种弹性波又叫地震波。由爆破引起的震动，常常会造成爆源附近的地面以及地面上的一切物体产生颠簸和摇晃，凡是由爆炸所引起的这类现象，都称做爆破地震效应。当爆破震动达到一定强度时，可以造成爆区周围建筑物和构筑物的破坏。爆破引起震动是避免不了的，只能采取措施将震动控制在安全范围内。目前，控制爆破震动效应的措施大体有如下几种：（!）采用梯段爆破技术；（"）采用预裂爆破技术；（#）采用孔间微差爆破技术；（$）选用合理的起爆间隔时间。第三节爆炸冲击波及水下爆破的影响一、爆炸冲击波的影响炸药爆炸所产生的空气冲击波是一种在空气中传播的压缩波。这种冲击波是由于裸露药包在空气中爆炸所产生的高压气体冲击压缩药包周围的空气而形成的；或者由于装填在炮眼和药室中的药包爆炸时产生的高压气体通过岩石中的裂缝或孔口泄漏到大气中，冲击压缩周围的空气而形成的。这种空 ·!1’$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!气冲击波常常会造成爆区附近建筑物的破坏、人类器官的损伤和不良心理反应。!"防止爆炸空气冲击波的措施在露天梯段爆炸中，空气冲击波容易衰减，它对人员的伤害主要表现在听觉上。在爆破设计和施工时，为了防止爆炸空气冲击波对掩体内避炮的作业人员的伤害，露天裸露爆炸的安全距离可按下式来确定!&’!"#$%#式中(———空气冲击波对掩体内人员的最小安全距离，*；)+———一次爆炸药量（不得超过$,)-，秒延期起爆时按最大一段药量计，齐发起爆按总药量计），)-。影响爆炸空气冲击波的因素很多，利用这些因素可以减少爆炸空气冲击波的危害：（!）充分利用地形条件。例如在峡谷地形进行爆破，在沟的纵深方向和沟的出口处，冲击波强度较小，利用有利地形可减少爆炸空气冲击波强度’,./0,.。（$）采用恰当的爆破方法。如采用合理的爆破参数，保证堵塞长度和质量，选择合理的起爆时差，减少地面导爆索网路，采用反向起爆方式等，都可以减少空气冲击波的强度。$"设立障碍物进行阻隔、缓冲在隧洞内设立木阻波墙或混凝土阻波墙，对阻隔冲击波是很有效的。露天爆破，可在孔口上部覆盖一些阻挡物，既可以防飞石，也可以阻隔冲击波。二、水下爆破对环境的影响水下爆破对环境的影响，包括水中冲击波影响和水下爆破地震效应两部分。!"水中冲击波影响水中冲击波和空气冲击波产生的原因类似，爆炸产生的高压产物扰动，造 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·$*##·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!成周围水体压缩，形成水中冲击波。爆炸产物在水中被水体包围形成高压汽泡，由下向上浮动做往复的扩大和缩小运动，形成二次气泡脉动，二次气泡形成的水压力比较低，但作用频率低、作用时间长。!"水下爆破地震效应水下爆破地震效应不同于陆地爆破地震效应，主要包括岩石爆破地震波和水中冲击波及二次汽泡冲击拍打水底及岸边形成的地震波，所以波形是比较复杂的。水下爆破产生的地震波传播规律与陆地爆破产生的地震波传播规律是一样的。#"水中冲击波的危害及防御措施（$）水击波的危害水下工程爆破对大坝、闸门等水工建筑物及岸边建筑物影响，目前还没有统一的标准。水击波对船舶和鱼类影响见表%&’!。表%&’!水击波对船舶和鱼类影响!!水击波压力!水击波压力分类安全状况!分类安全状况（($)*+,）!（($)*+,）!!!-".舱内机器及电灯损坏、外壳变形船舶/)"-.木船的安全限定值!!&"..舱内机器及灯损坏!0)"%.%木船的安全限定值船舶!/*"-船舶安全!鱼类)"#*#1)"%.%大部分鱼类受伤，部分死亡!!$"-%可保证船内机器正常运行（!）减少水击波危害的措施!在结构物表面设置防护结构，以缓冲冲击波作用。"设置气泡帷幕，它对削减传播途中的水击波峰值压力有很明显的作用。第四节爆破飞石的距离在露天进行爆破时，特别是进行抛掷爆破或大块岩石的二次爆破时，个别岩块可能飞散得很远，常常造成人员、牲畜的伤亡和建筑物的损坏。个别飞石 ·*434·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的飞散距离与爆破方法、爆破参数（特别是最小抵抗线的大小）、堵塞长度及堵塞质量、地形、地质构造（如节理、裂隙和软夹层等）以及气象条件等有关。由于爆破条件非常复杂，要从理论上计算出个别飞石的飞散距离是十分困难的，一般采用经验公式来确定。一、洞室爆破的飞石距离洞室爆破个别飞石的飞散距离可按下式进行估算"!"!"##"$%式中$———个别飞石的飞散距离，&；%’———最大一个药包的爆破作用指数；(———最大一个药包的最小抵抗线，&；)%———系数，一般取*+#,*+-。公式对于山坡侧抛掷爆破和最小抵抗线小于"-&的爆破，计算结果与实际情况比较接近。二、露天梯段爆破正常的梯段爆破，个别飞石一般不会飞散得太远。但是当堵塞长度过小或最小抵抗线过大而形成爆破漏斗效应，以及岩石中含有软弱夹层时，个别飞石可能飞散很远，有时甚至可能飞出近千米。最不利的情况是采用大直径的浅孔爆破。露天梯段爆破的飞石距离，可按下面的经验公式估算!"!#&式中$———飞石的飞散距离，&；%)———经验系数，一般取*-,"#；.———深孔直径，/&。3上述经验公式适用于炸药单耗达到#+-012&的爆破情况。三、破碎大块时的飞石距离由于破碎大块岩石的爆破情况比较复杂，尚没有可用于爆破设计的计算 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·/!&1·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""公式，但在爆破安全规程中，对飞石的安全距离作了规定：裸露药包爆破法，距离为!"#$%；浅眼爆破法，距离为&’’(。四、水下爆破的飞石距离根据《爆破安全规程》（)*+,--—.+）规定。水下爆破不论采用裸露或钻孔爆破法，当水深小于/01(时，个别飞石的最小安全距离与地面爆破相同；水深大于+0’(时，不考虑飞石对地面或水面以上的人员的影响；水深在/012+0’(之间时，由设计确定。第五节爆破有毒气体的影响及防护工业炸药的爆炸反应会生成一定量的一氧化碳和氧化氮，此外，硫化氢和二氧化硫都是有毒气体。有毒气体的扩散范围受气象（如风向、风速、气温和气压条件）、地形、炸药质量、总装药量以及药包分布情况等因素影响，其波及范围可按经验公式来确定。对洞室大爆破/4&!3"#式中5———有毒气体扩散范围，(；6———总装药量，7；8———系数，平均为/+’。对地下深孔爆破!3’0.&&$%#&!’9(式中5———有毒气体扩散范围，(；6———总装药量，:;；%———考虑通风情况时的系数，自然通风时，%3/0’；机械通风时%3’0.!；<———系数，<3’0.!2/0-’，自由面多时取小值，反之取大值； ·-.&/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""&!———每千克炸药产生的有毒气体，按"#$%’()计；&!*———炮烟通过爆区邻近巷道的总体积，%；,+———巷道断面面积，%。为了防止炮烟中毒，应采取以下措施：-#加强炸药的质量管理，定期检验炸药的质量；不要使用过期变质的炸药。,#加强炸药的防水和防潮措施，保证堵塞质量，避免炸药产生不完全的爆炸反应。&#爆破后要加强通风，一切人员必须等到有毒气体稀释至爆破安全规程中允许的浓度以下时，才准返回工作面。.#在露天爆破时，作业人员应在上风方向。第六节盲炮产生的原因及处理在爆破作业中，由于爆破材料的质量问题，装药和连接网路时的错误操作等原因，常常发生点火或通电后整个爆破网路上的炸药包没有爆炸或个别药包没有爆炸，这就是所谓“盲炮”。一、盲炮产生的原因-#爆破材料方面的原因主要有导火索断药、线芯沾有油污、沥青浸入药芯、药芯质量差、水分过大；雷管质量不纯；导爆索断药等。在爆破材料的保管方面，炸药受潮、结块、变质失效，以及起爆材料发生变质和受潮等都会造成盲炮的出现。,#操作技术上的原因由于操作技术方面的错误和不慎，导致发生的盲炮事故占大多数。例如，起爆药包加工时，导爆索未插到加强帽；雷管中含有杂物未清除；导爆索与雷管连接不牢或雷管与导火索夹得过紧，使药芯夹死而中断燃烧；起爆网路连线错误，电流过小；施工中把线路碰断；起爆药包未作防潮处理，在有水工作面上 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!#()·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!因受潮失效等。二、盲炮的处理发现盲炮应立即处理，暂不能处理的应做上标志，向有关负责人交待情况。盲炮的处理主要有以下几种方法。!"爆炸法在炮孔中重新装入起爆药包将炮孔炸毁，这时应先把孔中的堵塞物用木制或竹制工具小心掏出，然后装人起爆药包起爆；也可以在盲炮旁（大于#$%&）打平行孔，装药起爆。严禁强行拉牵带有雷管的导火索或雷管脚线。’"水溶法对硝按类粉状炸药，可取出堵塞物，向孔中灌水，使炸药失效，或者用水将炸药冲洗干净。("二次爆破法如发现有残留的导火索、导爆索、电线或导爆管完好无损，则可以重新引爆。总之，为防止盲炮的发生，在爆破作业前应对爆破材料进行认真的检查；在作业中严格遵守各项操作规程，认真进行每一项操作。第七节爆破材料的运输、存放和销毁一、爆破材料的运输爆破材料在装卸、运输前，要做好准备工作，如设置跳板、铺板；在冬季要采取防滑措施；对车辆等运输工具做好检查工作，并准备好防雨工具。在装卸、运输中要遵守下列规定：!"装卸时应谨慎小心轻搬、轻放，严禁冲击、磕碰、拖拉、翻滚和抛掷等。堆放时，不准在上面踩踏。 ·0$#.·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"装卸中禁止吸烟、打火或携带引火物品。#"雷管和炸药不准在同一地点同时装卸。$"装车时，爆破材料要放平稳，不使其互相碰撞，并要捆扎、支垫好；装车高度不应超过车箱边缘，只能按标定运量减少!%&。装车后，须在车辆上加盖帆布，并用绳子缚牢。%"装卸和运输工作应当尽量在白天进行，炎热季节宜安排在清晨或傍晚进行。在有雷电的时候，禁止装卸，若必须在夜间装卸时，不准使用明火照明。’"运输必须有专人押运，不得搭乘其他人员。车辆应限速行驶，车速以不超过!()*+,为宜。-"车辆在行车途中休息时，停车处必须远离居民点!((*以外，并设专人看管。."汽车、船只在运输爆破材料时应悬挂危险货物信号。行车途中，车辆间要保持一定的距离。/"在运输过程中，不得将爆破材料转交他人，在装卸前后要清点核对数量。0("同车运输两种以上爆破材料时，必须按表’%1#规定办理。表’%1#同车运输两种以上爆破材料的规定爆破材料名称硝化甘油炸药硝按类炸物硝基化合物类炸药雷管导爆索导火索硝化甘油炸药!22222硝铵类炸药2!!2!!硝基化合物2!!22!类炸药222!2!雷管2!!2!!导爆索2!!2!!导火索2!!!!!注表中“!”表示可以“，2”表示不可以。二、爆破材料的保管爆破材料的保管工作，包括合理的存放和防止变质两项内容，爆破材料的 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·!&(2·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!管理工作应遵守下列规定：!"爆破材料必须存放在专门设置的仓库内，库房应设置在离施工现场较远的偏僻地区，并由有关部门批准。库房的储存量和最小安全距离见表#$%&所列。表#$%&炸药库级别及最小安全距离小库分库总库炸药库等级!’(&$#储存限度（)*）’$+$++’+++,+++!#+++(’+++距分卫岗楼（-）$+.$!++!’$!$+’++距易燃物、有爆炸性危险工厂（-）(++$++.$+!+++!$++’+++距工棚、民房、工厂、城镇（-）’++’$+$++.$+!+++!’$+距铁路（-）!$+’++(++($+&++&++’"库房内应保持清洁、干燥和良好的通风。库内温度一般不超过(+/，最低温度不低于!$/。库内相对湿度一般不应超过#$0，最高不得超过.$0（对于易受潮材料，以不超过#$0为宜）。("库房应建立健全收发爆炸物品的制度，尚未用完的爆炸材料应由炮工全部交回仓库保管，并做好登记，严禁存放于工地岩洞、岩石缝隙、草丛中或带回住宅私自保管。&"无关人员禁止进入仓库，库房内禁止用明火或金属壳的手电筒照明，禁止在库房内加工雷管和起爆药包。$"爆破材料的堆放高度，炸药不超过!",-，雷管不超过!"#-。不同品种的爆破材料应分别存放。爆破材料的包装箱（或袋）不宜直接与地面接触，地面上应铺垫(+1-厚的方木和垫板，堆垛应留有足够的通道，以便于检查和搬运。#"库房管理人员应经常检查爆破材料是否受潮变质，若检查时发现有的爆破材料变质时，应及时与有关部门联系，报告领导以便及时采取处理措施，不得将变质的爆破材料与合格品混放储存。."库房管理人员要经常了解和掌握库内各种爆破器材的贮存情况，尽量减少爆破材料的库存时间。 ·#,,%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"要加强库房的安全管理。如消防设施要完整、齐全、有效，避雷设施要完好，照明设施要安全，警卫制度要严格等。三、爆破材料的销毁爆破材料常由于种种原因造成性能降低、不符合技术要求或产品变质。应定时组织专门人员进行检查，对确已不能使用的爆破材料应及时采取措施加以销毁。#"爆破材料销毁的规定由于销毁工作所接触的对象都是爆破材料的废品，因此，销毁工作亦属于易燃易爆的危险性工作，为使销毁工作安全顺利进行，必须严格执行如下规定。（#）销毁场地应选择在有天然屏障的隐蔽处，如山谷、丘陵凹地等。销毁场地与民房、库房、公路或其他建筑物等的距离要符合安全距离的要求，并在其周围$%&内要清除一切可燃物。（’）销毁场地内应有相应的符合标准的安全设施和掩蔽所、废品库和起爆材料准备室等。在销毁场周围应设铁丝网和围墙。’"爆破材料销毁的方法（#）爆破法用于销毁尚具有爆炸性能的废炸药、导火索和雷管等。一次销毁的废炸药量以不超过#%()为宜，销毁的雷管量以不超过#%%%发为宜，且销毁前须将脚线剪下，将雷管装入盒内炸毁。（’）烧毁法用于销毁已失去爆炸性能和燃烧性能的爆破材料，如黑火药、硝铵类炸药和导火索等。性质不同的炸药应分别进行烧毁，不得混烧；烧毁炸药时，应将废炸药铺成厚’*&，宽度为#$+’%*&的长条，每米约铺#"%+#"$()，药条长度为’$&左右（控制在’$()以内），可同时并列三条进行，每两条药间的最小距离不得小于$&。药条应顺风向铺设，销毁前应认真检查，不得混入雷管，并严禁成箱烧毁。 第六篇桩基工程施工质量验收标准与工程事故分析处理措施·$%%$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!为使点火方便安全，在药条前方可铺设一条不小于!"长的引火路，引火路可用导火索或易燃物（草纸、刨花、枯枝等）铺成，只有确认燃尽或熄灭后，才准进入燃烧点检查。（#）溶解法用于能溶于水且已失去爆炸性能的炸药，如黑火药和硝铵类炸药等。总之，爆破材料的销毁工作应视同其它爆破工作一样，应严格按有关规定进行，千万不能粗心大意，鲁莽急躁。准备工作、警戒、点火起爆、清场等每道工序都必须十分谨慎，否则，可能会造成事故并带来严重后果。 !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第七篇!!!!!!!!!!!!!!!!桩基工程施工!!!!!!技术标准!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第七篇桩基工程施工技术标准·!((&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十六章桩基工程土石方开挖与填筑施工技术标准第一节软基开挖!"!软基开挖应优化施工方案，正确选定降、排水措施，做好挖、填平衡计算，并合理调配。!"#基坑边坡应根据工程地质、水文地质、降低地下水位措施和施工条件等情况，经稳定验算后确定，并应制定保护边坡稳定措施。!"$开挖前应降低地下水位，使其低于开挖面%"&’。!"(基坑开挖宜分层、分段依次进行，逐层设置排水沟、层层下挖。!"&根据土质、气象和施工机具等情况，基坑底部应留有一定厚度的保护层，一般为%"$)%"&’，在底部工程施工前，分块依次挖除。!"*水力冲挖适用于粉砂、细砂、砂壤土、中轻质壤土、淤土和易崩解的粘性土。!"+在负温下，挖除保护层后应即采取可靠的防冻措施。!",当地质情况与设计不符合时，应会同有关单位及时研究处理。发现文物古迹、化石及测绘、地质、地震、通讯等部门设置的地下设施和永久性标志时，均应妥善保护，及时报请有关部门处理。!"-弃土不得妨碍开挖基坑及其他工作，或影响坑壁稳定并应避免二次出渣。弃渣场地应结合当地条件合理布局。不得恶化水流条件或造成下游河道淤积；力求不占或少占耕地；在施工安排有条件时，弃渣应结合造田，以利农业耕作。弃土宜与其他建设相结合，并注意环境保护与恢复。 ·#**+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节填筑!"#施工中必须严格控制压实参数。压实合格后始准铺筑上层新料。分段填筑时，每层接缝处应做成斜坡形，碾迹重叠$"%&#"$’。上下层分段位置应错开，错缝距离不小于#’。土料填筑层之间的结合应良好，除用羊角碾或凸块碾压实外，其他机具压实的层面都应进行刨毛和洒水润湿处理，才能铺筑新料。!"!土料的碾压，应平行填筑体轴线方向进行，不得垂直其轴线方向碾压。填筑面如出现“弹簧”、层间光面、松土层等现象时，应认真处理并经检验合格后始准铺筑新料。!"(填筑时，每层内外边坡必须按规定留足余量，填筑至设计高程后削坡到设计要求断面。各层预留压实超填宽度一般为($&%$)’。!"*填方应按设计要求预留沉陷量。如设计无规定时，可根据工程性质、填方高度、填料种类、压实系数和地基情况等与建设单位共同确定。!"%质量控制与检查必须贯穿整个填筑过程。检查填筑料、检测含水量变化、铺土厚度、碾压遍数、层间结合、压实后的干密度，以及边坡尺寸等，应达到设计的要求。 第七篇桩基工程施工技术标准·!%%*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十七章桩基工程地基处理技术标准第一节基础面的清理及处理!"!地基开挖达到建基面，必须对基础面进行认真地清理及处理。!"#清理建筑物软土地基时，应将地面上的草皮、竹、木、树根、乱石、淤泥、腐植土、泥炭、坟墓及各种建筑物全部清除。对坡残积物、滑坡体等，应按设计要求清除。!"$对基础面欠挖的处理，应符合有关规定。!"%基础面沿流向倾斜时，只允许向上游方向缓倾，其坡度以不大于!&!’为宜，岸坡基础如有反坡，应处理成为顺坡。尖角应处理成钝角。按此确实不易处理，则应采取结构措施，用浆砌块石或混凝土填平补齐，以满足上述要求。!"(基础面上的松动岩块和破碎岩石以及不符合质量要求的岩体，必须清除或处理。!")前期地质勘探和试验中遗留的钻孔、平调、竖井、探槽等，应按设计要求回填和处理。!"*开挖之后基础暴露出来的裂隙、断层破碎带、熔洞、岩穴、软弱夹层等不良地质问题，应按设计要求认真处理。当设计无规定时，可参照下列措施处理：（!）对一般节理裂隙可喷砂浆或喷混凝土封闭。对于较宽的裂隙，应将裂隙充填物清除一定深度，再回填水泥砂浆或混凝土。（#）对断层破碎带的处理，应视其具体情况，在清除一定深度后，宜先浇筑混凝土板、混凝土塞或用浆砌石封堵，再作固结灌浆处理。 ·#""%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）对溶洞、岩穴宜用混凝土塞堵塞洞穴，再进行充填灌浆或固结灌浆。（"）软弱夹层埋深浅，应将软弱层挖除。软弱夹层倾角较陡，嵌入较深，应在清除一定深度后，回填混凝土封闭。#$%基础面出现泉眼或渗水，应妥善封堵和导排。不得因基础渗水而影响清基、回填或浇筑质量，更不得因渗水而进一步恶化基础条件。#$&对极易风化、软化和冻裂的软弱基础面，在上部结构暂不施工覆盖时，应及时用砂浆或混凝土封闭。或按设计要求进行处理。#$#’基础工程属隐蔽工程。基础处理结束后，必须及时进行基础检查验收。基础验收合格以后，勘测、施工单位应及时测绘基础竣工地质图。未经验收签证，施工单位不得进行下一道工序的回填或浇筑等作业。第二节换土地基($#适用条件。建筑物基础系塑性粘土层、粉细砂层、淤泥层或流砂层等不良地基时，宜采用换基方法处理。砂（垫层）基础、碎石基础、石渣基础、灰渣基础、砂砾石基础等换土地基宜用于埋深不大的浅层基础。($(换基土料。（#）换基土应为规划勘探料场质量相同的土料、砂砾料和石渣料。储量应能满足要求。（(）换基土的颗粒粒径级配曲线应与设计的理论粒径级配曲线基本一致。（!）换基土的干密度、含水量、含泥量及有机物含量应符合设计规定。($!换基施工应按清基开挖、回填压实两道工序进行。（#）在开挖线范围进行清基开挖，清除被置换的地层。根据开挖的长度和面积，确定采取分段开挖或全面开挖。当开挖达到设计高程，被置换地层还未完全挖除，应征求设计意见，确定是否继续开挖。 第七篇桩基工程施工技术标准·&##4·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）换基回填应符合有关的规定。若清基面需设反滤层、过渡带时，应按设计要求铺填。!"#换基开挖和回填的质量应符合本规范的有关规定。!"$换基回填应尽量避开雨季施工，在不能避开时，应符合有关规定。第三节振冲地基%"&振冲法适用条件。振冲碎石桩法适用于砂土、砂砾石和不排水抗剪强度不小于’"!()*的粘性土、粉土、饱和黄土及人工填土（一种或几种）组成的建筑物地基的加固。振冲加密法应适用于含泥量小于&’+的中、粗砂和砂砾石地基加固。%"!振冲施工机械设备。（&）振冲器的功率和频率、振幅、振动力应满足设计要求。（!）起重设备的起重能力应根据振冲器、土质和孔深来选定，宜为$’,!’’-.。%（%）水泵应与振冲器、土质和孔深配套。宜选用流量!’,/’012、扬程#’,3’0的水泵。（#）根据工艺、单位填料耗量和运距选择填料机具。宜用铲斗载重3,%’-.的单斗轮胎式或履带式装载机填料，也可用翻斗车、皮带运输机和手推车填料。（$）控制质量的装置必须灵敏、准确，应定期进行校核。%"%振冲施工顺序。按设计桩孔布置图，宜采用由里向外或由一边向另一边的&页序施工。当加固区附近有建筑物时，应先从建筑物这边制桩；若加固土的抗剪强度很低时，宜采用“间隔跳打”法制桩。%"#施工要求。（&）振冲碎石桩法应按成孔、清孔、填料和振密的工艺流程施工。振冲加密法应按成孔、振密两道工序施工。 ·"*/(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）成孔。成孔速度宜为"#!$%$&’，密实电流不得超过振冲器电机的额定电流，在成孔过程中必须使振冲器自由悬垂，否则应适当降低成孔速度。成孔水压力宜为()*#()+,-.，水量为!((#/((0%$&’。振冲碎石桩法应重复造孔"#!次，振冲器的提升速度宜为/#1$%$&’。易垮孔的软弱土层宜采用边造孔边固壁的方法成孔。孔位偏差应小于"(2$，桩顶中心偏差应小于!(2$。振冲碎石桩成孔深宜小于设计孔深()3#()/$，振冲加密法在达到设计深度时，应关小水量，再振至设计孔深()/$以下。（3）振冲碎石桩法必须清孔"#!$&’。（*）填料。根据土质不同，粘性土宜用振冲器提出孔口的间断加料法；孔壁不稳定的其他土层，宜用振冲器不提出孔口的连续加料法。碎石、卵石、砂砾、矿渣、碎砖、粗砂等填料，粒径宜不大于/2$，含泥量应不大于"(4。3每次填料应均匀对称，填料量应控制在()"/#()/$%次或孔内厚度不大于"$。（/）振密。填料、振密过程中，必须减少供水量，以维持孔口有一定的回水即可。振冲器每次提升高度不得超过振冲器锥头长度，宜为()3#()/$。振冲加密法每提升一次必须留振3(#+(5。密实电流和留振时间必须符合设计要求。（+）振冲加固完工后，必须按设计要求进行场地平整和表层处理。（6）施工时，必须使水（压力、流量）、电（密实电流、留振时间）、填料（每次填料量、每米桩长填料量）符合设计要求。3)/质量检查要求。（"）检查施工质量的三要素：填料量、密实电流和留振时间应符合规定。对于砂砾石或砂性地基应着重检查留振时间和填料量，对于软弱粘土地基应着重检查密实电流。（!）加固效果检查。每3((#/((根桩抽样"根进行检查，不足3((根时至少抽检"根。重要部位，应增加抽检数量。 第七篇桩基工程施工技术标准·$*%$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!粘土、砂壤土和砂砾石地基分别在加固!"#、$%#、&#后，方可进行效果检查。’()施工记录和资料整理。施工记录应有专门的表格，采用等距孔深或等距间隔时间记录。资料整理的内容包括：（$）原始记录资料。（!）效果检查资料。（’）制桩成果统计图。（*）桩体施工电流图。（%）竣工报告。第四节钻孔灌注桩*($适用范围。钻孔灌注桩适用于各种松散砂层、淤泥层、土层等软基加固；各类级别的岩石和砂砾石、卵石等地基加固。*(!施工准备。（$）按照工程的设计文件和图纸，进行施工设计。确定成孔机械、配套设备、合理选择工艺方法。编制工程进度计划和施工顺序。（!）根据场地条件，合理布置供水、排水、供电和混凝土拌制、钢筋笼制作等临时设施。*(’造孔方法。钻孔灌注桩常用螺旋钻、冲击钻、冲抓锥、振动沉管、潜水电钻、正循环和反循环钻进等成孔方法。本规定仅侧重正循环钻进和泵吸反循环钻进成孔。其它钻进成孔方法可参照执行。*(*正循环钻进成孔法。（$）钻机安置应平稳，不得产生位移或沉陷。（!）根据岩土情况，合理选择钻头和调配泥浆性能。 ·+"#,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）正常钻进时，合理调整和掌握钻进参数，应注意岩土变化情况并作记录。（"）在同一桩孔中采用多种方法钻进时，应注意使孔内条件与换用的工艺方法相适应。（#）加接钻杆时，应先将钻具提离孔底#$%&$’’，待冲洗液循环!%#’()后，再拆卸加接钻杆。"*#泵吸反循环钻进成孔法。（+）钻机安置应平稳牢固，地面管路和孔内钻具不漏气、不堵塞。（,）钻进时应合理掌握钻进速度和砂石泵的排水出渣情况。（!）钻进参数应根据不同的地层、桩孔直径、深度，并以砂石泵的排量和钻速进行选择和调整。（"）加接钻杆时，应先将钻具提离孔底&$%+$$’’，待循环液循环+%,’()后，以清洗孔底并将管道内的钻渣携出排净后，再停泵加接钻杆。"*-护筒埋设。（+）在土层、砂砾层和卵石层等软基造孔，应埋设护筒。正、反循环钻进时，护筒内径宜大于钻头直径,$.’；用冲击、冲抓钻机时，宜大于!$.’。（,）护筒中心线与桩位中心的允许偏差不应大于#.’，护筒埋设深度不宜小于+%!’，护筒埋设应稳定，四周应分层回填粘性土，对称夯实。（!）护筒顶端应高出地面!$.’以上；当有承压水时，应高出承压水+*#%,*$’。"*/泥浆护壁和排渣。（+）在粘土和壤土中造孔时，可注入清水以原土造浆护壁。排渣泥浆的比重应控制在+*+%+*,；容易坍孔的地段，排出泥浆的比重可增大至+*,%+*"。（,）在砂土、夹砂土层、砂砾层、卵石层中成孔时，排渣泥浆的比重应控制在+*,%+*#。（!）护壁泥浆宜选用塑性指数01!+&的粘土调制，泥浆控制指标：粘度+&%,-2；含砂率不大于"3%&3；胶体率不小于4$3。"*&清孔。（+）孔壁岩土较好不易坍孔时，可用真空吸泥泵或潜水抽砂泵清孔。 第七篇桩基工程施工技术标准·")%$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）用原土造浆的孔，清孔后泥浆比重应控制在"#"左右。（$）孔壁岩土较差易坍孔时，宜用泥浆循环清孔，清孔后的泥浆比重应控制在"#"%&"#!%；泥浆含砂率控制在’(。（)）清孔过程中，必须保持浆面稳定。（%）清孔标准：摩擦桩的沉渣厚度应小于$*+,，端承桩的沉渣厚度应小于"*+,。)#-钢筋笼制作及安装。（"）钢筋笼的制作尺寸应符合设计要求，分段制作的钢筋笼放入孔中适当位置后，应从钢筋笼两侧对称施焊，并保持其垂直度。（!）钢筋笼下放到设计位置后，顶端必须固定，并保持其垂直和稳定，避免上浮。（$）必须满足保护层厚度，可在钢筋笼的加强箍筋上设置定位钢筋环、混凝土垫块。)#"*水下混凝土浇筑。水下混凝土浇筑除应符合.#$有关规定外，还应符合下列规定：（"）导管下口至孔底间距宜为$*&%*+,，初灌混凝土时，宜先灌少量水泥砂浆，导管和储料斗的混凝土储料量应使导管初次埋深不小于"#*,。（!）灌注应连续进行，导管埋入深度应不小于!#*,，并不应大于.#*,，混凝土进入钢筋骨架下端时，导管宜深埋，并放慢灌注速度。（$）随时测定坍落度，每根桩留取试块不得少于一组。（)）终灌时，混凝土的最小灌注高度应能使泥浆顺利排出。桩顶灌注高程应高于设计标高"*&$*+,。)#""钻孔灌注桩质量控制。钻孔灌注桩的质量标准应符合表)#""的规定。表)#""钻孔灌注桩质量标准项次项目质量标准备注"孔位中心偏差不大于"**,,!桩径偏差/"**,,，0%*,,$孔斜率不大于"1"** ·’!"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""项次项目质量标准备注!孔深不小于设计深度"孔底沉渣厚度摩擦桩#$%&，端承桩’$%&满足&)%*+,-)%*.$/0")%*，1和)%*，&23(桩身混凝土强度!$/0")%*，1!/’4常见事故的处理。当发现坍孔、钻孔偏斜、堵管、断桩等事故时，应查明情况，分析原因，制定事故处理方案，有条不紊地排除故障。孔内事故重在预防。处理事故应谨慎从事，要防止事故套事故，增大处理难度。第五节挖孔桩"/’适用范围。在软基地段，建筑物的基础多设计为桩式基础。基础桩一般要求嵌入基岩，并扩大桩脚，以改善基础的传力条件。挖孔桩适用于：（’）承载桩、抗滑桩。（4）基础覆盖层较浅，深度不宜超过4$&。（#）基础地质情况比较简单，不存在厚度较大的淤泥质土层和流砂层。地下水位较低。（!）开挖直径’&以上，便于人力施工。"/4施工方法。（’）孔桩施工按“分段开挖，分段护壁，循环深入”的原则进行。在桩孔开挖到底后，一次浇筑桩身混凝土。（4）桩孔开挖采用人力施工。在软基中，开挖分段宜为$/"5’/$&。在基岩中开挖桩孔同一般竖井施工。挖到设计高程后，再清基并用混凝土封闭。 第七篇桩基工程施工技术标准·"*##·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!孔内废渣，利用井口提升架提升出孔外，再运至弃渣地点。出渣的提升设备可选用调度绞车或人力绞磨。（!）桩孔可采用现浇混凝土井筒护壁或砖砌体护壁，护壁厚度直为"#$%&’(。井筒尺寸必须保证孔桩断面要求。在基础比较软弱，地下水比较丰富，特别是存在淤泥、流沙的不良地质地段开挖桩孔时，护壁方式难以奏效，宜采用沉井施工方法建造桩孔。#)!施工排水。在富水地层开挖桩孔，必须认真做好排水工作，若地下水连通性较好，应设置专门集水井，集中排水，降低地下水位。或将一个桩孔作为集水井，待其余桩孔施工完成后，最后再浇筑该桩孔。#)*桩身混凝土浇筑。桩身混凝土浇筑前，应对桩孔进行检查验收。孔桩混凝土应自桩底一次连续浇筑到桩顶，以保证孔桩质量。渗透水严重的桩孔，应按照水下混凝土施工工艺浇筑桩身混凝土。 ·!&’(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十八章桩基工程岩石基础开挖工程施工技术标准第一节总则!"#"!本规范适用于!、$、%级水工建筑物岩石基础开挖工程。!"#"$编制水工建筑物岩石基础开挖施工组织设计，应符合本规范的规定。!"#"%施工前，建设或设计、勘测单位必须向施工单位提交与施工有关的设计文件、施工图纸，以及工程地质和水文地质资料，并进行技术交底。!"#"&施工中，勘测单位必须按照现行《水利水电工程施工地质规程》的规定，进行施工地质工作。施工地质工作中，若发现实际地质情况与前期地质资料和结论有较大出入，或发现新的不良地质因素，建设、勘测、设计单位必须及时与施工单位协商，以便采取补救措施或修改设计。设计上的重大修改，必须报经原设计审批单位批准。!"#"’施工单位必须按照现行《水利水电工程施工测量规范》的规定，进行施工测量工作。!"#"(施工单位必须按照设计文件、施工图纸和本规范施工。施工单位对设计文件、施工图纸存在异议，可向建设、设计、勘测单位提出意见，但在未接到修改设计通知书或修改图纸时，不得在施工中变更设计。施工单位应做好施工记录和有关资料、报告等的整理、编制工作。!"#")施工单位应积极采取新技术、新材料、新工艺、新设备施工。!"#"*水工建筑物岩石基础开挖，应采用钻孔爆破法施工。 第七篇桩基工程施工技术标准·!’(*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!严禁在设计建基面、设计边坡附近采用洞室爆破法或药壶爆破法施工。其他部位如需采用洞室爆破法或药壶爆破法施工，必须通过专门试验（或安全技术论证）证明可行和制定补充规定，并经上级主管部门批准。!"#"$本规范未作规定者，应执行现行国家或行业标准的有关规定，若仍无规定可循，应由建设、设计、勘测单位和施工单位协商制定补充规定，并经上级主管部门批准。第二节开挖、排水和出渣运输%"!开挖%"!"!开挖前，施工单位必须提出开挖施工计划和技术措施。%"!"%开挖应自上而下进行。某些部位如需上、下同时开挖，应采取有效安全技术措施，并经主管部门同意。未经安全技术论证和主管部门批准，严禁采用自下而上的开挖方式。%"!"&设计边坡轮廓面开挖，应采用预裂爆破或光面爆破方法。高度较大的永久和半永久边坡，应分台阶开挖。%"!"’基础岩石开挖，应主要采用分层的梯段爆破方法。%"!"(紧邻水平建基面，应采用预留岩体保护层并对其进行分层爆破的开挖方法，若采用其他开挖方法，必须通过试验证明可行，并经主管部门批准。%"!")设计边坡开挖前，必须做好开挖线外的危石清理、削坡、加固和排水等工作。%"!"*处于不良地质地段的设计边坡，当其对边坡稳定有不利影响时，在开挖过程中，建设、勘测、设计、施工单位必须共同协商，提出相应解决办法。%"!"+已开挖的设计边坡，必须在及时检查处理与验收，并按设计要求加固后，才可进行其下相邻部位的开挖。%"!"$在坑、槽部位和有特殊要求的部位，以及在水下开挖，应另行确定相应的开挖方法。 ·#+,/·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"#"#$基础面的开挖偏差，应符合下述规定：对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩体：（#）水平建基面高程的开挖偏差，不应大于%!$&’。（!）设计边坡轮廓面的开挖偏差，在一次钻孔深度条件下开挖时，不应大于其开挖高度的%!(；在分台阶开挖时，其最下部一个台阶坡脚位置的偏差，以及整体边坡的平均坡度，均应符合设计要求。对节理裂隙极发育和软弱的岩体，不良地质地段的岩体，以及对!"#")所述情况，其开挖偏差均应符合设计要求。!"!排水!"!"#基坑开挖施工中，应及时排出工作场地的积水。基坑中来水量很大时，应采取有效办法减少来水量。!"!"!基坑排水应减少污水对河流的污染。!"*出渣运输!"*"#出渣运输应按设计要求进行。!"*"!堆（弃）渣应符合下述要求：（#）场地应有足够的容量，施工过程中不宜变动。除通过论证合理或对堆（弃）渣需要利用者外，应避免二次挖运。（!）宜不占或少占耕地，有条件时应结合堆（弃）渣造地。（*）不得占用其他施工场地和防碍其他工程施工。（+）不得堵塞河道。!"*"*出渣运输和堆（弃）渣不得污染环境。第三节钻孔爆破*"#一般规定*"#"#钻孔施工不宜采用直径大于#,$’’的钻头造孔。钻孔孔径按造孔的钻头直径（-）可分为：（#）大孔径##$’’.-!#,$’’； 第七篇桩基工程施工技术标准·’*".·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""（!）中孔径"#$$%&!’’#$$；（(）小孔径&!"#$$。()’)!紧邻设计建筑基面、设计边坡、建筑物或防护目标，不应采用大孔径爆破方法。()’)(在有水或潮湿条件下进行爆破，应采用抗水爆破材料，若使用不抗水或易受潮的爆破材料，必须采取防水或防潮措施。在寒冷地区的冬季进行爆破，必须采用抗冻爆破材料。()’)*本规范所述炸药用量，以!号岩石硝铵炸药为准，若使用其他品种的炸药，其用量应进行换算。()’)"爆破作业的安全，必须遵守现行《爆破安全规程》的规定。()!爆破试验和爆破监测()!)’钻孔爆破施工前或施工中，应按有关要求进行爆破试验。爆破试验宜成立由有关人员组成的试验组。爆破试验前，应编制试验大纲（计划）。()!)!爆破试验应选择下述内容进行：（’）爆破材料性能试验；（!）爆破参数试验；（(）爆破破坏范围试验；（*）爆破地震效应试验。()!)(爆破破坏范围试验的观测方法：（’）在表面应采用宏观调查和地质描述方法；（!）在隐蔽部位应采用弹性波纵波波速观测方法。采用上述观测方法判断爆破破坏的标准，可执行附录+的规定。()!)*爆破地震效应试验，应采用质点振动速度观测方法。质点振动速度传播规律，可采用附录,的经验公式进行统计分析确定。()!)"重要的和有特殊要求的爆破试验，应按有关要求增加其他观测方法。()!)-钻孔爆破施工中，对建筑物或防护目标的安全有要求时，应进行爆破监测。 ·&’.(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#"$对爆破空气冲击波（或噪音）、水中冲击波（或动水压力）和飞石等效应有防护要求时，应编入爆破试验或爆破监测大纲（计划），并予实施。!"#"%应做好爆破试验和爆破监测资料的记录、整理和分析，及时提出试验研究报告和监测报告。爆破试验和爆破监测成果，应具有科学性和先进性，并能指导爆破设计与施工。!"!爆破设计与施工!"!"&钻孔爆破施工前，施工单位应进行爆破设计，并报主管部门；重要的爆破设计，应经主管部门批准。钻孔爆破施工，应按爆破设计要求进行。!"!"#钻孔质量应符合下述要求：（&）钻孔孔位应根据爆破设计确定；（#）钻孔开孔位置与爆破设计孔位的偏差，不宜大于钻头直径的尺寸，实际孔位应有记录；（!）钻孔角度和孔深，应符合爆破设计的规定；（’）已造好的钻孔，孔内岩粉应予清除，孔口必须盖严。钻孔经检查合格才可装药。!"!"!炮孔的装药和堵塞，爆破网络的联结以及起爆，必须由爆破负责人统一指挥，由爆破员按爆破设计规定进行。!"!"’爆破后，应及时调查爆破效果，并根据爆破效果和爆破监测结果，及时调整爆破参数。!"’预裂爆破和光面爆破!"’"&预裂爆破和光面爆破的效果，除其开挖偏差应符合#"&"&(的规定外，还应符合下述要求：（&）在开挖轮廓面上，残留炮孔痕迹应均匀分布。残留炮孔痕迹保存率，对节理裂隙不发育的岩体，应达到%()以上；对节理裂隙较发育和发育的岩体，应达到%()*+()；对节理裂隙极发育的岩体，应达到+()*&()。（#）相邻两炮孔间岩面的不平整度，不应大于&+,-。炮孔壁不应有明显的爆破裂隙。 第七篇桩基工程施工技术标准·(#/(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#"$对主要水工建筑物的设计建基面进行预裂爆破时，预裂范围应超出梯段爆破区，其超出尺寸及预裂缝的宽度，应由爆破设计确定。!"#"!预裂炮孔和梯段炮孔若在同一爆破网络中起爆，预裂炮孔先于相邻梯段炮孔起爆的时间，不得小于%&’())*+。!"&梯段爆破!"&"(梯段爆破的效果，应符合下述要求；（(）爆破石渣的块度和爆堆，应能适合挖掘机械作业。爆破石渣如需利用，其块度或级配还应符合有关要求。（$）爆破对紧邻爆区岩体的破坏范围小，爆区底部炮根少。（!）爆破地震效应和空气冲击波（或噪音）小，爆破飞石少。!"&"$紧邻设计边坡的一排梯段炮孔，其孔距、排距和每孔装药量，应较其他梯段炮孔的小。!"&"!若采用预留岩体保护层开挖方法，其上部的梯段炮孔不得穿入保护层。!"&"#梯段爆破的最大一段起爆药量，不得大于&)),-；邻近设计建基面和设计边坡时，不得大于!)),-。在建筑物或防护目标附近，以及在$"(".所述情况下进行爆破，最大一段起爆药量，应由爆破设计规定。!"/紧邻水平建基面的爆破!"/"(紧邻水平建基面爆破效果，除其开挖偏差应符合$"("()的规定外，还不应使水平建基面岩体产生大量爆破裂隙，以及使节理裂隙面、层面等弱面明显恶化，并损害岩体的完整性。!"/"$紧邻水平建基面的岩体保护层厚度，应由爆破试验确定，若无条件进行试验，才可采用工程类比法确定。!"/"!对岩体保护层进行分层爆破，必须遵守下述规定：第一层炮孔不得穿入距水平建基面("&*的范围；炮孔装药直径不应大于#)**；应采用梯段爆破方法。第二层 ·+*&)·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬的岩体，炮孔不得穿入距水平建基面!"#$的范围；对节理裂隙极发育和软弱的岩体，炮孔不得穿入距水平基面!"%$的范围。炮孔与水平建基面的夹角不应大于&!’，炮孔装药直径不应大于()$$。应采用单孔起爆方法。第三层对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩体，炮孔不得穿过水平建基面；对节理裂隙极发育和软弱的岩体，炮孔不得穿入距水平建基面!")$的范围，剩余!")$厚的岩体应进行撬挖。炮孔角度、装药直径和起爆方法，均同第二层的规定。("&"*必须在通过试验证明可行并经主管部门批准后，才可在紧邻水平建基面采用有或无岩体保护层的一次爆破法。保护层的一次爆破法应符合下述原则：（+）应采用梯段爆破方法；（)）炮孔不得穿过水平建基面；（(）炮孔底应设置用柔性材料充填或由空气充任的垫层段。无保护层的一次爆破法应符合下述原则：（+）水平建基面开挖，应采用预裂爆破方法；（)）基础岩石开挖，应采用梯段爆破方法；（(）梯段炮孔底与水平预裂面应有一定距离。("%特殊部位附近的爆破("%"+如需在新浇筑大体积混凝土附近进行爆破，必须遵守下述规定：（+）新浇筑大体积混凝土基础面上的质点振动速度，不得大于安全值。安全质点振动速度应由爆破试验确定，若难以获得试验成果，可执行附录,的规定。（)）钻孔爆破施工中，可按附录-的经验公式进行预报和控制。（(）若装药量控制到爆破的最低需用量，新浇筑大体积混凝土基础面的质点振动速度仍大于安全值，应采取有效减震措施，或暂停爆破作业。("%")如需在新灌浆区、新预应力锚固区、新喷锚（或喷浆）支护区等部 第七篇桩基工程施工技术标准·#!(%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!位附近进行爆破，必须通过试验证明可行，并经主管部门批准。第四节基础检查处理与验收!"#一般规定!"#"#基础检查处理，包括在开挖后对基础面尺寸和基础岩体质量的检查与处理。基础验收，必须遵守现行《水利基本建设工程验收规程》的规定。!"#"$基础验收应由基础验收小组进行。基础验收小组之下，应有各有关方面的工作人员，代表验收小组进行日常的基础检查与验收工作。!"#"%基础检查可分为施工单位自检、基础验收小组初检和终检三个阶段。!"#"!对基础的检查处理和质量鉴定，必须以设计文件、施工图纸和本规范为准则。!"$基础检查处理与验收!"$"#开挖后，施工单位必须及时对基础进行检查（自检）和处理。施工单位对基础检查（自检）处理后，基础验收小组必须及时初检，如发现有不符合质量要求的部位，施工单位必须继续处理。!"$"$检查基础岩体质量，宜采用弹性波纵波波速观测方法，并执行附录&之式（&#）的标准，也可采用设计规定的方法与标准。!"$"%基础处理应符合下述要求：（#）基础面如有欠挖，应处理到符合$"#"#’的规定。（$）基础面如有反坡（设计规定者除外），应处理成顺坡。（%）基础面的陡坎顶部如呈尖角，应处理成钝角或弧形状，若确不易处理，则应采取结构措施。（!）基础面上的泥土、破碎岩石和松动岩块，以及不符合质量要求的岩体，必须清除或处理。 ·’$"$·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）基础面如发现新的不良地质因素，以及前期地质勘探或试验中遗留的钻孔、平洞、竖井等，均应处理到设计重新提出的质量要求的高程或深度。（"）在外界环境作用下极易风化、软化和冻裂的软弱基础面，若其上部的水工建筑物暂不施工覆盖，应按设计要求进行处理或防护。（#）按设计提出的其他要求进行处理。$%&%$基础处理后，基础验收小组必须及时进行终检验收。基础验收合格后，勘测、施工单位必须及时测绘基础竣工地质图、地形图。未经测绘基础竣工地质图、地形图、基础验收小组不得签署基础验收签证或基础验收鉴定书，施工单位不得进行基础面上的下一道工序施工。 第七篇桩基工程施工技术标准·!%)&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六十九章桩基工程水工预应力锚固施工标准第一节总则!"!本规范适用于水利水电工程中的地基、边坡、地下洞室的岩体及水工混凝土的预应力锚固施工。!"#预应力锚固工程开工前，必须作好设计交底，编制施工措施计划，进行技术培训。!"$施工过程中应认真推行全面质量管理。!"%预应力锚固应结合工程实际，求实创新，采用的新材料、新工艺、新技术、新设备均应在施工前进行试验论证和技术鉴定，并报有关部门批准。!"&根据设计要求所选用的预应力钢材必须符合下列标准：钢丝：《预应力混凝土用钢丝》’(&##$；钢绞线：《预应力混凝土用钢绞线》’(&##%；钢筋：《预应力混凝土用热处理钢筋》’(%%)$。!")凡选用非国家标准的预应力材料，应具有充分论证及相应的技术鉴定，并报有关部门批准。对国外进口的标准预应力钢材，可按产品质量证书、标牌及说明书、进口协议文件等足以证明其质量标准的文件代替技术鉴定。!"*预应力钢材必须具有出厂质量证书及标牌。使用前必须经抽样检查合格后方可使用。!"+预应力钢材应入库、架空储存，不得露天堆放。储存仓库除应符合一般金属材料仓库要求外，还应增设防潮、防腐蚀设施。在运输、储存过程中，预应力钢材不得与硫化物、氯化物、氟化物、亚硫酸 ·!133·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!盐、硝酸盐等有害物质直接接触或同库储存。!"#预应力锚索直接接触的浆村所用水泥，必须符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》$%!&’的技术要求。水泥的运输、储存应符合《水工混凝土施工规范》()*+,&的要求。!"!,预应力锚固施工所用水泥浆材，如需接用外加剂，其氯离子含量不得大于水泥重量的,",+-，并不得产生气泡，或降低浆材的./值。!"!!预应力锚固施工用的水、砂、石子均应符合《水工混凝土施工规范》()*+,&的规定。!"!+预应力锚索永久性防护涂层材料必须满足以下各项要求：（!）对预应力钢材具有防腐蚀作用；（+）与预应力钢材具有牢固的粘结性，且无有害反应；（0）能与预应力钢材同步变形，在高应力状态下不脱壳、不脆裂；（1）具有较好的化学稳定性，在强碱条件下不降低其耐久性；（’）便于施工操作。!"!0预应力锚索的隔离架与绑扎丝均不得使用有色金属材料的镀层或涂层。!"!1永久性防护所用的金属和非金属套管，均应具有可靠的防潮性能，套管壁厚应能承受锚索施工中难以避免的外力冲击。钢管镀层不得采用有色金属，塑料套管应具有化学稳定性与耐久性。套管长期在碱性环境中，不得变软、变硬，或分解出可能引起锈蚀的有害成分。!"!’钻孔、灌浆、张拉、机械设备及锚夹具的选型，应符合设计要求及施工条件。张拉设备技术性能指标及选型配套见附录2。!"!3机械式锚固段宜选用金刚石钻头钻孔。!"!&锚夹具的强度、精度及材质硬度匹配均应符合设计要求。厂家应提供产品证书及进场检验所必需的技术参数。!"!4锚夹具的运输、储存、防护条件应与预应力钢材相同。 第七篇桩基工程施工技术标准·#.&/·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二节造孔!"#钻孔!"#"#预应力锚孔的钻孔作业中，对本规范未作规定的事项，应符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》$%&!的有关规定。!"#"!钻孔的孔深、孔径均不得小于设计值，钻孔的倾角、方位角应符合设计要求。其允许误差值如下：（#）有效孔深的超深不得大于!’()；（!）机械式锚固段的超径不得大于孔径的*+，最大不得大于,))。（*）孔斜误差不得大于*+；凡有特殊要求时其孔斜误差不宜大于’"-+；（.）孔口坐标误差不得大于#’()。!"#"*当孔位受建筑物或地形条件限制无法施工时，应会同设计人员拟定新孔位。!"#".严格校验开孔时钻具的倾角及方位角，不得对设计的倾角作任何修改。!"#",钻孔过程中，应加强钻具的导向作用；及时检测孔斜误差，并视钻孔需要，合理采用纠偏措施。!"#"&钻孔应穿过滑裂面，锚固段应设在较新鲜的岩层中。施工中发现与上述要求不符时，应会同设计商定修正。!"!留孔!"!"#新浇混凝土结构内的锚孔宜采用预留孔。预留孔的方式，可按现场条件选用埋管法或拔管法。!"!"!埋管的管模必须架立牢靠，并加妥善保护。施工中应严防碰撞、折损，如发现有位移、损伤，应及时校正，待修复合格后才能继续浇筑混凝土。!"!"*拔管时间应通过现场试验确定。!"!".拔管的管模支撑及固定措施均不得妨碍拔管操作。!"!",埋管及拔管的管模敷设均应防止接头处发生折线或错动，并妥善 ·).#,·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!保护接头，防止漏浆。!"!"#预留成孔后，必须进行通畅孔道的检查，如发现问题应及时处理。通孔检查后应作好孔口保护，防止异物、污水进入孔道。!"!"$预埋管模及支架的安装精度应参照《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》%&’!()、*&’!()有关规定执行。!"+锚孔围岩灌浆!"+")预应力锚孔围岩灌浆应按设计要求执行。!"+"!锚孔围岩灌浆应分段进行，段长不宜大于,-，施工要求应按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》%&#!团结灌浆有关规定执行。!"+"+锚孔围岩灌浆不宜简单重复，若效果不能达到设计要求时，应研究其他补救措施。!"+".锚孔围岩灌浆应采用单钻单灌，如发现严重串孔，应会同设计人员采取有效补救措施。!"+"/扫孔作业宜在灌浆后)0+1进行，扫孔不得破坏缝内充填的水泥结石；扫孔后应清洗干净，孔内不得残留废渣、岩心。!".孔口承压垫座!".")锚孔孔口必须设有平整、牢固的承压垫座。!"."!承压垫座的几何尺寸、结构强度必须满足设计要求。承压面与锚孔轴线应保持垂直，其误差不得大于("/2；垫座孔道中心线应与锚孔轴线重合。!"."+承压钢垫板底部混凝土或水泥砂浆必须充填密实，安装牢固。第三节锚索制作与安放+")锚索制作+")")不同类型的锚索应按不同的施工方法与质量要求进行制作。制作过程中应填写班报及质检记录。+")"!锚索制作宜在加工车间或厂棚内进行。 第七篇桩基工程施工技术标准·#$)-·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#"!预应力钢材的下料长度，应满足锚索结构设计及工艺操作要求。!"#"$采用两端缴头型的激头锚，锚索下料长度误差应不大于下料长度的#%&’’’，且不得超过&((。下料时必须采用机械切割机切割，严禁采用电弧切割。!"#"&除镦头锚外，其他类型锚头的锚索下料长度与切割方法，可按施工要求选定。!"#")锚索制作所采用的隔离架、支撑环装置及绑扎方式均不得妨碍张拉与灌浆的施工操作，并应预留灌浆、排气管道。!"#"*预应力钢材编索应排列平顺，绑扎牢固。!"#"+镦头作业环境温度宜在&,以上，激头必须经检验合格后方能进行编索。!"#"-锚索制作完成后，应进行外观检验，并签发合格证。应按锚孔编号挂牌堆放成品锚索，并注明完成日期。无合格证及孔号牌的锚索不得出厂。!"#"#’锚索应堆放在干燥、通风的支架上，并分层平铺，不得叠压。支架支点间距不宜大于.(。!".锚索运输与安放!"."#锚索的运输与吊装应因地制宜拟定方案。!".".锚索的运输应按下列规定执行；（#）水平运输中，各支点间距不得大于.(，转弯半径不宜过小，以不改变锚索结构为限；（.）垂直运输时，除主吊点外，其他吊点应能在锚索入孔前快速、安全脱钩；（!）运输、吊装过程中，应细心操作，不得损伤锚索及其防护涂层；（$）由车辆串联的水平运输车队，应另设直接受力的连接杆件，锚索不得直接受力。!"."!锚索入孔前必须进行下列各项检验，合格后方能进行吊装安放。（#）锚孔内及孔口周围杂物必须清除干净；（.）锚索的孔号牌与锚孔孔号必须相同，并应核对孔深与锚索长度； ·’",(·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）锚索应无明显弯曲、扭转现象；（"）锚索防护涂层无损伤，凡有损伤必须修复；（#）锚索中的进浆、排气管道必须畅通，阻塞器必须完好；（$）承压垫座不得损坏、变形。!%&%"胶结式锚固段的施工，应符合下列规定：（’）向下倾斜的锚孔，当孔内无积水，并能在!()*+内完成放索时，可采用先填浆后放锚索的施工方法；当孔内积水很难排尽时，可采用先放锚索后填浆的施工方法，放索后应及时填浆。（&）水平孔及仰孔安放锚索时，必须设置阻塞器，并采用先放索后灌浆的施工方法；阻塞器不得发生滑移、漏浆现象。!%&%#机械式锚固段的锚索安放前，应检测孔径与锚具外径匹配程度。放索时锚索应顺直、均匀用力。锚索就位后应先抽动活结，使外夹片弹开嵌紧孔壁。!%&%$镦头锚对穿锚索安放时，必须对锚具螺纹妥善保护，严防损伤；张拉端孔口应增设防护罩，活动锚具内外螺纹应衔接完好。!%&%,分索张拉的锚索，吊装时应确保锚索平顺，全索不得扭曲，各分索不得相互交叉。钢绞线端部应绑扎牢固，锚索或测力装置应紧贴孔口垫板。第四节张拉"%’张拉准备"%’%’张拉设备必须配套标定，并绘制压力表读数———张拉力关系曲线，以指导现场张拉作业。"%’%&施工量测用的压力表精度应不低于’%#级。配套标定张拉设备用的测力装置及压力试验机，其误差不得大于-&.。压力表常用读数不宜超过表盘刻度的,#.。"%’%!预应力锚固用的张拉机具、设备和仪表，应由专人保管、使用，并定期维护和标定。 第七篇桩基工程施工技术标准·#!&#·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""未经标定或标定不合格的张拉设备不得使用。!"#"!张拉设备的标定间隔期不宜超过六个月；经拆卸检修的张拉设备或经受强烈撞击的压力表，都必须重新标定。!"#"$胶结式锚固段、承压垫座混凝土、混凝土柱状锚头等承载强度未达到设计要求时，不得进行张拉。!"%张拉!"%"#设计张拉力、超张拉力、超张拉持荷稳压时间及超载安装力均应与设计要求相符。!"%"%采用超张拉施工时，必须通过超张拉持荷稳压后，才能卸荷到设计张拉力。最大超张拉力不得超过预应力钢材强度标准值的&$’。!"%"(凡具备补偿张拉条件者，宜在部分预应力损失完成后，进行补偿张拉。凡不具备补偿张拉条件者，宜改用超载安装。!"%"!采用应力控制及抻长值校核操作方法，当实际伸长值大于计算伸长值#)’或小于$’时，应暂停张拉，查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。!"%"$采用超张拉方法施工时，其张拉程序应由零逐级到超张拉力，并经持荷稳压后才可卸荷到设计张拉力进行安装。其张拉程序如下图：持荷稳压%!&$)!!!"#$!!!"#$!!"#!式中*———超张拉系数，要求*不得大于钢材强度标准值的&$’，参考值+,-#")$.#"#)；/———稳压持荷时间，应不少于%*0-；!+,-———设计张拉力。!"%"1采用超载安装施工方法，其张拉程序如下图：)!$!"#$式中-———超载安装系数，参考值#")$；!+,-———设计张拉力。!"%"&用多台轻型千斤顶整体张拉同一锚索时，应保证各台千斤顶同步 ·&!1#·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工作。各台千斤顶合力点应与锚索轴线重合。!"#"$使用一台轻型千斤顶分索张拉同一锚索时，必须通过试验确定其张拉程序和各分索超载安装系数。!"#"%张拉时，升荷速率每分钟不宜超过设计应力的&’&(；卸荷速率每分钟不超过设计应力的&’)。!"#"&(胶结式锚固段必要时可作反复张拉；机械式锚固段严禁反复张拉。!"#"&&预应力锚索张拉结束后，须经抽样验收检查，才能切割预应力钢材的超长部分。预应力钢材在锚具外的外露长度不宜小于#(**。!"#"&#各种锚夹具的内缩量、除设计明确给出外，可参照《钢筋混凝土工程施工及验收规范））+,-#(!的有关规定选用。第五节防护)"&临时防护)"&"&预应力钢材在锚索的永久防护完成前，都应作好临时防护。)"&"#临时防护应符合以下规定：（&）切断腐蚀源，避免与有害物质直接接触；（#）防止受潮、受腐蚀气体侵蚀；（.）禁止将预应力钢材及锚索直接堆放在地面或露天储存；（!）锚索安放后，应保持围岩孔内水质的/0值大于&(。)"&".锚索安放后，应及时进行张拉和作永久防护。张拉前，对临时防护措施应定期检查，并确保锚索得到可靠的防护。)"&"!埋管预留孔所采用的管模焊缝必须完好无损，并经渗漏检查合格后，方可敷设、埋入。对管模接头的抗渗要求与管模焊缝相同。)"#永久防护 第七篇桩基工程施工技术标准·$&*%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#"$永久性防护措施可分为有粘结型与无粘结型，但均必须符合设计要求。!"#"#预应力长期观测孔及其他有特殊要求的锚孔，不得采用有粘结型的永久防护措施。!"#"%粘结型永久防护的封孔灌浆，必须留有排气孔道；以保证封孔灌浆不出现连通气泡、脱空现象。!"#"&封孔灌浆所用的纯水泥浆，水灰比宜采用’"%(’"&；水泥砂浆水灰比宜采用’"!。!"#"!封孔灌浆所需水泥浆材，应采用高速搅拌机制浆，集中供浆。!"#")向下倾斜锚孔封孔灌浆时，进浆管必须插至孔底，要求以浆排水，不扰动浆液；水平孔与仰孔封孔灌浆时，排气管必须插至孔底，全孔封灌密实。!"#"*水平孔及仰孔封孔灌浆时，应密封孔口，浆液不得漏出孔外。!"#"+采用有压灌浆，最后!,孔段应进行循环灌浆，要求回浆浓度与进浆浓度相同后方能结束灌浆。!"#"-封孔灌浆必须形成密实的、完整的保护层。隔离架间距不宜大于#,，隔离架支板外露高度不得小于!,,。!"#"$’无粘结型永久防护涂层与套管材料的技术特性，应符合设计要求。!"#"$$无粘结型永久防护措施必须可靠、耐久，并且有良好的化学稳定性。孔口应加设防护罩；必须做好防护体系搭接部位的防护；预应力钢材，涂层或套管应伸入锚固段浆体内，其埋入长度不宜小于’"!,。!"#"$#预应力钢材不得与有色金属材料长期接触。!"#"$%临时性工程的防护措施应按设计要求执行。第六节试验与观测)"$受力性能试验)"$"$预应力锚固的受力性能试验，必须按设计要求进行，并应在正式 ·#&)&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!开工前完成。!"#"$受力性能试验应具有代表性，试验数量不得小于%索。当锚固对象或地质条件有明显变化时，应扩大性能试验数量。!"#"%受力性能试验所用锚夹具、张拉机具及施工工艺，应与工程实际采用的相同。!"#"&性能试验的张拉力值应以测力装置读数为准。试验前，测力装置必须与千斤顶、压力表配套标定。!"#"’性能试验索的伸长值、锚索受力的均匀性和摩阻损失等参数均应在分级张拉中同步量测。!"#"!受力性能试验的测试，应以初始应力为起始点；初始应力为设计应力的("$倍，分级张拉力分别为设计值的("$’、("’(、(")’、#"(、#"#’倍；但最大张拉力不得超过预应力钢材强度标准值的)’*。!"$观测!"$"#长期观测必须按设计文件施工。施工期内，长期观测工作应由施工单位负责检测，预应力锚固工程竣工后，应移交运行单位，继续观测。!"$"$长期观测持续时间不宜小于’年。各承担单位必须由专人负责，不得中断观测。!"$"%预应力长期观测孔应尽早安排施工，并应将测试成果用于指导施工。!"$"&长期观测孔所用仪表、接线线路应妥加保护，当仪表受到撞击，或观测数据出现异常时，必须及时查明原因，进行补救处理，才能继续观测。!"$"’长期观测资料应及时整理、分析，作好信息反馈。!"%验收试验!"%"#预应力锚固施工中，应按设计要求随机抽样进行验收试验。抽样数量应不小于%索。!"%"$对高边坡预应力锚固的验收试验，必须在张拉后及时进行。!"%"%采用有粘结型永久防护的锚索，必须在封孔灌浆前进行验收试验。无粘结型锚索验收试验的时间可由施工条件确定。验收试验与竣工抽样检查合并进行，其数量为锚索总数的’*。 第七篇桩基工程施工技术标准·’$)%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#"$竣工抽样检查的合格标准，按应力控制应为：实测值不得大于设计值%&；并不得小于设计值#&。!"#"%竣工抽样检查，当发现随机抽样的锚索中有一索不合格时，应加倍扩检；扩检中如再发现不合格时，必须会同设计人员及有关单位研究处理。!"#"!抽样检查及验收试验全部结束后，应汇总各孔的设计张拉力，评定预应力锚固效果。!"$特殊规定!"$"’凡采用成熟锚固体系的抢险工程、数量较少的预应力锚固工程可不作性能试验、验收试验及长期观测。!"$"(临时性预应力锚固和不具备重复张拉条件及无法复查张拉力的预应力锚固工程，其受力性能试验、验收试验的方法，可参照本章有关规定另行制定。!"$"#对分索张拉的大型锚索，应另行制定验收试验方法。!"$"$凡采用新材料、新工艺、新型锚索及锚固段的预应力锚固工程，必须按本章规定执行。并根据设计要求增作破坏性试验及长期监测。第七节质量与安全)"’质量管理)"’"’预应力锚固施工必须建立健全以岗位责任制为主的各项规章制度；认真作好各工序的检查与验收。)"’"(平行流水作业施工中，上一道工序不合格或未经验收签证的预应力锚固阶段成品，不得进入下一道工序。)"’"#发生质量事故，施工单位应及时提出事故报告，并与设计等有关单位共同拟定处理措施。)"(质量检查)"("’质量检查应建立以自检为主的三级检查制度。施工中，班组必须作好各工序施工记录，及时整理、分析，并作为验收依 ·%*"+·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!据。施工记录格式见附录!。"#$#$现场质量检查应按下列规定进行。（%）原材料检查依据：按国家有关标准进行。（$）预应力钢材抽样标准：在使用前按来料盘数的%&’随机抽样检查。（(）锚夹具抽样标准：每批外观检查%&’，硬度检查)’，静载试验(套；硬度检查要求同一部件应不少于三点。（*）锚索及其附件出厂前应全部逐索检查，除应符合设计要求外，必须校验锚索长度及孔号牌与实际孔号、孔深是否相符。（)）当发现不合格产品时，应加倍扩检。"#$#(放索前，质检人员应对锚孔、锚索进行复检。张拉前，按复检结果签发张拉许可证。"#$#*锚索张拉过程中，施工单位质检人员应跟班检查、当发现施工工艺不符合规范及设计要求，违章作业或有碍人身安全时，质检人员有权暂停施工。"#$#)设计张拉力的控制与检查，应以压力表读数为准，同时应校验其伸长值。"#$#+封孔灌浆的沉缩部分复灌后不得留有脱空现象。"#$#"无粘结预应力锚固及长期观测孔的孔口保护装置必须完好，不得损伤。"#$#,长期监测系统必须符合设计要求，并应与锚固工程同步完成。"#(施工安全"#(#%预应力锚固施工前，必须制定各工序的安全操作规程。"#(#$张拉操作人员未经考核不得上岗；张拉时必须按规定的操作程序进行，严禁违章操作。"#(#(锚索吊装放索的作业区，严禁其他工种立体交叉作业。"#(#*各类锚具在张拉和锚固过程中，不得敲击或猛烈震动，严防锚具失效而飞出伤人。"#(#)张拉时，千斤顶出力方向的作业区，严禁人员进入。 第七篇桩基工程施工技术标准·’-!!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#"$供钻孔、放索、张拉操作的脚手平台，必须牢固可靠，并经检查验收后方可使用。第八节验收%"&"’预应力锚固工程竣工验收应按《水电站基本建设工程验收规程》()*+!,及国家有关规定执行。%"&"+竣工验收应具有以下条件：（’）预应力锚固工程已按批准的设计文件施工完毕，质量符合要求，能够正常运行；（+）各个阶段验收发现的问题，经处理已达到设计要求；（#）按批准设计文件要求设置的长期观测、安全监测装置业已投入运行。%"&"#预应力锚固竣工验收，施工单位应提供下列资料：（’）原材料、锚夹具的出厂合格证；（+）原材料现场检验报告、代用材料试验报告及对代用材料有关部门的审批意见；（#）混凝土、水泥砂浆强度试验报告；（-）施工记录；（,）预应力锚固受力性能试验报告；（$）阶段验收专题报告；（!）施工期内安全监测及长期观测的资料；（%）质量事故处理结果及重大质量事故专题报告；（.）预应力锚固工程竣工图表及竣工报告。 ·"/8&·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!附录一预应力锚固张拉设备性能!"#$#"千斤顶技术性能见表!"%!&。表!"’()型系列千斤顶技术性能型’()型项号目"$$*$$+,$,$$"公称张拉力（-.）"+&$*$&$+/0$/10$*张拉活塞面积（2*）*#"13"$4*4*4*4*+#+3"$,#,3"$&&3"$+公称油压（567）0*0*0*0*/回程活塞面积（2*）"#"+3"$4*4*4*4*"#&,3"$*#8+3"$/#*83"$,回程油压（567）9*1#/9*1#/9*1#/9*1#/0穿心孔径（22）1$"+$"/$"8$8张拉行程（22）",$",$",$*$$&配用油泵:;*3*—,$$型或:;*3*—,$$<型1用油种类"$号或*$号机械油"$配用胶管=0!4$$>?+2""重量（-@）""0"10+*$,&$"*外形尺寸（22）"*,&3//$"+/$3/,&"/*$3//0"/1$3,+$（"）原材料、锚夹具的出厂合格证；（*）原材料现场检验报告、代用材料试验报告及对代用材料有关部门的审批意见；（+）混凝土、水泥砂浆强度试验报告；（/）施工记录；（,）预应力锚固受力性能试验报告；（0）阶段验收专题报告；（8）施工期内安全监测及长期观测的资料； 第七篇桩基工程施工技术标准·)27"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）质量事故处理结果及重大质量事故专题报告；（"）预应力锚固工程竣工图表及竣工报告。表#$%&’型系列千斤顶技术性能型%&’型项号目$()$($((*(()公称张拉力（+,）$(()$(($(((*((($张拉活塞面积（-$）.)/)0)(1$1$1$1$$/"0)(2/2!0)(3/$!0)(*公称油压（456）2(.(.(2"2回程活塞面积（-$）*"/"0)(1$1$1$1$)/770)($/320)(*/)*0)(.回程油压（456）$($(3穿心孔径（--）*))*($((7张拉行程（--）$(()!()!($.(!配用油泵89$0$—.((型或89$0$—.((:型"用油种类)(号或$(号机械油)(配用胶管;3!1((<=*-))重量（+>）)".(()$外形尺寸（--）")(!0*"("*).02(("*"(02"*"*"(03((表#*%&?型系列千斤顶技术性能型%&?型项号目)(().($.(*.()公称张拉力（+,）"!()27($2.(*2*($张拉活塞面积（-$）)/")0)(1$1$1$1$$/"(0)(2/.$0)(3/*!0)(*公称油压（456）.).).2.22回程活塞面积（-$）)/)*0)(1$1$1$1$)/))0)($/)30)(2/($0)(.回程油压（456）@$.@$.@$.@$.3穿心孔径（--）"()$!)*3)"(7张拉行程（--）$(($(($(($((!配用油泵89$0$—.((型或89$0$—.((:型"用油种类)(号或$(号机械油)(配用胶管;3!—((<=*-))重量（+>）)).)"*$7**2( ·$+,%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!型!"#型项号目$%%$&%’&%(&%$’外形尺寸（))）!’&%*+,%!($%*&$%!(,%*+-$!+(%*&$%表.+!"系列千斤顶技术性能型$,/%$’%’%%项号目$公称张拉力（01）$,%/%%$’%%’%%%’公称油压（234）&’+%&%&%(张拉缸活塞面积（)’）(5+/*$%6(6’6’6’$5/(*$%’5&*$%+5$-*$%+张拉缸回程活塞面积（)’）$5&-*$%6(6’6’6’$5’+*$%$5/*$%’5(7*$%&穿心孔径（))）’&&&/+87%$%+/张拉行程（))）’&%$&%(%%+%%7顶压油缸活塞面积（)’）,5+’*$%6(6’$5$(*$%,顶压力（01）(%%&&%-顶压行程（))）&%+%$%外形尺寸（))）!$%&*,’,!$-&*+/&!’&%*-$%!(’%*$&’%$$重量（09）(%,($-/&&%表.&!:系列千斤顶技术性能型/%,&项号目$公称张拉力（01）/%%,&%’公称油压（234）&%+/(主缸张拉活塞面积（)’）$5’’/*$%6’6’$5,-*$%+张拉行程（))）(%%’&%&副缸顶压活塞面积（)’）,5/&*$%6(/顶压力（01）’,%(-%7顶压行程（))）(&/&,主缸张拉回程退楔力（01）’/%-外形尺寸（))）!$/,*,%%!(’/*,+%$%重量（09）--$’& 第七篇桩基工程施工技术标准·&0’&·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"#$%系列千斤顶技术性能型&’(&((()((("(((项号目&公称张拉力（*+）&’(&((()((("(((,公称油压（-./）01")")"))张拉活塞面积（2,）)3"4&(5)5,5,5,&3"&4&(63&’4&(13014&(0回程活塞面积（2,）)304&(5)5,5,5,&3"&4&(63&’4&(13014&(6回程油压（-./）,(,(,("穿心孔径（22）&1&)(,,(,’(7张拉行程（22）&((,((,,(,’(’配用油泵89&(:),(—0:’((电动油泵1用油种类&(号或,(号机械油&(配用胶管（22）;"!—((""4"(((&&外形尺寸（22）"1(40,’",’"417(4"0(07(4&()&470(""0(4&&’(41&’表!7轻型千斤顶技术性能型#<—,(=>?#—,(项号目&夹持预应力筋形式前卡式前卡式,公称张拉力（*+）,((,(0)公称油压（-./）",6(0张拉活塞面积（2,）)30"4&(5)5)03(’4&(6回程活塞面积（2,）)30"4&(5)5))3()4&("回程油压（-./）@,6))7穿心孔径（22）&’’张拉行程（22）&6(,((1配套油泵89&:")(型89,4,—6((型&(用油种类&(号或,(号机械油&&配用胶管";!—((AB)2&,外形尺寸（22）"1)47"6&)重量,&&0配套锚具C-3=-3DE-C- ·"/&%·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$#%高压油泵技术性能参数见表!&。表!&高压油泵技术性能型’("$+-%$./+&$$’(%)%—*$$’("+,-$项号目低压高压"额定压力（012）*$,"#&-"#-,3$#/%额定流量（45678）%)%""%#"**#"*-柱塞直径（66）"$&"/"%/柱塞行程（66）,#&*#,"$#/,*柱塞个数（个）%)----,油箱容积（4）/%"&"%$3外形尺寸（66）3/*)/9/)"$*%*-&)-$$)*3$&重量（:;）"%$*- 第七篇桩基工程施工技术标准·"0/.·""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""附录二预应力锚固施工现场记录表!"#$#"预应力锚固施工现场记录表见表!"%!&。表!"垫片式镦头锚索张拉记录表超张拉力设计力垫片厚度插片检查天后插片检查（’(）（’(）（))）张锚锚拉插片压紧插片松动插片压紧插片松动调厚读整后插片拉索索伸设要读设要读超!设$!设垫时压力表时压力表拉时压力表时压力表整读数管机伸后序编编编求求间隙间隙片读数读数机读数读数垫油油读数读数厚（*+,）（*+,）（*+,）（*+,）插片插片号号号号编片度压压压紧松动号计表数计表数（))）（))）（))）"-."-."-."-.（))）（*+,）（*+,）张拉单位：油泵操作及读表：记录：组长：年月日 ·,*+*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"钢丝镦夹记录表锚索钢丝镦头镦头形状对比试备拉断情况验强度直径压力（直径’高）拉断力拉断编号（##）（$%&）（##）（$%&）注（()）部位日期：操作人员： 第七篇桩基工程施工技术标准·(’&%·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"预应力钢绞线索加工检验表钢绞线锚索编号钢绞线长度锚索制作日期直径长度直径长度（##）（$#）（##）（$#）钢绞线原材料强度钢绞线除锈情况钢绞线下料长度钢绞线实有根数下料最大误差锚具编号锚具直径安装部位备注：日期：质检人员： ·,"+*·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"钢绞线索抽样试验成果钢筋平设计试件形状拉断拉断编号均直径压力（直径’长）力部位备注（##）（$%&）（##）（()）日期：试验人员： 第七篇桩基工程施工技术标准·#&(’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"预应力钢绞线索加工检验表锚索组装验收记录表锚索组装部件部件加工质量备注芯管#滑块芯管隔$离滑块架芯管类%型滑块芯管&滑块上端钣下端钣阻塞橡胶圈表灌浆管头灌环氧数量灌浆管检验意见检验单位及检验日期人员 ·)(’’·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!"预应力锚固孔封孔回填记录表工程名称：部位：钻孔深度：实测深度：工程项目：孔号：孔段号：日期年月日作业时间配合比配含量读数浆体开始终止间隔作业内容（重量比）水灰砂开始终止读数差损耗说明时分时分分水#灰#砂（$%）（$%）（$%）（&）（&）（&）（&）机长：班长：记录员：施工员： 第七篇桩基工程施工技术标准·$#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!附录三名词术语预应力锚固———通过张拉锚索对被锚固体施加预压应力，简称预锚；本规范所指被锚固体只限于岩体与大体积水工混凝土。岩锚———岩体预应力锚固的简称。锚固对象为岩体，锚索的固定端锚着在岩体中。它区别于非预应力的岩体锚固。水工混凝土预应力锚固———在大体积水工混凝土中，使用预压力加固水工建筑物或改善其应力状态。锚孔———安放预应力锚索的孔道。预应力钢材———预应力筋的主要组成部分，用来对被锚固体施加预应力。预应力锚索———预加应力的受张体，即一般通称的预应力筋，它由预应力钢材与必要的附加部件（如锚具、套管、进浆管、排气管、隔离架等）组成。张拉端———实施预应力张拉与锚固的部位。张拉端曾被称谓“锚头”、“外锚头”。自由段———张拉时可以自由弹性伸长的锚索长度。锚固段———锚索在铺孔底部的铺着长度。因锚着方式不同，可分为胶结式锚固段与机械式锚固段。锚固段曾被称谓“锚根”、“内锚头”。有粘结预应力锚索———通过封孔灌浆或其他类似方法，使锚索与锚孔孔壁胶结而形成锚索与锚孔无相对滑动的预应力锚索。无粘结预应力锚索———锚索的自由段与孔壁之间能保持相对滑动的预应力锚索。承压垫座———将锚索张拉力均匀传递给被锚固体锚孔孔口的承压装置。设计张拉力———预应力锚索按设计要求控制的安装力；它等于永存力与全部预应力损失值之和。设计张拉力曾被称谓“安装力”、“安装吨位”、“锁定吨位”。超张拉力———为克服孔壁摩阻力及减少预应力损失而将张拉力提高到大 ·$#"!·最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!于设计张拉力的力。初张力———张拉初期锚索能同步产生弹性变形的最低张拉力。补偿张拉———在早期预应力损失发生后，按设计张拉力进行的第二次张拉。超载安装———首次张拉时采用高于设计张拉力的方法替代补偿张拉，以抵消预应力的损失。封孔灌浆———用浆材封灌全孔，对锚索进行永久性防护。预应力损失———张拉结索后由于各种原因引起的设计张拉力的减少。孔壁摩阻损失发生在张拉过程中，一般不属于预应力损失。先装法———混凝土拉锚施工中，将锚索预先装入管模再一并埋入混凝土内的施工方法。后装法———混凝土拉锚施工中，先用埋管或拔管方式形成预留孔，张拉前才将锚索放入孔内的施工方法。涂层———预应力钢材为防护或润滑所涂施的保护层。'